JPH04219393A - 気相エピタキシャル成長方法及び装置 - Google Patents
気相エピタキシャル成長方法及び装置Info
- Publication number
- JPH04219393A JPH04219393A JP40370690A JP40370690A JPH04219393A JP H04219393 A JPH04219393 A JP H04219393A JP 40370690 A JP40370690 A JP 40370690A JP 40370690 A JP40370690 A JP 40370690A JP H04219393 A JPH04219393 A JP H04219393A
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- Japan
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- material gas
- reaction tube
- epitaxial growth
- phase epitaxial
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は気相エピタキシャル成
長方法及び装置に関するものである。
長方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】近年の電子ディバイスの高品質化、高密度
化の要求に伴い、制御性の高い結晶成長技術が要求され
ている。このため、大面積基板上への成長が容易で、組
成や不純物導入等の制御性に優れた気相エピタキシャル
成長方法が多用されている。図４は従来の縦型の気相エ
ピタキシャル成長装置を示すものである。反応管１の上
端部中央に原料ガス導入口１１１が設けられ、バルブ等
を介して原料ガスＧが導入される構成とするとともに、
反応管１の内部中央部に支持軸１２を介して基板加熱台
１３を配置し、該加熱台１３上で管軸に直角に、かつ、
原料ガス導入口１１１に対向して基板１０が配置できる
ようになっている。
化の要求に伴い、制御性の高い結晶成長技術が要求され
ている。このため、大面積基板上への成長が容易で、組
成や不純物導入等の制御性に優れた気相エピタキシャル
成長方法が多用されている。図４は従来の縦型の気相エ
ピタキシャル成長装置を示すものである。反応管１の上
端部中央に原料ガス導入口１１１が設けられ、バルブ等
を介して原料ガスＧが導入される構成とするとともに、
反応管１の内部中央部に支持軸１２を介して基板加熱台
１３を配置し、該加熱台１３上で管軸に直角に、かつ、
原料ガス導入口１１１に対向して基板１０が配置できる
ようになっている。
【０００３】上記構成において、化合物半導体結晶を成
長させる場合、結晶組成となる原子を含む各種有機金属
原料ガスがキャリアガス（例えば水素）に添加、混合さ
れ、上記原料ガス導入口１１１より導入され、上記加熱
台１３上に配置されて加熱された基板１０に、該原料ガ
スＧを接触させて分解し、目的とする化合物結晶を基板
１０上に折出するようになっている。
長させる場合、結晶組成となる原子を含む各種有機金属
原料ガスがキャリアガス（例えば水素）に添加、混合さ
れ、上記原料ガス導入口１１１より導入され、上記加熱
台１３上に配置されて加熱された基板１０に、該原料ガ
スＧを接触させて分解し、目的とする化合物結晶を基板
１０上に折出するようになっている。
【０００４】ＨｇＣｄＴｅのように化合物を液体（この
場合Ｈｇ、有機カドミウム、有機テルル）を原料として
成長させる場合には、該液体を適当な温度に保持してキ
ャリアガスに蒸気として混入し、上記原料ガス導入口１
１１から反応管１内に導入するようになっている。
場合Ｈｇ、有機カドミウム、有機テルル）を原料として
成長させる場合には、該液体を適当な温度に保持してキ
ャリアガスに蒸気として混入し、上記原料ガス導入口１
１１から反応管１内に導入するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法による
と、原料ガス導入口１１１と反応管１との断面積が異な
り、断面積の小さい原料ガス導入口１１１から反応管１
に導入された原料ガスＧは断面積の大きな反応管１内で
拡がろうとする。この原料ガスＧの拡がりが基板１０の
上部での対流の原因となる。そして、対流が発生すると
基板１０上に成長する結晶の厚み、あるいは組成におけ
る部分的な不均一が生じる。この厚みあるいは組成の不
均一性は結果として、この結晶から抽出された多数のデ
ィバイスの電気特性の不均一性となって顕れることにな
り、不都合である。
と、原料ガス導入口１１１と反応管１との断面積が異な
り、断面積の小さい原料ガス導入口１１１から反応管１
に導入された原料ガスＧは断面積の大きな反応管１内で
拡がろうとする。この原料ガスＧの拡がりが基板１０の
上部での対流の原因となる。そして、対流が発生すると
基板１０上に成長する結晶の厚み、あるいは組成におけ
る部分的な不均一が生じる。この厚みあるいは組成の不
均一性は結果として、この結晶から抽出された多数のデ
ィバイスの電気特性の不均一性となって顕れることにな
り、不都合である。
【０００６】更に、ＨｇＣｄＴｅのように液体原料（Ｈ
ｇ）を加熱して用いる場合は、液体原料ガス導入口１１
１での結露を防止するために原料ガス導入口１１１付近
を加熱する必要がある。しかしながら、この加熱によっ
て加熱する必要のない低温原料ガス（有機テルル、有機
カドミウム）も加熱され、基板１０以外の部分での原料
ガスの分解や原料ガス間の反応が起こり、基板１０上で
の均質なエピタキシャル成長を阻害する原因となってい
る。
ｇ）を加熱して用いる場合は、液体原料ガス導入口１１
１での結露を防止するために原料ガス導入口１１１付近
を加熱する必要がある。しかしながら、この加熱によっ
て加熱する必要のない低温原料ガス（有機テルル、有機
カドミウム）も加熱され、基板１０以外の部分での原料
ガスの分解や原料ガス間の反応が起こり、基板１０上で
の均質なエピタキシャル成長を阻害する原因となってい
る。
【０００７】本発明は上記従来の事情に鑑みて提案され
たものであって、反応管内で対流が生じず、しかも加熱
の必要な原料ガスのみを加熱できて、均質な結晶が得ら
れる気相エピタキシャル成長装置を提供することを目的
とするものである。
たものであって、反応管内で対流が生じず、しかも加熱
の必要な原料ガスのみを加熱できて、均質な結晶が得ら
れる気相エピタキシャル成長装置を提供することを目的
とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は以下の手段を採用している。すなわち、図
１に示すように、反応管１内に原料ガスを流入させ、加
熱された基板１０上に結晶を成長させる気相エピタキシ
ャル成長方法において、反応管１の一端部中央部から導
入される主原料ガスＧａのガス流方向に逆流する方向に
、上記反応管１の管壁に沿って結晶組成の少なくとも１
種を含む副原料ガスＧｂを流し、主原料ガスＧａの対流
を防止するものである。
にこの発明は以下の手段を採用している。すなわち、図
１に示すように、反応管１内に原料ガスを流入させ、加
熱された基板１０上に結晶を成長させる気相エピタキシ
ャル成長方法において、反応管１の一端部中央部から導
入される主原料ガスＧａのガス流方向に逆流する方向に
、上記反応管１の管壁に沿って結晶組成の少なくとも１
種を含む副原料ガスＧｂを流し、主原料ガスＧａの対流
を防止するものである。
【０００９】
【作用】副原料ガス導入口２１から導入された副原料ガ
スＧｂは、反応管１の管壁に沿って主原料ガスＧａと逆
方向に流れ、主原料ガス導入口１１付近で該主原料ガス
導入口１１より注入する主原料ガスＧａに押されて、該
主原料ガスＧａの流れと同じ方向に流れる。この副原料
ガスＧｂの流れは、主原料ガスＧａの拡がりを抑えるよ
うに作用するので主原料ガス導入口１１と反応管１の断
面積差を補完することになり、主原料ガスＧａが基板１
０の上の空間で対流することがないことはもとより、副
原料ガスＧｂ自身の対流を防ぐことになる。
スＧｂは、反応管１の管壁に沿って主原料ガスＧａと逆
方向に流れ、主原料ガス導入口１１付近で該主原料ガス
導入口１１より注入する主原料ガスＧａに押されて、該
主原料ガスＧａの流れと同じ方向に流れる。この副原料
ガスＧｂの流れは、主原料ガスＧａの拡がりを抑えるよ
うに作用するので主原料ガス導入口１１と反応管１の断
面積差を補完することになり、主原料ガスＧａが基板１
０の上の空間で対流することがないことはもとより、副
原料ガスＧｂ自身の対流を防ぐことになる。
【００１０】更に、上記装置によると主副２つの原料ガ
ス導入口１１、２１を備えているので、必要とする複数
の原料ガスに温度差があるときにはいずれか一方の原料
ガス導入口１１、２１を低温原料ガス導入口として利用
し、他の原料ガス導入口１１、２１を高温原料ガス導入
口として利用できる。これにより、高温原料ガス中の組
成が低温ガスで冷やされて結露することもなく、また、
低温原料ガスが分解されてその金属分が管壁に付着した
り、該低温ガスに含まれる複数の組成が中間生成物を生
成することもなくなる。
ス導入口１１、２１を備えているので、必要とする複数
の原料ガスに温度差があるときにはいずれか一方の原料
ガス導入口１１、２１を低温原料ガス導入口として利用
し、他の原料ガス導入口１１、２１を高温原料ガス導入
口として利用できる。これにより、高温原料ガス中の組
成が低温ガスで冷やされて結露することもなく、また、
低温原料ガスが分解されてその金属分が管壁に付着した
り、該低温ガスに含まれる複数の組成が中間生成物を生
成することもなくなる。
【００１１】
【実施例】図２はこの発明の一実施例を示すものである
。反応管１の上端には主原料導入口１１が開口され、反
応管１内には従来と同様の加熱台１３が支持軸１２に支
えられて、上記主原料ガス導入口１１に対向して配置さ
れ、その上に基板１０が載置されるようになっている。 反応管１内の胴部には副原料ガス導入口２１が反応管１
の内壁に沿って、かつ、主原料ガス導入口１１に向かっ
て副原料ガス導入口２１が開口されている。この副原料
ガス導入口２１は液体原料、例えば水銀の導入口として
利用されるところから、該副原料ガス導入口２１の近辺
の反応管１及び配管２２には加熱器２５が取り付けられ
、液体原料が管壁等に結露しないようになっている。と
ころが、この加熱器２５の影響は低温ガス導入口として
利用される（すなわち加熱する必要のない）上記主原料
ガス導入口１１の周辺にも及ぶため、該主原料ガス導入
口１１の周辺には冷却器２６が配置されている。 これによって、高温原料ガスは結露することなく、また
、低温原料ガスは高温に加熱されて分解したり、あるい
は２種以上の低温原料ガスがある場合に相互に反応して
中間生成物を作ることなく反応管１に導入される。しか
も、副原料ガスＧｂが反応管１の基板１０の上部の空間
に充満し、細い主原料導入口１１から導入された主原料
ガスＧａの反応管１内の拡がりを抑え、対流の発生を防
止することになる。従って、主原料ガスＧａ、副原料ガ
スＧｂとも均等に反応管１内に拡散し、基板１０上には
厚み及び組成とも均質なエピタキシャル結晶が成長する
。
。反応管１の上端には主原料導入口１１が開口され、反
応管１内には従来と同様の加熱台１３が支持軸１２に支
えられて、上記主原料ガス導入口１１に対向して配置さ
れ、その上に基板１０が載置されるようになっている。 反応管１内の胴部には副原料ガス導入口２１が反応管１
の内壁に沿って、かつ、主原料ガス導入口１１に向かっ
て副原料ガス導入口２１が開口されている。この副原料
ガス導入口２１は液体原料、例えば水銀の導入口として
利用されるところから、該副原料ガス導入口２１の近辺
の反応管１及び配管２２には加熱器２５が取り付けられ
、液体原料が管壁等に結露しないようになっている。と
ころが、この加熱器２５の影響は低温ガス導入口として
利用される（すなわち加熱する必要のない）上記主原料
ガス導入口１１の周辺にも及ぶため、該主原料ガス導入
口１１の周辺には冷却器２６が配置されている。 これによって、高温原料ガスは結露することなく、また
、低温原料ガスは高温に加熱されて分解したり、あるい
は２種以上の低温原料ガスがある場合に相互に反応して
中間生成物を作ることなく反応管１に導入される。しか
も、副原料ガスＧｂが反応管１の基板１０の上部の空間
に充満し、細い主原料導入口１１から導入された主原料
ガスＧａの反応管１内の拡がりを抑え、対流の発生を防
止することになる。従って、主原料ガスＧａ、副原料ガ
スＧｂとも均等に反応管１内に拡散し、基板１０上には
厚み及び組成とも均質なエピタキシャル結晶が成長する
。
【００１２】図３はＨｇＣｄＴｅ等液体原料として水銀
を使用する場合のこの発明の実施例を示すものである。 反応管１の胴部下端部に水銀溜３１が備えられ、該水銀
溜３１は上記副原料導入口２１と連通するようにし、ま
た、この水銀溜３１に対してキャリアガスである水素導
入管３２が水銀溜３１に充填された水銀（Ｈｇ）内に開
口するようにしてバブラ３０を構成する。このバブラ３
０は上記加熱器２５によって２００〜３００℃に加熱さ
れ、温度に応じた圧の水銀蒸気が水素によって副原料ガ
ス導入口２１より反応管１に導入されることになる。
を使用する場合のこの発明の実施例を示すものである。 反応管１の胴部下端部に水銀溜３１が備えられ、該水銀
溜３１は上記副原料導入口２１と連通するようにし、ま
た、この水銀溜３１に対してキャリアガスである水素導
入管３２が水銀溜３１に充填された水銀（Ｈｇ）内に開
口するようにしてバブラ３０を構成する。このバブラ３
０は上記加熱器２５によって２００〜３００℃に加熱さ
れ、温度に応じた圧の水銀蒸気が水素によって副原料ガ
ス導入口２１より反応管１に導入されることになる。
【００１３】尚、導入される水銀の濃度調整あるいは副
原料ガス量の調整のため、上記水銀溜３１から副原料ガ
ス導入口２１に至る配管３３が分岐され、反応管１の外
部に導かれ流量調整用の水素導入口３４とされる。また
、主原料ガス導入口１１よりは有機テルル、有機カドミ
ウムの混合ガスが反応管１内に導入されることになる。
原料ガス量の調整のため、上記水銀溜３１から副原料ガ
ス導入口２１に至る配管３３が分岐され、反応管１の外
部に導かれ流量調整用の水素導入口３４とされる。また
、主原料ガス導入口１１よりは有機テルル、有機カドミ
ウムの混合ガスが反応管１内に導入されることになる。
【００１４】以上の構成により、水銀は副原料ガス導入
口２１付近で結露することなく、反応管１に導入され、
また、主原料ガス導入口１１より導入される有機テルル
、有機カドミウムの混合ガスは高温原料ガスに触れるこ
となく反応管１に導入されるので分解することなく、あ
るいは中間生成物を作ることなく反応管１に導入される
。しかも、水銀を含むキャリアガスが有機テルル、有機
カドミウムを含むキャリアガス流に対流を起こさせない
ように制御するので、均質なＨｇＣｄＴｅ結晶を得るこ
とができる。
口２１付近で結露することなく、反応管１に導入され、
また、主原料ガス導入口１１より導入される有機テルル
、有機カドミウムの混合ガスは高温原料ガスに触れるこ
となく反応管１に導入されるので分解することなく、あ
るいは中間生成物を作ることなく反応管１に導入される
。しかも、水銀を含むキャリアガスが有機テルル、有機
カドミウムを含むキャリアガス流に対流を起こさせない
ように制御するので、均質なＨｇＣｄＴｅ結晶を得るこ
とができる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明は、低温原
料ガスと高温原料ガスを異なる導入口から反応管に導入
しているので、高温ガスの結露あるいは低温ガスの基板
以外の部分での分解、あるいは中間生成物の生成等を防
止することができる。また、副原料ガスが主原料ガスの
反応管内での拡がりを防止するので、対流の発生が抑え
られる。そして、上記２つの要因によって均質な結晶を
成長させることができる。
料ガスと高温原料ガスを異なる導入口から反応管に導入
しているので、高温ガスの結露あるいは低温ガスの基板
以外の部分での分解、あるいは中間生成物の生成等を防
止することができる。また、副原料ガスが主原料ガスの
反応管内での拡がりを防止するので、対流の発生が抑え
られる。そして、上記２つの要因によって均質な結晶を
成長させることができる。
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の実施例概念図である。
【図３】本発明の実施例概念図である。
【図４】従来例概念図である。
１ 反応管
１０ 基板
１１ 主原料ガス導入口２１
副原料ガス導入口３０ バブラ Ｇａ 主原料ガス Ｇｂ 副原料ガス
副原料ガス導入口３０ バブラ Ｇａ 主原料ガス Ｇｂ 副原料ガス
Claims (5)
- 【請求項１】 反応管（１） 内に原料ガスを流入さ
せ、加熱された基板（１０）上に結晶を成長させる気相
エピタキシャル成長方法において、反応管（１） の一
端部中央部から導入される主原料ガス（Ｇａ）のガス流
方向に逆流する方向に、上記反応管（１） の管壁に沿
って結晶組成の少なくとも１種を含む副原料ガス（Ｇｂ
）を流し、主原料ガス（Ｇａ）の対流を防止することを
特徴とする気相エピタキシャル成長方法。 - 【請求項２】 反応管（１） 内に原料ガス（Ｇａ）
を流入させ、加熱された基板（１０）上に結晶を成長さ
せる気相エピタキシャル成長装置において、反応管（１
） の一端中央部に主原料ガス（Ｇａ）を導入する主原
料ガス導入口（１１）を設けるとともに、反応管（１）
の胴部中央部に上記主原料ガス導入口（１１）の方向
に向かって、かつ、反応管（１） の管壁に沿って結晶
組成の少なくとも１種を含む副原料ガス（Ｇｂ）を導入
する副原料ガス導入口（２１）を設けたことを特徴とす
る気相エピタキシャル成長装置。 - 【請求項３】 主原料ガス（Ｇａ）と副原料ガス（Ｇ
ｂ）で温度が異なる原料ガスを用いることを特徴とする
請求項２に記載の気相エピタキシャル成長装置。 - 【請求項４】 主原料ガス導入口（１１）又は副原料
ガス導入口（２１）のいずれかにバブラ（３０）を介在
させ、液体原料蒸気を含んだ高温原料ガスを反応管（１
） に導入することを特徴とする請求項２に記載の気相
エピタキシャル成長装置。 - 【請求項５】 低温原料ガスである有機テルル及び有
機カドミウムが主原料ガス導入口（１１）から導入され
、高温原料ガスである水銀が副原料ガス導入口（２１）
から導入される請求項４に記載の気相エピタキシャル成
長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40370690A JPH04219393A (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | 気相エピタキシャル成長方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40370690A JPH04219393A (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | 気相エピタキシャル成長方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219393A true JPH04219393A (ja) | 1992-08-10 |
Family
ID=18513434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40370690A Withdrawn JPH04219393A (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | 気相エピタキシャル成長方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04219393A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003100642A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Dowa Mining Co Ltd | 気相薄膜成長装置および気相薄膜成長方法 |
| KR100450173B1 (ko) * | 2001-10-18 | 2004-09-30 | 변철수 | 확산억제가스흐름과 확산억제수단을 이용한 화학기상증착방법 및 그 장치 |
-
1990
- 1990-12-19 JP JP40370690A patent/JPH04219393A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003100642A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Dowa Mining Co Ltd | 気相薄膜成長装置および気相薄膜成長方法 |
| KR100450173B1 (ko) * | 2001-10-18 | 2004-09-30 | 변철수 | 확산억제가스흐름과 확산억제수단을 이용한 화학기상증착방법 및 그 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980312 |