JPS6065793A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
- Publication number
- JPS6065793A JPS6065793A JP58175319A JP17531983A JPS6065793A JP S6065793 A JPS6065793 A JP S6065793A JP 58175319 A JP58175319 A JP 58175319A JP 17531983 A JP17531983 A JP 17531983A JP S6065793 A JPS6065793 A JP S6065793A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- growth
- temperature
- substrate
- reactor
- crystal
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/12—Substrate holders or susceptors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- 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
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、高品質な化合物半導体結晶成長層を得ること
のできる熱分解反応を利用した気相成長方法に関するも
のである。
のできる熱分解反応を利用した気相成長方法に関するも
のである。
従来例の構成とその問題点
最近の光産業分野の発展に伴い、化合物半導体ｔｎ ＃
且箭厄１ｒｂ１八イ番音姓 佑１１甜１姓ぬ占−Ａｈ仁
友鳥金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法］が注目されている
。
且箭厄１ｒｂ１八イ番音姓 佑１１甜１姓ぬ占−Ａｈ仁
友鳥金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法］が注目されている
。
このＭＯＣＶＤ法は、ソース材料としてアルキル化物（
主にメチル化物やエチル化物］といった有機金属の熱分
解反応−、ｆ： ’Ａ”ｌＩ用した気相成長法である。
主にメチル化物やエチル化物］といった有機金属の熱分
解反応−、ｆ： ’Ａ”ｌＩ用した気相成長法である。
たとえば、半導体レーザー、発光素子、受光素子などを
作っている川−■族化合物半導体結晶をＭＯＣＶＤ法で
成長させる場合、■族元素のソース材料としては、これ
らの元素のアルキル化物（Ａ℃。
作っている川−■族化合物半導体結晶をＭＯＣＶＤ法で
成長させる場合、■族元素のソース材料としては、これ
らの元素のアルキル化物（Ａ℃。
Ｇａ、Ｉｎ等のメチル化物やエチル化物）を用いる。
これらは大部分、比較的蒸気圧の高い液体であるので、
キャリアガス（主として水素ガス〕に含ませて反応炉へ
供給する。一方、■族元素のソース材料としては、Ｖ族
元素の水素化物（Ｐ Ｈ３，Ａｓｆ（３゜ＳｂＨ３等）
、あるいは、アルキル化物を用いる。
キャリアガス（主として水素ガス〕に含ませて反応炉へ
供給する。一方、■族元素のソース材料としては、Ｖ族
元素の水素化物（Ｐ Ｈ３，Ａｓｆ（３゜ＳｂＨ３等）
、あるいは、アルキル化物を用いる。
第１図に、一般的なＭＯＣＶＤ装置の反応炉部の概略構
造図を示す。Ｉｌｌ族元素のソース材料であるアルキル
化物は、キャリアガスと共に導入管１から反応炉２へ供
給される。一方、■族元素のソース材料である水素化物
もキャリアガスと共に導入管３から反応炉２へＩＪ（給
さ扛る。基＆４は高周波加熱された黒鉛製の保持台５に
置か扛てる。したがって反応炉２へ供給されたソース材
料ガスは成長温度にある基板表面上で熱分解反応が非可
逆的に進行し、■−■族化合物半導体結晶（例えばＩｎ
Ｐ 、ＧａＡｓ又はこれらの混晶）が成長する。なお６
は高周波コイルである。反応後の排ガスは、排気管７か
ら出ていく。
造図を示す。Ｉｌｌ族元素のソース材料であるアルキル
化物は、キャリアガスと共に導入管１から反応炉２へ供
給される。一方、■族元素のソース材料である水素化物
もキャリアガスと共に導入管３から反応炉２へＩＪ（給
さ扛る。基＆４は高周波加熱された黒鉛製の保持台５に
置か扛てる。したがって反応炉２へ供給されたソース材
料ガスは成長温度にある基板表面上で熱分解反応が非可
逆的に進行し、■−■族化合物半導体結晶（例えばＩｎ
Ｐ 、ＧａＡｓ又はこれらの混晶）が成長する。なお６
は高周波コイルである。反応後の排ガスは、排気管７か
ら出ていく。
ところが、高周波加熱によって加熱されるのは黒鉛製の
基板の保持台５であるため、この保持台６も成長温度に
なっている。また、この保持台６が位置している付近の
反応炉内壁も、保持台の輻射熱で成長温度近くまで加熱
されている。したがって、反応炉に供給されたソース材
料は、これら成長温度、もしくはこれに近い温度φ部分
においても熱分解反応が生じるため、保持台５や反応炉
２の内壁にこれらソース材料の熱分解した物質（■族元
素、■族元累、あるいはこれらの化合物）が付着する。
基板の保持台５であるため、この保持台６も成長温度に
なっている。また、この保持台６が位置している付近の
反応炉内壁も、保持台の輻射熱で成長温度近くまで加熱
されている。したがって、反応炉に供給されたソース材
料は、これら成長温度、もしくはこれに近い温度φ部分
においても熱分解反応が生じるため、保持台５や反応炉
２の内壁にこれらソース材料の熱分解した物質（■族元
素、■族元累、あるいはこれらの化合物）が付着する。
そして、これらの付着物は、単に付着するたけではなく
、成長温度近くになると再びガスとなって反応炉内で出
てくる。このため、次の結晶成長の際、基板４を成長温
度に寸で加熱し、流量制御された各ソース材料ガスを供
給して成長を始めるまでに、これら刊着物から発生する
ガスのため、得たい結晶とは異なる結晶が基板表面上に
析出したり、また、成長中にも付着物からのガスによっ
て基板表面に達する各ソース材料ガスの供給量比が狂い
成長させたい組成からすわ−だ結晶が成長したりするた
め、高品質の結晶を成長させることが困難であった。
、成長温度近くになると再びガスとなって反応炉内で出
てくる。このため、次の結晶成長の際、基板４を成長温
度に寸で加熱し、流量制御された各ソース材料ガスを供
給して成長を始めるまでに、これら刊着物から発生する
ガスのため、得たい結晶とは異なる結晶が基板表面上に
析出したり、また、成長中にも付着物からのガスによっ
て基板表面に達する各ソース材料ガスの供給量比が狂い
成長させたい組成からすわ−だ結晶が成長したりするた
め、高品質の結晶を成長させることが困難であった。
以上の点を改善するため、従来、結晶ＩＪｋ長後、ＨＣ
Ｊｌｔガスを反応炉へ流して、加熱し、洗浄する方法や
、反応炉管を第２図のように二重構造として、水冷式に
して反応炉内壁の温度を上げないようにして、付着物か
らのガスの発生を抑える方法などがある。しかし、前者
の方法ではＩｆｄ食性の強いＨ（４ガスを用いるため、
ガス配管系を傷めやすく、また後者の方法では、保持台
についてｄ、以前と全く同じ状況であるし、反応管の構
造が複雑になってしまうといった問題がある。
Ｊｌｔガスを反応炉へ流して、加熱し、洗浄する方法や
、反応炉管を第２図のように二重構造として、水冷式に
して反応炉内壁の温度を上げないようにして、付着物か
らのガスの発生を抑える方法などがある。しかし、前者
の方法ではＩｆｄ食性の強いＨ（４ガスを用いるため、
ガス配管系を傷めやすく、また後者の方法では、保持台
についてｄ、以前と全く同じ状況であるし、反応管の構
造が複雑になってしまうといった問題がある。
発明の目的
本発明は、気相成長において、結晶成長前に反応炉を成
長温度よりも高い温度まで加熱する手順を行うことによ
って、化合物半導体のエピタキシャル成長層の品質の向
上を目的とする。
長温度よりも高い温度まで加熱する手順を行うことによ
って、化合物半導体のエピタキシャル成長層の品質の向
上を目的とする。
発明の構成
本発明は、気相成長において、結晶成長を始める前に、
基板を保持台に載置しない状態で、保持台を成長温度よ
りも高い温度にまで加熱するという塵焼きの手順を行い
、これによって保持台や反応炉内壁に付着している物質
から生じるガスをあらかじめ出しておくことにより、次
の結晶成長における付着物からのガスの発生を抑え、高
品質の成長層を得ることを可能とする気相成長方法であ
る。
基板を保持台に載置しない状態で、保持台を成長温度よ
りも高い温度にまで加熱するという塵焼きの手順を行い
、これによって保持台や反応炉内壁に付着している物質
から生じるガスをあらかじめ出しておくことにより、次
の結晶成長における付着物からのガスの発生を抑え、高
品質の成長層を得ることを可能とする気相成長方法であ
る。
実施例の説明
■−■族化合物半働手ＩｎＰ結晶１Ｍ０ｃＶＤ法によっ
てエピタキシャル成長する場合に基づいて説明する。結
晶成長を始める前に第３図のように、保持台５に基板を
置かずに、ＩｎＰ結晶成長するときと同じ状態にする。
てエピタキシャル成長する場合に基づいて説明する。結
晶成長を始める前に第３図のように、保持台５に基板を
置かずに、ＩｎＰ結晶成長するときと同じ状態にする。
次に導入管１もしくは３あるいはその両方から水素ガス
を供給するとともに高周波加熱でもって保持台５を、Ｉ
ｎＰ成長温匣（通常６００〜７０ｏ℃）よりも高い温度
、例えば８００ ’Ｃに加熱し、１時間以上保つ。この
ため、保持台６の位置している付近の反応炉２内壁は、
保持台５の輻射熱で加熱される。したがって保持台５や
反応炉内４＋、’４に付着している物質からのガス（Ｉ
ｎＰ成長の場合ならば、Ｉ ｎ Ｊｐ Ｐの蒸気など）
を充分に発生させてしまう。
を供給するとともに高周波加熱でもって保持台５を、Ｉ
ｎＰ成長温匣（通常６００〜７０ｏ℃）よりも高い温度
、例えば８００ ’Ｃに加熱し、１時間以上保つ。この
ため、保持台６の位置している付近の反応炉２内壁は、
保持台５の輻射熱で加熱される。したがって保持台５や
反応炉内４＋、’４に付着している物質からのガス（Ｉ
ｎＰ成長の場合ならば、Ｉ ｎ Ｊｐ Ｐの蒸気など）
を充分に発生させてしまう。
ここで、反応炉２内を減圧用ポンプでも一］で１００Ｔ
ｏｒｒ以下に減圧してやると、この効果は更に増す。
ｏｒｒ以下に減圧してやると、この効果は更に増す。
この後、保持台らの温度を結晶成長温ＩＷ、あるいはそ
れ以下の温度に下げながら、第４図のようにこの保持台
５を石英棒１０でもって反応炉２とは気密扉１１で階列
１された別室１２に移し、基板４を保持台５に載置する
。次に再び保持台６を反応炉２内に戻してＩｎＰ結晶成
長の手順に移る。なお、保持台５は石莢製の台１３に乗
せてあり、気密扉１１の部分は移動していくだけである
ので、保持台の熱はほとんど気密扉には伝わらない。し
たがって気密扉は通常使用されているゲートノクルブで
構わない。
れ以下の温度に下げながら、第４図のようにこの保持台
５を石英棒１０でもって反応炉２とは気密扉１１で階列
１された別室１２に移し、基板４を保持台５に載置する
。次に再び保持台６を反応炉２内に戻してＩｎＰ結晶成
長の手順に移る。なお、保持台５は石莢製の台１３に乗
せてあり、気密扉１１の部分は移動していくだけである
ので、保持台の熱はほとんど気密扉には伝わらない。し
たがって気密扉は通常使用されているゲートノクルブで
構わない。
以上のようにＩｎＰ成長前に成長温度よりも高い温度で
空焼きを行う気相成長方法によると、ＩｎＰ成長時に、
保持台や反応炉内壁からのガスの発生は、抑えられるこ
とになり、高品質のＩｎＰ結晶が得られた。
空焼きを行う気相成長方法によると、ＩｎＰ成長時に、
保持台や反応炉内壁からのガスの発生は、抑えられるこ
とになり、高品質のＩｎＰ結晶が得られた。
−また、ＩｎＰ結晶の場合で説明を行ったが、ｍ−■族
三元、あるいは四元混晶の場合であれば、これら付着物
からのガスの発生は、混晶比に大きな影響を与える。そ
こで、この手順を結晶成長前に行うことによって、得た
い混晶比の結晶を得ることができる。
三元、あるいは四元混晶の場合であれば、これら付着物
からのガスの発生は、混晶比に大きな影響を与える。そ
こで、この手順を結晶成長前に行うことによって、得た
い混晶比の結晶を得ることができる。
このように本実施例によれば、高品質のエピタキシャル
成長層が得られる。
成長層が得られる。
なお上記の説明は、■−■族化合物半導体のＭＯＣＶＤ
法に基づいて述べたが、本発明はンース材料の熱分解反
応を利用した気相成長方法であればよく、例えば■−■
族化合物半導体の気、１０成長法にも適用できる。
法に基づいて述べたが、本発明はンース材料の熱分解反
応を利用した気相成長方法であればよく、例えば■−■
族化合物半導体の気、１０成長法にも適用できる。
発明の効果
以上のように本発明は、結晶成長前に成Ｊ〈温度以上に
反応炉内を加熱する手順を入れた気相成長方法により、
高品質なエピタキシャル成長層を？ｌ）ることかできる
効果がある。したがって（２の成長層を用いると、より
良好な特性をもつデバイスが得られ、歩留の向上にもつ
ながる。
反応炉内を加熱する手順を入れた気相成長方法により、
高品質なエピタキシャル成長層を？ｌ）ることかできる
効果がある。したがって（２の成長層を用いると、より
良好な特性をもつデバイスが得られ、歩留の向上にもつ
ながる。
第１図は一般的ｆＪＭＯＣｖＤ装置の反応炉の概略構造
断面図、第２図は反応管を水冷式に改善した従来のＭＯ
ＣＶＤ装置の反応炉の概略構造断面図、第３図は本発明
に用いる空焼きの手順におけるＭＯＣＶ Ｄ装置の反応
炉の概略構造断面図、第４図は第３図の反応炉の基板載
置を示す概略図である。 ２ ・・反応炉、４・・・・基板、６・・ 黒鉛製の基
板の保持台。
断面図、第２図は反応管を水冷式に改善した従来のＭＯ
ＣＶＤ装置の反応炉の概略構造断面図、第３図は本発明
に用いる空焼きの手順におけるＭＯＣＶ Ｄ装置の反応
炉の概略構造断面図、第４図は第３図の反応炉の基板載
置を示す概略図である。 ２ ・・反応炉、４・・・・基板、６・・ 黒鉛製の基
板の保持台。
Claims (2)
- （１）気相成長法で結晶成長を始める以前に、基板を保
持台に載置しない状態で、前記保持台を成長温度よりも
高い温度に加熱することで空焼きを行い、その後に結晶
成長を行うことを特徴とする気相成長方法。 - （２）保持台を成長温度よりも高い温度に加熱するとと
もに、反応炉内を減圧することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58175319A JPS6065793A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58175319A JPS6065793A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6065793A true JPS6065793A (ja) | 1985-04-15 |
| JPH0451520B2 JPH0451520B2 (ja) | 1992-08-19 |
Family
ID=15994004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58175319A Granted JPS6065793A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6065793A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320763A (en) * | 1976-08-10 | 1978-02-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Crystal growing method and apparatus |
| JPS5884181A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-20 | 松下電器産業株式会社 | カ−ボン部材の純化処理方法 |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP58175319A patent/JPS6065793A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320763A (en) * | 1976-08-10 | 1978-02-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Crystal growing method and apparatus |
| JPS5884181A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-20 | 松下電器産業株式会社 | カ−ボン部材の純化処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0451520B2 (ja) | 1992-08-19 |
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