JP2814436B2 - 気相成長方法及びその装置 - Google Patents
気相成長方法及びその装置Info
- Publication number
- JP2814436B2 JP2814436B2 JP63121992A JP12199288A JP2814436B2 JP 2814436 B2 JP2814436 B2 JP 2814436B2 JP 63121992 A JP63121992 A JP 63121992A JP 12199288 A JP12199288 A JP 12199288A JP 2814436 B2 JP2814436 B2 JP 2814436B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- growth
- phase growth
- reaction chamber
- vapor phase
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱分解反応や化学反応によって、GaAs系、
InP系等の化合物半導体のエピタキシャル薄膜結晶、SiO
2、Si3N4等の絶縁体薄膜、及びWSix、TiSix等の導電性
多結晶薄膜を気相成長する方法及びその装置に関する。
InP系等の化合物半導体のエピタキシャル薄膜結晶、SiO
2、Si3N4等の絶縁体薄膜、及びWSix、TiSix等の導電性
多結晶薄膜を気相成長する方法及びその装置に関する。
（従来の技術） 従来、気相成長装置には、バレル型支持体を縦型反応
室に内蔵するものや、パンケーキ型支持体を横型反応室
に内蔵するものがあり、加熱方式も高周波加熱の外に、
抵抗加熱や赤外線加熱もある。また、薄膜結晶の成長方
法も、原料ガスやキャリアガスにより搬送されるガス状
物質を、熱分解反応や化学反応により堆積させる方法が
ある。
室に内蔵するものや、パンケーキ型支持体を横型反応室
に内蔵するものがあり、加熱方式も高周波加熱の外に、
抵抗加熱や赤外線加熱もある。また、薄膜結晶の成長方
法も、原料ガスやキャリアガスにより搬送されるガス状
物質を、熱分解反応や化学反応により堆積させる方法が
ある。
第２図のバレル型気相成長装置を例にして以下説明す
る。基板１を搭載した縦型バレル２を回転軸３で反応室
４の中央に支持し、反応室内を高真空に引いてから高周
波加熱コイル７で基板１を成長温度まで加熱し、原料ガ
ス系統12のブロックバルブ11の１カ所ないし数カ所を反
応室側に切り換えることにより、導入管５から原料ガス
を導入し、基板１の上に薄膜結晶を堆積させる。バレル
２の周囲を流下する未反応物及び反応生成物は排気管６
を介して系外に排出される。なお、８は冷却水を流す冷
却ジャケットである。
る。基板１を搭載した縦型バレル２を回転軸３で反応室
４の中央に支持し、反応室内を高真空に引いてから高周
波加熱コイル７で基板１を成長温度まで加熱し、原料ガ
ス系統12のブロックバルブ11の１カ所ないし数カ所を反
応室側に切り換えることにより、導入管５から原料ガス
を導入し、基板１の上に薄膜結晶を堆積させる。バレル
２の周囲を流下する未反応物及び反応生成物は排気管６
を介して系外に排出される。なお、８は冷却水を流す冷
却ジャケットである。
（発明が解決しようとする課題） これらの気相成長装置では、反応室に滞留する不純物
等を成長前に排出するために、例えば、10-7〜10-6Torr
の高真空状態に排気してから、マニホルドタイプのブロ
ックバルブ等を切り換えることにより原料ガスを導入
し、10〜100Torr程度の成長圧力で気相成長を行ってい
る。従来使用されているバルブは、単にガス流路の切り
換え機能を有するものであるため、分子流領域である高
真空状態から粘性流領域である成長圧力に瞬間的に変換
する。その結果、反応室の壁面やサセプタの表面に付着
していた数μｍ以下の微細なダストが吹き飛ばされて落
下する。その一部は、成長前の清浄な基板表面に付着
し、その後の気相成長で薄膜の表面品質を劣化させる原
因となる。表面品質の劣化には、エピタキシャル層では
結晶欠陥やインクルージョン等があり、また、多結晶薄
膜についてはさらにピンホールを生ずることもあり、デ
バイスプロセス等への適用を困難とする。この問題点は
バレル型気相成長装置に特有のものではなく、上記の気
相成長装置に共通するものである。
等を成長前に排出するために、例えば、10-7〜10-6Torr
の高真空状態に排気してから、マニホルドタイプのブロ
ックバルブ等を切り換えることにより原料ガスを導入
し、10〜100Torr程度の成長圧力で気相成長を行ってい
る。従来使用されているバルブは、単にガス流路の切り
換え機能を有するものであるため、分子流領域である高
真空状態から粘性流領域である成長圧力に瞬間的に変換
する。その結果、反応室の壁面やサセプタの表面に付着
していた数μｍ以下の微細なダストが吹き飛ばされて落
下する。その一部は、成長前の清浄な基板表面に付着
し、その後の気相成長で薄膜の表面品質を劣化させる原
因となる。表面品質の劣化には、エピタキシャル層では
結晶欠陥やインクルージョン等があり、また、多結晶薄
膜についてはさらにピンホールを生ずることもあり、デ
バイスプロセス等への適用を困難とする。この問題点は
バレル型気相成長装置に特有のものではなく、上記の気
相成長装置に共通するものである。
本発明は、上記の問題点を解消し、成長前の高真空状
態から成長圧力の低真空状態に、成長室内の微細なダス
トを浮遊させることなく、円滑に移行することを可能と
し、表面品質の優れた薄膜結晶を堆積させることのでき
る気相成長方法及びその装置を提供しようとするもので
ある。
態から成長圧力の低真空状態に、成長室内の微細なダス
トを浮遊させることなく、円滑に移行することを可能と
し、表面品質の優れた薄膜結晶を堆積させることのでき
る気相成長方法及びその装置を提供しようとするもので
ある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、 （１）反応室を真空排気した後、原料ガスを導入して気
相成長する方法において、真空排気した反応室にリーク
ガスを導入して成長圧力に上昇する際に、分子流領域か
ら粘性流領域への遷移する圧力領域の昇圧速度を次式 dP/dt＝P0＊ａ＊ｔ＊10at-1 （P0：初期の真空排気状態の圧力、P:t分後の成長室
内の圧力、a:0.5≦ａ≦２である定数） で通過させることを特徴とする気相成長方法。
相成長する方法において、真空排気した反応室にリーク
ガスを導入して成長圧力に上昇する際に、分子流領域か
ら粘性流領域への遷移する圧力領域の昇圧速度を次式 dP/dt＝P0＊ａ＊ｔ＊10at-1 （P0：初期の真空排気状態の圧力、P:t分後の成長室
内の圧力、a:0.5≦ａ≦２である定数） で通過させることを特徴とする気相成長方法。
（２）基板を内部に設置する反応室と、原料ガス導入管
と、真空排気系に接続する排気管とを有する気相成長装
置において、分子流領域の高真空状態から粘性流領域の
成長圧力への遷移を円滑に行う精密なリークバルブを介
して、原料ガス導入管にリークガス導入管を接続したこ
とを特徴とする気相成長装置。
と、真空排気系に接続する排気管とを有する気相成長装
置において、分子流領域の高真空状態から粘性流領域の
成長圧力への遷移を円滑に行う精密なリークバルブを介
して、原料ガス導入管にリークガス導入管を接続したこ
とを特徴とする気相成長装置。
である。
（作用） 第１図は、本発明の１具体例であるバレル型気相成長
装置の概念図である。この装置は、第２図の装置の原料
ガス導入管５に、精密にリーク制御をすることのできる
リークバルブ10を介してリークガス導入管９を接続した
ものである。なお、原料ガス導入管５には、ブロックバ
ルブ11を介して原料ガス系統12が接続されている。
装置の概念図である。この装置は、第２図の装置の原料
ガス導入管５に、精密にリーク制御をすることのできる
リークバルブ10を介してリークガス導入管９を接続した
ものである。なお、原料ガス導入管５には、ブロックバ
ルブ11を介して原料ガス系統12が接続されている。
この装置を用いて基板上に薄膜結晶を成長させるに
は、基板１をバレル型サセプタに搭載し、該サセプタを
反応室にセットした後反応室を10-7〜10-6Torrの高真空
状態に排気し、次いで、リークバルブを開けて水素、窒
素、ヘリウム等のキャリアガスと同一のリークガスを導
入して、分子流領域の高真空状態から成長圧力の粘性流
領域への遷移する圧力領域（〜0.1Torr）を次式 dP/dt＝P0＊ａ＊ｔ＊10at-1 （P0：初期の真空排気状態の圧力,P:t分後の成長室内
の圧力,a:0.5≦ａ≦２である定数） の昇圧速度で通過させ、0.5〜100Torr程度の成長圧力ま
で昇圧してから、マニホルドタイプのブロックバルブ等
を介して原料ガスを導入して気相成長を行う。このよう
にリークバルブを有するリークガス導入管を用いて、分
子流領域から粘性流領域に遷移する圧力領域を上記のよ
うに昇圧することにより、反応室内の急峻な圧力変化を
抑制し、その結果、微細なダストを浮遊さることなく、
成長工程への円滑な移行を可能とする。
は、基板１をバレル型サセプタに搭載し、該サセプタを
反応室にセットした後反応室を10-7〜10-6Torrの高真空
状態に排気し、次いで、リークバルブを開けて水素、窒
素、ヘリウム等のキャリアガスと同一のリークガスを導
入して、分子流領域の高真空状態から成長圧力の粘性流
領域への遷移する圧力領域（〜0.1Torr）を次式 dP/dt＝P0＊ａ＊ｔ＊10at-1 （P0：初期の真空排気状態の圧力,P:t分後の成長室内
の圧力,a:0.5≦ａ≦２である定数） の昇圧速度で通過させ、0.5〜100Torr程度の成長圧力ま
で昇圧してから、マニホルドタイプのブロックバルブ等
を介して原料ガスを導入して気相成長を行う。このよう
にリークバルブを有するリークガス導入管を用いて、分
子流領域から粘性流領域に遷移する圧力領域を上記のよ
うに昇圧することにより、反応室内の急峻な圧力変化を
抑制し、その結果、微細なダストを浮遊さることなく、
成長工程への円滑な移行を可能とする。
（実施例） 第１図の装置を用い、有機金属気相成長法で直径３イ
ンチのGaAs基板の上にGaAs単結晶をエピタキシャル成長
させた。
ンチのGaAs基板の上にGaAs単結晶をエピタキシャル成長
させた。
まず、反応室内を１×10-6Torrの高真空状態に排気し
た後、精密なリークバルブを開けてキャリアガスである
水素を徐々に導入し、特に、分子流領域の高真空状態か
ら成長圧力の粘性流領域への遷移する圧力領域をdP/dt
＝P0＊ｔ＊1010t-1の昇圧速度で通過させ、最終的に10T
orrの成長圧力にし、一方、高周波加熱コイルに通電し
て700℃の成長温度にしてから、ブロックバルブを開け
てトリメチルガリウム12sccm（０℃,1atmの標準状態に
おける流量cm3/min）、アルシンを1SLM（０℃,1atmの標
準状態における流量l/min）、及びキャリアガスとして
水素を用い、全流量を10SLMに維持して１時間エピタキ
シャル成長を行った。
た後、精密なリークバルブを開けてキャリアガスである
水素を徐々に導入し、特に、分子流領域の高真空状態か
ら成長圧力の粘性流領域への遷移する圧力領域をdP/dt
＝P0＊ｔ＊1010t-1の昇圧速度で通過させ、最終的に10T
orrの成長圧力にし、一方、高周波加熱コイルに通電し
て700℃の成長温度にしてから、ブロックバルブを開け
てトリメチルガリウム12sccm（０℃,1atmの標準状態に
おける流量cm3/min）、アルシンを1SLM（０℃,1atmの標
準状態における流量l/min）、及びキャリアガスとして
水素を用い、全流量を10SLMに維持して１時間エピタキ
シャル成長を行った。
基板の上には2.0μｍのGaAsエピタキシャル層が形成
されていた。このエピタキシャル層を表面検査装置（パ
ーティクルカウンター）により、0.06〜102.4μｍ２の
大きさの表面欠陥及び表面パーティクルを調べたとひこ
ろ、10ケ／cm2以下であった。
されていた。このエピタキシャル層を表面検査装置（パ
ーティクルカウンター）により、0.06〜102.4μｍ２の
大きさの表面欠陥及び表面パーティクルを調べたとひこ
ろ、10ケ／cm2以下であった。
比較のために、上記の実施例の中でリークバルブを用
いずに、他の条件を変更せずにGaAs単結晶のエピタキシ
ャル成長を行った。このエピタキシャル層を表面検査装
置により、表面欠陥及び表面パーティクルを数えたとこ
ろ、およそ1500ケ／cm2であった。
いずに、他の条件を変更せずにGaAs単結晶のエピタキシ
ャル成長を行った。このエピタキシャル層を表面検査装
置により、表面欠陥及び表面パーティクルを数えたとこ
ろ、およそ1500ケ／cm2であった。
上記２つの実験において、成長前の高真空状態からリ
ークガスを導入することにより、エピタキシャル層の表
面品質を大幅に改善することができた。
ークガスを導入することにより、エピタキシャル層の表
面品質を大幅に改善することができた。
また、上記実施例及び比較例で成長圧力を0.5〜100To
rrの範囲で変化させて同様に実施したところ、上記と同
様の表面品質のエピタキシャル層を得ることができた。
rrの範囲で変化させて同様に実施したところ、上記と同
様の表面品質のエピタキシャル層を得ることができた。
（発明の効果） 本発明は、上記構成を採用することにより、基板上に
微細なダストを付着させることもなく、高真空状態から
成長工程に移行することができ、その結果、表面品質の
劣化を抑制し、高品質で結晶性の良い薄膜結晶を歩留ま
り良く気相成長させることができ、生産性を著しく向上
させることができるようになった。
微細なダストを付着させることもなく、高真空状態から
成長工程に移行することができ、その結果、表面品質の
劣化を抑制し、高品質で結晶性の良い薄膜結晶を歩留ま
り良く気相成長させることができ、生産性を著しく向上
させることができるようになった。
第１図は本発明の１具体例であるバレル型気相成長装置
の概念図、第２図は従来のバレル型気相成長装置の概念
図である。
の概念図、第２図は従来のバレル型気相成長装置の概念
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 16/52 C30B 25/16
Claims (2)
- 【請求項１】反応室を真空排気した後、原料ガスを導入
して気相成長する方法において、真空排気した反応室に
リークガスを導入して成長圧力に上昇する際に、分子流
領域から粘性流領域への遷移する圧力領域の昇圧速度を
次式 dP/dt＝P0＊ａ＊ｔ＊10at-1 （P0：初期の真空排気状態の圧力、P:t分後の成長室内
の圧力、a:0.5≦ａ≦２である定数） で通過させることを特徴とする気相成長方法。 - 【請求項２】基板を内部に設置する反応室と、原料ガス
導入管と、真空排気系に接続する排気管とを有する気相
成長装置において、分子流領域の高真空状態から粘性流
領域の成長圧力への遷移を円滑に行う精密なリークバル
ブを介して、原料ガス導入管にリークガス導入管を接続
したことを特徴とする気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63121992A JP2814436B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 気相成長方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63121992A JP2814436B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 気相成長方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01292811A JPH01292811A (ja) | 1989-11-27 |
| JP2814436B2 true JP2814436B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=14824881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63121992A Expired - Lifetime JP2814436B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 気相成長方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2814436B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2892170B2 (ja) * | 1990-07-20 | 1999-05-17 | 株式会社東芝 | 熱処理成膜方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6074426A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-26 | Ulvac Corp | 光励起プロセス装置 |
| JPS60231320A (ja) * | 1984-04-28 | 1985-11-16 | Fujitsu Ltd | 減圧気相成長装置 |
-
1988
- 1988-05-20 JP JP63121992A patent/JP2814436B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01292811A (ja) | 1989-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0606751B1 (en) | Method for depositing polysilicon films having improved uniformity and apparatus therefor | |
| US5246536A (en) | Method for growing single crystal thin films of element semiconductor | |
| US5449444A (en) | Method and apparatus for forming a film by sputtering process | |
| JP2814436B2 (ja) | 気相成長方法及びその装置 | |
| US5409540A (en) | Chemical vapor phase growth method and chemical vapor phase growth apparatus | |
| JP2649693B2 (ja) | 気相成長装置 | |
| JP3098093B2 (ja) | 化学気相成長装置 | |
| JP2840533B2 (ja) | 減圧気相成長装置 | |
| JPH0582450A (ja) | 半導体装置製造用気相反応装置 | |
| JPS62239526A (ja) | 金属被膜のエピタキシヤル成長方法 | |
| JP3955392B2 (ja) | 結晶成長装置及び結晶成長方法 | |
| JPH0815143B2 (ja) | ３Ｃ−ＳｉＣ半導体装置の製造方法 | |
| JP2003100642A (ja) | 気相薄膜成長装置および気相薄膜成長方法 | |
| JPH03232793A (ja) | 成長室のクリーニング方法 | |
| JP2510340B2 (ja) | Ｓｉ系結晶薄膜の製法 | |
| JPH06140335A (ja) | 成膜装置 | |
| JPH01302719A (ja) | 気相結晶成長装置 | |
| JPH1145858A (ja) | 化合物半導体気相成長装置および方法 | |
| JPH05182914A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPH01292812A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPH0766140A (ja) | 半導体気相成長装置 | |
| JPH04280418A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPH11307453A (ja) | 単結晶薄膜の形成方法 | |
| JPH04311031A (ja) | 化学気相成長装置 | |
| JPH05221789A (ja) | 気相成長方法および気相成長装置 |