JPS6042813A - エピタキシヤル結晶成長法およびその装置 - Google Patents
エピタキシヤル結晶成長法およびその装置Info
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- JPS6042813A JPS6042813A JP58150183A JP15018383A JPS6042813A JP S6042813 A JPS6042813 A JP S6042813A JP 58150183 A JP58150183 A JP 58150183A JP 15018383 A JP15018383 A JP 15018383A JP S6042813 A JPS6042813 A JP S6042813A
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- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/22—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using physical deposition, e.g. vacuum deposition or sputtering
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、高品質で制御性にすぐれた半導体エピタキシ
ャル結晶製造方法およびその装置に関するものである。
ャル結晶製造方法およびその装置に関するものである。
（従来技術）
電気的、光学的緒特性に優れ、かつ、厚さやヘテロ接合
の界面組成の急峻性にすぐれたエピタキシャル結晶成長
方法、としては、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＫ
法）、気相成長法（ｖｐｕ法）、有機金属ＯＶＤ法（Ｍ
ＯＯＶＤ法）などの提案がすでに行なわれ、実際に使用
されている。しかし々からこれらの方法には、以下に述
べる問題点がある。
の界面組成の急峻性にすぐれたエピタキシャル結晶成長
方法、としては、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＫ
法）、気相成長法（ｖｐｕ法）、有機金属ＯＶＤ法（Ｍ
ＯＯＶＤ法）などの提案がすでに行なわれ、実際に使用
されている。しかし々からこれらの方法には、以下に述
べる問題点がある。
まずＭＢＥ法に関しては、超真空−持のための巨大なポ
ンプ系が必要であること、成長にあたっては゛液体窒素
を大−ｉＫ油消費ること、真空容器内に倒木ばＧａＡｓ
の成長の場合には大量のヒ素が「老廃物」として蓄積さ
れてしまうこと、などの問題点がある。一方ｖｐｚ法、
ＭＱＯＶＤ法では多量の毒性ガス、反応性ガスを使用
、排出するため、成長従事者の安全性のみならず、毒ガ
ス排出に伴う環境問題の見地からも危険性が高い〜こと
、完全なドライプロセスではないため、他のプロセス装
置との結合が困難であること、危どの問題点を持つ。
ンプ系が必要であること、成長にあたっては゛液体窒素
を大−ｉＫ油消費ること、真空容器内に倒木ばＧａＡｓ
の成長の場合には大量のヒ素が「老廃物」として蓄積さ
れてしまうこと、などの問題点がある。一方ｖｐｚ法、
ＭＱＯＶＤ法では多量の毒性ガス、反応性ガスを使用
、排出するため、成長従事者の安全性のみならず、毒ガ
ス排出に伴う環境問題の見地からも危険性が高い〜こと
、完全なドライプロセスではないため、他のプロセス装
置との結合が困難であること、危どの問題点を持つ。
ＭＢＥ法において、巨大なポンプ系と大量の液体窒素が
必要とされるのは、真空室内の残留ガス、と＜Ｋ酸素、
水・、二酸化炭素、−酸化炭素など、酸素原子を含むガ
スが成長結晶の品質を著しく損うため、これらの残留ガ
スを低下させることが良質の結晶を得る上で不可欠なた
めであり、ｖＰＩＩｌ法。
必要とされるのは、真空室内の残留ガス、と＜Ｋ酸素、
水・、二酸化炭素、−酸化炭素など、酸素原子を含むガ
スが成長結晶の品質を著しく損うため、これらの残留ガ
スを低下させることが良質の結晶を得る上で不可欠なた
めであり、ｖＰＩＩｌ法。
ＭＯＯＶＤ法等で反応性ガス、有毒ガスが不可欠な理由
は、これらの“方法が実施される比較的高い気圧（ｙｏ
〜７６０ｍ１Ｈ／）では、反応性ガス、有害ガスをなく
しては、半導体材料の輸送が不可能だからである。
は、これらの“方法が実施される比較的高い気圧（ｙｏ
〜７６０ｍ１Ｈ／）では、反応性ガス、有害ガスをなく
しては、半導体材料の輸送が不可能だからである。
これらの問題点を除去することは、結晶成長プロセスの
安全性の向上、成長結晶のコストダウン。
安全性の向上、成長結晶のコストダウン。
量産性の向上等の観点できわめて重要である。
（発明の目的）
本発明はＭＢＦｉ法、 ＶＰＥ法、 ＭＯＯＶＤ法等に
おけるこれらの欠点を除去するために提案されたもので
。
おけるこれらの欠点を除去するために提案されたもので
。
材料の輸送はＭＢＲと同様な分子の熱運動、または中性
またはイオン化した水素ガス分子または原子による強制
輸送によって行い、酸素を含む残留ガスの除去は中性ま
たはイオン化した水素分子または原子の還元作用を利用
することによって、巨大な装置を必要とせず、かつ有毒
ガスの発生することの々い結晶成長方法およびそれに用
いる装置を提供することを目的とする。
またはイオン化した水素ガス分子または原子による強制
輸送によって行い、酸素を含む残留ガスの除去は中性ま
たはイオン化した水素分子または原子の還元作用を利用
することによって、巨大な装置を必要とせず、かつ有毒
ガスの発生することの々い結晶成長方法およびそれに用
いる装置を提供することを目的とする。
（発明の構成）
上記の目的を達成するため、本発明は高真空に保持でき
る容器内に１水素ガス圧力を１〜１０−’ｕ ＨＰの範
囲に保ちながら高速の水素分子の流れをつくり、この分
子流の上、流側に■族、ｍ−ｖ族、１−■族などの半導
体の原料を加熱蒸発させるためのルツボを複数個設置し
、これらのルツボから蒸発させた上記半導体材料を対向
して設置された加熱された基板上に付着させ、半導体エ
ピタキシャル膜を成長させることを特徴とするエピタキ
シャル結晶成長法を発明の要旨とするものでおる。
る容器内に１水素ガス圧力を１〜１０−’ｕ ＨＰの範
囲に保ちながら高速の水素分子の流れをつくり、この分
子流の上、流側に■族、ｍ−ｖ族、１−■族などの半導
体の原料を加熱蒸発させるためのルツボを複数個設置し
、これらのルツボから蒸発させた上記半導体材料を対向
して設置された加熱された基板上に付着させ、半導体エ
ピタキシャル膜を成長させることを特徴とするエピタキ
シャル結晶成長法を発明の要旨とするものでおる。
さらに本発明は水素ガス導入口を有する高真空容器と、
前記の高真空容器の内部において、前記の導入口の近傍
に半導体材料を加熱蒸発させるためのルツボと、前記の
ルツボと対向して設置され。
前記の高真空容器の内部において、前記の導入口の近傍
に半導体材料を加熱蒸発させるためのルツボと、前記の
ルツボと対向して設置され。
かつ加熱手綾を有する基板保持装置と、前記のルツボと
反対側において前記の高真空容器に設置された水素ガス
排出装置とを備えることを特徴とするエピタキシャル結
晶成長装置を発明の要旨とするものである。
反対側において前記の高真空容器に設置された水素ガス
排出装置とを備えることを特徴とするエピタキシャル結
晶成長装置を発明の要旨とするものである。
要約すれば、本発明の特徴は、成長室内に定常的に「新
鮮な」高純度の中性またはイオン化した水素分子または
原子の流れを形成しておくことにある。
鮮な」高純度の中性またはイオン化した水素分子または
原子の流れを形成しておくことにある。
次に本発明の実施例を添附図面について説明する。なお
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうろことは云
うまでもない。
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうろことは云
うまでもない。
第１図は本発明の一つの実施例のブロックダイ、ヤグラ
ムを示す。図において１は高真空に保持できる成長室（
以下成長室と呼ぶ）、２は基板交換のための前室および
前室のポンプ系、３は材料蒸発用ルツボを内蔵する小形
電気炉（以下セルと呼ぶ）、４は加熱手段を持つ基板保
持装置、５は単結晶基板、６は成長室と前室を結ぶゲー
トパルプ、７は水素ガス排出に用いるターボ分子ポンプ
、８はターボ分子ポンプ７とロータリーポンプ９を結ぶ
パルプ、１０は水素ボンベ、１１は水素ガス高純度化装
置、１２は水素ガス流量を調節するニードルパルプ、１
３は水素ガス供給系と成長室を分離するためのノ′（ル
プ、１４は水素供給管、１５は成長室内に形成される水
素ガス分子の流れ、１６は成長室と露点計１７の間のパ
ルプ、１８はガス排出口、１９は成長室とり□−ボ分子
ポンプ７を結ぶゲートパルプ、２０は高純度水素ガスの
バイパスパルプ、２１は水素ガスの成長室への導入口で
ある。
ムを示す。図において１は高真空に保持できる成長室（
以下成長室と呼ぶ）、２は基板交換のための前室および
前室のポンプ系、３は材料蒸発用ルツボを内蔵する小形
電気炉（以下セルと呼ぶ）、４は加熱手段を持つ基板保
持装置、５は単結晶基板、６は成長室と前室を結ぶゲー
トパルプ、７は水素ガス排出に用いるターボ分子ポンプ
、８はターボ分子ポンプ７とロータリーポンプ９を結ぶ
パルプ、１０は水素ボンベ、１１は水素ガス高純度化装
置、１２は水素ガス流量を調節するニードルパルプ、１
３は水素ガス供給系と成長室を分離するためのノ′（ル
プ、１４は水素供給管、１５は成長室内に形成される水
素ガス分子の流れ、１６は成長室と露点計１７の間のパ
ルプ、１８はガス排出口、１９は成長室とり□−ボ分子
ポンプ７を結ぶゲートパルプ、２０は高純度水素ガスの
バイパスパルプ、２１は水素ガスの成長室への導入口で
ある。
この装置の動作は以下の順序によりおこなう。
゛まずセル３中のルツボに必要な元素の材料を充てんす
る。さらに前室２を通して基板結晶５を装てんする。続
いてパルプ１３，１６．６を閉じ、パルプ８．１９を開
けてターボ分子ポンプ７、ロータリーポンプ９を作動さ
せ、成長室１内を１０−”ｌ１ａＨ！以下まで排気する
。このプロセスでは、高純度化された水素ガスはパルプ
２０を開くことにより外部へ放出されている。上記の真
空度に達した時点でパルプ２０を閉じ、パルプ１３を開
き高純度水素ガスを成長室１内に導入する。成長室ｌ内
の水素ガス圧力が適当な値になるようにニードルパルプ
１２を調節する。適当な値とは、水素ガスの還元性のみ
を利用する場合には１０１〜ｌ Ｏ−’ ｗ Ｈｐの範
囲の値であり、水素ガスを原料材料の輸送にも利用する
場合にはｌＯ°〜１０−’ ＩＩＩＪ） Ｈｐの範囲の
値が適当である。このプｐセ゛スによυ成長室１の内部
には】５に示すような高度の水素ガスの分子流が形成さ
れる。
る。さらに前室２を通して基板結晶５を装てんする。続
いてパルプ１３，１６．６を閉じ、パルプ８．１９を開
けてターボ分子ポンプ７、ロータリーポンプ９を作動さ
せ、成長室１内を１０−”ｌ１ａＨ！以下まで排気する
。このプロセスでは、高純度化された水素ガスはパルプ
２０を開くことにより外部へ放出されている。上記の真
空度に達した時点でパルプ２０を閉じ、パルプ１３を開
き高純度水素ガスを成長室１内に導入する。成長室ｌ内
の水素ガス圧力が適当な値になるようにニードルパルプ
１２を調節する。適当な値とは、水素ガスの還元性のみ
を利用する場合には１０１〜ｌ Ｏ−’ ｗ Ｈｐの範
囲の値であり、水素ガスを原料材料の輸送にも利用する
場合にはｌＯ°〜１０−’ ＩＩＩＪ） Ｈｐの範囲の
値が適当である。このプｐセ゛スによυ成長室１の内部
には】５に示すような高度の水素ガスの分子流が形成さ
れる。
この状況のもとてセル３を加熱し、原料材料を蒸発させ
ることにより、基板結晶５上に結晶成長がおこなわれる
。成長終了後ゲーｉ・パルプ６を開き前室２を通して結
晶、を取り出す。本装置の動作を終了する場合は、結晶
取勺出し後ゲートパルプ６．１９を閉じる。これによっ
て成長室内の水素圧力は徐々に上昇し、やがて大気圧を
超える。成・・長室内の圧力が大気圧を超えた時点でパ
ルプ１６を開き、水素ガスの定常流をつくり、この状態
で装置を放置する。この間、ターボ分子ポンプ７゜ロー
タリーポンプ９は停止しておくことも可能である。本装
置は、装置組立て後に水素流中で１気圧）におけるベー
キング、およびターボ分子ポンプ（（１０＝ ｗＨｊ’
）におけるベーキングによって十分に系を枯らす必要
があるが、その後使用状態に入れば、成長を行なわない
場合には上記のＪ：５に水素ガス流通状態（１気圧）で
保持することが本方法、装置の大きな特徴である。
ることにより、基板結晶５上に結晶成長がおこなわれる
。成長終了後ゲーｉ・パルプ６を開き前室２を通して結
晶、を取り出す。本装置の動作を終了する場合は、結晶
取勺出し後ゲートパルプ６．１９を閉じる。これによっ
て成長室内の水素圧力は徐々に上昇し、やがて大気圧を
超える。成・・長室内の圧力が大気圧を超えた時点でパ
ルプ１６を開き、水素ガスの定常流をつくり、この状態
で装置を放置する。この間、ターボ分子ポンプ７゜ロー
タリーポンプ９は停止しておくことも可能である。本装
置は、装置組立て後に水素流中で１気圧）におけるベー
キング、およびターボ分子ポンプ（（１０＝ ｗＨｊ’
）におけるベーキングによって十分に系を枯らす必要
があるが、その後使用状態に入れば、成長を行なわない
場合には上記のＪ：５に水素ガス流通状態（１気圧）で
保持することが本方法、装置の大きな特徴である。
このような構成をとることによシ、次に述べるような特
徴が得られる。まず高純度水素ガス流通状態での保持（
１気圧）により、外部からの不純物の導入の機会がＭＢ
］ｌ！！法等に比べて比較的少ない。
徴が得られる。まず高純度水素ガス流通状態での保持（
１気圧）により、外部からの不純物の導入の機会がＭＢ
］ｌ！！法等に比べて比較的少ない。
加えて成長時における水素分子の還元作用のため、酸素
を含む残留ガスの効果が激減し、このため、液体窒素シ
ュラウドの設置は不必要である。このため液体窒素の消
費はＭＢＦｉ法に比べて著しく少なくなる特徴がある。
を含む残留ガスの効果が激減し、このため、液体窒素シ
ュラウドの設置は不必要である。このため液体窒素の消
費はＭＢＦｉ法に比べて著しく少なくなる特徴がある。
またポンプ系が単純化できる□こと、成長しない場合に
はポンプ動作が不要であること、ｋと運転上のメリット
も多い。さらに蒸発金属の蒸気圧の比較的高いものは、
水素ガス流メともに外部に排出され、成長室には蓄積し
ない。
はポンプ動作が不要であること、ｋと運転上のメリット
も多い。さらに蒸発金属の蒸気圧の比較的高いものは、
水素ガス流メともに外部に排出され、成長室には蓄積し
ない。
一方毒ガスや反応性ガスは全く利用しないから、ＭＯＯ
ＶＤ法やＶＰＢ法に見られる問題点は存在しない。
ＶＤ法やＶＰＢ法に見られる問題点は存在しない。
上記した水素ガスの還元効果は、水素分子をイオン化す
るか、励起状態にすることによシ大幅に増加する。第２
図は成長室内に導入される水素ガス分子をイオン化する
ための装置の例を示したもので、この装置を水素ガス導
入口（第１図の２１）の成長室ｌ内部に設置する。第２
図で１は成長室、２０′は水素ガス導入口、１０１はイ
オン化装置本体フランジ、１０２はイオン化装置ヒータ
用絶縁端子、１０３は陽極用絶縁端子、ＩＯ２は円筒形
陽極、１０５はヒータ、１０６は高純度水素ガス導入口
、１０７は導入水素ガス、１０Ｂはイオン化水素を示す
。第３図はイオン化装置の他の例を示すもので、１１０
は円筒形の陽極の中心に配置された中心導体、１１１は
中心導体の電極取シ出しのための絶縁端子である。これ
らのイオン化装置の動作は次のようにおこなう。嬉２図
において成長室１を高貢窒（〈１ｘ ｌＯ” ｗａＨｌ
） Ｋ Ｌ、た後、端子１ｏｚＫｔ流’ｅ ＭＬ ｌ
、、ヒータ１０５より熱電子を放出させる。このとき、
このヒータ１０５と円筒形陽極１０４の間に数百Ｖの電
圧を印加しておくと、電子はこの陽極１０４に向って加
速され、水素ガス導入管１０６を通して導入された水素
分子をイオン化する。第２図に示すイオン化装置はとく
に水素圧力が１０−４μＨｐ以下の場合に効果的である
。Ｉ Ｏ−’ ｗ Ｈ／以上の水素圧力の場合には、第
３図に示すイオン化装置が効果的である。この場合円筒
形陽極１０４と中心電極１１００間に数百■の電圧を印
加することによジグロー放電が生じ、内部を通過する水
素分子を効果的にイオン化で、きる。
るか、励起状態にすることによシ大幅に増加する。第２
図は成長室内に導入される水素ガス分子をイオン化する
ための装置の例を示したもので、この装置を水素ガス導
入口（第１図の２１）の成長室ｌ内部に設置する。第２
図で１は成長室、２０′は水素ガス導入口、１０１はイ
オン化装置本体フランジ、１０２はイオン化装置ヒータ
用絶縁端子、１０３は陽極用絶縁端子、ＩＯ２は円筒形
陽極、１０５はヒータ、１０６は高純度水素ガス導入口
、１０７は導入水素ガス、１０Ｂはイオン化水素を示す
。第３図はイオン化装置の他の例を示すもので、１１０
は円筒形の陽極の中心に配置された中心導体、１１１は
中心導体の電極取シ出しのための絶縁端子である。これ
らのイオン化装置の動作は次のようにおこなう。嬉２図
において成長室１を高貢窒（〈１ｘ ｌＯ” ｗａＨｌ
） Ｋ Ｌ、た後、端子１ｏｚＫｔ流’ｅ ＭＬ ｌ
、、ヒータ１０５より熱電子を放出させる。このとき、
このヒータ１０５と円筒形陽極１０４の間に数百Ｖの電
圧を印加しておくと、電子はこの陽極１０４に向って加
速され、水素ガス導入管１０６を通して導入された水素
分子をイオン化する。第２図に示すイオン化装置はとく
に水素圧力が１０−４μＨｐ以下の場合に効果的である
。Ｉ Ｏ−’ ｗ Ｈ／以上の水素圧力の場合には、第
３図に示すイオン化装置が効果的である。この場合円筒
形陽極１０４と中心電極１１００間に数百■の電圧を印
加することによジグロー放電が生じ、内部を通過する水
素分子を効果的にイオン化で、きる。
ここで本方法における二つの成長モード、すなわち水素
分子流の還元性のみを利用する成長法と、還元性と輸送
効果の両方を利用する成長法についてＨ１ｌ明する。ガ
ス中の分子の平均自由行程Ｊは、密度ｎとガス分子の直
径σによって ’ ” （、／Ｔ７１： ｎ ａ” ）−”のように表
わされる。第４図は平均自由行程１と圧力ｐ （ｒｍＨ
ｌ ）の関係を示したものである。水素ガス圧力が〜１
０−’ １５ Ｈ／以下では平均自由行程は、１００ｃ
ｒｎ以上になる。セルと基板結晶の間隔は５０ｍ以下と
すれば、上記の圧力条件下ではセル内のルツボから蒸発
した分子は水素ガス分子と衝突することなく基板結晶表
面に到達できる。このような状況はＭＢＦ！成長法の場
合と同じであるが、例えば水素圧力が１０”−’ ｗｔ
ｂＨ／の場合、基板表面に入射する水素分子は２ ｘ
ｌｏＩ７０８ｍ・（８）に達し、基板の表面原子数よシ
もはるかに＾いから、十分な還元作用が得られる。一方
水素圧力が１ｏ−１〜１ｍ＋１１４１７の場合、１は１
顛〜１０ｃｒｎ程度に短く、なシ、原料材料から蒸発し
た分子は水素分子と多くの衝突をくり返して基板表面に
到達することになる。従って、水素ガスの成長室への入
口における圧力とポンプ側の圧力差によって生じる水素
分子の運動エネルギは、蒸発分子ｒ（効率よく伝達され
、蒸発分子は水素分子によって輸送されることになる。
分子流の還元性のみを利用する成長法と、還元性と輸送
効果の両方を利用する成長法についてＨ１ｌ明する。ガ
ス中の分子の平均自由行程Ｊは、密度ｎとガス分子の直
径σによって ’ ” （、／Ｔ７１： ｎ ａ” ）−”のように表
わされる。第４図は平均自由行程１と圧力ｐ （ｒｍＨ
ｌ ）の関係を示したものである。水素ガス圧力が〜１
０−’ １５ Ｈ／以下では平均自由行程は、１００ｃ
ｒｎ以上になる。セルと基板結晶の間隔は５０ｍ以下と
すれば、上記の圧力条件下ではセル内のルツボから蒸発
した分子は水素ガス分子と衝突することなく基板結晶表
面に到達できる。このような状況はＭＢＦ！成長法の場
合と同じであるが、例えば水素圧力が１０”−’ ｗｔ
ｂＨ／の場合、基板表面に入射する水素分子は２ ｘ
ｌｏＩ７０８ｍ・（８）に達し、基板の表面原子数よシ
もはるかに＾いから、十分な還元作用が得られる。一方
水素圧力が１ｏ−１〜１ｍ＋１１４１７の場合、１は１
顛〜１０ｃｒｎ程度に短く、なシ、原料材料から蒸発し
た分子は水素分子と多くの衝突をくり返して基板表面に
到達することになる。従って、水素ガスの成長室への入
口における圧力とポンプ側の圧力差によって生じる水素
分子の運動エネルギは、蒸発分子ｒ（効率よく伝達され
、蒸発分子は水素分子によって輸送されることになる。
この場合基板と衝突する水素分子の数は著し゛〈増加し
強い還元作用が得られる。
強い還元作用が得られる。
（実施例１）
第１図に示した本発明のエピタキシャル結晶成長装置を
用い、１０−’ｍ胛の水素圧でＧａＡａ基板上１ｃＧａ
ＡａおよびＡｊＧａＡｓをエピタキシャル成長させた。
用い、１０−’ｍ胛の水素圧でＧａＡａ基板上１ｃＧａ
ＡａおよびＡｊＧａＡｓをエピタキシャル成長させた。
ノ成長したエピタキシャル層の残留アクセプタ濃度は１
０′４／６１１８程度であり、従来のＭＢＩｅ法によシ
成長したエピタキシャル層と同等テあった。
０′４／６１１８程度であり、従来のＭＢＩｅ法によシ
成長したエピタキシャル層と同等テあった。
（実施例２）
実施例１と同一の条件で第２図に示したイオン化装置を
作動させてＧａＡａ基板上にＧａＡａおよびＡｊ Ｇａ
Ａａをエピタキシャル成長させた。成長したエピタキ
シャル層の残留アクセプタ濃度はＧａＡｓでは実施例１
とらまシ変化しなかったがＡＪＧａＡａ。
作動させてＧａＡａ基板上にＧａＡａおよびＡｊ Ｇａ
Ａａをエピタキシャル成長させた。成長したエピタキ
シャル層の残留アクセプタ濃度はＧａＡｓでは実施例１
とらまシ変化しなかったがＡＪＧａＡａ。
では１Ｏ１ｓ／ｃｒｎｓに減少した。
実施例１および２の条件で、約ｉｏｏ時間運転後におい
て、貞窒容器の内壁の付着物はごく微量で本発明の効果
が確認された。
て、貞窒容器の内壁の付着物はごく微量で本発明の効果
が確認された。
なお、本発明は上記の実施例に限定されることなく、半
導体原料として■族、ｍ−ｖ族、Ｉ−４族などの原料に
対しても適用しうろことは云う壕でもない。
導体原料として■族、ｍ−ｖ族、Ｉ−４族などの原料に
対しても適用しうろことは云う壕でもない。
（発明の効果）
紙上のように、本発明によれば半導体材料の基板結晶上
への輸送はＭＢｌｌを法と同様な分子の熱運動、または
水素ガス分子による強制輸送によっておこない、酸素を
含む残留ガスの除去は水素の中性、またはイオン化した
分子または原子の還元作用に １上っておこなうことが
可能な構成が実現された。
への輸送はＭＢｌｌを法と同様な分子の熱運動、または
水素ガス分子による強制輸送によっておこない、酸素を
含む残留ガスの除去は水素の中性、またはイオン化した
分子または原子の還元作用に １上っておこなうことが
可能な構成が実現された。
このため従来のＭＢＩＩｔ法、 ＭＯＯＶＤ法に比べて
下記のような利点がある。
下記のような利点がある。
（１） ＭＢＩｌｉ法におけるような巨大なポンプ系が
不要。
不要。
また運転時に大量の液体窒素を必要としない。
（１） ＭＢＩｊｌ法に比べて半導体材料金属の成長室
内への蓄積が軽減される。
内への蓄積が軽減される。
（Ｉｌｌ）水素ガス雰囲気でおこなうがＭＯＯＶＤ法や
ＶＰｌｎ法のように有毒ガスや反応性ガスを用いないた
め、作業の安全性向上、環境汚染の低減をはかることが
できる。
ＶＰｌｎ法のように有毒ガスや反応性ガスを用いないた
め、作業の安全性向上、環境汚染の低減をはかることが
できる。
（ｖｌ）上記のように装置運転上の著しい簡略化による
運転費用の低減、スループットの著しい改善、および材
料の成長室内蓄積の低減による装置の長寿命化、および
安全性の増加等が達成されるが、水素ガスによる強力な
還元作用を利用しているため、これによって成長結晶の
品質は全く損われず、従来のＭＢＦｉ法に成る結晶と同
等の品質をもつ結晶が得られる。
運転費用の低減、スループットの著しい改善、および材
料の成長室内蓄積の低減による装置の長寿命化、および
安全性の増加等が達成されるが、水素ガスによる強力な
還元作用を利用しているため、これによって成長結晶の
品質は全く損われず、従来のＭＢＦｉ法に成る結晶と同
等の品質をもつ結晶が得られる。
第１図は本発明の一実施例のブロックダイヤグラム、第
２図及び第３図は水素分子のイオン化装置１、第４図は
ガス圧力と蒸発分子の平均自由行程の関係を示す。・ １・・成長室、２・・前室、３・・・セル（ルツボを含
む）、４・・基板保持装置、５・・・単結晶基板、６・
・・成長室−前室１１７１ゲートパルプ、７・・・ター
ボ分子ポンプ、８・・・パルプ、９・・・ロータリーポ
ンプ、１０・・・水素ボンベ、’１１・・・水素ガス純
化装置、１２・・・ニードルパルプ、１３・・・パルプ
、１４・・・水素ガス供給管、１５・・・水素ガス分子
の流れ、１６・・・パルプ、１７・・総点針、１８・・
・ガス排出口、１９・・・ゲートパルプ、２０・・・水
素ガスバイパスパルプ、２０′・・・水素ガス導入口、
２１・・・水素ガスの成長室１への導入口、、 １０１
・・・イオン化装置本体フランジ、１０２・・・イオン
化装置ヒータ用絶縁端子、１０３・・・陽極用絶縁端子
、１０４・・・円筒形陽極、１０５・・・ヒータ、１０
６・・高純度水素ガス導入口、１０７・・・導入水素ガ
ス、１０８・・・イオン化水素、１１０・・・中心導体
、１１１・・・中心導体用絶縁端子 第２図 ０ ０８ 上 第３図 ０ ８ 第４図 １ｏｇＰ （Ｐ：ＭＱ、ｍｍＨｇ ）
２図及び第３図は水素分子のイオン化装置１、第４図は
ガス圧力と蒸発分子の平均自由行程の関係を示す。・ １・・成長室、２・・前室、３・・・セル（ルツボを含
む）、４・・基板保持装置、５・・・単結晶基板、６・
・・成長室−前室１１７１ゲートパルプ、７・・・ター
ボ分子ポンプ、８・・・パルプ、９・・・ロータリーポ
ンプ、１０・・・水素ボンベ、’１１・・・水素ガス純
化装置、１２・・・ニードルパルプ、１３・・・パルプ
、１４・・・水素ガス供給管、１５・・・水素ガス分子
の流れ、１６・・・パルプ、１７・・総点針、１８・・
・ガス排出口、１９・・・ゲートパルプ、２０・・・水
素ガスバイパスパルプ、２０′・・・水素ガス導入口、
２１・・・水素ガスの成長室１への導入口、、 １０１
・・・イオン化装置本体フランジ、１０２・・・イオン
化装置ヒータ用絶縁端子、１０３・・・陽極用絶縁端子
、１０４・・・円筒形陽極、１０５・・・ヒータ、１０
６・・高純度水素ガス導入口、１０７・・・導入水素ガ
ス、１０８・・・イオン化水素、１１０・・・中心導体
、１１１・・・中心導体用絶縁端子 第２図 ０ ０８ 上 第３図 ０ ８ 第４図 １ｏｇＰ （Ｐ：ＭＱ、ｍｍＨｇ ）
Claims (3)
- （１）高真空に保持できる容器内に、水素ガス圧力を１
−１０−’ ｘｎＨｌの範囲に保ちながら高速の水素分
子の流れをつくり、この分子流の上流側に■族、■−Ｖ
族、 ｎ−ＩＪ族などの半導体の原料を加熱蒸発させる
ためのルツボを複数個設置し、これらのルツボから蒸発
させた上記半導体材料を対向して設置された加熱された
基板上に付着させ、半導体エピタキシャル膜を成長させ
ることを特徴とするエピタキシャル結晶成長法。 - （２）高真空に保持できる容器内の水素分子および水素
分子流を形成する水素分子の一部または全部をイオン化
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエピ
タキシャル結晶成長法。 - （３）水素ガス専入口を有する高真空容器と、前記の高
Ｘ空容器の内部において、前記の導入口の近佛に半導体
材料を加熱蒸発させるためのルツボと、前記のルツボと
対向して設置され、かつ加熱手段を有する基板保持装置
と、前記のルツボと反対側において前記の高真空容器に
設置された水素ガス排出装置とを備えることを特徴とす
るエピタキシャル結晶成長装置。 （４ン水導ガス導入口の内側に、水素分子をイオン化す
るイオン化室を付加したことを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載のエピタキシャル結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58150183A JPS6042813A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | エピタキシヤル結晶成長法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58150183A JPS6042813A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | エピタキシヤル結晶成長法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6042813A true JPS6042813A (ja) | 1985-03-07 |
| JPH0129052B2 JPH0129052B2 (ja) | 1989-06-07 |
Family
ID=15491318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58150183A Granted JPS6042813A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | エピタキシヤル結晶成長法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6042813A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62500998A (ja) * | 1984-11-30 | 1987-04-23 | アメリカン テレフオン アンド テレグラフ カムパニ− | 化学ビ−ム堆積法 |
| US5122393A (en) * | 1987-04-08 | 1992-06-16 | British Telecommunications Public Limited Company | Reagent source for molecular beam epitaxy |
| JPH08285048A (ja) * | 1995-04-18 | 1996-11-01 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | はすば／やまば歯車における３次元歯面修整構造 |
-
1983
- 1983-08-19 JP JP58150183A patent/JPS6042813A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62500998A (ja) * | 1984-11-30 | 1987-04-23 | アメリカン テレフオン アンド テレグラフ カムパニ− | 化学ビ−ム堆積法 |
| US5122393A (en) * | 1987-04-08 | 1992-06-16 | British Telecommunications Public Limited Company | Reagent source for molecular beam epitaxy |
| JPH08285048A (ja) * | 1995-04-18 | 1996-11-01 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | はすば／やまば歯車における３次元歯面修整構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0129052B2 (ja) | 1989-06-07 |
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