JPS6136372B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6136372B2 JPS6136372B2 JP11249478A JP11249478A JPS6136372B2 JP S6136372 B2 JPS6136372 B2 JP S6136372B2 JP 11249478 A JP11249478 A JP 11249478A JP 11249478 A JP11249478 A JP 11249478A JP S6136372 B2 JPS6136372 B2 JP S6136372B2
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- Japan
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- tube
- liner
- reaction
- reaction tube
- gas
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は気相成長方法に関し、特に化合物半導
体の結晶層を気相反応により基板上に成長させる
場合に好適な気相成長方法に関するものである。
体の結晶層を気相反応により基板上に成長させる
場合に好適な気相成長方法に関するものである。
GaAs，GaAsP等化合物半導体を基材とした発
光ダイオード、電界効果トランジスタ等各種の半
導体装置の製造において、Ga，As，Ｐ等のハロ
ゲン化物の蒸気の気相反応によつてGaAs等の基
板上に結晶層を成長させる技術が広く採用されて
いる。
光ダイオード、電界効果トランジスタ等各種の半
導体装置の製造において、Ga，As，Ｐ等のハロ
ゲン化物の蒸気の気相反応によつてGaAs等の基
板上に結晶層を成長させる技術が広く採用されて
いる。
かかる気相成長のために用いられる装置の代表
的な従来例を第１図に示しGaAs気相エピタキシ
ヤル成長の例について説明する。
的な従来例を第１図に示しGaAs気相エピタキシ
ヤル成長の例について説明する。
第１図Ａは横形反応管の断面図、そして第１図
Ｂはその温度プロフアイルである。
Ｂはその温度プロフアイルである。
この装置は主として反応管１０、キヤツプ１
１、ガス導入口１５、およびガス排出口１６より
構成され、反応管１０の内部にはボート２０によ
つてガリウム（Ga）ソース３０と支持棒４０に
よつて砒化ガリウム（GaAs）基板５０とが設置
される。また反応生成物が反応管１０の内壁に付
着するのを防止しそして反応生成物を管外へ除去
するのを容易にするために、いわゆるライナー管
と呼ばれる円筒形の管６０がその外径が本体１０
の内径と近接するようにそして基板５０とボート
２０のおよそ中間位置からガス流の下手方向にか
けて挿入される。
１、ガス導入口１５、およびガス排出口１６より
構成され、反応管１０の内部にはボート２０によ
つてガリウム（Ga）ソース３０と支持棒４０に
よつて砒化ガリウム（GaAs）基板５０とが設置
される。また反応生成物が反応管１０の内壁に付
着するのを防止しそして反応生成物を管外へ除去
するのを容易にするために、いわゆるライナー管
と呼ばれる円筒形の管６０がその外径が本体１０
の内径と近接するようにそして基板５０とボート
２０のおよそ中間位置からガス流の下手方向にか
けて挿入される。
GaAsの気相成長に於いては一般に次の４つの
工程を含む。すなわち、反応管内部を清浄にする
ため管内を気相エツチングする第１の工程、Ga
融液内にAsを飽和させる第２の工程、基板を挿
入しエピタキシヤル成長を行う第３の工程、およ
び成長終了後に基板を反応管外へ取り出した后反
応炉を室温まで冷却する第４の工程である。
工程を含む。すなわち、反応管内部を清浄にする
ため管内を気相エツチングする第１の工程、Ga
融液内にAsを飽和させる第２の工程、基板を挿
入しエピタキシヤル成長を行う第３の工程、およ
び成長終了後に基板を反応管外へ取り出した后反
応炉を室温まで冷却する第４の工程である。
第一の工程においては、ガリウムソースおよび
基板は挿入せず、反応管周辺に備え付けられた加
熱炉により反応管内が均一温度になるように加熱
し、その後キヤリアガス中に三塩化砒素
（AsCL3）の蒸気を混ぜて導入する。このとき生
成した砒素はライナー管の低温部に付着するが、
この第一工程終了后に新しいライナー管と交換さ
れる。
基板は挿入せず、反応管周辺に備え付けられた加
熱炉により反応管内が均一温度になるように加熱
し、その後キヤリアガス中に三塩化砒素
（AsCL3）の蒸気を混ぜて導入する。このとき生
成した砒素はライナー管の低温部に付着するが、
この第一工程終了后に新しいライナー管と交換さ
れる。
前記第２の工程においては、ガリウムソース３
０を装填した石英ボート２０が挿入され加熱条件
下でキヤリヤガスとともにAsCL3ガスが導入さ
れ、反応によつて生成されたAsはGa中に溶解さ
れる。またこのとき生成された多量のGaの塩化
物や少量のAs，GaAs等はライナー管に堆積し、
第２工程終了后再び新しいライナー管と交換され
る。
０を装填した石英ボート２０が挿入され加熱条件
下でキヤリヤガスとともにAsCL3ガスが導入さ
れ、反応によつて生成されたAsはGa中に溶解さ
れる。またこのとき生成された多量のGaの塩化
物や少量のAs，GaAs等はライナー管に堆積し、
第２工程終了后再び新しいライナー管と交換され
る。
さらに前記第３の工程においては、基板５０を
装填した支持棒４０が挿入され、第１図Ｂの如き
適当な温度プロフアイルの下でAsCL3とキヤリ
アガスとが導入され気相成長が行われる。このと
き生成されたGaAsやGaの塩化物As等はライナー
管に付着・堆積され、このライナー管は第３工程
終了后に管外に取出される。そして第４の工程
で、エピタキシヤル層を成長させた基板を取り出
し、その後第３の工程で使用されたライナー管を
取り出し、新しいライナー管を挿入する。
装填した支持棒４０が挿入され、第１図Ｂの如き
適当な温度プロフアイルの下でAsCL3とキヤリ
アガスとが導入され気相成長が行われる。このと
き生成されたGaAsやGaの塩化物As等はライナー
管に付着・堆積され、このライナー管は第３工程
終了后に管外に取出される。そして第４の工程
で、エピタキシヤル層を成長させた基板を取り出
し、その後第３の工程で使用されたライナー管を
取り出し、新しいライナー管を挿入する。
このように前記４つの各工程に於いては前の工
程の生成物による汚染を避けるために、それぞれ
新しいライナー管が使用される。こうしたライナ
ー管の交換はそれだけ手間取る上に、反応管とラ
イナー管との接触による破損の危険や、交換時の
外気の侵入による反応管内の汚染の度合も高くな
るという問題がある。
程の生成物による汚染を避けるために、それぞれ
新しいライナー管が使用される。こうしたライナ
ー管の交換はそれだけ手間取る上に、反応管とラ
イナー管との接触による破損の危険や、交換時の
外気の侵入による反応管内の汚染の度合も高くな
るという問題がある。
本発明はかかる問題を解決せんとしてなされた
ものであり、ライナー管の交換の必要のない新規
な気相成長装置を提供せんとするものである。
ものであり、ライナー管の交換の必要のない新規
な気相成長装置を提供せんとするものである。
本発明の気相成長方法は、
反応管内に直径の異なるライナー管を多重に設
置する工程と、 反応管内に所定の反応ガスを導入し反応管内を
清浄した後最内側の第１のライナー管を引出す工
程と、 反応管内に所定の反応ガスを導入し反応管内の
ソース中に反応ガス成分を溶解させた後最内側の
第２のライナー管を引出す工程と、 反応管内に所定の反応ガスを導入し反応管内の
基板上に結晶層を気相成長させた後第３のライナ
ー管を引出す工程とを有することを特徴とする。
たとえば前記４つの工程を含む気相成長の例の場
合には、最初から４つのライナー管を同心円状に
４重に挿入しておき、各工程が終了する毎に最も
内側のライナー管から一本ずつ除去してゆくとい
うものである。
置する工程と、 反応管内に所定の反応ガスを導入し反応管内を
清浄した後最内側の第１のライナー管を引出す工
程と、 反応管内に所定の反応ガスを導入し反応管内の
ソース中に反応ガス成分を溶解させた後最内側の
第２のライナー管を引出す工程と、 反応管内に所定の反応ガスを導入し反応管内の
基板上に結晶層を気相成長させた後第３のライナ
ー管を引出す工程とを有することを特徴とする。
たとえば前記４つの工程を含む気相成長の例の場
合には、最初から４つのライナー管を同心円状に
４重に挿入しておき、各工程が終了する毎に最も
内側のライナー管から一本ずつ除去してゆくとい
うものである。
次に実施例により本発明の気相成長装置を詳述
する。第２図は本発明の気相成長装置の一実施例
に於けるライナー管挿入部分の断面図である。反
応管１０の内壁に近接して４つのライナー管６
１，６２，６３および６４が設置されている。１
つのライナー管６１の外壁は反応管１０の内壁に
近接し、他の３つのライナー管６２，６３および
６４の外壁は各々ライナー管６１，６２および６
３の内壁に近接し、各々の間隙は反応ガスを殆ん
ど通さずしかもお互いが容易に摺動できるように
設計されている。通常この間隙は１mm程度が望ま
しい。各ライナー管の長さは同一であつても良い
が、図のように内側の管程長くした方が一本づつ
取り出す場合に便利である。
する。第２図は本発明の気相成長装置の一実施例
に於けるライナー管挿入部分の断面図である。反
応管１０の内壁に近接して４つのライナー管６
１，６２，６３および６４が設置されている。１
つのライナー管６１の外壁は反応管１０の内壁に
近接し、他の３つのライナー管６２，６３および
６４の外壁は各々ライナー管６１，６２および６
３の内壁に近接し、各々の間隙は反応ガスを殆ん
ど通さずしかもお互いが容易に摺動できるように
設計されている。通常この間隙は１mm程度が望ま
しい。各ライナー管の長さは同一であつても良い
が、図のように内側の管程長くした方が一本づつ
取り出す場合に便利である。
またライナー管のガス上流側に於いては内側の
ライナー管が外側のライナー管を充分に覆うよう
に整合されていることが好ましいが、その点を考
慮した本発明の他の３つの実施例を第３図第４図
および第５図に示す。第３図に於いては最も外側
のライナー管６１の上流端に６１′の如きストツ
パーを設け、また第４図に於いては反応管本体１
０の内部にストツパー１０′を設けている。第５
図に於いては反応管の径を変え、段差をつけその
部分がストツパーとしての役目をもつ。特に第３
図の構造では、複数のライナー管を重ねたまま取
扱う場合により便利である。
ライナー管が外側のライナー管を充分に覆うよう
に整合されていることが好ましいが、その点を考
慮した本発明の他の３つの実施例を第３図第４図
および第５図に示す。第３図に於いては最も外側
のライナー管６１の上流端に６１′の如きストツ
パーを設け、また第４図に於いては反応管本体１
０の内部にストツパー１０′を設けている。第５
図に於いては反応管の径を変え、段差をつけその
部分がストツパーとしての役目をもつ。特に第３
図の構造では、複数のライナー管を重ねたまま取
扱う場合により便利である。
次に本発明の成長装置を用いてGaAs単結晶基
板にGaAs単結晶層を成長させる場合の一実施例
について説明する。
板にGaAs単結晶層を成長させる場合の一実施例
について説明する。
あらかじめ４つのライナー管６１，６２，６３
および６４を反応管１０の内部に設置したあと、
第１図Ａと同様にキヤツプ１１をかぶせ、ガス導
入口１５よりキヤリアガス（例えば窒素）を導入
し、反応管のソース・基板間l1〜l3を約850℃に加
熱する。しかる后キヤリアガスにAsCL3蒸気を
適当量混入し反応管内に導入し、管内の気相エツ
チを行う。反応管内を清浄にする充分な時間だけ
この状態を持続したのち、AsCL3の導入を停止
し、キヤリアガスが水素の場合は、不活性ガスと
置換する。しかるのちキヤツプ１１を開け、反応
生成物であるAsの付着した最も内側のライナー
管６４を引出し、石英ボート２０に高純度ガリウ
ム３０を充填し反応管内のl1，l2間の位置に挿込
する。温度プロフアイルは前の状態と同じであ
る。
および６４を反応管１０の内部に設置したあと、
第１図Ａと同様にキヤツプ１１をかぶせ、ガス導
入口１５よりキヤリアガス（例えば窒素）を導入
し、反応管のソース・基板間l1〜l3を約850℃に加
熱する。しかる后キヤリアガスにAsCL3蒸気を
適当量混入し反応管内に導入し、管内の気相エツ
チを行う。反応管内を清浄にする充分な時間だけ
この状態を持続したのち、AsCL3の導入を停止
し、キヤリアガスが水素の場合は、不活性ガスと
置換する。しかるのちキヤツプ１１を開け、反応
生成物であるAsの付着した最も内側のライナー
管６４を引出し、石英ボート２０に高純度ガリウ
ム３０を充填し反応管内のl1，l2間の位置に挿込
する。温度プロフアイルは前の状態と同じであ
る。
次いで約30℃のAsCL3の蒸気を約300c.c.／min
の窒素ガスと共に導入し、Gaソース中にAsを溶
解させる。飽和濃度まで充分Asを溶解させたの
を、AsCL3の導入を停止する。しかるのちキヤ
ツプを開け、反応生成物である多量のGaの塩化
物や、少量のAs，GaAs等の付着したライナー管
６３を引き出し、支持棒４０によりGaAs単結晶
基板５０を挿入する。
の窒素ガスと共に導入し、Gaソース中にAsを溶
解させる。飽和濃度まで充分Asを溶解させたの
を、AsCL3の導入を停止する。しかるのちキヤ
ツプを開け、反応生成物である多量のGaの塩化
物や、少量のAs，GaAs等の付着したライナー管
６３を引き出し、支持棒４０によりGaAs単結晶
基板５０を挿入する。
この後第１図Ｂの如き温度プロフイルに加熱す
る。この場合ソース位置l1〜l2間の温度t1は約850
℃、基板位置l3の温度t2は約700℃、そして基板位
置近傍の温度勾配は約−５℃／cmである。この状
態でメインラインよりAsCL3蒸気を含んだキヤ
リアガスを300c.c.／minバイパスラインよりキヤ
リアガスを700c.c.／min流し基板５０の表面に
GaAsの単結晶層のエピタキシヤル成長が行われ
る。
る。この場合ソース位置l1〜l2間の温度t1は約850
℃、基板位置l3の温度t2は約700℃、そして基板位
置近傍の温度勾配は約−５℃／cmである。この状
態でメインラインよりAsCL3蒸気を含んだキヤ
リアガスを300c.c.／minバイパスラインよりキヤ
リアガスを700c.c.／min流し基板５０の表面に
GaAsの単結晶層のエピタキシヤル成長が行われ
る。
所定の厚さだけ成長させたのち、AsCL3の導
入と反応管の加熱とを停止し、最后に基板温度が
400〜500℃になつたとき支持棒４０とともに
GaAs結晶５０を取り出し反応生成物であるGaAs
やGaの塩化物、As等の付着したライナー管６２
を引出す。ライナー管６１は、その後反応管が室
温まで下がる間に管内に残留しているGa塩化物
またはAsの蒸気が管壁に付着するのを防ぐため
のものである。
入と反応管の加熱とを停止し、最后に基板温度が
400〜500℃になつたとき支持棒４０とともに
GaAs結晶５０を取り出し反応生成物であるGaAs
やGaの塩化物、As等の付着したライナー管６２
を引出す。ライナー管６１は、その後反応管が室
温まで下がる間に管内に残留しているGa塩化物
またはAsの蒸気が管壁に付着するのを防ぐため
のものである。
以上のように本発明の気相成長装置を用いれ
ば、各工程の終了時に前以つて多量に挿入された
ライナー管を１つづつ引出すだけで良く新しいラ
イナー管と交換する必要がないので、操作を容易
にかつ短時間で行うことができ、したがつて反応
管やライナー管の破損および外気の混入による汚
染を著しく低減することが出来また前の工程での
汚染を次の工程に持ちこまない。
ば、各工程の終了時に前以つて多量に挿入された
ライナー管を１つづつ引出すだけで良く新しいラ
イナー管と交換する必要がないので、操作を容易
にかつ短時間で行うことができ、したがつて反応
管やライナー管の破損および外気の混入による汚
染を著しく低減することが出来また前の工程での
汚染を次の工程に持ちこまない。
その結果、エピタキシヤル結晶層が成長工程毎
にばらつくことはなく、再現性よく均一な膜質を
得ることができる。
にばらつくことはなく、再現性よく均一な膜質を
得ることができる。
尚、本発明の装置に用いられるライナー管は円
筒形に限らず、反応管の形状に合わせて矩形等他
の任意の形状が可能であり、また反応工程に応じ
て２つ以上の任意の数だけ多量にすることもでき
る。さらに反応管本体にはドーピング機構等目的
に応じて種々の機構を付与することも可能であ
る。
筒形に限らず、反応管の形状に合わせて矩形等他
の任意の形状が可能であり、また反応工程に応じ
て２つ以上の任意の数だけ多量にすることもでき
る。さらに反応管本体にはドーピング機構等目的
に応じて種々の機構を付与することも可能であ
る。
第１図は従来の気相反応装置を説明するための
図、第２図から第５図は本発明の実施例を説明す
るための図である。 １０……反応管、２０……ボート、３０……ガ
リウムソース、４０……支持棒、５０……基板、
６０，６１，６２，６３，６４……ライナー管。
図、第２図から第５図は本発明の実施例を説明す
るための図である。 １０……反応管、２０……ボート、３０……ガ
リウムソース、４０……支持棒、５０……基板、
６０，６１，６２，６３，６４……ライナー管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反応管内に直径の異なるライナー管を多重に
設置する工程と、 反応管内に所定ガスを導入し反応管内を清浄し
た後最内側の第１のライナー管を引出す工程と、 反応管内に所定の反応ガスを導入し反応管内の
ソース中に反応ガス成分を溶解させた後最内側の
第２のライナー管を引出す工程と、 反応管内に所定の反応ガスを導入し反応管内の
基板上に結晶層を気相成長させた後第３のライナ
ー管を引出す工程とを有することを特徴とする気
相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11249478A JPS5539630A (en) | 1978-09-13 | 1978-09-13 | Vapor phase growth device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11249478A JPS5539630A (en) | 1978-09-13 | 1978-09-13 | Vapor phase growth device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5539630A JPS5539630A (en) | 1980-03-19 |
| JPS6136372B2 true JPS6136372B2 (ja) | 1986-08-18 |
Family
ID=14588043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11249478A Granted JPS5539630A (en) | 1978-09-13 | 1978-09-13 | Vapor phase growth device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5539630A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106824935A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-06-13 | 尚涛 | 一种气相色谱玻璃衬管的清洗方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6221005Y2 (ja) * | 1980-12-19 | 1987-05-28 | ||
| JPS58181796A (ja) * | 1982-04-19 | 1983-10-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 結晶成長方法 |
| JPS6167915A (ja) * | 1984-09-12 | 1986-04-08 | Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd | プラズマｃｖｄ装置 |
| JPH04180619A (ja) * | 1990-11-15 | 1992-06-26 | Nec Yamagata Ltd | 半導体製造用横形反応炉 |
| JP4734950B2 (ja) * | 2005-02-17 | 2011-07-27 | 株式会社デンソー | 熱処理装置 |
| JP2009527877A (ja) | 2006-02-23 | 2009-07-30 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | パワー半導体モジュールの短絡装置 |
-
1978
- 1978-09-13 JP JP11249478A patent/JPS5539630A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106824935A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-06-13 | 尚涛 | 一种气相色谱玻璃衬管的清洗方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5539630A (en) | 1980-03-19 |
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