JPS62174913A - Ｍｏｃｖｄ成長方法及び装置 - Google Patents
Ｍｏｃｖｄ成長方法及び装置Info
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- JPS62174913A JPS62174913A JP1704086A JP1704086A JPS62174913A JP S62174913 A JPS62174913 A JP S62174913A JP 1704086 A JP1704086 A JP 1704086A JP 1704086 A JP1704086 A JP 1704086A JP S62174913 A JPS62174913 A JP S62174913A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
ＭＯＣＶＤ装置を用いてペテロ接合を含む化合物半導体
の結晶成長を行う場合、ヘテロ接合界面の形成時に供給
される原料ガスの急激なる組成変動が発生する。その結
果、反応管でガス圧、ガス組成、基板温度等の過渡的変
動を生じ、ヘテロ界面での成長制御が困難となる。本発
明は原料ガスに予熱工程を加える手段と、予熱領域を設
けた反応管構造により改善を行った。
の結晶成長を行う場合、ヘテロ接合界面の形成時に供給
される原料ガスの急激なる組成変動が発生する。その結
果、反応管でガス圧、ガス組成、基板温度等の過渡的変
動を生じ、ヘテロ界面での成長制御が困難となる。本発
明は原料ガスに予熱工程を加える手段と、予熱領域を設
けた反応管構造により改善を行った。
本発明は、ＭＯＣＶＤにおいてへテロ接合を含む結晶成
長時の制御性を改善せる成長方法と反応管構造に関する
。
長時の制御性を改善せる成長方法と反応管構造に関する
。
化合物半導体のエピタキシャル成長には、装置の構造、
操作が比較的簡単で量産に適しているためＭＯＣＶＤ法
が多く用いられつつある。
操作が比較的簡単で量産に適しているためＭＯＣＶＤ法
が多く用いられつつある。
ＭＯＣＶＤ法は、金属の有機化合物ガスを加熱した基板
に導き、熱分解により化合物の結晶を成長を行うもので
、ヘテロ成長の如く結晶の組成変更を含む成長では、ヘ
テロ界面で原料ガスの圧力、流量、温度等に変動を発生
し易い。
に導き、熱分解により化合物の結晶を成長を行うもので
、ヘテロ成長の如く結晶の組成変更を含む成長では、ヘ
テロ界面で原料ガスの圧力、流量、温度等に変動を発生
し易い。
そのため最も制御を必要とするヘテロ界面の成長を正確
に制御出来ないと云う問題があり、改善が要望されてい
る。
に制御出来ないと云う問題があり、改善が要望されてい
る。
ＭＯＣＶＤ装置の構造を、−例として化合物半導体の組
成として多く用いられているＧａ、ＡＩ、 Ｉｎ。
成として多く用いられているＧａ、ＡＩ、 Ｉｎ。
Ａｓ、Ｐ等の元素を用いる例について第２図により主要
部分を説明する。
部分を説明する。
１．２．３はそれぞれトリメチル・ガリウムＴＭＧａ、
ｈリメチル・アルミニウムＴＭＡＩ 、）リメチル・イ
ンジウムＴ Ｍ Ｉ ｎを収容せるバブラーであり、４
，５はキャリヤとしてのＨｔガスに、それぞれアルシン
Ａ ｓ Ｈ３、フォスフインＰＨ，ガスを混入せるガス
ボンベを示す。
ｈリメチル・アルミニウムＴＭＡＩ 、）リメチル・イ
ンジウムＴ Ｍ Ｉ ｎを収容せるバブラーであり、４
，５はキャリヤとしてのＨｔガスに、それぞれアルシン
Ａ ｓ Ｈ３、フォスフインＰＨ，ガスを混入せるガス
ボンベを示す。
６はガス流量制御のマスフロー・コントローラ、７はバ
ルブ、８はｉ−ｒ ｇポンベ、９はＨ２ガスの純化装置
を示す。
ルブ、８はｉ−ｒ ｇポンベ、９はＨ２ガスの純化装置
を示す。
これらの原料ガスは反応管ＩＯに導入され、排気装置１
）を経て排出される。
）を経て排出される。
成長を行う基板１２はサセプタ１３に搭載され、サセプ
タは反応管の外部より高周波コイル１４により加熱され
る。
タは反応管の外部より高周波コイル１４により加熱され
る。
例えば、ＴＭＧａ とＡｓＨ，ガスを用いてＧ ａ Ａ
、 ｓを成長させる場合は、下記の反応が行われる。
、 ｓを成長させる場合は、下記の反応が行われる。
Ｇａ（ＣＨ：＋）３＋ＡｓＨ３→ＧａＡ、ｓ＋３ＣＨ３
Ｔ’ Ｍ Ｇ ａガスは４５０〜５００℃で分解を始め
るが、成長は通常６５０〜７００°Ｃに基板を加熱して
行われる。
Ｔ’ Ｍ Ｇ ａガスは４５０〜５００℃で分解を始め
るが、成長は通常６５０〜７００°Ｃに基板を加熱して
行われる。
上記に述べた如く、Ｇ ａ Ａ ｓの結晶の成長段階を
終り、次に引き続きＡｌＧａＡｓ層のへテロ成長を行う
とする。
終り、次に引き続きＡｌＧａＡｓ層のへテロ成長を行う
とする。
この場合にはＴＭＡＩバブラーのバルブを開いて原料ガ
スに加えることになる。他のガスの流れをＧａＡｓ成長
時と同一の条件にして置くと、反応管内のガス圧力の上
昇を来たし、このため基板温度も低下する。
スに加えることになる。他のガスの流れをＧａＡｓ成長
時と同一の条件にして置くと、反応管内のガス圧力の上
昇を来たし、このため基板温度も低下する。
マスフロー・コントローラにより各ガスの流ｆｆｉを調
整して、全流量と圧力を前と同一の条件にしても、原料
ガスの分子量に差異があるため基板の温度変化は避けら
れない。
整して、全流量と圧力を前と同一の条件にしても、原料
ガスの分子量に差異があるため基板の温度変化は避けら
れない。
またホットウォール型でない気相成長の問題として、反
応管の管軸方向でのガスの温度分布、ガス濃度の変化が
ある。
応管の管軸方向でのガスの温度分布、ガス濃度の変化が
ある。
反応管内部におけるカーボン・サセプタの温度、導入さ
れた原料ガスの温度、及び成分ガスの濃度の変化を図示
すると第３図（ａ）〜（Ｃ）の如くになる。
れた原料ガスの温度、及び成分ガスの濃度の変化を図示
すると第３図（ａ）〜（Ｃ）の如くになる。
即ち、原料ガスはサセプタ領域に来て初めて加熱を受け
るので、ガスは流れの方向に沿って温度分布を生ずる。
るので、ガスは流れの方向に沿って温度分布を生ずる。
また、分解温度に達したガスは化合物として析出を始め
るのでガスの濃度は反応管に沿って低下する。
るのでガスの濃度は反応管に沿って低下する。
以上に述べたような多（の要素が綜合されて、ＭＯＣＶ
Ｄ法でのへテロ接合面での結晶成長の制御を困難にして
いる。
Ｄ法でのへテロ接合面での結晶成長の制御を困難にして
いる。
ｃ問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、成長領域で急激に原料ガスを室温より結
晶成長迄の加熱を行っていることに起因する所が大きい
。従って、木問題は下記の手段及び装置によって解決さ
れる。
晶成長迄の加熱を行っていることに起因する所が大きい
。従って、木問題は下記の手段及び装置によって解決さ
れる。
即ち、ＭＯＣＶＤ成長方法として、反応管内の成長領域
の上流側にて、原料ガスを反応温度以下で予熱を行うこ
とにより成長領域での原料ガスの温度変化を少な（し、
結晶の成長の制御卸性の向上を図る。
の上流側にて、原料ガスを反応温度以下で予熱を行うこ
とにより成長領域での原料ガスの温度変化を少な（し、
結晶の成長の制御卸性の向上を図る。
また、その装置は反応管の構造として、該原料ガスの上
流側に、原料ガスの予熱機構を結晶成長領域に隣接して
設けた構造によって解決される。
流側に、原料ガスの予熱機構を結晶成長領域に隣接して
設けた構造によって解決される。
反応管は予熱機構により、原料ガスが分解反応を起こす
温度よりも僅か低い温度にまで加熱される。その結果、
結晶の成長領域での加熱による影響は僅かで済み、また
サセプタ及び基板の温度は原料ガスの圧力、流量、組成
の変動による彫金を受けることが少なくて済む。
温度よりも僅か低い温度にまで加熱される。その結果、
結晶の成長領域での加熱による影響は僅かで済み、また
サセプタ及び基板の温度は原料ガスの圧力、流量、組成
の変動による彫金を受けることが少なくて済む。
これによりヘテロ接合形成時の成長の１トリ御は著しく
容易となる。
容易となる。
本発明による一実施例を図面により詳細説明する。原料
ガスの供給系統は第２図と変わらないので時に反応管１
０の構造について説明する。
ガスの供給系統は第２図と変わらないので時に反応管１
０の構造について説明する。
第１図に本発明の予熱領域を設けた反応管１０の構造を
示す。１５はガス導入孔、１６はガス排出孔で成長領域
１７のガス導入孔側に予熱領域１８を設ける。
示す。１５はガス導入孔、１６はガス排出孔で成長領域
１７のガス導入孔側に予熱領域１８を設ける。
予熱領域１８は、反応管の外部に設けられたカーボン１
９を高周波コイル１４により加熱するごとにより、導入
された原料ガスを加熱する構造となっている。
９を高周波コイル１４により加熱するごとにより、導入
された原料ガスを加熱する構造となっている。
第１図では予熱の方法を高周波コイルよるカーボンの加
熱によっているが、カーボンの代わりに電熱ヒータを用
いることも同様可能である。
熱によっているが、カーボンの代わりに電熱ヒータを用
いることも同様可能である。
予熱領域は、原料ガスは分解成長に近い温度、即ち約４
００°Ｃまで加熱して使用される。従って、この領域で
も部分的に化合物が反応管の内部に析出することが避け
られない。そのため反応管の内部には取り出し、洗浄を
容易にする内管２０を設置して、内管を使用の都度洗浄
することが望ましい。
００°Ｃまで加熱して使用される。従って、この領域で
も部分的に化合物が反応管の内部に析出することが避け
られない。そのため反応管の内部には取り出し、洗浄を
容易にする内管２０を設置して、内管を使用の都度洗浄
することが望ましい。
以上に説明せるごとく、本発明のＭＯＣＶＤ成長方法、
及び装置によりヘテロ接合構造を含む化合物半導体の結
晶成長において、ヘテロ界面での制御性は著しく改善さ
れ、結晶成長の品質向上に寄与する所大である。
及び装置によりヘテロ接合構造を含む化合物半導体の結
晶成長において、ヘテロ界面での制御性は著しく改善さ
れ、結晶成長の品質向上に寄与する所大である。
第１図は本発明にかかわるＭＯＣＶＤ装置の反応管の構
造を示す断面図、 第２図は一般的なるＭＯＣＶＤ装置の構造を説明する図
、 第３図（ａｌ〜（Ｃ１は従来の反応管構造での管軸方向
でのサセプタとガスの温度分布及びガ ス濃度を表す図、 を示す。 図面において、 １．２．３はそれぞれＴＭＧａ 、ＴＭＡＩ 、ＴＭＩ
ｎを収容せるバブラー、 ４．５はＨ２にそれぞれＡ ｓ Ｈ３、ＰＨ３ガスを混
合せるボンベ、 ６はマスフロー・コン１−ローラ、 ７はバルブ、 ８は１−■２ガスボンベ、 ９はＨ２純化装置、 １０は反応管、 １）は排気装置、 １２は基板、 １３はカーホン・サセプタ、 １４は高周波コイル、 １５はガス導入孔、 １６はガス排出孔、 １７は成長領域、 １８は予熱領域、 １９はカーボン、 ２０は内管、 をそれぞれ示す。 ＠ ３ 図 一駁的？＞ ｈｏ ｃｖｏ ＄ｉｊＪｊＬ１ｇ２ 圀
造を示す断面図、 第２図は一般的なるＭＯＣＶＤ装置の構造を説明する図
、 第３図（ａｌ〜（Ｃ１は従来の反応管構造での管軸方向
でのサセプタとガスの温度分布及びガ ス濃度を表す図、 を示す。 図面において、 １．２．３はそれぞれＴＭＧａ 、ＴＭＡＩ 、ＴＭＩ
ｎを収容せるバブラー、 ４．５はＨ２にそれぞれＡ ｓ Ｈ３、ＰＨ３ガスを混
合せるボンベ、 ６はマスフロー・コン１−ローラ、 ７はバルブ、 ８は１−■２ガスボンベ、 ９はＨ２純化装置、 １０は反応管、 １）は排気装置、 １２は基板、 １３はカーホン・サセプタ、 １４は高周波コイル、 １５はガス導入孔、 １６はガス排出孔、 １７は成長領域、 １８は予熱領域、 １９はカーボン、 ２０は内管、 をそれぞれ示す。 ＠ ３ 図 一駁的？＞ ｈｏ ｃｖｏ ＄ｉｊＪｊＬ１ｇ２ 圀
Claims (2)
- （１）金属有機化合物ガスを用いて基板（１２）上に気
相成長を行うに当たり、 反応管（１０）内の結晶成長領域の上流側において、該
金属有機化合物ガスを反応温度以下の温度にて予熱する
工程を加えたことを特徴とするＭＯＣＶＤ成長方法。 - （２）加熱された基板（１２）に原料ガスを供給して結
晶の成長を行う反応管（１０）の構造として、該結晶成
長領域（１７）の上流側に原料ガスの予熱領域（１８）
が設けられた構造よりなることを特徴とするＭＯＣＶＤ
成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1704086A JPS62174913A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | Ｍｏｃｖｄ成長方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1704086A JPS62174913A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | Ｍｏｃｖｄ成長方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62174913A true JPS62174913A (ja) | 1987-07-31 |
Family
ID=11932884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1704086A Pending JPS62174913A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | Ｍｏｃｖｄ成長方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62174913A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006173540A (ja) * | 2004-12-20 | 2006-06-29 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 気相成長装置 |
-
1986
- 1986-01-28 JP JP1704086A patent/JPS62174913A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006173540A (ja) * | 2004-12-20 | 2006-06-29 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 気相成長装置 |
| JP4598506B2 (ja) * | 2004-12-20 | 2010-12-15 | 大陽日酸株式会社 | 気相成長装置 |
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