JPS6389491A - 気相成長装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は化合物半導体結晶の気相成長に用いる気相成長
装置、特（：原料ガス監二有機金属化合物を用いる気相
成長Ｃ：用いる気相成長装置に関する。

ｆｐｌ　　従来の技術 化合物半導体１例えば砒化ガリクム（ＧａＡｓ）の気相
成長法の一つとして有機ガリクムの一種であるトリメチ
ルガリクム（ＴＭＧ）、砒素の水素化物であるアルシン
（ＡｓＨ２）を原書ガスとし、水素をキャリアガスとし
て用い、熱分解を）１」用して気相成長を行う方法が知
られている。

′！Ｊ１１３図は従来（二おける化合物半導体の気相成
長装置の模式的断面図でちゃ１図中■は石英製の反応管
を示している。反応管（４）は内管（２０ａ）と外管（
２０１））とを同心状に配した二重１造に構成されてお
り、その間に冷却水の通流路（２００）が形成され、ま
た閉鎖された上部中央（二は原料ガスの供給ノズル（２
０ａ）が設けられ、その下方の反応管■内（二は結晶基
板（２１Ｊを装置した結晶成長用基板ホルダー（２２１
が配設されている。

結晶成長用基板ホルダーＣ２は四角錐台形に形成され垂
直な回転軸Ｃ２２＆）の上端（：固定され。

周面には複数の結晶基板Ｃ！刀が配設されている。また
０４）は結晶基板（２１１ｆ：装置するためのストッパ
である。

１２３は前記結晶成長用基板ホルダー器を７ＩＯ熱する
ためのコイルであって結晶成長用基板ホルダーリと対応
させて反応管■の外周に巻回配設され１図示しない電源
から高周波電力が供給されるよう（：なっている。

而して結晶成長用基板ホルダー■を回転軸（２２ａ）回
シに回転させつつコイル圏ζ二高周波電力を供給して結
晶成長用基板ホルダーのを所定温度に加熱し、ノズル（
２０（１）からトリメチルガリクム、アルシンの原料ガ
スをキャリヤガスである水素ガスと共に反応管回内（二
供給し、原料ガスを熱分解させて結晶基板＋２１１上に
ＧａＡｅを結晶成長させるよう（ニなっている。この間
、原料ガスが反応管■内の結晶基板上に達する前【−熱
分解するのを防止し、且つ繍晶基板上で熱分解を効率的
に行なわせるべく１反応管■内の通流路（２００）ｌ二
冷却水を通して反応管■を冷却する。

ｌ／−Ｊ　　発明が解決しようとする問題点しかしなが
ら上述の従来技術では結晶成長用基板ホルダー器近傍は
高温であるが、結晶成長用基波ホルダーＣ２２１から内
ｔ（２０ａ）に近づくほど急激に温度が低くなる。

従って、結晶成長用基板ホルダーの近傍の原料ガスのみ
が熱分解して結晶成長二使用され、残りのほとんどの原
料ガスは未反応ガスとして排出されてしまう。原料ガス
として用いる有機金属化合物は高価であり、しかも未分
解物１分解物とも有毒で危険である。

また、内管（２０！Ｌ）には分解した残査が付着して内
管（２０ｍ）を汚損し良好な結晶成長を防げる。ざら１
−、この残査を除去する（二は反応管を洗浄、ベーキン
グする必要があり手間がかかる。

本発明は上述の問題点Ｃ：鑑み為されたものであり、原
料ガスの使用量を少なくし、しかも内管（：残査が付着
しない気相成長装置を提供しようとするものである。

に）問題点を解決するための手段 本発明は原料ガスをキャリアガスと共亀二導入する反応
管と、この反応管内【：設置され結晶基板が装置される
とともに加熱保持される結晶成長用基板ホルダーを備え
た気相成長装置（：おいて、前記結晶成長用基板ホルダ
ー１：は貫通孔が設けられ。

この貫通孔内に結晶基板が装置されるとともに原料ガス
、キャリアガスが共（：該貫通孔を通過することを特徴
とする気相成長装置である。

ネ）作　用 結晶成長用基板ホルダーを筒状に〈夛抜き貫通孔を形成
し、この内側（二基板を装置して原料ガス及びキャリア
ガスが全て該基板ホルダーの貫通孔を通過するよう艦；
シているので、原料ガスが低温の内管）：接する割合が
大きく減少し原料ガスが少なくてすむ。

また、基板ホルダー付近の内管（：は付着物がつかない
。

（へ）実施例 第１図は本発明の気相成長装置の模式断面図であり１図
中（１）は石英製の反応管、（２）は結晶基板。

（３）は結晶成長用基板ホルダー、（４）はコイル、（
７）は結晶成長用基板ホルダー（３）の支持具を示して
いる。

反応管（１）は内管（１１，外管（１））を同心状に配
した二重管構造に構成され、その中間部には冷却水用の
通流路（ＩＣ）が形成され１反応管（１）の上端ζ二股
けた給水口（１（Ｌ）、排水ｏ（１ｅ）を介して冷却水
を通流せしめるようになっている。

反応管（１）の上端中央部ｌ：は原料ガスの供給ノズル
（１ｆ）が設けられ、また反応管（１〕内には結晶基板
（２）を固定した結晶成長用基板ホルダー（３）が配設
され、また結晶基板（２）と対応させて反応管（１）の
外周にはコイル（４）が配設されている。

結晶成長用基板ホルダー（３）はカーボン等？素材とし
て四角錐台形に形成され、その内部も同形状の四角錐台
形にくり抜かれて貫通孔（６）が形成されている。結晶
成長用基板ホルダー（３）の素材、形状については特（
二上記のもの（−限定するものではない。また、結晶成
長用基板ホルダー（３）は支持具（７）上框：設置され
ている。

８２図は結晶成長用基板ホルダー（３）の斜視図でおり
、第１因の結晶成長用基板ホルダー（３）は第２図のＡ
−Ａ断面でちる。また（５）は結晶基板（２）を係止す
るためのストッパである。

コイル（４）は結晶成長用基板ホルダー（３）を高周波
加熱するものであって反応ｇ（１）の外周（二巻口して
配設される。

例えばＧＩＬＡＩ！基板上にＳ１ドープのｎ型Ｇ＆Ａ８
結晶を成長させる場合、コイル（４）に高周波電力を通
流して結晶成長用基板ホルダー（３）を所要温度に加熱
しつつ供給ノズル（１ｆ）から原料ガスをキャリアガス
と共（二導入し、ｎ型ＧａＡ！結晶を成長させる場合を
説明する。

結晶成長用基板ホルダー（３）を６５０℃（：加熱保持
し１反応管中にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）：３．５
ｍ／／ｍｉｎ、また２２ｐｐｍ　５１Ｈａ：５゜５　ｍ
　ｌ　／ｍｉｎ、　　１Ｑ％Ａ！ｌＨ２／Ｈ２：　５０
ｍ１！／ｍｉｎ、並びにキャリアガスとしてのＨ２ガス
をｌｊ’／ｍｉｎ　　の割合で供給した。

ソノ結果、Ｇ＆Ａ８基板上Ｃｌ０Ａ／ｓｅａ　　の成長
速度でｎ型Ｇ！ＬＡ８結晶（ｎ−ＩＸｌｏ”程度）が得
られた。

従来の気相成長装置では上記と同条件で結晶成長させて
も、その成長速度はイ程度Ｃ；シがならない。

（Ｈ発明の効果 以上の説明から明らかなようＣ；本発明の気相成長装置
では未反応ガスとして排出されてしまう原料ガスが少な
くなり、従来よシ少ない原料ガスで従来と同じ成長速度
が得られる。

また、内管への付着物がなくなり、良好な結晶を得るこ
とができるととも二反応管を洗浄、ベーキングする手間
が省ける。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の気相成長装置の断面図。 第２図は本発明実施例の結晶成長用基板ホルダーの斜視
図、第３図は従来の気相成長装置の断面図である。 （１）・・・反応管、（２）・・・結晶基板、（３）・
・・結晶成長用基板ホルダー、（４）・・・コイル、（
６）・・・貫通孔、（７）・・・支持具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原料ガスをキャリアガスと共に導入する反応管と、
   この反応管内に設置され結晶基板が装着されるとともに
   加熱保持される結晶成長用基板ホルダーを備えた気相成
   長装置において、 前記結晶成長用基板ホルダーには貫通孔が設けられ、こ
   の貫通孔内に結晶基板が装着されるとともに原料ガス、
   キャリアガスが共に該貫通孔を通過することを特徴とす
   る気相成長装置。