JPH0613331A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JPH0613331A JPH0613331A JP19140092A JP19140092A JPH0613331A JP H0613331 A JPH0613331 A JP H0613331A JP 19140092 A JP19140092 A JP 19140092A JP 19140092 A JP19140092 A JP 19140092A JP H0613331 A JPH0613331 A JP H0613331A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 原料ガス同士の気相反応を抑え、同時に安全
性の高い気相成長装置を提供する。 【構成】 原料を輸送するための複数の配管１２を、反
応管１３に接続されたフランジ１４に接続する。フラン
ジ１４にそれぞれの原料ガスが混合することのないよう
複数のガス流路を設けておく。複数の導入管１５を反応
管１３内のフランジ１４の原料ガス出口のそれぞれに気
密が保たれるよう接続する。それぞれの導入管１５を基
板上流直前まで配置し、原料を輸送する。
性の高い気相成長装置を提供する。 【構成】 原料を輸送するための複数の配管１２を、反
応管１３に接続されたフランジ１４に接続する。フラン
ジ１４にそれぞれの原料ガスが混合することのないよう
複数のガス流路を設けておく。複数の導入管１５を反応
管１３内のフランジ１４の原料ガス出口のそれぞれに気
密が保たれるよう接続する。それぞれの導入管１５を基
板上流直前まで配置し、原料を輸送する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体や化合物などの
成長層を基板上に結晶成長するための気相成長装置に関
する。
成長層を基板上に結晶成長するための気相成長装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】気相成長装置は、半導体や酸化物超伝導
薄膜を基板上に成長させるために広く用いられている。
その中でも、化合物半導体を成長するのに適した有機金
属気相成長方法は広く利用され、多くの化合物が成長さ
れている。従来の気相成長装置としては、例えばジャー
ナル・オブ・クリスタル・グロース（Journal of Cryst
al Growth）第69巻，1984年，10頁〜14頁に詳述されて
いるものがある。図３は従来の気相成長装置の一例の概
略構成図である。ガス流量制御装置２１から供給される
複数種の成長ガスが、複数の配管２２によって独立に輸
送され、反応管２３に接続されている。配管２２と反応
管２３との接続部分は、一般的に、Ｏリングを用いて配
管が直接反応管に接続されたものと、反応管上流部に固
定されたフランジに配管が接続されたものがある。反応
管２３内には、サセプタ２４上に置かれた基板２５が配
置されており、基板加熱用として高周波コイル２６が反
応管２３の周りに配置されている。
薄膜を基板上に成長させるために広く用いられている。
その中でも、化合物半導体を成長するのに適した有機金
属気相成長方法は広く利用され、多くの化合物が成長さ
れている。従来の気相成長装置としては、例えばジャー
ナル・オブ・クリスタル・グロース（Journal of Cryst
al Growth）第69巻，1984年，10頁〜14頁に詳述されて
いるものがある。図３は従来の気相成長装置の一例の概
略構成図である。ガス流量制御装置２１から供給される
複数種の成長ガスが、複数の配管２２によって独立に輸
送され、反応管２３に接続されている。配管２２と反応
管２３との接続部分は、一般的に、Ｏリングを用いて配
管が直接反応管に接続されたものと、反応管上流部に固
定されたフランジに配管が接続されたものがある。反応
管２３内には、サセプタ２４上に置かれた基板２５が配
置されており、基板加熱用として高周波コイル２６が反
応管２３の周りに配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】化合物半導体、例えば
ＩｎＰを成長する際には、成長原料としてトリメチルイ
ンジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ：ＴＭＩｎ）とフォスフィン
（ＰＨ3）を用いる例が多く報告されている。また、Ｚ
ｎＳｅを成長させる場合には、成長原料としてジメチル
亜鉛（（ＣＨ3）2Ｚｎ：ＤＭＺｎ）とセレン化水素（Ｈ
2Ｓｅ）を用いる方法が知られている。しかし、従来の
気相成長装置を用いて、これらの原料による成長を行っ
た場合には、気相中で原料同士が反応し、結晶成長が阻
害されることが知られている。つまり、気相反応が生じ
ると、原料が基板に到達する前に消費され、同時に反応
管が汚れてしまう。また、反応生成物が基板に付着して
成長膜の膜質が悪くなるという問題が生じていた。近年
では、ＩｎＰ成長時にＰＨ3／ＴＭＩｎ原料比を１５０
以上にすることによって、良質なＩｎＰが成長すること
が分かっているが、気相反応が除去されたわけではな
く、かつ有毒なＰＨ3を大量に消費するといった問題が
新たに生じた。また、ＺｎＳｅ成長に対しては、Ｈ2Ｓ
ｅの代りにジメチルセレン（（ＣＨ3）2Ｓｅ：ＤＭＳ
ｅ）を用いて気相反応が除去されることが分かってきた
が、原料の熱分解温度が高いため成長温度が高くなって
しまうという問題があった。
ＩｎＰを成長する際には、成長原料としてトリメチルイ
ンジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ：ＴＭＩｎ）とフォスフィン
（ＰＨ3）を用いる例が多く報告されている。また、Ｚ
ｎＳｅを成長させる場合には、成長原料としてジメチル
亜鉛（（ＣＨ3）2Ｚｎ：ＤＭＺｎ）とセレン化水素（Ｈ
2Ｓｅ）を用いる方法が知られている。しかし、従来の
気相成長装置を用いて、これらの原料による成長を行っ
た場合には、気相中で原料同士が反応し、結晶成長が阻
害されることが知られている。つまり、気相反応が生じ
ると、原料が基板に到達する前に消費され、同時に反応
管が汚れてしまう。また、反応生成物が基板に付着して
成長膜の膜質が悪くなるという問題が生じていた。近年
では、ＩｎＰ成長時にＰＨ3／ＴＭＩｎ原料比を１５０
以上にすることによって、良質なＩｎＰが成長すること
が分かっているが、気相反応が除去されたわけではな
く、かつ有毒なＰＨ3を大量に消費するといった問題が
新たに生じた。また、ＺｎＳｅ成長に対しては、Ｈ2Ｓ
ｅの代りにジメチルセレン（（ＣＨ3）2Ｓｅ：ＤＭＳ
ｅ）を用いて気相反応が除去されることが分かってきた
が、原料の熱分解温度が高いため成長温度が高くなって
しまうという問題があった。
【０００４】一方、基板の加熱方法としては、反応管外
部に設置された電気炉を用いる方法があるが、従来の成
長装置では電気炉の熱輻射により基板上流部で原料が熱
分解され、同時に反応して反応管の内壁に付着し、成長
が阻害される問題があった。また、従来の成長装置に
は、配管と反応管が直接接続された装置があるが、反応
管の形状が複雑になり、かつ接続部で反応管が破損する
場合があった。これは、毒性が高い原料を用いて成長を
行う場合に特に危険であり、安全面に問題があった。本
発明は、このような従来の問題点を解決して、安全で、
かつ成長を阻害しないでいかなる原料をも使用可能な気
相成長装置を提供することを目的とする。
部に設置された電気炉を用いる方法があるが、従来の成
長装置では電気炉の熱輻射により基板上流部で原料が熱
分解され、同時に反応して反応管の内壁に付着し、成長
が阻害される問題があった。また、従来の成長装置に
は、配管と反応管が直接接続された装置があるが、反応
管の形状が複雑になり、かつ接続部で反応管が破損する
場合があった。これは、毒性が高い原料を用いて成長を
行う場合に特に危険であり、安全面に問題があった。本
発明は、このような従来の問題点を解決して、安全で、
かつ成長を阻害しないでいかなる原料をも使用可能な気
相成長装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、基板、またはサセプタ上に支持された
基板を挿脱自在に収納する反応管と、該反応管内に複数
種類の成長原料ガスを供給すべく配置されるガス流量制
御装置と、前記反応管の外周側に配置され前記基板を加
熱する加熱装置とを備えた気相成長装置において、反応
管のガス流量制御装置側に設けられたフランジと前記ガ
ス流量制御装置との間に複数種類のガスをそれぞれ独立
に前記反応管内に流通させる複数本の配管を気密性を保
持して架設すると共に、前記各配管の反応管側のガス出
口に導入管の基端側を気密状態でそれぞれ独立に連結
し、前記導入管の先端側を前記基板側に向かって該基板
の近傍まで伸延して配置してなる気相成長装置を構成す
るものである。
達成するために、基板、またはサセプタ上に支持された
基板を挿脱自在に収納する反応管と、該反応管内に複数
種類の成長原料ガスを供給すべく配置されるガス流量制
御装置と、前記反応管の外周側に配置され前記基板を加
熱する加熱装置とを備えた気相成長装置において、反応
管のガス流量制御装置側に設けられたフランジと前記ガ
ス流量制御装置との間に複数種類のガスをそれぞれ独立
に前記反応管内に流通させる複数本の配管を気密性を保
持して架設すると共に、前記各配管の反応管側のガス出
口に導入管の基端側を気密状態でそれぞれ独立に連結
し、前記導入管の先端側を前記基板側に向かって該基板
の近傍まで伸延して配置してなる気相成長装置を構成す
るものである。
【０００６】
【作用】本発明の気相成長装置は、それぞれの原料ガス
が配管とフランジ内の流路と導入管とをそれぞれ混合す
ることなく流れる構造になっており、気相反応を起こす
ことなく、原料が基板まで輸送される。また、フランジ
が反応管に接続あるいは固定されており、このフランジ
に配管が接続されている。このため、配管が複数あって
も反応管の形状を複雑にする必要がなく、かつ接続が容
易で反応管を破損する心配はない。
が配管とフランジ内の流路と導入管とをそれぞれ混合す
ることなく流れる構造になっており、気相反応を起こす
ことなく、原料が基板まで輸送される。また、フランジ
が反応管に接続あるいは固定されており、このフランジ
に配管が接続されている。このため、配管が複数あって
も反応管の形状を複雑にする必要がなく、かつ接続が容
易で反応管を破損する心配はない。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。図１は本実施例の気相成長装置の概略構成図であ
る。ガス流量制御装置１１には複数の成長原料ガスをそ
れぞれ輸送できる複数の配管１２が連結される。配管１
２は反応管１３の上流端に接続・固定されたフランジ１
４のガス入口に接続されている。従ってフランジ１４内
には複数種類の原料ガスがそれぞれ独立な配管１２を通
って輸送される。反応管１３内のフランジのガス出口に
は導入管１５がそれぞれ接続されている。本実施例で
は、フランジ１４のガス出口と導入管１５の接続部は、
気密性を確保するために、両者の接続部それぞれにネジ
加工が施されており、ネジ部に薄いテフロンテープを巻
いた導入管をフランジのガス出口のネジ部に締めつけ
る。なお、導入管１５はその先端側を基板１７側に向か
って伸延して配置される。また反応管の外側の基板近傍
には、基板加熱装置として高周波コイル１８が配設され
ている。
する。図１は本実施例の気相成長装置の概略構成図であ
る。ガス流量制御装置１１には複数の成長原料ガスをそ
れぞれ輸送できる複数の配管１２が連結される。配管１
２は反応管１３の上流端に接続・固定されたフランジ１
４のガス入口に接続されている。従ってフランジ１４内
には複数種類の原料ガスがそれぞれ独立な配管１２を通
って輸送される。反応管１３内のフランジのガス出口に
は導入管１５がそれぞれ接続されている。本実施例で
は、フランジ１４のガス出口と導入管１５の接続部は、
気密性を確保するために、両者の接続部それぞれにネジ
加工が施されており、ネジ部に薄いテフロンテープを巻
いた導入管をフランジのガス出口のネジ部に締めつけ
る。なお、導入管１５はその先端側を基板１７側に向か
って伸延して配置される。また反応管の外側の基板近傍
には、基板加熱装置として高周波コイル１８が配設され
ている。
【０００８】次に、前記の気相成長装置を用いた気相成
長の一例を説明する。本気相成長装置を用いて、ＴＭＩ
ｎとＰＨ3を用いてＩｎＰの成長を試みた。サセプタ１
６に置かれた基板１７は、高周波コイル１８の誘導加熱
により加熱した。いかなる成長条件においても基板上流
部が汚れることなく、気相反応が生じないことが分かっ
た。またＰＨ3／ＴＭＩｎ原料比が１０以下でも良質な
結晶性のＩｎＰ膜が得られ、本発明の効果が確認でき
た。図２は図１に示した気相成長装置のうち、基板１７
の加熱装置が電気炉１９による加熱である場合の気相成
長装置の概略構成図である。本気相成長装置を用いて、
ＧａＡｓの成長を試みた。原料としては、ジエチルガリ
ウムクロライド（（Ｃ2Ｈ5）2ＧａＣｌ）とアルシン
（ＡｓＨ3）を用いた。いかなる成長条件においても、
基板上流部が汚れることなく、まったく成長の阻害は生
じなかった。また、得られた膜も結晶性に優れていた。
長の一例を説明する。本気相成長装置を用いて、ＴＭＩ
ｎとＰＨ3を用いてＩｎＰの成長を試みた。サセプタ１
６に置かれた基板１７は、高周波コイル１８の誘導加熱
により加熱した。いかなる成長条件においても基板上流
部が汚れることなく、気相反応が生じないことが分かっ
た。またＰＨ3／ＴＭＩｎ原料比が１０以下でも良質な
結晶性のＩｎＰ膜が得られ、本発明の効果が確認でき
た。図２は図１に示した気相成長装置のうち、基板１７
の加熱装置が電気炉１９による加熱である場合の気相成
長装置の概略構成図である。本気相成長装置を用いて、
ＧａＡｓの成長を試みた。原料としては、ジエチルガリ
ウムクロライド（（Ｃ2Ｈ5）2ＧａＣｌ）とアルシン
（ＡｓＨ3）を用いた。いかなる成長条件においても、
基板上流部が汚れることなく、まったく成長の阻害は生
じなかった。また、得られた膜も結晶性に優れていた。
【０００９】前記実施例では、３本の導入管を有する気
相成長装置を用いたが、本発明はこれに限定されないの
は明らかで、いずれの本数でもよい。また、前記実施例
では、配管と導入管の接続手段としてネジ構造を用いた
が、本発明はこれに限定されず、気密性が保たれればい
かなる手段でもよい。上記実施例では、基板の加熱手段
として、高周波コイルによる誘導加熱や電気炉による熱
輻射加熱を用いたが、本発明はこれらに限定されないの
は明らかである。更に、前記実施例では、ＩｎＰとＧａ
Ａｓの成長を試み、また上記に示したような原料を用い
たが、本発明はこれらに限定されず、他のIII−Ｖ族化
合物半導体、II−VI族化合物半導体や酸化物超伝導体、
あるいはこれらを順次成長することも可能で、いかなる
成長原料を用いてもよい。
相成長装置を用いたが、本発明はこれに限定されないの
は明らかで、いずれの本数でもよい。また、前記実施例
では、配管と導入管の接続手段としてネジ構造を用いた
が、本発明はこれに限定されず、気密性が保たれればい
かなる手段でもよい。上記実施例では、基板の加熱手段
として、高周波コイルによる誘導加熱や電気炉による熱
輻射加熱を用いたが、本発明はこれらに限定されないの
は明らかである。更に、前記実施例では、ＩｎＰとＧａ
Ａｓの成長を試み、また上記に示したような原料を用い
たが、本発明はこれらに限定されず、他のIII−Ｖ族化
合物半導体、II−VI族化合物半導体や酸化物超伝導体、
あるいはこれらを順次成長することも可能で、いかなる
成長原料を用いてもよい。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
原料同士の気相反応が生じるような成長原料を使用する
場合においても、気相反応を生じさせないでそれらを基
板まで輸送できる。従って、いかなる原料の組み合わせ
においても成長を阻害することなく、良質な成長層が得
られる。また、反応管が破損しない構造であるため、安
全性が確保される。
原料同士の気相反応が生じるような成長原料を使用する
場合においても、気相反応を生じさせないでそれらを基
板まで輸送できる。従って、いかなる原料の組み合わせ
においても成長を阻害することなく、良質な成長層が得
られる。また、反応管が破損しない構造であるため、安
全性が確保される。
【図１】本発明の一実施例の気相成長装置の概略構成図
である。
である。
【図２】本発明の別の一実施例の気相成長装置の概要構
成図である。
成図である。
【図３】従来の気相成長装置の一例の概略構成図であ
る。
る。
１１ ガス流量制御装置 １２ 配管 １３ 反応管 １４ フランジ １５ 導入管 １６ サセプタ １７ 基板 １８ 高周波コイル １９ 電気炉 ２１ ガス流量制御装置 ２２ 配管 ２３ 反応管 ２４ サセプタ ２５ 基板 ２６ 高周波コイル
Claims (1)
- 【請求項１】 基板、またはサセプタ上に支持された基
板を挿脱自在に収納する反応管と、該反応管内に複数種
類の成長原料ガスを供給すべく配置されるガス流量制御
装置と、前記反応管の外周側に配置され前記基板を加熱
する加熱装置とを備えた気相成長装置において、反応管
のガス流量制御装置側に設けられたフランジと前記ガス
流量制御装置との間に複数種類のガスをそれぞれ独立に
前記反応管内に流通させる複数本の配管を気密性を保持
して架設すると共に、前記各配管の反応管側のガス出口
に導入管の基端側を気密状態でそれぞれ独立に連結し、
前記導入管の先端側を前記基板側に向かって該基板の近
傍まで伸延して配置することを特徴とする気相成長装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19140092A JPH0613331A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19140092A JPH0613331A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613331A true JPH0613331A (ja) | 1994-01-21 |
Family
ID=16273977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19140092A Pending JPH0613331A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0613331A (ja) |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP19140092A patent/JPH0613331A/ja active Pending
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