JPH04254492A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
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- JPH04254492A JPH04254492A JP3210991A JP3210991A JPH04254492A JP H04254492 A JPH04254492 A JP H04254492A JP 3210991 A JP3210991 A JP 3210991A JP 3210991 A JP3210991 A JP 3210991A JP H04254492 A JPH04254492 A JP H04254492A
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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
するため原料導入口を原料導入口１と原料料導入口２と
の２つに分け半導体結晶基板９近くまで別々に原料を導
入している（ＩＣ−ＭＯＶＰＥ ５、Ａｂｓｔｒａｃ
ｔｓ、８５頁）。また、図中４は石英製反応管、５はカ
ーボンサセプター、６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
するため原料導入口を原料導入口１と原料料導入口２と
の２つに分け半導体結晶基板９近くまで別々に原料を導
入している（ＩＣ−ＭＯＶＰＥ ５、Ａｂｓｔｒａｃ
ｔｓ、８５頁）。また、図中４は石英製反応管、５はカ
ーボンサセプター、６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１，２から導入される原料及びキャリア
ガスの密度差により対流が発生することを可視化実験並
びに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５上に結晶基板９を設置し結晶成長を行なった場
合に原料及びキャリアガスの密度差対流により基板上で
の原料濃度の不均一性が生じ、結晶成長膜厚や組成、不
純物濃度等に影響を及ぼしていた。
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１，２から導入される原料及びキャリア
ガスの密度差により対流が発生することを可視化実験並
びに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５上に結晶基板９を設置し結晶成長を行なった場
合に原料及びキャリアガスの密度差対流により基板上で
の原料濃度の不均一性が生じ、結晶成長膜厚や組成、不
純物濃度等に影響を及ぼしていた。
【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密度が異なる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、最下段の原料導入口から順に平均密度の高
い原料ガス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密度が異なる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、最下段の原料導入口から順に平均密度の高
い原料ガスを導入するものである。
【０００６】また、本発明は、横型反応管で上下に区切
られた複数の原料導入口から異なる２種類以上のキャリ
アガスで原料を結晶基板上に供給する気相成長方法にお
いて、下段の原料導入口から導入する原料ガスは上段に
比べ密度の高いキャリアガスを用いるものである。
られた複数の原料導入口から異なる２種類以上のキャリ
アガスで原料を結晶基板上に供給する気相成長方法にお
いて、下段の原料導入口から導入する原料ガスは上段に
比べ密度の高いキャリアガスを用いるものである。
【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て成長する場合、結晶成長膜厚や
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。
の気相成長装置を用いて成長する場合、結晶成長膜厚や
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。
【０００８】複数の原料導入口から密度の異なる原料ガ
スを導入する場合、密度が高い原料が低い原料よりも上
部にあると密度差対流に起因する渦ができる。この渦を
防ぐために原料の導入順序を決める必要がある。そこで
、請求項１の本発明では、最下段の原料導入口から順に
平均密度の高い原料ガスを導入することにより、渦の発
生が抑えられ結晶成長膜厚や組成、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。
スを導入する場合、密度が高い原料が低い原料よりも上
部にあると密度差対流に起因する渦ができる。この渦を
防ぐために原料の導入順序を決める必要がある。そこで
、請求項１の本発明では、最下段の原料導入口から順に
平均密度の高い原料ガスを導入することにより、渦の発
生が抑えられ結晶成長膜厚や組成、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、複数の原料導入口から密度が異なる
キャリアガスを導入する場合、密度が高いキャリアガス
が低いキャリアガスよりも上部にあると密度差対流に起
因する渦ができる。この渦を防ぐためにキャリアガスの
導入順序を決める必要がある。そこで請求項２の本発明
では、下段の原料導入口から導入する原料ガスは上段に
比べ密度の高いキャリアガスを用いることにより、渦の
発生が抑えられ結晶成長膜厚や組成、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。
キャリアガスを導入する場合、密度が高いキャリアガス
が低いキャリアガスよりも上部にあると密度差対流に起
因する渦ができる。この渦を防ぐためにキャリアガスの
導入順序を決める必要がある。そこで請求項２の本発明
では、下段の原料導入口から導入する原料ガスは上段に
比べ密度の高いキャリアガスを用いることにより、渦の
発生が抑えられ結晶成長膜厚や組成、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。
【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５が置かれており、その上に２
インチのインジウム・燐（ＩｎＰ）基板７が取り付けら
れている。ＩｎＰ基板７は高周波コイル６により６００
℃に加熱される。原料導入口は上下２つに分かれており
、カーボンサセプター５に近い側から原料導入口１、原
料導入口２とする。キャリアガスを水素（Ｈ２）とした
トリメタルインジウム（ＴＭＩ）とホスフィン（ＰＨ３
）を原料としてＩｎＰを成長する。ＰＨ３の密度はＨ２
キャリアガスで２０℃でバブリングされたＴＭＩの密度
の約１３５倍あるため、原料導入口１がＰＨ３を、原料
導入口２からＴＭＩをそれぞれ導入する。反応管圧力７
６０Ｔｏｒｒ、キャリアガスの流量を各々１０ＳＬＭと
してＩｎＰを成長したところ、成長膜厚の面内分布は±
８％以下の均一性であることが分かった。
壁にカーボンサセプター５が置かれており、その上に２
インチのインジウム・燐（ＩｎＰ）基板７が取り付けら
れている。ＩｎＰ基板７は高周波コイル６により６００
℃に加熱される。原料導入口は上下２つに分かれており
、カーボンサセプター５に近い側から原料導入口１、原
料導入口２とする。キャリアガスを水素（Ｈ２）とした
トリメタルインジウム（ＴＭＩ）とホスフィン（ＰＨ３
）を原料としてＩｎＰを成長する。ＰＨ３の密度はＨ２
キャリアガスで２０℃でバブリングされたＴＭＩの密度
の約１３５倍あるため、原料導入口１がＰＨ３を、原料
導入口２からＴＭＩをそれぞれ導入する。反応管圧力７
６０Ｔｏｒｒ、キャリアガスの流量を各々１０ＳＬＭと
してＩｎＰを成長したところ、成長膜厚の面内分布は±
８％以下の均一性であることが分かった。
【００１３】一方、原料導入口１からＴＭＩを、原料導
入口２からＰＨ３をそれぞれ導入し、同じ薄膜を成長し
たところ成長膜厚の面内分布は±１５％であった。
入口２からＰＨ３をそれぞれ導入し、同じ薄膜を成長し
たところ成長膜厚の面内分布は±１５％であった。
【００１４】（実施例２） 図２は、本発明の別の気
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。
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。
【００１５】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５が置かれており、その上に２イ
ンチのＩｎＰ基板７が取り付けられている。ＩｎＰ基板
７は高周波コイル６により６００℃に加熱される。原料
導入口は上下２つに分かれており、カーボンサセプター
５に近い側から原料導入口１、原料導入口２とする。キ
ャリアガスを窒素（Ｎ２）としたＴＭＩと、キャリアガ
スをＨ２としたＰＨ３を原料としてＩｎＰを成長する。 Ｎ２キャリアガスの密度はＨ２キャリアガスの密度の約
１４倍あるため原料導入口１からキャリアガスＮ２のＴ
ＭＩを、原料導入口２からキャリアガスＨ２のＰＨ３を
それぞれ導入する。反応管圧力７６０Ｔｏｒｒ、キャリ
アガスの流量を各々１０ＳＬＭとしてＩｎＰを成長した
ところ、成長膜厚の面内分布は±５％以下の均一性であ
ることが分かった。
にカーボンサセプター５が置かれており、その上に２イ
ンチのＩｎＰ基板７が取り付けられている。ＩｎＰ基板
７は高周波コイル６により６００℃に加熱される。原料
導入口は上下２つに分かれており、カーボンサセプター
５に近い側から原料導入口１、原料導入口２とする。キ
ャリアガスを窒素（Ｎ２）としたＴＭＩと、キャリアガ
スをＨ２としたＰＨ３を原料としてＩｎＰを成長する。 Ｎ２キャリアガスの密度はＨ２キャリアガスの密度の約
１４倍あるため原料導入口１からキャリアガスＮ２のＴ
ＭＩを、原料導入口２からキャリアガスＨ２のＰＨ３を
それぞれ導入する。反応管圧力７６０Ｔｏｒｒ、キャリ
アガスの流量を各々１０ＳＬＭとしてＩｎＰを成長した
ところ、成長膜厚の面内分布は±５％以下の均一性であ
ることが分かった。
【００１６】一方、原料導入口１からキャリアガスＨ２
のＰＨ３を、原料導入口２からキャリアガスＮ２のＴＭ
Ｉ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±２０％であった。
のＰＨ３を、原料導入口２からキャリアガスＮ２のＴＭ
Ｉ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±２０％であった。
【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密度
が異なる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、最下段の原料導入口か
ら順に平均密度の高い原料ガスを導入する方法及び横型
反応管で上下に区切られた複数の原料導入口から異なる
２種類以上のキャリアガスで原料を結晶基板上に下段の
原料導入口から導入する原料ガスは上段に比べ密度の高
いキャリアガスを用いる方法により、結晶膜厚および組
成、不純物濃度が均一な結晶成長ができる効果がある。
型反応管で上下に区切られた複数の原料導入口から密度
が異なる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、最下段の原料導入口か
ら順に平均密度の高い原料ガスを導入する方法及び横型
反応管で上下に区切られた複数の原料導入口から異なる
２種類以上のキャリアガスで原料を結晶基板上に下段の
原料導入口から導入する原料ガスは上段に比べ密度の高
いキャリアガスを用いる方法により、結晶膜厚および組
成、不純物濃度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。
【符号の説明】
１ 原料導入口
２ 原料導入口
４ 石英製反応管
５ カーボンサセプター
６ 高周波コイル
７ ＩｎＰ基板
８ 排気
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
原料導入口から密度が異なる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、最
下段の原料導入口から順に平均密度の高い原料ガスを導
入することを特徴とする気相成長方法。 - 【請求項２】 横型反応管で上下に区切られた複数の
原料導入口から異なる２種類以上のキャリアガスで原料
を結晶基板上に供給する気相成長方法において、下段の
原料導入口から導入する原料ガスは上段に比べ密度の高
いキャリアガスを用いることを特徴とする気相成長方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3210991A JPH04254492A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3210991A JPH04254492A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04254492A true JPH04254492A (ja) | 1992-09-09 |
Family
ID=12349735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3210991A Pending JPH04254492A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04254492A (ja) |
-
1991
- 1991-01-31 JP JP3210991A patent/JPH04254492A/ja active Pending
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