JPS63137417A - 気相エピタキシアル成長装置 - Google Patents

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〕 本発明は気相エピタキシアル成長装置に関し、特に■−
Ｖ化合物半導体結晶基板上に、異なる複数の層を結晶成
長させるための気相エピタキシアル成長装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の気相エピタキシアル成長装置は、第２図
に示すように複数の独立した成長室２．３を単に一つの
反応管１内にまとめた構造で、成長室２，３の断面形状
より小さな基板６が基板保持棒１０の先端の保持板１４
に取り付けられ、表面に結晶成長させようとする組成の
ガスが流れている成長室２．３のいずれかに対向する対
向位置に配置され、結晶成長させようとする組成を変え
る時は基板保持棒１０の回転により成長室２．３の対向
位置間を順次移動するようになっていた。

第２図の成長装置は、化合物半導体の気相エピタキシア
ル成長装置で、石英製の反応管ｌ内は、ＩｎＰ成長室２
と、ＩｎＧａＡｓ成長室３との二成長室構造になってい
る。ＩｎＰ成長室２にはＩｎソース４が設置されており
上流からＨ２ガスを流して反応管を８００〜９００℃に
加熱した後、ｌＩＣ１！ガスを導入すると、Ｉｎソース
４の一部が塩化インジウムのガスとして輸送される。こ
のとき、ＰＨ，導入管５からＰＨ，を導入すると、化学
反応によって成長室２よりも低い７００℃程度に加熱し
である下流側に配置されたＩｎＰ基板６上にＩｎＰ結晶
をエピタキシアル成長させることができる。また、Ｉｎ
ＧａＡｓ成長室３にも同様にＩｎソース４と、Ｇａソー
ス７が設置されており、組成比を制御できるように仕切
板８を介してそれぞれ独立にＨＣｅガスを導入できるよ
うにしである。そしてＡｓＨ３導入管９からＡ　ｓ　Ｉ
Ｉ　３を導入すれば、ＩｎＰ成長の場合と同様にＩｎＧ
ａＡｓ成長室３のガスの下流側に配置されたＩｎＰ基板
６にエピタキシアル成長させることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の気相エピタキシアル成長装置では、基板
６がそれぞれの成長室２．３に対向した位置で結晶成長
を行なうので、基板６の大きさを成長室２，３の断面形
状以上に大きくすることができない欠点があった。

例えば、反応管１の内径が７ＣＩＩ″ｃＩｎＰ成長室２
とＩｎＧａＡｓ成長室３の内径３が３ｃｍの場合を考え
る。従来の構造ではＩｎＰ基板６の直径は各成長室の内
径で制限されて２．５　Ｃ１１程度までしか使用するこ
とができなかった。

また、成長室２，３のいずれかにおいて結晶成長を行な
っているときに、他の成長室を流れるガスの一部が廻り
込みやすく、成長ガスの組成（分圧）が変動しやすく、
成長する結晶の組成が変化しやすいという欠点があった
。

特にＩｎＰ成長室２においてＩｎＰ結晶を成長するとき
に、ＩｎＧａＡｓ成長室からＧａＣ１！のガスが混入し
た場合が問題となっている。それはＩｎＰ結晶（格子定
数５．８６９人）とＧａＰ結晶（格子定数５．４４７人
）との格子定数差が大きいために、わずがなＧａ汚染に
よっても成長したＩｎＰエピタキシアル層に圧縮応力が
加わって転位やクロス・ハツチ等の欠陥が生じてしまう
からである。

つまり、異なる組成の結晶を成長させるために反応管を
分割して複数の成長室を集合させた構造にしただけの従
来の気相エピタキシアル装置では、基板の外形が反応管
断面積を成長室の数で割った大きさを以下に制限される
とともに、成長ガスの相互流入によってエピタキシアル
成長の組成制御がむずかしくなっていた。

本発明の目的は、多成長室構造の気相エピタキシアル成
長装置において、成長できる基板の面積を増大させると
紐もに他成長室からのガス流入を極力おさえることにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、複数の成長室と、この成長室内を流れるガス
の下流側で前記成長室それぞれに対向する対向位置間を
エピタキシアル成長される基板が移動する気相エピタキ
シアル成長装置において、前記基板を保持し前記対向位
置間を移動する保持板と、この保持板と共に前記対向位
置間を移動し対向する前記成長室の前記ガスを前記基板
の周囲に導くガス導流バッフルとを含んで構成される。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の模式的な側断面図である。

本実施例では成長室２，３の下流側にガスの流れを集中
させる円板１３に設けた穴からなる狭窄部１１、ならび
に円錐と円柱を組み合わせた形状のガス導流バッフル１
２を設け、ガス導流バッフル１２内に基板保持棒１０の
保持板１４および基板６を配置することによって、成長
ガスの流れる領域を拡大させている。このガス導流バッ
ファ１２の円柱部分の内径を６　ｃｒａとすると、直径
が５Ｃ１１程度のＩｎＰ基板６にエピタキシアル成長さ
せることができるので、前述の従来の装置の数値例と比
較して有効面積（エピタキシアル成長できる基板の面積
）は４倍になる。

次に、ＩｎＰ結晶とＩｎＧａＡｓ結晶とを順次成長させ
る場合を考える。各々の成長時に基板保持棒１０を回転
させて（基板保持棒１０、ガス導流バッフル１２および
板１３は連結されていて一体となって回転）　、ＩｎＰ
基板６が成長させようとする組成のガスが流れている成
長室２，３のいずれかに対向する位置に保持する。

成長室２．３のいずれがからの（第１の状態ではＩｎＰ
成長室２からの）成長ガスが狭窄部１１を介して効率よ
くガス導流バッフル１２内に導びかれるとともに、低成
長室を流れるガスはガス導流バッフル１２の外側に沿っ
て流れるようになるので、エピタキシアル成長が他の成
長ガスによって汚染される度合いを減少させることがで
きる。

なお、ガス導流バッフルの入口の形状を成長室の出口の
形状と一致させれば、円板１３および狭窄部１１を設け
なくてもよい。

以上の実施例は、二成長室横型部の場合について説明し
てきたが、三つ以上の成長室を有する場合でも、さらに
縦型炉の場合においても全く同様に本発明を応用するこ
とができる。そして、上述のような■族元素を塩化物の
ガスとして輸送する化学反応成長法以外に、有機金属の
ガスとして輸送する熱分解成長法にも応用することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、複数の成長室を有する場
合でも各々の成長室のガスの流れをガス導流バッフルを
用いて効率よく広い範囲に導びくことによって、大面積
の基板上へのエピタキシアル成長を可能にし、同時に成
長室間でのガスの相互流入による汚染を減少させる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の気相エピタキシアル成長装
置の模式的な側断面図、第２図は従来の気相エピタキシ
アル成長装置の模式的な側断面図である。 １・・・反応管、２・・・ＩｎＰ成長室、３・・・Ｉｎ
ＧａＡｓ成長室、４・・・Ｉｎソース、５・・・ＰＨ３
導入管、６・・・ＩｎＰ基板、７・・・Ｇａソース、８
・・・仕切板、９・・・ｋｓＨ３導入管、１０・・・基
板保持棒、１１・・・狭窄部、１２・・・ガス導流バッ
フル、１３・・・円板、１４・・・保持板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の成長室と、この成長室内を流れるガスの下流側で
   前記成長室それぞれに対向する対向位置間をエピタキシ
   ァル成長される基板が移動する気相エピタキシァル成長
   装置において、前記基板を保持し前記対向位置間を移動
   する保持板と、この保持板と共に前記対向位置間を移動
   し対向する前記成長室の前記ガスを前記基板の周囲に導
   くガス導流バッフルとを含むことを特徴とする気相エピ
   タキシァル成長装置。