JPS6290925A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
- Publication number
- JPS6290925A JPS6290925A JP23155285A JP23155285A JPS6290925A JP S6290925 A JPS6290925 A JP S6290925A JP 23155285 A JP23155285 A JP 23155285A JP 23155285 A JP23155285 A JP 23155285A JP S6290925 A JPS6290925 A JP S6290925A
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- crystal
- fed
- vapor phase
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- Pending
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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】
産業上の利用分野
本発明は化合物半導体等を基板上に結晶成長する場合に
用いられる気相成長方法に関するものである。
用いられる気相成長方法に関するものである。
従来の技術
近年、■−■族およびｎ−■族環化合物半導体の気相エ
ピタキシャル成長法、特に有機金属気相成長法（ＭＯＣ
Ｖ Ｄ ： Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）が、大面
積にわたる均一性、量産性、膜厚や組成の制御性等の点
から注目を集め、各所で研究開発が活発に行なわれてい
る。
ピタキシャル成長法、特に有機金属気相成長法（ＭＯＣ
Ｖ Ｄ ： Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）が、大面
積にわたる均一性、量産性、膜厚や組成の制御性等の点
から注目を集め、各所で研究開発が活発に行なわれてい
る。
一般に、この種の気相成長法に用いらる装置は、結晶成
長室内の気体の圧力によって、常圧（大気圧）ＣＶＤ装
置および減下ＣＶＤ装置に大別される。常圧ＣＶＤ装置
の方が、装置が簡単であり、原料ガスの切り換え等によ
る結晶成長室内の圧力変動も少ない。しかし、エピタキ
シャル成長する材料によっては、結晶成長室内の圧力が
、大気圧よりも低い方が好ましい場合がある。特にＩｎ
Ｐ系の場合顕著である。Ｉｎの原料ガス材料である、例
えばトリエチルインジウムＴＥＩ〔（Ｃ２Ｈ５）３工ｎ
〕は、低温で分解し易く不安定であるために、サセプタ
からの熱によって、基板に達するまでに分解し、成長に
全く寄与しなくなる場合がある。そこで、ＴＥＩが結晶
成長室内に入るとすみやかに基板上に達するようにする
方法として減圧下でＩｎＰ系の結晶成長を行なう試みが
なされている。減圧下で行なう気相成長法では、ＴＥＩ
のガス分子の平均自由行程が長くでき、基板表面へすみ
やかに輸送できる。
長室内の気体の圧力によって、常圧（大気圧）ＣＶＤ装
置および減下ＣＶＤ装置に大別される。常圧ＣＶＤ装置
の方が、装置が簡単であり、原料ガスの切り換え等によ
る結晶成長室内の圧力変動も少ない。しかし、エピタキ
シャル成長する材料によっては、結晶成長室内の圧力が
、大気圧よりも低い方が好ましい場合がある。特にＩｎ
Ｐ系の場合顕著である。Ｉｎの原料ガス材料である、例
えばトリエチルインジウムＴＥＩ〔（Ｃ２Ｈ５）３工ｎ
〕は、低温で分解し易く不安定であるために、サセプタ
からの熱によって、基板に達するまでに分解し、成長に
全く寄与しなくなる場合がある。そこで、ＴＥＩが結晶
成長室内に入るとすみやかに基板上に達するようにする
方法として減圧下でＩｎＰ系の結晶成長を行なう試みが
なされている。減圧下で行なう気相成長法では、ＴＥＩ
のガス分子の平均自由行程が長くでき、基板表面へすみ
やかに輸送できる。
第２図に減圧下で気相成長を行う際に用いられる代表的
な成長装置の構成を示す。同図中の１は有機Ｉｎ化合物
ＴＥＩである（トリエチルインジウム（Ｃ２Ｈ５）３工
ｎ）、３は■族元素の水素化物ＰＨ３（ホスフィン）を
各々示す。結晶成長室６内の排気は、ロータリポンプ１
０を用いて行なわれる。
な成長装置の構成を示す。同図中の１は有機Ｉｎ化合物
ＴＥＩである（トリエチルインジウム（Ｃ２Ｈ５）３工
ｎ）、３は■族元素の水素化物ＰＨ３（ホスフィン）を
各々示す。結晶成長室６内の排気は、ロータリポンプ１
０を用いて行なわれる。
結晶成長室６内の圧力はゲートパルプ９の開閉の度合い
を制御して行なう。ロークリポンプ１０の排気ラインは
原料ガスベントライン５と接続されて有害物質除去用排
ガス処理装置１１に導びかれている。結晶成長する場合
、原料ガスボンベ１゜３から原料ガス導入ライン４まで
ある程度の距離があるの、で、それによる遅れを防ぐた
めに、原料ガス導入ライン４０近くで分岐治具を使って
予めベントライン５に原料ガスを流している。成長は、
ベントライン５を流れている原料ガスを原料ガス導入ラ
イン４に切り換えることによって開始される０ 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の様な装置だと、ベントライン６を流
れていた原料ガスを成長開始と同時に原料ガス導入ライ
ン４に切り換えた瞬間に、原料ガス導入ライン４を流れ
るガス流量が増加するため、結晶成長室６内の圧力が変
動し、流れが乱れてし−１う。又、ベントライン６を流
れていた原料ガスを原料ガス導入ライン４に切り換える
と、ベントライン５には排ガス処理装置に向うガス流が
なくなり、ロータリポンプ１０を出た油をふくむ汚れた
粒子が逆流し、配管を汚染する問題があった。
を制御して行なう。ロークリポンプ１０の排気ラインは
原料ガスベントライン５と接続されて有害物質除去用排
ガス処理装置１１に導びかれている。結晶成長する場合
、原料ガスボンベ１゜３から原料ガス導入ライン４まで
ある程度の距離があるの、で、それによる遅れを防ぐた
めに、原料ガス導入ライン４０近くで分岐治具を使って
予めベントライン５に原料ガスを流している。成長は、
ベントライン５を流れている原料ガスを原料ガス導入ラ
イン４に切り換えることによって開始される０ 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の様な装置だと、ベントライン６を流
れていた原料ガスを成長開始と同時に原料ガス導入ライ
ン４に切り換えた瞬間に、原料ガス導入ライン４を流れ
るガス流量が増加するため、結晶成長室６内の圧力が変
動し、流れが乱れてし−１う。又、ベントライン６を流
れていた原料ガスを原料ガス導入ライン４に切り換える
と、ベントライン５には排ガス処理装置に向うガス流が
なくなり、ロータリポンプ１０を出た油をふくむ汚れた
粒子が逆流し、配管を汚染する問題があった。
問題点を解決するだめの手段
本発明は、上記問題点を解決するため、結晶薄膜を形成
する際、結晶成長室に導入される全ガス流量と同量のガ
スをベントラインに同時に流すようにしたものである。
する際、結晶成長室に導入される全ガス流量と同量のガ
スをベントラインに同時に流すようにしたものである。
作 用
本発明は、原料ガス導入ラインとベントラインに常に同
量のガスを流すようにしているので、高品質の結晶が大
面積にわたって均一性よく得られるＯ 実施例 本発明の一実施例における気相成長方法を第１図に示す
。図に示すように■族原料有機金属ＴＥ１１のラインは
、原料ガス導入ライン４とベントライン５に接続されて
いる。前記ＴＥＩラインとは対に水素のみを流すダミー
ライン１３が原料ガス導入ライン４とベントライン５に
接続されている。
量のガスを流すようにしているので、高品質の結晶が大
面積にわたって均一性よく得られるＯ 実施例 本発明の一実施例における気相成長方法を第１図に示す
。図に示すように■族原料有機金属ＴＥ１１のラインは
、原料ガス導入ライン４とベントライン５に接続されて
いる。前記ＴＥＩラインとは対に水素のみを流すダミー
ライン１３が原料ガス導入ライン４とベントライン５に
接続されている。
■族原料ガスＰＨ３３に対しても同様である。原料ガス
導入ライン４は結晶成長室６に、ベントライン５は、結
晶成長室６と同程度の容積を有する原料ガスの毒性を除
くための容器たとえば電気分解炉２０に接続され、これ
らからでる排ガスライン８．８′は圧力調整用ゲートパ
ルプ９に導かれる前に同一配管に接続されて、ゲートパ
ルプ９を介して真空装置（ロータリーポンプ）１ｏに接
続される。結晶成長室６と電気分解炉１２の圧力は常に
同一に保たれる。
導入ライン４は結晶成長室６に、ベントライン５は、結
晶成長室６と同程度の容積を有する原料ガスの毒性を除
くための容器たとえば電気分解炉２０に接続され、これ
らからでる排ガスライン８．８′は圧力調整用ゲートパ
ルプ９に導かれる前に同一配管に接続されて、ゲートパ
ルプ９を介して真空装置（ロータリーポンプ）１ｏに接
続される。結晶成長室６と電気分解炉１２の圧力は常に
同一に保たれる。
次に、前記本実施例の気相成長装置にさらに■族原料Ｔ
ＥＧ（）リエチルカリウム（Ｃ２Ｈ５）３Ｇａ）有機金
属ライン、Ｖ族原料Ａ ５Ｈ３（アルシン）とそれらと
対のダミーラインを増設して、サセプタ１２上のたとえ
ばＩｎＰ基板２１上にＩ ｎＰ／Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐ系
多重量子井戸型レーザ構造の作製の場合について以下に
述べる。
ＥＧ（）リエチルカリウム（Ｃ２Ｈ５）３Ｇａ）有機金
属ライン、Ｖ族原料Ａ ５Ｈ３（アルシン）とそれらと
対のダミーラインを増設して、サセプタ１２上のたとえ
ばＩｎＰ基板２１上にＩ ｎＰ／Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐ系
多重量子井戸型レーザ構造の作製の場合について以下に
述べる。
結晶成長室に導入される全水素ガス流量は６１／ ｍ
ｉ ｎである。したがってベントラインを流れる全水素
ガス流量も６７１ ／ ｍｉｎである。基板温度は６７
０”Ｃ，結晶成長室内圧力は１５０Ｔｏｒｒである。成
長前に予めＴ Ｅ Ｉ 、 Ｔ Ｅ Ｇ 、 ＰＨ３，
ＡｓＨ３は、それぞれ３５０ ｃｃ ／ｍｉｎ 、 ８
０ ｃｃ／ｍｉｎ 。
ｉ ｎである。したがってベントラインを流れる全水素
ガス流量も６７１ ／ ｍｉｎである。基板温度は６７
０”Ｃ，結晶成長室内圧力は１５０Ｔｏｒｒである。成
長前に予めＴ Ｅ Ｉ 、 Ｔ Ｅ Ｇ 、 ＰＨ３，
ＡｓＨ３は、それぞれ３５０ ｃｃ ／ｍｉｎ 、 ８
０ ｃｃ／ｍｉｎ 。
１７０ ｃｃ／ｍｉｎ 、 １００ ｃｃ／ｍｉｎベン
トライン６に流されており、同じ流量をダミーライン１
３を通じて原料ガス導入ライン４に流されている。基板
昇温時にＩｎＰ基板２１の表面の熱損傷を退けるためＰ
Ｈ３を原料ガス導入ライン４に流し、これとは対にダミ
ーライン１３を通じて水素をベントライン５に流す。上
記流量で成長された結晶はＩｎＰ基板２１に格子整合し
た（ １ ”／ａ＋ ＜ １０−’ ）Ｉ ｎ１ｘＧａ
ｘＡ８ ｙＰ １−ｙ（Ｘ 〜０．２７ 、７〜０＋
５７ ） ４元混晶が得られる。ＴＥＧとＡｓＨ３の
ｏｎ−ｏｆｆから１００人ＩｎＰ 、 １００人Ｉ ｎ
ＧａＡｓ Ｐ の１０ベアからなる超格子を作成し、Ｓ
ＩＭＳでＩｎ、Ｇａ。
トライン６に流されており、同じ流量をダミーライン１
３を通じて原料ガス導入ライン４に流されている。基板
昇温時にＩｎＰ基板２１の表面の熱損傷を退けるためＰ
Ｈ３を原料ガス導入ライン４に流し、これとは対にダミ
ーライン１３を通じて水素をベントライン５に流す。上
記流量で成長された結晶はＩｎＰ基板２１に格子整合し
た（ １ ”／ａ＋ ＜ １０−’ ）Ｉ ｎ１ｘＧａ
ｘＡ８ ｙＰ １−ｙ（Ｘ 〜０．２７ 、７〜０＋
５７ ） ４元混晶が得られる。ＴＥＧとＡｓＨ３の
ｏｎ−ｏｆｆから１００人ＩｎＰ 、 １００人Ｉ ｎ
ＧａＡｓ Ｐ の１０ベアからなる超格子を作成し、Ｓ
ＩＭＳでＩｎ、Ｇａ。
Ａｓ、Ｐの厚さ分布を分析した。形成された積層構造で
、いずれの元素も、ペテロ界面において、遷移領域は１
０Å以下であり、界面の急峻性は飛躍的に向上した。ま
た、結晶成長室内の気流の乱れがほとんどないため、２
インチウェハー内のばらつきもほとんどない。
、いずれの元素も、ペテロ界面において、遷移領域は１
０Å以下であり、界面の急峻性は飛躍的に向上した。ま
た、結晶成長室内の気流の乱れがほとんどないため、２
インチウェハー内のばらつきもほとんどない。
以上述べた実施例において、Ｉ ｎＰ／ Ｉ ｎＧａＡ
ｓ Ｐ系の結晶成長について説明したが、本発明による
気相成長方法はＡｌＧａＡｓ ／ＧａＡｓ系、 ＡｌＧ
ａ Ｉ ｎＰ／ＧａＡｓ系は勿論のこと他のＩ［ｌ−Ｖ
族および■〜■族化合物半導体結晶の成長に用いること
ができる。さらに、以上述べた実施例は有機金属気相成
長法の場合であったが、ハイドライド気相エピタキシャ
ル成長法やクロライド気相エピタキシャル成長法等の他
の気相成長法の場合にも適用できる。又、化合物半導体
の気相成長装置だけでなく、ＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４等の
各種ＣＶＤ装置の場合にも用いることができるのは言う
までもない。
ｓ Ｐ系の結晶成長について説明したが、本発明による
気相成長方法はＡｌＧａＡｓ ／ＧａＡｓ系、 ＡｌＧ
ａ Ｉ ｎＰ／ＧａＡｓ系は勿論のこと他のＩ［ｌ−Ｖ
族および■〜■族化合物半導体結晶の成長に用いること
ができる。さらに、以上述べた実施例は有機金属気相成
長法の場合であったが、ハイドライド気相エピタキシャ
ル成長法やクロライド気相エピタキシャル成長法等の他
の気相成長法の場合にも適用できる。又、化合物半導体
の気相成長装置だけでなく、ＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４等の
各種ＣＶＤ装置の場合にも用いることができるのは言う
までもない。
発明の効果
以上のように本発明の気相成長方法は、結晶成長室に導
入される全ガス流量と同量のガスをベントラインに流す
ようにしたものであり、これにより高品質の結晶が大面
積にわたって均一性よく得られ、組成、不純物濃度のば
らつきも少なく、へテロ界面の遷移層は１０Å以下で界
面の急峻性は飛躍的に向上した。その結果、その成長結
晶より作られるデバイスのコストも大幅に削減すること
が可能となり、その実用的効果は非常に大きい。
入される全ガス流量と同量のガスをベントラインに流す
ようにしたものであり、これにより高品質の結晶が大面
積にわたって均一性よく得られ、組成、不純物濃度のば
らつきも少なく、へテロ界面の遷移層は１０Å以下で界
面の急峻性は飛躍的に向上した。その結果、その成長結
晶より作られるデバイスのコストも大幅に削減すること
が可能となり、その実用的効果は非常に大きい。
第１図は本発明の一実施例における気相成長方法を説明
するだめの気相成長装置の構成図、第２図は従来の気相
成長方法に用いる気相成長装置の構成図である。 ４・・・・・・原料ガス導入ライン、６・・・・・・ベ
ントライン、６・・・・結晶成長室、８，８・・・・・
・排ガスライン、９・・・・ ゲートパルプ、１０・・
・・・真空装置、１２・・・・・・電気分解炉。
するだめの気相成長装置の構成図、第２図は従来の気相
成長方法に用いる気相成長装置の構成図である。 ４・・・・・・原料ガス導入ライン、６・・・・・・ベ
ントライン、６・・・・結晶成長室、８，８・・・・・
・排ガスライン、９・・・・ ゲートパルプ、１０・・
・・・真空装置、１２・・・・・・電気分解炉。
Claims (5)
- （１）結晶成長室に複数の反応ガスを導入し、前記結晶
成長室内に載置されたサセプタ上の基板に結晶薄膜を形
成する際、前記結晶成長室内に導入されるガスの総流量
と同程度のガス流量をベントラインに同時流すようにし
た気相成長方法。 - （２）ベントラインには反応ガスを加熱することができ
る容器が備えられている特許請求の範囲第１項記載の気
相成長方法。 - （３）ベントラインに備えられた容器および結晶成長室
が減圧状態である特許請求の範囲第２項に記載の気相成
長方法。 - （４）ベントラインに備えられた容器は、結晶成長に寄
与しない反応ガスを分解あるいは化合し毒性を除くこと
のできる容器である特許請求の範囲第２項に記載の気相
成長方法。 - （５）ベントラインに備えられた容器及び結晶成長室か
ら導かれる排ガスラインは同一真空装置に接続され、ほ
ぼ同程度の減圧状態に保たれている特許請求の範囲第２
項に記載の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23155285A JPS6290925A (ja) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23155285A JPS6290925A (ja) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | 気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6290925A true JPS6290925A (ja) | 1987-04-25 |
Family
ID=16925283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23155285A Pending JPS6290925A (ja) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6290925A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6358821A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | Sony Corp | 気相成長方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS541622A (en) * | 1977-06-06 | 1979-01-08 | Dainippon Screen Mfg | Contact printing device for sensitive material |
-
1985
- 1985-10-17 JP JP23155285A patent/JPS6290925A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS541622A (en) * | 1977-06-06 | 1979-01-08 | Dainippon Screen Mfg | Contact printing device for sensitive material |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6358821A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | Sony Corp | 気相成長方法 |
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