JP2817298B2 - 気相エピタキシャル成長装置 - Google Patents
気相エピタキシャル成長装置Info
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- JP2817298B2 JP2817298B2 JP33115789A JP33115789A JP2817298B2 JP 2817298 B2 JP2817298 B2 JP 2817298B2 JP 33115789 A JP33115789 A JP 33115789A JP 33115789 A JP33115789 A JP 33115789A JP 2817298 B2 JP2817298 B2 JP 2817298B2
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- Japan
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- growth chamber
- growth
- vapor phase
- semiconductor substrate
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数の成長室に半導体基板を順次挿入し
て、多層構造の薄膜結晶を成長する気相エピタキシャル
成長装置に関する。
て、多層構造の薄膜結晶を成長する気相エピタキシャル
成長装置に関する。
（従来の技術） 一般に、多層構造の薄膜結晶は、気相エピタキシャル
成長装置で製造する。この薄膜結晶の電気特性の優劣
は、結晶界面の急峻性に依存する。
成長装置で製造する。この薄膜結晶の電気特性の優劣
は、結晶界面の急峻性に依存する。
ところで、気相エピタキシャル成長において、１つの
薄膜結晶層の成長から次の薄膜結晶層の成長への移行に
際して原料ガスの切り替えを瞬時に行うことができない
と、半導体基板上で原料ガスが混合し、結晶界面の急峻
性を確保することができない。
薄膜結晶層の成長から次の薄膜結晶層の成長への移行に
際して原料ガスの切り替えを瞬時に行うことができない
と、半導体基板上で原料ガスが混合し、結晶界面の急峻
性を確保することができない。
従来、急峻な結晶界面を有する多層構造を製造する装
置として、反応管の一方を複数の成長室に分割し、それ
ぞれの成長室に異なる原料ガスを流しておき、反応管の
他方の端部を貫通するロッドの先端に半導体基板を保持
させ、ロッドの後端で操作して、それぞれの成長室に半
導体基板を順次挿入して、薄膜結晶を気相エピタキシャ
ル成長させる装置が知られている。例えば、反応管の他
方の端部をラバーベローで密閉し、該ベローを貫通する
ロッドをそれぞれの成長室の高さに移動可能とし、ロッ
ド先端の半導体基板を順次成長室に挿入して気相エピタ
キシャル成長させる装置（Jpn.J.Appl.Phys.,vol.19,N
o.2,pp.L113〜116（1980））や、反応管の一方をその中
心から管壁に延びる隔壁により複数の成長室に分割し、
成長室に半導体基板を挿入するための補助ロッドを、反
応管の他端の中心を貫通する操作用ロッドに平行を保持
するように固定し、操作用ロッドを水平方向への移動と
回転を可能とし、それぞれの成長室に半導体基板を順次
挿入して多層構造の薄膜結晶を気相エピタキシャル成長
させる装置（Appl.Phys.,Lett.vol.43 No.10,pp.906〜9
08）が知られている。
置として、反応管の一方を複数の成長室に分割し、それ
ぞれの成長室に異なる原料ガスを流しておき、反応管の
他方の端部を貫通するロッドの先端に半導体基板を保持
させ、ロッドの後端で操作して、それぞれの成長室に半
導体基板を順次挿入して、薄膜結晶を気相エピタキシャ
ル成長させる装置が知られている。例えば、反応管の他
方の端部をラバーベローで密閉し、該ベローを貫通する
ロッドをそれぞれの成長室の高さに移動可能とし、ロッ
ド先端の半導体基板を順次成長室に挿入して気相エピタ
キシャル成長させる装置（Jpn.J.Appl.Phys.,vol.19,N
o.2,pp.L113〜116（1980））や、反応管の一方をその中
心から管壁に延びる隔壁により複数の成長室に分割し、
成長室に半導体基板を挿入するための補助ロッドを、反
応管の他端の中心を貫通する操作用ロッドに平行を保持
するように固定し、操作用ロッドを水平方向への移動と
回転を可能とし、それぞれの成長室に半導体基板を順次
挿入して多層構造の薄膜結晶を気相エピタキシャル成長
させる装置（Appl.Phys.,Lett.vol.43 No.10,pp.906〜9
08）が知られている。
（発明が解決しようとする課題） 従来の装置は、半導体基板を各々の成長室に順次移動
する手段として、ラバーベローを貫通するロッド若しく
は回転式ロッドを使用しているが、長いロッドの先端に
半導体基板を保持して操作するために、半導体基板若し
くはホルダーの大きさや重さにはおのずと限界があっ
た。また、長いロッドの先端に半導体基板を装着する際
の作業性の悪さや、ラバーベローの耐久性にも問題があ
った。
する手段として、ラバーベローを貫通するロッド若しく
は回転式ロッドを使用しているが、長いロッドの先端に
半導体基板を保持して操作するために、半導体基板若し
くはホルダーの大きさや重さにはおのずと限界があっ
た。また、長いロッドの先端に半導体基板を装着する際
の作業性の悪さや、ラバーベローの耐久性にも問題があ
った。
また、半導体表面にスライドカバーを設ける方法は例
えばJ.Electrochem.Soc.vol.128（１）,1981,p.210〜に
記載されているが、この例での反応管は単室反応管であ
り、この手法を多室反応管に用いることはスライドカバ
ーの付加による重量増及び移動時のスライドカバー保持
に問題があり、ウェハ移動機構が原因で多室反応管に適
用した例はなかった。
えばJ.Electrochem.Soc.vol.128（１）,1981,p.210〜に
記載されているが、この例での反応管は単室反応管であ
り、この手法を多室反応管に用いることはスライドカバ
ーの付加による重量増及び移動時のスライドカバー保持
に問題があり、ウェハ移動機構が原因で多室反応管に適
用した例はなかった。
本発明は、上記の問題点を解消し、半導体基板を複数
の成長室に容易に移動することができ、かつ、移動手段
も簡単な構造で、しかもスライドカバーを付加する事に
よりウェハ移動時間の制限なしに急峻なヘテロ界面が得
られることを特徴とした気相エピタキシャル成長装置を
提供しようとするものである。
の成長室に容易に移動することができ、かつ、移動手段
も簡単な構造で、しかもスライドカバーを付加する事に
よりウェハ移動時間の制限なしに急峻なヘテロ界面が得
られることを特徴とした気相エピタキシャル成長装置を
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、横型反応管の一方に複数の成長室を設け、
他方に半導体基板を収容するホルダーを成長室に順に移
動させるための空間を設けた気相エピタキシャル成長装
置において、各成長室の高さに上記ホルダーを移動する
昇降手段を成長室の中央に設け、該昇降手段と成長室と
の間を上記ホルダーを滑らせて水平に移動する手段を設
けたことを特徴とする気相エピタキシャル成長装置であ
る。
他方に半導体基板を収容するホルダーを成長室に順に移
動させるための空間を設けた気相エピタキシャル成長装
置において、各成長室の高さに上記ホルダーを移動する
昇降手段を成長室の中央に設け、該昇降手段と成長室と
の間を上記ホルダーを滑らせて水平に移動する手段を設
けたことを特徴とする気相エピタキシャル成長装置であ
る。
この水平移動及び昇降機構を具備した装置であるた
め、ウェハの移動距離も最も小さくでき、ゆえに小さな
反応径においても大口径ウェハを成長することが可能に
なる。
め、ウェハの移動距離も最も小さくでき、ゆえに小さな
反応径においても大口径ウェハを成長することが可能に
なる。
なお、上記ホルダーは、必要に応じて半導体基板表面
を遮蔽するスライドカバーを付設することにより、成長
期間を終了後直ちに原料ガスから半導体基板を隔離し、
該成長を確実に終了させることができるので、他の成長
室への移動時間が問題になることはない。
を遮蔽するスライドカバーを付設することにより、成長
期間を終了後直ちに原料ガスから半導体基板を隔離し、
該成長を確実に終了させることができるので、他の成長
室への移動時間が問題になることはない。
この移動時間の制約がなくなるので、従来の多室反応
管では重量増のため瞬時ウェハ移動が不可能であったよ
うな多数枚ウェハを同時成長する事も可能になり、飛躍
的に生産効率が向上するため、工業的に大きなメリット
が得られる。
管では重量増のため瞬時ウェハ移動が不可能であったよ
うな多数枚ウェハを同時成長する事も可能になり、飛躍
的に生産効率が向上するため、工業的に大きなメリット
が得られる。
（作用） 第１図は、本発明の１具体例である気相エピタキシャ
ル成長装置の概念図である。この装置は、半導体基板に
InGaAs薄膜結晶とInP薄膜結晶を成長させる装置であっ
て、反応管１の左側を隔離で上下に分離してInGaAs成長
室とInP成長室とし、InGaAs成長室は端部をさらに２分
してIn隔液を収容するボートとGaを収容するボートをそ
れぞれ配置し、反応管の左端より水素ガスをキャリアガ
スとしてAsCl3をIn隔液表面及びGa隔液表面に供給し、
この供給量の比率を制御することにより生成するInAs及
びGaAsの蒸気を一定の比率で成長室に流すとともに、成
長室の側壁からAsCl3/H2を供給する。また、InP成長室
の左方にIn隔液を収容するボートを配置し、反応管の左
端より水素ガスをキャリアガスとしてPCl3をIn隔液表面
に供給し、生成するInPの蒸気を成長室に流すととも
に、成長室側壁からPCl3/H2を供給する。そして、排気
ガスは反応管の右端の排出管より系外に排出される。
ル成長装置の概念図である。この装置は、半導体基板に
InGaAs薄膜結晶とInP薄膜結晶を成長させる装置であっ
て、反応管１の左側を隔離で上下に分離してInGaAs成長
室とInP成長室とし、InGaAs成長室は端部をさらに２分
してIn隔液を収容するボートとGaを収容するボートをそ
れぞれ配置し、反応管の左端より水素ガスをキャリアガ
スとしてAsCl3をIn隔液表面及びGa隔液表面に供給し、
この供給量の比率を制御することにより生成するInAs及
びGaAsの蒸気を一定の比率で成長室に流すとともに、成
長室の側壁からAsCl3/H2を供給する。また、InP成長室
の左方にIn隔液を収容するボートを配置し、反応管の左
端より水素ガスをキャリアガスとしてPCl3をIn隔液表面
に供給し、生成するInPの蒸気を成長室に流すととも
に、成長室側壁からPCl3/H2を供給する。そして、排気
ガスは反応管の右端の排出管より系外に排出される。
次に、本発明の特徴である、半導体基板を成長室から
成長室に移動する機構について説明する。まず、半導体
基板はホルダー２に収容し、該ホルダーの後端に係合し
たロッド３を前後に動かすことにより、昇降装置の天板
４とInGaAs成長室との間を滑らせて移動可能とし、ま
た、昇降装置のリンク機構に接続したロッド５を引くこ
とにより、該ホルダーを載せた天板をInP成長室内の支
持台と同じ高さまで降下させ、ホルダーに係合したロッ
ドを押すことにより天板から支持台上にホルダーを水平
移動させInPの成長を行うことができる。なお、必要に
応じて、該支持台を省略してInP成長室の中央に配置し
た昇降装置の上でInPの成長を行うこともできる。
成長室に移動する機構について説明する。まず、半導体
基板はホルダー２に収容し、該ホルダーの後端に係合し
たロッド３を前後に動かすことにより、昇降装置の天板
４とInGaAs成長室との間を滑らせて移動可能とし、ま
た、昇降装置のリンク機構に接続したロッド５を引くこ
とにより、該ホルダーを載せた天板をInP成長室内の支
持台と同じ高さまで降下させ、ホルダーに係合したロッ
ドを押すことにより天板から支持台上にホルダーを水平
移動させInPの成長を行うことができる。なお、必要に
応じて、該支持台を省略してInP成長室の中央に配置し
た昇降装置の上でInPの成長を行うこともできる。
第２図は、半導体基板ホルダーの概念図であり、
（ａ）は側面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図
である。ホルダー１の凹部に半導体基板を収容し、ホル
ダーの上面をスライドするカバー２により、半導体基板
表面を完全に覆うことができる。このようなスライドカ
バー付きホルダーを使用すれば、１つの成長を終了させ
るために、カバーを閉じることにより、直ちに半導体基
板表面を原料ガスから遮断することができ、ウェハの成
長室移動時間の制限なしに結晶界面の急峻性を確保する
のに極めて有利である。しかし、このスライドカバー付
きホルダーは、大きさも重量も増すために、ロッドの先
端に固定して、多端で支持し、操作することは難しかっ
た。第１図の昇降装置は、堅固なリンク機構で天板を支
持しているために、スライドカバー付きホルダーを自由
に使いこなすことができる。
（ａ）は側面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図
である。ホルダー１の凹部に半導体基板を収容し、ホル
ダーの上面をスライドするカバー２により、半導体基板
表面を完全に覆うことができる。このようなスライドカ
バー付きホルダーを使用すれば、１つの成長を終了させ
るために、カバーを閉じることにより、直ちに半導体基
板表面を原料ガスから遮断することができ、ウェハの成
長室移動時間の制限なしに結晶界面の急峻性を確保する
のに極めて有利である。しかし、このスライドカバー付
きホルダーは、大きさも重量も増すために、ロッドの先
端に固定して、多端で支持し、操作することは難しかっ
た。第１図の昇降装置は、堅固なリンク機構で天板を支
持しているために、スライドカバー付きホルダーを自由
に使いこなすことができる。
（実施例） 第１図の装置に第２図のホルダーを組み込んで用い、
クロライド気相成長法により、次の手順でInGaAs/InP/I
nP（基板）構造の薄膜結晶を成長させた。
クロライド気相成長法により、次の手順でInGaAs/InP/I
nP（基板）構造の薄膜結晶を成長させた。
予め、直径80mmの反応管内に設けられたInGaAs成長室
にIn並びにGaをそれぞれ収容したボートを、InP成長室
にはInを収容したボートを配置し、 窒素ガスを満たした反応管に、直径50mmのInP基板を
収容し、スライドカバーにより密閉したホルダーを昇降
装置の天板の上に載せ、反応管の右端の蓋を閉じ、リン
ク機構のロッドを引いて天板をInP成長室内の支持台と
同じ高さにし、別のロッドを押して天板から支持台にホ
ルダーを移動した。
にIn並びにGaをそれぞれ収容したボートを、InP成長室
にはInを収容したボートを配置し、 窒素ガスを満たした反応管に、直径50mmのInP基板を
収容し、スライドカバーにより密閉したホルダーを昇降
装置の天板の上に載せ、反応管の右端の蓋を閉じ、リン
ク機構のロッドを引いて天板をInP成長室内の支持台と
同じ高さにし、別のロッドを押して天板から支持台にホ
ルダーを移動した。
反応管の左端から水素ガスを導入して、InGaAs成長室
及びInP成長室を水素ガスで置換した。
及びInP成長室を水素ガスで置換した。
原料ボートに収容されたIn及びGaを800℃に、基板温
度を620℃に加熱した。
度を620℃に加熱した。
まず、InP成長室にPCl3/H2を流量100Sccmで供給し、
ボート内の原料融液の温度及び基板温度が安定するのを
待って、ホルダーのスライドカバーを10分間開放してIn
Pの薄膜結晶を成長させた。
ボート内の原料融液の温度及び基板温度が安定するのを
待って、ホルダーのスライドカバーを10分間開放してIn
Pの薄膜結晶を成長させた。
ホルダーのスライドカバーを閉じ、InP成長を終了し
た後、ホルダーを支持台から昇降装置の天板上に移動さ
せ、リンク機構を作動させて天板をInGaAs成長室と同じ
高さまで上昇させ、さらに、ロッドで該成長室中央まで
ホルダーを押し込んだ。
た後、ホルダーを支持台から昇降装置の天板上に移動さ
せ、リンク機構を作動させて天板をInGaAs成長室と同じ
高さまで上昇させ、さらに、ロッドで該成長室中央まで
ホルダーを押し込んだ。
上記の操作と平行して、InGaAs成長室にAsCl3/H2を
流量900Sccmで供給して、原料ガスの流量を安定させて
あるので、InGaAs成長室中央に導入されたホルダーのス
ライドカバーを開放して、10分間InGaAs薄膜結晶を成長
させた。
流量900Sccmで供給して、原料ガスの流量を安定させて
あるので、InGaAs成長室中央に導入されたホルダーのス
ライドカバーを開放して、10分間InGaAs薄膜結晶を成長
させた。
成長終了とともにスライドカバーを閉じて、AsCl3/H2
をH2に切り替え、反応管全体を降温した。
をH2に切り替え、反応管全体を降温した。
ホルダーから取り出した半導体基板上には、厚さ1.0
μｍのInPと厚さ1.2μｍのInGaAs薄膜結晶が形成されて
おり、急峻性に優れた結晶界面を有する、高品質のエピ
タキシャル成長層を得ることができた。
μｍのInPと厚さ1.2μｍのInGaAs薄膜結晶が形成されて
おり、急峻性に優れた結晶界面を有する、高品質のエピ
タキシャル成長層を得ることができた。
（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することにより、簡単な
構造の移動手段で半導体基板を一つの成長室からもう一
つの成長室に確実に移動させることが可能となり、か
つ、スライドカバー付きホルダーの使用を可能としたこ
とにより、結晶界面の急峻性も容易に確保することがで
きるようになった。また、ウェハの大口径化、多数枚同
時成長化が可能になり、量産性が著しく向上した。
構造の移動手段で半導体基板を一つの成長室からもう一
つの成長室に確実に移動させることが可能となり、か
つ、スライドカバー付きホルダーの使用を可能としたこ
とにより、結晶界面の急峻性も容易に確保することがで
きるようになった。また、ウェハの大口径化、多数枚同
時成長化が可能になり、量産性が著しく向上した。
第１図は本発明の１具体例である気相エピタキシャル成
長装置の概念図、第２図（ａ）及び（ｂ）はスライドカ
バー付きホルダーの概念図である。
長装置の概念図、第２図（ａ）及び（ｂ）はスライドカ
バー付きホルダーの概念図である。
Claims (3)
- 【請求項１】横型反応管の一方に複数の成長室を設け、
他方に半導体基板を収容するホルダーを成長室に順に移
動させるための空間を設けた気相エピタキシャル成長装
置において、各成長室の高さに上記ホルダーを移動する
昇降手段を成長室の中央に設け、該昇降手段と成長室と
の間を上記ホルダーを滑らせて水平に移動する手段を設
けたことを特徴とする気相エピタキシャル成長装置。 - 【請求項２】半導体基板表面を遮蔽するスライドカバー
を上記ホルダーに設けたことを特徴とする請求項（１）
記載の気相エピタキシャル成長装置。 - 【請求項３】上記ホルダーを乗せる天板をリンク機構で
支持し、該リンク機構から反応管の外に引き出したロッ
ドにより天板を昇降可能とし、かつ、上記ホルダーの一
端に係合させ、反応管の外に引き出したロッドにより、
該ホルダーを成長室と天板との間を移動可能としたこと
を特徴とする請求項（２）記載の気相エピタキシャル成
長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33115789A JP2817298B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33115789A JP2817298B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03193697A JPH03193697A (ja) | 1991-08-23 |
| JP2817298B2 true JP2817298B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=18240512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33115789A Expired - Lifetime JP2817298B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2817298B2 (ja) |
-
1989
- 1989-12-22 JP JP33115789A patent/JP2817298B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03193697A (ja) | 1991-08-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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