JP2881828B2 - 気相成長装置及び気相成長方法 - Google Patents
気相成長装置及び気相成長方法Info
- Publication number
- JP2881828B2 JP2881828B2 JP20300789A JP20300789A JP2881828B2 JP 2881828 B2 JP2881828 B2 JP 2881828B2 JP 20300789 A JP20300789 A JP 20300789A JP 20300789 A JP20300789 A JP 20300789A JP 2881828 B2 JP2881828 B2 JP 2881828B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vapor phase
- phase growth
- furnace
- heat
- gas
- 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
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 横型の気相成長装置に関し、 膜厚分布が均一な気相成長装置を実用化することを目
的とし、 サセプタ（２）上に載置した被処理基板（３）を加熱
しながら、流入口（６）より原料ガスを炉内に供給して
気相成長を行う横型成長炉において、サセプタ（２）と
天井との間に原料ガスの流入側は高く、排出側に行くに
従って低くなる高さ可変の耐熱板（13）を設け、原料ガ
スの被処理基板（３）面への流量調整を行うと共に、高
さ可変の耐熱板（13）と天井との間にキャリアガスを通
じ、原料ガス流通部（17）との差圧を正に保つと共に、
炉内に供給する原料ガスの交換を行う際に生ずる待ち時
間を利用して耐熱板（13）の傾きを変えることを特徴と
して気相成長方法を構成する。
的とし、 サセプタ（２）上に載置した被処理基板（３）を加熱
しながら、流入口（６）より原料ガスを炉内に供給して
気相成長を行う横型成長炉において、サセプタ（２）と
天井との間に原料ガスの流入側は高く、排出側に行くに
従って低くなる高さ可変の耐熱板（13）を設け、原料ガ
スの被処理基板（３）面への流量調整を行うと共に、高
さ可変の耐熱板（13）と天井との間にキャリアガスを通
じ、原料ガス流通部（17）との差圧を正に保つと共に、
炉内に供給する原料ガスの交換を行う際に生ずる待ち時
間を利用して耐熱板（13）の傾きを変えることを特徴と
して気相成長方法を構成する。
本発明は気相成長装置とその成長方法に関する。
半導体集積回路の製造工程において、半導体層や絶縁
層の形成には気相成長法（Chemical Vapor Deposition
法，略してCVD法）が多用されている。
層の形成には気相成長法（Chemical Vapor Deposition
法，略してCVD法）が多用されている。
特に、化合物半導体基板上に不純物濃度を変えたり、
組成を変えたり、伝導型を変えたりした化合物半導体層
を形成する場合には、加熱してある被処理基板上に蒸気
圧の高い複数の有機金属化合物をキャリアガスと共に炉
内に供給し、被処理基板上で熱分解させると共に、化学
反応せしめて化合物半導体層を形成させており、かゝる
気相成長法は有機金属気相成長法（Metal Organic Chem
ical Vapor Deposition略してMOCVD法）として区別され
ている。
組成を変えたり、伝導型を変えたりした化合物半導体層
を形成する場合には、加熱してある被処理基板上に蒸気
圧の高い複数の有機金属化合物をキャリアガスと共に炉
内に供給し、被処理基板上で熱分解させると共に、化学
反応せしめて化合物半導体層を形成させており、かゝる
気相成長法は有機金属気相成長法（Metal Organic Chem
ical Vapor Deposition略してMOCVD法）として区別され
ている。
このような気相成長は横型のCVD炉を用いて行われて
いるが、気相成長の必要条件は被処理基板の全域に亙っ
て均一な膜厚で半導体層の成長が行われることである。
いるが、気相成長の必要条件は被処理基板の全域に亙っ
て均一な膜厚で半導体層の成長が行われることである。
第７図（Ａ），（Ｂ）は従来のMOCVD炉の構成を示す
断面図であって、石英などからなる反応管１の中にカー
ボンからなるサセプタ２があり、この上にガリウム・砒
素（GaAs）などの半導体からなる被処理基板３が載置さ
れている。
断面図であって、石英などからなる反応管１の中にカー
ボンからなるサセプタ２があり、この上にガリウム・砒
素（GaAs）などの半導体からなる被処理基板３が載置さ
れている。
また、サセプタ２が設置されている反応管１の下側に
は複数個の赤外線ランプ４があり、反射鏡５により集光
してサセプタ２を加熱するよう構成されている。
は複数個の赤外線ランプ４があり、反射鏡５により集光
してサセプタ２を加熱するよう構成されている。
そして、水素（H2）などをキャリアとし、GaAs膜を形
成する場合にはトリメチルガリウム〔（Ga（CH3）３〕
とアルシン（AsH3）の蒸気を、またインジウム・燐（In
P）膜を形成する場合にはトリメチルインジウム〔In（C
H3）３〕とフォスフィン（PH3）の蒸気をキャリアガス
と共に、反応管１の流入口６より、例えば全ガス流量10
／分，反応管内圧力１気圧の条件で供給すると共に、
サセプタ２を500〜700℃に加熱することにより被処理基
板３の上で化学反応を生じさせ、GaAsやInPからなる被
処理基板３の上にGaAsやInPの薄膜を形成している。
成する場合にはトリメチルガリウム〔（Ga（CH3）３〕
とアルシン（AsH3）の蒸気を、またインジウム・燐（In
P）膜を形成する場合にはトリメチルインジウム〔In（C
H3）３〕とフォスフィン（PH3）の蒸気をキャリアガス
と共に、反応管１の流入口６より、例えば全ガス流量10
／分，反応管内圧力１気圧の条件で供給すると共に、
サセプタ２を500〜700℃に加熱することにより被処理基
板３の上で化学反応を生じさせ、GaAsやInPからなる被
処理基板３の上にGaAsやInPの薄膜を形成している。
然し、原料ガスは被処理基板３の上で上流側から下流
側にかけて徐々に消費されるために形成される膜厚は被
処理基板３の上流側で厚く、下流側で薄くなる。
側にかけて徐々に消費されるために形成される膜厚は被
処理基板３の上流側で厚く、下流側で薄くなる。
第８図は被処理基板として半導体ウエハを用いた場合
の膜厚分布を示すもので、ウエハの直径をＬとする場合
に上流側から下流側にかけて実線７で示すような膜厚分
布となっている。
の膜厚分布を示すもので、ウエハの直径をＬとする場合
に上流側から下流側にかけて実線７で示すような膜厚分
布となっている。
かゝる膜厚分布を解決する方法として第７図（Ｂ）に
示すようにサセプタ２を傾けることが行われている。
示すようにサセプタ２を傾けることが行われている。
すなわち、サセプタ２を５〜10゜傾けることにより第
８図の破線８で示すように膜厚分布を均一化することが
可能となる。
８図の破線８で示すように膜厚分布を均一化することが
可能となる。
然し、最適な傾き角を得るには何回かのサセプタの試
作と成長実験が必要であり、また成長膜の組成に応じて
傾き角を変える必要があり、実際的ではない。
作と成長実験が必要であり、また成長膜の組成に応じて
傾き角を変える必要があり、実際的ではない。
例えば、In0.47Ga0.53As/InPのヘテロ接合結晶膜の成
長において、最適角に傾けたサセプタを用い、第６図の
実線９で示すようにInP膜を膜厚分布よく形成しても、
この傾き角ではIn0.47Ga0.53Asは破線10に示すような膜
厚分布となると云う問題がある。
長において、最適角に傾けたサセプタを用い、第６図の
実線９で示すようにInP膜を膜厚分布よく形成しても、
この傾き角ではIn0.47Ga0.53Asは破線10に示すような膜
厚分布となると云う問題がある。
以上記したように横型のCVD炉を用いて被処理基板上
に膜成長を行う場合には原料ガスの濃度が析出によって
上流より下流に到るに従って減少するために、膜厚分布
を一定に保つことは困難である。
に膜成長を行う場合には原料ガスの濃度が析出によって
上流より下流に到るに従って減少するために、膜厚分布
を一定に保つことは困難である。
そこで、これを解決するために傾き角を変えたサセプ
タが用いられているが、ヘテロ接合結晶膜の製造におい
ては一方の結晶に傾き角を合わせると、他の結晶成長で
は傾斜した膜厚分布がつくと云う問題があり、解決が必
要であった。
タが用いられているが、ヘテロ接合結晶膜の製造におい
ては一方の結晶に傾き角を合わせると、他の結晶成長で
は傾斜した膜厚分布がつくと云う問題があり、解決が必
要であった。
上記の課題は、サセプタ上に載置した被処理基板を加
熱しながら、原料ガス流入口より原料ガスを炉内に供給
して気相成長を行なう横型成長炉において、前記サセプ
タと該横型成長炉の天井との間に設けられ前記原料ガス
の流入側は高く、排出側に行くにしたがって低くなる高
さ可変の耐熱板と、該耐熱板と該天井との間にキャリア
ガスを供給するための１乃至複数個のキャリアガス流入
口を設けた気相成長装置、及び、前記気相成長装置を用
い、該原料ガス流入口より前記原料ガスを前記炉内へ供
給するとともに、該キャリアガス流入口より前記キャリ
アガスを前記サセプタと該横型成長炉の天井との間に供
給し、且つ該キャリアガスの圧力と該原料ガスの圧力と
の差圧を正に保つ気相成長方法、ないし、前記気相成長
装置を用いて前記被処理基板上にヘテロ接合膜の成長を
行なうにあたり、前記炉内に供給する前記原料ガスの交
換を行う際に生ずる待ち時間を利用して前記耐熱板の傾
きを変える気相成長方法によって解決することができ
る。
熱しながら、原料ガス流入口より原料ガスを炉内に供給
して気相成長を行なう横型成長炉において、前記サセプ
タと該横型成長炉の天井との間に設けられ前記原料ガス
の流入側は高く、排出側に行くにしたがって低くなる高
さ可変の耐熱板と、該耐熱板と該天井との間にキャリア
ガスを供給するための１乃至複数個のキャリアガス流入
口を設けた気相成長装置、及び、前記気相成長装置を用
い、該原料ガス流入口より前記原料ガスを前記炉内へ供
給するとともに、該キャリアガス流入口より前記キャリ
アガスを前記サセプタと該横型成長炉の天井との間に供
給し、且つ該キャリアガスの圧力と該原料ガスの圧力と
の差圧を正に保つ気相成長方法、ないし、前記気相成長
装置を用いて前記被処理基板上にヘテロ接合膜の成長を
行なうにあたり、前記炉内に供給する前記原料ガスの交
換を行う際に生ずる待ち時間を利用して前記耐熱板の傾
きを変える気相成長方法によって解決することができ
る。
被処理基板上に膜厚分布の均一な薄膜を成長させる方
法として、従来は成長させる材料に合わせて傾き角のサ
セプタを使用していたが、本発明はサセプタは従来と同
じ平坦な構造とし、その代わりに横型炉のサセプタと天
井の間に原料ガスの流入側は高く、排出側に行くほど低
くなる高さ可変の耐熱板を用い、これにより原料ガスの
流量調節を行うもので、傾斜したサセプタを用いたと同
じ効果を得るものである。
法として、従来は成長させる材料に合わせて傾き角のサ
セプタを使用していたが、本発明はサセプタは従来と同
じ平坦な構造とし、その代わりに横型炉のサセプタと天
井の間に原料ガスの流入側は高く、排出側に行くほど低
くなる高さ可変の耐熱板を用い、これにより原料ガスの
流量調節を行うもので、傾斜したサセプタを用いたと同
じ効果を得るものである。
第１図および第２図は本発明に係るCVD装置の原理図
を示すもので、第１図は反応管１の上部に２個のベロー
ズ11を設け、フック12を備えた耐熱板13を吊り下げると
共に、ベローズ11の伸縮により耐熱板13の傾き角を調整
できるように構成されている。
を示すもので、第１図は反応管１の上部に２個のベロー
ズ11を設け、フック12を備えた耐熱板13を吊り下げると
共に、ベローズ11の伸縮により耐熱板13の傾き角を調整
できるように構成されている。
また、第２図は耐熱板13の裏側への原料ガスの回り込
みを防ぐもので、反応ガスの流入口６の上にキャリアガ
ス流入口14を設け、流量計15を通してキャリアガスを耐
熱板13と反応管１の間に供給すると共に、差圧計16を設
け、原料ガス流通部17との差圧を正とすることにより反
応ガスの回り込みを無くし、精度よく反応ガスの流量調
整を行うものである。
みを防ぐもので、反応ガスの流入口６の上にキャリアガ
ス流入口14を設け、流量計15を通してキャリアガスを耐
熱板13と反応管１の間に供給すると共に、差圧計16を設
け、原料ガス流通部17との差圧を正とすることにより反
応ガスの回り込みを無くし、精度よく反応ガスの流量調
整を行うものである。
なお、これ以外の構造は従来と同様であって、サセプ
タ２の上に被処理基板３を置き、反射鏡５を備えた赤外
線ランプ４によりサセプタ２の加熱を行う。
タ２の上に被処理基板３を置き、反射鏡５を備えた赤外
線ランプ４によりサセプタ２の加熱を行う。
このような構造をとることにより簡単に反応ガスの流
量制御を行うことができ、ヘテロエピタキシャル成長の
ように連続して膜成長を行う場合でも従来のようにサセ
プタを交換する必要がなく、耐熱板13の傾き角を変える
ことにより膜厚分布の一様な膜成長を行うことができ
る。
量制御を行うことができ、ヘテロエピタキシャル成長の
ように連続して膜成長を行う場合でも従来のようにサセ
プタを交換する必要がなく、耐熱板13の傾き角を変える
ことにより膜厚分布の一様な膜成長を行うことができ
る。
実施例１ 第３図は本発明を適用したCVD装置の構成図であっ
て、第１図と異なるところは耐熱板13を13′,13″…と
複数個に分割することにより自由度を増した点にある。
て、第１図と異なるところは耐熱板13を13′,13″…と
複数個に分割することにより自由度を増した点にある。
このCVD炉を用い、In0.47Ga.53As/InPのエピタキシャ
ル成長例を記すと次のようになる。
ル成長例を記すと次のようになる。
耐熱板13′,13″…としては石英板を用い、ステンレ
ス線を用いてベローズ11に吊り下げた。
ス線を用いてベローズ11に吊り下げた。
また、被処理基板３としては径２インチのInPウエハ
を用い、カーボンよりなるサセプタ２の上に載置した。
を用い、カーボンよりなるサセプタ２の上に載置した。
そして、InP膜の形成には耐熱板13′,13″…の傾き角
を５゜とし、原料ガスとしては従来と同様にIn（CH3）
３とPH3を、またキャリアガスとしてH2を用い、反応ガ
ス圧力１気圧，全ガス流量10／分，サセプタ温度600
℃の条件でCVD成長を行い、その後、反応ガスをIn（C
H3）３とGa（CH3）３およびAsH3に切り換える待ち時間
を利用して耐熱板13′,13″…の傾き角を８゜に変え、
従来と同じ方法でIn0.47Ga0.53Asのエピタキシャル成長
を行った。
を５゜とし、原料ガスとしては従来と同様にIn（CH3）
３とPH3を、またキャリアガスとしてH2を用い、反応ガ
ス圧力１気圧，全ガス流量10／分，サセプタ温度600
℃の条件でCVD成長を行い、その後、反応ガスをIn（C
H3）３とGa（CH3）３およびAsH3に切り換える待ち時間
を利用して耐熱板13′,13″…の傾き角を８゜に変え、
従来と同じ方法でIn0.47Ga0.53Asのエピタキシャル成長
を行った。
その結果、両者とも膜厚分布が均一なヘテロエピタキ
シャル膜を得ることができた。
シャル膜を得ることができた。
実施例2: 第４図と第５図は本発明を適用した例のCVD装置の構
成例であって、第４図は第２図の原理図に対応するもの
で、原料ガス流通部17に流れる反応ガスが耐熱板13′,1
3″…の裏側に入り込まないようにキャリアガス流通口1
4を設け、流量計15を通してキャリアガスを流し、また
差圧計16を設けてキャリアガスの差圧を正に保つ構成で
ある。
成例であって、第４図は第２図の原理図に対応するもの
で、原料ガス流通部17に流れる反応ガスが耐熱板13′,1
3″…の裏側に入り込まないようにキャリアガス流通口1
4を設け、流量計15を通してキャリアガスを流し、また
差圧計16を設けてキャリアガスの差圧を正に保つ構成で
ある。
また、第５図は耐熱板13′,13″…の個々にキャリア
ガスの流通口14′,14″…と圧力計18,18′…と隔壁19,1
9′…を設けるもので、構造は複雑となるが、膜厚制御
の再現性は向上する。
ガスの流通口14′,14″…と圧力計18,18′…と隔壁19,1
9′…を設けるもので、構造は複雑となるが、膜厚制御
の再現性は向上する。
なお、これらのCVD炉を用いてIn0.47Ga0.53As/InPの
エピタキシャル成長を行った結果は実施例１と同様であ
って、絶縁板の傾き角を５゜にしてInPの成長を行った
後、絶縁板の傾き角を８゜としてIn0.47Ga0.53Asの成長
を行うことにより膜厚分布の均一なヘテロエピタキシャ
ル膜を得ることができた。
エピタキシャル成長を行った結果は実施例１と同様であ
って、絶縁板の傾き角を５゜にしてInPの成長を行った
後、絶縁板の傾き角を８゜としてIn0.47Ga0.53Asの成長
を行うことにより膜厚分布の均一なヘテロエピタキシャ
ル膜を得ることができた。
本発明の実施により被処理基板上に均一な厚さに膜成
長させることができ、またヘテロエピタキシャル膜の成
長においても、耐熱板の傾き角を変えることにより、容
易に膜厚分布の均一な膜成長を行うことができる。
長させることができ、またヘテロエピタキシャル膜の成
長においても、耐熱板の傾き角を変えることにより、容
易に膜厚分布の均一な膜成長を行うことができる。
第１図は本発明に係るCVD装置の原理図、 第２図は本発明に係る別のCVD装置の原理図、 第３図は本発明を適用したCVD装置の構成図、 第４図は本発明を適用した別のCVD装置の構成図、 第５図は本発明を適用した別のCVD装置の構成図、 第６図はInGaAs/InPヘテロ接合の膜厚分布図、 第７図は従来のMOCVD炉の構成を示す断面図、 第８図はウエハの膜厚分布を示す図、 である。 図において、 １は反応管、２はサセプタ、 ３は被処理基板、６は流入口、 11はベローズ、12はフック、 13,13′,13″…は耐熱板、 14,14′,14″はキャリアガス流入口、 15は流量計、16は差圧計、 17は原料ガス流通部、18,18′は圧力計、 19,19′は隔壁、 である。
Claims (3)
- 【請求項１】サセプタ上に載置した被処理基板を加熱し
ながら、原料ガス流入口より原料ガスを炉内に供給して
気相成長を行なう横型成長炉において、 前記サセプタと該横型成長炉の天井との間に設けられ前
記原料ガスの流入側は高く、排出側に行くにしたがって
低くなる高さ可変の耐熱板と、 該耐熱板と該天井との間にキャリアガスを供給するため
の１乃至複数個のキャリアガス流入口を設けたことを特
徴とする気相成長装置。 - 【請求項２】請求項１記載の気相成長装置を用い、該原
料ガス流入口より前記原料ガスを前記炉内へ供給すると
ともに、該キャリアガス流入口より前記キャリアガスを
前記サセプタと該横型成長炉の天井との間に供給し、且
つ該キャリアガスの圧力と該原料ガスの圧力との差圧を
正に保つことを特徴とする気相成長方法。 - 【請求項３】請求項１の記載の気相成長装置を用いて前
記被処理基板上にヘテロ接合膜の成長を行なうにあた
り、前記炉内に供給する前記原料ガスの交換を行う際に
生ずる待ち時間を利用して前記耐熱板の傾きを変えるこ
とを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20300789A JP2881828B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 気相成長装置及び気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20300789A JP2881828B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 気相成長装置及び気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0366121A JPH0366121A (ja) | 1991-03-20 |
| JP2881828B2 true JP2881828B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=16466788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20300789A Expired - Lifetime JP2881828B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 気相成長装置及び気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2881828B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69732722T2 (de) * | 1996-03-22 | 2006-02-02 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | CVD Verfahren |
| JP2002261021A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Japan Pionics Co Ltd | 気相成長装置及び気相成長方法 |
| JP5124760B2 (ja) * | 2004-04-19 | 2013-01-23 | 静雄 藤田 | 成膜方法及び成膜装置 |
-
1989
- 1989-08-04 JP JP20300789A patent/JP2881828B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0366121A (ja) | 1991-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0502209B1 (en) | Method and apparatus for growing compound semiconductor crystals | |
| EP0835336B1 (en) | A device and a method for epitaxially growing objects by cvd | |
| EP1432844A1 (en) | Apparatus for inverted cvd | |
| JP2001028344A (ja) | 単一基板反応装置 | |
| KR20090019851A (ko) | 삼염화 갈륨용 대량 전달 시스템 | |
| JP2505777B2 (ja) | 半導体物質のエピタキシャル層堆積法 | |
| EP0164928A2 (en) | Vertical hot wall CVD reactor | |
| JP2881828B2 (ja) | 気相成長装置及び気相成長方法 | |
| JPH097953A (ja) | 単結晶薄膜の製造方法 | |
| JPH11180796A (ja) | 気相成長方法およびその方法を適用した気相成長装置 | |
| JP3948577B2 (ja) | 半導体単結晶薄膜の製造方法 | |
| JP3113478B2 (ja) | 半導体製造装置 | |
| JP2001220288A (ja) | 気相成長方法および気相成長装置 | |
| JP2012059784A (ja) | 半導体薄膜製造装置及び窒化物半導体の製造方法 | |
| JPH0529637B2 (ja) | ||
| JP3047969B2 (ja) | ガス拡大整流器 | |
| JP2002261021A (ja) | 気相成長装置及び気相成長方法 | |
| JPH0682619B2 (ja) | 半導体成長装置 | |
| JPS6240720A (ja) | 気相エピタキシヤル成長装置 | |
| JPS62119919A (ja) | 化合物半導体の結晶成長装置 | |
| JP3010739B2 (ja) | 化合物半導体結晶の成長方法及び装置 | |
| JPH04359509A (ja) | 三元系化合物半導体のエピタキシャル成長方法 | |
| JPH0630341B2 (ja) | 気相成長反応管 | |
| JPS61114519A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPH0559080B2 (ja) |