JPH09278596A - III-V group compound semiconductor vapor phase growth method - Google Patents

III-V group compound semiconductor vapor phase growth method

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JPH09278596A
JPH09278596A JP8933896A JP8933896A JPH09278596A JP H09278596 A JPH09278596 A JP H09278596A JP 8933896 A JP8933896 A JP 8933896A JP 8933896 A JP8933896 A JP 8933896A JP H09278596 A JPH09278596 A JP H09278596A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】気相成長装置に簡単な改造を加えることによっ
て、V族原料の利用効率を向上させ、V族原料の消費を
少なくすることができ、かつV族原料の分解効率を安定
にする。 【解決手段】本発明は、有機金属化学気相成長方法によ
ってIII −V族化合物半導体結晶を成長させるIII −V
族化合物半導体の気相成長方法に適用される。原料ガス
の流れ方向に対して結晶基板4よりも上流側に、V族原
料の分解を促進させるための触媒5を配置する。
(57) [PROBLEMS] To improve the utilization efficiency of a group V raw material, reduce the consumption of the group V raw material, and decompose the group V raw material by simply modifying the vapor phase growth apparatus. Stabilizes efficiency. According to the present invention, a III-V compound semiconductor crystal is grown by a metal organic chemical vapor deposition method.
It is applied to a vapor phase growth method for a group compound semiconductor. A catalyst 5 for accelerating the decomposition of the Group V raw material is arranged upstream of the crystal substrate 4 with respect to the flow direction of the raw material gas.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の表面にIII
−V族化合物半導体の薄膜結晶をエピタキシャル成長さ
せるのに好適なIII −V族化合物半導体の気相成長方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a vapor phase growth method of a III-V group compound semiconductor suitable for epitaxially growing a thin film crystal of a -V group compound semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、化合物半導体の薄膜結晶を有機
金属化学気相成長法(Metal OrganicChemical Vapour D
eposition:以下MOCVD法と記す)によって基板表
面上にエピタキシャル成長させるには、反応炉内で加熱
状態にある基板に、複数の原料ガスを含んだキャリアガ
スを送り込み、これらの原料ガスを基板上で熱分解させ
ることによって行われる。図2に、一般的な横形気相成
長装置の模式図を示す。符号1はMOCVD装置の反応
炉、2はサセプタを加熱する誘導加熱コイル、3は基板
を保持するサセプタ、4は基板である。
2. Description of the Related Art Generally, a thin film crystal of a compound semiconductor is subjected to metal organic chemical vapor deposition (Metal Organic Chemical Vapor Deposition).
Eposition: hereinafter referred to as MOCVD method), epitaxial growth on the substrate surface is performed by feeding a carrier gas containing a plurality of source gases into a substrate heated in a reaction furnace and heating these source gases on the substrate. It is done by disassembling. FIG. 2 shows a schematic diagram of a general horizontal vapor phase growth apparatus. Reference numeral 1 is a reaction furnace of the MOCVD apparatus, 2 is an induction heating coil for heating the susceptor, 3 is a susceptor for holding the substrate, and 4 is a substrate.

【0003】III −V族化合物半導体の結晶をMOCV
D法によって成長させる場合、V族族原料はアルシン
(AsH3 )やアンモニア(NH3 )といったV族元素
の水素化物、III 族原料はトリメチルガリウム(TM
G)やトリメチルアルミニウム(TMA)といったIII
族元素の有機化合物で供給される。結晶の成長速度は、
一般的にIII 族原料の供給律速であり、V族原料はV/
III 比(V族元素とIII 族元素のモル流量比)が数十〜
数万になるぐらい大量に流している。V族元素をこのよ
うに大量に供給している理由は、基板上にV族原料が分
解してできるV族元素を十分に供給しておく必要がある
からであり、逆に言えばこれぐらいV族原料を大量に流
さなければならないほど、V族原料はMOCVD炉内で
分解しにくいものであるといえる。
The crystal of III-V group compound semiconductor is MOCV
When grown by the D method, the group V raw material is a hydride of a group V element such as arsine (AsH 3 ) or ammonia (NH 3 ), and the group III raw material is trimethylgallium (TM).
G) and trimethyl aluminum (TMA) III
Supplied with organic compounds of group elements. The crystal growth rate is
Generally, the supply rate of Group III raw materials is rate-controlled, and V / Group raw materials are V /
III ratio (molar flow ratio of group V element and group III element) is several tens to
It is spilled in tens of thousands. The reason for supplying such a large amount of group V element is that it is necessary to supply a sufficient amount of group V element formed by the decomposition of the group V raw material on the substrate. It can be said that the larger the amount of Group V raw material that must be flowed, the more difficult the Group V raw material is to decompose in the MOCVD furnace.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のごとくMOCV
D法でIII −V族化合物半導体結晶を成長しようとする
場合、V族原料を大量に流さなければならないという問
題がある。これは、V族原料の利用効率が悪いというだ
けでなく、一般にV族原料とするV族元素の水素化物は
毒性が強く、また、可燃性を有するために、除害のため
の手段が必要であり、除害装置を大きくする必要に迫ら
れたり、除害材の交換頻度を高めなければならないなど
の問題につながっている。
SUMMARY OF THE INVENTION As described above, MOCV
When growing a III-V group compound semiconductor crystal by the D method, there is a problem that a large amount of V group raw material must be flowed. This is because not only the utilization efficiency of the group V raw material is poor, but generally, the hydride of the group V element, which is the raw material of the group V, is highly toxic and combustible. This leads to problems such as the need to increase the size of the detoxifying device and the need to increase the frequency of exchanging detoxifying materials.

【0005】このためV族原料の炉内供給量を最低限に
抑えようとする考え方があるが、V族原料の炉内供給量
を最低限に抑えようとすると、V族原料の分解効率を常
に安定化させる必要がある。しかし、V族原料の分解に
は、同じV族元素の化合物が触媒として働くため、炉を
稼働させることによって生じた炉内壁の析出物(III−
V族結晶やその他のV族元素の化合物)の堆積量によっ
て、V族原料の分解効率が左右されてしまうという問題
がある。特に、炉をメンテナンスなどのために掃除した
直後では、上述の理由で結晶成長が不安定になってしま
うため、わざと結晶成長を行う前に、炉内にV族化合物
を堆積させるための作業を行っているほどである。
For this reason, there is an idea to minimize the supply amount of the group V raw material in the furnace, but if the supply amount of the group V raw material in the furnace is minimized, the decomposition efficiency of the group V raw material is reduced. It needs to be stabilized at all times. However, since a compound of the same group V element acts as a catalyst for the decomposition of the group V raw material, a precipitate (III-
There is a problem that the decomposition efficiency of the group V raw material is affected by the amount of the group V crystal or other V group element compound deposited. In particular, immediately after cleaning the furnace for maintenance or the like, the crystal growth becomes unstable due to the above-mentioned reason. The more I go.

【0006】本発明の目的は、気相成長装置に簡単な改
造を加えることによって、前述のような従来技術の問題
点を解消し、V族原料の利用効率を向上させ、V族原料
の消費を少なくし、かつV族原料の分解効率を安定にす
ることのできるIII −V族化合物半導体の気相成長方法
を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the problems of the prior art as mentioned above, improve the utilization efficiency of the group V raw material, and consume the group V raw material by simply modifying the vapor phase growth apparatus. It is an object of the present invention to provide a vapor phase growth method for a III-V group compound semiconductor capable of reducing the amount of impurities and stabilizing the decomposition efficiency of the group V raw material.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、有機金属
化学気相成長方法によってIII −V族化合物半導体結晶
を成長させるIII −V族化合物半導体の気相成長方法に
おいて、原料ガスの流れ方向に対して基板よりも上流側
に、V族原料の分解を促進させるための触媒を配したも
のである。基板よりも上流側にV族原料の分解を促進さ
せるための触媒を配すると、V族原料の分解が促進され
るので、V族原料の流量を少なくしても、良好な表面状
態をもつIII −V族化合物半導体結晶が成長できる。ま
た、炉をメンテナンス等のために掃除した直後であって
も、結晶成長が不安定になることがなく、掃除する前と
同程度の膜厚、均一性が得られる。
A first aspect of the present invention relates to a vapor phase growth method of a III-V compound semiconductor for growing a III-V group compound semiconductor crystal by a metal organic chemical vapor deposition method. A catalyst for accelerating the decomposition of the group V raw material is arranged upstream of the substrate in the direction. If a catalyst for accelerating the decomposition of the group V raw material is arranged on the upstream side of the substrate, the decomposition of the group V raw material is promoted. Therefore, even if the flow rate of the group V raw material is reduced, a good surface condition is obtained. -Group V compound semiconductor crystal can be grown. Further, even immediately after cleaning the furnace for maintenance or the like, the crystal growth does not become unstable, and the same film thickness and uniformity as before cleaning can be obtained.

【0008】第2の発明は、第1の発明において、触媒
をV族元素を含有する化合物としたものである。触媒に
V族元素を含有する化合物を用いると、結晶原料以外の
原料を必要としないので非常に経済的である。
A second invention is the same as the first invention, wherein the catalyst is a compound containing a group V element. The use of a compound containing a group V element for the catalyst is very economical because no raw material other than the crystal raw material is required.

【0009】第3の発明は、第1または第2の発明にお
いて、III −V族化合物半導体結晶をGaNまたはAl
N系結晶としたものである。III −V族化合物半導体結
晶をGaNまたはAlN系結晶とした場合には、特に、
V族原料の分解効率促進が重要になってくるため、触媒
でV族原料の分解を促進させることが有効になる。
A third invention is the same as the first or second invention, wherein the III-V group compound semiconductor crystal is GaN or Al.
It is an N-type crystal. When the III-V compound semiconductor crystal is a GaN or AlN-based crystal,
Since it is important to promote the decomposition efficiency of the group V raw material, it is effective to promote the decomposition of the group V raw material with a catalyst.

【0010】第4の発明は、第3の発明において、V族
原料をアンモニアとし、触媒を窒化物、白金または鉄と
したものである。
A fourth invention is the same as the third invention, except that the group V raw material is ammonia and the catalyst is nitride, platinum or iron.

【0011】第5の発明は、第1ないし第4の発明にお
いて、さらに触媒を加熱する手段を設けたものである。
触媒を加熱できるようにした場合には、V族原料の分解
を一層促進させることができる。
A fifth aspect of the present invention is the same as the first to fourth aspects, further comprising means for heating the catalyst.
When the catalyst can be heated, the decomposition of the group V raw material can be further promoted.

【0012】例えば、TMGをIII 族原料、アンモニア
をV族原料としてGaN結晶を成長させる場合、結晶の
成長温度は通常1000℃程度である。アンモニアの分
解温度は900℃程度と言われているが、原料ガスは炉
内を数十〜数百cm/秒程度の流速で流されているため
に、実際には分解温度まで温度の上がる原料ガスはほん
の一部であり、結果的にV/III 比を非常に大きく取ら
なければならなくなっている。GaNやAlNをバッフ
ァ層とするためにアモルファス状に成長させる場合など
は、成長温度をアンモニアの分解温度よりも低い600
℃程度に下げなければならないため、さらにV族原料の
分解効率促進が重要になってくる。
For example, when a GaN crystal is grown using TMG as a Group III source material and ammonia as a Group V source material, the crystal growth temperature is usually about 1000.degree. Although the decomposition temperature of ammonia is said to be about 900 ° C, since the raw material gas is flowed in the furnace at a flow rate of several tens to several hundreds of cm / sec, the raw material whose temperature actually rises to the decomposition temperature. The gas is only a small part, and as a result, the V / III ratio has to be made very large. When GaN or AlN is grown in an amorphous state to form a buffer layer, the growth temperature is lower than the decomposition temperature of ammonia 600.
Since it has to be lowered to about 0 ° C., it is more important to promote the decomposition efficiency of Group V raw materials.

【0013】このあたりの成長条件は、J.Crystal Grow
th 98(1989)209-219やAppl.Phys.Lett.48(5),3 Feb.198
6 などで公にされている。
The growth conditions around this are J. Crystal Grow
th 98 (1989) 209-219 and Appl.Phys.Lett.48 (5), 3 Feb.198
It is made public by 6 and so on.

【0014】また、アルシンをV族原料としてGaAs
結晶等を成長する場合は、アルシンの分解温度が約30
0℃で、結晶成長温度(600℃程度)よりもかなり低
いため、上記したアンモニアほど分解効率は悪くならな
いが、それでも流れているガスの温度は、炉壁に触れた
分しか上昇しないために、分解に十分なほど加熱されて
はいないというのが実情である。
Further, arsenic is used as a group V raw material for GaAs.
When growing crystals, the decomposition temperature of arsine is about 30.
At 0 ° C, it is much lower than the crystal growth temperature (about 600 ° C), so the decomposition efficiency does not deteriorate as much as the above-mentioned ammonia, but the temperature of the flowing gas still rises only for the amount of contact with the furnace wall. The reality is that it is not heated enough for decomposition.

【0015】従って本発明のように、基板の上流側に、
V族原料の分解を促進させるための触媒となる物質を配
すると、上記のようにGaN結晶を成長させる場合でも
V/III 比を大きく取る必要はなく、またGaNやAl
Nをバッファ層とするためにアモルファス状に成長させ
る場合などでも、V族原料の分解効率促進が十分に確保
される。さらに、アルシンをV族原料としてGaAs結
晶等を成長する場合でも、V族原料が分解に十分なほど
加熱されていなくても、V族原料を十分に分解すること
ができる
Therefore, as in the present invention, on the upstream side of the substrate,
When a substance that serves as a catalyst for accelerating the decomposition of the group V raw material is provided, it is not necessary to take a large V / III ratio even when growing a GaN crystal as described above, and GaN or Al
Even when the material is grown in an amorphous state to use N as a buffer layer, the promotion of the decomposition efficiency of the group V raw material is sufficiently ensured. Further, even when a GaAs crystal or the like is grown using arsine as a group V raw material, the group V raw material can be sufficiently decomposed even if the group V raw material is not heated enough for decomposition.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を比較
例とともに説明するが、説明の便宜上、比較例から説明
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described together with comparative examples, but for convenience of description, the comparative examples will be described.

【0017】(比較例1)図2に示したような、従来の
MOCVD装置を用いて、GaN結晶を成長した結果を
示す。石英製の反応炉1内にグラファイト製のサセプタ
3が設置されており、サセプタ3は誘導加熱コイル2に
よって加熱することができる。結晶基板4は、25mm角
の(0001)サファイアを用いた。
(Comparative Example 1) The result of growing a GaN crystal using a conventional MOCVD apparatus as shown in FIG. 2 is shown. A graphite susceptor 3 is installed in a quartz reaction furnace 1, and the susceptor 3 can be heated by an induction heating coil 2. For the crystal substrate 4, 25 mm square (0001) sapphire was used.

【0018】始めに、基板を600℃に加熱し、AlN
のバッファ層を約500オングストローム成長させた。
このときの原料ガスはTMAを8μmモル/min、ア
ンモニアを3l/min、キャリアガスとして水素を
2.5l/min混合したものである。その後、基板温
度を1000℃まで昇温し、バッファ層の上にGaN結
晶を成長した。GaN結晶成長時の原料ガスの混合割合
は、TMGを20μmol/minと一定にし、アンモ
ニアを0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.
0l/minの6通りに変えて、成長結晶の表面状態の
変化を調べた。キャリアガスである水素の流量は、原料
ガス流速が常に同じになるように、アンモニアとの合計
が常に4.5l/minになるように変化させた。
First, the substrate is heated to 600 ° C. and AlN
Buffer layer was grown to about 500 Å.
The raw material gas at this time was a mixture of TMA of 8 μmmol / min, ammonia of 3 l / min, and hydrogen as a carrier gas of 2.5 l / min. Then, the substrate temperature was raised to 1000 ° C. to grow a GaN crystal on the buffer layer. The mixing ratio of the source gases during GaN crystal growth was fixed at 20 μmol / min for TMG and 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.
The change in the surface state of the grown crystal was examined by changing the value to 0 / min in 6 ways. The flow rate of hydrogen, which is the carrier gas, was changed so that the flow rate of the raw material gas was always the same, and the total amount with the ammonia was always 4.5 l / min.

【0019】成長したGaN結晶の表面状態は、アンモ
ニア流量が3.0、2.5l/minのときは透明であ
ったが、2.0l/minになると基板の上流側に白い
くもりが観察され、1.5l/min以下の流量では基
板前面が真っ白くくもってしまった。
The surface state of the grown GaN crystal was transparent when the flow rate of ammonia was 3.0 and 2.5 l / min, but at 2.0 l / min, white cloudiness was observed on the upstream side of the substrate. When the flow rate was 1.5 l / min or less, the front surface of the substrate became white.

【0020】(実施例1)図1に示したような、本発明
の一実施例にかかるMOCVD装置を用いて、GaN結
晶を成長した結果を示す。石英製の反応炉1内にグラフ
ァイト製のサセプタ3が設置されており、サセプタ3の
上流部には触媒5が設置されている。触媒5は、10mm
×20mmのサファイア基板上にGaNを約3μm成長さ
せたもので、GaN面を上にして、サセプタ3の表面が
平滑になるよう埋め込まれている。サセプタ3は誘導加
熱コイル2によって加熱することができる。このとき、
触媒5も同時に加熱される仕組みである。結晶基板4
は、25mm角の(0001)サファイアを用いた。
(Embodiment 1) A result of growing a GaN crystal by using the MOCVD apparatus according to the embodiment of the present invention as shown in FIG. 1 is shown. A graphite susceptor 3 is installed in a quartz reaction furnace 1, and a catalyst 5 is installed upstream of the susceptor 3. Catalyst 5 is 10 mm
GaN is grown to a thickness of about 3 μm on a sapphire substrate having a size of 20 mm, and the surface of the susceptor 3 is embedded so that the GaN surface faces upward. The susceptor 3 can be heated by the induction heating coil 2. At this time,
The catalyst 5 is also heated at the same time. Crystal substrate 4
Used 25 mm square (0001) sapphire.

【0021】比較例1と同様の手法でAlNバッファ層
上にアンモニア流量を変えてGaN結晶を成長させ、表
面状態のアンモニア流量依存性を調べた。
In the same manner as in Comparative Example 1, GaN crystals were grown on the AlN buffer layer while changing the ammonia flow rate, and the dependency of the surface state on the ammonia flow rate was examined.

【0022】結果は、アンモニア流量が3.0〜1.5
l/minの間はいずれも透明なGaN結晶を成長させ
ることができた。アンモニア流量を1.0l/minに
すると、基板の中央より上流部分でややくもったような
領域が観察され、0.5l/minの条件では、くもり
が基板の下流側にまで観察されるようになった。
The result is that the ammonia flow rate is 3.0 to 1.5.
It was possible to grow a transparent GaN crystal during each l / min. When the flow rate of ammonia was set to 1.0 l / min, a slightly cloudy region was observed in the upstream part from the center of the substrate, and under the condition of 0.5 l / min, cloudiness was observed up to the downstream side of the substrate. became.

【0023】以上の結果から、基板の上流側に触媒とな
る物質を置くことで、V族原料の流量を少なくしても、
良好な表面状態をもつGaNが成長できることが確認さ
れた。
From the above results, even if the flow rate of the group V raw material is reduced by placing the substance serving as the catalyst on the upstream side of the substrate,
It was confirmed that GaN with a good surface condition could be grown.

【0024】(比較例2)比較例と同様に、図2に示す
ような従来のMOCVD装置を用いて、次のような条件
でAlNのバッファ層を成長した。基板を600℃に加
熱し、原料ガスはTMAを8μmol/min、アンモ
ニアを2.5l/min、キャリアガスとして水素を
2.5l/min混合したものを流して、AlNのバッ
ファ層を2時間成長させ、成長した結晶の膜厚分布を測
定した。この成長実験を、掃除し立てのきれいな炉で行
い、さらに連続して2回成長させて膜厚分布の比較を行
った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2) Similarly to the comparative example, an AlN buffer layer was grown under the following conditions using a conventional MOCVD apparatus as shown in FIG. The substrate was heated to 600 ° C., TMA was mixed at 8 μmol / min, ammonia was 2.5 l / min, and hydrogen was mixed as a carrier gas at 2.5 l / min, and the AlN buffer layer was grown for 2 hours. Then, the film thickness distribution of the grown crystal was measured. This growth experiment was carried out in a clean and clean furnace, and further grown twice to compare the film thickness distribution. The results are shown in Table 1.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】炉体を掃除した直後の結晶の膜厚は、上流
ほど薄い傾向があり、さらに2回目よりも全体的に低い
傾向がある。結晶の膜厚が均一になり、成長速度が落ち
着くのは、成長3回目以降であると考えられる。
The film thickness of the crystal immediately after cleaning the furnace body tends to be thinner toward the upstream side, and further tends to be lower than the second time as a whole. It is considered that the crystal film thickness becomes uniform and the growth rate stabilizes after the third growth.

【0027】(実施例2)図1に示したような、本発明
の一実施例にかかるMOCVD装置を用いて、AlN結
晶を成長した結果を示す。成長条件は比較例2と同じで
あり、成長した結晶の膜厚分布を測定した。この成長実
験を、掃除したてのきれいな炉で行い、さらに連続して
2回成長させて、膜厚分布の比較を行った。結果を表2
に示す。
(Embodiment 2) A result of growing an AlN crystal by using the MOCVD apparatus according to an embodiment of the present invention as shown in FIG. 1 is shown. The growth conditions were the same as in Comparative Example 2, and the film thickness distribution of the grown crystal was measured. This growth experiment was carried out in a freshly cleaned furnace, and further grown twice continuously to compare the film thickness distributions. Table 2 shows the results
Shown in

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】触媒を用いた成長では、炉体を掃除した直
後の結晶でも、2回目、3回目の成長と同程度の膜厚、
均一性が得られており、膜厚のばらつきは測定誤差範囲
内であった。
In the growth using the catalyst, even with the crystal immediately after cleaning the furnace body, the film thickness of the same extent as in the second and third growth,
Uniformity was obtained, and the variation in film thickness was within the measurement error range.

【0030】本発明において、V族原料の分解を十分促
進させ得るのに必要な触媒の表面積には、必要最小限の
値が存在すると予想されるが、これは反応炉の大きさや
結晶基板の面積、成長させる結晶の種類、結晶成長温
度、圧力、III 族原料ガスの流量等によって大きく変る
性質のものであるため、一概に規定することはできな
い。
In the present invention, it is expected that the surface area of the catalyst required to sufficiently promote the decomposition of the Group V raw material has a minimum necessary value, which is the size of the reaction furnace or the crystal substrate. It cannot be unconditionally specified because it has a property that it greatly changes depending on the area, the type of crystal to be grown, the crystal growth temperature, the pressure, the flow rate of the group III source gas, and the like.

【0031】なお、上述した実施例では、サセプタ上に
結晶基板と触媒を載置していたが、基板を自動搬送する
タイプでのMOCVD装置では、基板をサセプタ上に搬
送し、トレーごとサセプタ上に置く方式もよく用いられ
ている。この場合、触媒をトレーで覆われないサセプタ
の一部に置く方式の他、トレーの上に置いて基板と共に
搬送する方式も考えられる。
In the above embodiment, the crystal substrate and the catalyst were placed on the susceptor. However, in the MOCVD apparatus of the type that automatically conveys the substrate, the substrate is conveyed onto the susceptor and the tray is placed on the susceptor. The method of putting in is also often used. In this case, in addition to the method of placing the catalyst on a part of the susceptor which is not covered by the tray, a method of placing it on the tray and transporting it together with the substrate can be considered.

【0032】また、触媒はサセプタ上ではなく、サセプ
タよりも上流に離して設置する方式も考えられる。この
場合、触媒の温度はサセプタ温度とは独立に制御するこ
とも可能である。
It is also possible to install the catalyst on the upstream side of the susceptor, not on the susceptor. In this case, the temperature of the catalyst can be controlled independently of the susceptor temperature.

【0033】III 族原料の不要な分解や、基板上以外で
の不要な原料ガスの反応を防ぐために、触媒上に導入さ
れるガスをV族原料だけに限る方式も考えられる。
In order to prevent unnecessary decomposition of the group III raw material and reaction of unnecessary raw material gas other than on the substrate, a method in which the gas introduced onto the catalyst is limited to the group V raw material is also considered.

【0034】上述の変形例を盛り込んだMOCVD装置
の一例を図3に示す。同図において符号6はトレー、7
は抵抗加熱ヒータである。図1と対応する部分には同一
符号を付してある。
FIG. 3 shows an example of an MOCVD apparatus incorporating the above-mentioned modified example. In the figure, reference numeral 6 is a tray, and 7
Is a resistance heater. The parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0035】また、上述した実施例のMOCVDの炉体
構造は横型の場合を示したが、横型のみでなく縦型も可
能である。この場合、上流に設置した触媒は、原料ガス
の流れを乱さないような構造にすることが望ましい。例
えば、図4は触媒5を網目構造にして結晶基板4の上流
側に設置した縦型MOCVD装置の例である。
Further, although the MOCVD furnace body structure of the above-mentioned embodiment is shown as a horizontal type, it is possible to use not only a horizontal type but also a vertical type. In this case, it is desirable that the catalyst installed upstream has a structure that does not disturb the flow of the raw material gas. For example, FIG. 4 shows an example of a vertical MOCVD apparatus in which the catalyst 5 has a mesh structure and is installed on the upstream side of the crystal substrate 4.

【0036】さらに、本発明は、触媒を設置する位置を
結晶基板の上流としたが、基板の上流を含む周囲の広い
範囲に設置する方法も有効である。特に基板がサセプタ
と共に回転させられるような装置の場合、基板がどの位
置に回転しても、常に原料ガス流に対して上流側に触媒
が配されているようにすることが重要である。
Further, in the present invention, the position where the catalyst is installed is upstream of the crystal substrate, but it is also effective to install the catalyst in a wide range around the substrate including the upstream of the substrate. Particularly in the case of an apparatus in which the substrate is rotated together with the susceptor, it is important that the catalyst is always arranged upstream of the raw material gas flow regardless of the position of the substrate rotation.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、MOCVD装置に大き
な改造を加えることなく、V族原料の利用効率を大幅に
向上させることができる。これにより、原料の消費を節
約できるだけでなく、未反応で利用されなかった原料ガ
スを除害するための装置のメンテナンス頻度を少なくで
きる。
According to the present invention, the utilization efficiency of the group V raw material can be greatly improved without major modification of the MOCVD apparatus. As a result, not only the consumption of raw materials can be saved, but also the frequency of maintenance of the device for removing unreacted and unused raw material gas can be reduced.

【0038】また有毒で可燃性の高いガスである場合が
多いV族原料の消費を少なくできるので、安全性と経済
性が大幅に向上する。
Further, since the consumption of the group V raw material, which is often a toxic and highly flammable gas, can be reduced, the safety and economy are greatly improved.

【0039】さらにV族原料の分解効率を安定化させる
ことができるため、成長結晶の特性の再現性、均一性が
向上する。
Further, since the decomposition efficiency of the group V raw material can be stabilized, the reproducibility and uniformity of the characteristics of the grown crystal are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例にかかる横型MOCVD装置
の反応炉の断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a reaction furnace of a horizontal MOCVD apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来例にかかる横型MOCVD装置の反応炉の
断面模式図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a reaction furnace of a horizontal MOCVD apparatus according to a conventional example.

【図3】本発明の変形例を示す横型MOCVD装置の反
応炉の断面模式図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a reaction furnace of a horizontal MOCVD apparatus showing a modified example of the present invention.

【図4】本発明の他の変形例を示す縦型MOCVD装置
の反応炉の断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a reaction furnace of a vertical MOCVD apparatus showing another modification of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応炉 2 誘導加熱コイル 3 サセプタ 4 結晶基板 5 触媒 6 トレー 7 抵抗加熱ヒータ 1 Reactor 2 Induction heating coil 3 Susceptor 4 Crystal substrate 5 Catalyst 6 Tray 7 Resistance heater

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】有機金属化学気相成長方法によってIII −
V族化合物半導体結晶を成長させるIII −V族化合物半
導体の気相成長方法において、原料ガスの流れ方向に対
して基板よりも上流側に、V族原料の分解を促進させる
ための触媒を配したことを特徴とするIII −V族化合物
半導体の気相成長方法。
1. A metal-organic chemical vapor deposition method III-
In the III-V compound semiconductor vapor phase growth method for growing a Group V compound semiconductor crystal, a catalyst for accelerating the decomposition of the Group V raw material is arranged upstream of the substrate with respect to the flow direction of the raw material gas. A method for vapor phase growth of a III-V group compound semiconductor, comprising:
【請求項2】上記触媒はV族元素を含有する化合物であ
る請求項1に記載のIII −V族化合物半導体の気相成長
方法。
2. The method for vapor phase growth of a III-V compound semiconductor according to claim 1, wherein the catalyst is a compound containing a V group element.
【請求項3】上記III −V族化合物半導体結晶がGaN
またはAlN系結晶である請求項1または2に記載のII
I −V族化合物半導体の気相成長方法。
3. The III-V compound semiconductor crystal is GaN.
Or II, which is an AlN-based crystal.
Method for vapor phase growth of IV compound semiconductor.
【請求項4】上記V族原料はアンモニアであり、上記触
媒は窒化物、白金または鉄である請求項3に記載のIII
−V族化合物半導体の気相成長方法。
4. The III according to claim 3, wherein the group V raw material is ammonia and the catalyst is nitride, platinum or iron.
-A vapor phase growth method for a group V compound semiconductor.
【請求項5】上記触媒を加熱する手段を設けた請求項1
ないし4のいずれかに記載のIII −V族化合物半導体の
気相成長方法。
5. A means for heating the catalyst is provided.
5. The vapor phase growth method for a III-V group compound semiconductor according to any one of 1 to 4.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007250946A (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Ngk Insulators Ltd Apparatus for manufacturing group iii nitride crystal, lamination structure of group iii nitride crystal and manufacturing method thereof
JP2012169553A (en) * 2011-02-16 2012-09-06 Tokyo Electron Ltd Substrate processing device
JP2017114727A (en) * 2015-12-24 2017-06-29 エルジー・ケム・リミテッド METHOD FOR PRODUCING α SILICON NITRIDE

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