JP2000511705A - 半導体デバイスの製造方法及びこの方法を実施する装置 - Google Patents

半導体デバイスの製造方法及びこの方法を実施する装置

Info

Publication number
JP2000511705A
JP2000511705A JP10529299A JP52929998A JP2000511705A JP 2000511705 A JP2000511705 A JP 2000511705A JP 10529299 A JP10529299 A JP 10529299A JP 52929998 A JP52929998 A JP 52929998A JP 2000511705 A JP2000511705 A JP 2000511705A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
support plate
gas stream
supply pipe
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10529299A
Other languages
English (en)
Inventor
ヘーレン アンドレ ファン
ドンヘン テニス ファン
Original Assignee
ユニフェイズ オプト ホールディングス インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ユニフェイズ オプト ホールディングス インコーポレイテッド filed Critical ユニフェイズ オプト ホールディングス インコーポレイテッド
Priority claimed from PCT/IB1998/000276 external-priority patent/WO1998045501A1/en
Publication of JP2000511705A publication Critical patent/JP2000511705A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45565Shower nozzles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02387Group 13/15 materials
    • H01L21/02395Arsenides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02538Group 13/15 materials
    • H01L21/02546Arsenides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、支持部材上の加熱された基板上に半導体層を堆積して半導体デバイスを製造する方法及び装置に関するものである。基板は少なくとも2種類の反応成分を含むガスに曝される。第1の反応成分を含む第1のガス流を中央の支持部材の上方から支持部材に向けて供給する。第2の反応成分を含む第2のガス流は、上方から支持部材の中心に対して対称的に支持部材から第1のガス流よりも遠く離れて供給する。その後、第1及び第2のガス流は支持部材に沿って側方に流れる。第2のガス流は、nを2に等しいか又はそれ以上の数とした場合にn個の個別のサブガス流に分割し、各サブガス流は第2のガス流の1/nの部分をそれぞれ供給する。

Description

【発明の詳細な説明】 半導体デバイスの製造方法及びこの方法を実施する装置 本発明は、基板上に半導体層を堆積して半導体デバイスを製造する方法であっ て、反応容器内において、多数の基板を支持プレート上に配置し、加熱し、及び 半導体層を形成するための少なくとも2個の反応性成分を含むガスに曝し、第1 の反応性成分を含む第1のガス流を前記支持プレートの上方の中央から供給し、 第2の反応性成分を含む第2のガス流を前記第1のガス流のまわりで第1のガス 流から分離し、支持プレートから第1のガス流よりも離れて上方から供給し、そ の後両方のガス流が前記基板が配置されている支持プレートに沿って側方に流れ 、これら2個の反応性成分から基板上に半導体層を形成し、前記ガス流を支持プ レートの外側から排出する半導体デバイスの製造方法に関するものである。また 、本発明は、この方法を実施するための対応する装置にも関するものである。 このような方法及び装置は、例えばダイオードレーザ、フォトダイオード、又 は太陽電池並びにトランジスタを構成する半導体デバイス、特にIII−V族又はI I−IV族半導体材料の半導体デバイスを製造ために極めて好適に用いることがで きる。これらの製造方法及び製造装置は、量子井戸の場合のように形成すべき半 導体層が極めて薄い場合又は急峻な不純物濃度勾配を有するトランジスタの場合 に好適である。 この製造方法及び製造装置は、1991年7月2日に発行された米国特許第5 027746号明細書に記載されている。この明細書に記載されている方法では 、5個のIII−V族半導体基板が支持デイスク上に配置され、IR(赤外線)放 射により加熱され、III−V族半導体層が形成されている。水素と砒素及び/又 はリンの混合物が中央の支持デイスクの上方から円筒状の管により供給されてい る。この混合物の周囲には、円筒状の管の周囲の同心状の管により有機金属化合 物が供給され、この有機金属化合物は支持デイスクから砒素及び/又はリンを含 むガス流よりも離れて位置するように供給されている。これらのガス流は、支持 デイスクの中心から、一方が他方の上方に位置しながら支持プレート及びこの上 に配置 されている基板に沿って半径方向の側方に向けて移動する。形成すべき半導体層 はガス流の反応成分より形成され、その後ガス流は支持プレートの周辺から排出 される。 この既知の方法の欠点は、特性が比較的悪いダイオードレーザのような半導体 デバイスが作られることである。例えば、この方法により製造されたダイオード レーザの放出波長は比較的大きな広がりを有し、特にこのダイオードレーザの活 性層が(多重)量子井戸層により形成される場合放出波長の拡がりが大きくなっ てしまう。この結果、この方法により製造された使用可能なデバイスの数が比較 的少なく、例えば50%になってしまう。 本発明の目的は、このような方法によって製造されたデバイスの性能が一層良 好に規定できる方法を提供すること、つまりダイオードレーザのような使用可能 な製品の歩留りを一層高くすることにある。また、本発明は、この目的に好適な 反応容器を実現することも目的とする。勿論、この方法及び反応容器は共にでき るだけ安価なものとする必要がある。 この目的を達成するため、本発明による方法は、冒頭部で述べた形式の方法に おいて、nを2に等しいか又は2以上とした場合に、前記第2のガス流をn個の 個別のサブガス流で構成し、これらサブガス流が第2のガス流の1/nの部分を それぞれ供給すると共に、前記支持プレートの中心に対して対称的に供給するこ とを特徴とする。本発明は、第1にこの方法により製造されたデバイスの性能が バラツク原因はこの方法により形成された半導体層の特に厚さ及び組成がバラツ クことにあるという認識に基づいている。このようなバラツキを抑制するため、 好ましくは半導体層の堆積中に支持プレート及び基板の両方をそれらの軸を中心 にして回転させる。これは、特に支持プレート及びこの支持プレートの回転可能 な部分の一群の螺旋状に湾曲した溝又はチャネルをにガスを吹き込むことにより 達成される。本発明は、通常の支持プレートの回転速度及び基板の成長速度にお いて、特に量子井戸層のような極めて薄い層の場合成長時間及び例えば支持プレ ートの回転時間は同程度、すなわち約1秒にされているという認識に基づいてい る。結果として、成長速度の変動が十分に対処されず支持プレートの回転により 平均化されることになる。回転速度をさらに増大し成長速度を遅くすることは、 種々の理由により不可能であり他の重大な欠点となってしまう。本発明は、さら に第2のガス流は第1のガス流に対して同心状になるように供給されているが、 この第2のガス流は接線方向において等方的になっていないという驚くべき発見 に基づいている。最後に、本発明は、上記接線方向の非等方性は、第2のガス流 が支持プレートの上方の中央に位置していない単一の供給管から形成され、上記 位置は第1の反応成分を接線方向に等方的に供給することに関連して適切な位置 であるが、第1のガス流の供給管がプレートの上方の中央に位置するため第2の ガス流の供給管がこの位置に配置することができないという事実に起因している 。nを2に等しいか又は2以上とした場合に、前記第2のガス流をn個の個別の サブガス流で構成し、これらサブガス流が第2のガス流の1/nの部分をそれぞ れ供給すると共に、前記支持プレートの中心に対して対称的に供給することによ り、特に半導体層が極めて薄い場合、堆積された半導体層の均質性が驚くほど大 幅に改善される。 既知の方法に比べて大幅に改善される結果は、直径方向に供給される2個のサ ブガス流又は120°の角度で供給される3個サブガス流を用いることにより既 に達成される。一層優れた結果は、90°の角度で供給される4個のサブガス流 を利用することにより達成される。偶数個のサブガス流を用いることは、堆積し た層の等方性のさらなる改善に寄与する。これを達成するため、好ましくはサブ ガス流を再び結合し、その後多数の別のサブガス流に分割する。本発明による製 造装置について説明する部分において詳細に説明するように、この方法を実施す るための製造装置の構造を簡単にするため、別のサブガス流への分割を反応容器 内で行うことが好ましい。 本発明による方法は、例えばInP及びGaAs基板のようなIII−V族半導 体基板にInGaAsP及びInAlAsPのようなIII−V族半導体材料を形 成するのに極めて好適である。この場合、第1のガス流は例えば砒素及び/又は リンを含み、第2のガス流はIn、Ga、Alのトリメチル又はトリエチル化合 物のようなIn及び/又はGa及び/又はAlのアルキル化合物を含む。好まし くは、これらの揮発性又は揮発した物質について水素をキャリァガスとして用い る。 本発明の好適実施例において、半導体層の堆積中に、支持プレートの一群の螺 旋状に湾曲したチャネル又は溝及び支持プレートの基板をそれぞれ支持する回転 可能な部分の中央にガスを吹き込むことにより、前記基板をそれらの中心の周り で及び支持プレートの中心の周りで回転させる。第1及び第2の両方のガス流は できるだけ対称的に供給されるが、基板及び支持プレートを回転させることは本 発明による方法により堆積する半導体層の均質性能に強く寄与する。 基板に半導体層を堆積して半導体デバイスを製造する装置であって、多数の基 板用の支持プレートと、基板を加熱する手段とを反応容器を具え、この反応容器 には、その中央の前記支持プレートの上方に、第1の反応成分を含む第1のガス 流用の第1の供給管が設けられ、第1の供給管は前記第1の反応成分を含む第1 の容器に接続され、前記第1の供給管の周囲に第2の反応成分を含む第2の供給 管が配置され、この第2の供給管は前記支持プレートから第1の供給管よりも遠 く離れると共に第2の反応成分を含む第2の容器に接続されている半導体デバイ スの製造装置において、前記第2の供給管が、nを2に等しいか又はそれ以上の 数とした場合にn個の補助供給管を具え、各補助供給管が第2のガス流の1/n の部分を供給し、これら補助供給管を前記第1の供給管に対して対称的に配置さ れていることを特徴とする。この製造により本発明による方法を簡単な態様で実 施することができる。第2の供給管は好ましくは偶数個さらに好ましくは4個の 補助供給管を有し、これらの補助供給管は好ましくは対称的な形態をとる。偶数 個の供給管は対称的に接続するのが容易であり、(多数)のMFC(質量流制御 装置)のような特別な補助装置を用いることなく複数のほぼ等しいサブガス流を 簡単な方法で得ることができる。これに関連して、対称的な形態(断面、長さ、 及び空間的な変化)を有する供給管を用いる必要がある。 好ましくは、補助供給管はサブガス流を互いに混合する混合チャンバで終端し 、混合チャンバは多数の、好ましくは2倍の数の別の補助供給管を具え、これら 別の補助供給管は補助供給管に対してできるだけ対称的に配置し、補助供給管は 好ましくは混合チャンバに永久的に接続する。このようにして、(別の)ガス流 の等方性が改善され、サブガス流が支持プレートに供給される対称性が増強され る。混合チャンバと別の補助供給管との間の固定的な接続により、個別の部材を 繰り返し装着し又は装着解除することによる結果として容易に生ずる可能性のあ る不 所望な非対称性を永久的に回避することが一層容易になる。本発明による装置の 好適実施例において、反応容器が、その中心まわりで及び前記支持プレートのま わりで前記基板を回転させる手段を具え、この手段が、前記支持プレート及びそ の基板が配置される回転可能な部分に一群の螺旋状に湾曲したチャネル又は溝を 具え、前記螺旋の中心にガス供給ラインが設けられていることを特徴とする。 本発明のこれらの及び他の概念は後述する実施例に基づいて明確に説明する。 図面において、 図1及び図2は本発明による方法を実施するための装置の平面図及び断面図で ある。 図面は線図的なものでありスケール通りに表示されておらず、特に厚さ方向の 寸法は明瞭にするため拡大されている。図面中、対応する部材には同一符号を付 することにする。 図1は本発明を実施することができる本発明による装置の平面図である。図2 は、図1に示す装置のII−II線断面図である。本例の方法及び装置100は、M OVPE(有機金属気相エピタキシ)及びAlGaAs及びGaAsのようなII I−V族半導体材料の場合に半導体層を例えばGaAs基板1上に堆積する装置 100とする。この層堆積は以下のようにして行う。反応容器10内に、多数の GaAs基板1を支持プレート2上に配置する。この支持プレート2はその軸を 中心にして回転することができ、支持プレート2の回転可能な部分2Aも回転す ることができる。このようにして、基板1は支持プレート2の中心及び基板1の 中心のまわりで回転することができる。反応容器10の下側に、基板1すなわち 支持プレート2を本例では700℃まで加熱するために用いられる本例の場合ハ ロゲンランプの形態の手段30が存在する。半導体層を形成するための少なくと も2種、本例の場合3種の反応性成分を含むガス3を基板の上方から供給する。 このガス3は、支持プレート2の上方の中央から供給される第1の反応性成分、 本例の場合塩素で希釈された砒素を有する第1のガス流4により形成する。第2 の反応成分本例の場合2個の反応成分、すなわち同様に塩素で希釈されたTMG (トリメチルガリウム)及びTMA(トリメチルアルミニウム)を有する第2の ガス流も上方から第1のガス流4のまわりから第1のガス流から分離されて供給 する。この第2のガス流は第1のガス流よりも支持プレート2から遠く離れて位 置する。次に、両方のガス流4,5は基板1により覆われている支持プレート2 に沿って側方に流れる。このプロセスにおいて、半導体層、本例の場合AlGa Asが堆積する。最終的に、両方のガス流4,5は支持プレート2の周辺から排 出される。 本発明による方法において、第2のガス流5n(nは2以上とする。)を個別 のサブガス流5Aで構成し、これらサブガス流は第2のガス流5の1/nの部分 をそれぞれ供給すると共に支持プレート2の中心に対して対称的に供給する。驚 くべきことに、このような第2のガス流の供給が等方性、特にGaAs又はAl GaAs層の厚さ及びAlGaAs層の組成について極めて強く寄与しているこ とが判明した。この等方性に対する寄与は、基板1をその軸を中心に支持プレー ト2の中心のまわりで回転させる場合に、特に本例の場合のようなGaAs/A lGaAs量子井戸層を堆積する場合に達成される。好適な回転方法を用いる場 合、すなわち支持プレート2及びその回転可能て部分2Aに位置する螺旋条に湾 曲した溝又はチャネル(図示せず)にガスを吹き込む場合、この実施例において 図示した5個の直径2インチの基板1を支持する支持プレート2の最大に寄与可 能な回転速度は、約1回転/秒であり、この回転速度は支持プレート2の回転に より生ずる遠心力の結果として回転可能な部分2Aが固着する危険性がある。こ の回転速度は、例えば2nmの厚さのような極めて薄い層の所望の成長速度と同 程度である。濃度を低減することにより、特にガス3中のつまり第2のガス流5 中の第2反応成分の濃度を低減することにより成長速度を短縮することは、薄い 層中により多くの不純物が含有され薄い層の遷移が荒くなるような重大な欠点が ある。さらに、本発明は、既知の方法においては第2のガス流5は第1のガス流 4と同心状になるように支持プレートに対して供給しているが、この第2のガス 流は接線方向において等方的にならないと言う驚くべき発見に基づいている。最 後に、本発明は、上記接線方向の非等方性は、既知の方法において第2のガス流 が第1のガス流4に対して同心状になるように支持プレート付近に供給されてい るが、第1のガス流4の中央からの供給の結果として支持プレートから僅かに離 れた位置において第2のガス流が必然的に偏心していると言う認識に基づいてい る。第2のガス流5をn個のサブガス流5Aにより構成し、nを少なくとも2個 に等しくして各サブガス流が第2のガス流5の1/nの部分を分担するように構 成すると共にサブガス流5Aを支持プレート2の中心に対して対称的に供給する ことにより、堆積する半導体層の非等方性について驚くほど大幅に改善され、特 に半導体層が極めて薄い場合に顕著に改善される。 この実施例において、第2のガス流5を偶数個で構成し、本例では4個のサブ ガス流5Aで構成する。これにより、一方において対称的な供給が容易に達成さ れ、他方においては堆積した層の性能としての等方性の得られる改善が大幅に達 成された。本例では、さらに、この等方性の重要な改善は、本例の場合サブガス 流5Aが支持プレート2に到達する前に混合チャンバ13内において第2のガス 流5のサブガス流5Aをを混合し、次にこれを多数の好ましくは2倍の、本例の 場合8個の個別のサブガス流5Bに分割し、これら8個のサブガス流5Bが第2 のガス流5のほぼ等しい部分をそれぞれ供給する。 支持プレート2及びその上に位置する基板1の回転方法に関して、前述した米 国特許第5027746号明細書を参照するだけで十分である。これに関する詳 細については、1989年8月28日に公開された米国特許第4860687号 明細書を参考にする。本例では、第1のガス流4の供給量は2.5l/分とし、 250cc/分の砒素と塩素で構成する。必要な場合、このガス流にn型の不純 物を添加することができる。第2のガス流の供給量は25l/分とし、主として 塩素と数cc/分のTMG及び/又はTMAで構成し、これらTMG及びTMA は0.5l/分の塩素ガス流中でそれぞれ蒸発する。第2のガス流5にはいかな るp型不純物でも好ましく添加される。 本例による方法により達成される一層優れた結果をアルミニウムを50原子% 含むAlGaAsの堆積により説明することができる。組成物の均一性について は、本発明による方法により堆積処理で用いた全ての基板1について0.1相対 %の分散(spread)を達成することができる。既知の方法では、1.2相対%の 対応する分散が達成される。改善された厚さの分散については、厚さが1nmと 10nmとの間の範囲に選択されたGaAs/AlGaAs量子井戸層により後 述することにする。1個の基板1の範囲内において、本発明による方法により例 えばPL(フォルミネッセンス)のピーク位置の分散として0.4meVの4K を達成することができ、これに対して既知の方法の結果は2.3meVの分散で あった。これらの値は厚さの分散に対応している。この測定を単一の堆積処理で 用いた全ての基板1の中心で行えば、本発明の方法により4KのPLピーク位置 の分散として0.5〜1meVを達成することができ、これに対して既知の方法 では4〜12meVの分散が得られる。特に、この改善は本発明の効果を示すも のである。本発明による方法は改善された界面急峻性をも得ることができ、4K のPL測定のFWHM(Full Width Half Maximu)において4〜8meVである ことがそれ自身を証明するものである。尚、既知の方法では12〜15meVで ある。上述した結果は支持プレート2及びその回転可能な部分2Aを回転するこ とにより達成される。上述した結果より、本発明によれば、使用可能な半導体デ バイス例えば長波長ダイオードレーザの出力が相当に例えば70%又は80%改 善される。 本発明による例示した装置100において、反応容器10は第1の供給管8の 支持プレート2の中央の上方に位置し、第1の供給管8は第1のガス流4を供給 し支持プレート2の上側で終端する。他方の側において、第1の供給管8は第1 のMFC38を介して(ガス状の)塩素及び砒素を含む第1の容器11に接続す る。第1の供給管8の周りに、第2の供給管9が位置し、この第2の供給管は第 2のガス流5を支持プレート2に供給すると共に支持プレートから第1の供給管 よりも僅かに離れて終端する。第2の供給管9には対称的に4個の補助供給管6 を設け、これら補助供給管を第2の容器本例の場合第1及び第2のバブル容器1 2及び14に接続し、これらのバブル容器は第2の反応性成分、ここでは2種の 反応成分、すなわち(液相)TMG及び(液相)TMA1をそれぞれ含む。4個 の補助供給管6は主供給管16の2本の対称的な二俣管を形成し、この主供給管 は第2のMFC31を介して第1の水素シリンダ15に成分する。バブル容器1 2,14はMFC32,33を介して主供給管16に接続する。他方の側におい て、バブル容器は第2の水素シリンダ25及び第3の水素シリンダ26にそれぞ れ接続する。 本例では、第2のガス流5の一層の均質化を達成するため、4個の補助供給管 6を混合チャンバ13において反応容器10と近接するように終端させ、混合チ ャンバは供給管9に接続し、本例ではこの供給管9を8個の別の補助供給管7に 分割し、これら別の補助供給管7は突出方向に見て補助供給管6が2個の別の補 助供給管7の間に位置するように配置する。最後に、本例では、第2のガス流5 の一層の均質化を達成するため、反応容器10内において第2の供給管9を別の 供給管23と共に湾曲させ、この別の供給管23の直径は第2の供給管9の直径 よりも大きくしその周囲には64個の開口24を形成する。上記供給管23の下 側には、円錐状の輪郭を有し第1の供給管8及び別の供給管23と隣接する近接 した本体27が位置する。これらの円錐状の輪郭は、支持プレート2の上方で第 1のガス流4及び第2のガス流5の出力流の均質化に寄与する。上記本体27、 別の供給管23及び第2の供給管9、並びに第1の供給管8の僅かな部分及び上 側プレート50は、水晶で構成すると共に本例では剛固な単一部材で構成する。 これにより、上述した1個又はそれ以上の部材が取り付けられた際に非対称性が 導入されることが防止される。すなわち、複数個の個別の部材を互いに(連続し て)固定する必要がある場合、種々の部材間で必要な公差の結果として非対称性 が生ずる危険性が常時存在する。本発明においては、この構成も第2のガス流5 の接線方向の均質化の改善に寄与する。 反応容器10はさらに水晶の下側プレート51及びステンレススチールのジャ ケット52を具え、ジャケットは1個又はそれ以上のアウトレット20を有する と共にOリング53により上側プレート50及び下側プレート51に連結する。 支持プレート2はグラファイトで構成する。反応容器10の直径は約25cmと する。支持プレート2と上側プレート50の下端との間の距離は10〜20mm とする。第1の供給管8の直径は6mmとし、第2の供給管9の直径は20mm とし、補助供給管6の直径は6mmとし、別の補助供給管7の直径は3mmとす る。ステンレススチールの混合チャンバ13は円筒の形状とし、20mmの直径 を有し、別のOリング54により第1の供給管8及び第2の供給管9に接続する 。窓24(本例の場合64個)は2×2mmの寸法を有する。 本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の請求の範囲内において当業者 にとって種々の変更や変形が可能である。例えば、別のIII−V族半導体材料又 は 別の組成のものを用いることができる。或いは、砒素に加えて又は砒素に代えて リンを用いることができる。II−IV族の別の材料を用いることができる。レーザ 及びLEDとは別に、本発明による方法を用いて(フォト)ダイオード及びトラ ンジスタ並びに全体が集積化された回路を製造することができる。上述した1回 又はそれ以上の回転は電気的モータにより行うことができる。 本発明によるデバイスに関して、本例では(別の)サブガス流は第2のガス流 の第2の主供給ラインを(ほぼ)対称的に二股にすることにより形成したことに 注意されたい。一方、変形例として分岐されていない供給ライン又は少なくとも 非対称に分岐された供給ラインを用いることもできる。その場合、別のMFCを 用いて等しい大きさの(別の)サブガス流を得ることができる。さらに、この装 置は、好ましくは所謂VENT/RUNとし、ガス流の切り換え解除を省略し又 は除外する。最後に、第2の反応性成分の量を規定して供給するMFCは好まし くはバブル容器の前側に配置し圧力調整器はバブル容器の後側に配置する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.基板(1)上に半導体層を堆積して半導体デバイスを製造する方法であって 、反応容器(10)内において、多数の基板(1)を支持プレート(2)上に 配置し、加熱し、及び半導体層を形成するための少なくとも2個の反応性成分 を含むガス(3)に曝し、第1の反応性成分を含む第1のガス流(4)を前記 支持プレート(2)の上方の中央から供給し、第2の反応性成分を含む第2の ガス流(5)を前記第1のガス流(4)のまわりで第1のガス流から分離し、 支持プレート(2)から第1のガス流(4)よりも離れて上方から供給し、そ の後両方のガス流(4,5)が前記基板(1)が配置されている支持プレート (2)に沿って側方に流れ、これら2個の反応性成分から基板(1)上に半導 体層を形成し、前記ガス流を支持プレート(2)の外側から排出するに当たり 、nを2に等しいか又は2以上とした場合に、前記第2のガス流(5)をn個 の個別のサブガス流(5A)で構成し、これらサブガス流が第2のガス流(5 )の1/nの部分をそれぞれ供給すると共に、前記支持プレート(2)の中心 に対して対称的に供給することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 2.前記第2のガス流(5)が偶数個、好ましくは4個のサブガス流(5A)で 構成されていることを特徴とする請求項1に記載の方法。 3.前記第2のガス流(5)のサブガス流(5A)を支持プレートに到達する前 に合成し、その後再び多数の、好ましくは2倍(2n)の別の個別のサブガス 流(5B)に分割し、これら別の個別のサブガス流が第2のガス流(5)の好 ましくはほぼ等しい部分(1/2n)をそれぞれ供給することを特徴とする請 求項1又は2に記載の方法。 4.前記第1のガス流(4)が、V族元素の好ましくは水素化物の気体状の化合 物をキャリァガス好ましくは水素に添加することにより形成され、前記第2の ガス流(5)が、III族元素の好ましくはアルキル化合物の気体状の化合物を キャリァガス好ましくは水素に添加することにより形成されることを特徴とす る請求項1、2又は3に記載の方法。 5.前記半導体層が、多重量子井戸半導体構造体に対応するように形成されるこ とを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。 6.前記半導体層の堆積中に、支持プレート(2)の一群の螺旋状に湾曲したチ ャネル又は溝及び支持プレートの基板(1)をそれぞれ支持する回転可能な部 分(2A)の中央にガスを吹き込むことにより、前記基板をそれらの中心の周 りで及び支持プレート(2)の中心の周りで回転させることを特徴とする請求 項1から5までのいずれか1項に記載の方法。 7.基板(1)に半導体層を堆積して半導体デバイスを製造する装置(100) であって、多数の基板(1)用の支持プレート(2)と、基板(1)を加熱す る手段(30)とを反応容器(10)を具え、この反応容器(10)には、そ の中央の前記支持プレート(2)の上方に、第1の反応成分を含む第1のガス 流用の第1の供給管(8)が設けられ、第1の供給管(8)は前記第1の反応 成分を含む第1の容器(11)に接続され、前記第1の供給管の周囲に第2の 反応成分を含む第2の供給管(9)が配置され、この第2の供給管は前記支持 プレート(2)から第1の供給管(8)よりも遠く離れると共に第2の反応成分 を含む第2の容器(12,14)に接続されている半導体デバイスの製造装置 において、前記第2の供給管(9)が、nを2に等しいか又はそれ以上の数と した場合にn個の補助供給管(6)を具え、各補助供給管が第2のガス流(5 )の1/nの部分(5A)を供給し、これら補助供給管を前記第1の供給管( 8)に対して対称的に配置されていることを特徴とする半導体デバイスの製造 装置。 8.前記第2の供給管(9)が偶数個、好ましくは4個の補助供給管(6)を具 え、前記補助供給管(6)が対称的な形態をとることを特徴とする請求項7に 記載の装置。 9.前記補助供給管(6)が、サブガス流(5A)を互いに混合することができ る混合装置(13)で終端し、この混合装置多数の、好ましくは少なくとも2 倍の別の補助供給管(7)を具え、これら別の補助供給管(7)は前記補助供 給管(6)に対してほぼ対称的に配置されると共に前記混合装置(13)に接 続されていることを特徴とする請求項7又は8に記載の装置。 10.前記反応容器(10)が、その中心まわりで及び前記支持プレート(2)の まわりで前記基板(1)を回転させる手段を具え、この手段が、前記獅子プレ ート(2)及びその基板が配置される回転可能な部分(2A)に一群の螺旋状 に湾曲したチャネル又は溝を具え、前記螺旋の中心にガス供給ラインが設けら れていることを特徴とする請求項7、8又は9に記載の装置。
JP10529299A 1997-04-10 1998-03-05 半導体デバイスの製造方法及びこの方法を実施する装置 Pending JP2000511705A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP97201064 1997-04-10
EP97201064.9 1997-04-10
PCT/IB1998/000276 WO1998045501A1 (en) 1997-04-10 1998-03-05 Method of manufacturing a semiconductor device and a device for applying such a method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000511705A true JP2000511705A (ja) 2000-09-05

Family

ID=8228195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10529299A Pending JP2000511705A (ja) 1997-04-10 1998-03-05 半導体デバイスの製造方法及びこの方法を実施する装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6080642A (ja)
JP (1) JP2000511705A (ja)
DE (1) DE69805937T2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008311507A (ja) * 2007-06-15 2008-12-25 Sharp Corp 気相成長装置および気相成長方法
KR101194637B1 (ko) 2010-11-26 2012-10-29 한국표준과학연구원 광전소자 및 광전소자의 제조 방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2813817B1 (fr) * 2000-09-13 2002-10-18 Air Liquide Dispositif de mise en forme d'objets en matiere plastique sous atmosphere inerte
DE10064944A1 (de) * 2000-09-22 2002-04-11 Aixtron Ag Verfahren zum Abscheiden von insbesondere kristallinen Schichten, Gaseinlassorgan sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US6363624B1 (en) * 2000-11-21 2002-04-02 Applied Materials, Inc. Apparatus for cleaning a semiconductor process chamber
DE10118130A1 (de) * 2001-04-11 2002-10-17 Aixtron Ag Vorrichtung oder Verfahren zum Abscheiden von insbesondere kristallinen Schichten auf insbesondere kristallinen Substraten aus der Gasphase
DE10133914A1 (de) * 2001-07-12 2003-01-23 Aixtron Ag Prozesskammer mit abschnittsweise unterschiedlich drehangetriebenem Boden und Schichtabscheideverfahren in einer derartigen Prozesskammer
KR100578089B1 (ko) 2004-12-22 2006-05-10 주식회사 시스넥스 수소화물기상증착 반응기
JP5409413B2 (ja) * 2010-01-26 2014-02-05 日本パイオニクス株式会社 Iii族窒化物半導体の気相成長装置
US20130171350A1 (en) * 2011-12-29 2013-07-04 Intermolecular Inc. High Throughput Processing Using Metal Organic Chemical Vapor Deposition

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3854443A (en) * 1973-12-19 1974-12-17 Intel Corp Gas reactor for depositing thin films
GB1600286A (en) * 1977-07-19 1981-10-14 Secr Defence Doping of group iii-v semiconductor materials
JPS61263118A (ja) * 1985-05-15 1986-11-21 Sharp Corp プラズマcvd装置
JPS6281019A (ja) * 1985-10-04 1987-04-14 Oki Electric Ind Co Ltd 縦形気相化学生成装置
FR2596070A1 (fr) * 1986-03-21 1987-09-25 Labo Electronique Physique Dispositif comprenant un suscepteur plan tournant parallelement a un plan de reference autour d'un axe perpendiculaire a ce plan
FR2628985B1 (fr) * 1988-03-22 1990-12-28 Labo Electronique Physique Reacteur d'epitaxie a paroi protegee contre les depots

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008311507A (ja) * 2007-06-15 2008-12-25 Sharp Corp 気相成長装置および気相成長方法
KR101194637B1 (ko) 2010-11-26 2012-10-29 한국표준과학연구원 광전소자 및 광전소자의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
DE69805937T2 (de) 2003-01-09
US6080642A (en) 2000-06-27
DE69805937D1 (de) 2002-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5782979A (en) Substrate holder for MOCVD
US10364509B2 (en) Alkyl push flow for vertical flow rotating disk reactors
US4392453A (en) Molecular beam converters for vacuum coating systems
JP2000511705A (ja) 半導体デバイスの製造方法及びこの方法を実施する装置
US6972050B2 (en) Method for depositing in particular crystalline layers, and device for carrying out the method
US5702532A (en) MOCVD reactor system for indium antimonide epitaxial material
US5288327A (en) Deflected flow in chemical vapor deposition cell
JP3231996B2 (ja) 気相成長装置
US20190085454A1 (en) Vertical deposition system
US5223721A (en) Diamond n-type semiconductor diamond p-n junction diode
FR2661554A1 (fr) Dispositif d'introduction des gaz dans la chambre d'un reacteur d'epitaxie, chambre de reacteur comportant un tel dispositif d'introduction de gaz, et utilisation d'une telle chambre pour la realisation de couches semiconductrices.
US5070815A (en) MOCVD device for growing a semiconductor layer by the metal-organic chemical vapor deposition process
EP0917596B1 (en) Method of manufacturing a semiconductor device and a device for applying such a method
US20010021593A1 (en) Chemical vapor deposition apparatus and chemical vapor deposition process
JP2939823B2 (ja) 有機金属気相成長装置
EP0573348B1 (fr) Procédé de dépÔt de cuivre sur un substrat et dispositif pour sa mise en oeuvre
JP2500773B2 (ja) 気相成長装置
KR900001658B1 (ko) 역 수직 유동 화학 증착 반응기 챔버
JP3880096B2 (ja) 気相成長方法
JPH0878336A (ja) 反応処理装置
CN217579062U (zh) 气流盖及气相沉积系统
JPH05136064A (ja) 気相成長装置
JP3010739B2 (ja) 化合物半導体結晶の成長方法及び装置
WO1991014280A1 (en) Process for growing semiconductor crystal
KR950008842B1 (ko) 반도체 제조장치