JP2733518B2 - 化合物半導体膜の気相成長装置 - Google Patents
化合物半導体膜の気相成長装置Info
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- JP2733518B2 JP2733518B2 JP11096689A JP11096689A JP2733518B2 JP 2733518 B2 JP2733518 B2 JP 2733518B2 JP 11096689 A JP11096689 A JP 11096689A JP 11096689 A JP11096689 A JP 11096689A JP 2733518 B2 JP2733518 B2 JP 2733518B2
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Description
本発明は化合物半導体の気相成長装置に関する。
従来、有機金属化合物気相成長法（以下「MOVPE」と
記す）を用いて、窒化ガリウム系化合物半導体（AlXGa
1-XN:X＝０を含む）薄膜をサファイア基板上に気相成長
させることや、その窒化ガリウム系化合物半導体薄膜を
発光層とする発光素子が研究されている。 窒化ガリウム系化合物半導体の単結晶ウエハーが容易
に得られないことから、窒化ガリウム系化合物半導体を
それと格子定数の近いサファイア基板上にエピタキシャ
ル成長させることが行われている。 そして、従来のGaAs等で用いられているMOVPE法によ
る気相成長装置では、反応室に一様に反応ガスを流して
基板上に場所依存性のない均一な結晶を成長させること
が行われている。
記す）を用いて、窒化ガリウム系化合物半導体（AlXGa
1-XN:X＝０を含む）薄膜をサファイア基板上に気相成長
させることや、その窒化ガリウム系化合物半導体薄膜を
発光層とする発光素子が研究されている。 窒化ガリウム系化合物半導体の単結晶ウエハーが容易
に得られないことから、窒化ガリウム系化合物半導体を
それと格子定数の近いサファイア基板上にエピタキシャ
ル成長させることが行われている。 そして、従来のGaAs等で用いられているMOVPE法によ
る気相成長装置では、反応室に一様に反応ガスを流して
基板上に場所依存性のない均一な結晶を成長させること
が行われている。
ところが、窒化ガリウム系化合物半導体を異物質で格
子定数の異なるサファイア基板に結晶成長させる場合に
は、結晶成長が困難であるため、反応ガスの微妙な乱れ
が直ちに格子欠陥につながる。又、窒化ガリウム系化合
物半導体の気相成長の場合には、成長温度が高いためＶ
族元素の蒸気圧が高くなり、化学量論数のバランスがく
ずれやすく、均質な大面積の結晶膜を得ることが困難で
ある。従って、反応ガスの層流をくずさずに、流速を増
加させることが必要となる。 そこで、本発明者等は、第14図に示すように、反応ガ
スの流速を増加させるために、反応ガスを基板１の側方
まで、吹出口が円形の細い導入管２で導き、基板表面で
反応ガスの高速なガス流を作り、サファイア基板１上に
も、窒化ガリウム系化合物半導体を結晶成長させること
が出来た。しかし、場所依存性のない均一な大面積の窒
化ガリウム系化合物半導体ウエハの製造を目的とする
時、この方法では、成長する結晶の厚さ、及び、結晶の
質に場所依存性があることが分かった。即ち、第15図に
示すように、ガス流の上流、中流、下流において、ガス
流に垂直な基板の幅方向（Ｙ方向）に対して成長した結
晶の厚さに変化が見られ、均一の厚さにはならなかっ
た。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、化合物半導体、特
に、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を
結晶成長させる場合において、成長速度及び結晶の質に
場所依存性の少ない結晶成長を行うための装置を提供す
ることである。
子定数の異なるサファイア基板に結晶成長させる場合に
は、結晶成長が困難であるため、反応ガスの微妙な乱れ
が直ちに格子欠陥につながる。又、窒化ガリウム系化合
物半導体の気相成長の場合には、成長温度が高いためＶ
族元素の蒸気圧が高くなり、化学量論数のバランスがく
ずれやすく、均質な大面積の結晶膜を得ることが困難で
ある。従って、反応ガスの層流をくずさずに、流速を増
加させることが必要となる。 そこで、本発明者等は、第14図に示すように、反応ガ
スの流速を増加させるために、反応ガスを基板１の側方
まで、吹出口が円形の細い導入管２で導き、基板表面で
反応ガスの高速なガス流を作り、サファイア基板１上に
も、窒化ガリウム系化合物半導体を結晶成長させること
が出来た。しかし、場所依存性のない均一な大面積の窒
化ガリウム系化合物半導体ウエハの製造を目的とする
時、この方法では、成長する結晶の厚さ、及び、結晶の
質に場所依存性があることが分かった。即ち、第15図に
示すように、ガス流の上流、中流、下流において、ガス
流に垂直な基板の幅方向（Ｙ方向）に対して成長した結
晶の厚さに変化が見られ、均一の厚さにはならなかっ
た。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、化合物半導体、特
に、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を
結晶成長させる場合において、成長速度及び結晶の質に
場所依存性の少ない結晶成長を行うための装置を提供す
ることである。
上記課題を解決するための発明の構成は、化合物半導
体膜の成長する基板の上流側側端部において基板のガス
流に直行する幅方向に関してほぼ同一厚さの層流として
反応ガスが導かれるように、基板の上流側側端部におけ
るガス流に直行する断面形状の高さを基板の幅方向に対
して一様とし、底部面を基板の表面と同一平面上に位置
させた導入部と、基板の上部に位置し、基板の表面に対
する間隙が反応ガスの下流に向かって狭くなる間隙で、
基板を上部から一様に覆い反応ガスを前記基板表面に沿
って下流側に案内する案内部とを有し、装置の反応室に
設けられた導入管と、案内部の内面に対面させて、基板
を水平に保持するサセプタと、 サセプタを回転させる回転手段とを有することを特徴
とする。 又、他の特徴は、導入管により、反応ガスを層流状に
して基板面に向かって上斜側方から導入することを特徴
とする。 さらに、他の特徴は、導入管は、断面形状が基板の幅
方向に沿って長く基板の高さ方向には短く偏平している
ことを特徴とする。 本装置は、特に、サファイア基板上に窒化ガリウム系
化合物半導体（AlXGa1-XN:X＝０を含む）を気相成長さ
せる装置に最適である。
体膜の成長する基板の上流側側端部において基板のガス
流に直行する幅方向に関してほぼ同一厚さの層流として
反応ガスが導かれるように、基板の上流側側端部におけ
るガス流に直行する断面形状の高さを基板の幅方向に対
して一様とし、底部面を基板の表面と同一平面上に位置
させた導入部と、基板の上部に位置し、基板の表面に対
する間隙が反応ガスの下流に向かって狭くなる間隙で、
基板を上部から一様に覆い反応ガスを前記基板表面に沿
って下流側に案内する案内部とを有し、装置の反応室に
設けられた導入管と、案内部の内面に対面させて、基板
を水平に保持するサセプタと、 サセプタを回転させる回転手段とを有することを特徴
とする。 又、他の特徴は、導入管により、反応ガスを層流状に
して基板面に向かって上斜側方から導入することを特徴
とする。 さらに、他の特徴は、導入管は、断面形状が基板の幅
方向に沿って長く基板の高さ方向には短く偏平している
ことを特徴とする。 本装置は、特に、サファイア基板上に窒化ガリウム系
化合物半導体（AlXGa1-XN:X＝０を含む）を気相成長さ
せる装置に最適である。
結晶成長の基板はサセプタに載置される。基板への反
応ガスの導入は導入管により行われる。導入管の導入部
は、基板の上流側側端部において、ガス流に直行する断
面形状の高さが基板の幅方向に対して一様であり、導入
部の底部面は基板の表面と同一平面上に位置している。
この形状の導入管により、反応ガスは、基板の上流側側
端部において基板のガス流に直行する幅方向に関してほ
ぼ同一厚さのガス流となるように導かれる。又、導入管
の案内部は、基板の上部に位置し、基板の表面に対する
間隙が反応ガスの下流に向かって狭くなる間隙で、基板
を上部から一様に覆っている。これにより、反応ガスは
基板表面上で均質な層流となって、基板表面に沿って下
流側に案内される。さらに、基板は、案内部で覆われた
状態で、結晶成長の間、回転手段により回転されるの
で、より場所依存性のない均質な結晶が得られる。
応ガスの導入は導入管により行われる。導入管の導入部
は、基板の上流側側端部において、ガス流に直行する断
面形状の高さが基板の幅方向に対して一様であり、導入
部の底部面は基板の表面と同一平面上に位置している。
この形状の導入管により、反応ガスは、基板の上流側側
端部において基板のガス流に直行する幅方向に関してほ
ぼ同一厚さのガス流となるように導かれる。又、導入管
の案内部は、基板の上部に位置し、基板の表面に対する
間隙が反応ガスの下流に向かって狭くなる間隙で、基板
を上部から一様に覆っている。これにより、反応ガスは
基板表面上で均質な層流となって、基板表面に沿って下
流側に案内される。さらに、基板は、案内部で覆われた
状態で、結晶成長の間、回転手段により回転されるの
で、より場所依存性のない均質な結晶が得られる。
上記のように、導入管の導入部と案内部の作用によ
り、案内部の下方に置かれた基板上における反応ガス
は、基板の幅方向と反応ガスの流れる方向において、一
様、均質となる。更に、基板は案内部で覆われて回転さ
れているので、より場所依存性のない良質な化合物半導
体の結晶が得られる。
り、案内部の下方に置かれた基板上における反応ガス
は、基板の幅方向と反応ガスの流れる方向において、一
様、均質となる。更に、基板は案内部で覆われて回転さ
れているので、より場所依存性のない良質な化合物半導
体の結晶が得られる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 第１図において、石英管10はその左端でＯリング15で
シールされてフランジ14に当接し、緩衝材38と固定具39
を用い、ボルト46,47とナット48,49等により数箇所にて
フランジ14に固定されている。又、石英管10の右端はＯ
リング40でシールされてフランジ27に螺子締固定具41,4
2により固定されている。 石英管10で囲われた内室11には、反応ガスを導く導入
管であるライナー管12が配設されている。そのライナー
管12の一端13はフランジ14に固設された保持プレート17
で保持され、その他端16の底部18は保持脚19で石英管10
に保持されている。そして、ライナー管12は−Ｚ方向に
傾斜している。 石英管10の長軸（Ｘ軸）に垂直なライナー管12の断面
は、第２図〜第５図に示すように、Ｘ軸方向での位置に
よって異なり、その平面形状は第６図に示すように下流
側に進行するにつれ拡大されている。即ち、反応ガスは
Ｘ軸方向に流れるが、ライナー管12の断面は、ガス流の
上流側では第２図に示すように円形であり、下流側（Ｘ
軸正方向）に進むに従って、Ｙ軸方向を長軸とし、長軸
方向に拡大され、短軸方向に縮小された楕円形状とな
り、サセプタ20を載置するやや上流側のＡ位置では第４
図に示すように上下方向（Ｚ軸）方向に導くＹ軸方向に
長い偏平楕円形状となっている。Ａ位置におけるIV−IV
矢視方向断面図における開口部のＹ軸方向の長さは7.0c
mであり、Ｚ軸方向の長さは1.2cmである。このＡ位置が
ライナー管12の絞り部を構成している。その絞り部から
吹出される反応ガスはサファイア基板50に対して２〜45
度の範囲で入射している。特に、反応ガスのサファイア
基板50に対する入射角は、成長速度及び均一な流れを考
慮して５〜10度の範囲が好ましい。 ライナー管12の下流側には、サセプタ20を載置するＸ
軸に垂直な断面形状が長方形の試料載置室21が一体的に
連設されている。この試料載置室21にサセプタ20が収納
される。そのサセプタ20はＸ軸に垂直な断面は長方形で
あり、その上面23は水平である。そのサセプタ20の上面
23に試料、即ち、長方形のサファイア基板50が載置され
るが、そのサファイア基板50とそれに面するライナー管
12の上部管壁24との間隙は下流程狭くなっており、サフ
ァイア基板50の上流部で12mm,下流部で4mmである。この
上部管壁24と間隙とで案内部が形成されている。 又、サセプタ20には底面に回転棒80が接続されてお
り、その回転棒80は、ライナー管12の底部18を嵌通し、
シール型の軸受83で軸支されて、石英管10の外部で減速
機構81を介してモータ82に接続されている。そして、モ
ータ82の回転により、サセプタ20は回転され、基板50は
結晶成長の間、回転できるようになっている。 又、ライナー管12の上流側には、第１ガス管28と第２
ガス管29とが開口している。第１ガス管28は第２ガス管
29の内部にあり、それらの両管28,29は同軸状に２重管
構造をしている。第１ガス管28の第２ガス管29から突出
した部分の周辺部には多数の穴30が開けられており、又
第２ガス管29にも多数の穴30が開けられている。そし
て、第１ガス管28により導入された反応ガスはライナー
管12内へ吹出し、その場所で、第２ガス管29により導入
されたガスと初めて混合される。 その第１ガス管28は第１マニホールド31に接続され、
第２ガス管29は第２マニホールド32に接続されている。
そして、第１マニホールド31にはキャリアガスの供給系
統Ｉとトリメチルガリウム（以下「TMG」と記す）」の
供給系統Ｊとトリメチルアルミニウム（以下「TMA」と
記す）の供給系統Ｋとジエチル亜鉛（以下「DEZ」と記
す）の供給系統Ｌとが接続され、第２マニホールド32に
はNH3の供給系統Ｈとキャリアガスの供給系統Ｉとが接
続されている。 又、石英管10の外周部には冷却水を循環させる冷却管
33が形成され、その外周部には高周波電界を印加するた
めの高周波コイル34が配設されている。 又、ライナー管12はフランジ14を介して外部管35と接
続されており、その外部管35からはキャリアガスが導入
されるようになっている。 又、試料載置室21には、前方から導入管36がフランジ
14を通過して外部から伸びており、その導入管36内に試
料の温度を測定する熱電対43とその導線44,45が配設さ
れており、試料温度を外部から測定できるように構成さ
れている。 このような装置構成により、第１ガス管28で導かれた
とTMGとTMAとDEZとH2との混合ガスと、第２ガス管29で
導かれたNH3とH2との混合ガスがそれらの管の出口付近
で混合され、その混合反応ガスはライナー管12により試
料載置室21へ導かれ、サファイア基板50とライナー管12
の上部管壁24との間で形成された間隙を通過する。この
時、サファイア基板50上の反応ガスの流れは、Ａ位置に
おける絞り部の作用によりＹ方向に均一化され、サファ
イア基板50を覆う上部管壁24による案内部の作用によ
り、Ｘ方向にも均一化された層流となる。この結果、基
板上での場所依存性の少ない良質な結果が成長する。 Ｎ型のAlXGa1-XN薄膜を形成する場合には、DEZの供給
を停止して第１ガス層28と第２ガス管29から混合ガスを
流出させれば良く、Ｉ型のAlXGa1-XN薄膜を形成する場
合には、DEZを供給して第１ガス管28と第２ガス管29と
からそれぞれの混合ガスを流出させれば良い。Ｉ型AlXG
a1-XN薄膜を形成する場合には、DEZはサファイア基板50
に吹き付けられ熱分解し、ドーパント元素は成長するAl
XGa1-XNにドーピングされて、Ｉ型のAlXGa1-XNが得られ
る。 次に本装置を用いて、サファイア基板50上に次のよう
にして結晶成長をおこなった。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した（0001）面
を主面とする単結晶のサファイア基板50をサセプタ20に
装着する。次に、サセプタ20を３〜20rpmで結晶成長が
終了するまで回転させた状態で、H2を３／分で、第１
ガス管28及び第２ガス管29及び外部管35を介してライナ
ー管12に流しながら、温度1100℃でサファイア基板50を
気相エッチングした。次に温度を400℃まで低下させ
て、第１ガス管28からH2を10／分、−15℃のTMA中を
バブリングしたH2を50cc/分、第２ガス管29からH2を10
／分、NH3を10／分で２分間供給した。 この成長工程で、第７図に示すように、AlNのバッフ
ァ層51が約250Åの厚さに形成された。次に、TMAの供給
を停止して、試料温度を1150℃に保持し、第１ガス管28
からH2を10／分、−15℃のTMG中をバブリングしたH2
を100cc/分、第２ガス管29からH2を10／分、NH3を10
／分で60分間供給し、膜厚約７μｍのＮ型のGaNから
成るＮ層52を成長させた。 このＮ層52のSEM像及びRHEED像を測定した。その結果
を第８図、第９図に示す。 又、Ｎ型のGaNのＮ層の厚さと位置との関係を測定し
た。その結果を第10図、第11図に示す。第10図から分る
ように、サファイア基板50のガス流の流れる方向である
Ｙ方向において、厚さの均一な結晶が得られた。 幅方向（Ｙ方向）に対しても、第11図に示すように、
均一な厚さの結晶が得られた。 このことから、サファイア基板50の上の全位置で厚さ
が均一なGaNの結晶膜が得られたことが分る。 尚、サセプタ20を回転しないで成長させたＮ層52は、
第12図に概略的に示すように、反応ガス流の幅方向に対
して、結晶の不均一性がみられた。ところが、サセプタ
20を回転させてＮ層を成長させた場合には、第13図に概
略的に示すように透明ミラー面Ｂが得られ、良質な結晶
部分が拡大しているのが分かる。 尚、導入管の導入部は、ライナー管12の一端13からサ
セプタ20の上流側端部よりやや上流側の位置（位置Ａ付
近）までの区間を言う。又、導入部の底部面はその導入
部におけるライナー管12の底面を言う。
シールされてフランジ14に当接し、緩衝材38と固定具39
を用い、ボルト46,47とナット48,49等により数箇所にて
フランジ14に固定されている。又、石英管10の右端はＯ
リング40でシールされてフランジ27に螺子締固定具41,4
2により固定されている。 石英管10で囲われた内室11には、反応ガスを導く導入
管であるライナー管12が配設されている。そのライナー
管12の一端13はフランジ14に固設された保持プレート17
で保持され、その他端16の底部18は保持脚19で石英管10
に保持されている。そして、ライナー管12は−Ｚ方向に
傾斜している。 石英管10の長軸（Ｘ軸）に垂直なライナー管12の断面
は、第２図〜第５図に示すように、Ｘ軸方向での位置に
よって異なり、その平面形状は第６図に示すように下流
側に進行するにつれ拡大されている。即ち、反応ガスは
Ｘ軸方向に流れるが、ライナー管12の断面は、ガス流の
上流側では第２図に示すように円形であり、下流側（Ｘ
軸正方向）に進むに従って、Ｙ軸方向を長軸とし、長軸
方向に拡大され、短軸方向に縮小された楕円形状とな
り、サセプタ20を載置するやや上流側のＡ位置では第４
図に示すように上下方向（Ｚ軸）方向に導くＹ軸方向に
長い偏平楕円形状となっている。Ａ位置におけるIV−IV
矢視方向断面図における開口部のＹ軸方向の長さは7.0c
mであり、Ｚ軸方向の長さは1.2cmである。このＡ位置が
ライナー管12の絞り部を構成している。その絞り部から
吹出される反応ガスはサファイア基板50に対して２〜45
度の範囲で入射している。特に、反応ガスのサファイア
基板50に対する入射角は、成長速度及び均一な流れを考
慮して５〜10度の範囲が好ましい。 ライナー管12の下流側には、サセプタ20を載置するＸ
軸に垂直な断面形状が長方形の試料載置室21が一体的に
連設されている。この試料載置室21にサセプタ20が収納
される。そのサセプタ20はＸ軸に垂直な断面は長方形で
あり、その上面23は水平である。そのサセプタ20の上面
23に試料、即ち、長方形のサファイア基板50が載置され
るが、そのサファイア基板50とそれに面するライナー管
12の上部管壁24との間隙は下流程狭くなっており、サフ
ァイア基板50の上流部で12mm,下流部で4mmである。この
上部管壁24と間隙とで案内部が形成されている。 又、サセプタ20には底面に回転棒80が接続されてお
り、その回転棒80は、ライナー管12の底部18を嵌通し、
シール型の軸受83で軸支されて、石英管10の外部で減速
機構81を介してモータ82に接続されている。そして、モ
ータ82の回転により、サセプタ20は回転され、基板50は
結晶成長の間、回転できるようになっている。 又、ライナー管12の上流側には、第１ガス管28と第２
ガス管29とが開口している。第１ガス管28は第２ガス管
29の内部にあり、それらの両管28,29は同軸状に２重管
構造をしている。第１ガス管28の第２ガス管29から突出
した部分の周辺部には多数の穴30が開けられており、又
第２ガス管29にも多数の穴30が開けられている。そし
て、第１ガス管28により導入された反応ガスはライナー
管12内へ吹出し、その場所で、第２ガス管29により導入
されたガスと初めて混合される。 その第１ガス管28は第１マニホールド31に接続され、
第２ガス管29は第２マニホールド32に接続されている。
そして、第１マニホールド31にはキャリアガスの供給系
統Ｉとトリメチルガリウム（以下「TMG」と記す）」の
供給系統Ｊとトリメチルアルミニウム（以下「TMA」と
記す）の供給系統Ｋとジエチル亜鉛（以下「DEZ」と記
す）の供給系統Ｌとが接続され、第２マニホールド32に
はNH3の供給系統Ｈとキャリアガスの供給系統Ｉとが接
続されている。 又、石英管10の外周部には冷却水を循環させる冷却管
33が形成され、その外周部には高周波電界を印加するた
めの高周波コイル34が配設されている。 又、ライナー管12はフランジ14を介して外部管35と接
続されており、その外部管35からはキャリアガスが導入
されるようになっている。 又、試料載置室21には、前方から導入管36がフランジ
14を通過して外部から伸びており、その導入管36内に試
料の温度を測定する熱電対43とその導線44,45が配設さ
れており、試料温度を外部から測定できるように構成さ
れている。 このような装置構成により、第１ガス管28で導かれた
とTMGとTMAとDEZとH2との混合ガスと、第２ガス管29で
導かれたNH3とH2との混合ガスがそれらの管の出口付近
で混合され、その混合反応ガスはライナー管12により試
料載置室21へ導かれ、サファイア基板50とライナー管12
の上部管壁24との間で形成された間隙を通過する。この
時、サファイア基板50上の反応ガスの流れは、Ａ位置に
おける絞り部の作用によりＹ方向に均一化され、サファ
イア基板50を覆う上部管壁24による案内部の作用によ
り、Ｘ方向にも均一化された層流となる。この結果、基
板上での場所依存性の少ない良質な結果が成長する。 Ｎ型のAlXGa1-XN薄膜を形成する場合には、DEZの供給
を停止して第１ガス層28と第２ガス管29から混合ガスを
流出させれば良く、Ｉ型のAlXGa1-XN薄膜を形成する場
合には、DEZを供給して第１ガス管28と第２ガス管29と
からそれぞれの混合ガスを流出させれば良い。Ｉ型AlXG
a1-XN薄膜を形成する場合には、DEZはサファイア基板50
に吹き付けられ熱分解し、ドーパント元素は成長するAl
XGa1-XNにドーピングされて、Ｉ型のAlXGa1-XNが得られ
る。 次に本装置を用いて、サファイア基板50上に次のよう
にして結晶成長をおこなった。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した（0001）面
を主面とする単結晶のサファイア基板50をサセプタ20に
装着する。次に、サセプタ20を３〜20rpmで結晶成長が
終了するまで回転させた状態で、H2を３／分で、第１
ガス管28及び第２ガス管29及び外部管35を介してライナ
ー管12に流しながら、温度1100℃でサファイア基板50を
気相エッチングした。次に温度を400℃まで低下させ
て、第１ガス管28からH2を10／分、−15℃のTMA中を
バブリングしたH2を50cc/分、第２ガス管29からH2を10
／分、NH3を10／分で２分間供給した。 この成長工程で、第７図に示すように、AlNのバッフ
ァ層51が約250Åの厚さに形成された。次に、TMAの供給
を停止して、試料温度を1150℃に保持し、第１ガス管28
からH2を10／分、−15℃のTMG中をバブリングしたH2
を100cc/分、第２ガス管29からH2を10／分、NH3を10
／分で60分間供給し、膜厚約７μｍのＮ型のGaNから
成るＮ層52を成長させた。 このＮ層52のSEM像及びRHEED像を測定した。その結果
を第８図、第９図に示す。 又、Ｎ型のGaNのＮ層の厚さと位置との関係を測定し
た。その結果を第10図、第11図に示す。第10図から分る
ように、サファイア基板50のガス流の流れる方向である
Ｙ方向において、厚さの均一な結晶が得られた。 幅方向（Ｙ方向）に対しても、第11図に示すように、
均一な厚さの結晶が得られた。 このことから、サファイア基板50の上の全位置で厚さ
が均一なGaNの結晶膜が得られたことが分る。 尚、サセプタ20を回転しないで成長させたＮ層52は、
第12図に概略的に示すように、反応ガス流の幅方向に対
して、結晶の不均一性がみられた。ところが、サセプタ
20を回転させてＮ層を成長させた場合には、第13図に概
略的に示すように透明ミラー面Ｂが得られ、良質な結晶
部分が拡大しているのが分かる。 尚、導入管の導入部は、ライナー管12の一端13からサ
セプタ20の上流側端部よりやや上流側の位置（位置Ａ付
近）までの区間を言う。又、導入部の底部面はその導入
部におけるライナー管12の底面を言う。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の具体的な一実施例に係る気相成長装置
の構成図、第２図、第３図、第４図、第５図はその装置
のライナー管の断面図、第６図はそのライナー管の平面
図、第７図はサファイア基板に成長する薄膜の構造を示
した断面図、第８図、第９図は成長したＮ型GaN薄膜の
顕微鏡（SEM）による結晶構造を示した写真、及びRHEED
による結晶構造を示した写真、第10図はＮ型GaN薄膜の
ガス流方向に対する膜厚の分布を測定した特性図、第11
図はＮ型GaN薄膜のガス流方向に垂直な幅方向の膜厚の
分布を測定した特性図、第12図は基板を回転せずに成長
させたＮ型GaN薄膜表面の結晶構造を概略的に示した構
造図、第13図は基板を回転して成長させたＮ型GaN薄膜
表面の結晶構造を概略的に示した構造図、第14図は改良
前の気相成長装置の概略図、第15図はその気相成長装置
で成長させたＮ型GaN薄膜の幅方向の膜厚の分布を測定
した特性図である。 10……石英管、12……ライナー管 20……サセプタ、21……試料載置室 28……第１ガス管、29……第２ガス管 50……サファイア基板 51……AlNバッファ層 52……Ｎ層、80……回転棒、82……モータ Ｈ……NH3の供給系統 Ｉ……キャリアガスの供給系統 Ｊ……TMGの供給系統、Ｋ……TMAの供給系統 Ｌ……DEZの供給系統
の構成図、第２図、第３図、第４図、第５図はその装置
のライナー管の断面図、第６図はそのライナー管の平面
図、第７図はサファイア基板に成長する薄膜の構造を示
した断面図、第８図、第９図は成長したＮ型GaN薄膜の
顕微鏡（SEM）による結晶構造を示した写真、及びRHEED
による結晶構造を示した写真、第10図はＮ型GaN薄膜の
ガス流方向に対する膜厚の分布を測定した特性図、第11
図はＮ型GaN薄膜のガス流方向に垂直な幅方向の膜厚の
分布を測定した特性図、第12図は基板を回転せずに成長
させたＮ型GaN薄膜表面の結晶構造を概略的に示した構
造図、第13図は基板を回転して成長させたＮ型GaN薄膜
表面の結晶構造を概略的に示した構造図、第14図は改良
前の気相成長装置の概略図、第15図はその気相成長装置
で成長させたＮ型GaN薄膜の幅方向の膜厚の分布を測定
した特性図である。 10……石英管、12……ライナー管 20……サセプタ、21……試料載置室 28……第１ガス管、29……第２ガス管 50……サファイア基板 51……AlNバッファ層 52……Ｎ層、80……回転棒、82……モータ Ｈ……NH3の供給系統 Ｉ……キャリアガスの供給系統 Ｊ……TMGの供給系統、Ｋ……TMAの供給系統 Ｌ……DEZの供給系統
フロントページの続き (72)発明者 佐々 道成 愛知県西春日井郡春日村大字落合字長畑 １番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 加藤 久喜 愛知県西春日井郡春日村大字落合字長畑 １番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 赤崎 勇 愛知県名古屋市千種区不老町（番地な し） 名古屋大学内 (56)参考文献 特開 昭64−90521（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−188977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−188937（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−186288（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−297296（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−215043（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−266825（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−191493（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−101020（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−158947（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】有機金属化合物ガスを用いた化合物半導体
膜を気相成長させる装置において、 化合物半導体膜の成長する基板の上流側側端部において
基板のガス流に直行する幅方向に関してほぼ同一厚さの
層流として反応ガスが導かれるように、前記基板の上流
側側端部におけるガス流に直行する断面形状の高さを前
記基板の幅方向に対して一様とし、底部面を前記基板の
表面と同一平面上に位置させた導入部と、 前記基板の上部に位置し、前記基板の表面に対する間隙
が前記反応ガスの下流に向かって狭くなる間隙で、前記
基板を上部から一様に覆い前記反応ガスを前記基板表面
に沿って下流側に案内する案内部と を有し、装置の反応室に設けられた導入管と、 前記案内部の内面に対面させて、前記基板を水平に保持
するサセプタと、 前記サセプタを回転させる回転手段と を有することを特徴とする化合物半導体膜の気相成長装
置。 - 【請求項２】導入管により、前記反応ガスを層流状にし
て前記基板面に向かって上斜側方から導入することを特
徴とする請求項１に記載の化合物半導体膜の気相成長装
置。 - 【請求項３】前記導入管は、断面形状が前記基板の幅方
向に沿って長く前記基板の高さ方向には短く偏平してい
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の化合
物半導体膜の気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096689A JP2733518B2 (ja) | 1989-04-29 | 1989-04-29 | 化合物半導体膜の気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096689A JP2733518B2 (ja) | 1989-04-29 | 1989-04-29 | 化合物半導体膜の気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02291114A JPH02291114A (ja) | 1990-11-30 |
| JP2733518B2 true JP2733518B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=14549023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11096689A Expired - Lifetime JP2733518B2 (ja) | 1989-04-29 | 1989-04-29 | 化合物半導体膜の気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2733518B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101574948B1 (ko) | 2014-04-10 | 2015-12-07 | 주식회사 테스 | 공정가스의 흐름조정장치 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP5011999B2 (ja) * | 2006-12-15 | 2012-08-29 | 住友電気工業株式会社 | 気相成長装置 |
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| JP4466723B2 (ja) | 2007-11-21 | 2010-05-26 | 住友電気工業株式会社 | 有機金属気相成長装置 |
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| JPS61186288A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-19 | Nec Corp | 炭化珪素化合物半導体の気相エピタキシヤル成長装置 |
| JPH0530351Y2 (ja) * | 1985-03-26 | 1993-08-03 | ||
| FR2591616A1 (fr) * | 1985-12-17 | 1987-06-19 | Labo Electronique Physique | Chambre de reacteur pour croissance epitaxiale en phase vapeur des materiaux semiconducteurs. |
| JPH0754803B2 (ja) * | 1986-05-15 | 1995-06-07 | 富士通株式会社 | 気相成長方法 |
| JPS62297296A (ja) * | 1986-06-18 | 1987-12-24 | Fujitsu Ltd | 気相成長方法 |
| JPS63188937A (ja) * | 1987-01-31 | 1988-08-04 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置 |
| JPH079999B2 (ja) * | 1987-01-31 | 1995-02-01 | 豊田合成株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JPS63215043A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-07 | Fujitsu Ltd | 気相エピタキシヤル成長装置 |
| JPS6490521A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-07 | Daiwa Handotai Sochi Kk | Cvd system |
-
1989
- 1989-04-29 JP JP11096689A patent/JP2733518B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101574948B1 (ko) | 2014-04-10 | 2015-12-07 | 주식회사 테스 | 공정가스의 흐름조정장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02291114A (ja) | 1990-11-30 |
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