JPH04254490A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
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- JPH04254490A JPH04254490A JP3210791A JP3210791A JPH04254490A JP H04254490 A JPH04254490 A JP H04254490A JP 3210791 A JP3210791 A JP 3210791A JP 3210791 A JP3210791 A JP 3210791A JP H04254490 A JPH04254490 A JP H04254490A
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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。
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】本発明は、気相成長方法に関する
。
。
【０００２】
【従来の技術】光デバイスや高速デバイスの作製に用い
られる有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）においては
、急峻なヘテロ接合界面が要求されるため、キャリアガ
スの切り替え等について活発な研究が進められてきた。 近年、反応管内のキャリアガスの流れについてシュミレ
ーションにより解析が進められ（ジャーナル・オブ・ク
リスタル・グロース（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒ
ｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ）誌、第１００巻、５４５
頁）、減圧に限らず常圧においても急峻なヘテロ界面が
得られるようになっている（ジャーナル・オブ・アプラ
イド・フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）誌、第６７巻、第１２
号、７５７６頁）。図３に一般的に用いられ反応管形状
を示す。ＭＯＶＰＥ法に用いられる原料はルイス酸、ル
イス塩基にあたるものが多く、付加生成物（アダクト）
をつくりやすい。特に常圧においては付加生成物が顕著
になる。そこで図３に示すように各原料の接触を少なく
するため石英製反応管４の原料導入口を原料導入口５と
原料導入口６との２つに分け、半導体結晶基板８近くま
で別々に原料を導入している（ＩＣ−ＭＯＶＰＥ ５
、Ａｂｓｔｒａｃｔｓ、８５頁）。また、図中、１はカ
ーボンサセプター、２は高周波コイルである。
られる有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）においては
、急峻なヘテロ接合界面が要求されるため、キャリアガ
スの切り替え等について活発な研究が進められてきた。 近年、反応管内のキャリアガスの流れについてシュミレ
ーションにより解析が進められ（ジャーナル・オブ・ク
リスタル・グロース（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒ
ｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ）誌、第１００巻、５４５
頁）、減圧に限らず常圧においても急峻なヘテロ界面が
得られるようになっている（ジャーナル・オブ・アプラ
イド・フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）誌、第６７巻、第１２
号、７５７６頁）。図３に一般的に用いられ反応管形状
を示す。ＭＯＶＰＥ法に用いられる原料はルイス酸、ル
イス塩基にあたるものが多く、付加生成物（アダクト）
をつくりやすい。特に常圧においては付加生成物が顕著
になる。そこで図３に示すように各原料の接触を少なく
するため石英製反応管４の原料導入口を原料導入口５と
原料導入口６との２つに分け、半導体結晶基板８近くま
で別々に原料を導入している（ＩＣ−ＭＯＶＰＥ ５
、Ａｂｓｔｒａｃｔｓ、８５頁）。また、図中、１はカ
ーボンサセプター、２は高周波コイルである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図３に示す従来より用
いられてきた横型反応管の気相成長装置を用いると、複
数の原料導入口５，６から導入される原料の拡散速度の
差により基板８上の原料濃度に差ができることをシュミ
レーションにより発見した。このことは、サセプター１
上に結晶基板を設置し結晶成長を行なった場合に結晶成
長速度や結晶成長組成、不純物濃度等に影響を及ぼし、
均一性の低下を生じさせていた。
いられてきた横型反応管の気相成長装置を用いると、複
数の原料導入口５，６から導入される原料の拡散速度の
差により基板８上の原料濃度に差ができることをシュミ
レーションにより発見した。このことは、サセプター１
上に結晶基板を設置し結晶成長を行なった場合に結晶成
長速度や結晶成長組成、不純物濃度等に影響を及ぼし、
均一性の低下を生じさせていた。
【０００４】本発明の目的は、これらの問題点を解決し
、均一な結晶成長が可能な気相成長方法を提供すること
にある。
、均一な結晶成長が可能な気相成長方法を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明に係る気相成長方法は、横型反応管で上下に区
切られた複数の原料導入口から拡散係数の異なる２種類
以上の原料をガス状物質で結晶基板上に供給する気相成
長方法において、サセプターに近い原料導入口から順に
拡散係数の小さい原料を導入するものである。
、本発明に係る気相成長方法は、横型反応管で上下に区
切られた複数の原料導入口から拡散係数の異なる２種類
以上の原料をガス状物質で結晶基板上に供給する気相成
長方法において、サセプターに近い原料導入口から順に
拡散係数の小さい原料を導入するものである。
【０００６】また、本発明は、拡散係数の小さい原料を
分子量の小さいキャリアガスで導入し、拡散係数の大き
い原料を分子量の大きいキャリアガスで導入するもので
ある。
分子量の小さいキャリアガスで導入し、拡散係数の大き
い原料を分子量の大きいキャリアガスで導入するもので
ある。
【０００７】
【作用】図３に示す従来より用いられてきた横型反応管
の気相成長装置を用い複数の原料導入口から拡散係数の
異なる原料ガスを導入する場合、結晶成長速度や結晶成
長組成、不純物濃度等の均一性の低下の原因として以下
の点が考えられる。拡散係数の大きい原料は拡散係数の
小さい原料よりも拡散速度が速く、基板の上流で拡散係
数の大きい原料の堆積量が多くなり、基板の下流で拡散
係数の小さい原料の堆積量が多くなる。この結晶成長組
成の不均一性を防ぐために拡散係数の大きい原料の基板
までの拡散距離を大きくするように原料導入順序を決め
る必要がある。
の気相成長装置を用い複数の原料導入口から拡散係数の
異なる原料ガスを導入する場合、結晶成長速度や結晶成
長組成、不純物濃度等の均一性の低下の原因として以下
の点が考えられる。拡散係数の大きい原料は拡散係数の
小さい原料よりも拡散速度が速く、基板の上流で拡散係
数の大きい原料の堆積量が多くなり、基板の下流で拡散
係数の小さい原料の堆積量が多くなる。この結晶成長組
成の不均一性を防ぐために拡散係数の大きい原料の基板
までの拡散距離を大きくするように原料導入順序を決め
る必要がある。
【０００８】そこで、請求項１に記載した本発明では、
サセプターに近い原料導入口から順に拡散係数の小さい
原料を導入することにより、原料濃度の差を小さくし結
晶成長組成や膜厚、不純物濃度等の均一な成長が可能と
なる方法が得られた。
サセプターに近い原料導入口から順に拡散係数の小さい
原料を導入することにより、原料濃度の差を小さくし結
晶成長組成や膜厚、不純物濃度等の均一な成長が可能と
なる方法が得られた。
【０００９】更に、原料の拡散速度の差を小さくするた
め拡散係数の違うキャリアガスを用い原料の拡散速度を
調整することができる。そこで、請求項２に記載した本
発明では拡散係数の小さい原料を分子量が小さいキャリ
アガスで導入することにより、原料の拡散速度を速くす
ることで分離を促進し、一方拡散係数の大きい原料を分
子量が大きいキャリアガスで導入することにより、原料
の拡散速度を遅くすることで分解を抑制して成長組成や
膜厚、不純物濃度等の均一成長が可能となる方法が得ら
れた。
め拡散係数の違うキャリアガスを用い原料の拡散速度を
調整することができる。そこで、請求項２に記載した本
発明では拡散係数の小さい原料を分子量が小さいキャリ
アガスで導入することにより、原料の拡散速度を速くす
ることで分離を促進し、一方拡散係数の大きい原料を分
子量が大きいキャリアガスで導入することにより、原料
の拡散速度を遅くすることで分解を抑制して成長組成や
膜厚、不純物濃度等の均一成長が可能となる方法が得ら
れた。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
【００１１】（実施例１）図１は、本発明による気相成
長方法において用いた装置を示す構成図である。実施例
においては、ＩＩＩ，Ｖ族化合物半導体の常圧成長の例
を用いて説明する。
長方法において用いた装置を示す構成図である。実施例
においては、ＩＩＩ，Ｖ族化合物半導体の常圧成長の例
を用いて説明する。
【００１２】図において、石英製反応管４の中央上部管
壁にカーボンサセプター１が置かれており、その下面に
２インチのガリウム・砒素（ＧａＡｓ）基板３が取り付
けられている。ＧａＡｓ基板３は高周波コイル２により
６００℃に加熱される。原料導入口は上中下段の３つに
分かれており、カーボンサセプター１に近い側を原料導
入口５、中段の入口を原料導入口６、残りの入口を原料
導入口７とする。キャリアガスを水素（Ｈ２）としたト
リエチルガリウム（ＴＥＧ）とトリメタルアルミニウム
（ＴＭＡｌ）、ＡｓＨ３を原料としてＧａＡｓに格子整
合するアルミニウム・ガリウム・砒素（ＡｌＧａＡｓ）
を成長させる。Ｈ２中のＴＥＧの標準状態の拡散係数は
０．２３１６ｃｍ２／ｓｅｃ、ＴＭＡｌの標準状態の拡
散係数は０．２８２ｃｍ２／ｓｅｃであり、ＴＭＡｌの
拡散係数が大きい。そこで、ＴＥＧを原料導入口６から
ＴＭＡｌを原料導入口７から、またＡｓＨ３を原料導入
口５から導入し、反応管圧力７６０Ｔｏｒｒ、キャリア
ガスの流量を各々１０ＳＬＭとしてＡｌＧａＡｓを成長
したところ、成長膜厚の面内分布は±５％以下、フォト
ルミネッセンス（ＰＬ）波長の面内分布は±１０ｎｍで
成長膜厚及び組成が均一であることが分かった。
壁にカーボンサセプター１が置かれており、その下面に
２インチのガリウム・砒素（ＧａＡｓ）基板３が取り付
けられている。ＧａＡｓ基板３は高周波コイル２により
６００℃に加熱される。原料導入口は上中下段の３つに
分かれており、カーボンサセプター１に近い側を原料導
入口５、中段の入口を原料導入口６、残りの入口を原料
導入口７とする。キャリアガスを水素（Ｈ２）としたト
リエチルガリウム（ＴＥＧ）とトリメタルアルミニウム
（ＴＭＡｌ）、ＡｓＨ３を原料としてＧａＡｓに格子整
合するアルミニウム・ガリウム・砒素（ＡｌＧａＡｓ）
を成長させる。Ｈ２中のＴＥＧの標準状態の拡散係数は
０．２３１６ｃｍ２／ｓｅｃ、ＴＭＡｌの標準状態の拡
散係数は０．２８２ｃｍ２／ｓｅｃであり、ＴＭＡｌの
拡散係数が大きい。そこで、ＴＥＧを原料導入口６から
ＴＭＡｌを原料導入口７から、またＡｓＨ３を原料導入
口５から導入し、反応管圧力７６０Ｔｏｒｒ、キャリア
ガスの流量を各々１０ＳＬＭとしてＡｌＧａＡｓを成長
したところ、成長膜厚の面内分布は±５％以下、フォト
ルミネッセンス（ＰＬ）波長の面内分布は±１０ｎｍで
成長膜厚及び組成が均一であることが分かった。
【００１３】一方、原料導入口６からＴＭＡｌを原料導
入口７からＴＥＧを導入し同じ薄膜を成長したところ、
成長膜厚の面内分布は±８％以下、ＰＬ波長の面内分布
は±１５ｎｍであった。
入口７からＴＥＧを導入し同じ薄膜を成長したところ、
成長膜厚の面内分布は±８％以下、ＰＬ波長の面内分布
は±１５ｎｍであった。
【００１４】（実施例２） 図２は、本発明による気
相成長方法において用いた装置を示す構成図である。図
において、石英製反応管４の中央上部管壁にカーボンサ
セプター１が置かれており、その下面に２インチのＧａ
Ａｓ基板３が取り付けられている。ＧａＡｓ基板３は高
周波コイル２により６００℃に加熱される。原料導入口
は上中下段の３つに分かれておりカーボンサセプター１
に近い側を原料導入口５、中段の入口を原料導入口６、
残りの入口を原料導入口７とする。Ｈ２中でのＴＥＧの
標準状態の拡散係数は０．２３１６ｃｍ２／ｓｅｃ、Ｔ
ＭＡｌの標準状態の拡散係数は０．２８２ｃｍ２／ｓｅ
ｃであり、ＴＭＡｌの拡散係数が大きい。そこで、ＴＭ
Ａｌの拡散係数を小さくするためキャリアガスをＨ２よ
り分子量の大きいＮ２にすると、標準状態で０．０７２
ｃｍ２／ｓｅｃ の拡散係数となる。これを用いてキャ
リアガスＮ２のＴＭＡｌを原料導入口６、キャリアガス
Ｈ２のＴＥＧを原料導入口７、ＡｓＨ３を原料導入口５
からそれぞれ導入し、反応管圧力７６０Ｔｏｒｒ、Ｈ２
キャリアガスの流量を各々１０ＳＬＭ、Ｎ２キャリアガ
スの流量１０ＳＬＭとしてＧａＡｓに格子整合するＡｌ
ＧａＡｓを成長した。成長膜厚の面内分布は±５％以下
、ＰＬ波長の面内分布は±５ｎｍで成長膜厚及び組成が
均一であることが分かった。
相成長方法において用いた装置を示す構成図である。図
において、石英製反応管４の中央上部管壁にカーボンサ
セプター１が置かれており、その下面に２インチのＧａ
Ａｓ基板３が取り付けられている。ＧａＡｓ基板３は高
周波コイル２により６００℃に加熱される。原料導入口
は上中下段の３つに分かれておりカーボンサセプター１
に近い側を原料導入口５、中段の入口を原料導入口６、
残りの入口を原料導入口７とする。Ｈ２中でのＴＥＧの
標準状態の拡散係数は０．２３１６ｃｍ２／ｓｅｃ、Ｔ
ＭＡｌの標準状態の拡散係数は０．２８２ｃｍ２／ｓｅ
ｃであり、ＴＭＡｌの拡散係数が大きい。そこで、ＴＭ
Ａｌの拡散係数を小さくするためキャリアガスをＨ２よ
り分子量の大きいＮ２にすると、標準状態で０．０７２
ｃｍ２／ｓｅｃ の拡散係数となる。これを用いてキャ
リアガスＮ２のＴＭＡｌを原料導入口６、キャリアガス
Ｈ２のＴＥＧを原料導入口７、ＡｓＨ３を原料導入口５
からそれぞれ導入し、反応管圧力７６０Ｔｏｒｒ、Ｈ２
キャリアガスの流量を各々１０ＳＬＭ、Ｎ２キャリアガ
スの流量１０ＳＬＭとしてＧａＡｓに格子整合するＡｌ
ＧａＡｓを成長した。成長膜厚の面内分布は±５％以下
、ＰＬ波長の面内分布は±５ｎｍで成長膜厚及び組成が
均一であることが分かった。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
横型反応管で上下に区切られた複数の原料導入口から拡
散係数の異なる２種類以上の原料をガス状物質で結晶基
板上に供給する気相成長方法において、サセプターに近
い原料導入口から順に拡散係数の小さい原料を導入する
方法により及び拡散係数の小さい原料を分子量の小さい
キャリアガスで、拡散係数の大きい原料を分子量の大き
いキャリアガスで導入する方法により、結晶膜厚および
組成が均一な結晶成長ができる効果がある。
横型反応管で上下に区切られた複数の原料導入口から拡
散係数の異なる２種類以上の原料をガス状物質で結晶基
板上に供給する気相成長方法において、サセプターに近
い原料導入口から順に拡散係数の小さい原料を導入する
方法により及び拡散係数の小さい原料を分子量の小さい
キャリアガスで、拡散係数の大きい原料を分子量の大き
いキャリアガスで導入する方法により、結晶膜厚および
組成が均一な結晶成長ができる効果がある。
【図１】本発明による結晶成長方法の実施例１の構成を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明による結晶成長方法の実施例２の構成を
示す図である。
示す図である。
【図３】従来の反応管形状を示す図である。
１ カーボンサセプター
２ 高周波コイル
３ ＧａＡｓ基板
４ 石英製反応管
５ 原料導入口
６ 原料導入口
７ 原料導入口
９ 半導体結晶基板
Claims (2)
- 【請求項１】 横型反応管で上下に区切られた複数の
原料導入口から拡散係数の異なる２種類以上の原料をガ
ス状物質で結晶基板上に供給する気相成長方法において
、サセプターに近い原料導入口から順に拡散係数の小さ
い原料を導入することを特徴とする気相成長方法。 - 【請求項２】 拡散係数の小さい原料を分子量の小さ
いキャリアガスで導入し、拡散係数の大きい原料を分子
量の大きいキャリアガスで導入することを特徴とする請
求項１に記載の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3210791A JP2768023B2 (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3210791A JP2768023B2 (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04254490A true JPH04254490A (ja) | 1992-09-09 |
| JP2768023B2 JP2768023B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=12349675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3210791A Expired - Fee Related JP2768023B2 (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2768023B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0837495A4 (en) * | 1996-03-22 | 2001-05-30 | Nippon Oxygen Co Ltd | APPARATUS AND METHOD FOR DEPOSIT FROM THE STEAM PHASE |
| JP2007524250A (ja) * | 2004-02-25 | 2007-08-23 | アイクストロン、アーゲー | Ｍｏｃｖｄ反応器のための入口システム |
| JP2021034675A (ja) * | 2019-08-29 | 2021-03-01 | 漢民科技股▲分▼有限公司 | 気相成膜装置 |
-
1991
- 1991-01-31 JP JP3210791A patent/JP2768023B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0837495A4 (en) * | 1996-03-22 | 2001-05-30 | Nippon Oxygen Co Ltd | APPARATUS AND METHOD FOR DEPOSIT FROM THE STEAM PHASE |
| EP1220305A1 (en) * | 1996-03-22 | 2002-07-03 | Nippon Sanso Corporation | CVD process |
| JP2007524250A (ja) * | 2004-02-25 | 2007-08-23 | アイクストロン、アーゲー | Ｍｏｃｖｄ反応器のための入口システム |
| JP2021034675A (ja) * | 2019-08-29 | 2021-03-01 | 漢民科技股▲分▼有限公司 | 気相成膜装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2768023B2 (ja) | 1998-06-25 |
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