JPH01130519A - Mocvd結晶成長装置 - Google Patents

Mocvd結晶成長装置

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JPH01130519A
JPH01130519A JP28997287A JP28997287A JPH01130519A JP H01130519 A JPH01130519 A JP H01130519A JP 28997287 A JP28997287 A JP 28997287A JP 28997287 A JP28997287 A JP 28997287A JP H01130519 A JPH01130519 A JP H01130519A
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JP
Japan
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gas
group
line
supply
crystal growth
Prior art date
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Application number
JP28997287A
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English (en)
Inventor
Akihiro Takami
明宏 高見
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH01130519A publication Critical patent/JPH01130519A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、MOCVD法により結晶成長を行うMOC
VD結晶成長装置に関するものである。
(従来の技術) 第2図は従来の典型的なMOCVD結晶成長装置の構成
を示す配管の模式図である。
この図において、1はアルシンAsH3,ホスフィンP
H,などのV族材料ガスボンベ、2はトリメチルガリウ
ムTMGa、  トリメチルアルミニウムTMAI、 
 トリエチルインジウムTEInなとのIII族材料の
有機金属バブラ、3は恒温槽、4は供給ガスのガス流量
を調整するマスフローコントローラ(以下MFCと称す
)、5.5A、5Bはエア作動弁、6は反応管、7はV
族材料ガスを反応管6へ導入するキャリアライン(以下
V族プロセスラインと称す)、8はIII族有機金属ガ
スを反応管6へ導入するキャリアライン(以下III族
プロセスラインと称す)、9は前記反応管6へ導入しな
いガスを流す排気ライン(以下ベントラインと称す)、
10は結晶を成長させる基板をセットするサセプタであ
る。
なお、図中同一形状のものは同一部分を表すが、符号は
省略しである。
次に動作について説明する。MOCVD法による結晶成
長法は、III族材料に有機金属(MO)が用いられる
のが特徴である。有機金属は一部の例外を除いて常温で
液体である。有機金属は、有機金属バブラ2でH2ガス
を導入してバブリングし、恒温槽3により蒸気圧を制御
して供給される。有機金属が固体である場合は、昇華さ
せることにより供給される。結晶成長を行うには、V族
材料はV族材料ガスボンベ1より、III族の有機金属
は有機金属バブラ2にH2を導入して、MFC4で流量
を制御することにより、各々V族プロセスライン7、I
II族プロセスライン8に供給され反応管6へ、導入さ
れφ。結晶成長層の組成はMFC4による流量制御の他
、エア作動弁5の開閉により制御される。エア作動弁5
Aを開、エア作動弁5Bを閉にすることにより、III
族有機金属ガスはIII族プロセスライン8へ供給され
る。また、エア作動弁5Aを閉、エア作動弁5Bを開と
することで、III族有機金属ガスはベントライン9に
供給され、反応管6へは導入されない。反応管6へ導入
されたV原材料ガス、 III族有機金属ガスは、高温
に熱せられたサセプタ10およびその上にセットされた
基板近傍で熱分解し結晶成長が行われる。
実際のデバイス構造の結晶成長が行われる際には数層の
組成、ドーピング量の異なる多層成長が行われることと
なる。MFC4による流量制御とエア作動弁5の開閉制
御によって多層成長が可能となる。
しかし、多層成長においては、例えばIII族プロセス
ライン8へ供給されているIII族有機金属ガスをベン
トライン9に切り換えることが必要な場合もある。この
際エア作動弁5Aを開から閉に、エア作動弁5Bを閉か
ら開へと同時に行なったとしても、III族有機金属ガ
スはエア作動弁5Aから反応管6までの間のIII族プ
ロセスライン8内に停滞する。このために、メモリ効果
と呼ばれる現象を引き起こす。すなわち、急峻な界面が
得られないわけである。これは、超格子構造のような数
原子層単位の結晶成長が制御できなくなる他、InGa
AsP系、InAlGaAs系等、格子定数が組成によ
り大きく異なる場合に、格子不整合をおこす原因となっ
たりする。また、ドーピング量の少ない結晶成長層が必
要な場合に問題となる。
第3図は従来公知のMOCVD結晶成長装置の構成を示
す配管模式図である。
図において、第2図と同一符号は同一または相当部分を
示し、11はエア作動三方弁、12はH2ガスを導入す
るキャリアライン、13はラジアルマニホールドである
エア作動三方弁11は、第2図に示したエア作動弁5A
、5Bを一体構造としたものであり、ベントライン9側
とプロセスライン7側または8側との切り換えを行うも
のである。エア作動三方弁11は、反応管6の直前に設
置され、各々円周上に配置されている。エア作動三方弁
11がプロセスライン7または8になっている時には、
V原材料ガス、 III族有機金属ガスは、キャリアラ
イン12から供給されるH2ガスと混合されて反応管6
に導入される。また、ベントライン9側にすることによ
り、ベントライン9へ供給され反応間6へは導入されな
い。エア作動三方弁11が円周上に配置されたV原材料
ガス、 III族有機金属ガス導入システムをラジアル
マニホールド13という。
このようなMOCVD結晶成長装置ならば、■原材料ガ
スをV族プロセスライン7側からベントライン9側へ切
り換えた際のV族プロセスライン7内のガスの停滞を最
少限におさえることができ、急峻な界面の結晶成長が行
える他、ドーピング量の少ない結晶成長層を得ることも
できる。
しかし、V原材料ガス、III族有機金属ガスを反応管
6直前で混合しているために、ガスの混合が悪くなり、
結晶成長層面内での組成あるいはドーピング量の均一性
が悪くなるといった問題がおきる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のMOCVD装置は以上のように構成されているの
で、第2図に示した装置では、V原材料ガス、III族
有機金属ガスの切り換え時におこるメモリ効果のために
急峻な界面が得られない。また低ドーピング量の制御が
困難であるなどの問題点があった。
また第3図に示した装置では、V族材料ガス。
III族有機金属ガスの混合が悪くなり、結晶成長層の
組成、ドーピング量の面内均一性が悪くなるという問題
点があった。
この発明は、上記の問題点を解消するためになされたも
ので、急峻な界面が得られ低ドーピング量の制御が可能
であるとともに、優れた結晶成長層の組成、ドーピング
量の面内均一性が得られるMOCVD結晶成長装置を得
ることを目的とする。
(問題点を解決するための手段) この発明に係るMOCVD結晶成長装置は、供給ガス毎
にガス濃度の異なる供給ガスを供給する複数系統の供給
ラインと、この複数系統の供給ラインの供給ガスを排気
する排気ラインと、この排気ラインまたは複数系統の供
給ラインに供給ガスの供給を切り換える切り換え機構と
、複数系統の供給ラインの供給ガスを反応管に選択的に
導入するマニホールドとを設けたものである。
(作用) この発明のMOCVD結晶成長装置においては、複数系
統の供給ラインが供給ガス毎にガス濃度の異なる供給ガ
スを供給し、排気ラインが複数系統の供給ラインの供給
ガスを排気し、切り換え機構が排気ラインまたは複数系
統の供給ラインに供給ガスの供給を切り換え、マニホー
ルドが複数系統の供給ラインの供給ガスを反応管に選択
的に導入する。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例を示すMOCVD結晶成長
装置の配管模式図であり、第3図と同一符号は同一また
は相当部分を示す。
この発明のMOCVD結晶成長装置は、この発明による
供給ラインとなるV族プロセスライン7およびIII族
プロセスライン8を各々2本有している。これらのV族
プロセスライン7およびIII族プロセスライン8は、
ガス濃度の異なる供給ガス、すなわちV族材料ガスおよ
びIII族有機金属ガスを供給する。
この発明による排気ラインとなるベントライン9は、上
記各々の供給ライン7.8に必要に応じて設けられてお
り、V族プロセスライン7およびIII族プロセスライ
ン8のV族材料ガスおよびIII族有機金属ガスを排気
する。この発明による切り換え機構となるエア作動弁5
A、5Bは、ベントライン9またはV族プロセスライン
7・m族プロセスライン8にV族材料ガスおよびIII
族有機金属ガスの供給を切り換える。各プロセスライン
7.8に供給されたV族材料ガスおよびIII族有機金
属ガスは、ラジアルマニホールド13のエア作動三方弁
11へと導かれる。この発明によるマニホールドとなる
ラジアルマニホールド13は、複数系統のプロセスライ
ン7.8のV族材料ガスあるいはIII族有機金属ガス
をエア作動三方弁11を用いて反応管6に選択的に導入
する。ここで各々のガスが反応管6かベントライン9い
ずれに供給されるかで結晶成長層の制御が行われる。
ここで、2本のV族プロセスライン7へV族材料ガスボ
ンベ1からV族材料ガスを供給する際には、1木のV族
材料ガスボンベ1より2つのMFC4で各々のV族プロ
セスライン7へ供給することができる。一方、2本のI
II族プロセスライン8へIII族有機金属ガスを供給
するためには、各々のIII族プロセスライン8が独立
してIII族有機金属バブラ2群を有することが必要と
なる。これは、III族プロセスライン8へのIII族
有機金属ガスの供給量が!■■族有機金属バブラ2への
H2バブリング量で制御されるためである。
この実施例で示したMOCVD結晶成長装置で結晶成長
を行う場合には、各1本のIII族プロセスライン8、
V族プロセスライン7を用いて結晶成長を行ない、その
開催の各1本のIII族プロセスライン8.V族プロセ
スライン7には次に結晶成長を行なう層に必要な混合比
のV族材料ガス、 III族有機金属ガスを各々供給し
ベントライン9へ流しておく。次いで、結晶成長層を切
り換える際にベントライン9から反応管6へとエア作動
三方弁11を切り換える。この時同時に、それまで反応
管6側になっていた■族プロセスライン7、III 族
プロセスライ8のエア作動三方弁11をペントライン9
側に切り換えるのはいうまでもない。このようにするこ
とで、配管へのガスの停滞なしに反応管6へ供給するV
族材料ガス、II族有機金属ガスの混合比を急峻に、し
かも混合のよい状態で変えることが可能となる。その結
果、結晶成長層間の界面を急峻にすることができる他、
低ドーピング量の結晶成長層を得ることができる。さら
に結晶成長層1組成、ドーピング量の均一性をはかるこ
とができる。また、反応管6側からベントライン9側へ
エア作動三方弁11を切り変えた後、さらにV族プロセ
スライン7、■■族プロセスライン8へ次の結晶成長層
に必要な混合比のIII族有機金属ガス、V族材料ガス
を各々に供給しておく。このようにして多層成長を行う
ことができる。
なお、上記実施例ではプロセスライン7および8をII
族、V族各2本ずつ設けた例を示したが必要が生じれば
さらに設置本数を増やしてもよい。
また、上記実施例では、V原材料ガスボンベ1を2本、
有機金属バブラ2を各3木とした例を示したが、必要に
応じてこれらの数は増減させても上記実施例と同様の効
果を奏する。
さらに、V原材料ガスボンベ1を、セレン化水素H2S
e、硫化水素H2Sなどのドーピングガスボンベとし、
有機金属バブラ2をジエチルジンクDEZn、シクロペ
ンタジェニルマグネシウムCP2Mgなどのドーピング
有機金属バブラとしてこの発明のMOCVD結晶成長装
置を構成してもよく、上記実施例と同様の効果を奏する
上記実施例は、III −V族の結晶成長の場合につい
て述べたが、さらにII −V族、II−mV族につい
ても、あるいはそれら化合物半導体結晶の二元系、三元
系および四元系についても同様の効果を奏することは明
白である。また、ラジアルマニホールド13は、一般に
はマニホールドであればよい。
(発明の効果〕 この発明は以上説明したとおり、供給ガス毎にガス濃度
の異なる供給ガスを供給する複数系統の供給ラインと、
この複数系統の供給ラインの供給ガスを排気する排気ラ
インと、この排気ラインまたは複数系統の供給ラインに
供給ガスの供給を切り換える切り換え機構と、複数系統
の供給ラインの供給ガスを反応管に選択的に導入するマ
ニホールドとを設けたので、結晶成長層間の急峻な界面
が得られ、低ドーピング量の制御が可能となるほか、優
れた結晶成長層の組成、ドーピング量の面内均一性を得
られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すMOCVD結晶成長
装置の配管模式図、第2図および第3図は従来のMOC
VD結晶成長装置の配管模式図である。 図において、5A、5Bはエアー作動弁、6は反応管、
7はV族プロセスライン、8はIII族プロセスライン
、9はベントライン、11はエア作動三方弁、13はラ
ジアルマニホールドである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄    (外2名)第1図 手続補正書(自発) 1.事件の表示   特願昭62−289972号2、
発明の名称  MOCVD結晶成長装置3、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所    東京都千代田区丸の内二丁目2番3号。 名 称  (601)三菱電機株式会社代表者志岐守哉 4、代理人 住 所    東京都千代田区丸の内二丁目2番3号三
菱電機株式会社内 氏名 (7375)弁理士大君増進 。 (連絡先03(213)3421持許部)    ′5
、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の欄お
よび図面 6、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲を別紙のように補正する
。 (2)明細書第5頁11行の[プロセスライン7側また
は8側」を、「■族プロセスライン7側または■族プロ
セスライン8側」と補正する。 (3)  同じく第5頁14〜15行の[プロセスライ
ン7または8」を、[■族プロセスライン7または■族
プ四セスライン8]と補正する。 (4)同じく第5頁19行の「反応間6」を、「反応管
6」と補正する。 (5)同じく第9頁1行の「供給ライン7.8」を、[
プロセスライン7.8」と補正する。 (6)同じく第9頁13行の「プロセスライン7゜8」
を、「各々のプロセスライン7.8」と補正する。 (7)同じく第10頁4〜5行、7行の「■族有機金属
バブラ2」を、「有機金属バブラ2」と補正する。 (8)図面中、第2図を別紙のように補正する。 以  上 2、特許請求の範囲 反応管に供給ガスを導入して化合物半導体結晶を成長さ
せるMOCVD結晶成長装置において、供給ガス毎にガ
ス濃度の異なる前記供給ガスを供給する複数系統の供給
ラインと、この複数系統の供給ラインの前記典雁ガスを
排気する排気ラインと、この排気ラインまたは前記複数
系統の供給ラインに前記供給ガスの供給を切り換える切
り換丸機構と、前記複数系統の供給ラインの供給ガスを
前記反応管に選択的に導入するマニホールドとを具備し
たことを特徴とするMOCVD結晶成長装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  反応管に供給ガスを導入して化合物半導体結晶を成長
    させるMOCVD結晶成長装置において、供給ガス毎に
    ガス濃度の異なる前記供給ガスを供給する複数系統の供
    給ラインと、この複数系統の供給ラインの前記化合物ガ
    スを排気する排気ラインと、この排気ラインまたは前記
    複数系統の供給ラインに前記供給ガスの供給を切り換え
    る切り換え機構と、前記複数系統の供給ラインの供給ガ
    スを前記反応管に選択的に導入するマニホールドとを具
    備したことを特徴とするMOCVD結晶成長装置。
JP28997287A 1987-11-16 1987-11-16 Mocvd結晶成長装置 Pending JPH01130519A (ja)

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