JPS62189727A - 有機金属熱分解気相成長装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はカーボンサセプターを外気に接触させることな
く基板結晶試料を加熱装置上に設置して、高品質な半導
体結晶成長膜を形成する有機金属熱分解気相成長装置に
関するものである。

従来の技術 近年、化合物半導体を用いた可視光半導体レーザー、超
高速デバイスの研究開発が盛んに行われている。薄膜の
エピタキシャル成長法としては、従来の液相成長法にか
わり、超薄膜多層構造の形成が容易なこと及びペテロ界
面の急峻性がすぐれている点で、分子線エピタキシー法
（ＭＢＥ）や気相成長法（ハイドライドＶＰＥやＭＯＣ
ＶＤ　）が主流を占めている。このうちＭＯＣＶＤ法は
有機金属熱分解法のことで特に注目を集めている。

現在、上述の様なデバイスへの応用を目的として関心を
集めている化合物半導体は、アルミニウムを含む混晶系
が多い。しかしながら有機金属熱分解法においてこのア
ルミニウムは、非常に強い化学反応性を有するため、こ
の成長法の大きな問題点の１つとなっている。

例えば、基板結晶を反応炉内に設置するために炉内を大
気に接触させた場合、得られるエピタキシャル結晶の表
面モホロジー等の結晶性は極めて悪くなり、再現性もと
れなくなる０これは、基板結晶導入時に反応炉とサセプ
ターに吸着した水分あるいは酸素が、得られるエピタキ
シャル成長膜の品質に大きく影響を及ぼしていると考え
られる。

この問題を解決するために反応炉内を大気に接触させる
ことなく基板結晶が搭載されたサセプターを炉内に配置
可能な一ロードロック機構が用いられている。

第３図に従来のＭＯＣＶＤ装置のりアクタ−付近の概略
図を示す。１は石英反応管、２は半導体基板結晶、３は
基板加熱台、４は半導体基板結晶２を基板加熱台３上に
搭載するための予備室、５は石英反応管１と予備室４を
隔てるゲートパルプ、６は基板加熱台３を石英反応管１
内に配置するための搬送アームである。

まず、搬送アーム６により基板加熱台３を予備室４ｉで
引き出し、ゲートパルプ６を閉じて石英反応管１と予備
室４を遮断する。その後、予備室４をブレークして基板
加熱台３上に基板結晶２を載置する。そして予備室４内
の真空引きと純化Ｎ２パージを充分繰返した後、再びゲ
ートパルプ５を開けて、搬送アーム６により基板加熱台
３を石英反応管１内に配置する。以上の行程が終わると
成長を開始する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この従来の方法では極めて水分及び酸素
等の吸着性の強いカーボンサセプターが外気と接触する
ため、この水分及び酸素による成長への影響は完全には
除けなかった。また予備室を複数個有したロードロック
機構も用いられているが、装置が大がかりになるという
欠点を有していた。したがって特にアルミニウムを含む
良質のエピタキシャル成長膜を再現性よく得ることは非
常に困難であった。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明の技術的手段は、半導体基
板上に気相成長させる有機金属熱分解気相成長装置であ
って、上記気相成長反応が行われる反応管とゲートパル
プにより隔てられた予備室を備えており、上記反応管と
予備室間で基板加熱台を移動できる搬送機構話上記予備
室内に有する基板台に搭載された基板を基板加熱台に移
動できる搬送機構、及び上記予備室を加熱できる加熱機
構と、上記予備室または反応管を高真空にできる真空機
構を備えているものである。

作　　用 この技術的手段による作用は次のとうりである。

サセプターを予備室に移動する前、予備室は加熱状態で
高真空になされるため、予備室中の水分及び酸素は充分
除云される。その後、サセプターを予備室内に配置し、
基板結晶をサセプター上に搭載するため、サセプターへ
の水分及び酸素の吸着は極めて抑制される。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第２図にもとづいて
説明する。第１図〜第２図において、第３図と同一構成
部分には同一番号を付して詳細な説明を省略する。基板
加熱法は高周波加熱、赤外線加熱、抵抗加熱等があるが
本実砲例では昇温速度が速い高周波加熱を用いる０　　
　゛第１図及び第２図に示すゲートパルプ６に上り隔て
られた予備室４を有する反応炉において基板結晶２のセ
ツティングは次の様に行われる０まず、充分にＮ２パー
ジされた予備室４を開け、予備室４内の基板台８上に基
板結晶２を載置する。

その後予備室４を閉じ、純化Ｎ２　／’−ジと真空引き
を繰返し充分行う。さらに予備室加熱ヒーター７により
予備室４を１００℃程度に加熱しながらターボ分子ポン
プ等の真空装置９で高真空状態にする。尚、この時基板
−面上に付着物が着かないように、基板上にはカバーを
しておくＯまたこのカバーはシャッターのような機械式
のものでもよいが、本実施例では基板結晶２と同じＧ　
ａ　Ａ　ｓウェハーを基板結晶２上に重ねて置くことと
した０これにより予備室４内を充分窓らした後予備室４
内の加熱と真空引きを終え、純化Ｎ２　／’−ジを行う
。

その後、第２図に示すように反応管１内に配置されてい
るカーボンサセフリ−３を予備室４内に搬送しゲートパ
ルプ６を閉じる。カーボンサセプター３が基板台８とな
らんだ所で搬送を停止し、基板結晶スライド用アーム１
ｏでカッ（−を取り除いだ後、基板結晶２をカーボンサ
セプター３上にスライドさせ載置する。そして、再びゲ
ートバルブ６を開き基板結晶２を搭載するカーボンサセ
プター３を基板加熱台搬送用アーム６により反応管１内
に搬送する。以上の行程が終了した後成長を開始する。

尚、本実施例では加熱ヒーター７は予備室４の壁内に埋
め込んだものとなっているが、他に基板台８を加熱する
方法でもよいし例えば予備室４自体を加熱するとともに
基板結晶２をプリベークすることも狙う場合、基板台８
内にも加熱ヒーターを埋め込み基板結晶２を高温に加熱
できるようにする方法を用いてもよい。

成長は原料ガスの流量及び基板温度に依存するが、例え
ば、ＡＩｏ、３Ｇａ０．７Ａｓ　を成長させる際、ＴＭ
Ｇ（）リメチルガリウム）＝　１ｏｃｃ／ｉ、ＴＭＡ（
トリメチルアルミニウム）　＝１０　ＣＣ：／ｍＪＡ　
、　ＡｓＨｓ＝１６ＣＣ／ｒｒｕＲ，Ｈ２ガス＝２１／
ｍｉｎ、基板温度＝７８００Ｃで、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板
上にＡＩ　Ｇ　ａＡｓエピタキシャル薄膜を成長した。

この方法を用いて２７回のｒｕｎを行ったが、組成のバ
ラツキは極めて少なかった０組成のバラツキはｘ＝ｏ、
７±０．０１で、表面モホロジーの良好な結晶が再現性
よく得られた。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば試料を気密状態
下で載置できるため、有機金属熱分解気相装置の問題点
の一つであった酸素及び水分の成長への影響を抑えるこ
とができ、再現性のよい高品質な結晶を育成できる。ゆ
えに化合物半導体の開発に極めて重要なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例における気相成長
装置反応管付近の側面図及び上面図、第３図は従来の気
相成長装置反応管付近の側面図である。 ４・・・・・・予備室、５・・・・・・ゲートパルプ、
６・・・・・・基板加熱台搬送用アーム、７・・・・・
・加熱ヒーター、８・・・・・・基板台、９・・・・・
・真空装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上に薄膜を気相成長させる有機金属熱分解気
   相成長装置において、前記成長反応が行われる反応管と
   ゲートバルブにより隔てられた予備室と、前記反応管と
   前記予備室間で基板加熱台を移動ならしめる搬送機構と
   、前記予備室内に有する基板台に搭載された前記基板を
   前記基板加熱台に移動ならしめる搬送機構と、前記予備
   室を加熱ならしめる加熱機構と、前記予備室または前記
   反応管を高真空にならしめる真空機構を具備してなるこ
   とを特徴とする有機金属熱分解気相成長装置。