JPS63248797A - 気相エピタキシヤル成長装置 - Google Patents

気相エピタキシヤル成長装置

Info

Publication number
JPS63248797A
JPS63248797A JP8235187A JP8235187A JPS63248797A JP S63248797 A JPS63248797 A JP S63248797A JP 8235187 A JP8235187 A JP 8235187A JP 8235187 A JP8235187 A JP 8235187A JP S63248797 A JPS63248797 A JP S63248797A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quartz tube
boat
inner quartz
pipe
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8235187A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Usui
彰 碓井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP8235187A priority Critical patent/JPS63248797A/ja
Publication of JPS63248797A publication Critical patent/JPS63248797A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

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〕 本発明は原子・分子層単位で極めて精密に成長膜厚の制
御が可能な■−■族化合物半導体の原子層エピタキシャ
ル成長装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来のGaAs等のm−’v族化合物半導体の薄膜エピ
タキシャル層の成長方法としては、構成元素の塩化物、
水素化物、あるいは有機金属化合物のガ′ス状原料を用
いる気相エピタキシャル成長法(vPE法)、また、高
真空中で構成元素をビーム化し。
基板結晶上に照射して成長を行う分子線エピタキシャル
成長@ (MBE法)などが用いられてきた。ところで
、これらの成長法では、単分子・原子層(数人程度)の
成長膜厚の制御となると、流量、圧力、時間といった要
因を極めて精密に制御しなければならない、そこで、こ
れらを解決する優れた手法として、化合物半導体の構成
元素、あるいは、その元素を含むガスを交互に供給して
一原子・分子層づつ吸着させ全体として所望の化合物半
導体を成長させる原子層エピタキシャル成長方法(AL
E法)が提案された〔ツォモ・スントラ(T、5unt
ola) を第16同面体素子・材料コンファレンス(
ExtendedAbstract of the 1
6th Conference on 5olid 5
t−ate Device and Material
s)、 Kobe、 1984. pp、647−65
0)。この手法は本発明者等により■−v族化合物半導
体の成長にも適用された。この方法によると、膜厚制御
のためには、従来の成長速度を制御する方法とは異なり
、例えば、GaCQとAsH,を原料とするGaAs 
ALE法では、GaCQの吸着回数のみを制御すること
になる。さらに広い成長温度、流量範囲において、単分
子層単位の成長が可能であり、これによって膜厚の制御
技術は格段に向上した〔碓井(A、Usui)他、ジャ
パニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジック
ス(Japanese Jour−nal of Ap
plied Physics)、vol、25.no、
3,1986.pp。
L212−214)。
この■族元素の塩化物を用いる従来のALE成長装置を
第4図に示す、第4図において、横置きされた石英管内
は上下二段に仕切られ上下に反応室31.33が形成さ
れている。GaAs ALE成長の場合、上部反応室3
1の上流にGa原料ソース32がセットされ、下流に基
板結晶34が支持棒35に支えられてセットされる。上
部反応室31のガス導入口31aからH2キャリアガス
とともにHCflガスが供給されると、GaCQが生成
され下流に運ばれて基板結晶34に付着する0次に支持
棒35を右方に引き出して基板結晶34を下部反応室3
3内にセットする。反応室33にはガス導入口33aか
らAsH,がH2キャリアガスとともに供給され基板結
晶34に接触させる。上記動作を繰り返し行ってALE
成長が得られる。また反応管の温度は抵抗加熱により制
御し■族金属ソース32は約800℃、基板結晶34は
約500℃でそれぞれ加熱を行う。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、従来の装置では、ソース部と基板結晶部との
二箇所の温度を制御する必要があり、また、成長温度は
十分に低温化できるにもかかわらず、ソース部の温度は
成長結晶に悪影響をおよぼす未反応HCQをできるだけ
少なくするために、約800℃位には加熱しなければな
らない。また、成長領域前での反応物質の析出を防ぐた
めに反応管全体を加熱しなければならない、このような
高温加熱、全体加熱は、装置を複雑にするばかりでなく
石英管壁からのSL汚染を増加させる原因ともなり、高
純度結晶の成長の観点からも好ましくない、更に、基板
結晶の移動においても移動径路35aとして示したよう
な複雑な動きが必要であり、 ALE成長時間の短縮化
が困難であった。
本発明の目的は上記従来技術のがかる欠点を除去し、原
子・分子層単位で極めて精密に成長膜厚の制御が可能で
、かつ、高純度のエピタキシャル成長層を得ることが可
能な■−■族化合物半導体の原子層エピタキシャル成長
装置を提供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は■−■族化合物半導体の薄膜エピタキシャル層
を成長させる気相エピタキシャル成長装置において、外
部石英管内に隣接して縦置きされた複数本の内部石英管
と、該複数本の内部石英管の上部開口端面を下面で閉塞
し下面一部に装填した基板結晶を回転運動に伴って選択
的に各内部石英管の上部開口端面内にセットする基板ホ
ルダーと、一の前記内部石英管の頂部に設置され、細孔
を備えた底部上に■族金属を保持するボートと。
該ボートの底部に内部石英管を介してハロゲン化水素を
供給するパイプと、他の内部石英管内に水素化物を供給
するパイプと、各内部石英管内を排気する排気パイプと
、前記ボート内の■族金属及び前記基板ホルダーの基板
結晶を同一温度で加熱する加熱機構とを有することを特
徴とする気相エピタキシャル成長装置である。
〔作用〕
本発明による装置の概略を第1図及び第2図に示した。
ここではGaAs ALEを例に本発明の作用について
説明するs Ga原料ソース1は多数の底部に多数の細
孔2aを有するボート2に収容されている。
このときGaは表面張力により細孔2aから漏れること
はない、 HCQガスはパイプ3からH2キャリアガる
。なお、パイプ全体は石英管4で覆われており。
HCQがGa原料ソース近辺でこの石英管4の外に漏れ
ることはない。反応の結果生じたGaCQは一部Ga中
に取り込まれ、拡散や、Gaの対流を通してGa上の空
間に放出される。このとき、未反応HCQ及びH2キャ
リアガスはパイプ5から排出される。Ga原料ソース1
のすぐ上には、基板結晶6がホルダー7とともにGa原
料ソース1を覆うように設置される。この結果、放出さ
れたGaCQは基板結晶上に吸着する。一方1石英管4
とは別に石英管8が設置されており、この内部のパイプ
9を通してH2キャリアガスとともにAsH,が供給さ
れるa GaCQ吸着後、基板ホルダー7を回転させ、
基板結晶6をこの石英管8の真上に持ってくる。そこで
1.AsHおを供給すると、反応が起こり、GaAsが
単相だけ成長する。
成長には上記サイクルを繰り返す。これらの石英管、基
板ホルダー及びそれらの支持具は外部石英管10に囲ま
れており、その内部には大量のH8が供給される。また
、加熱には、均一温度分布を有すホルダー7部のみを5
00℃近傍に加熱する。なお、ソースボートや基板ホル
ダーを炭素により作製し、加熱に高周波を用いることも
勿論可能である。
〔実施例〕
以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
第1図、第2図において、大径の外部石英管10を支持
具12に縦置きに配設し、外部石英管10の上部にH2
ガスの導入口10aを設けるとともに、その下部に排気
口tabを設ける。さらに2本の小径の内部石英管4及
び8を前記外部石英管10内に縦置きに配設し、2本の
内部石英管4,8の上部開口端面4a、 8aを下面7
aで閉塞する基板ホルダー7を回転軸1フに支えて軸受
19に回転可能に軸支する。18は基板ホルダー7を回
転軸17の頂部に固定する固定治具である。前記回転軸
17は回転伝達機15を介してモータ16に連結させる
。また、第1図、第3図に示すように前記基板ホルダー
7の下面一部には内部石英管4又は8の直径に相当する
大きさの凹部7bを設け、凹部7b内に複数枚の基板結
晶6,6・・・を同一平面内に位置させて装填する。
さらに、一方の内部石英管4の頂部に、細孔2a。
2a・・・を備えた底部上に■族金属1を保持するボー
ト2を設け、該内部石英管4内を通してパイプ3を該ボ
ート2の底部近傍に開口し、他方の内部石英管8内にパ
イプ9を設け、さらに各内部石英管4.8に排気パイプ
5,5を接続する。13はウィルソンシール、 14は
Oリングである。
さらに、内部石英管4に設けたボート2の高さ位置に合
せて抵抗加熱炉11を外部石英管10の外周に配設する
。尚ボート2や基板ホルダー7を炭素材で構成し、高周
波を用いて加熱するようにしてもよい。
本実施例では、本発明による装置を用いてGaAsをエ
ピタキシャル成長した場合について述べる。
第1図及び第2図において、 Ga原料ソース1は底部
に多数の細孔2aを有するボート2に収容されている。
 HCOガスはパイプ3からH2キャリアガスとともに
供給され、細孔2aを通してGaと反応する。
GaAs基板結晶6はホルダー7に設置される。一方、
これとは別の石英管8内部のパイプ9を通してH。
キャリアガスとともにAsH,が供給される。外部石英
管10の内部には大量のH2を供給する。また、加熱に
は、均一温度分布を有する抵抗加熱炉11を用いて、G
a原料ソース1及び基板ホルダー7のみを500℃近傍
に加熱する。ガス流量条件は次の通りである。
HCQ(Ga)        1Occ/+*1nA
sH,10cc/win 内部石英管中の流量  I Q/win外部石英管中の
流量 10 Q/i+in成長に際しては、ケミカルエ
ツチングを行った半絶縁性GaAs(100)基板結晶
6を石英管8上に待機させ、AsH,気流中で成長温度
まで昇温する6成長温度に達したところでパイプ3にH
CQを供給し、一定時間後基板ホルダー7を回転させ石
英管4上に移動する。 GaCQ吸着後、再び基板ホル
ダー7を回転させ1石英管8上に持ってくる。そこで、
AsHlを供給すると、反応が起こり、GaAsが単相
だけ成長する。上記サイクルをtooo回繰り返し、成
長膜厚を測定した結果、2850人の膜が成長している
ことがわかり、本装置での原子層エピタキシャル成長が
確認された。また、成長表面は完全鏡面であり、得られ
た結晶のホール測定を行った結果、77Kにおける移動
度として10I′ai/V・SeC台(キャリア濃度二
〜101san−’台)がコンスタントに得られ。
本発明を適用しない場合の値、104d/v−8eC台
(キャリア濃度:〜10”cm−’台)と比較して高純
度化に対する本発明による装置の有効性が明らかとなっ
た。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明による成長装置を用いると、
高純度の■−■族化合物半導体のALE層が容易に得ら
れる。なお、本発明においてはGaAsの場合について
適用例を示したが、同様な原理、装置により■mp、I
nAs等のすべての■−■族化合物半導体について適用
可能であることは言うまでもない。また、内部石英管の
数を増やし、InGaP、InGaAsP等の多元混晶
にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明装置の実施例の概略を示したも
ので、第1図は装置全体を示す断面図、第2図は第1図
におけるA−A’断面図、第3図は基板ホルダーを基板
結晶側から見た図、第4図は従来の塩化物を用いる原子
層エピタキシャル成長装置の概略を示す断面側面図であ
る。 1・・・Ga原料ソース    2・・・ボート2a・
・・ボートの細孔    3・・・HCQガス導入パイ
プ4.8・・・内部石英管    5・・・排気バイブ
ロ・・・基板結晶      7・・・基板ホルダー9
・・・As)1.導入パイプ  10・・・外部石英管
11・・・抵抗加熱炉    12・・・支持具13・
・・ウィルソンシール 14・・・Oリング15・・・
回転伝達機    16・・・モータ17・・・回転軸
      18・・・回転軸固定用治具19・・・軸
受 特許出願人  日本電気株式会社 第1区 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)III−V族化合物半導体の薄膜エピタキシャル層
    を成長させる気相エピタキシャル成長装置において、外
    部石英管内に隣接して縦置きされた複数本の内部石英管
    と、該複数本の内部石英管の上部開口端面を下面で閉塞
    し下面一部に装填した基板結晶を回転運動に伴って選択
    的に各内部石英管の上部開口端面内にセツトする基板ホ
    ルダーと、一の前記内部石英管の頂部に設置され、細孔
    を備えた底部上にIII族金属を保持するボートと、該ボ
    ートの底部に内部石英管を介してハロゲン化水素を供給
    するパイプと、他の内部石英管内に水素化物を供給する
    パイプと、各内部石英管内を排気する排気パイプと、前
    記ボート内のIII族金属及び前記基板ホルダーの基板結
    晶を同一温度で加熱する加熱機構とを有することを特徴
    とする気相エピタキシャル成長装置。
JP8235187A 1987-04-02 1987-04-02 気相エピタキシヤル成長装置 Pending JPS63248797A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8235187A JPS63248797A (ja) 1987-04-02 1987-04-02 気相エピタキシヤル成長装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8235187A JPS63248797A (ja) 1987-04-02 1987-04-02 気相エピタキシヤル成長装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63248797A true JPS63248797A (ja) 1988-10-17

Family

ID=13772149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8235187A Pending JPS63248797A (ja) 1987-04-02 1987-04-02 気相エピタキシヤル成長装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63248797A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0446096A (ja) * 1990-06-14 1992-02-17 Nikko Kyodo Co Ltd 気相エピタキシャル成長方法
CN103806094A (zh) * 2012-11-08 2014-05-21 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 外延生长设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0446096A (ja) * 1990-06-14 1992-02-17 Nikko Kyodo Co Ltd 気相エピタキシャル成長方法
CN103806094A (zh) * 2012-11-08 2014-05-21 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 外延生长设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5246536A (en) Method for growing single crystal thin films of element semiconductor
EP0259777B1 (en) Method for growing single crystal thin films of element semiconductor
JPS6134929A (ja) 半導体結晶成長装置
JPS63248797A (ja) 気相エピタキシヤル成長装置
JPH06305885A (ja) 連続したダイヤモンド薄膜の改善された成長方法
JPH0658880B2 (ja) 気相エピタキシヤル成長装置
JPH04202091A (ja) 化合物半導体の気相成長装置
JPH0416597A (ja) 炭化珪素単結晶の製造方法
Snyder et al. Growth of CdTe by organometallic vapor phase epitaxy in an impinging jet reactor
JPS6115150B2 (ja)
JPH02230722A (ja) 化合物半導体の気相成長方法
JPH01313927A (ja) 化合物半導体結晶成長方法
JP2753832B2 (ja) 第▲iii▼・v族化合物半導体の気相成長法
JPS6212697A (ja) 炭化珪素単結晶膜の製造方法
JPH01136971A (ja) 気相成長装置
JPH03233943A (ja) 気相エピタキシャル成長装置
JPH01103996A (ja) 化合物半導体の気相成長法
JP2805865B2 (ja) リン化合物半導体結晶の気相成長方法
JPH0628240B2 (ja) 有機金属気相成長装置
JPH01214114A (ja) 有機金属気相成長装置
JPS6052118B2 (ja) マグネシアスピネルの気相成長装置
JPS6212698A (ja) 炭化珪素単結晶膜の製造方法
Davis et al. Atomic Layer Epitaxy of Silicon, Silicon/Germanium and Silicon Carbide via Extraction/Exchange Processes
JPS62189727A (ja) 有機金属熱分解気相成長装置
JPS63266816A (ja) 3−5族化合物半導体結晶成長方法