JPS61186285A - 多層気相成長装置 - Google Patents
多層気相成長装置Info
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- JPS61186285A JPS61186285A JP2484285A JP2484285A JPS61186285A JP S61186285 A JPS61186285 A JP S61186285A JP 2484285 A JP2484285 A JP 2484285A JP 2484285 A JP2484285 A JP 2484285A JP S61186285 A JPS61186285 A JP S61186285A
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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
- C30B25/08—Reaction chambers; Selection of materials therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体材料の多層気相成長装置に関し、特に
、急峻な不純物分布構造をもつハロゲン化物の熱分解法
による、例えばひ化ガリウム（ＧａＡｓ）の多層エピタ
キシャル成長膜を得るのに好適な構造を有する装置に係
るものである。
、急峻な不純物分布構造をもつハロゲン化物の熱分解法
による、例えばひ化ガリウム（ＧａＡｓ）の多層エピタ
キシャル成長膜を得るのに好適な構造を有する装置に係
るものである。
従来の技術
従来、この種の気相成長装置は、第３図の概略的断面図
に示すような構成であった。今、ＧａＡｓの２、Ｘ−７ ハロゲン化法の場合を例にとると、第３図で３１は硫化
水素ＳＨ２，シランＳｉＨ，などのドーノ（ント気体流
入孔、３２は三塩化ひ素ＡｓＣｌ３などのノーロゲン化
合物流入孔、３３はガリウムＧａの溜め、３９はＧａ
Ａｓ基板３７を保持するサセプター、３８は石英製の反
応管、４ｏは排気孔で、サセプター３９上のＧａ Ａｓ
基板３７の表面に、不純物の制御されたＧａ Ａｓ成長
層を形成するものであった。
に示すような構成であった。今、ＧａＡｓの２、Ｘ−７ ハロゲン化法の場合を例にとると、第３図で３１は硫化
水素ＳＨ２，シランＳｉＨ，などのドーノ（ント気体流
入孔、３２は三塩化ひ素ＡｓＣｌ３などのノーロゲン化
合物流入孔、３３はガリウムＧａの溜め、３９はＧａ
Ａｓ基板３７を保持するサセプター、３８は石英製の反
応管、４ｏは排気孔で、サセプター３９上のＧａ Ａｓ
基板３７の表面に、不純物の制御されたＧａ Ａｓ成長
層を形成するものであった。
発明が解決しようとする問題点
このような従来の構成では、特に、連続して多層のＧａ
Ａｓ等のエピタキシャル成長を行なう場合に、次のよ
うな問題点があった。今、Ｐ−Ｎ型の２層Ｇ＆人Ｓ層を
Ｎ型Ｇａ Ａｓ基板３７に成長する場合について述べる
と、先ず、第１層目のＨ型エピタキシャル層を成長する
のに、ドーパント流入孔３１にＳＨ２とキャリア気体（
例えば水素Ｈ２）との混合気体を流入し、Ｇａ溜上を流
れたム５ｃ１３気体の一部が反応して生成した塩化ガリ
ウムＧａＣ１ｎ及びム５Ｉ１１とが、サセプター３９の
上流で混合され、化学反応を起して、イオウ（Ｓ）を含
むＧａ Ａｓとな３Ａ、−７ す、３９上の基板３７上にＮ型Ｇａ Ａｓをエピタキシ
ャル成長した。続いて、第２層目のＰ型層を成長するに
際しては、前述の第１層目のドーパントＳＨ２の流入を
停止し、かつサセプター近辺からの完全排出を待って、
ＳｉＨ４などのＰ型ドーパントを流入せしめて、第２層
目のＰ型エピタキシャル層を成長して、２層エピタキシ
ャル成長を行なった。このような単一の反応領域しか持
たない従来の構成の気相成長装置における、２層以上の
多層成長では、層間に必ず前層のドーパント気体の排出
、いわゆるパージが必要で、時間は通常１０分程度であ
る。ところで、このパージ時間内に、第１層目エピタキ
シャル層と基板との間で夫々の不純物（ドーパント）が
相互に熱拡散し、第１層目の不純物分布、基板の界面近
くでの不純物分布が、第１層目の成長時に得た分布と変
化する問題を生じた。
Ａｓ等のエピタキシャル成長を行なう場合に、次のよ
うな問題点があった。今、Ｐ−Ｎ型の２層Ｇ＆人Ｓ層を
Ｎ型Ｇａ Ａｓ基板３７に成長する場合について述べる
と、先ず、第１層目のＨ型エピタキシャル層を成長する
のに、ドーパント流入孔３１にＳＨ２とキャリア気体（
例えば水素Ｈ２）との混合気体を流入し、Ｇａ溜上を流
れたム５ｃ１３気体の一部が反応して生成した塩化ガリ
ウムＧａＣ１ｎ及びム５Ｉ１１とが、サセプター３９の
上流で混合され、化学反応を起して、イオウ（Ｓ）を含
むＧａ Ａｓとな３Ａ、−７ す、３９上の基板３７上にＮ型Ｇａ Ａｓをエピタキシ
ャル成長した。続いて、第２層目のＰ型層を成長するに
際しては、前述の第１層目のドーパントＳＨ２の流入を
停止し、かつサセプター近辺からの完全排出を待って、
ＳｉＨ４などのＰ型ドーパントを流入せしめて、第２層
目のＰ型エピタキシャル層を成長して、２層エピタキシ
ャル成長を行なった。このような単一の反応領域しか持
たない従来の構成の気相成長装置における、２層以上の
多層成長では、層間に必ず前層のドーパント気体の排出
、いわゆるパージが必要で、時間は通常１０分程度であ
る。ところで、このパージ時間内に、第１層目エピタキ
シャル層と基板との間で夫々の不純物（ドーパント）が
相互に熱拡散し、第１層目の不純物分布、基板の界面近
くでの不純物分布が、第１層目の成長時に得た分布と変
化する問題を生じた。
本発明は、このような問題点を解決するもので、パージ
時間を基本的にはなくすることを目的とするものである
。
時間を基本的にはなくすることを目的とするものである
。
問題点を解決するだめの手段
パージ時間をなくするために、本発明は、従来単一のガ
リウム溜、単一のドーパント流入孔、単一のハロゲン化
合物流入孔、単一の混合・反応領域であった反応管を、
多成長層に合せて、夫々複数設けて、単一の成長域に接
続し、かつ、夫々の反応領域のすぐ下流に移動可能々サ
セプターを備えた構成としだものである。
リウム溜、単一のドーパント流入孔、単一のハロゲン化
合物流入孔、単一の混合・反応領域であった反応管を、
多成長層に合せて、夫々複数設けて、単一の成長域に接
続し、かつ、夫々の反応領域のすぐ下流に移動可能々サ
セプターを備えた構成としだものである。
作用
このような構成により、今、Ａ領域下流の成長域に基板
１７（第１図に示した状態）を保って、溜Ａ側より流れ
来る反応気体でもって、第１層目のエピタキシャル層を
所定厚さに成長後、同気体の停止の有無にかかわらず、
サセプター１９を軸２１（第２図）を中心に１８６回転
することでもって、Ｂ領域より流れ来る反応気体によっ
て第２層目を即時に成長開始しえて、いわゆるパージ時
間が全く不要となる。合せて、基板１７と第１層目のエ
ピタキシャル層との夫々の不純物の相互拡散は少なくと
も従来法で有りえたパージ時間に化５ヘーン じた分だけなくなる。
１７（第１図に示した状態）を保って、溜Ａ側より流れ
来る反応気体でもって、第１層目のエピタキシャル層を
所定厚さに成長後、同気体の停止の有無にかかわらず、
サセプター１９を軸２１（第２図）を中心に１８６回転
することでもって、Ｂ領域より流れ来る反応気体によっ
て第２層目を即時に成長開始しえて、いわゆるパージ時
間が全く不要となる。合せて、基板１７と第１層目のエ
ピタキシャル層との夫々の不純物の相互拡散は少なくと
も従来法で有りえたパージ時間に化５ヘーン じた分だけなくなる。
実施例
本発明の一実施例を第１図、及び第２図を用いて詳細に
述べる。まず、本発明実施例の多層気相成長装置の平面
模式図を第１図に示す。ここで、ドーパント流入孔１１
．１４、ハロゲン化合物流入孔１２，１５、ガリウム溜
１３．１６などはすべて２系統が各々別個の領域に設け
られ、サセプタ−１９近辺に至るまで、各々の系統の反
応気体が混合しないように隔壁１０で仕切られている。
述べる。まず、本発明実施例の多層気相成長装置の平面
模式図を第１図に示す。ここで、ドーパント流入孔１１
．１４、ハロゲン化合物流入孔１２，１５、ガリウム溜
１３．１６などはすべて２系統が各々別個の領域に設け
られ、サセプタ−１９近辺に至るまで、各々の系統の反
応気体が混合しないように隔壁１０で仕切られている。
また、第１図Ａ人′線での装置の断面図の一例を第２図
に示す。基板２７はサセプター２７の軸２１を中心とし
た回転に伴なって、第１の領域から第２の領域に移動し
うる。石英製反応管の概寸法は、両方の反応領域とも、
径ｅｃｍ、成長領域径１２Ｃｍ、それぞれの長さ２０Ｃ
ｍ、ガリウム溜１３．１６は石英製で、径５，５Ｃｍ同
容積１００ＣＸｒＰ＋上流側の径２Ｃｍ、下流側の径８
ｃｍかつ長さ１０ｃｍの円すい含炭素材に第２図に示す
ように、ｓｃｍ径のＧａ Ａｓ基板を取りつけ可能とし
て２千面を直径軸に対称的６・＼−７ にし、気体流入孔より排気孔までの長さを１００ｃｍで
あった。次に使用した気体は、ｎ型ドーパントにＳＨ２
、Ｐ型ドーパントにＳｉＨ，、ハロゲン化物にＡｓＣｌ
３、キャリア気体は夫々水素Ｈ２であった。
に示す。基板２７はサセプター２７の軸２１を中心とし
た回転に伴なって、第１の領域から第２の領域に移動し
うる。石英製反応管の概寸法は、両方の反応領域とも、
径ｅｃｍ、成長領域径１２Ｃｍ、それぞれの長さ２０Ｃ
ｍ、ガリウム溜１３．１６は石英製で、径５，５Ｃｍ同
容積１００ＣＸｒＰ＋上流側の径２Ｃｍ、下流側の径８
ｃｍかつ長さ１０ｃｍの円すい含炭素材に第２図に示す
ように、ｓｃｍ径のＧａ Ａｓ基板を取りつけ可能とし
て２千面を直径軸に対称的６・＼−７ にし、気体流入孔より排気孔までの長さを１００ｃｍで
あった。次に使用した気体は、ｎ型ドーパントにＳＨ２
、Ｐ型ドーパントにＳｉＨ，、ハロゲン化物にＡｓＣｌ
３、キャリア気体は夫々水素Ｈ２であった。
Ｇａ （７）純度は９９．９９９９９９％で、カス流速
ハ反応領域で３ ｃｍ ７分であった。
ハ反応領域で３ ｃｍ ７分であった。
このような系に０．００１Ωｃｍ以下のＮ型ＧａＡｓ基
板１７を用いて、第１層目に０．０５ΩｃｍのＮ型層を
、次いで、第２層目に０．０８ΩｃｍのＰ型層を各々０
．５ 、１ ミクロン成長し、Ｐ型層に金べＩＪ ＩＪ
ウム（ＡｕＢｅ ）を２０ばクロン径に付け、ＡｕＢ
ｅ電極領域外のＰ型Ｇａ Ａｓを除去し、かつ、Ｎ型基
板裏面には金ゲルマニウムＡｕ Ｃｒｅ電極を付けて、
ＰＮＮ１型高周波ミキサダイオードを作製したところ、
工業的に有益な特性を得た。
板１７を用いて、第１層目に０．０５ΩｃｍのＮ型層を
、次いで、第２層目に０．０８ΩｃｍのＰ型層を各々０
．５ 、１ ミクロン成長し、Ｐ型層に金べＩＪ ＩＪ
ウム（ＡｕＢｅ ）を２０ばクロン径に付け、ＡｕＢ
ｅ電極領域外のＰ型Ｇａ Ａｓを除去し、かつ、Ｎ型基
板裏面には金ゲルマニウムＡｕ Ｃｒｅ電極を付けて、
ＰＮＮ１型高周波ミキサダイオードを作製したところ、
工業的に有益な特性を得た。
発明の効果
以上のような発明によれば、基板と第１層目の不純物の
相互拡散が少なくなると共に、第１層目と第２層目のパ
ージ時間を基本的になくしえて、多層エピタキシャル成
長時の総合成長時間が短か７／、− ぐなる。また、人成長域での１層エビ成長においても、
第２層目成長時の、ドーパント及びＡｓＣｌ３等半導体
材料に係る気体を流さすＨ２のみの導入にて、同様の効
果を期待しうる。さらに、ガリウム溜、反応領域の管を
増設することにより２層以上の多層エピタキシャル成長
にも有益である。
相互拡散が少なくなると共に、第１層目と第２層目のパ
ージ時間を基本的になくしえて、多層エピタキシャル成
長時の総合成長時間が短か７／、− ぐなる。また、人成長域での１層エビ成長においても、
第２層目成長時の、ドーパント及びＡｓＣｌ３等半導体
材料に係る気体を流さすＨ２のみの導入にて、同様の効
果を期待しうる。さらに、ガリウム溜、反応領域の管を
増設することにより２層以上の多層エピタキシャル成長
にも有益である。
第１図は本発明による多層エピタキシャル成長装置の概
略断面図、第２図は本発明の成長装置に用いるサセプタ
ー近傍の断面図、第３図は従来のエピタキシャル成長装
置の概略断面図である。 １１・・・・・・ドーパント流入孔、１２・・・・・・
ハロゲン化合物流入孔、１３・・・・・・ガリウム溜、
１４・・・・・・ドーパント流入孔、１５・・・・・・
ハロゲン化合物流入孔、１６・・・・・・ガリウム溜、
１７・・・・・・基板、１８・・・・・・反応管、１９
・・・・・・サセプター、２ｏ・・・・・・排気孔、１
０・・・・・・隔壁、２１・・・・・・回転軸、２７・
・・・・・基板、２８・・・・・・反応管、２９・・・
・・・サセプター、３１・・川・ドーパント流入孔、３
２・・・・・・ハロゲン化合物流入孔、３３・・・・・
・ガリウム溜、３６・・・・・・ヒーター、３７・・・
・・・ヒーター、３８・・印・反応管、 ３９・・団・
サセプター、４０・・・・・排気孔。
略断面図、第２図は本発明の成長装置に用いるサセプタ
ー近傍の断面図、第３図は従来のエピタキシャル成長装
置の概略断面図である。 １１・・・・・・ドーパント流入孔、１２・・・・・・
ハロゲン化合物流入孔、１３・・・・・・ガリウム溜、
１４・・・・・・ドーパント流入孔、１５・・・・・・
ハロゲン化合物流入孔、１６・・・・・・ガリウム溜、
１７・・・・・・基板、１８・・・・・・反応管、１９
・・・・・・サセプター、２ｏ・・・・・・排気孔、１
０・・・・・・隔壁、２１・・・・・・回転軸、２７・
・・・・・基板、２８・・・・・・反応管、２９・・・
・・・サセプター、３１・・川・ドーパント流入孔、３
２・・・・・・ハロゲン化合物流入孔、３３・・・・・
・ガリウム溜、３６・・・・・・ヒーター、３７・・・
・・・ヒーター、３８・・印・反応管、 ３９・・団・
サセプター、４０・・・・・排気孔。
Claims (1)
- 少なくとも２つの個別の反応領域を有し、前記両反応
領域が成長領域で連結され、同成長領域内に軸移動可能
な気相成長台を設けて、前記気相成長台上の基板に順次
少なくとも２層の気相成長を行ないうる構成にしたこと
を特徴とした多層気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2484285A JPS61186285A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | 多層気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2484285A JPS61186285A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | 多層気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61186285A true JPS61186285A (ja) | 1986-08-19 |
Family
ID=12149465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2484285A Pending JPS61186285A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | 多層気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61186285A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4881475A (ja) * | 1972-01-31 | 1973-10-31 | ||
| JPS5628771U (ja) * | 1979-08-11 | 1981-03-18 |
-
1985
- 1985-02-12 JP JP2484285A patent/JPS61186285A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4881475A (ja) * | 1972-01-31 | 1973-10-31 | ||
| JPS5628771U (ja) * | 1979-08-11 | 1981-03-18 |
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