JP2528912B2 - 半導体成長装置 - Google Patents
半導体成長装置Info
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- JP2528912B2 JP2528912B2 JP62303606A JP30360687A JP2528912B2 JP 2528912 B2 JP2528912 B2 JP 2528912B2 JP 62303606 A JP62303606 A JP 62303606A JP 30360687 A JP30360687 A JP 30360687A JP 2528912 B2 JP2528912 B2 JP 2528912B2
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- Japan
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- gas
- semiconductor
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- reaction
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体基板上に半導体薄膜をヘテロエピタキシャル成
長させる半導体成長装置に関し、 半導体基板の反りを無くすることを目的とし、 半導体成長装置が、半導体基板を載置して反応ガスの
分解を行う反応管と、半導体基板を加熱する赤外線ラン
プよりなり、該反応管が、ガス供給口側に位置して反応
ガスとキャリアガスとの混合ガス上下に分離するガス分
離板と、該ガス分離板の下流側に位置して半導体基板を
保持するリング状の載置台と、該載置台を保持する保持
板とを備えて構成する。
長させる半導体成長装置に関し、 半導体基板の反りを無くすることを目的とし、 半導体成長装置が、半導体基板を載置して反応ガスの
分解を行う反応管と、半導体基板を加熱する赤外線ラン
プよりなり、該反応管が、ガス供給口側に位置して反応
ガスとキャリアガスとの混合ガス上下に分離するガス分
離板と、該ガス分離板の下流側に位置して半導体基板を
保持するリング状の載置台と、該載置台を保持する保持
板とを備えて構成する。
本発明は半導体薄膜をエピタキシャル成長させるに使
用する半導体成長装置に関する。
用する半導体成長装置に関する。
大量の情報を高速に処理するため情報処理技術の進歩
は著しいが、この技術を用いた情報処理装置において主
体を構成する半導体デバイスは単位素子の小形化により
大容量化が行われて、ICやLSIが生産されており、また
半導体レーザなども実用化されている。
は著しいが、この技術を用いた情報処理装置において主
体を構成する半導体デバイスは単位素子の小形化により
大容量化が行われて、ICやLSIが生産されており、また
半導体レーザなども実用化されている。
そして、これらのデバイスが形成されている半導体に
はシリコン（Si）で代表される単体半導体と、ガリウム
砒素（GaAs）やインジウム燐（InP）で代表される化合
物半導体とがあり、それぞれ高純度の単結晶基板を用い
て各種のデバイスが量産されている。
はシリコン（Si）で代表される単体半導体と、ガリウム
砒素（GaAs）やインジウム燐（InP）で代表される化合
物半導体とがあり、それぞれ高純度の単結晶基板を用い
て各種のデバイスが量産されている。
こゝで、各種の半導体デバイスは厚さ500μｍ程度の
半導体基板（以下略してウエハ）を用いて形成されてい
るが、量産効果は当然のことながらウエハの直径に比例
して増加している。
半導体基板（以下略してウエハ）を用いて形成されてい
るが、量産効果は当然のことながらウエハの直径に比例
して増加している。
そのため、ウエハ径を増加させるため結晶成長技術は
開発が進んできている。
開発が進んできている。
例えば、半導体材料の主体を占めるSiは“引き上げ
法”によって円筒状の単結晶が作られているが、この直
径は当初の３インチより進んで、現在では６インチ径の
ものまで作られている。
法”によって円筒状の単結晶が作られているが、この直
径は当初の３インチより進んで、現在では６インチ径の
ものまで作られている。
一方、GaAsのような化合物半導体については単体半導
体と異なり、単結晶の成長が容易でないことから、現在
は２インチ径のものを主流としてデバイスの形成が行わ
れている。
体と異なり、単結晶の成長が容易でないことから、現在
は２インチ径のものを主流としてデバイスの形成が行わ
れている。
然し、量産効果を顕著に出すにはウエハの径を増すこ
とが必要であり、この方法としてSiウエハ上に化合物半
導体をエピタキシャル成長させ、このエピタキシャル膜
を用いてデバイスを形成することが行われている。
とが必要であり、この方法としてSiウエハ上に化合物半
導体をエピタキシャル成長させ、このエピタキシャル膜
を用いてデバイスを形成することが行われている。
本発明はSiウエハ上に化合物半導体をエピタキシャル
成長させるのに使用する半導体成長装置に関するもので
ある。
成長させるのに使用する半導体成長装置に関するもので
ある。
化合物半導体としては先に記したGaAs,InP以外に各種
のものがあり、有機金属化学気相成長装置（Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition略してMOCVD炉）を用い
てエピタキシャル成長が行われている。
のものがあり、有機金属化学気相成長装置（Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition略してMOCVD炉）を用い
てエピタキシャル成長が行われている。
以下、GaAsを代表例として本発明を説明する。
第３図に示すように、MOCVD炉１は加熱されたウエハ
２が載置してある反応管３の中に低沸点の有機金属化合
物をキャリアガスと共に供給し、ウエハ２の上で反応ガ
スを熱分解することによりエピタキシャル成長を行わせ
る装置であって、具体例としてはガリウム（Ga）の有機
化合物であるトリメチルガリウム〔Ga（CH3）３〕と砒
素（As）の有機化合物であるアルシン（AsH3）とを水素
（H2）をキャリアとし、石英よりなる反応管３の中に少
量づつ導入してウエハ上に供給する。
２が載置してある反応管３の中に低沸点の有機金属化合
物をキャリアガスと共に供給し、ウエハ２の上で反応ガ
スを熱分解することによりエピタキシャル成長を行わせ
る装置であって、具体例としてはガリウム（Ga）の有機
化合物であるトリメチルガリウム〔Ga（CH3）３〕と砒
素（As）の有機化合物であるアルシン（AsH3）とを水素
（H2）をキャリアとし、石英よりなる反応管３の中に少
量づつ導入してウエハ上に供給する。
一方、Siよりなるウエハ２はグラファイトからなるサ
セプタ４の上に載置されて反応管３の中に置かれてお
り、反応管３の外側に設けられている高周波コイル５に
高周波電流を通電するなどの方法で加熱されている。
セプタ４の上に載置されて反応管３の中に置かれてお
り、反応管３の外側に設けられている高周波コイル５に
高周波電流を通電するなどの方法で加熱されている。
かゝる状態において、反応ガスはSiウエハ上で Ga（CH3）３＋AsH3→GaAs＋3CH4 …（１） の反応を生じ、GaAs薄膜がSiよりなるウエハ２上にエピ
タキシャル成長されている。
タキシャル成長されている。
然しながら、Siの格子定数が5.431Åであるのに対
し、GaAsの格子定数が5.653Åと約4.1％大きいために第
４図に示すようにGaAs層６のエピタキシャル成長の終わ
ったSiウエハ７には反りを生じており、このためにデバ
イス形成に支障を生じていた。
し、GaAsの格子定数が5.653Åと約4.1％大きいために第
４図に示すようにGaAs層６のエピタキシャル成長の終わ
ったSiウエハ７には反りを生じており、このためにデバ
イス形成に支障を生じていた。
例えば、レジストを被覆したウエハに投影露光を行っ
て微細パターンを形成する際にウエハの位置により焦点
深度が異なるためにパターン精度が低下するなどの問題
を生じている。
て微細パターンを形成する際にウエハの位置により焦点
深度が異なるためにパターン精度が低下するなどの問題
を生じている。
この対策として、先ずウエハの裏面にGaAs或いはこれ
と格子定数の近似した材料を膜形成した後にウエハを裏
返し、改めてMOCVD炉を用いてエピタキシャル成長を行
うことが行われている。
と格子定数の近似した材料を膜形成した後にウエハを裏
返し、改めてMOCVD炉を用いてエピタキシャル成長を行
うことが行われている。
然し、かゝる方法は二段階の成長プロセスを必要とす
ることから生産効率が低い。
ることから生産効率が低い。
また、反りを無くして、ウエハの両面にGaAs膜を形成
する方法として反応管の中にウエハを縦に保持してMOCV
Dを行うことも試みられたが、この場合はウエハを垂直
に保持することが難しく、エピタキシャル成長中に自重
により傾斜している側に反ると云う問題があり、良い結
果が得られていない。
する方法として反応管の中にウエハを縦に保持してMOCV
Dを行うことも試みられたが、この場合はウエハを垂直
に保持することが難しく、エピタキシャル成長中に自重
により傾斜している側に反ると云う問題があり、良い結
果が得られていない。
以上記したように大口径のSiウエハに化合物半導体を
エピタキシャル成長させる場合、格子定数の違いによっ
てウエハに反りを生じ、この対策として表裏の二段成長
が行われているが工数を要し生産効率が低いことが問題
である。
エピタキシャル成長させる場合、格子定数の違いによっ
てウエハに反りを生じ、この対策として表裏の二段成長
が行われているが工数を要し生産効率が低いことが問題
である。
上記の問題はウエハの両面に半導体薄膜をヘテロエピ
タキシャル成長させる成長装置が、ウエハを載置して反
応ガスの分解が行われる反応管と半導体基板を加熱する
赤外線ランプよりなり、 この反応管が、ガス供給口側に位置して反応ガスとキ
ャリアガスとの混合ガスを上下に分離するガス分離板
と、このガス分離板の下流側に位置して、ウエハを保持
するリング状の載置台と、この載置台を保持する保持板
とを備えてなる半導体成長装置の使用により解決するこ
とができる。
タキシャル成長させる成長装置が、ウエハを載置して反
応ガスの分解が行われる反応管と半導体基板を加熱する
赤外線ランプよりなり、 この反応管が、ガス供給口側に位置して反応ガスとキ
ャリアガスとの混合ガスを上下に分離するガス分離板
と、このガス分離板の下流側に位置して、ウエハを保持
するリング状の載置台と、この載置台を保持する保持板
とを備えてなる半導体成長装置の使用により解決するこ
とができる。
本発明はMOCVD炉を用いてエピタキシャル成長を行う
際にウエハの両面に均等な厚さでエピタキシャル成長が
行えるようにしたものである。
際にウエハの両面に均等な厚さでエピタキシャル成長が
行えるようにしたものである。
すなわち、従来のようにサセプタ上にウエハを置いて
片面に化合物半導体をエピタキシャル成長させるのでな
く、ウエハを反応管の中央に置き、ガス分離板を整流板
として反応ガスを上下に二等分して供給し、上下から均
等に加熱することにより等厚の化合物半導体をエピタキ
シャル成長させることができ、これにより反りの発生を
無くするものである。
片面に化合物半導体をエピタキシャル成長させるのでな
く、ウエハを反応管の中央に置き、ガス分離板を整流板
として反応ガスを上下に二等分して供給し、上下から均
等に加熱することにより等厚の化合物半導体をエピタキ
シャル成長させることができ、これにより反りの発生を
無くするものである。
第１図は本発明に係るMOCVD炉の構成を示す断面図
で、また第２図はウエハの載置状態を示す部分平面図で
ある。
で、また第２図はウエハの載置状態を示す部分平面図で
ある。
すなわち、このMOCVD炉は石英からなる反応管８と上
下に設置した赤外線ランプ９とから構成されている。
下に設置した赤外線ランプ９とから構成されている。
そして、この反応管８の端部には反応ガスの供給口10
があり、反対側の反応管８には反応ガスの排気口17が設
けられている。
があり、反対側の反応管８には反応ガスの排気口17が設
けられている。
また、反応管８の開口部は中央に操作棒12が通る穴を
備えた例えばステンレス製のキャップ13が設けてあり、
反応管８を封口している。
備えた例えばステンレス製のキャップ13が設けてあり、
反応管８を封口している。
また、反応管８の入口中央には給気口10からの反応ガ
スを二分するため石英よりなるガス分離板14があり、ま
た反応管８の後部にはリング状のグラファイト製の載置
台15と操作棒12とを保持するために石英よりなる保持板
16が設けられている。
スを二分するため石英よりなるガス分離板14があり、ま
た反応管８の後部にはリング状のグラファイト製の載置
台15と操作棒12とを保持するために石英よりなる保持板
16が設けられている。
第２図はウエハ11の載置状態を説明するもので、載置
台15は第１図に示すように段差を備えたリング形状をし
たグラファイトで形成されており、この段差を利用して
ウエハ11を搭載している。
台15は第１図に示すように段差を備えたリング形状をし
たグラファイトで形成されており、この段差を利用して
ウエハ11を搭載している。
次にリング状の載置台15は図において破線17で示すよ
うに窪み部分をもつガス分離板14と保持板16により保持
されており、エピタキシャル成長が終わった後は操作棒
12を引くことにより載置台15は保持板に沿って移動し、
ウエハ11を取り出すことができる。
うに窪み部分をもつガス分離板14と保持板16により保持
されており、エピタキシャル成長が終わった後は操作棒
12を引くことにより載置台15は保持板に沿って移動し、
ウエハ11を取り出すことができる。
次に、かゝるMOCVD炉を使用してSiウエハ上にGaAsを
成長させた実施例を述べると、 ５インチのSiウエハ11を載置台15に搭載して反応管８
に挿入し、ガス分離板14と保持板16との間に位置決めし
た。
成長させた実施例を述べると、 ５インチのSiウエハ11を載置台15に搭載して反応管８
に挿入し、ガス分離板14と保持板16との間に位置決めし
た。
そして、H2よりなるキャリアガスにより反応管内を置
換した状態で赤外線ランプ９によりSiウエハ11を900℃
以上にまで加熱して不動態酸化膜を除去した後、温度を
650〜700℃に下げ、AsH3を流してからGa（CH3）３を供
給し、１μｍの厚さにGa.Asをエピタキシャル成長させ
たが、Siウエハには反りは認められなかった。
換した状態で赤外線ランプ９によりSiウエハ11を900℃
以上にまで加熱して不動態酸化膜を除去した後、温度を
650〜700℃に下げ、AsH3を流してからGa（CH3）３を供
給し、１μｍの厚さにGa.Asをエピタキシャル成長させ
たが、Siウエハには反りは認められなかった。
本発明によれば、単一の工程でウエハの両面に均等な
厚さに化合物半導体のエピタキシャル成長を行うことが
でき、これにより反りのない基板を従来よりも低コスト
で製造することができる。
厚さに化合物半導体のエピタキシャル成長を行うことが
でき、これにより反りのない基板を従来よりも低コスト
で製造することができる。
第１図は本発明に係るMOCVD炉の構成を示す断面図、 第２図はウエハの載置状態を示す部分平面図、 第３図は従来のMOCVD炉の構成を示す断面図、 第４図は反りの発生状態を示す断面図、 である。 図において、 １はMOCVD炉、2,11はウエハ、 3,8は反応管、９は赤外線ランプ、 12は操作棒、14はガス分離板、 15は載置台、16は保持板、 である。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板の両面に半導体薄膜をヘテロエ
ピタキシャル成長させる成長装置が、 半導体基板（11）を載置して反応ガスの分解を行う反応
管（８）と該半導体基板（11）を加熱する赤外線ランプ
（９）よりなり、 該反応管（８）が、ガス供給口側に位置して反応ガスと
キャリアガスとの混合ガスを上下に分離するガス分離板
（14）と、 該ガス分離板（14）の下流側に位置して、半導体基板
（11）を保持するリング状の載置台（15）と、 該載置台（15）を保持する保持板（16）と、 を備えてなることを特徴とする半導体成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62303606A JP2528912B2 (ja) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | 半導体成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62303606A JP2528912B2 (ja) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | 半導体成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01144620A JPH01144620A (ja) | 1989-06-06 |
| JP2528912B2 true JP2528912B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=17923017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62303606A Expired - Lifetime JP2528912B2 (ja) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | 半導体成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2528912B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2864970B1 (fr) * | 2004-01-09 | 2006-03-03 | Soitec Silicon On Insulator | Substrat a support a coefficient de dilatation thermique determine |
| JP5040708B2 (ja) * | 2007-05-17 | 2012-10-03 | 三菱化学株式会社 | 窒化物半導体結晶の製造方法 |
| JP4935572B2 (ja) * | 2007-08-09 | 2012-05-23 | 信越半導体株式会社 | 高輝度発光ダイオードの製造方法 |
| CN105314601A (zh) * | 2014-07-29 | 2016-02-10 | 潘本锋 | 一种新型臭氧标准发生器 |
-
1987
- 1987-12-01 JP JP62303606A patent/JP2528912B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01144620A (ja) | 1989-06-06 |
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