JPS6328032A - 有機金属気相成長法による成長装置 - Google Patents
有機金属気相成長法による成長装置Info
- Publication number
- JPS6328032A JPS6328032A JP61171229A JP17122986A JPS6328032A JP S6328032 A JPS6328032 A JP S6328032A JP 61171229 A JP61171229 A JP 61171229A JP 17122986 A JP17122986 A JP 17122986A JP S6328032 A JPS6328032 A JP S6328032A
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- Japan
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- gas
- gas supply
- inp
- substrate
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- Pending
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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】
産業上の利用分野
本発明はエピタキシャル結晶成長分野におけるＭＯＣＶ
Ｄ （有機金属気相成長法）を用いた超薄膜のための成
長装置に関するものである。
Ｄ （有機金属気相成長法）を用いた超薄膜のための成
長装置に関するものである。
従来の技術
エピタキシャル結晶は多くの分野、特に化合物半導体に
おける各種の電気素子、光素子の製造にとって必要不可
欠であり、現在ＬＰＩ！： （液相エピ１’キ’／＋ｙ
ｖ）、ＭＯＣＶＤ 、ＭＢＥ （分子線エビタキシャ＃
）、ＶＰＥ（気相エピタキシャル）等、各種の手法を用
いて行われている。ところが近年、このエピタキシャル
結晶に対する要求は益々薄膜化、多層化へと広がり、そ
れに伴って各層の膜厚制御性と界面の急峻性が啄めて重
要な要素になりつつある。こういった要求を満す成長手
法としては、多くの場合ＭＢＥが用いられ、良好な結果
を得ることに成功しているが、本手法は装置が犬がかり
で且つ極めて高価であり、装置の稼動率からも必ずしも
良くないし、また大量の液体窒素を消費し運転コストが
高いといった欠点があり、ここでは比較的簡単なＭＯＣ
ＶＤによる良好な超薄膜多層膜形成手法を提供するもの
である。
おける各種の電気素子、光素子の製造にとって必要不可
欠であり、現在ＬＰＩ！： （液相エピ１’キ’／＋ｙ
ｖ）、ＭＯＣＶＤ 、ＭＢＥ （分子線エビタキシャ＃
）、ＶＰＥ（気相エピタキシャル）等、各種の手法を用
いて行われている。ところが近年、このエピタキシャル
結晶に対する要求は益々薄膜化、多層化へと広がり、そ
れに伴って各層の膜厚制御性と界面の急峻性が啄めて重
要な要素になりつつある。こういった要求を満す成長手
法としては、多くの場合ＭＢＥが用いられ、良好な結果
を得ることに成功しているが、本手法は装置が犬がかり
で且つ極めて高価であり、装置の稼動率からも必ずしも
良くないし、また大量の液体窒素を消費し運転コストが
高いといった欠点があり、ここでは比較的簡単なＭＯＣ
ＶＤによる良好な超薄膜多層膜形成手法を提供するもの
である。
第２図は、従来のＭＯＣＶＩ）エビタキンヤル成長装置
の概要を示す。以下では１例としてＩｎＰ 。
の概要を示す。以下では１例としてＩｎＰ 。
ＩｎＧａＡｓＰ のＭＯＣＶＤ成長を例にとって説明
する。■族（ＩｎＧａ）の原料はボンベ内に充填された
液体状の有機金属ＴＥ工（トリエチルインジウム）５１
．’ｒＥＧ（）リエチルガリウム）６２を用い、Ｈ２導
入管５３より導入されたＨ２ ガスのバブリングによ
って上記有機金属はＨ２ガスと共に気体状態で反応管６
４内部へ供給される。この際、反応管５４と有機金属ボ
ンベ５１．５２の中間に設けられたマスフローメータ５
已によってガス流量は正確に制御されている。一方、Ｙ
族原料（Ｐ１人Ｓ）は、Ｈ２ガスによって希釈されたＡ
ｓＨ３（アルミン）ｓｅ、ＰＨ３（フォスフイン）５７
等のガスが用いられ、これらのガスも■族原料の場合と
同様にマスフローメータ６６によって流量制御された後
、反応管５４の内部に送りこまれる。
する。■族（ＩｎＧａ）の原料はボンベ内に充填された
液体状の有機金属ＴＥ工（トリエチルインジウム）５１
．’ｒＥＧ（）リエチルガリウム）６２を用い、Ｈ２導
入管５３より導入されたＨ２ ガスのバブリングによ
って上記有機金属はＨ２ガスと共に気体状態で反応管６
４内部へ供給される。この際、反応管５４と有機金属ボ
ンベ５１．５２の中間に設けられたマスフローメータ５
已によってガス流量は正確に制御されている。一方、Ｙ
族原料（Ｐ１人Ｓ）は、Ｈ２ガスによって希釈されたＡ
ｓＨ３（アルミン）ｓｅ、ＰＨ３（フォスフイン）５７
等のガスが用いられ、これらのガスも■族原料の場合と
同様にマスフローメータ６６によって流量制御された後
、反応管５４の内部に送りこまれる。
この際、ＰＨ３６７は、分解が困難なため、前身って高
温に加熱された分解炉５８を通して反応管６４に供給さ
れる場合が多い。この様にして反応管６４内部に送りこ
まれた各成分ガスは、高周波加熱用コイル５９によって
加熱されたサセプター上に戴置された基板６ｏ面上で、
熱分解反応を起し、所定の化合物として基板６０面上に
析出する。
温に加熱された分解炉５８を通して反応管６４に供給さ
れる場合が多い。この様にして反応管６４内部に送りこ
まれた各成分ガスは、高周波加熱用コイル５９によって
加熱されたサセプター上に戴置された基板６ｏ面上で、
熱分解反応を起し、所定の化合物として基板６０面上に
析出する。
なお、上記の過程でＩｎＰエピタキシャル結晶の成長に
際してはＴＥＩとＰＨ，、ＩｎＧａＡｓＰ ノｘピタキ
シャル結晶の成長に際してばＴＥＩ、ＴＩＪｐａ３．人
ｓ Ｈ３が用いられることは言う迄もない。
際してはＴＥＩとＰＨ，、ＩｎＧａＡｓＰ ノｘピタキ
シャル結晶の成長に際してばＴＥＩ、ＴＩＪｐａ３．人
ｓ Ｈ３が用いられることは言う迄もない。
このＭＯＣＶＤによるエピタキシャル成長は上記の様に
各原料は全て気体状態で反応管５４に導入きれるため、
それらの供給量は各原料ガスの通路に設けられたマスフ
ロメータ６６によって精度良く容易に制御することがで
き、例えばＩｎ、 −ｘＧａｘＡｓ、Ｐｌ、の任意の混
合比、ｘ＋ ７の制御も比較的容易に行うことができる
。
各原料は全て気体状態で反応管５４に導入きれるため、
それらの供給量は各原料ガスの通路に設けられたマスフ
ロメータ６６によって精度良く容易に制御することがで
き、例えばＩｎ、 −ｘＧａｘＡｓ、Ｐｌ、の任意の混
合比、ｘ＋ ７の制御も比較的容易に行うことができる
。
尚、第２図中のＤＥＺ（ジエチルジンク）６１およびＨ
２Ｓ （硫化水素）６２はエピタキシャル結晶をｐ型、
或はｎ型にするためのドーピング材料であり、６３はフ
ィルター、６４はモレキュラーシープトラップ、６６は
減圧でエピタキシャル成長を行うための真空ポンプ、６
６はガスのストップパルプである。
２Ｓ （硫化水素）６２はエピタキシャル結晶をｐ型、
或はｎ型にするためのドーピング材料であり、６３はフ
ィルター、６４はモレキュラーシープトラップ、６６は
減圧でエピタキシャル成長を行うための真空ポンプ、６
６はガスのストップパルプである。
発明が解決しようとする問題点
以上述べてきたようにＭＯＣＶＤでは、化合物結晶の組
成制御は、供給ガスの量を制御することによって比較的
容易にできるが、最近多くのデバイス、特に高速電子デ
バイスや低シキイ値高性能レーザ等の分野で注目をあび
ている超薄膜多層構造（超格子構造）の形成に際しては
、従来のＭＯＣＶＤは充分な成長手法とは云い難い。例
えばＩ ｎ Ｐ ／ Ｉ ｎ 、ｘ Ｇ’ ｘ Ａ ｓ
ｙ Ｐ 、ｙ超格子構造の形成に際して、 （１）広い面積にわたって均一で極めて薄い（〜２００
Å以下） 工ｎＰとＩ ｎ １ｘ Ｇ ａ ｘ Ａ ｓ
ｙ Ｐ ＋ ｙ Ｏ層が交互に、且つ組成制御性よく
形成できること０ （２）異った化合物間（ＩｎＰとＩ ｎ １ｘ Ｇａ
ｘ人ｓｙＰ、−ｙ）の境界面が、組成ズレを起すことな
くきれいに分離されていること（界面の急峻性）０とい
ったことが重要である。（１）の問題は前記のＭＯＣＶ
Ｄ手法によって可能であるが、（２）の問題に関しては
従来の手法では満足すべきレベルには達していない。即
ち、異種化合物間の界面の急峻性を得るため従来のＭＯ
ＣｖＤでは、原料ガスの供給、供給停止といった状態を
原料ガスの供給パイプの途中に設けられたバルブ６６に
よって操作されている。例えばＩｎＧａＡｓＰを形成し
ていて、成る時点からＩｎＰの形成に切り換えた場合に
ついてみると、当初はＴＫＺ、ＴＫＧ、人ｓＨ３，ＰＨ
３と４種類のガスが夫々所定の流量でもって反応管６４
に送り込まれているが、成る時点でＴＥＧ。
成制御は、供給ガスの量を制御することによって比較的
容易にできるが、最近多くのデバイス、特に高速電子デ
バイスや低シキイ値高性能レーザ等の分野で注目をあび
ている超薄膜多層構造（超格子構造）の形成に際しては
、従来のＭＯＣＶＤは充分な成長手法とは云い難い。例
えばＩ ｎ Ｐ ／ Ｉ ｎ 、ｘ Ｇ’ ｘ Ａ ｓ
ｙ Ｐ 、ｙ超格子構造の形成に際して、 （１）広い面積にわたって均一で極めて薄い（〜２００
Å以下） 工ｎＰとＩ ｎ １ｘ Ｇ ａ ｘ Ａ ｓ
ｙ Ｐ ＋ ｙ Ｏ層が交互に、且つ組成制御性よく
形成できること０ （２）異った化合物間（ＩｎＰとＩ ｎ １ｘ Ｇａ
ｘ人ｓｙＰ、−ｙ）の境界面が、組成ズレを起すことな
くきれいに分離されていること（界面の急峻性）０とい
ったことが重要である。（１）の問題は前記のＭＯＣＶ
Ｄ手法によって可能であるが、（２）の問題に関しては
従来の手法では満足すべきレベルには達していない。即
ち、異種化合物間の界面の急峻性を得るため従来のＭＯ
ＣｖＤでは、原料ガスの供給、供給停止といった状態を
原料ガスの供給パイプの途中に設けられたバルブ６６に
よって操作されている。例えばＩｎＧａＡｓＰを形成し
ていて、成る時点からＩｎＰの形成に切り換えた場合に
ついてみると、当初はＴＫＺ、ＴＫＧ、人ｓＨ３，ＰＨ
３と４種類のガスが夫々所定の流量でもって反応管６４
に送り込まれているが、成る時点でＴＥＧ。
ムｓＨ３のガス供給をストップバルブ６６によって停止
して、ＩｎＰの形成を開始する。この場合ストップバル
ブ６６を停止しても、同バルブから反応間５４０間の残
っているＴＥ（、、ムｓＨ３が成長結晶に影響し、スト
ップパルプを停止にしても直ちにＩｎＰの成長条件には
ならず、Ｉ ｎＧａ人ＳとＩｎＰの間にＧａと人Ｓの成
分が徐々に小さくなっていくような中間化合物が形成さ
れることになる（界面急峻性のダレ）。従って、こうい
った界面のダレを無くし、急峻性を得るため、大量のキ
ャリアガス（Ｈ２）を流し、残留ガス（ＴＫＧ、ＡｓＨ
３）をできるだけ早く排出させるとか、或はガスのスト
ップパルプを可能な限り反応管６４の近くに設けて残留
ガス量を少なくする等の工夫がなされているが、現状で
は界面のダレ部分として約２０八と充分な急峻性を得る
には至っていない（ＭＢｌｌｅでは１０Å以下が可能）
。
して、ＩｎＰの形成を開始する。この場合ストップバル
ブ６６を停止しても、同バルブから反応間５４０間の残
っているＴＥ（、、ムｓＨ３が成長結晶に影響し、スト
ップパルプを停止にしても直ちにＩｎＰの成長条件には
ならず、Ｉ ｎＧａ人ＳとＩｎＰの間にＧａと人Ｓの成
分が徐々に小さくなっていくような中間化合物が形成さ
れることになる（界面急峻性のダレ）。従って、こうい
った界面のダレを無くし、急峻性を得るため、大量のキ
ャリアガス（Ｈ２）を流し、残留ガス（ＴＫＧ、ＡｓＨ
３）をできるだけ早く排出させるとか、或はガスのスト
ップパルプを可能な限り反応管６４の近くに設けて残留
ガス量を少なくする等の工夫がなされているが、現状で
は界面のダレ部分として約２０八と充分な急峻性を得る
には至っていない（ＭＢｌｌｅでは１０Å以下が可能）
。
本発明は、上記の従来の問題点に鑑み、ＭＯＣＶＩ）に
おいて急峻な界面特性を得ることを主たる目的としてい
る。
おいて急峻な界面特性を得ることを主たる目的としてい
る。
問題点を解決するための手段
本発明は前記の問題点を解決するため、従来法のように
ストップパルプによって各種成分ガスの供給・停止を繰
り返すことなく、各結晶組成に応じて専用の結晶成長領
域を設け、当該領域には常に必要な成分ガスが供給され
ている状態で、基板を設置したサセプターが上記各領域
に移動させることによって実効的なガスの切換えを行う
ものであり、残留ガスによる心配はなくなる。
ストップパルプによって各種成分ガスの供給・停止を繰
り返すことなく、各結晶組成に応じて専用の結晶成長領
域を設け、当該領域には常に必要な成分ガスが供給され
ている状態で、基板を設置したサセプターが上記各領域
に移動させることによって実効的なガスの切換えを行う
ものであり、残留ガスによる心配はなくなる。
作用
本発明は、ＩｎＰピタタキシャル層形成のためのＴＥＩ
およびＰＨ３ガス１７）供給口およびＩｎＧａＡｓＰエ
ビタキンヤル層形成のためのＴＲＩ、ＴＥ（１，。
およびＰＨ３ガス１７）供給口およびＩｎＧａＡｓＰエ
ビタキンヤル層形成のためのＴＲＩ、ＴＥ（１，。
人ｓＨ３およびＰＨ３ガスの供給口を夫々別個に具備し
、各供給口からのガスの流れの下流側に内部がガス通路
となるような円筒状のサセプターを設け、当該サセプタ
ーを必要なガス供給口面に接近して移動可能なようにし
ておくことにより、ＩｎＰ 。
、各供給口からのガスの流れの下流側に内部がガス通路
となるような円筒状のサセプターを設け、当該サセプタ
ーを必要なガス供給口面に接近して移動可能なようにし
ておくことにより、ＩｎＰ 。
ＩｎＧａＡｓＰ夫々サセプターの移動のみによって不必
要な成分ガスが混合することなく良好なエピタキシャル
層の形成が行われる。
要な成分ガスが混合することなく良好なエピタキシャル
層の形成が行われる。
実施例
第１図は本発明の一実施例を示したものである。
以下では従来例のところで述べたのと同様に、■族原料
としてＴＥＩ、ＴＫＧ、Ｖ族原料としてムｓＨ３，ＰＨ
３’（ｉ７用いたＩｎＰおよびＩｎＧａＡｓＰ ｘピタ
キ／ヤル成長を例にとって説明する。なお、同図は従来
の第２図のマスフロメータ６６、ストップパルプ６６、
各種ガス６１．５２，５３，６６゜５７．６１．６２等
々のガス供給システムは全て省略され、反応管５４に対
応する部分のみであるが、ガス供給システム部は従来と
同様である。
としてＴＥＩ、ＴＫＧ、Ｖ族原料としてムｓＨ３，ＰＨ
３’（ｉ７用いたＩｎＰおよびＩｎＧａＡｓＰ ｘピタ
キ／ヤル成長を例にとって説明する。なお、同図は従来
の第２図のマスフロメータ６６、ストップパルプ６６、
各種ガス６１．５２，５３，６６゜５７．６１．６２等
々のガス供給システムは全て省略され、反応管５４に対
応する部分のみであるが、ガス供給システム部は従来と
同様である。
まず、Ｔ Ｅ Ｉ 、 ＰＨ３がキャリアガスＨ２と共
に、夫々ＴＲＩ供給管１ 、 ＰＨ３供給管２を通って
ミキサ一部４に導かれる。ここで混合されたガスはガス
噴出口６を経てガス供給口６１円筒状のサセプター７へ
と導かれる。すてブタ−７は、高周波コイル８によって
加熱され、サセプター了の内部に設置された基板９はサ
セプター７からの熱伝導により所定の温度（６００°Ｃ
〜７００°Ｃ）に加熱されている。この状態で、前記の
ＴＥＩ、ＰＨ３がサセプタ−７内部の基板９上を通過す
ると熱分解反応により基板９上にＩｎＰを析出形成する
。未反応ガスはサセフリー７上部からガス排出口１ｏを
通って外部に排出される。ＩｎＰ形成後このサセプター
７は図の大領域よりＢ領域へ回転移動させる。Ｂ領域で
は、上記と同様にＴＲＩ、ＴＥＧ、人ｓＨ，，ＰＨ５が
夫々所定の混合比でもってミキサ一部１１．ガス噴出ロ
、ガス供給口を経て、前記サセプター７内へ供給され、
基板９上へＩｎＧａＡｓＰ を形成する。
に、夫々ＴＲＩ供給管１ 、 ＰＨ３供給管２を通って
ミキサ一部４に導かれる。ここで混合されたガスはガス
噴出口６を経てガス供給口６１円筒状のサセプター７へ
と導かれる。すてブタ−７は、高周波コイル８によって
加熱され、サセプター了の内部に設置された基板９はサ
セプター７からの熱伝導により所定の温度（６００°Ｃ
〜７００°Ｃ）に加熱されている。この状態で、前記の
ＴＥＩ、ＰＨ３がサセプタ−７内部の基板９上を通過す
ると熱分解反応により基板９上にＩｎＰを析出形成する
。未反応ガスはサセフリー７上部からガス排出口１ｏを
通って外部に排出される。ＩｎＰ形成後このサセプター
７は図の大領域よりＢ領域へ回転移動させる。Ｂ領域で
は、上記と同様にＴＲＩ、ＴＥＧ、人ｓＨ，，ＰＨ５が
夫々所定の混合比でもってミキサ一部１１．ガス噴出ロ
、ガス供給口を経て、前記サセプター７内へ供給され、
基板９上へＩｎＧａＡｓＰ を形成する。
尚、同図で３はドーピングガスの供給Ｌ １２はモー
タ１３と直結された回転軸、１４は前記回転軸１２と１
体となったサセプター支持板、１５は水冷するために２
重になった反応管、１６は冷却水注入口、１了は冷却水
排水口である。また１ガス供給口６とサセプター７との
間のギャップは、ガス供給口６からサセプタ−７内部へ
流入するガスの洩漏ができるだけなくすために１回転軸
１２の回りのサセフリ−７の回転を妨げない程度ででき
るだけ狭い方が良い。まだ、仮りに上記ギャップから洩
漏ガスが多くあっても、反応管１５の内部は通常の場合
、常に水素ガスが流れている状態にあるため、大領域は
Ｂ領域のエヒリキシャル成長領域への互のガスの混入は
なく、すみやかにガス排出口１０へ運び去られる。
タ１３と直結された回転軸、１４は前記回転軸１２と１
体となったサセプター支持板、１５は水冷するために２
重になった反応管、１６は冷却水注入口、１了は冷却水
排水口である。また１ガス供給口６とサセプター７との
間のギャップは、ガス供給口６からサセプタ−７内部へ
流入するガスの洩漏ができるだけなくすために１回転軸
１２の回りのサセフリ−７の回転を妨げない程度ででき
るだけ狭い方が良い。まだ、仮りに上記ギャップから洩
漏ガスが多くあっても、反応管１５の内部は通常の場合
、常に水素ガスが流れている状態にあるため、大領域は
Ｂ領域のエヒリキシャル成長領域への互のガスの混入は
なく、すみやかにガス排出口１０へ運び去られる。
発明の効果
本発明では、ヘテロエピタキシャル形成に際して、従来
のＭＯＣＶＤでみられるような反応管内部及びガス通路
に基因する不必要な残存ガスの影響による界面急峻性の
ダレをなくし、急峻な界面をもったヘテロエピタキシャ
ルの形成が極めて容易に可能となる。
のＭＯＣＶＤでみられるような反応管内部及びガス通路
に基因する不必要な残存ガスの影響による界面急峻性の
ダレをなくし、急峻な界面をもったヘテロエピタキシャ
ルの形成が極めて容易に可能となる。
第１図は本発明の一実施例におけるＭＯＣＶＤによるエ
ピタキシャル層晶の成長法を実現するための成長装置の
主要部を示す構成図、第２図は従来例のＭＯＣｖＤによ
る成長装置を示す構成図である。 １・・・・・・ＴＥＩ供給管、２・・・・・・ＰＨ３供
給管、４・・・・・・ミキサ一部、５・・・・・・ガス
噴出口、６・・・・・ガス供給管、７・・・・・・サセ
プター、８・・・・・・高周波コイル、９・・・・・・
基板、１ｏ・・・・・・ガス排出口、１２・・・・・・
回転軸、１３・・・・・・モータ、１４・・・・・・サ
セプター支持板。 １５・・・・・・反応管。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図
ピタキシャル層晶の成長法を実現するための成長装置の
主要部を示す構成図、第２図は従来例のＭＯＣｖＤによ
る成長装置を示す構成図である。 １・・・・・・ＴＥＩ供給管、２・・・・・・ＰＨ３供
給管、４・・・・・・ミキサ一部、５・・・・・・ガス
噴出口、６・・・・・ガス供給管、７・・・・・・サセ
プター、８・・・・・・高周波コイル、９・・・・・・
基板、１ｏ・・・・・・ガス排出口、１２・・・・・・
回転軸、１３・・・・・・モータ、１４・・・・・・サ
セプター支持板。 １５・・・・・・反応管。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図
Claims (1)
- 回転軸を中心とした同心円の円周上に少なくとも２個の
固定したガス供給口を設け、かつそのガス供給口を通し
てガスが供給される円筒形のサセプターを回転軸に結合
して回転可能な様に支持して設け、回転軸の回転により
サセプターを回転させ、異なるガス供給口に連通させる
様に構成した有機金属気相成長法による成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61171229A JPS6328032A (ja) | 1986-07-21 | 1986-07-21 | 有機金属気相成長法による成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61171229A JPS6328032A (ja) | 1986-07-21 | 1986-07-21 | 有機金属気相成長法による成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6328032A true JPS6328032A (ja) | 1988-02-05 |
Family
ID=15919437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61171229A Pending JPS6328032A (ja) | 1986-07-21 | 1986-07-21 | 有機金属気相成長法による成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6328032A (ja) |
-
1986
- 1986-07-21 JP JP61171229A patent/JPS6328032A/ja active Pending
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