JPH01318229A - 半導体気相成長装置 - Google Patents
半導体気相成長装置Info
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- JPH01318229A JPH01318229A JP15013888A JP15013888A JPH01318229A JP H01318229 A JPH01318229 A JP H01318229A JP 15013888 A JP15013888 A JP 15013888A JP 15013888 A JP15013888 A JP 15013888A JP H01318229 A JPH01318229 A JP H01318229A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は半導体基板上に気相成長法により半導体エピタ
キシャル層を成長させる半導体気相成長装置に関する。
キシャル層を成長させる半導体気相成長装置に関する。
（従来の技術）
超高速素子や半導体レーザ等の半導体素子は、組成や不
純物濃度等の異なるエピタキシャル層を積層して形成さ
れる。これらの半導体素子の高性能化を図る上で、各エ
ピタキシャル層の厚さ、組成、不純物濃度等を所定の値
に厳密に制御することが重要である。従って、これらの
素子を気相成長法で作製する場合には、供給する原料ガ
スの濃度を厳密に制御することが必要となる。
純物濃度等の異なるエピタキシャル層を積層して形成さ
れる。これらの半導体素子の高性能化を図る上で、各エ
ピタキシャル層の厚さ、組成、不純物濃度等を所定の値
に厳密に制御することが重要である。従って、これらの
素子を気相成長法で作製する場合には、供給する原料ガ
スの濃度を厳密に制御することが必要となる。
ところで、有機金属化合物と金属水素化物の熱分解反応
を利用するエピタキシャル層の製造方法は有機金属化合
物気相成長方法（ＭＯＣＶＤ法と略称する）として知ら
れており１例えば第５図に示すような気相成長装置が使
用されている。
を利用するエピタキシャル層の製造方法は有機金属化合
物気相成長方法（ＭＯＣＶＤ法と略称する）として知ら
れており１例えば第５図に示すような気相成長装置が使
用されている。
第５図において、管状の反応容器１０１内に、回転軸１
０５に支持されたグラファイト製サセプタ１０２が設置
されており、このサセプタ１０２上には単結晶基板１０
３が置かれている。また、前記サセプタ１０２は高周波
コイル１０４により加熱され、基板１０３を所定の温度
に加熱し保持する。次に、前記反応容器１０１内の雰囲
気を所定に形成するための反応ガス供給装置部里の構成
は次のようになっている。すなわち、図示を省略するキ
ャリアガス源から供給されるキャリアガス１０８がマス
フローコントローラ１０７ を経てコントロールされて
、恒温槽１０９により所定の温度に保たれた有機金属原
料を収納する第１の反応ガス供給′！装置本体１０６を
通過しこの有機金属の蒸気が含有されたのち、図示を省
略するキャリアガス源から供給されるキャリアガス１１
２に混合される。また、金回水素化物ガス１１１がマス
フローコントローラ１１０を通ってからキャリアガス１
１２に混合される。上記の有機金属蒸気と金属水素化物
ガスが混合された反応ガス１２２を反応容器１０１内に
導入すると、基板１０３上で熱分解反応が生じエピタキ
シャル層が成長する。さらに、有機金属化合物を用いて
不純物添加を行う場合には、キャリアガス源から供給さ
れるキャリアガス［８がマスフローコントローラ１１７
を経て温度保持装置の一例の恒温槽１１９により所定の
温度に保たれた第２の反応ガス供給装置本体１１Ｇを通
過したのちキャリアガス１１２に混合される。この方法
では有機金属化合物が液体あるいは固体であるため、蒸
上のように反応ガス供給装置本体にキャリアガス源から
供給されるキャリアガスを送入することにより、キャリ
アガス中に有機金属化合物原料蒸気を含ませる方法が用
いられる。そして、有機金属化合物原料ガスの濃度はキ
ャリアガス流量と反応ガス供給装置本体の温度によって
変化するので、反応ガス供給装置本体は温度保持装置の
一例の恒ＵＪ７４１に内装され、所定の温度（恒温）に
保持されている。
０５に支持されたグラファイト製サセプタ１０２が設置
されており、このサセプタ１０２上には単結晶基板１０
３が置かれている。また、前記サセプタ１０２は高周波
コイル１０４により加熱され、基板１０３を所定の温度
に加熱し保持する。次に、前記反応容器１０１内の雰囲
気を所定に形成するための反応ガス供給装置部里の構成
は次のようになっている。すなわち、図示を省略するキ
ャリアガス源から供給されるキャリアガス１０８がマス
フローコントローラ１０７ を経てコントロールされて
、恒温槽１０９により所定の温度に保たれた有機金属原
料を収納する第１の反応ガス供給′！装置本体１０６を
通過しこの有機金属の蒸気が含有されたのち、図示を省
略するキャリアガス源から供給されるキャリアガス１１
２に混合される。また、金回水素化物ガス１１１がマス
フローコントローラ１１０を通ってからキャリアガス１
１２に混合される。上記の有機金属蒸気と金属水素化物
ガスが混合された反応ガス１２２を反応容器１０１内に
導入すると、基板１０３上で熱分解反応が生じエピタキ
シャル層が成長する。さらに、有機金属化合物を用いて
不純物添加を行う場合には、キャリアガス源から供給さ
れるキャリアガス［８がマスフローコントローラ１１７
を経て温度保持装置の一例の恒温槽１１９により所定の
温度に保たれた第２の反応ガス供給装置本体１１Ｇを通
過したのちキャリアガス１１２に混合される。この方法
では有機金属化合物が液体あるいは固体であるため、蒸
上のように反応ガス供給装置本体にキャリアガス源から
供給されるキャリアガスを送入することにより、キャリ
アガス中に有機金属化合物原料蒸気を含ませる方法が用
いられる。そして、有機金属化合物原料ガスの濃度はキ
ャリアガス流量と反応ガス供給装置本体の温度によって
変化するので、反応ガス供給装置本体は温度保持装置の
一例の恒ＵＪ７４１に内装され、所定の温度（恒温）に
保持されている。
次に、反応ガス供給装置本体は第４図に示すように、キ
ャリアガスを導入するためのガス導入口２０２を上部に
備え、ここに一端を接続した導管２０３が、反応ガス供
給装置本体２０１の下部に収納された固体状化合物原料
２０４の下部に他端を開口している。そして、導入され
たキャリアガス２００は固体状化合物原料２０４中を流
通しその蒸気を含有して形成された反応ガスが反応ガス
供給装置本体２０１の上部に設けら九た反応ガス導出口
２０５から導管によって反応容器１０１（第５図）に導
入されるようになっている。
ャリアガスを導入するためのガス導入口２０２を上部に
備え、ここに一端を接続した導管２０３が、反応ガス供
給装置本体２０１の下部に収納された固体状化合物原料
２０４の下部に他端を開口している。そして、導入され
たキャリアガス２００は固体状化合物原料２０４中を流
通しその蒸気を含有して形成された反応ガスが反応ガス
供給装置本体２０１の上部に設けら九た反応ガス導出口
２０５から導管によって反応容器１０１（第５図）に導
入されるようになっている。
ところが、固体状化合物原料はこの中を流通するキャリ
アガスの流れによってこの原料の微粒子が舞い上がり、
この微粒子が反応ガスにより反応容器へ至る配管まで運
ばれて、配管中に付着したり、さらには反応容器へ導入
されてしまうことがある。このため、反応容器に導入さ
れる反応ガスに、あらかじめ設定した値よりも高い濃度
の原料ガスが含まれることになり、所望の成長速度、組
成、不純物濃度等が再現性良く得られず、高性能の半導
体素子を製作する上で問題となる６（発明が解決しよう
とする課題） 以上説明したように、反応ガス供給装置に固体状化合物
原料が用いられる場合、原料ガス濃度を再現性良く制御
することは極めて困難であって、改良が強く要望されて
いた。
アガスの流れによってこの原料の微粒子が舞い上がり、
この微粒子が反応ガスにより反応容器へ至る配管まで運
ばれて、配管中に付着したり、さらには反応容器へ導入
されてしまうことがある。このため、反応容器に導入さ
れる反応ガスに、あらかじめ設定した値よりも高い濃度
の原料ガスが含まれることになり、所望の成長速度、組
成、不純物濃度等が再現性良く得られず、高性能の半導
体素子を製作する上で問題となる６（発明が解決しよう
とする課題） 以上説明したように、反応ガス供給装置に固体状化合物
原料が用いられる場合、原料ガス濃度を再現性良く制御
することは極めて困難であって、改良が強く要望されて
いた。
本発明は蒸上の課題を解決するためになされたものであ
って、成長速度、組成、不純物濃度等を再現性良くル制
御してエピタキシャル層を形成できる気相成長装置を提
供するものである。
って、成長速度、組成、不純物濃度等を再現性良くル制
御してエピタキシャル層を形成できる気相成長装置を提
供するものである。
（課題を解決するための手段）
本発明にかかる半導体気相成長装置は、キャリアガスを
導入して固体状化合物原料を昇華させ反応ガスを生成す
る反応ガス供給装置部と、前記反応ガスにより半導体基
板に気相成長を施す反応容器とから成る半導体気相成長
装置において、前記反応ガス供給装置部は固体状化合物
原料を収容する容器と、この容器を貫通し前記固体状化
合物原料中に前記キャリアガスを流通させて反応ガスを
生成するキャリアガス導入管と、前記反応ガスを導出し
前記反応容器に導く反応ガス導出口と、前記容器内を区
分して前記反応ガスと等温になるように設けられ前記反
応ガスのみが前記反応ガス導出口に達するようにしたフ
ィルタとからなることを特徴とするものである。
導入して固体状化合物原料を昇華させ反応ガスを生成す
る反応ガス供給装置部と、前記反応ガスにより半導体基
板に気相成長を施す反応容器とから成る半導体気相成長
装置において、前記反応ガス供給装置部は固体状化合物
原料を収容する容器と、この容器を貫通し前記固体状化
合物原料中に前記キャリアガスを流通させて反応ガスを
生成するキャリアガス導入管と、前記反応ガスを導出し
前記反応容器に導く反応ガス導出口と、前記容器内を区
分して前記反応ガスと等温になるように設けられ前記反
応ガスのみが前記反応ガス導出口に達するようにしたフ
ィルタとからなることを特徴とするものである。
（作 用）
本発明によれば、固体状化合物原料収納容器に導入され
たキャリアガスによる化合物原料の微粒子の脚上がりを
生じても、この微粒子はガス濾適用フィルタからなる仕
切板によって取り除かれるので、微粒子がキャリアガス
により反応容器へ至る配管まで運ばれて配管中に付着し
たり、さらには反応容器へ送入されてしまうことはない
。また、ガス濾適用のフィルタからなる仕切板は固体状
化合物原料を収納する反応ガス供給装置本体の内部に設
置されているため、仕切板の温度はこの反応ガス供給装
置本体と同じ温度となり、キャリアガス中に含まれる原
料ガスの濃度が変化することがなく、所望の成長速度、
組成、不純物濃度等が再現性良く得られる。
たキャリアガスによる化合物原料の微粒子の脚上がりを
生じても、この微粒子はガス濾適用フィルタからなる仕
切板によって取り除かれるので、微粒子がキャリアガス
により反応容器へ至る配管まで運ばれて配管中に付着し
たり、さらには反応容器へ送入されてしまうことはない
。また、ガス濾適用のフィルタからなる仕切板は固体状
化合物原料を収納する反応ガス供給装置本体の内部に設
置されているため、仕切板の温度はこの反応ガス供給装
置本体と同じ温度となり、キャリアガス中に含まれる原
料ガスの濃度が変化することがなく、所望の成長速度、
組成、不純物濃度等が再現性良く得られる。
（実施例）
以下、本発明の一実施例につき図面を参照して説明する
。なお、説明において従来と変わらない部分については
、図面に従来と同じ符号をつけて示し説明を省略する。
。なお、説明において従来と変わらない部分については
、図面に従来と同じ符号をつけて示し説明を省略する。
第１図は本発明の一実施例における固体状化合物原料を
収納する反応ガス供給装置部用を示す断面図である。第
１図において、反応ガス供給袋置部本体１１はフィルタ
からなる仕切板１２により上段部１１ａと下段部１１ｂ
とに仕切られ、前記下段部１１ｂに固体状化合物原料２
０４が収納されている。仕切板１２は例えば０．２μ輸
メツシユのガス濾適用フィルタからなっている。キャリ
アガスを固体状化合物原料上に導入するための導管２０
３が原料収納容器の外部から前記容器内に挿入され、前
記仕切板１２を貫通し前記下段部１１ｂの下部に開口し
ている。
収納する反応ガス供給装置部用を示す断面図である。第
１図において、反応ガス供給袋置部本体１１はフィルタ
からなる仕切板１２により上段部１１ａと下段部１１ｂ
とに仕切られ、前記下段部１１ｂに固体状化合物原料２
０４が収納されている。仕切板１２は例えば０．２μ輸
メツシユのガス濾適用フィルタからなっている。キャリ
アガスを固体状化合物原料上に導入するための導管２０
３が原料収納容器の外部から前記容器内に挿入され、前
記仕切板１２を貫通し前記下段部１１ｂの下部に開口し
ている。
また、前記化合物原料の蒸気を含んだキャリアガスを反
応ガス供給装置本体の外部に導出するための導出口２０
５が、前記上段部１１ａに設けられている。
応ガス供給装置本体の外部に導出するための導出口２０
５が、前記上段部１１ａに設けられている。
また、前記仕切板１２は、これを収めた反応ガス供給本
体１１が温度保持装置の恒温槽（第２図１０９）内に設
けられているので、固体状化合物原料２０４と同温度に
保たれてその蒸気圧が所定に保持される利点がある。ま
た、固体状化合物原料の微粒子に対するフィルタとして
、反応ガス供給本体から反応容器に至る導管中に設ける
よりも装置が簡略である上に、温度保持装置としても簡
単で前記固体状化合物原料との間の温度差が微小に保持
できる利点が大きい。含んだキャリアガスを反応ガス供
給装置本体の外部に導出するための導出口２０５が前記
上段部１１ａに設けられている。
体１１が温度保持装置の恒温槽（第２図１０９）内に設
けられているので、固体状化合物原料２０４と同温度に
保たれてその蒸気圧が所定に保持される利点がある。ま
た、固体状化合物原料の微粒子に対するフィルタとして
、反応ガス供給本体から反応容器に至る導管中に設ける
よりも装置が簡略である上に、温度保持装置としても簡
単で前記固体状化合物原料との間の温度差が微小に保持
できる利点が大きい。含んだキャリアガスを反応ガス供
給装置本体の外部に導出するための導出口２０５が前記
上段部１１ａに設けられている。
第１図に示す反応ガス供給装置本体側を、第２図に示す
気相成長装置の反応ガス供給装置部上に取り付けてＩｎ
Ｐ基板１０３上にＩｎＰのエピタキシャル層を成長させ
た。原料として金属水素化物ガス１１１にはホスフィン
を用い、反応ガス供給装置本体１１には固体状化合物原
料２０４である１〜リメチルインジウムを入れた。そし
て、得られた反応ガス１３を反応容器１０１に導入し、
同一条件で２０回エピタキシャル成長を繰り返したとこ
ろ、成長速度が±１％以内に再現性良く制御できた。こ
れは従来の反応ガス供給装置本体１０６を用いた場合の
変動率が±ｌＯ％であるのに比べ顕著な改善になってい
る。
気相成長装置の反応ガス供給装置部上に取り付けてＩｎ
Ｐ基板１０３上にＩｎＰのエピタキシャル層を成長させ
た。原料として金属水素化物ガス１１１にはホスフィン
を用い、反応ガス供給装置本体１１には固体状化合物原
料２０４である１〜リメチルインジウムを入れた。そし
て、得られた反応ガス１３を反応容器１０１に導入し、
同一条件で２０回エピタキシャル成長を繰り返したとこ
ろ、成長速度が±１％以内に再現性良く制御できた。こ
れは従来の反応ガス供給装置本体１０６を用いた場合の
変動率が±ｌＯ％であるのに比べ顕著な改善になってい
る。
次に、本発明の第２の実施例として、第３図に示す気相
成長装置の反応ガス供給装置部−２−に取り付け、Ｇａ
Ａｓ法板１０３上にＩｎ６．５Ｇａｏ−５Ｐのエピタキ
シャル層を成長させた。原料には金属水素化物ガス１１
１にホスフィンを用い、第１の反応ガス供給装置本体１
１には固体状化合物原料２０４であるトリメチルインジ
ウムを入れ、第２の反応ガス供給装置本体２１には液体
状化合物原料２１４であるトリメチルガリウムを入れた
。そして、生成された反応ガス２３を反応容器１０１に
導入し、同一条件で２０回エピタキシャル成長を繰り返
し、成長層の２結晶法Ｘｉロツキングカーブを測定しＧ
ａＡｓ基板に対する格子整合を調べて、変動幅が±０．
０２％以内に再現性良く制御できていることが確かめら
れた。これは従来の反応ガス供給装置遅速を用いた場合
の格子整合の変動幅が±０．１％以内であるのに比べて
顕著な改善である。
成長装置の反応ガス供給装置部−２−に取り付け、Ｇａ
Ａｓ法板１０３上にＩｎ６．５Ｇａｏ−５Ｐのエピタキ
シャル層を成長させた。原料には金属水素化物ガス１１
１にホスフィンを用い、第１の反応ガス供給装置本体１
１には固体状化合物原料２０４であるトリメチルインジ
ウムを入れ、第２の反応ガス供給装置本体２１には液体
状化合物原料２１４であるトリメチルガリウムを入れた
。そして、生成された反応ガス２３を反応容器１０１に
導入し、同一条件で２０回エピタキシャル成長を繰り返
し、成長層の２結晶法Ｘｉロツキングカーブを測定しＧ
ａＡｓ基板に対する格子整合を調べて、変動幅が±０．
０２％以内に再現性良く制御できていることが確かめら
れた。これは従来の反応ガス供給装置遅速を用いた場合
の格子整合の変動幅が±０．１％以内であるのに比べて
顕著な改善である。
本発明によれば、固体化合物原料のキャリアガス中の濃
度を正確に制御できるので、エピタキシャル層の層厚、
組成、不純物濃度等を再現性良く制御できるようになり
、高性能半導体素子を再現性良く製造する上でその効果
は顕著である。
度を正確に制御できるので、エピタキシャル層の層厚、
組成、不純物濃度等を再現性良く制御できるようになり
、高性能半導体素子を再現性良く製造する上でその効果
は顕著である。
第１図は本発明の実施例に用いられる゛反応ガス供給装
置本体の断面図、第２図は本発明の一実施例にかかる気
相成長装置の断面図、第３図は本発明の別の実施例にか
かる気相成長装置の断面図、第４図は従来の反応ガス供
給装置本体の断面図。 第５図は従来の気相成長装置の断面図である。 １ 、２−一−−反応ガス供給装置部 １１−−−一第１の反応ガス供給装置本体２１−−−一
第２の反応ガス供給装置本体１２−−−一仕切板 １３．２３−−−一反応ガス １０９．１１９−−−一恒温槽（温度保持装置）２０４
−−−一固体状化合物原料 代理人 弁理士 大 胡 典 夫 ｌｔ：３＾ １の反茄シ１ＣζイヂＪイ層志ヒ１シ←仁
し ノｌａ ：よ−ｆ１音ｐ／／６： 下−境部 ｌｉｌ 図 一！−： 耘ｉ刃ｔジ１ｆλイ近Ｊ残３「を雌Ｍ＠
／３： らΣ１ｔシクｆ又第２図 ｚｌ： 葛２の＆茄ジがλイ系甚「惨し１（ドに１第
３ 図 ２０＋：固体状イピｉ甲１斗 ２蒔：旦ら嶋出口第 ４
図 ｌｔ％：、糖１＃１ 皮膚し〆又杉そ３片臘庵ｑこｍ
： 第Ｚ の６９ｎｒλイ笑＃８１１１Ｊ−４＆ｔ
ｏ７．ｔｔ７．／１０ ： マスフローコン計ロー
ウ１ｏＢ、ｔｔＢ、ｔｔｔ、ｎ２ ： ’ｔｖす７７
１−人１０’／、ｎｑ ： ）ｌ：ｉＬツλＪ自１２
２： 反」−ガス 笥 ５１！１
置本体の断面図、第２図は本発明の一実施例にかかる気
相成長装置の断面図、第３図は本発明の別の実施例にか
かる気相成長装置の断面図、第４図は従来の反応ガス供
給装置本体の断面図。 第５図は従来の気相成長装置の断面図である。 １ 、２−一−−反応ガス供給装置部 １１−−−一第１の反応ガス供給装置本体２１−−−一
第２の反応ガス供給装置本体１２−−−一仕切板 １３．２３−−−一反応ガス １０９．１１９−−−一恒温槽（温度保持装置）２０４
−−−一固体状化合物原料 代理人 弁理士 大 胡 典 夫 ｌｔ：３＾ １の反茄シ１ＣζイヂＪイ層志ヒ１シ←仁
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Claims (1)
- キャリアガスを導入して固体状化合物原料を昇華させ
反応ガスを生成する反応ガス供給装置部と、前記反応ガ
スにより半導体基板に気相成長を施す反応容器とから成
る半導体気相成長装置において、前記反応ガス供給装置
部が固体状化合物原料を収容する容器と、この容器を貫
通し前記固体状化合物原料中に前記キャリアガスを流通
させて反応ガスを生成するキャリアガス導入管と、前記
反応ガスを導出し前記反応容器に導く反応ガス導出口と
、前記容器内を区分して前記反応ガスと等温になるよう
に設けられ前記反応ガスのみが前記反応ガス導出口に達
するようにしたフィルタとからなることを特徴とする半
導体気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15013888A JPH01318229A (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 半導体気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15013888A JPH01318229A (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 半導体気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01318229A true JPH01318229A (ja) | 1989-12-22 |
Family
ID=15490321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15013888A Pending JPH01318229A (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 半導体気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01318229A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06154579A (ja) * | 1992-11-26 | 1994-06-03 | Japan Atom Energy Res Inst | 原料容器 |
| JP2002083777A (ja) * | 2000-05-31 | 2002-03-22 | Shipley Co Llc | バブラー |
| WO2022059507A1 (ja) * | 2020-09-15 | 2022-03-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 原料供給装置及び原料供給方法 |
-
1988
- 1988-06-20 JP JP15013888A patent/JPH01318229A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06154579A (ja) * | 1992-11-26 | 1994-06-03 | Japan Atom Energy Res Inst | 原料容器 |
| JP2002083777A (ja) * | 2000-05-31 | 2002-03-22 | Shipley Co Llc | バブラー |
| WO2022059507A1 (ja) * | 2020-09-15 | 2022-03-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 原料供給装置及び原料供給方法 |
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