JPS61229320A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
- Publication number
- JPS61229320A JPS61229320A JP60070249A JP7024985A JPS61229320A JP S61229320 A JPS61229320 A JP S61229320A JP 60070249 A JP60070249 A JP 60070249A JP 7024985 A JP7024985 A JP 7024985A JP S61229320 A JPS61229320 A JP S61229320A
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- JP
- Japan
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- wall
- growth
- crystal growth
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3418—Phosphides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3421—Arsenides
Landscapes
- Semiconductor Lasers (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
本発明は化合物半導体等を基板上に薄膜状に結晶成長す
る場合に用いる気相成長装置に関するものである。
る場合に用いる気相成長装置に関するものである。
従来の技術
近年、■−■族および■−■族化合物半導体の気相エピ
タキシャル成長法、特に有機金属熱分解法（ＭＯＣＶＤ
； Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）、ハイドライド気
相エピタキシャル成長法、クロライド気相エピタキシャ
ル成長法が大面積エピタキシャル、量産性膜厚や組成の
制御性等の点から注目を集め、各所で研究開発が活発に
行なわれている。
タキシャル成長法、特に有機金属熱分解法（ＭＯＣＶＤ
； Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）、ハイドライド気
相エピタキシャル成長法、クロライド気相エピタキシャ
ル成長法が大面積エピタキシャル、量産性膜厚や組成の
制御性等の点から注目を集め、各所で研究開発が活発に
行なわれている。
従来、この気相エピタキシャル成長法において、高周波
加熱方式の結晶成長室は、例えば特願昭５４−１２４８
９７号に示されているように第２図のような構造になっ
ていた。
加熱方式の結晶成長室は、例えば特願昭５４−１２４８
９７号に示されているように第２図のような構造になっ
ていた。
第２図は有機金属熱分解法による気相成長装置の結晶成
長室であり、１は石英製炉芯管、２は結晶成長室入口フ
ランジ部、３は結晶成長室出口フランジ部、４は高周波
コイル、５はＶ族あるいは■原水素化物ガス導入管、６
は■族あるいは■族有機金属化合物導入管、７は排出口
、８は基板、９は基板保持用のカーボン製サセプター、
１ｏは石英製サセプター支持台、１１は熱電対である。
長室であり、１は石英製炉芯管、２は結晶成長室入口フ
ランジ部、３は結晶成長室出口フランジ部、４は高周波
コイル、５はＶ族あるいは■原水素化物ガス導入管、６
は■族あるいは■族有機金属化合物導入管、７は排出口
、８は基板、９は基板保持用のカーボン製サセプター、
１ｏは石英製サセプター支持台、１１は熱電対である。
このように、従来、高周波加熱方式の結晶成長室は、い
わゆるコールドウオール型と呼ばれ、石英製炉芯管自体
は冷却される構造にな−ていた。
わゆるコールドウオール型と呼ばれ、石英製炉芯管自体
は冷却される構造にな−ていた。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記の様に、石英製炉芯管１自体が冷却さ
れる構造、特に基板保持用のカーボン製サセプタ−９設
置位置周囲の石英製炉芯管が冷却される場合、結晶成長
中は、結晶成長温度にあるカーボン製サセプター９に対
してその周囲の石英製炉芯管の温度はかなり低く、その
温度差は非常に大きい。その結果、基板８上で熱分解反
応を起こした、■族あるいは■族有機金属化合物やＶ族
あるいは■族水素化物ガス等の原料ガスの一部が、カー
ボン製すセプター９周囲の石英製炉芯管１内壁に付着し
てしまうという問題点を有していた。
れる構造、特に基板保持用のカーボン製サセプタ−９設
置位置周囲の石英製炉芯管が冷却される場合、結晶成長
中は、結晶成長温度にあるカーボン製サセプター９に対
してその周囲の石英製炉芯管の温度はかなり低く、その
温度差は非常に大きい。その結果、基板８上で熱分解反
応を起こした、■族あるいは■族有機金属化合物やＶ族
あるいは■族水素化物ガス等の原料ガスの一部が、カー
ボン製すセプター９周囲の石英製炉芯管１内壁に付着し
てしまうという問題点を有していた。
すなわち、この付着物が基板温度昇温ならびに降温中あ
るいは結晶成長中に再蒸発して、基板８上に導かれ、基
板と成長結晶界面や成長結晶中に取り込まれたシ、また
成長結晶表面に付着したりして、所望の成長結晶が得ら
れなか−た。この問題点は特に混晶成長の場合の組成制
御、不純物ドーピングの場合の不純物濃度制御、多層薄
膜構造作成の場合の界面急峻性の制御等を非常に困難な
ものにしていた。
るいは結晶成長中に再蒸発して、基板８上に導かれ、基
板と成長結晶界面や成長結晶中に取り込まれたシ、また
成長結晶表面に付着したりして、所望の成長結晶が得ら
れなか−た。この問題点は特に混晶成長の場合の組成制
御、不純物ドーピングの場合の不純物濃度制御、多層薄
膜構造作成の場合の界面急峻性の制御等を非常に困難な
ものにしていた。
なお以上述べた従来例としては、有機金属熱分解法につ
いて説明したが、ハイドライド気相エピタキシャル成長
法やクロライド気相エピタキシャル成長法の場合につい
ても上記した問題点を有している。
いて説明したが、ハイドライド気相エピタキシャル成長
法やクロライド気相エピタキシャル成長法の場合につい
ても上記した問題点を有している。
問題点を解決するだめの手段
本発明にかかる高周波加熱方式の結晶成長室を有する気
相成長装置は、上記問題点を解決するため、基板保持用
のカーボン製サセプター設置位置周囲の結晶成長室外壁
に断熱装置を備えたものである。
相成長装置は、上記問題点を解決するため、基板保持用
のカーボン製サセプター設置位置周囲の結晶成長室外壁
に断熱装置を備えたものである。
作用
この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、結晶成長中、基板保持用カーボン製サセプタ
ー設置位置周囲の結晶成長室内壁の温度は、その外壁に
備えられた真空壁によシ結晶成長室外と断熱されている
ため、結晶成長温度、つまシ基板保持用カーボン製サセ
プターとほぼ同程度の温度になっていて、熱分解後の原
料ガスは、結晶成長室内壁にほとんど付着することがな
く、カーボン製サセプター周囲の石英製炉芯管内壁はほ
とんど汚れない。従って基板温度昇温ならびに降温中や
結晶成長中に、石英製炉芯管内壁から再蒸発して基板上
に導かれる付着物はほとんどなく、必要とする原料ガス
のみが所望の量だけ基板上に供給され、混晶成長の場合
の組成、不純物ドーピングの場合の不純物濃度、多層薄
膜構造作成の場合の界面急峻性等を再現性よく容易に制
御することのできるものである。
ー設置位置周囲の結晶成長室内壁の温度は、その外壁に
備えられた真空壁によシ結晶成長室外と断熱されている
ため、結晶成長温度、つまシ基板保持用カーボン製サセ
プターとほぼ同程度の温度になっていて、熱分解後の原
料ガスは、結晶成長室内壁にほとんど付着することがな
く、カーボン製サセプター周囲の石英製炉芯管内壁はほ
とんど汚れない。従って基板温度昇温ならびに降温中や
結晶成長中に、石英製炉芯管内壁から再蒸発して基板上
に導かれる付着物はほとんどなく、必要とする原料ガス
のみが所望の量だけ基板上に供給され、混晶成長の場合
の組成、不純物ドーピングの場合の不純物濃度、多層薄
膜構造作成の場合の界面急峻性等を再現性よく容易に制
御することのできるものである。
実施例
本発明の一実施例における化合物半導体の気相成長装置
の結晶成長室を第１図に示す。図に示すように、本実施
例では、基板保持用カーボン製サセプター９の設置位置
周囲の石英製炉芯管１外壁に真空壁１２を設けている。
の結晶成長室を第１図に示す。図に示すように、本実施
例では、基板保持用カーボン製サセプター９の設置位置
周囲の石英製炉芯管１外壁に真空壁１２を設けている。
他の部分は従来の有機金属熱分解法による気相成長装置
の結晶成長室と同じ構造である。
の結晶成長室と同じ構造である。
この本発明による気相成長装置を用いて、１．３μｍ帯
半導体レーザーの一構造であるＺｎドープＩｎＰ／Ｉｎ
ＧｓＬＡｇＰ／ＳｅドープＩｎＰ／ｎ型ＩｎＰ基板とい
うダブルへテロ構造作成の場合について以下に述べる０ この場合、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎのソース材料としてそれぞ
れ、Ｉｎ（ｃ、Ｈ，）ｓ ＃ Ｇａ（Ｃ，Ｈｓ ”）ｓ
ｒ Ｚｎ（Ｃ，Ｈ，）２を、また五ｓ、Ｄ、Ｓｅのソ
ース材料としてそれぞれム５Ｈ８ＰＨ，Ｈ，Ｓｅをまた
キャリアガスとして馬を用いた、最初、結晶成長室内の
カーボン製サセプター９上に設置されたｎ型ＩｎＰ基板
８の温度を成長温度６００’Ｃまで上昇させる。なおこ
の際、ｆｎＰ基板表面のサーマルダメージを防ぐために
ＰＨ３を４ ｃｃ／ｗｉｎ供給した。そしてその抜工の
表に示す成長条件により順次成長を行な−た。
半導体レーザーの一構造であるＺｎドープＩｎＰ／Ｉｎ
ＧｓＬＡｇＰ／ＳｅドープＩｎＰ／ｎ型ＩｎＰ基板とい
うダブルへテロ構造作成の場合について以下に述べる０ この場合、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎのソース材料としてそれぞ
れ、Ｉｎ（ｃ、Ｈ，）ｓ ＃ Ｇａ（Ｃ，Ｈｓ ”）ｓ
ｒ Ｚｎ（Ｃ，Ｈ，）２を、また五ｓ、Ｄ、Ｓｅのソ
ース材料としてそれぞれム５Ｈ８ＰＨ，Ｈ，Ｓｅをまた
キャリアガスとして馬を用いた、最初、結晶成長室内の
カーボン製サセプター９上に設置されたｎ型ＩｎＰ基板
８の温度を成長温度６００’Ｃまで上昇させる。なおこ
の際、ｆｎＰ基板表面のサーマルダメージを防ぐために
ＰＨ３を４ ｃｃ／ｗｉｎ供給した。そしてその抜工の
表に示す成長条件により順次成長を行な−た。
（以下余 白）
、なお上記の表の中でＩｎ（’２Ｈｓ）ｓ ｌ Ｇａ（
Ｃ，Ｈ，）３ｍ”（Ｃ２Ｈ５）３の供給量については、
それぞれ４６℃に保温したＩｎ（０２Ｈ，）、ボンベ２
に供給するＨ２の流量、０℃に保温したＧａ（ＣｔＨｓ
）ｓボンベに供給するＨ２の流量、０℃に保温したＺｎ
（Ｃ，Ｈ，）、 ボンベ２に供給するＨ２の流量を表わ
している。また全流量としては６Ｊ／ｗｉｎ、成長時の
結晶成長室内圧としては７６０〜１０１１０１ｌである
。
Ｃ，Ｈ，）３ｍ”（Ｃ２Ｈ５）３の供給量については、
それぞれ４６℃に保温したＩｎ（０２Ｈ，）、ボンベ２
に供給するＨ２の流量、０℃に保温したＧａ（ＣｔＨｓ
）ｓボンベに供給するＨ２の流量、０℃に保温したＺｎ
（Ｃ，Ｈ，）、 ボンベ２に供給するＨ２の流量を表わ
している。また全流量としては６Ｊ／ｗｉｎ、成長時の
結晶成長室内圧としては７６０〜１０１１０１ｌである
。
以上のような本実施例によれば、真空壁１２により、カ
ーボン製サセプタ−９設置位置周囲の石英製炉芯管１内
壁は結晶成長Ｆｌｆとほぼ同じ温度に保たれ、基板上で
熱分解反応を起こした原料ガスは、その内壁に付着する
ことが一切なく、カーボン製サセプタ−９設置位置周囲
の石英製炉芯管内壁はほとんど汚れなかった。この結果
、石英製炉芯管内壁の付着物が成長結晶中に取り込まれ
ることは一切なく、ＳｅドープＩｎＰ成長の次のＩｎＧ
ａＡｓＰ成長およびその次のＺｎドープエｎＰ成長の場
合の組成制御、ならびにＳｅドーピングやＺｎドーピン
グの場合の不純物濃度制御が容易に再現性よく行なえた
。また、各エピタキシャル層界面における組成および不
純物濃度の急峻な変化が実現でき、ＺｎドープＩｎＰ成
長の場合にはその前のＩｎＧａ五ｓＰ成長時に供給され
ていたＧａ（Ｃ２Ｈ，）、からのＧＩＬとムｓＨ３から
のムＳの混入はほとんどなく、またＩｎＧａＡｓＰおよ
びＺｎドープＩｎＰ成長の場合には、その前のＳｓドー
プＩｎＰ成長時に供給されていたＨ、 Ｓ ｅからのＳ
ｓの混入はほとんどなかった。
ーボン製サセプタ−９設置位置周囲の石英製炉芯管１内
壁は結晶成長Ｆｌｆとほぼ同じ温度に保たれ、基板上で
熱分解反応を起こした原料ガスは、その内壁に付着する
ことが一切なく、カーボン製サセプタ−９設置位置周囲
の石英製炉芯管内壁はほとんど汚れなかった。この結果
、石英製炉芯管内壁の付着物が成長結晶中に取り込まれ
ることは一切なく、ＳｅドープＩｎＰ成長の次のＩｎＧ
ａＡｓＰ成長およびその次のＺｎドープエｎＰ成長の場
合の組成制御、ならびにＳｅドーピングやＺｎドーピン
グの場合の不純物濃度制御が容易に再現性よく行なえた
。また、各エピタキシャル層界面における組成および不
純物濃度の急峻な変化が実現でき、ＺｎドープＩｎＰ成
長の場合にはその前のＩｎＧａ五ｓＰ成長時に供給され
ていたＧａ（Ｃ２Ｈ，）、からのＧＩＬとムｓＨ３から
のムＳの混入はほとんどなく、またＩｎＧａＡｓＰおよ
びＺｎドープＩｎＰ成長の場合には、その前のＳｓドー
プＩｎＰ成長時に供給されていたＨ、 Ｓ ｅからのＳ
ｓの混入はほとんどなかった。
以上述べた実施例においてはＩｎＰ−ＩｎＧａム、ｓＰ
系の結晶成長について説明したが、本発明による気相成
長装置は、ＧａＡｓ−ＧａＡｓＡｓ系、ムＪＧａＩｎＰ
−ＧａＡｓ系の他の■−ｖ族半導体結晶の成長に用いる
ことができるばかりでなく、更にＺｎ５ｅやＺｎ５ｅＳ
等の■−■族化合物半導体結晶や混晶。
系の結晶成長について説明したが、本発明による気相成
長装置は、ＧａＡｓ−ＧａＡｓＡｓ系、ムＪＧａＩｎＰ
−ＧａＡｓ系の他の■−ｖ族半導体結晶の成長に用いる
ことができるばかりでなく、更にＺｎ５ｅやＺｎ５ｅＳ
等の■−■族化合物半導体結晶や混晶。
■−■族と■−ｖ族の混晶等の成長に用いることが可能
である。
である。
さらに、以上述べた実施例は有機金属熱分解法の場合で
あったが、ハイドライド気相エピタキシャル成長法やク
ロライド気相エピタキシャル成長法等の他の化合物半導
体の気相エピタキシャル成長法の場合にも用いることが
可能である。
あったが、ハイドライド気相エピタキシャル成長法やク
ロライド気相エピタキシャル成長法等の他の化合物半導
体の気相エピタキシャル成長法の場合にも用いることが
可能である。
また以上述べた実施例においては、断熱装置として真空
壁１２を用いた場合について説明したが、断熱装置とし
て、真空壁以外のもの例えばアスベスト等を用いても本
発明は実現可能である。また結晶成長室として横型を用
いて説明したが縦型の結晶成長室を用いた場合でも本発
明は実現可能である。
壁１２を用いた場合について説明したが、断熱装置とし
て、真空壁以外のもの例えばアスベスト等を用いても本
発明は実現可能である。また結晶成長室として横型を用
いて説明したが縦型の結晶成長室を用いた場合でも本発
明は実現可能である。
発明の効果
以上のように本発明の気相成長装置によれば、基板保持
用カーボン製サセプター設置位置周囲の結晶成長室外壁
に断熱装置を設けることにより、混晶成長の場合の組成
制御、不純物ドーピングの場合の不純物濃度制御、多層
薄膜構造作成の場合の界面急峻性の制御等を精密に再現
性よく行なうことが可能になり、この結果例えば超格子
構造等の作成や変調ドーピング成長が容易となって、非
常にその実用的効果は大きいものである。
用カーボン製サセプター設置位置周囲の結晶成長室外壁
に断熱装置を設けることにより、混晶成長の場合の組成
制御、不純物ドーピングの場合の不純物濃度制御、多層
薄膜構造作成の場合の界面急峻性の制御等を精密に再現
性よく行なうことが可能になり、この結果例えば超格子
構造等の作成や変調ドーピング成長が容易となって、非
常にその実用的効果は大きいものである。
第１図は本発明の一実施例における気相成長装置の結晶
成長室を模式的に示す断面図、第２図は従来の高周波加
熱方式の結晶成長室を模式的に示す断面図である。 １・・・・・・石英製炉芯管、６・・・・・・Ｖ族ある
いは■族水素化物ガス導入管、６・・・・・・■族ある
いは■族有機金属化合物導入管、８・・・・・・基板、
９・・・・・・カーボン製サセプター、１２・・・・・
・真空壁。
成長室を模式的に示す断面図、第２図は従来の高周波加
熱方式の結晶成長室を模式的に示す断面図である。 １・・・・・・石英製炉芯管、６・・・・・・Ｖ族ある
いは■族水素化物ガス導入管、６・・・・・・■族ある
いは■族有機金属化合物導入管、８・・・・・・基板、
９・・・・・・カーボン製サセプター、１２・・・・・
・真空壁。
Claims (2)
- （１）基板保持用サセプター設置位置の周囲に配された
高周波加熱方式の結晶成長室外壁に断熱装置を設けてな
る気相成長装置。 - （２）断熱装置として真空壁を用いたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60070249A JPS61229320A (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60070249A JPS61229320A (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | 気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61229320A true JPS61229320A (ja) | 1986-10-13 |
Family
ID=13426094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60070249A Pending JPS61229320A (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61229320A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03171638A (ja) * | 1989-11-29 | 1991-07-25 | Fujitsu Ltd | 気相エピタキシャル成長装置 |
-
1985
- 1985-04-03 JP JP60070249A patent/JPS61229320A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03171638A (ja) * | 1989-11-29 | 1991-07-25 | Fujitsu Ltd | 気相エピタキシャル成長装置 |
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