JPS6284513A

JPS6284513A - エピタキシヤル結晶製造装置

Info

Publication number: JPS6284513A
Application number: JP22428985A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nishimura; 隆司西村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-10-08
Filing date: 1985-10-08
Publication date: 1987-04-18

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は気相エピタキシャル結晶製造装置、特に、ペ
テロ気相エピタキシャル結晶製造装置の改良に関する。

［従来の技術］第２図は従来のハイドライド気相エピタキシャル成長製
ｆ［装置の概略構成を示す図である。

第２図において、従来のエピタキシャル結晶製造ｖｉＷ
１は、石英反応１１−１と、石英反応管１の外周に設け
られて、石英反応１！１内部に適切な温度プロファイル
を与えるための抵抗加熱炉１６とを含む。石英反応管１
は、輸送ガス導入口２．４．５と、原料ガス導入口３．
６と、使用済ガス排気凸７を有する。石英反応２！！１
の内部は互いに独立なソース領域８．９．１０と、仕切
り板２０により分離された互いに独立な結晶成長領域１
１．１２とに分割されている。結晶成長領域１１はソー
ス領域９．８につながり、結晶成長領域１２はソース領
域１０につながる。ソース領域８．９．１０のそれぞれ
には、金属イオン源を発生する金属が載置される石英ボ
ート８ａ、９ａ、１０ａがそれぞれ設置される。さらに
、原料ガス導入口３．６はその導入管が共にソース領域
を通過してそれぞれの結晶成長領域１１．１２の近傍に
まで延びている。一方の結晶成長領域（図においては結
晶成長領域１２）には、その上にエピタキシャル結晶が
形成される半導体基板１７を保持する基板ホルダ１３が
配置される。基板ホルダ１３は、２つの独立な結晶成長
領域１１．１２のいずれかへ予め定められた順序に従っ
て、挿入されることができるように基板回転移動機構１
５に接続されている。

基板回転移動機構１５は、前後運動（図面において左右
方向）および回転運動を基板ホルダ１３へ与えることに
より、基板ホルダ１３および半導体基板１７を結晶成長
領域１１．１２のいずれが一方の領域へ挿入する。ガス
排気ロアは、結晶成長領域１１．１２からのガスを共に
排気する。次に第２図に示されるエピタキシャル結晶製
造装置を用いてエピタキシャル結晶の具体例としてイン
ジウムリン（ＩｎＰ）を−例としてその成長原理につい
て説明する。

インジウムイオン源として金属インジウムが用いられ、
この金属インジウムはソース領域１０に配置された石英
ボート１０ａ内に配置される。このインジウムイオンの
輸送にはＨＣｉガスが用いられる。ＨＣｉガスはガス導
入口２より導入される。一方、リン源にはホスフィン（
ＰＨＩ　）が用いられ、ガス導入口３より導入される。

以下に１ｎｐエピタキシヤル成長の仮定を示す。ｉｎの
輸送反応はソース領域１０において以下のよう９になる
。

２Ｉ、＋２）−ＩＣノ　−、２工ｎＣノ＋Ｈ２一方、ガ
ス導入口３より導入されるホスフィンＰＨ，はソース領
域１０で熱分解し、以下の反応式にＪ：すＰ、となる。

’ＪＰＩ４３→八す６　Ｈ。

上記の反応がソース領域１０で生じた侵、各原料ガスは
成長領域１２へ輸送され、下記に示す反応がそこで生じ
る。

ｑ　Ｉ（＋Ｃ７＋　６十２１−１．−？　１４工ｎｐ十
４１Ｈｃｌこの反応の結果、ＩｎＰのエピタキシャル結
晶層が基板結晶１７上に形成される。

また、この装置においては、ソース領域８に設けられた
石英ボート８ａ内に金属ガリウムＧａを配置し、かつソ
ース領域９に金属インジウムｉｎを配冒し、適切な流量
比のＨＣｕガスをガス導入口４．５より輸送ガスとして
導入し、さらにアルシンＡｓＨ，を原料ガス導入口６よ
り導入することにより、もう一方の成長領域１１におい
て１ｎＧａ　Ａｓのエピタキシャル成長が可能となる。

さらに、この状態でガス導入口６から適切な混合比のＰ
Ｈ，とＡｓ　Ｈ，の混合ガスを導入することにより、成
長領域１１においてＩｎ　Ｇａ　ＡＳ　Ｐのエピタキシ
ャル成長が可能となる。したがって、回転移動機構１５
を用いて、２つの独立な成長領域１１．１２に基板１７
を予め定められた順序に従って出し入れすることによっ
て、半導体基板１７上にヘテロエピタキーシシル結晶を
成長させることが可能となる。

［発明が解決しようとする問題点］従来のエピタキシャル結晶製造装置においては、成長領
域間の原料ガスの相互拡散を防止するために、それぞれ
の成長領域へ導入されるガスの流量が調整されている。

しかし、たとえば成長領域、１２でエピタキシャル結晶
が成長中は、基板ホルダ１３がその領域に挿入されてい
るため、基板ホルダ１３と石英反応管１および仕切り板
２０との隙間により、そこでガスの流速が速くなって成
長領域１１から成長領域１２へのガス拡散や逆流は生じ
にくい。しかし、他方の成長領域１１には基板ホルダ１
３は挿入されておらず開放状態であるため、少しのガス
流の乱れによってたとえば熱拡散等により成長領域１２
から成長領域１１へ原料ガスが拡散し、成長領域１１が
成長領域１２からの原料ガスで汚染されてしまい、引続
き結晶成長領域１１で興なる結晶をエピタキシャル成長
させる際に、良質の結晶が得られなかったり、ヘテロ界
面が急峻でなくなるといった問題点があった。

それゆえ、この発明の目的は上述のような問題点を除去
し、一方の成長領域でエピタキシャル結晶が成長中に、
他方の成長領域への原料ガスの拡散。

逆流を防ぐことができ、良質のへテロエピタキシャル結
晶を得ることが可能なエピタキシャル結晶製造装置を提
供することである。

［問題点を解決するための手段］この発明にかかるエピタキシャル結晶製造装置は、複数
個の成長領域のすべてに常にほぼ四−形状の基板ホルダ
を挿入するようにしたものである。

［作用］基板ホルダは、石英反応管内壁および仕切り板との隙間
部分からガスを高速で排出する。これにより基板ホルダ
が挿入された成長領域における原料ガスの逆方向拡散お
よび逆流を防止することができる。したがって、この発
明においては、はぼ同一形状の基板ホルダをエピタキシ
ャル結晶成長を行なっていない結晶成長領域へも常に挿
入するようにしているので、その領域における原料ガス
の逆方向拡散および逆流を防止することができ、成長領
域間相互の原料ガスの拡散および逆流を防ぐことができ
、成長領域を他方からの原料ガスによって汚染しないよ
うにすることができ、良質のエピタキシャル結晶を得る
ことができる。

［発明の実施例］第１図はこの発明の一実施例であるエピタキシャル結晶
製造装置の概略構成を示す図である。第２図に示される
従来のエピタキシャル結晶製造装置と同一または相当部
分には同一の参照１号が付されている。従来の装置と重
複する部分については適宜説明を省略する。

第１図に示されるように、この発明の特徴として、２つ
の独立成長領域１１．１２にほぼ同一形状の基板ホルダ
１３＝、１３．がそれぞれ挿入される構成となっている
。基板ホルダ１３には、その上にエピタキシャル結晶を
成長させるための基板結晶１７が取付けられ、基板ホル
ダ１３′には基板結晶１７は取付けうていない。第１図
に示されるエピタキシャル結晶製造装置におけるエピタ
キシャル結晶を成長させる過程は第２図に示される従来
の装置と同様である。しかし、成長ｉａ域１１゜１２に
同一形状の基板ホルダ１３−．１３をそれぞれ同時に挿
入する構造どすることにより以下のような利点を得るこ
とができる。すなわち、エピタキシャル結晶が成長して
いる成長領域１２においては、ソース領［１０から基板
１７へと流れるガス流が、成長１％域１２において基板
ホルダ１３によって妨げられてそこへ到達したガスは基
板ボルダ１３と石英反応管内壁および仕切り板２０との
隙間から流れ出るようになる。この結果、隙間部分での
ガス流速が増加し原料ガスの逆流や拡散（逆方向）が生
じにくくなっている。

また一方のエピタキシャル結晶成長をしていない成長領
域１１においても、基板ホルダ１３と同一形状の基板ホ
ルダ１３−が挿入されているので、成長領域１１へ到達
したガス流は、基板ホルダ１３′と石英反応管１内壁お
よび仕切り板２０との隙間から流れ出るようになる。こ
の結果、基板ホルダ１３−と石英反応管１および仕切り
板２０との隙間から流出するガスの流速が増加し、原料
ガスの逆流や逆方向拡散が生じにくくなっている。

これにより２つの成長領域１１．１２閲祖互の原料ガス
の逆流や逆方向拡散を防止することができ、それぞれの
成長領域１１．１２の相手方からの原料ガスの逆流や逆
方向拡散による汚染を防止することができる。

なお、上記実施例においてはハイドライド気相エピタキ
シャル結晶製造装置について、特にＩｎＰとＩｎ　Ｇａ
　ＡｓまたはＩｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐとのへテロ結晶成長
について説明したが、クロライド法による結晶製造装置
であ−っでも上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。さらに、独立な成長領域が３１１．４１１・・・と
複数−持つものについてもすべての成長領域に同時にほ
ぼ同一形状の基板ホルダを挿入するようにすれば同様の
効果を得ることができる。

また、エピタキシャル成長する結晶もＩｎＰ系のへテロ
結晶のみならずＱａ　Ａｓ系その他気相成長が可能なす
べての系のへテロ結晶に適用することが可能である。

［発明の効５！！］以上のように、この発明によれば、独立な成長領域に常
に基板ホルダを挿入するようにしているので、成長領域
間の原料ガスの逆流および逆方向拡散を防止することが
でき、異なる結晶を連続してｌ＼テロエピタキシＶル成
長させる際に高品質の１ビタキシシル結晶を成長させる
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

１４１図はこの発明の一実施例であるハイドライド気相
エピタキシャル結晶製３２Ｉ：ｉｍの概略構成を示す図
である。第２図は従来のエピタキシャル結晶製造！装置
の構成を示す断面図である。図に３３いて、１は石英反応管、２．３．４．５゜６は
ガス導入口、７は排気口、８．９．１０はソース領域、
１１．１’２は成長領域、１３．１３’は基板ホルダ、
１５は基板回転９動ｍｓ、ｉ７は基板結晶である。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。代迎人　　　大　　岩　　増　　雄手続補正書（自発）持言午庁長官殿　　　　　　　　　　　　　　〜′）＼
１、事件の表示　　　特願昭６０−２２４２８９号２、
発明の名称エピタキシャル結晶製造装置３、補正をする者５、補正の対象明細書の特許請求の範囲の欄および発明の詳細な説明の
欄６、補正の内容（１）　明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり。（２）　明細書第５頁第１３行のｒＧａＡｓＪをｒＧａ
ＡｓＪに訂正する。以上２、特許請求の範囲互いに独立な複数個のエピタキシャル結晶成長領域を有
し、前記複数個のエピタキシャル結晶成長領域のうちの
１つのエピタキシャル結晶成長領域内に第１の基板ホル
ダに保持された基板を挿入し、前記第１の基板ホルダに
保持された基板上に対応する結晶をエピタキシャル成長
させるエピタキシャル結晶製造装置であって。前記複数個のエピタキシャル結晶成長領域のうち前記第
１の基板ホルダが挿入されていないエピタキシャル結晶
成長領域の各々に挿入される第２の基板ホルダと、前記第１の基板ホルダが挿入されるべきエピタキシャル
結晶成長ｆＲ域を予め定められた順序に従って選択し、
この選択されたエピタキシャル結晶成長領域へ前記第１
の基板ホルダを挿入し、かつ同時に残りのエピタキシャ
ル結晶成長領域へ前記第２の基板ホルダを挿入する基板
ホルダ移動手段とを備える、エピタキシャル結晶製造装
置。

Claims

【特許請求の範囲】互いに独立な複数個のエピタキシャル結晶成長領域を有
し、前記複数個のエピタキシャル結晶成長領域のうちの
１つのエピタキシャル結晶成長領域内に第１の基板ホル
ダに保持された基板を挿入し、前記第１の基板ホルダに
保持された基板上に対応する結晶をエピタキシャル成長
させるエピタキシャル結晶製造装置であって、前記複数個のエピタキシャル結晶成長領域のうち前記第
１の基板ホルダが挿入されていないエピタキシャル結晶
成長領域の各々に挿入される第２の基板ホルダと、前記第１の基板ホルダが挿入されるべきエピタキシャル
結晶成長領域を予め定められた順序に従って選択し、こ
の選択されたエピタキシャル結晶成長領域へ前記第１の
基板ホルダを挿入し、かつ同時に残りのエピタキシャル
結晶成長領域へ前記第２の基板ホルダを挿入する基板ホ
ルダ移動手段とを備える、エピタキシャル結晶成造装置
。