JPH04132681A - 化合物半導体のエピタキシャル成長装置 - Google Patents
化合物半導体のエピタキシャル成長装置Info
- Publication number
- JPH04132681A JPH04132681A JP2254346A JP25434690A JPH04132681A JP H04132681 A JPH04132681 A JP H04132681A JP 2254346 A JP2254346 A JP 2254346A JP 25434690 A JP25434690 A JP 25434690A JP H04132681 A JPH04132681 A JP H04132681A
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- Japan
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- chambers
- chamber
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- 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。
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、ハロゲン輸送法を用いた、化合物半導体の原
子層エピタキシャル成長法、並びに、ヘテロ構造若しく
は超格子構造のエピタキシャル成長法に適した化合物半
導体の気相エピタキシャル成長装置に関する。
子層エピタキシャル成長法、並びに、ヘテロ構造若しく
は超格子構造のエピタキシャル成長法に適した化合物半
導体の気相エピタキシャル成長装置に関する。
（従来の技術）
ハロゲン輸送法には、ハイドライド法とクロライド法が
あり、いずれも化学平衡を用いる気相成長法である。こ
のノ＼ロゲン輸送法により、原子層エピタキシャル成長
、＝ｌｆ２びに、ヘテロ構造若しくは超格子構造のエピ
タキシャル成長を行うときに、原料ガスと基板との接触
時間が短いため、前段の原料ガスをすばやく基板表面が
ら分離する必要がある。この分離を確実に行わないと、
予定しない結晶成長が進み、」二足の成長を実質的に行
うことができない。
あり、いずれも化学平衡を用いる気相成長法である。こ
のノ＼ロゲン輸送法により、原子層エピタキシャル成長
、＝ｌｆ２びに、ヘテロ構造若しくは超格子構造のエピ
タキシャル成長を行うときに、原料ガスと基板との接触
時間が短いため、前段の原料ガスをすばやく基板表面が
ら分離する必要がある。この分離を確実に行わないと、
予定しない結晶成長が進み、」二足の成長を実質的に行
うことができない。
そこで、特開平１−２３９０９５号公報記載の装置では
、複数の成長室を設け、反応管の下流より挿入した支持
棒の先端に基板を装着し、該支持棒を前後に移動し及び
回転することにより、基板を１つの成長室から取り出し
て次の成長室内に挿入する構儲を採用し、原料ガスと基
板との接触及び分離を迅速に行うことができるようにし
たものである。
、複数の成長室を設け、反応管の下流より挿入した支持
棒の先端に基板を装着し、該支持棒を前後に移動し及び
回転することにより、基板を１つの成長室から取り出し
て次の成長室内に挿入する構儲を採用し、原料ガスと基
板との接触及び分離を迅速に行うことができるようにし
たものである。
第３図は、上記公報に記載の原子層エピタキシャル成長
装置の概念図であり、ＳｉをスーパードーピンクシたＧ
ａＡｓ原子層をクロライド法でエピタキシャル成長させ
る例を示したものである。第１の成長室には八ｓｌｌ＋
を流し、第２の成長室にはＳ ｉ −Ｈ−を添加したＧ
ａＣ１＋を流しておき、支持棒の操作で基板を２つの成
長室の間を短時間で移動するようにしたものである。
装置の概念図であり、ＳｉをスーパードーピンクシたＧ
ａＡｓ原子層をクロライド法でエピタキシャル成長させ
る例を示したものである。第１の成長室には八ｓｌｌ＋
を流し、第２の成長室にはＳ ｉ −Ｈ−を添加したＧ
ａＣ１＋を流しておき、支持棒の操作で基板を２つの成
長室の間を短時間で移動するようにしたものである。
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓへ９口構造のエピタキシャル成
長を第３図の装置で行うときには、第１の成長室にはＧ
ｇＣ４３とＡ ｓ Ｈ，の原料ガスを流し、第２の成長
室には＾ＩＣｌ３とＧａＣｌ＋とＡｓＨ３の原料ガスを
流しておき、支持棒の操作で２つの成長室間を交互に移
動することにより、基板上にＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ
層を交互に積層することができる。
長を第３図の装置で行うときには、第１の成長室にはＧ
ｇＣ４３とＡ ｓ Ｈ，の原料ガスを流し、第２の成長
室には＾ＩＣｌ３とＧａＣｌ＋とＡｓＨ３の原料ガスを
流しておき、支持棒の操作で２つの成長室間を交互に移
動することにより、基板上にＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ
層を交互に積層することができる。
また、特開昭ａ２−９＋４９５；フ公報記載の装置では
、複数の成長室を設け、成長室の一部に原料金属融液を
収容す５るボートを置き、塩化水素ガスを流すことによ
り、１塩化物ガスを供給可能とし、他の成長室には原料
ガスを流しておき、一方、反応管の下流端はベローで閉
じ、該ベローを貫通する支持棒の先端に基板を装着し、
該支持棒を前後上下に移動することにより、基板を１つ
の成長室から取り出して次の成長室内に挿入する構造を
採用し、原料ガスと基板との接触及び分離を迅速に行う
ことができるようにしたものである。
、複数の成長室を設け、成長室の一部に原料金属融液を
収容す５るボートを置き、塩化水素ガスを流すことによ
り、１塩化物ガスを供給可能とし、他の成長室には原料
ガスを流しておき、一方、反応管の下流端はベローで閉
じ、該ベローを貫通する支持棒の先端に基板を装着し、
該支持棒を前後上下に移動することにより、基板を１つ
の成長室から取り出して次の成長室内に挿入する構造を
採用し、原料ガスと基板との接触及び分離を迅速に行う
ことができるようにしたものである。
第４図は、上記公報に記載のへテロ構造のエピタキシャ
ル成長装置の概念図であり、ｌｎＰ、 ＩｎＡｓ。
ル成長装置の概念図であり、ｌｎＰ、 ＩｎＡｓ。
ＧａＰ、 ＧａＡｓのいずれがを組み合わせたヘテ・口
構造をハイドライド法でエピタキシャル成長させる例を
示したものである。第１の成長室内にはＩｎ金属を置い
てＨＣＩとＮ、を流し、クラストを金属表面に形成した
後、ＩｎＣｌを生成して流し、第２の成長室にはＰＨ１
とＨ，を流し、第３の成長室内にはＧａ金属を置いてＭ
ＣＩとＮ、を流し、クラストを金属表面に形成した後、
ＧａＣｌを生成して流し、第４の成長室にはＡ ｓ ）
Ｉ ３とＨ２を流し、例えば、基板を第１の成長室から
番号の順に移動することにより、ＩｎＰ／ＧａＡｓヘテ
ロ構造をエピタキシャル成長させるものである。
構造をハイドライド法でエピタキシャル成長させる例を
示したものである。第１の成長室内にはＩｎ金属を置い
てＨＣＩとＮ、を流し、クラストを金属表面に形成した
後、ＩｎＣｌを生成して流し、第２の成長室にはＰＨ１
とＨ，を流し、第３の成長室内にはＧａ金属を置いてＭ
ＣＩとＮ、を流し、クラストを金属表面に形成した後、
ＧａＣｌを生成して流し、第４の成長室にはＡ ｓ ）
Ｉ ３とＨ２を流し、例えば、基板を第１の成長室から
番号の順に移動することにより、ＩｎＰ／ＧａＡｓヘテ
ロ構造をエピタキシャル成長させるものである。
（発明が解決しようとする課題゛）
これらの装置は、基板を成長室から成長室に移すために
、支持棒を後方に移動して成長室から基板を引き出し、
回転若しくは上下に移動した後、支持棒を前方に移動し
て成長室内に基板を挿入するという繁雑な操作を必要と
する。従って、基板の移動に相当の時間がかかる。また
、支持棒に装着できる基板には限りがあるので生産性に
欠けるという問題もある。
、支持棒を後方に移動して成長室から基板を引き出し、
回転若しくは上下に移動した後、支持棒を前方に移動し
て成長室内に基板を挿入するという繁雑な操作を必要と
する。従って、基板の移動に相当の時間がかかる。また
、支持棒に装着できる基板には限りがあるので生産性に
欠けるという問題もある。
本発明は、上記の間顯を解消し、基板に対する原料ガス
を短時間で切り換えることができ、多数の基板を連続的
に成長させることのできる気相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。
を短時間で切り換えることができ、多数の基板を連続的
に成長させることのできる気相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。
（課題を解決するための手段）
本発明は、反応管の上流から複数の原料ガスを供給して
基板上に化合物半導体をエピタキシャル成長させる装置
において、反応管の上流に複数の原料ガス供給室を設け
、必要に応じて原料ガス供給室の間にパージガス供給室
を設け、反応管の下流端の壁を貫通して回転軸を挿入し
、該回転軸の先端周囲に基板を収容する複数の成長室を
設け、上記回転軸の回転により、成長室上端を上記供給
室下流端と摺接させてそれぞれの原料ガスを各成長室に
順次供給可能にしたことを特徴とする化合物半導体のエ
ピタキシャル成長装置である。
基板上に化合物半導体をエピタキシャル成長させる装置
において、反応管の上流に複数の原料ガス供給室を設け
、必要に応じて原料ガス供給室の間にパージガス供給室
を設け、反応管の下流端の壁を貫通して回転軸を挿入し
、該回転軸の先端周囲に基板を収容する複数の成長室を
設け、上記回転軸の回転により、成長室上端を上記供給
室下流端と摺接させてそれぞれの原料ガスを各成長室に
順次供給可能にしたことを特徴とする化合物半導体のエ
ピタキシャル成長装置である。
なお、成長室は、回転軸の回りに基板を収容するための
複数の室を設けたものであり、例えば、円柱状のホルダ
ーの中心線に平行な円筒状空洞を複数設けて成長室とす
るが、円筒状のポルターを半径方向に分割して成長室と
することも可能である。要は、供給室に対して成長室を
一定の角度たけ回転するときに、隣接する供給室と成長
室が連通して原料ガス等を供給できるように画室の摺接
構造を備えていればい。
複数の室を設けたものであり、例えば、円柱状のホルダ
ーの中心線に平行な円筒状空洞を複数設けて成長室とす
るが、円筒状のポルターを半径方向に分割して成長室と
することも可能である。要は、供給室に対して成長室を
一定の角度たけ回転するときに、隣接する供給室と成長
室が連通して原料ガス等を供給できるように画室の摺接
構造を備えていればい。
また、原料ガス供給室は、その一部に原料金属を収容す
るボートを載置して原料ガスを調製可能としてもよい。
るボートを載置して原料ガスを調製可能としてもよい。
（作用）
第１図は、本発明の１具体例である、クロライド法によ
り、ＣｒａＡｓ原子層をエピタキンヤル成長させる装置
の概念図である。この装置は、石英製の反応管の上流端
にＡ ｓ ｔｌ ｙガス供給室、パージガス用のＩＩ、
ガス供給室及びＧａＣｌ３ガス供給室を設け、反応管の
下流端を貫通する回転軸の先端に円柱状の基板ホルダー
を取り付け、該ホルダーに６つの円筒状成長室を開け、
それぞれの成長室にＧａＡｓ基板を収容し、供給室の下
流端と成長室の上流端を摺接して原料ガスを成長室に順
次供給可能とし、反応管の周囲には基板を成長温度に加
熱するためのヒータを配置し、かつ、」１記ＧａＣｌ３
ガス供給室には＋１．キャリアガスでＧａＣｌ５を蒸発
させるエバポレーターを接続したものである。
り、ＣｒａＡｓ原子層をエピタキンヤル成長させる装置
の概念図である。この装置は、石英製の反応管の上流端
にＡ ｓ ｔｌ ｙガス供給室、パージガス用のＩＩ、
ガス供給室及びＧａＣｌ３ガス供給室を設け、反応管の
下流端を貫通する回転軸の先端に円柱状の基板ホルダー
を取り付け、該ホルダーに６つの円筒状成長室を開け、
それぞれの成長室にＧａＡｓ基板を収容し、供給室の下
流端と成長室の上流端を摺接して原料ガスを成長室に順
次供給可能とし、反応管の周囲には基板を成長温度に加
熱するためのヒータを配置し、かつ、」１記ＧａＣｌ３
ガス供給室には＋１．キャリアガスでＧａＣｌ５を蒸発
させるエバポレーターを接続したものである。
次に、成長手順を説明すると、成長室の基板を成長温度
に加熱した後、回転軸を段階的に回転して、１つの基板
上に（Ａｓｎ３＋ｎ２）ガス、＋１．ガス、及び、（Ｇ
ａＣＩ＋→１１．）ガスを短時間で切り換えて順次導入
することにより、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ原子層を形
成することができる。
に加熱した後、回転軸を段階的に回転して、１つの基板
上に（Ａｓｎ３＋ｎ２）ガス、＋１．ガス、及び、（Ｇ
ａＣＩ＋→１１．）ガスを短時間で切り換えて順次導入
することにより、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ原子層を形
成することができる。
また、上記装置において、ＩｎＧａＡｓ供給室とパージ
ガス用Ｈ２→Ｐｌ＋、供給室とＩｎＰ供給室に変更し、
成長室を回転することにより、ｌｎＰ基板上に原料ガス
を順次流して、１ｎＧａＡｓ／ｌｎＰヘテロ構造を形成
することも可能になる。
ガス用Ｈ２→Ｐｌ＋、供給室とＩｎＰ供給室に変更し、
成長室を回転することにより、ｌｎＰ基板上に原料ガス
を順次流して、１ｎＧａＡｓ／ｌｎＰヘテロ構造を形成
することも可能になる。
このように、原子層やヘテロ構造を形成するためには、
１種の原料ガスを基板と接触させる成長時間は数秒間と
極めて短時間であるため、成長室から成長室に基板を移
動する時間をより短時間にする必要がある。」−記の装
置では、回転軸を６０“′回転するだけで、次の原料ガ
スを導入することができる上々もに、原料ガス供給室の
Ｕ目にパージガス用供給室を設けるときには、鞄料ガス
の切れは一層進むため、原子層エピタキシャル成長やヘ
テロ構造のエピタキシャル成長、超格子構造のエピタキ
ンヤル成長などを容易に行うことができるようになった
。
１種の原料ガスを基板と接触させる成長時間は数秒間と
極めて短時間であるため、成長室から成長室に基板を移
動する時間をより短時間にする必要がある。」−記の装
置では、回転軸を６０“′回転するだけで、次の原料ガ
スを導入することができる上々もに、原料ガス供給室の
Ｕ目にパージガス用供給室を設けるときには、鞄料ガス
の切れは一層進むため、原子層エピタキシャル成長やヘ
テロ構造のエピタキシャル成長、超格子構造のエピタキ
ンヤル成長などを容易に行うことができるようになった
。
なお、原料ガス供給室に原料金属を載置し、ＩＩ ＣＩ
を流してクラストを形成し、１塩化物ガスとして原料を
供給することも可能である。
を流してクラストを形成し、１塩化物ガスとして原料を
供給することも可能である。
（実施例１）
第１図の装置を用いてＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ原子層
を成長させた。エバポレーターを６０〜７０ ’Ｃ（Ｇ
ａ Ｃｌ ３蒸気圧：１．４〜２．７ｍｍｌ１ｇ）に
保温してＩＩ、ガスを流して第１の供給室にＧａＣ］３
分圧３．０ＸＩＯ−’ａｔｍを保持し、第２の供給室に
パージ用Ｈ，ガスを２３１．Ｍの流速で流し、Ａ ｓ
ＩＩ ３を１０％含有するＩＩ、ガスをタラノキングを
おこなわずに第３の供給室に流してＡ ｓ Ｉｆ ３分
圧２．５×１０ ’ａＬｍを保持し、基板の成長温度を
１５０℃、２００’Ｃ，２５０℃、３００ ℃、４００
℃、５００’Ｃ，５５０’Ｃ１，：変化させてＧａＡ
ｓをエピタキシャル成長させた。成長室の切換時間は５
秒間とした。
を成長させた。エバポレーターを６０〜７０ ’Ｃ（Ｇ
ａ Ｃｌ ３蒸気圧：１．４〜２．７ｍｍｌ１ｇ）に
保温してＩＩ、ガスを流して第１の供給室にＧａＣ］３
分圧３．０ＸＩＯ−’ａｔｍを保持し、第２の供給室に
パージ用Ｈ，ガスを２３１．Ｍの流速で流し、Ａ ｓ
ＩＩ ３を１０％含有するＩＩ、ガスをタラノキングを
おこなわずに第３の供給室に流してＡ ｓ Ｉｆ ３分
圧２．５×１０ ’ａＬｍを保持し、基板の成長温度を
１５０℃、２００’Ｃ，２５０℃、３００ ℃、４００
℃、５００’Ｃ，５５０’Ｃ１，：変化させてＧａＡ
ｓをエピタキシャル成長させた。成長室の切換時間は５
秒間とした。
その結果を第２図に示した。この図は基板温度に対する
成長速度依存性を示すものであり、基板温度が２００〜
５００℃の範囲で１旧、／ｃｙｃｌｅの成長がなされた
ことが分かる。
成長速度依存性を示すものであり、基板温度が２００〜
５００℃の範囲で１旧、／ｃｙｃｌｅの成長がなされた
ことが分かる。
（実施例２）
第１図の装置を一部変更して、ＩｎＧａＡｓ成長用ガス
を第１の供給室から６０ｓｅｃｍの流速で流し、パージ
用Ｉ＋、ガスとＰＨ３ガスの混合ガスを第２の供給室か
ら２３１．Ｍの流速で流し、ｌｎＰ成長用ガスを第３の
供給室から１０１００５ｃの流速で流し、ＩｎＰ基板と
して（＋００）２°ｏｒｆ＜１１０＞の結晶を６８０℃
に加熱し、成長室の切換時間を５秒間として１ｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＰをエピタキシャル成長させたところ、１ｎＧ
ａＡｓからｌｎＰへの遷移領域が５０Å以下のへテロ構
造のエピタキシャル層を得ることができた。
を第１の供給室から６０ｓｅｃｍの流速で流し、パージ
用Ｉ＋、ガスとＰＨ３ガスの混合ガスを第２の供給室か
ら２３１．Ｍの流速で流し、ｌｎＰ成長用ガスを第３の
供給室から１０１００５ｃの流速で流し、ＩｎＰ基板と
して（＋００）２°ｏｒｆ＜１１０＞の結晶を６８０℃
に加熱し、成長室の切換時間を５秒間として１ｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＰをエピタキシャル成長させたところ、１ｎＧ
ａＡｓからｌｎＰへの遷移領域が５０Å以下のへテロ構
造のエピタキシャル層を得ることができた。
（発明の効果）
本発明は、上記の構成を採用することにより、原料ガス
の切換機構が簡単になり、成長室の切換時間を大幅に短
縮することを容易にしたため、遷移領域の薄いヘテロ構
造や厳密な膜厚制御を行うことのできる原子層エピタキ
シャル成長を可能にした。
の切換機構が簡単になり、成長室の切換時間を大幅に短
縮することを容易にしたため、遷移領域の薄いヘテロ構
造や厳密な膜厚制御を行うことのできる原子層エピタキ
シャル成長を可能にした。
第１図は本発明の１具体例である気相エピタキシャル成
長装置の概念図、第２図は実施例１の結果である、基板
温度に対する成長速度依存性を示した図、第３図及び第
４図は従来の気相エピタキシャル成長装置の概念図であ
る。 Ｉ 匍 （９１りに３メコＷ）’ｌ−＃正Ｍ
長装置の概念図、第２図は実施例１の結果である、基板
温度に対する成長速度依存性を示した図、第３図及び第
４図は従来の気相エピタキシャル成長装置の概念図であ
る。 Ｉ 匍 （９１りに３メコＷ）’ｌ−＃正Ｍ
Claims (4)
- （１）反応管の上流から複数の原料ガスを供給して基板
上に化合物半導体をエピタキシャル成長させる装置にお
いて、反応管の上流に複数の原料ガス供給室を設け、反
応管の下流端の壁を貫通して回転軸を挿入し、該回転軸
の先端周囲に基板を収容する複数の成長室を設け、上記
回転軸の回転により、成長室上端を上記供給室下流端と
摺接させてそれぞれの原料ガスを各成長室に順次供給可
能にしたことを特徴とする化合物半導体のエピタキシャ
ル成長装置。 - （２）異なる原料ガス供給室の間にパージガス供給室を
設けることにより、前工程の原料ガスのパージを確実に
したことを特徴とする請求項（１）記載の化合物半導体
のエピタキシャル成長装置。 - （３）回転軸先端に円柱状のホルダーを結合し、該ホル
ダーの中心線に平行な円筒状空洞を複数設けて成長室と
したことを特徴とする請求項（１）又は（２）記載の化
合物半導体のエピタキシャル成長装置。 - （４）原料ガス供給室の一部に原料金属クラストを収容
するボートを載置して原料ガスの調製を可能にしたこと
を特徴とする請求項（１）、（２）又は（３）記載の化
合物半導体のエピタキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2254346A JPH04132681A (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | 化合物半導体のエピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2254346A JPH04132681A (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | 化合物半導体のエピタキシャル成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04132681A true JPH04132681A (ja) | 1992-05-06 |
Family
ID=17263721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2254346A Pending JPH04132681A (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | 化合物半導体のエピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04132681A (ja) |
Cited By (14)
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|---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-09-26 JP JP2254346A patent/JPH04132681A/ja active Pending
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