JPS6285422A - 縦型有機金属熱分解気相成長装置 - Google Patents
縦型有機金属熱分解気相成長装置Info
- Publication number
- JPS6285422A JPS6285422A JP22465685A JP22465685A JPS6285422A JP S6285422 A JPS6285422 A JP S6285422A JP 22465685 A JP22465685 A JP 22465685A JP 22465685 A JP22465685 A JP 22465685A JP S6285422 A JPS6285422 A JP S6285422A
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- Japan
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- chamber
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- vapor phase
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、有機金属熱分解気相成長装置に係わり、特に
化合物半導体に適した有機金属熱分解気相成長装置に関
する。
化合物半導体に適した有機金属熱分解気相成長装置に関
する。
半導体レーザ、例えばガリウムアルミニウム砒素（Ｇａ
Ａ−ｅＡｓ ）半導体レーザ用化合物半導体薄膜結晶成
長法としては、有機金属の一種であるトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）、）リメチルとルミニウム（ＴＭ人）と砒
素の水素化合物であるフルシン（入ＩＨ，）との熱分解
を利用して行な５有機金属熱分解気相成長法（Ｍｅｔａ
ｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤ
ｅｐｏｓｌｔｌｏｒＢ ＭＯＣＶＤ）が知られている。
Ａ−ｅＡｓ ）半導体レーザ用化合物半導体薄膜結晶成
長法としては、有機金属の一種であるトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）、）リメチルとルミニウム（ＴＭ人）と砒
素の水素化合物であるフルシン（入ＩＨ，）との熱分解
を利用して行な５有機金属熱分解気相成長法（Ｍｅｔａ
ｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤ
ｅｐｏｓｌｔｌｏｒＢ ＭＯＣＶＤ）が知られている。
ＭＯＣＶＤ法は、原料を全てガス状で供給するため組成
の制御が容易でかつ、大面積基板上に均一に結晶成長が
できるので半導体レーザの量産技術として、期待されて
い・る。
の制御が容易でかつ、大面積基板上に均一に結晶成長が
できるので半導体レーザの量産技術として、期待されて
い・る。
ＭＯ（ｕＤ法を実施するに際しては、原料ガス節約の観
点から、縦屋の気相成長炉が多く使用されている。すな
わち、縦部の成長炉においては、試料である結晶基板の
上面に略垂直に原料ガスが供給されるので、ガスの供ｍ
方面と結晶の成長方向が一致し、このため少ないガスの
供給量で気相成長を行なうことができる。
点から、縦屋の気相成長炉が多く使用されている。すな
わち、縦部の成長炉においては、試料である結晶基板の
上面に略垂直に原料ガスが供給されるので、ガスの供ｍ
方面と結晶の成長方向が一致し、このため少ないガスの
供給量で気相成長を行なうことができる。
有機金属の熱分解による気相成長においては、基板近傍
以外での熱分解を避けるため一般に熱源としては、高周
波加熱による方法がとられる。このため、試料支持台は
、高周波加熱の熱源となるのでカーボン等で作られこの
上に試料を載せ結晶成長を行なう。結晶成長は、所定の
組成をもつ原料ガスが成長炉上部より導入され、結晶成
長を行なう基板上部近傍で熱分解することにより行なわ
れると考えられている。この過程は、以下のように表わ
される。
以外での熱分解を避けるため一般に熱源としては、高周
波加熱による方法がとられる。このため、試料支持台は
、高周波加熱の熱源となるのでカーボン等で作られこの
上に試料を載せ結晶成長を行なう。結晶成長は、所定の
組成をもつ原料ガスが成長炉上部より導入され、結晶成
長を行なう基板上部近傍で熱分解することにより行なわ
れると考えられている。この過程は、以下のように表わ
される。
にｓＪ （Ｖ）→４ Ａ！１４（Ｖ）＋ ２ Ｈｚ （
Ｖ）そして、気−固相の界面で Ｇ ａ（Ｖ） ＋４ Ａ ５（ｖ）４ Ｇ ａ Ａ ８
（Ｓ）となる。（文献、例えば、Ｊ、Ｃｒｙｓｔ、Ｇｒ
ｏｗｔｈ、 ６２２２５−２２９（１９８３＞ ）結晶
成長に寄与しなかった熱分解したガスは、完全に除毒後
排出される、ところで、熱分解したガス中には、未反応
のＡ ｓ ＨＢガスや数μｍ以下の微粉末が含Ｉれてい
る。
Ｖ）そして、気−固相の界面で Ｇ ａ（Ｖ） ＋４ Ａ ５（ｖ）４ Ｇ ａ Ａ ８
（Ｓ）となる。（文献、例えば、Ｊ、Ｃｒｙｓｔ、Ｇｒ
ｏｗｔｈ、 ６２２２５−２２９（１９８３＞ ）結晶
成長に寄与しなかった熱分解したガスは、完全に除毒後
排出される、ところで、熱分解したガス中には、未反応
のＡ ｓ ＨＢガスや数μｍ以下の微粉末が含Ｉれてい
る。
通常、これらの廃ガス中の微粉末は、フィルタで収集さ
れその後、未反応のＡｓＨ，は、塩化第二鉄を主成分と
する処理剤で酸化し、入５Ｏ５（酸化砒素）の状態で上
記処理剤内に定着させ除去する（酸化定着方式）、、こ
の微粒子をトラップするフィルタは、使用回数が増える
と目詰りを起こし、成長炉内の圧力上昇をもたらす。常
圧で結晶成長を行なう場合、この圧力上昇は、結晶の品
質を著しく低下させる。すなわち、圧力が高い状態で成
長したものは、常圧で成長したものに比べＧａ −ｒ
Ｉｅｈ異常層が生成することが判明した、Ｇａ−ｒｉｃ
ｈ層は、正常に成長したＧ ａ ｋ−ｇ Ａ Ｂ層に較
ベキヤリ７′濃度が高くなり、著しい場合には、導電型
まで変わり、異常なφ−ｎ接合が生じることになる。こ
の現象は、デバイスにとって致命的であり、良好な品質
のＧａＡＪＡｓ結晶を得るためには、成長中の圧力を一
定にすることが極めて重要である。このため圧力上昇を
防ぐためフィルタの孔径の最適化をはかるとともに、フ
ィルタの交換を小まめに行なうことが必要であった。
れその後、未反応のＡｓＨ，は、塩化第二鉄を主成分と
する処理剤で酸化し、入５Ｏ５（酸化砒素）の状態で上
記処理剤内に定着させ除去する（酸化定着方式）、、こ
の微粒子をトラップするフィルタは、使用回数が増える
と目詰りを起こし、成長炉内の圧力上昇をもたらす。常
圧で結晶成長を行なう場合、この圧力上昇は、結晶の品
質を著しく低下させる。すなわち、圧力が高い状態で成
長したものは、常圧で成長したものに比べＧａ −ｒ
Ｉｅｈ異常層が生成することが判明した、Ｇａ−ｒｉｃ
ｈ層は、正常に成長したＧ ａ ｋ−ｇ Ａ Ｂ層に較
ベキヤリ７′濃度が高くなり、著しい場合には、導電型
まで変わり、異常なφ−ｎ接合が生じることになる。こ
の現象は、デバイスにとって致命的であり、良好な品質
のＧａＡＪＡｓ結晶を得るためには、成長中の圧力を一
定にすることが極めて重要である。このため圧力上昇を
防ぐためフィルタの孔径の最適化をはかるとともに、フ
ィルタの交換を小まめに行なうことが必要であった。
また、排ガス中に含まれる微粉末は、反応炉底部やフィ
ルタに到達するまでの間の配管内に堆積し、配管の途中
に設けたバルブが詰まるという不都合が発生した。
ルタに到達するまでの間の配管内に堆積し、配管の途中
に設けたバルブが詰まるという不都合が発生した。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、化合物半導体薄膜の結晶成長を行な
うに際し、排ガス中の微粉末を効率的に集塵することに
より、排ガス配管中に堆積する量を少なくしかつ、フィ
ルタの目詰りを抑制し、成長炉中の圧力の安定化をはか
り、結晶組成の均質化を行なって良好な結晶を得ること
のできる有機金属熱分解法による気相成長装置を提供す
ることにある。
的とするところは、化合物半導体薄膜の結晶成長を行な
うに際し、排ガス中の微粉末を効率的に集塵することに
より、排ガス配管中に堆積する量を少なくしかつ、フィ
ルタの目詰りを抑制し、成長炉中の圧力の安定化をはか
り、結晶組成の均質化を行なって良好な結晶を得ること
のできる有機金属熱分解法による気相成長装置を提供す
ることにある。
本発明は、上部に原料ガス導入部を、下部に原料ガス排
出部を有する成長炉内に原料ガスを導入し熱分解を行な
い、成長炉内に配置された結晶基板上に単結晶を成長す
る縦型有機金属熱分解法気相成長装置において、前記成
長炉の下部に冷却手段を有する下部室を、また前記成長
炉と前記下部室との間に開孔部を有する仕切板を設け、
結晶成長に寄与しなかった原料ガスを前記下部室を介し
て排出することを特書値する縦型有機金属熱分解法気相
成長装置であり、排ガス中の微粉末を効率的に集塵する
ことができる。
出部を有する成長炉内に原料ガスを導入し熱分解を行な
い、成長炉内に配置された結晶基板上に単結晶を成長す
る縦型有機金属熱分解法気相成長装置において、前記成
長炉の下部に冷却手段を有する下部室を、また前記成長
炉と前記下部室との間に開孔部を有する仕切板を設け、
結晶成長に寄与しなかった原料ガスを前記下部室を介し
て排出することを特書値する縦型有機金属熱分解法気相
成長装置であり、排ガス中の微粉末を効率的に集塵する
ことができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、排ガス中の微粉末は成長炉底部に設置
すられた仕切板上にまず堆積し、次に、冷却された下部
室の側壁に強制的に堆積され、処理しきれなかったもの
のみが後方に設けられたフィルタにより除塵されるので
、フィルタの目詰りが少なく交換頻度が低減でき、成長
の効率化をはかることができる。また、圧力の上昇が極
めて小さいので、組成の均質化をはかることができる。
すられた仕切板上にまず堆積し、次に、冷却された下部
室の側壁に強制的に堆積され、処理しきれなかったもの
のみが後方に設けられたフィルタにより除塵されるので
、フィルタの目詰りが少なく交換頻度が低減でき、成長
の効率化をはかることができる。また、圧力の上昇が極
めて小さいので、組成の均質化をはかることができる。
本発明に基づく結晶成長を行なった基板を用いて、例え
ば半導体レーザを作成した場合には、歩留りの向上をは
かり得る。
ば半導体レーザを作成した場合には、歩留りの向上をは
かり得る。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図は、本発明の一実施例に係わる縦型気相成長装置
の成長炉の概略構成を示す図である。第２図は、排ガス
処理系統を示す図である。
の成長炉の概略構成を示す図である。第２図は、排ガス
処理系統を示す図である。
第１図において、成長炉ｌ内には試料ＩＪよび試料を載
置する試料支持台３が配置されている。
置する試料支持台３が配置されている。
試料支持台３は、カーボン製で高周波誘導により加熱さ
れ熱分解成長の熱源となる。試料支持台３はシャフト４
を介して回転機構５により回転できるようになっている
。成長炉底部には、第３図に示すような同心的に窄孔さ
れた開孔３１を有する着を介して気密的に接している。
れ熱分解成長の熱源となる。試料支持台３はシャフト４
を介して回転機構５により回転できるようになっている
。成長炉底部には、第３図に示すような同心的に窄孔さ
れた開孔３１を有する着を介して気密的に接している。
下部室８は、冷却、例えば水冷され排ガスの導出孔１０
と冷却水入口１工と出口１２で構成される。なお、第１
図中、符号１９は高周波加熱するためのＲＦコイルであ
る。
と冷却水入口１工と出口１２で構成される。なお、第１
図中、符号１９は高周波加熱するためのＲＦコイルであ
る。
成長炉ｌの上部には、原料ガスの導入ダクト１３が接続
されている。原料ガス導入ダクト１３から導入されたガ
スは、成長炉ｌ内で加熱分解され、試料（基板）２上に
結晶を成長せしめガス導出孔ｌ。
されている。原料ガス導入ダクト１３から導入されたガ
スは、成長炉ｌ内で加熱分解され、試料（基板）２上に
結晶を成長せしめガス導出孔ｌ。
から排出され三方弁１４を介してフィルタハクジング１
５に導びかれる。フィルタハウジング１５内にはフィル
タ１６が装着され排ガス中の微粉末が瀘過され、排ガス
処理装置で除毒後屋外へ排気される。
５に導びかれる。フィルタハウジング１５内にはフィル
タ１６が装着され排ガス中の微粉末が瀘過され、排ガス
処理装置で除毒後屋外へ排気される。
三方弁１４には真空ポンプ１８が接続されて、にり結晶
成長に先立ち成長炉内のガスを排出できる。
成長に先立ち成長炉内のガスを排出できる。
ガス導入ダク） １３には、原料ガス源、流量制御弁（
ともに図示せず）が取り付けられている。この実施例で
は、ガス源として水素で希釈したアルシン（＆＠Ｈ１）
ガス、水素で希釈したｎｕドーピングガスとなる水素化
上レン（Ｉ（、Ｓｅ）ガスと水素ガスの供給源とに接続
されており、この水素ガスにより蒸気化されて供給され
るトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、）リメチルｒルミ＝
ウＡ （ＴＭＡ）とｐ温ドーピングガスとなるジエチ
ルジンク（ＤＢＺ）が接続されている。前記ｒルシン、
トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムは成長炉
内で熱分解されてガリウム・アルミニウム・砒素の気相
成長を果し、前記水素ガスはキャリアガスとして働らく
。
ともに図示せず）が取り付けられている。この実施例で
は、ガス源として水素で希釈したアルシン（＆＠Ｈ１）
ガス、水素で希釈したｎｕドーピングガスとなる水素化
上レン（Ｉ（、Ｓｅ）ガスと水素ガスの供給源とに接続
されており、この水素ガスにより蒸気化されて供給され
るトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、）リメチルｒルミ＝
ウＡ （ＴＭＡ）とｐ温ドーピングガスとなるジエチ
ルジンク（ＤＢＺ）が接続されている。前記ｒルシン、
トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムは成長炉
内で熱分解されてガリウム・アルミニウム・砒素の気相
成長を果し、前記水素ガスはキャリアガスとして働らく
。
次に、上記のような構成の気相成長装置を使用してガリ
ウムアルミニウム砒素の薄膜結晶を成長する場合につい
て説明する。まず、鏡面研摩した略１０ｃｒＩｔの面積
を有する面方位が（１００）のＧａにｓＪｌ。
ウムアルミニウム砒素の薄膜結晶を成長する場合につい
て説明する。まず、鏡面研摩した略１０ｃｒＩｔの面積
を有する面方位が（１００）のＧａにｓＪｌ。
板２を有機洗浄し、次に硫酸系エツチング液で化学エッ
チする。次いで上記基板を試料支持台３に載置する。次
いで成長炉内を真空排気し、その後、水素ガスで成長炉
１内を置換する。成長炉ｌ内のガス置換を十分に行なっ
た後ＲＦコイル１９により約７５０Ｃに加熱する。そし
て、所望の組成に混合された原料ガスをガス導入ダクト
１８より流入する。
チする。次いで上記基板を試料支持台３に載置する。次
いで成長炉内を真空排気し、その後、水素ガスで成長炉
１内を置換する。成長炉ｌ内のガス置換を十分に行なっ
た後ＲＦコイル１９により約７５０Ｃに加熱する。そし
て、所望の組成に混合された原料ガスをガス導入ダクト
１８より流入する。
導入された原料ガスは、成長炉上部に設けられた拡散板
２０によって拡散され成長炉の上方から下方に向って流
れる。混合されたガスは、基板近傍で熱分解され基板上
で結晶となり成長する。成長層の膜厚は、１族ガスすな
わち、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムの
流量によって決まるので予め成長時間と膜厚の関係を調
べて暦き、成長時間を制御することで膜厚を制御する。
２０によって拡散され成長炉の上方から下方に向って流
れる。混合されたガスは、基板近傍で熱分解され基板上
で結晶となり成長する。成長層の膜厚は、１族ガスすな
わち、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムの
流量によって決まるので予め成長時間と膜厚の関係を調
べて暦き、成長時間を制御することで膜厚を制御する。
基板近傍で熱分解して、成長にあずからなかった熱分解
ガスや未分解のＡ ｓ Ｈｓガスのうち一部は、成長炉
内壁や仕切板６の上面に堆積する。さらに、仕切板６に
下部室８の内壁と同心的に窄孔された開孔３１を通過し
下部室８に導びかれる。下部室８は水冷されているので
、加熱されたガスは急冷さ４には鍔２２が設けられ排ガ
ス中の微粉末によりＹリング２１が傷つかぬようになっ
ている。下部室８内でも処理できなかった熱分解ガスは
、三方パルプ１４通過後フィルタハウジング内に導入さ
れ瀘過される。一方、未分解のＡｓＨ１ガスは、排ガス
処理装置で除毒後放出される。 ′なお、仕切
板６の上面に堆積したデポジット物は、王水等で簡単に
除去でき、再使用することが可能である。また、下部室
内壁に堆積したデポジット物は、真空掃除機等で容易に
とることができる。これによりフィルタの目詰りが著し
く低減でき、フィルタの交換頻度を少なくすることがで
きる。
ガスや未分解のＡ ｓ Ｈｓガスのうち一部は、成長炉
内壁や仕切板６の上面に堆積する。さらに、仕切板６に
下部室８の内壁と同心的に窄孔された開孔３１を通過し
下部室８に導びかれる。下部室８は水冷されているので
、加熱されたガスは急冷さ４には鍔２２が設けられ排ガ
ス中の微粉末によりＹリング２１が傷つかぬようになっ
ている。下部室８内でも処理できなかった熱分解ガスは
、三方パルプ１４通過後フィルタハウジング内に導入さ
れ瀘過される。一方、未分解のＡｓＨ１ガスは、排ガス
処理装置で除毒後放出される。 ′なお、仕切
板６の上面に堆積したデポジット物は、王水等で簡単に
除去でき、再使用することが可能である。また、下部室
内壁に堆積したデポジット物は、真空掃除機等で容易に
とることができる。これによりフィルタの目詰りが著し
く低減でき、フィルタの交換頻度を少なくすることがで
きる。
本発明による装置を使用して結晶成長を行なったもので
は、圧力上昇による異常層がみられず、これらの基板を
使用して作成した半導体レーザの歩留りが高くその工業
的価値は極めて大である。
は、圧力上昇による異常層がみられず、これらの基板を
使用して作成した半導体レーザの歩留りが高くその工業
的価値は極めて大である。
なお５本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。前記実施例では、有機金属と砒素の水素化合物とに
よるＧａ入１ＮＳの気相成長に適用したが、他の物質に
よるＧａ１ＬＪＩＡｓの気相成長法或いはＧｉＡ、ｄＡ
ａ以外の化合物半導体の気相成長に適用することも可能
である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形しても実施することができる。
い。前記実施例では、有機金属と砒素の水素化合物とに
よるＧａ入１ＮＳの気相成長に適用したが、他の物質に
よるＧａ１ＬＪＩＡｓの気相成長法或いはＧｉＡ、ｄＡ
ａ以外の化合物半導体の気相成長に適用することも可能
である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形しても実施することができる。
第１図は本発明の一実施例に係わる気相成長装置の成長
炉の断面を示す図、第２図は排ガス処理の系統を表わす
概略図で、第３図は仕切板の平面を表わす図である。 ｌ・・・成長炉 ２・・・試料（基板）３・・・
試料支持台 ６・・・仕切板８・・・水冷下部室
１３・・・原料ガス導入孔１５・・・フィルタハウジン
グ １７・・・排ガス処理装置１８・・・真空ポンプ 代理人 弁理士 則 近 憲 信 局 大胡典夫 第 １ 図 第 ２ 図
炉の断面を示す図、第２図は排ガス処理の系統を表わす
概略図で、第３図は仕切板の平面を表わす図である。 ｌ・・・成長炉 ２・・・試料（基板）３・・・
試料支持台 ６・・・仕切板８・・・水冷下部室
１３・・・原料ガス導入孔１５・・・フィルタハウジン
グ １７・・・排ガス処理装置１８・・・真空ポンプ 代理人 弁理士 則 近 憲 信 局 大胡典夫 第 １ 図 第 ２ 図
Claims (3)
- （１）上部に原料ガス導入部を、下部に原料ガス排出部
を有する成長炉内に原料ガスを導入し熱分解を行ない、
成長炉内に配置された結晶基板上に単結晶を成長する縦
型有機金属熱分解気相成長装置において、前記成長炉の
下部に冷却手段を有する下部室を、また前記成長炉と前
記下部室との間に開孔部を有する仕切板を設け、結晶成
長に寄与しなかつた原料ガスを前記下部室を介して排出
することを特徴とする縦型有機金属熱分解気相成長装置
。 - （２）前記仕切板は着脱可能であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の縦型有機金属熱分解気相成長
装置。 - （３）前記仕切板の開孔部は前記下部室に対し同心的に
形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の縦型有機金属熱分解気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22465685A JPS6285422A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 縦型有機金属熱分解気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22465685A JPS6285422A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 縦型有機金属熱分解気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285422A true JPS6285422A (ja) | 1987-04-18 |
Family
ID=16817141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22465685A Pending JPS6285422A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 縦型有機金属熱分解気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285422A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006040743A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理方法及び装置 |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP22465685A patent/JPS6285422A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006040743A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理方法及び装置 |
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