JP2636832B2 - 材料蒸着技術 - Google Patents
材料蒸着技術Info
- Publication number
- JP2636832B2 JP2636832B2 JP59504129A JP50412984A JP2636832B2 JP 2636832 B2 JP2636832 B2 JP 2636832B2 JP 59504129 A JP59504129 A JP 59504129A JP 50412984 A JP50412984 A JP 50412984A JP 2636832 B2 JP2636832 B2 JP 2636832B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- gas flow
- gas
- frit
- baffle means
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical 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
- C23C16/455—Chemical 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
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45568—Porous nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical 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
- C23C16/455—Chemical 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/935—Gas flow control
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は材料蒸着に関する。
2.背景技術 基板上に半導体などの材料を堆積させるための数多く
の方法が開発されて来た。その中の１つの方法では前駆
体ガスが用いられる。この前駆体ガスは基板と接触する
と化学反応のような変化を受け堆積層を生み出す。（典
型的には前駆体ガスはガス状成分の混合物である。）こ
れらの蒸着法においては、一般にガス流及び基板とガス
流との空間的関係は注意深く制御される。例えば化学蒸
着法（CVD）に用いられる最も多い空間配置では、第１
図に示されるように容器の一端でガス流が生成され、基
板が容器内に配置され、基板12の主表面に平行な矢印10
の方向にガス流は生成される。CVD法に用いられる他の
配置では基板は点線14で示されるように配置され、ガス
流の方向は基板の主表面に概して垂直となる。前者の配
置即ち平行配置は前駆体ガス流の乱れが最小となるので
最もよく使われる。しかしながら、炉内の対応する軸方
向温度勾配によつてもたらされる基板の温度勾配を最小
にしたい場合には時に後者の配置が使われる。ある例で
は、基板は両配置の利点を組合わせるために平行と垂直
の間の位置に傾けて配置される。
の方法が開発されて来た。その中の１つの方法では前駆
体ガスが用いられる。この前駆体ガスは基板と接触する
と化学反応のような変化を受け堆積層を生み出す。（典
型的には前駆体ガスはガス状成分の混合物である。）こ
れらの蒸着法においては、一般にガス流及び基板とガス
流との空間的関係は注意深く制御される。例えば化学蒸
着法（CVD）に用いられる最も多い空間配置では、第１
図に示されるように容器の一端でガス流が生成され、基
板が容器内に配置され、基板12の主表面に平行な矢印10
の方向にガス流は生成される。CVD法に用いられる他の
配置では基板は点線14で示されるように配置され、ガス
流の方向は基板の主表面に概して垂直となる。前者の配
置即ち平行配置は前駆体ガス流の乱れが最小となるので
最もよく使われる。しかしながら、炉内の対応する軸方
向温度勾配によつてもたらされる基板の温度勾配を最小
にしたい場合には時に後者の配置が使われる。ある例で
は、基板は両配置の利点を組合わせるために平行と垂直
の間の位置に傾けて配置される。
一般に近接堆積と呼ばれる他の配置では、第２図に示
されるように容器の底に昇華材料が置かれる。ここでは
容器の大きさは基板15の大きさと本質的に同一になるよ
うに選ばれる。基板は容器17の上に置かれ、材料18を加
熱することで蒸気が生じ、こうして昇華が行なわれる。
生じた蒸気は容器を通して拡散し、昇華材料の温度以下
に維持された基板上に薄膜を堆積させる。近接堆積は典
型的には装置を簡略化したい場合に使われる。しかし、
多くの場合制御が難しく、厚さや組成の変化がおきやす
い。
されるように容器の底に昇華材料が置かれる。ここでは
容器の大きさは基板15の大きさと本質的に同一になるよ
うに選ばれる。基板は容器17の上に置かれ、材料18を加
熱することで蒸気が生じ、こうして昇華が行なわれる。
生じた蒸気は容器を通して拡散し、昇華材料の温度以下
に維持された基板上に薄膜を堆積させる。近接堆積は典
型的には装置を簡略化したい場合に使われる。しかし、
多くの場合制御が難しく、厚さや組成の変化がおきやす
い。
特定の応用例、例えば組成の異なる複数の層を堆積さ
せる必要がある場合には他の配置も用いられる。例えば
第３図の配置も従来用いられている。（詳しくはブイ．
ジー．ケラミダス（V.G.Keramidas）及びエス．マハジ
ヤン（S.Mahajan）編エレクトロケミカル ソサイアテ
イ（Electrochemical Society）Vol.83−13、231−251
頁、1983年中のIII−Ｖ族光電エピタキシ−及びデバイ
ス関連プロセスに関するシンポジウムの予稿集（Procee
dings on the Symposium on III−Ｖ Opto−elec
tronics Epitaxy and Device Related Processe
s）におけるジー．エイチ．オルセン（G.H.Olsen）の
「III−Ｖ化合物光電デバイスの気相エピタキシー」
（“Vapor Phase Epitaxy of III−V Compound Optoele
ctronic Devices"）を参照。）基本的には基板20は管22
の出口に主表面が管の長軸に垂直になるように置かれ
る。その後前駆体ガス流25は管に沿つて流れ管から放出
されて基板と接触する。このような管を２本用いると各
管を介して異なる前駆体ガス流を生成することができ
る。26で示す外部シヤフトの回りに偏心回転のように移
動させることによつて基板は初めに１つのガス流にさら
され、次に27において２番めのガス流にさらされる。こ
のようにして異なる組成を持つ堆積層が１つの基板上に
順に形成される。１つの変形例では基板は平行、垂直ま
たは中間配置にして管内に挿入される。組成変化を望む
場合には、基板は引き抜かれ、偏心回転して第２の管に
挿入され。このような双管技術によれば層間の遷移領域
の組成勾配を、前述の単一ガス流法において前駆体ガス
を変化させて得られる場合よりもよりゆるやかにするこ
とができる。しかし、どの多管技術においても基板を移
動させると実質的にガス流に乱れを生じる。このような
乱れがあると１つのガスにより他のガスが汚染され、層
間に比較的急俊な組成変化を生じるのではなく一般に望
ましくない遷移領域を生じてしまう。
せる必要がある場合には他の配置も用いられる。例えば
第３図の配置も従来用いられている。（詳しくはブイ．
ジー．ケラミダス（V.G.Keramidas）及びエス．マハジ
ヤン（S.Mahajan）編エレクトロケミカル ソサイアテ
イ（Electrochemical Society）Vol.83−13、231−251
頁、1983年中のIII−Ｖ族光電エピタキシ−及びデバイ
ス関連プロセスに関するシンポジウムの予稿集（Procee
dings on the Symposium on III−Ｖ Opto−elec
tronics Epitaxy and Device Related Processe
s）におけるジー．エイチ．オルセン（G.H.Olsen）の
「III−Ｖ化合物光電デバイスの気相エピタキシー」
（“Vapor Phase Epitaxy of III−V Compound Optoele
ctronic Devices"）を参照。）基本的には基板20は管22
の出口に主表面が管の長軸に垂直になるように置かれ
る。その後前駆体ガス流25は管に沿つて流れ管から放出
されて基板と接触する。このような管を２本用いると各
管を介して異なる前駆体ガス流を生成することができ
る。26で示す外部シヤフトの回りに偏心回転のように移
動させることによつて基板は初めに１つのガス流にさら
され、次に27において２番めのガス流にさらされる。こ
のようにして異なる組成を持つ堆積層が１つの基板上に
順に形成される。１つの変形例では基板は平行、垂直ま
たは中間配置にして管内に挿入される。組成変化を望む
場合には、基板は引き抜かれ、偏心回転して第２の管に
挿入され。このような双管技術によれば層間の遷移領域
の組成勾配を、前述の単一ガス流法において前駆体ガス
を変化させて得られる場合よりもよりゆるやかにするこ
とができる。しかし、どの多管技術においても基板を移
動させると実質的にガス流に乱れを生じる。このような
乱れがあると１つのガスにより他のガスが汚染され、層
間に比較的急俊な組成変化を生じるのではなく一般に望
ましくない遷移領域を生じてしまう。
各堆積配置はそれぞれ特定の目的を達成するために設
計され、特定の応用例に用いられて来た。しかし、層の
均一性を向上させ、層間の遷移領域を減少させることが
望ましい。さらに現存のさまざまな技術の利点を組合わ
せるために方法の柔軟性を向上させることが望ましい。
計され、特定の応用例に用いられて来た。しかし、層の
均一性を向上させ、層間の遷移領域を減少させることが
望ましい。さらに現存のさまざまな技術の利点を組合わ
せるために方法の柔軟性を向上させることが望ましい。
発明の概要 特定のガス流パターンと特定の空間配置を用いて、優
れた特性例えば組成と厚さの均一性を有する堆積層があ
るシステムで形成される。このシステムは、層間の組成
変化が比較的急俊な多層構造を急速に形成する方法を含
む多くの利用法に適用できる。これらの利点は基板を以
下のように配置することで得られる。即ち、１）最終的
に堆積層を生じるガス流を方向づけするバツフル手段の
有効表面が基板の堆積表面から、基板の有効半径の1/4
に相当する平均距離以下、好ましくは該半径の1/10以下
の距離になるように配置し、かつ２）堆積を意図する領
域において最終的に基板と接触するガス流の少くとも50
％が、基板の周縁に沿つて全ての点で堆積表面と接しか
つこの表面に垂直な仮想表面を通過する前に該領域と接
触するように配置する。（基板の有効半径とは、基板上
の堆積を行なうべき表面と同じ面積を持つ仮想円の半径
である。） この条件を満足する配置の例は第４図の多孔性バツフ
ル101、例えばフリツトを用いるものである。このフリ
ツトは比較的小さい孔即ち、典型的には基板の有効半径
の1/10より小さい断面積をもつ孔を有し、基板23はフリ
ツト101から基板の有効半径の1/4よりも小さい距離、好
ましくは1/10よりも小さい距離だけ離れて置かれる。ガ
ス前駆体はフリツトの基板と反対の側で生成され、フリ
ツトを介して流れ、基板と接触し、そして基板表面に沿
つて基板周縁へと流れそこで流出する。前駆体ガスとフ
リツトに面する基板主表面との接触によりこの主表面上
に厚さと組成の均一性の良好な層が堆積される。その均
一性は例えば直径5.08cm（２インチ）の基板で厚さは３
％未満、組成は0.5％未満の変動であり、インジウム・
リンの基板上に名目組成In.53Ga.47Asの層を成長させ
る。（基板とガス流を指向する表面とが接触するとガス
流を厳しく制限し、均一性を損なうので、禁止されるも
のではないが望ましくはない。）フリツトのいくつかの
領域に別々のガス流を流すと、例えばフリツト領域を介
して別々のガス流を流す別々の容器を備えると、フリツ
トの第１のガス流領域上に基板を保持し、適切な時間の
後基板を第２のガス流領域に移動させることにより、連
続する層を容易に堆積させることができる。この移動は
簡単な動作であつて容易に行なうことができる。
れた特性例えば組成と厚さの均一性を有する堆積層があ
るシステムで形成される。このシステムは、層間の組成
変化が比較的急俊な多層構造を急速に形成する方法を含
む多くの利用法に適用できる。これらの利点は基板を以
下のように配置することで得られる。即ち、１）最終的
に堆積層を生じるガス流を方向づけするバツフル手段の
有効表面が基板の堆積表面から、基板の有効半径の1/4
に相当する平均距離以下、好ましくは該半径の1/10以下
の距離になるように配置し、かつ２）堆積を意図する領
域において最終的に基板と接触するガス流の少くとも50
％が、基板の周縁に沿つて全ての点で堆積表面と接しか
つこの表面に垂直な仮想表面を通過する前に該領域と接
触するように配置する。（基板の有効半径とは、基板上
の堆積を行なうべき表面と同じ面積を持つ仮想円の半径
である。） この条件を満足する配置の例は第４図の多孔性バツフ
ル101、例えばフリツトを用いるものである。このフリ
ツトは比較的小さい孔即ち、典型的には基板の有効半径
の1/10より小さい断面積をもつ孔を有し、基板23はフリ
ツト101から基板の有効半径の1/4よりも小さい距離、好
ましくは1/10よりも小さい距離だけ離れて置かれる。ガ
ス前駆体はフリツトの基板と反対の側で生成され、フリ
ツトを介して流れ、基板と接触し、そして基板表面に沿
つて基板周縁へと流れそこで流出する。前駆体ガスとフ
リツトに面する基板主表面との接触によりこの主表面上
に厚さと組成の均一性の良好な層が堆積される。その均
一性は例えば直径5.08cm（２インチ）の基板で厚さは３
％未満、組成は0.5％未満の変動であり、インジウム・
リンの基板上に名目組成In.53Ga.47Asの層を成長させ
る。（基板とガス流を指向する表面とが接触するとガス
流を厳しく制限し、均一性を損なうので、禁止されるも
のではないが望ましくはない。）フリツトのいくつかの
領域に別々のガス流を流すと、例えばフリツト領域を介
して別々のガス流を流す別々の容器を備えると、フリツ
トの第１のガス流領域上に基板を保持し、適切な時間の
後基板を第２のガス流領域に移動させることにより、連
続する層を容易に堆積させることができる。この移動は
簡単な動作であつて容易に行なうことができる。
好適な実施例においては前駆体ガス自身の圧力を用い
て、基板をフリツトの上につるす即ち浮揚させることが
実際可能である。従つて、基板はフリツト上に機械的に
固定されるのではなく、フリツトから発出されて基板の
周縁に流れるガスの圧力が基板をつるすのに用いられる
のである。ガス流は、フリツトと基板の間の領域をガス
流が通過する時にこれによつて生じる圧力が基板を浮揚
させるのに充分となるよう調節される。典型的なガス
流、一般的な基板サイズ、即ち直径が5.08cm（２イン
チ）以上のIII−Ｖ族半導体基板であり厚さが0.0635cm
（25ミル）未満のサイズについては、ガスを方向づける
バツフル手段の有効表面と基板の間を基板の有効半径の
1/50以下の距離だけ離すことで浮揚させることができ
る。基板はつるし上げられているのであるから、１つの
フリツト領域から２番めのフリツト領域への移動、また
は１つの炉領域から他の炉領域への移動は機械的にまた
は、堆積のためには使用されないが望ましい方向に移動
させる目的のみで使用される第２のガス流を用いて容易
に達成できる。さらに、堆積中に基板を回転させるため
に第２のガス流を使用することも可能であり、こうして
堆積層の均一性をさらに向上させることも可能である。
て、基板をフリツトの上につるす即ち浮揚させることが
実際可能である。従つて、基板はフリツト上に機械的に
固定されるのではなく、フリツトから発出されて基板の
周縁に流れるガスの圧力が基板をつるすのに用いられる
のである。ガス流は、フリツトと基板の間の領域をガス
流が通過する時にこれによつて生じる圧力が基板を浮揚
させるのに充分となるよう調節される。典型的なガス
流、一般的な基板サイズ、即ち直径が5.08cm（２イン
チ）以上のIII−Ｖ族半導体基板であり厚さが0.0635cm
（25ミル）未満のサイズについては、ガスを方向づける
バツフル手段の有効表面と基板の間を基板の有効半径の
1/50以下の距離だけ離すことで浮揚させることができ
る。基板はつるし上げられているのであるから、１つの
フリツト領域から２番めのフリツト領域への移動、また
は１つの炉領域から他の炉領域への移動は機械的にまた
は、堆積のためには使用されないが望ましい方向に移動
させる目的のみで使用される第２のガス流を用いて容易
に達成できる。さらに、堆積中に基板を回転させるため
に第２のガス流を使用することも可能であり、こうして
堆積層の均一性をさらに向上させることも可能である。
図面の簡単な説明 第１ないし３図、６、14及び15図は文献中に報告され
た蒸着技術に用いられる空間配置の説明図、 第４、５、７、及び８ないし13図は本発明の堆積配置
と得られた結果の説明図である。
た蒸着技術に用いられる空間配置の説明図、 第４、５、７、及び８ないし13図は本発明の堆積配置
と得られた結果の説明図である。
詳細な説明 本発明の非常に望ましい利点を達成するには２つの条
件を満たさなければならない。この条件には１）ガス流
を方向づけるバツフル手段の有効表面と堆積をしようと
する基板表面との平均距離が含まれる。さらに２）堆積
をしようとする領域において最終的に基板と接触するガ
スの少くとも50％が、基板の周縁に沿つて全ての点で接
しかつ堆積表面に垂直な仮想表面を通過する前にこの領
域と接触することが必要である。第１の条件はガス流を
方向づけるバッフル手段の有効表面から基板への平均距
離（バッフル手段の有効表面の各点から基板表面上の最
近接点までが基板の有効半径の1/4未満、好ましくは1/1
0、未満最適には1/50未満であれば満足される。ガス流
を方向づけるバッフル手段の有効表面は極めて特殊な方
法で規定される。特に、直径が基板半径の1/10の仮想球
が基板に最も近い点から始まつて、前駆体ガスの少くと
も一部を方向づける全ての接近可能な表面に沿い、ガス
と堆積表面の直接接触を引き起こす方向に通過する。
（等距離の点が複数であれば、それらの１つが任意に選
択される。基板自体は移動を阻止するものと考えられ
ず、また接近可能とも考えられないものであつて、球が
固体で変形されないと仮定すると、移動する際にこの球
が物理的にある表面に到達できないとすればその表面は
接近可能ではない。ガス流を方向づけるバツフル手段の
有効表面はこの球が触れた全ての点で規定される。従つ
て例えば第１図の配置では仮想球は第14図の管表面に沿
つて回転し、陰影を施しガス流を方向づける有効表面31
が決定される。同様に第３図の配置では球は第15図の表
面に沿つて回転し陰影領域37により示される有効表面が
決定される。明らかにこれらの有効表面は第１条件を満
たさない。しかし第４図に示す本発明の実施例において
は、基板の有効半径の1/10より小さい出口を有するフリ
ツトを使用しており、球は第５図の平面図に示されるよ
うに表面に沿つて回転する。第５図には一点鎖線71で示
される仮想基板70が示されている。球は各表面出口にわ
ずかに入りこむがこれらの出口孔に完全に合う訳ではな
い。従つて陰影領域で示されるような有効表面が規定さ
れ、これは第１条件を満足する。（この表面は孔を有し
ており、そこでは球はガス流を方向づける部材に接触し
ないことに注意されたい。これらの孔領域は基板堆積表
面までの平均距離を決定する際には考慮されない。さら
に、第５図の孔は明確に表わすために誇張しており、既
して基板の大きさに比べて極めて小さいことに注意され
たい。また、簡単にするため、孔と陰影はフリツトの一
部のみに示してある。） 「圧縮不可能な仮想球」についてもう少し説明を加え
ておく。仮想球は２つの目的で利用されている。第１
に、ガスを方向づけるのに利用されるフリットの穴の寸
法を規定するためであり第２に管がガスを方向づけする
手段として利用されるような形態を排除するためであ
る。しかしながら、「仮想球」は、装置の現実の構造が
適したものであるかどうかを決定するのに利用される構
成概念にすぎない。「仮想球」は明らかに装置における
動作上の用途は有さず、装置が本件発明において用いる
のに適しているかどうかをもっぱら決定する手段であ
る。利用される球の寸法は基板によって決定されるべき
である。球は、基板に最も接近する点にてはじめてガス
流方向づけ要素の表面にわたって数理的感覚で移動す
る。したがって、ガス流を方向づけする管の例において
は、球の移動は基板にもっとも接近する管の開口で開始
する。フリットの場合においては、球の移動は基板に最
も接近するフリットの表面上で開始する。球はすべての
接近可能な面積をおおってしまうまで数理的な感覚で移
動させられる。例えば、球よりも小さい穴を有するフリ
ットの場合においては、球はフリットの全表面にわたっ
て移動し、球はフリットの穴のいずれにもはまり込まな
いので他の表面は接近できない。開放管の場合において
は、球が管にはいることができ管のすべての内部表面を
横切ることができる。このような幾何学的操作を利用す
ることによって装置の気流方向づけ表面が規定される。
くり返すが、操作は、どの装置が本件発明で作動するか
を規定するためになされる数理的なものであるというこ
とを強調したい。プロセスは、本件発明のプロセスにお
いて遂行される現実のものではない。一旦気流方向づけ
表面が規定されるとその表面の基板からの平均距離によ
り、気流方向づけ表面の基板からの距離に関する基準が
満足されているかどうかが決定される。簡単に言えば、
「仮想球」の構成概念を用いることにより、本件発明を
実施する際に容認されるフリットの穴の寸法が決定でき
るということである。もし穴が仮想球よりも大きかった
ならそのフリットは容認されない。加えて、上述したよ
うに穴の寸法が過大なため（１つの大きな穴をもつフリ
ットと想定することのできる）管は容認されない。
件を満たさなければならない。この条件には１）ガス流
を方向づけるバツフル手段の有効表面と堆積をしようと
する基板表面との平均距離が含まれる。さらに２）堆積
をしようとする領域において最終的に基板と接触するガ
スの少くとも50％が、基板の周縁に沿つて全ての点で接
しかつ堆積表面に垂直な仮想表面を通過する前にこの領
域と接触することが必要である。第１の条件はガス流を
方向づけるバッフル手段の有効表面から基板への平均距
離（バッフル手段の有効表面の各点から基板表面上の最
近接点までが基板の有効半径の1/4未満、好ましくは1/1
0、未満最適には1/50未満であれば満足される。ガス流
を方向づけるバッフル手段の有効表面は極めて特殊な方
法で規定される。特に、直径が基板半径の1/10の仮想球
が基板に最も近い点から始まつて、前駆体ガスの少くと
も一部を方向づける全ての接近可能な表面に沿い、ガス
と堆積表面の直接接触を引き起こす方向に通過する。
（等距離の点が複数であれば、それらの１つが任意に選
択される。基板自体は移動を阻止するものと考えられ
ず、また接近可能とも考えられないものであつて、球が
固体で変形されないと仮定すると、移動する際にこの球
が物理的にある表面に到達できないとすればその表面は
接近可能ではない。ガス流を方向づけるバツフル手段の
有効表面はこの球が触れた全ての点で規定される。従つ
て例えば第１図の配置では仮想球は第14図の管表面に沿
つて回転し、陰影を施しガス流を方向づける有効表面31
が決定される。同様に第３図の配置では球は第15図の表
面に沿つて回転し陰影領域37により示される有効表面が
決定される。明らかにこれらの有効表面は第１条件を満
たさない。しかし第４図に示す本発明の実施例において
は、基板の有効半径の1/10より小さい出口を有するフリ
ツトを使用しており、球は第５図の平面図に示されるよ
うに表面に沿つて回転する。第５図には一点鎖線71で示
される仮想基板70が示されている。球は各表面出口にわ
ずかに入りこむがこれらの出口孔に完全に合う訳ではな
い。従つて陰影領域で示されるような有効表面が規定さ
れ、これは第１条件を満足する。（この表面は孔を有し
ており、そこでは球はガス流を方向づける部材に接触し
ないことに注意されたい。これらの孔領域は基板堆積表
面までの平均距離を決定する際には考慮されない。さら
に、第５図の孔は明確に表わすために誇張しており、既
して基板の大きさに比べて極めて小さいことに注意され
たい。また、簡単にするため、孔と陰影はフリツトの一
部のみに示してある。） 「圧縮不可能な仮想球」についてもう少し説明を加え
ておく。仮想球は２つの目的で利用されている。第１
に、ガスを方向づけるのに利用されるフリットの穴の寸
法を規定するためであり第２に管がガスを方向づけする
手段として利用されるような形態を排除するためであ
る。しかしながら、「仮想球」は、装置の現実の構造が
適したものであるかどうかを決定するのに利用される構
成概念にすぎない。「仮想球」は明らかに装置における
動作上の用途は有さず、装置が本件発明において用いる
のに適しているかどうかをもっぱら決定する手段であ
る。利用される球の寸法は基板によって決定されるべき
である。球は、基板に最も接近する点にてはじめてガス
流方向づけ要素の表面にわたって数理的感覚で移動す
る。したがって、ガス流を方向づけする管の例において
は、球の移動は基板にもっとも接近する管の開口で開始
する。フリットの場合においては、球の移動は基板に最
も接近するフリットの表面上で開始する。球はすべての
接近可能な面積をおおってしまうまで数理的な感覚で移
動させられる。例えば、球よりも小さい穴を有するフリ
ットの場合においては、球はフリットの全表面にわたっ
て移動し、球はフリットの穴のいずれにもはまり込まな
いので他の表面は接近できない。開放管の場合において
は、球が管にはいることができ管のすべての内部表面を
横切ることができる。このような幾何学的操作を利用す
ることによって装置の気流方向づけ表面が規定される。
くり返すが、操作は、どの装置が本件発明で作動するか
を規定するためになされる数理的なものであるというこ
とを強調したい。プロセスは、本件発明のプロセスにお
いて遂行される現実のものではない。一旦気流方向づけ
表面が規定されるとその表面の基板からの平均距離によ
り、気流方向づけ表面の基板からの距離に関する基準が
満足されているかどうかが決定される。簡単に言えば、
「仮想球」の構成概念を用いることにより、本件発明を
実施する際に容認されるフリットの穴の寸法が決定でき
るということである。もし穴が仮想球よりも大きかった
ならそのフリットは容認されない。加えて、上述したよ
うに穴の寸法が過大なため（１つの大きな穴をもつフリ
ットと想定することのできる）管は容認されない。
第２の条件は成長を意図する領域において基板と接触
するガスの少くとも50％が、基板周縁に接しかつ堆積表
面に垂直な仮想表面を通過する前に、基板の内部領域で
最初に基板と接触するようにすれば満足される。（内部
領域とは基板の周縁上の最も近い点から基板有効半径の
1/100より大きい領域である。）このようにして、例え
ば第４図に示されるようにフリツトから発する矢印で示
されるガスはほぼ基板の表面でこれと接触しそれからそ
の表面に沿つて流れ最後に周縁42に到達する。これに対
し、第６図の配置では第１の条件も第２の条件も満足さ
れない。それは方向50の方に流れるガスの最初の接触は
前述の仮想表面51をはじめに通過するからである。
するガスの少くとも50％が、基板周縁に接しかつ堆積表
面に垂直な仮想表面を通過する前に、基板の内部領域で
最初に基板と接触するようにすれば満足される。（内部
領域とは基板の周縁上の最も近い点から基板有効半径の
1/100より大きい領域である。）このようにして、例え
ば第４図に示されるようにフリツトから発する矢印で示
されるガスはほぼ基板の表面でこれと接触しそれからそ
の表面に沿つて流れ最後に周縁42に到達する。これに対
し、第６図の配置では第１の条件も第２の条件も満足さ
れない。それは方向50の方に流れるガスの最初の接触は
前述の仮想表面51をはじめに通過するからである。
明らかに、本発明の条件を満足するには多くの配置が
可能である。本発明の一実施例では基板はガス源例えば
基板の有効半径の1/10より小さい孔を有するフリツトの
下に機械的手段によつて機械的に保持される。特別な利
点を有する一実施例では前駆体ガス自体がガス流を方向
づけるバツフル手段の有効表面と堆積表面との所望の距
離を維持するために用いられる。この実施例ではガス流
はフリツトの上に基板を浮揚させるのに充分になるよう
に調節される。ガス流は基板がガス流を方向づけるバツ
フル手段の有効表面の位置から、基板の有効半径の1/4
未満、好ましくは1/10未満の平均距離に保たれるように
調整される。典型的には、断面積が100μｍから150μｍ
の範囲の出口を有するフリツトの場合、直径5.08cm（２
インチ）の基板に対しわずかなガス流を用いて0.01mmか
ら0.5mmの範囲の距離を保つことができる。（浮揚させ
るのに寄与しないフリツト領域におけるガス流は必要と
する全ガス流を明らかに増加させるが、概ね有効的に制
限される。）この方法によれば、ガス流を方向づけるバ
ツフル手段の有効表面に対する正確な位置に基板を保持
するための機械的手段は何ら必要とせず、そのような機
械的手段を用いたがために起り得る損傷を受けることも
ない。さらに浮揚された基板をフリツトの一つの領域か
ら他の領域へ機械的移動手段またはガス流を用いて移動
させることができる。例えば第７図に示されるように、
移動手段60は62で基板61と接触し、移動手段の対応する
動作により方向63の方に移動動作を行なう。他の実施例
においては、移動は堆積を生じない指向性ガス流を用い
て行なわれる。さらに、第７図に示されるように横方向
に隔離された異なるフリツト領域に別々のガス流70及び
71を生成することにより、ある組成をもつ層をはじめに
堆積させ、基板を第２の領域に移動させ、第２の組成を
もつ層を重ねることができる。
可能である。本発明の一実施例では基板はガス源例えば
基板の有効半径の1/10より小さい孔を有するフリツトの
下に機械的手段によつて機械的に保持される。特別な利
点を有する一実施例では前駆体ガス自体がガス流を方向
づけるバツフル手段の有効表面と堆積表面との所望の距
離を維持するために用いられる。この実施例ではガス流
はフリツトの上に基板を浮揚させるのに充分になるよう
に調節される。ガス流は基板がガス流を方向づけるバツ
フル手段の有効表面の位置から、基板の有効半径の1/4
未満、好ましくは1/10未満の平均距離に保たれるように
調整される。典型的には、断面積が100μｍから150μｍ
の範囲の出口を有するフリツトの場合、直径5.08cm（２
インチ）の基板に対しわずかなガス流を用いて0.01mmか
ら0.5mmの範囲の距離を保つことができる。（浮揚させ
るのに寄与しないフリツト領域におけるガス流は必要と
する全ガス流を明らかに増加させるが、概ね有効的に制
限される。）この方法によれば、ガス流を方向づけるバ
ツフル手段の有効表面に対する正確な位置に基板を保持
するための機械的手段は何ら必要とせず、そのような機
械的手段を用いたがために起り得る損傷を受けることも
ない。さらに浮揚された基板をフリツトの一つの領域か
ら他の領域へ機械的移動手段またはガス流を用いて移動
させることができる。例えば第７図に示されるように、
移動手段60は62で基板61と接触し、移動手段の対応する
動作により方向63の方に移動動作を行なう。他の実施例
においては、移動は堆積を生じない指向性ガス流を用い
て行なわれる。さらに、第７図に示されるように横方向
に隔離された異なるフリツト領域に別々のガス流70及び
71を生成することにより、ある組成をもつ層をはじめに
堆積させ、基板を第２の領域に移動させ、第２の組成を
もつ層を重ねることができる。
前駆体ガスの組成は本発明を使用するにあたり特に問
題ではない。CVDあるいは他のガス堆積法に用いられる
ような組成を用いることができる。例えば１）インジウ
ム・リン、２）ガリウムヒ素、３）ガリウム・インジウ
ムヒ素、または４）ガリウム・インジウムヒ素リンを堆
積したいのであればそれぞれ１）InCl、P2、P4及びH2、
２）GaCl、H2及びAs4、３）GaCl、InCl、As4及びH2、及
び４）InCl、GaCl、P2、P4、As4及びH2を主として含む
ガス流を用いることができる（望むならば例えば水素中
の濃度600ppmの硫化水素などの従来型ドーパント前駆体
ガスを用いてドーパントが導入される。）この方法によ
り、シリコン等の材料と同様、III−Ｖ族半導体のよう
な半導体材料を堆積することができる。しかし、例えば
フリツトの多孔性通路における実質的な堆積によりガス
流をかなり妨害してしまう状態は避けなければならな
い。所望の堆積を生じるガス流との接触は所望の厚みが
得られるまで継続される。その後、例えばガス流を止め
るか基板をガス流から移動させるかによつて堆積を終了
する。
題ではない。CVDあるいは他のガス堆積法に用いられる
ような組成を用いることができる。例えば１）インジウ
ム・リン、２）ガリウムヒ素、３）ガリウム・インジウ
ムヒ素、または４）ガリウム・インジウムヒ素リンを堆
積したいのであればそれぞれ１）InCl、P2、P4及びH2、
２）GaCl、H2及びAs4、３）GaCl、InCl、As4及びH2、及
び４）InCl、GaCl、P2、P4、As4及びH2を主として含む
ガス流を用いることができる（望むならば例えば水素中
の濃度600ppmの硫化水素などの従来型ドーパント前駆体
ガスを用いてドーパントが導入される。）この方法によ
り、シリコン等の材料と同様、III−Ｖ族半導体のよう
な半導体材料を堆積することができる。しかし、例えば
フリツトの多孔性通路における実質的な堆積によりガス
流をかなり妨害してしまう状態は避けなければならな
い。所望の堆積を生じるガス流との接触は所望の厚みが
得られるまで継続される。その後、例えばガス流を止め
るか基板をガス流から移動させるかによつて堆積を終了
する。
以下の例は本発明の説明である。
例 １ 主表面が〔100〕面から〔110〕面へ６度傾いた、直径
5.08cm（２インチ）のガリウムヒ素基板を沸騰トリクロ
ロエチレン、沸騰アセトン及び沸騰メタノル中に15分間
で周期的に浸した。次に、５重量部硫酸、１部過酸化水
素（水中に30％）及び１部脱イオン水溶液中に２分間基
板を浸した。洗浄した基板を脱イオン水ですすいで回転
乾燥した。
5.08cm（２インチ）のガリウムヒ素基板を沸騰トリクロ
ロエチレン、沸騰アセトン及び沸騰メタノル中に15分間
で周期的に浸した。次に、５重量部硫酸、１部過酸化水
素（水中に30％）及び１部脱イオン水溶液中に２分間基
板を浸した。洗浄した基板を脱イオン水ですすいで回転
乾燥した。
成長装置によつてほぼ４リツトル／分のヘリウム流が
生成された。第８図に示されるようなこの成長装置は浮
揚トラツク110と２つの成長容器120及び130を含んでい
た。浮揚トラツクは断面がほぼ6.985cm×2.222cm（2 3/
4インチ×7/8インチ）で長さが73.66cm（29インチ）の
方形水晶管であつた。ガス入口と、トラツクの上面にあ
つて直径が7.62×10-2cm（30ミル）あり、この上面の中
央にほぼ８個/5.1cm（４個／インチ）になるように離し
て配置された一連の孔を除いて該管は密封された。浮揚
トラツクは２つの堆積領域を含む体部に融着された。堆
積領域は初めに直径60mm厚さ6mmの水晶フリツトを内径
がほぼ60mmの水晶管の端部に封じこんで作られた。（フ
リツトの孔の大きさはほぼ120μｍでヘラウス アメル
シル（Heraus Amersil）からポラス デイスク、ポロシ
テイ１（Porous Disk、Porosity1）という商標で購入し
た。）7.62cm×12.7cm（３インチ×５インチ）の大きさ
の水晶板を、直径0.152cm（60ミル）の２つの孔をあけ
て準備した。次にフリツトを備えた管をこの孔に封じこ
み、フリツトがこの板の主表面とほぼ同一面になるよう
した。全体を研摩して実質的に同一面になるようにし
た。板から出る各管を縮少してほぼ10mmの入口サイズに
した。内径がほぼ55mm、厚さがほぼ0.318cm（1/8イン
チ）の水晶リングを基板の移動手段として用いた。この
移動手段は初めは第８図に示すように置いた。ローラ15
0をゆるく結合した水晶アーム151によつて該リングに取
りつけた。次にローラを棒170に取りつけた。この棒は
装置の外に出ており、水晶移動手段を外から動かすこと
ができる。浮揚トラツクの主表面とフリツトは水平にし
た。浮揚トラツク／フリツトの全体部分を水晶炉管160
で囲んだ。成長室130及び120用のガス入口161及び162、
浮揚トラツク110用のガス入口163、ガス排気用の出口16
4はそれぞれの端部から管160内に入つている。
生成された。第８図に示されるようなこの成長装置は浮
揚トラツク110と２つの成長容器120及び130を含んでい
た。浮揚トラツクは断面がほぼ6.985cm×2.222cm（2 3/
4インチ×7/8インチ）で長さが73.66cm（29インチ）の
方形水晶管であつた。ガス入口と、トラツクの上面にあ
つて直径が7.62×10-2cm（30ミル）あり、この上面の中
央にほぼ８個/5.1cm（４個／インチ）になるように離し
て配置された一連の孔を除いて該管は密封された。浮揚
トラツクは２つの堆積領域を含む体部に融着された。堆
積領域は初めに直径60mm厚さ6mmの水晶フリツトを内径
がほぼ60mmの水晶管の端部に封じこんで作られた。（フ
リツトの孔の大きさはほぼ120μｍでヘラウス アメル
シル（Heraus Amersil）からポラス デイスク、ポロシ
テイ１（Porous Disk、Porosity1）という商標で購入し
た。）7.62cm×12.7cm（３インチ×５インチ）の大きさ
の水晶板を、直径0.152cm（60ミル）の２つの孔をあけ
て準備した。次にフリツトを備えた管をこの孔に封じこ
み、フリツトがこの板の主表面とほぼ同一面になるよう
した。全体を研摩して実質的に同一面になるようにし
た。板から出る各管を縮少してほぼ10mmの入口サイズに
した。内径がほぼ55mm、厚さがほぼ0.318cm（1/8イン
チ）の水晶リングを基板の移動手段として用いた。この
移動手段は初めは第８図に示すように置いた。ローラ15
0をゆるく結合した水晶アーム151によつて該リングに取
りつけた。次にローラを棒170に取りつけた。この棒は
装置の外に出ており、水晶移動手段を外から動かすこと
ができる。浮揚トラツクの主表面とフリツトは水平にし
た。浮揚トラツク／フリツトの全体部分を水晶炉管160
で囲んだ。成長室130及び120用のガス入口161及び162、
浮揚トラツク110用のガス入口163、ガス排気用の出口16
4はそれぞれの端部から管160内に入つている。
棒170は水晶移動手段が反対側の搬入ポート180に位置
するまで引き抜いた。搬入ポートのふたを取り外し、こ
の搬入ポートから基板を挿入し、移動手段の領域内に入
れ、そしてふたを取りつけた。ヘリウム流はさらに約５
分間流し続けた。入力管161及び162を介して流すヘリウ
ム流を止め、ほぼ1500sccmの水素流を各入力管において
生成した。最初に生成された浮揚トラツクの入口163の
ガス流は1000sccmの水素から50,000sccmの窒素／水素混
合ガス（窒素98％）に増加した。このように増加された
ガス流により基板は浮揚トラツクと完全に接触しないよ
うになるまで浮揚された。
するまで引き抜いた。搬入ポートのふたを取り外し、こ
の搬入ポートから基板を挿入し、移動手段の領域内に入
れ、そしてふたを取りつけた。ヘリウム流はさらに約５
分間流し続けた。入力管161及び162を介して流すヘリウ
ム流を止め、ほぼ1500sccmの水素流を各入力管において
生成した。最初に生成された浮揚トラツクの入口163の
ガス流は1000sccmの水素から50,000sccmの窒素／水素混
合ガス（窒素98％）に増加した。このように増加された
ガス流により基板は浮揚トラツクと完全に接触しないよ
うになるまで浮揚された。
基板がほぼ165の位置、つまり炉190の端部に位置する
ように移動手段を動かした。炉は成長室の位置で約680
℃の温度に調整した。フリツト入口に向けられたほぼ30
0sccmの水素を、18℃に保つたヒ素トリクロライドを含
むバブラを介して転換させ、次に800℃に保たれたガリ
ウムを含む溶融水晶ボート上を入力管162と室120に入る
ガス流と再結合する前に通過させた。同様に150sccmの
水素ガスを18℃に保たれたヒ素トリクロライドを含む第
２のバブラを介して転換させ、入力管162に入る水素流
と再結合させた。新しく生成されたガス流が約５分間平
衡するようにした。次に移動手段を用いて基板を166の
位置へ動かした。こうして基板は新しく生成されたガス
流で浮揚された。30分後移動手段を再び取り外して搬入
ポートに動かし、そして取り出した。このような処理で
厚さが約３μｍのガリウムヒ素の層が生じた。成長され
た層を標準的な割れ及び汚損測定技術で調べたが、いか
なる組成欠陥も厚さの非均一性も見られたなかつた。ミ
ラー・プロフアイラ（Miller profiler）を用いて測定
したドーパントと厚さの均一性は第９図に示されてい
る。ここで曲線はそれぞれ、基板の周縁上等距離の４点
と基板の中心点の下にある景に対応する。
ように移動手段を動かした。炉は成長室の位置で約680
℃の温度に調整した。フリツト入口に向けられたほぼ30
0sccmの水素を、18℃に保つたヒ素トリクロライドを含
むバブラを介して転換させ、次に800℃に保たれたガリ
ウムを含む溶融水晶ボート上を入力管162と室120に入る
ガス流と再結合する前に通過させた。同様に150sccmの
水素ガスを18℃に保たれたヒ素トリクロライドを含む第
２のバブラを介して転換させ、入力管162に入る水素流
と再結合させた。新しく生成されたガス流が約５分間平
衡するようにした。次に移動手段を用いて基板を166の
位置へ動かした。こうして基板は新しく生成されたガス
流で浮揚された。30分後移動手段を再び取り外して搬入
ポートに動かし、そして取り出した。このような処理で
厚さが約３μｍのガリウムヒ素の層が生じた。成長され
た層を標準的な割れ及び汚損測定技術で調べたが、いか
なる組成欠陥も厚さの非均一性も見られたなかつた。ミ
ラー・プロフアイラ（Miller profiler）を用いて測定
したドーパントと厚さの均一性は第９図に示されてい
る。ここで曲線はそれぞれ、基板の周縁上等距離の４点
と基板の中心点の下にある景に対応する。
例 ２ 例１の工程を、堆積ガス流をはじめに以下のようにし
て生成した点を除き実行した。即ち、１）310sccmの水
素をヒ素トリクロライド バブラを介しかつガリウムを
含むボート上に転換させ、一方２）930sccmの水素をヒ
素トリクロライド バブラを介して転換させた。さらに
167の位置でフリツト領域130を介して第２のガス流を流
した。このガス流は、300sccmの水素をヒ素トリクロラ
イド バブラ（18℃）を介し、ガリウムを含む800℃の
ボート上に変向させ、一方、150sccmの水素を（3000scc
mの全ガス流から）第２のヒ素トリクロライド バブラ
を介して変向させて生成した。基板をフリツト位置166
の上に移動し、そこに３分間置いた。この後移動手段を
用いて基板をフリツト位置167の上に移動し、10分間そ
こに置いた。この10分間の成長間隔の間に、フリツト領
域166を介するガス流を、（310sccmでなく）300sccmの
水素を１つのバブラを介しガリウム ボート上に流し、
一方（930sccmでなく）150sccmの水素を第２のバブラを
介して変向させることにより変更した。さらに水素中の
濃度600部／ミリオンの硫化水素から形成された充分量
のガスをガス流に加えて最終堆積層中の主キヤリア濃度
が約３×1016cm-3になるようにした。移動手段を用いて
166の位置に基板を戻し、ポート180の位置に引き抜く前
に３分間そこに置いた。
て生成した点を除き実行した。即ち、１）310sccmの水
素をヒ素トリクロライド バブラを介しかつガリウムを
含むボート上に転換させ、一方２）930sccmの水素をヒ
素トリクロライド バブラを介して転換させた。さらに
167の位置でフリツト領域130を介して第２のガス流を流
した。このガス流は、300sccmの水素をヒ素トリクロラ
イド バブラ（18℃）を介し、ガリウムを含む800℃の
ボート上に変向させ、一方、150sccmの水素を（3000scc
mの全ガス流から）第２のヒ素トリクロライド バブラ
を介して変向させて生成した。基板をフリツト位置166
の上に移動し、そこに３分間置いた。この後移動手段を
用いて基板をフリツト位置167の上に移動し、10分間そ
こに置いた。この10分間の成長間隔の間に、フリツト領
域166を介するガス流を、（310sccmでなく）300sccmの
水素を１つのバブラを介しガリウム ボート上に流し、
一方（930sccmでなく）150sccmの水素を第２のバブラを
介して変向させることにより変更した。さらに水素中の
濃度600部／ミリオンの硫化水素から形成された充分量
のガスをガス流に加えて最終堆積層中の主キヤリア濃度
が約３×1016cm-3になるようにした。移動手段を用いて
166の位置に基板を戻し、ポート180の位置に引き抜く前
に３分間そこに置いた。
領域166を介する最初のガス流が本来の場所にエツチ
を生じ、それに続く領域167を介するガスによる堆積
が、1013cm-3未満のキヤリア濃度をもつ非ドープバツフ
ア層を形成した。この値はミラー帰還型プロフアイラの
検出限度である。位置166における第２間隔の間に始め
られた第３の成長によりドープされたガリムウヒ素領域
が生じた。厚さの均一性は±２％より小さかつた。
を生じ、それに続く領域167を介するガスによる堆積
が、1013cm-3未満のキヤリア濃度をもつ非ドープバツフ
ア層を形成した。この値はミラー帰還型プロフアイラの
検出限度である。位置166における第２間隔の間に始め
られた第３の成長によりドープされたガリムウヒ素領域
が生じた。厚さの均一性は±２％より小さかつた。
例 ３ インジウム リン基板上にいくつかのインジウム リ
ン領域を成長した点を除き例２の工程を実行した。イン
ジウム リン基板の主表面は〔100〕面から〔110〕面へ
向けて３度傾けた。最初、各フリツト領域を介して生成
される水素の全量はほぼ1,500sccmであつた。最初の水
素ガスを生成した後、入力162に到達する約300sccmの水
素を、−12℃に保つたリン トリクロライド バブラを
介して750℃の温度のインジウムを含む水晶ボートの上
に変向させた。さらにこの水素ガスの50sccmを、−12℃
に保たれた第２のリン トリクロライド バブラを介し
て転換させ、入力162に入る水素ガスと再結合させた。6
80℃のフリツト領域166に基板を入れ、結合ガスで1 1/2
分間処理した。次にフリツト領域166を介する最初のガ
ス流を1,500sccmの全水素流に代えた。ここで、この水
素流のうち240sccmは−12℃のリン トリクロライド
バブラを介して750℃に保たれたインジウムを含むボー
ドの上に転換させたものであり、80sccmは−17℃のリン
トリクロライド ボートを介して750℃に保たれた多
結晶インジウム リンを含むボートの上に転換させたも
のである。この新しいガス流は45分間維持した。この45
分の成長期間中、５分間隔で、水素混合物1,000,000部
に対し600部の硫化水素をこのガス流に旋回にわたり５
分間隔で加えた。充分量の硫化水素を第10図のドーピン
グ結果を得るために加えた。図からわかるように、イン
ジウム リンとドープされたインジウム リンの鋭く規
定された領域が形成された。（使用した最初のガス流は
本来の場所にエツチを生じさせるために用いたものであ
ることを理解されたい。） 例 ４ 用いられた成長間隔が45分でなく74分であること、硫
化水素を加えなかつたことを除いて例３の工程を実行し
た。生成された層のキヤリア濃度は２×10-15cm-3であ
つた。
ン領域を成長した点を除き例２の工程を実行した。イン
ジウム リン基板の主表面は〔100〕面から〔110〕面へ
向けて３度傾けた。最初、各フリツト領域を介して生成
される水素の全量はほぼ1,500sccmであつた。最初の水
素ガスを生成した後、入力162に到達する約300sccmの水
素を、−12℃に保つたリン トリクロライド バブラを
介して750℃の温度のインジウムを含む水晶ボートの上
に変向させた。さらにこの水素ガスの50sccmを、−12℃
に保たれた第２のリン トリクロライド バブラを介し
て転換させ、入力162に入る水素ガスと再結合させた。6
80℃のフリツト領域166に基板を入れ、結合ガスで1 1/2
分間処理した。次にフリツト領域166を介する最初のガ
ス流を1,500sccmの全水素流に代えた。ここで、この水
素流のうち240sccmは−12℃のリン トリクロライド
バブラを介して750℃に保たれたインジウムを含むボー
ドの上に転換させたものであり、80sccmは−17℃のリン
トリクロライド ボートを介して750℃に保たれた多
結晶インジウム リンを含むボートの上に転換させたも
のである。この新しいガス流は45分間維持した。この45
分の成長期間中、５分間隔で、水素混合物1,000,000部
に対し600部の硫化水素をこのガス流に旋回にわたり５
分間隔で加えた。充分量の硫化水素を第10図のドーピン
グ結果を得るために加えた。図からわかるように、イン
ジウム リンとドープされたインジウム リンの鋭く規
定された領域が形成された。（使用した最初のガス流は
本来の場所にエツチを生じさせるために用いたものであ
ることを理解されたい。） 例 ４ 用いられた成長間隔が45分でなく74分であること、硫
化水素を加えなかつたことを除いて例３の工程を実行し
た。生成された層のキヤリア濃度は２×10-15cm-3であ
つた。
例 ５ インジウム リン基板が自身を半絶縁性にするのに充
分な濃度の鉄ドーパントを含む点を除き例３の工程を実
行した。基板の主表面は〔100〕面から〔110〕面へ2 1/
2度傾けた。フリツト領域166を介する初期ガス流は例３
と同一にした。このガス流を生成した時、フリツト領域
167を介する第２のガス流も生成した。この第２のガス
流は、1,500sccmの全水素流から90sccmを11℃のヒ素ト
リクロライド バブラを介して、750℃に保たれたガリ
ウムヒ素を含むボートの上に転換させ、一方、300sccm
を18℃のヒ素トリクロライド バブラを介して、750℃
に保たれたインジウムを含むボートの上に変向させて生
成した。はじめに基板をフリツト領域166で1 1/2分間処
理した後フリツト領域167に移して60分間置きその後炉
から取り出した。この工程の結果、インジウム リン基
板と本質的に完全に格子整合し、約３μｍの厚さを持
ち、第11図に示されるような、温度の関数としての移動
度を持つインジウム ガリウムヒ素層が得られた。
分な濃度の鉄ドーパントを含む点を除き例３の工程を実
行した。基板の主表面は〔100〕面から〔110〕面へ2 1/
2度傾けた。フリツト領域166を介する初期ガス流は例３
と同一にした。このガス流を生成した時、フリツト領域
167を介する第２のガス流も生成した。この第２のガス
流は、1,500sccmの全水素流から90sccmを11℃のヒ素ト
リクロライド バブラを介して、750℃に保たれたガリ
ウムヒ素を含むボートの上に転換させ、一方、300sccm
を18℃のヒ素トリクロライド バブラを介して、750℃
に保たれたインジウムを含むボートの上に変向させて生
成した。はじめに基板をフリツト領域166で1 1/2分間処
理した後フリツト領域167に移して60分間置きその後炉
から取り出した。この工程の結果、インジウム リン基
板と本質的に完全に格子整合し、約３μｍの厚さを持
ち、第11図に示されるような、温度の関数としての移動
度を持つインジウム ガリウムヒ素層が得られた。
例 ６ 最初のエツチ間隔を再び1 1/2分にして例５の工程を
実行した。しかし、この1 1/2分間のエツチの後、フリ
ツト領域166におけるガス流を、全量1,500sccmの水素か
ら）300sccmを−18℃のリン トリクロライド バブラ
を介して、750℃に保たれたインジウムを含むボートの
上に転換させて再生成した。さらにこの1500sccmのうち
30sccmを−18℃のリン トリクロライド バブラを介し
て、750℃に保たれた多結晶インジウム リンを含むボ
ートの上に転換させた。この30分間の成長期間の後、約
60オングストロームの厚さのｎ型堆積領域を形成するた
め、水素中濃度600部／ミリオンの硫化水素を５秒間に
わたり入口162に加えた。この５秒間の後約10秒間硫化
水素流を止めたが、この結果約12mm（120オングストロ
ーム）の非ドープ堆積領域が形成された。次に基板をフ
リツト領域167に移した。ここではガス流は、全量1500s
ccmの水素流から85sccmを変向させ、10℃のヒ素トリク
ロライド バブラを介してこの部分を通過させ、さらに
ガリウムヒ素を含むボート上（750℃）を通過させ、一
方18℃のヒ素トリクロライド バブラを介して300sccm
を変向させ750℃のインジウムを含むボート上に向ける
ことにより、既に変更していた。基板を８分間フリツト
位置167に保ち、その後炉から取り出した。第12図に示
される構造が形成された。この構造の移動度は標準的な
ホール（Hall）移動度技術を用いて測定し、温度の関数
として第13図に示した。
実行した。しかし、この1 1/2分間のエツチの後、フリ
ツト領域166におけるガス流を、全量1,500sccmの水素か
ら）300sccmを−18℃のリン トリクロライド バブラ
を介して、750℃に保たれたインジウムを含むボートの
上に転換させて再生成した。さらにこの1500sccmのうち
30sccmを−18℃のリン トリクロライド バブラを介し
て、750℃に保たれた多結晶インジウム リンを含むボ
ートの上に転換させた。この30分間の成長期間の後、約
60オングストロームの厚さのｎ型堆積領域を形成するた
め、水素中濃度600部／ミリオンの硫化水素を５秒間に
わたり入口162に加えた。この５秒間の後約10秒間硫化
水素流を止めたが、この結果約12mm（120オングストロ
ーム）の非ドープ堆積領域が形成された。次に基板をフ
リツト領域167に移した。ここではガス流は、全量1500s
ccmの水素流から85sccmを変向させ、10℃のヒ素トリク
ロライド バブラを介してこの部分を通過させ、さらに
ガリウムヒ素を含むボート上（750℃）を通過させ、一
方18℃のヒ素トリクロライド バブラを介して300sccm
を変向させ750℃のインジウムを含むボート上に向ける
ことにより、既に変更していた。基板を８分間フリツト
位置167に保ち、その後炉から取り出した。第12図に示
される構造が形成された。この構造の移動度は標準的な
ホール（Hall）移動度技術を用いて測定し、温度の関数
として第13図に示した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−27032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−6134（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−40756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−113214（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−101840（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−187140（ＪＰ，Ｕ)
Claims (9)
- 【請求項１】基板の表面上に材料層を形成する方法であ
って、ガス流を形成する工程と、該ガス流を該基板に接
触させるためにバッフル手段により該ガス流を該基板に
対して方向づける工程とを含み、これにより該材料層を
形成する方法において、 １）該基板の有効半径の1/10の直径を有する圧縮不能な
仮想球を該バッフル手段の全表面にそって移動させるこ
とによって互いに接触する表面を該バッフル手段の有効
表面として規定し、該材料層の形成を行う間、該基板の
表面が該バッフル手段の該有効表面から該基板の有効半
径の1/4より小さい平均距離だけ離されていること、及
び ２）該基板と接触する該ガス流の少なくとも50％が、該
基板の周縁に接する面であって該基板の堆積しようとす
る表面に垂直な面を通過する前に該表面の内部の点にお
いて最初に接触することを特徴とする材料層の形成方
法。 - 【請求項２】請求の範囲第１項記載の方法において、 該バッフル手段はフリットから成ることを特徴とする材
料層の形成方法。 - 【請求項３】請求の範囲第１項または第２項記載の方法
において、 該基板表面と該バッフル手段の該有効表面との間の該平
均距離は該基板有効半径の110より小さいことを特徴と
する材料層の形成方法。 - 【請求項４】請求の範囲第３項記載の方法において、 該基板表面と該バッフル手段の該有効表面との間の該平
均距離は該基板有効半径の1/100より小さいことを特徴
とする材料層の形成方法。 - 【請求項５】請求の範囲第２項記載の方法において、 該材料層はIII−Ｖ族半導体材料を含むことを特徴とす
る材料層の形成方法。 - 【請求項６】請求の範囲第５項記載の方法において、 該基板はインジウム リンとガリウムヒ素とからなる群
から選ばれた材料を含むことを特徴とする材料層の形成
方法。 - 【請求項７】請求の範囲第５項記載の方法において、 該III−Ｖ族半導体材料はインジウム リン、ガリウム
ヒ素、ガリウム インジウムヒ素リン及びガリウム イ
ンジウムヒ素からなる群から選ばれた組成を含むことを
特徴とする材料層の形成方法。 - 【請求項８】請求の範囲第７項記載の方法において、 該基板はインジウム リンを含むことを特徴とする材料
層の形成方法。 - 【請求項９】請求の範囲第７項記載の方法において、 該基板はガリウムヒ素を含むことを特徴とする材料層の
形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/566,918 US4574093A (en) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | Deposition technique |
| US566918 | 1995-12-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61500994A JPS61500994A (ja) | 1986-05-15 |
| JP2636832B2 true JP2636832B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=24264955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59504129A Expired - Fee Related JP2636832B2 (ja) | 1983-12-30 | 1984-11-07 | 材料蒸着技術 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4574093A (ja) |
| EP (1) | EP0168409B1 (ja) |
| JP (1) | JP2636832B2 (ja) |
| CA (1) | CA1226766A (ja) |
| DE (1) | DE3485722D1 (ja) |
| WO (1) | WO1985003088A1 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61191015A (ja) * | 1985-02-20 | 1986-08-25 | Hitachi Ltd | 半導体の気相成長方法及びその装置 |
| NL8602357A (nl) * | 1985-10-07 | 1987-05-04 | Epsilon Ltd Partnership | Inrichting en werkwijze voor het chemisch uit damp neerslaan met gebruik van een axiaal symmetrische gasstroming. |
| JPS63186875A (ja) * | 1987-01-29 | 1988-08-02 | Tadahiro Omi | 表面反応成膜装置 |
| US5198034A (en) * | 1987-03-31 | 1993-03-30 | Epsilon Technology, Inc. | Rotatable substrate supporting mechanism with temperature sensing device for use in chemical vapor deposition equipment |
| US4987094A (en) * | 1989-06-02 | 1991-01-22 | Bell Communications Research, Inc. | Method of making a macroscopic stepped structure on a vicinally cut crystal |
| US5015323A (en) * | 1989-10-10 | 1991-05-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Multi-tipped field-emission tool for nanostructure fabrication |
| US5378501A (en) * | 1993-10-05 | 1995-01-03 | Foster; Robert F. | Method for chemical vapor deposition of titanium nitride films at low temperatures |
| GB9411911D0 (en) * | 1994-06-14 | 1994-08-03 | Swan Thomas & Co Ltd | Improvements in or relating to chemical vapour deposition |
| US6183565B1 (en) * | 1997-07-08 | 2001-02-06 | Asm International N.V | Method and apparatus for supporting a semiconductor wafer during processing |
| US5855678A (en) * | 1997-04-30 | 1999-01-05 | Sri International | Fluidized bed reactor to deposit a material on a surface by chemical vapor deposition, and methods of forming a coated substrate therewith |
| TW589396B (en) * | 2003-01-07 | 2004-06-01 | Arima Optoelectronics Corp | Chemical vapor deposition reactor |
| GB2415707A (en) | 2004-06-30 | 2006-01-04 | Arima Optoelectronic | Vertical hydride vapour phase epitaxy deposition using a homogenising diaphragm |
| US11136667B2 (en) | 2007-01-08 | 2021-10-05 | Eastman Kodak Company | Deposition system and method using a delivery head separated from a substrate by gas pressure |
| GB0702560D0 (en) | 2007-02-09 | 2007-03-21 | Univ Bath | Production of Semiconductor devices |
| GB2460898B (en) | 2008-06-19 | 2012-10-10 | Wang Nang Wang | Production of semiconductor material and devices using oblique angle etched templates |
| KR101118268B1 (ko) * | 2009-08-27 | 2012-03-20 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 요철 패턴 기판 상의 고품질 비극성／반극성 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2689807A (en) * | 1950-06-16 | 1954-09-21 | Thompson Prod Inc | Method of coating refractory metal articles |
| US2789064A (en) * | 1953-03-02 | 1957-04-16 | Schladitz Hermann | Process and apparatus for the metallisation of continuously travelling organic and inorganic foils by thermal decomposition of metal compounds |
| JPS4844395B1 (ja) * | 1968-08-02 | 1973-12-24 | ||
| US3701682A (en) * | 1970-07-02 | 1972-10-31 | Texas Instruments Inc | Thin film deposition system |
| US3745969A (en) * | 1971-04-19 | 1973-07-17 | Motorola Inc | Offset top ejection vapor deposition apparatus |
| FR2227640B1 (ja) * | 1973-04-27 | 1977-12-30 | Radiotechnique Compelec | |
| US4148939A (en) * | 1974-08-19 | 1979-04-10 | Korjukin Alexandr V | Method of manufacturing a transparent body having a predetermined opacity gradient |
| JPS54103552A (en) * | 1978-02-01 | 1979-08-15 | Hitachi Electronics | Pattern formation method |
| JPS5637478Y2 (ja) * | 1978-09-11 | 1981-09-02 | ||
| US4315960A (en) * | 1980-05-28 | 1982-02-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of making a thin film |
-
1983
- 1983-12-30 US US06/566,918 patent/US4574093A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-11-07 EP EP84904273A patent/EP0168409B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-11-07 WO PCT/US1984/001813 patent/WO1985003088A1/en active IP Right Grant
- 1984-11-07 JP JP59504129A patent/JP2636832B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1984-11-07 DE DE8484904273T patent/DE3485722D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-11-29 CA CA000468926A patent/CA1226766A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0168409B1 (en) | 1992-05-13 |
| EP0168409A1 (en) | 1986-01-22 |
| US4574093A (en) | 1986-03-04 |
| WO1985003088A1 (en) | 1985-07-18 |
| JPS61500994A (ja) | 1986-05-15 |
| CA1226766A (en) | 1987-09-15 |
| DE3485722D1 (de) | 1992-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2636832B2 (ja) | 材料蒸着技術 | |
| US6677250B2 (en) | CVD apparatuses and methods of forming a layer over a semiconductor substrate | |
| JPH05175133A (ja) | ＴｉＮ▲ｘ▼層を含む製品の作製方法 | |
| US3661636A (en) | Process for forming uniform and smooth surfaces | |
| US3345222A (en) | Method of forming a semiconductor device by etching and epitaxial deposition | |
| JPS6119101B2 (ja) | ||
| JPH1167757A (ja) | 酸化薄膜形成方法 | |
| US4188245A (en) | Selective open tube aluminum diffusion | |
| JPH0289313A (ja) | 珪素基板表面の清浄化方法 | |
| JPS61190949A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US11781218B2 (en) | Defect free germanium oxide gap fill | |
| JPS63239200A (ja) | シリコンウエ−ハ強化方法 | |
| JPS6344988Y2 (ja) | ||
| JP3252644B2 (ja) | 気相成長方法及びその装置 | |
| JPS61198717A (ja) | 化学的気相成長装置 | |
| JPH02308520A (ja) | 低温処理装置 | |
| JPS62153198A (ja) | ３−５族化合物半導体の気相エツチング方法 | |
| US3420705A (en) | Method of etching a semiconductor material | |
| JPS61176112A (ja) | 気相エピタキシヤル成長方法および装置 | |
| JPH0355439B2 (ja) | ||
| JPS6169115A (ja) | 気相エピタキシヤル成長方法 | |
| Chan et al. | Influence of metalorganic sources on the composition uniformity of selectively grown GaxIn1-xP | |
| JPH03271196A (ja) | 結晶成長装置及び成長方法 | |
| Ohmi et al. | High quality epitaxial silicon layers formed by ultra clean technology | |
| JPH06140350A (ja) | 半導体製造装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |