JPS6273618A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JPS6273618A JPS6273618A JP21216685A JP21216685A JPS6273618A JP S6273618 A JPS6273618 A JP S6273618A JP 21216685 A JP21216685 A JP 21216685A JP 21216685 A JP21216685 A JP 21216685A JP S6273618 A JPS6273618 A JP S6273618A
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- Japan
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- support stand
- circumference
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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】
［発明の技術分野；
本発明は、気相成長装置に係わり、特に、化合物半導体
混品を成長するに適したｈ機金属熱分解気相成長装置に
関する。
混品を成長するに適したｈ機金属熱分解気相成長装置に
関する。
［発明の技術的前頭とその問題点コ
半導体レーザ、例えばガラ１クムアルミニウム砒素（Ｑ
ａΔＩ ＡＳ ＞半導体レーザ用化合物−ｒ導体薄膜結
晶成長法としては、有機金属の一種であるトリメチルガ
リウム（ＴＭＧ） 、１〜リメヂルアルミニウム（ＨＭ
Ａ）と砒素の水素化合物であるアルシン（Ａｓト（３）
との熱分解を利用して行なう有機金属熱分解気相成長法
（ＭＯＣＶＤ）が知られている。ＭＯＣＶＤ法は結晶成
長に８葭な原１１を全てガス状で供給するため、組成Ｉ
Ｑ御が容易で、かつ、大面積基板上に均一に結晶成長が
できるので、半導体レーザの量産技術の一つとして期待
されている。
ａΔＩ ＡＳ ＞半導体レーザ用化合物−ｒ導体薄膜結
晶成長法としては、有機金属の一種であるトリメチルガ
リウム（ＴＭＧ） 、１〜リメヂルアルミニウム（ＨＭ
Ａ）と砒素の水素化合物であるアルシン（Ａｓト（３）
との熱分解を利用して行なう有機金属熱分解気相成長法
（ＭＯＣＶＤ）が知られている。ＭＯＣＶＤ法は結晶成
長に８葭な原１１を全てガス状で供給するため、組成Ｉ
Ｑ御が容易で、かつ、大面積基板上に均一に結晶成長が
できるので、半導体レーザの量産技術の一つとして期待
されている。
ＭＯＣＶＤ法の場合、原料ガスの節約の観点から縦型の
気相成長炉か多く用いられる。即ら、縦型の成長炉にお
いては試料である結晶基板の上面に略垂直に原料力スガ
供給されるので、ガスの供給方向と気相成長の方向とが
一致し、気相成長に必要な少量のガスの供給で気相成長
を行なうことができる。
気相成長炉か多く用いられる。即ら、縦型の成長炉にお
いては試料である結晶基板の上面に略垂直に原料力スガ
供給されるので、ガスの供給方向と気相成長の方向とが
一致し、気相成長に必要な少量のガスの供給で気相成長
を行なうことができる。
打機金属の熱分解による気相成長法に一′３いては、基
板近傍以外での熱分解を避けるため一般に熱源としては
、高周波加熱による方法がとられる。このため、結晶基
板がｉ置される試料支持台は高周波加熱の熱源となるの
で全体がカーボンなどで作られている。この試料支持台
に直接試料を載置し結晶成長を行なうことも可能である
が、結晶成長時カーボン製試料支持台上にも結晶が堆積
する。
板近傍以外での熱分解を避けるため一般に熱源としては
、高周波加熱による方法がとられる。このため、結晶基
板がｉ置される試料支持台は高周波加熱の熱源となるの
で全体がカーボンなどで作られている。この試料支持台
に直接試料を載置し結晶成長を行なうことも可能である
が、結晶成長時カーボン製試料支持台上にも結晶が堆積
する。
この試料台の堆積物は取り除くことが難しいので、通常
、試料と支持台との間にサファイア板や石英板などの絶
縁板を介在させ、結品成長後この絶縁板を取り外し、王
水などで洗浄する方法がとられる。これにより、試料支
持台上面を汚さずに結晶成長を行なうことができる。
、試料と支持台との間にサファイア板や石英板などの絶
縁板を介在させ、結品成長後この絶縁板を取り外し、王
水などで洗浄する方法がとられる。これにより、試料支
持台上面を汚さずに結晶成長を行なうことができる。
ところで、縦型の成長炉を用いたＭＯＣＶＤ法では、大
面積基板、例えば、３インチ基板や複数枚同時に成長す
る方法も行なわれつつある。しかし、大己の基板を同時
に処理するためには、成長炉を大型化する必要があるが
、この場合、試料支持台の温度が均一となりにくい。即
ち、高周波加熱においては試料支持台の温度は１１周波
を印加する高周波誘導コイルとの相対位置によって決ま
り、試料支持台と高周波誘導コイルが同心的に配置され
た場合には、高周波１コイルからの距離が短いところは
その距離が長いところに比べて磁界の密度が高くなる。
面積基板、例えば、３インチ基板や複数枚同時に成長す
る方法も行なわれつつある。しかし、大己の基板を同時
に処理するためには、成長炉を大型化する必要があるが
、この場合、試料支持台の温度が均一となりにくい。即
ち、高周波加熱においては試料支持台の温度は１１周波
を印加する高周波誘導コイルとの相対位置によって決ま
り、試料支持台と高周波誘導コイルが同心的に配置され
た場合には、高周波１コイルからの距離が短いところは
その距離が長いところに比べて磁界の密度が高くなる。
そのため、試料支持台の外周部の温度は中心部より高く
なる。その−例として、試料支持体全体がカーボン製の
直ｆ￥ｔ１００ｍｍの試料支持台の中心力口らの距離と
温度との関係を第４図に示す。このグラフに示すように
、試料支持体の温度は中心から約２／３のところから高
くなっていることが分かる。このような中心部と外周部
との温度差は試料支持台の大きざにより変化し、例えば
試料支持台の中心温度が７５０’Ｃの場合、試料支持台
の直径が１００ｍｍのもので約１８°Ｃ１１２０１１１
ｍのもので約５０’Ｃである。
なる。その−例として、試料支持体全体がカーボン製の
直ｆ￥ｔ１００ｍｍの試料支持台の中心力口らの距離と
温度との関係を第４図に示す。このグラフに示すように
、試料支持体の温度は中心から約２／３のところから高
くなっていることが分かる。このような中心部と外周部
との温度差は試料支持台の大きざにより変化し、例えば
試料支持台の中心温度が７５０’Ｃの場合、試料支持台
の直径が１００ｍｍのもので約１８°Ｃ１１２０１１１
ｍのもので約５０’Ｃである。
このような温度差のある試料支持台上で成長した結晶で
は、試料支持台の中心部に位置した部分に成長した単結
晶層と外周部に位置した部分に成長した単結晶層とでは
膜厚が異なり、また試料支持台上の位置により、アルミ
ニウムの混晶比が突止するなどの組成のばらつきが見ら
れ、電気特性も大きく異なる。したがって、これらの結
晶を使用して半導体レーザを製作した場合には、発振波
長か不安定になるなどのレーザ特性にばらつきが見られ
る。この温度差を小さくするために高周波誘導コイルの
形状を工夫する事も考えられるが、形状の最適化にも限
界があり十分な効果が得られない。
は、試料支持台の中心部に位置した部分に成長した単結
晶層と外周部に位置した部分に成長した単結晶層とでは
膜厚が異なり、また試料支持台上の位置により、アルミ
ニウムの混晶比が突止するなどの組成のばらつきが見ら
れ、電気特性も大きく異なる。したがって、これらの結
晶を使用して半導体レーザを製作した場合には、発振波
長か不安定になるなどのレーザ特性にばらつきが見られ
る。この温度差を小さくするために高周波誘導コイルの
形状を工夫する事も考えられるが、形状の最適化にも限
界があり十分な効果が得られない。
［発明の目的］
本発明の目的は、試料支持台上の試料を均一に加熱でき
、しかも良好なペテロ界面と、精密に制御された組成を
有するエピタキシャル層を１ｑることのできる気相成長
装置を提供することにおる。
、しかも良好なペテロ界面と、精密に制御された組成を
有するエピタキシャル層を１ｑることのできる気相成長
装置を提供することにおる。
［発明の概要］
本発明の気相成長装置は、試料が載置される試料支持台
を半径方向に分割しその中心部の材質を高周波加熱に対
して熱源となる材料で構成し、その外周部を高周波加熱
に対して非熱源となる材料で構成することにより、高周
波誘導コイルに近い試料支持台外周部の発熱を抑えるこ
とにより試料支持台の温度の均一度を向上させ！ζもの
である。
を半径方向に分割しその中心部の材質を高周波加熱に対
して熱源となる材料で構成し、その外周部を高周波加熱
に対して非熱源となる材料で構成することにより、高周
波誘導コイルに近い試料支持台外周部の発熱を抑えるこ
とにより試料支持台の温度の均一度を向上させ！ζもの
である。
［発明の実施例コ
以下、本発明を実施例を用いて説明する。第１図は本発
明による縦型気相成艮装首の構成を示す。
明による縦型気相成艮装首の構成を示す。
円筒状の縦型気相成長炉１内には成長炉１と同心的に円
柱状の試料支持台２が配置され、この支持台２上には石
英からなる絶縁板３を介してＧａ△Ｓウェファなどの試
料４が位置される。この支持台２はシャフト５を介して
回転機構６に接続され、回転するようになっている。成
長炉１の上部には結晶成長させるための原料ガスを成長
炉１内に導くガス導入ダクト７が接続されており、また
、成長炉１の下部には結晶成長で生じたガスや残りの原
料ガスを成長炉１外へ排出するためのガス導出ダクト８
の一端が接続されている。このガス導出ダクト８の他端
は三方弁９を介し−（廃ガス鷺珪装ｆＨｌｏに接続され
ている。この三方弁９には結晶成長に先立ち成長炉１内
の空気やガスを排出する真空ポンプ１１が接続されてい
る。一方、ガス導入ダクト７には原料ガス源、流旦制郭
弁（図示せず）・が取り付けられている。例えば、ガス
源として水素で希釈したアルシン（Ａｓ Ｈ，）ガス、
水素で希釈したドーピングガスとなる水素化セレン（Ｈ
，Ｓｅ ）ガスと水素ガスの供給源とに接続されており
、この水素ガスにより蒸気化されて供給されるトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）、ｔ’リメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）とドーピングガスとなるジエチルジンク（ＤＥＺ
＞が接続されている。
柱状の試料支持台２が配置され、この支持台２上には石
英からなる絶縁板３を介してＧａ△Ｓウェファなどの試
料４が位置される。この支持台２はシャフト５を介して
回転機構６に接続され、回転するようになっている。成
長炉１の上部には結晶成長させるための原料ガスを成長
炉１内に導くガス導入ダクト７が接続されており、また
、成長炉１の下部には結晶成長で生じたガスや残りの原
料ガスを成長炉１外へ排出するためのガス導出ダクト８
の一端が接続されている。このガス導出ダクト８の他端
は三方弁９を介し−（廃ガス鷺珪装ｆＨｌｏに接続され
ている。この三方弁９には結晶成長に先立ち成長炉１内
の空気やガスを排出する真空ポンプ１１が接続されてい
る。一方、ガス導入ダクト７には原料ガス源、流旦制郭
弁（図示せず）・が取り付けられている。例えば、ガス
源として水素で希釈したアルシン（Ａｓ Ｈ，）ガス、
水素で希釈したドーピングガスとなる水素化セレン（Ｈ
，Ｓｅ ）ガスと水素ガスの供給源とに接続されており
、この水素ガスにより蒸気化されて供給されるトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）、ｔ’リメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）とドーピングガスとなるジエチルジンク（ＤＥＺ
＞が接続されている。
前記アルシン、トリメチルガリウム、トリメデルアルミ
ニウムは成長炉１内で熱分解されてガリウムアルミニウ
ム砒素の単結晶層となり、前記水素ガスはキャリアガス
として動く。成長炉１内のガス導入ダクト７の近傍に成
長炉１内に導入される原料ガスを成長炉１内に拡散させ
る拡散板１３が設けられている。成長炉１の外周には試
料支持台２を発熱させるための高周波誘導コイル１２が
配置されている。
ニウムは成長炉１内で熱分解されてガリウムアルミニウ
ム砒素の単結晶層となり、前記水素ガスはキャリアガス
として動く。成長炉１内のガス導入ダクト７の近傍に成
長炉１内に導入される原料ガスを成長炉１内に拡散させ
る拡散板１３が設けられている。成長炉１の外周には試
料支持台２を発熱させるための高周波誘導コイル１２が
配置されている。
第２図は本発明の気相成長装置に用いられる試料支持台
２の断面図である。試料支持台２は、試料４がｉ置され
る試料支持台２の上面の一部をなす円柱状の径小部分２
１ａと試料支持台２の下面をなす円柱状の径大部分２ゴ
ｂからなる中心部２１、および径小部分２１ａを取り囲
みこれに談合する円環状の外周部２２からなる。中心部
２１の径小部分２１ａは試料支持台２の中心から外周に
向かって全体の２．／３の半径を持も、外周部２２の試
料支持台２の上面にあける半径方向の幅は試料支持台２
の半径の１／３である。この中心部２１は高周波誘導コ
イル１２に加えられる高周波によって発熱するカーボン
で作られてあり、一方、外周部２２は高周波誘導コイル
１２に加えられる高周波によって発熱しない石英などの
絶縁物で作られている。この外周部２２の外縁は試料支
持台２が回転するざいに絶縁板３が位置ずれを起こさな
いよう凸状の外縁部２３が設【ブられている。また、中
心部２１と外周部２２は熱膨張差を吸収するだめに多少
のゆとりを持って組み合わされている。ざらに、試料支
持台２の下面の中心には自動温度制御のための熱電対１
４が挿入される開孔２５が設けられている。この試料支
持台２の温度分布を第３図に示す。このグラフから分が
るように試料支持台２の温度分布は略均−となっている
。
２の断面図である。試料支持台２は、試料４がｉ置され
る試料支持台２の上面の一部をなす円柱状の径小部分２
１ａと試料支持台２の下面をなす円柱状の径大部分２ゴ
ｂからなる中心部２１、および径小部分２１ａを取り囲
みこれに談合する円環状の外周部２２からなる。中心部
２１の径小部分２１ａは試料支持台２の中心から外周に
向かって全体の２．／３の半径を持も、外周部２２の試
料支持台２の上面にあける半径方向の幅は試料支持台２
の半径の１／３である。この中心部２１は高周波誘導コ
イル１２に加えられる高周波によって発熱するカーボン
で作られてあり、一方、外周部２２は高周波誘導コイル
１２に加えられる高周波によって発熱しない石英などの
絶縁物で作られている。この外周部２２の外縁は試料支
持台２が回転するざいに絶縁板３が位置ずれを起こさな
いよう凸状の外縁部２３が設【ブられている。また、中
心部２１と外周部２２は熱膨張差を吸収するだめに多少
のゆとりを持って組み合わされている。ざらに、試料支
持台２の下面の中心には自動温度制御のための熱電対１
４が挿入される開孔２５が設けられている。この試料支
持台２の温度分布を第３図に示す。このグラフから分が
るように試料支持台２の温度分布は略均−となっている
。
次に、本発明による気相成長装置を使用してガリウムア
ルミニウム砒素薄膜成長層を形成する場合について説明
する。まず、鏡面研磨した略１０ｃｍの面積を有する面
方位が（１００）のＱａ Ａｓ塁基板を有機溶液で洗浄
し、次に硫酸系エツチング液で化学エツチングする。こ
の基板を絶縁板３上にＶ、置する。次に、成長炉１内を
真空排気後、水素ガスで成長炉１内を置換する。成長炉
１内のガス置換を充分に行なった後、高周波誘導コイル
１２により約７００°Ｃに加熱する。そして、所望の濃
度に混合された原料ガスをガス導入ダクト７より流入さ
せろ。導入された原料ガスは拡散板１３によって拡散さ
れ、成長炉の上方から下方に向かって拡散する。混合カ
スは基板付近で熱分解し基板上に単結晶として成長する
。成長層の膜厚は■族ガス即ち、トリメチルガリウム、
トリメチルアルミニウムの流量によって決まるので、予
め成長時間と膜厚との関係を調べておき、成長時間を制
御することで膜厚を制御する。
ルミニウム砒素薄膜成長層を形成する場合について説明
する。まず、鏡面研磨した略１０ｃｍの面積を有する面
方位が（１００）のＱａ Ａｓ塁基板を有機溶液で洗浄
し、次に硫酸系エツチング液で化学エツチングする。こ
の基板を絶縁板３上にＶ、置する。次に、成長炉１内を
真空排気後、水素ガスで成長炉１内を置換する。成長炉
１内のガス置換を充分に行なった後、高周波誘導コイル
１２により約７００°Ｃに加熱する。そして、所望の濃
度に混合された原料ガスをガス導入ダクト７より流入さ
せろ。導入された原料ガスは拡散板１３によって拡散さ
れ、成長炉の上方から下方に向かって拡散する。混合カ
スは基板付近で熱分解し基板上に単結晶として成長する
。成長層の膜厚は■族ガス即ち、トリメチルガリウム、
トリメチルアルミニウムの流量によって決まるので、予
め成長時間と膜厚との関係を調べておき、成長時間を制
御することで膜厚を制御する。
本発明による成長装置を使用して成長したウェファの場
合、複数ウェファの略仝面にわたって膜厚のばらつきが
±１５％から±５％Ｊｘ内に改善され、また組成の均一
性についてもホトルミネッセンスの発光波長のばらつき
は極めて少なくなった。
合、複数ウェファの略仝面にわたって膜厚のばらつきが
±１５％から±５％Ｊｘ内に改善され、また組成の均一
性についてもホトルミネッセンスの発光波長のばらつき
は極めて少なくなった。
さらに、これらの基板を使用して作成した半導体レーザ
では発振波長のばらつきが少なく発振閾値電流のばらつ
きも少なかった。従って、本発明の成長装置により均一
な膜厚で所望の組成を持つ成長層が１！テられた。
では発振波長のばらつきが少なく発振閾値電流のばらつ
きも少なかった。従って、本発明の成長装置により均一
な膜厚で所望の組成を持つ成長層が１！テられた。
上記実施例は中心部としてカーボンを用いたが、その他
の高周波加熱に対して熱源となる材料を用いて構成して
もよい。また、外周部はう英の他に高周波加熱に対して
熱源とならないサファ・イアなどの材料で構成してもよ
い。
の高周波加熱に対して熱源となる材料を用いて構成して
もよい。また、外周部はう英の他に高周波加熱に対して
熱源とならないサファ・イアなどの材料で構成してもよ
い。
また、中心部と外周部との人きざは実施例にとられれる
ことなく適宜選定できる。
ことなく適宜選定できる。
さらに、有鴎金属と砒素の水素化物とによるＧａ ＡＩ
ＡＳの気相成長に適用した実施例についで説明したが
、本発明の気相成長装置は他の原料ガスによるＧａＡｌ
Ａｓ結晶の気相成長法、あるいは、ＧａＡｌ△Ｓ以外の
化合物半導体の気相成長に適用することもできる。
ＡＳの気相成長に適用した実施例についで説明したが
、本発明の気相成長装置は他の原料ガスによるＧａＡｌ
Ａｓ結晶の気相成長法、あるいは、ＧａＡｌ△Ｓ以外の
化合物半導体の気相成長に適用することもできる。
［発明の効果］
本発明によれば、高周波加熱に対して熱源となる材料か
らなる中心部と高周波加熱に対して非熱源となる材料か
らなる外周部とで試料支持台を構成することにより、試
料支持台の温度分布が均一となり、大口径のウェファま
たは復数枚のウェファ上に均一な膜厚でしかも所望の組
成を有する結晶成長が得られる。また、この基板を用い
ることにより、発振波長、発振閾（ａ電流および発振し
一ドなどの特性の衣定した半導体レーザが得られる。
らなる中心部と高周波加熱に対して非熱源となる材料か
らなる外周部とで試料支持台を構成することにより、試
料支持台の温度分布が均一となり、大口径のウェファま
たは復数枚のウェファ上に均一な膜厚でしかも所望の組
成を有する結晶成長が得られる。また、この基板を用い
ることにより、発振波長、発振閾（ａ電流および発振し
一ドなどの特性の衣定した半導体レーザが得られる。
第１図は本発明による気相成長装置の構成を示す概略図
、第２図は第１図の気相成長装置に用いられる試料支持
台の断面図、第３図は第２図の試料支持台の温度分布図
、第４図は従来の試料支持台の温■分布図である。 １・・・・・・成長炉 ２・・・・・・試料支持台３
・・・・・・絶縁板 ４・・・・・・試料６・・・・
・・回転殿＠ ７・・・・・・ガス導入ダクト８・・・
ガス導出ダクト １２・・・高周波誘導］イル２１・・
・中心部 ２２・・・外周部代理人 弁理士 則 近
憲 １イ） 代理人 弁理士 大 胡 典 大 第 １ 図 第 ２ 図 シに束士支行省０中心ｎ’５の足Ｅ禽＠ （ｒｎｍ）
第３図 盲鳳ご零牙で乏千５ｔｒＯ中桟ソＪ了釧」乙巨ｊ自、Ｌ
（ｚｎｍ、）築４図
、第２図は第１図の気相成長装置に用いられる試料支持
台の断面図、第３図は第２図の試料支持台の温度分布図
、第４図は従来の試料支持台の温■分布図である。 １・・・・・・成長炉 ２・・・・・・試料支持台３
・・・・・・絶縁板 ４・・・・・・試料６・・・・
・・回転殿＠ ７・・・・・・ガス導入ダクト８・・・
ガス導出ダクト １２・・・高周波誘導］イル２１・・
・中心部 ２２・・・外周部代理人 弁理士 則 近
憲 １イ） 代理人 弁理士 大 胡 典 大 第 １ 図 第 ２ 図 シに束士支行省０中心ｎ’５の足Ｅ禽＠ （ｒｎｍ）
第３図 盲鳳ご零牙で乏千５ｔｒＯ中桟ソＪ了釧」乙巨ｊ自、Ｌ
（ｚｎｍ、）築４図
Claims (3)
- （１）成長炉内に導入された結晶成長させる物質の原料
となるガスを高周波加熱により分解し、熱源となる試料
支持台の上に載置された結晶基板上に単結晶を成長させ
る気相成長装置において、前記試料支持台が高周波加熱
に対して熱源となる材料からなる中心部と、前記中心部
を取り囲み高周波加熱に対して非熱源となる材料からな
る外周部とを有することを特徴とする気相成長装置。 - （２）前記試料支持台の中心部がカーボンであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気相成長装置。 - （３）前記試料支持台の外周部の幅が試料支持台の半径
の１／３であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21216685A JPS6273618A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21216685A JPS6273618A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6273618A true JPS6273618A (ja) | 1987-04-04 |
Family
ID=16617994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21216685A Pending JPS6273618A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6273618A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02185973A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Tokyo Electron Ltd | 金属シリサイド膜の形成方法 |
-
1985
- 1985-09-27 JP JP21216685A patent/JPS6273618A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02185973A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Tokyo Electron Ltd | 金属シリサイド膜の形成方法 |
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