JPH0246558B2 - - Google Patents
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- JPH0246558B2 JPH0246558B2 JP60118378A JP11837885A JPH0246558B2 JP H0246558 B2 JPH0246558 B2 JP H0246558B2 JP 60118378 A JP60118378 A JP 60118378A JP 11837885 A JP11837885 A JP 11837885A JP H0246558 B2 JPH0246558 B2 JP H0246558B2
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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
- C23C16/458—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 supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4587—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically
- C23C16/4588—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically the substrate being rotated
Description
産業上の利用分野
本発明は半導体薄膜気相成長法に関し、特に同
時に複数個の基板上に気相成長させた薄膜の基板
間及び基板内の均一性を向上させるものである。 従来の技術 一般に半導体薄膜気相成長法は、第４図に示す
ように縦型の円筒状反応管１の上部にガス導入口
２と下部にガス排出口３を設け、反応管１内に同
軸状に設けた多面角錐台状のカーボン製サセプタ
４の側面に、複数個の半導体基板５を取付け、上
部ガス導入口２から原料ガスとキヤリアガスを導
入して下方に流し、下部排出口３より排出する。
このようにして基板５を所定温度に加熱して基板
５近傍の原料ガスを熱分解等の反応をさせ、基板
５上に半導体薄膜を成長させるものである。 基板５は反応管１の外周にRFコイル６を設け
て高周波加熱し、基板５の表面近傍以外での原料
ガスの熱分解を防止するため、反応管１を二重壁
として冷媒導入口８と冷媒排出口９を有するジヤ
ケツト７を形成し、これに冷媒を流して反応管１
を冷却する。またサセプタ４と反応管１間の幾何
学的対称性のずれと、排出口３の幾何学的対称性
のずれを平均化して成長する半導体薄膜の厚み等
を均一にするため、サセプタ４に回転軸１０を設
けてサセプタ４を一定の回転数で回転させる。尚
図において１１は半導体薄膜を成長させた基板５
を取替えるための前室、１２はゲートバルブ、１
３は水素導入口、１４は開閉用扉を示す。 発明が解決しようとする問題点 従来の気相成長法において、サセプターを一定
の回転数で回転させることにより成長させた薄膜
の基板間のバラツキはかなり改善されるも、薄膜
の基板内のガスの流れと直角方向のバラツキが大
きい欠点がある。第５図イ，ロは上記従来の気相
成長法により成長させた薄膜のガスの流れと直角
方向の膜厚の変化を示したもので、イは右廻り、
ロは左廻りの場合を示し、何れも膜厚の変動が大
きいことが判る。またこのバラツキはサセプタの
回転数を大きくする程顕著になる。 問題点を解決するための手段 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、同時に複
数個の基板上に気相成長させた薄膜の基板間及び
基板内の均一性を向上することができる半導体薄
膜気相成長法を開発したもので、縦型反応管内で
側面に複数個の半導体基板を取付けた角錐台状の
サセプタを回転させ、管内に原料ガスとキヤリア
ガスを導入して、基板を加熱することにより原料
ガスを分解させて基板上に半導体薄膜を成長させ
る方法において、サセプタの回転を矩形波関数、
台形波関数又は正弦波関数的に変化させて、関数
の正の領域と負の領域でサセプタを逆方向に回転
させることを特徴とするものである。 即ち本発明は第４図に示す縦型反応管内に同軸
状に設けた角錐台状のサセプタ側面に、複数個の
半導体基板を取付け、反応管内に上部より原料ガ
スとキヤリアガスを導入して下方に流し、下部排
出口より排出する。このようにしてサセプタの回
転を第１図イに示す矩形波関数、第１図ロに示す
台形波関数又は第１図ハに示す正弦波関数的に変
化させ、該関数の正の領域と負の領域で逆方向、
例えば第１図イ，ロ，ハに示すように正の領域で
右方向に、負の領域で左方向に回転させ、サセプ
タに取付けた基板を加熱して基板上に半導体薄膜
を成長させるものである。 作 用 気相成長時のサセプタの回転方向を逆方向に変
化させると、膜厚の均一性は第５図イに示す右廻
りの膜厚変化と、第５図ロに示す左廻りの膜厚変
化を重ね合せた状態となり、特に端部を除いた中
心領域の均一性は著しく向上することができる。
本発明はこれに第１図イ，ロ，ハに示すように矩
形波関数、台形波関数又は正弦波関数的に変化さ
せ、該関数の正の領域と負の領域で逆方向に回転
させることにより、基板上に気相成長させた薄膜
の基板内での均一性を一層向上せしめることがで
きる。 第１図イ，ロ，ハにおいて、図に示す時定数t1
〜t4及び回転速度r0は成長させる半導体薄膜の厚
さ及び成長速度によつて決定する。ただし回転速
度r0は回転方向を一定にした場合の薄膜の厚さの
バラツキが10％以下となる条件より選ぶものとす
る。通常は３〜10r.p.mの範囲である。また関数
の各正の領域におけるサセプタの回転数n1、n2…
nlの合計をＮ回、関数の各負の領域におけるサセ
プタの逆方向の回転数k1、k2…klの合計をＫ回と
すると、Ｎ＝Ｋとし、半導体薄膜の成長時間を矩
形波関数、台形波関数又は正弦波関数の周期の整
数倍とする。 実施例 １ 第５図に示す気相成長装置を用い、原料ガスに
AsH3とGa（CH3）3を用い、その供給比（／）
を約15の割合で供給し、サセプタの回転をそれぞ
れ第１図イに示す矩形波関数的と第１図ロに示す
台形波関数的に変化させ直径50mmのGaAs基板を
650℃に加熱して基板上にGaAs半導体薄膜を気
相成長させた。 尚矩形波関数的変化は回転方向が急に半転する
のでガスの流れが乱されて好ましくないが、乱さ
れる時間が成長時間に比較して短かければ問題は
ない。そこで第１図イに示す矩形波関数的変化で
はt1を60秒以上とすることが望ましい。 本発明実施例では、サセプタの矩形波関数、台
形波関数的変化を下記の条件で行なつた。
時に複数個の基板上に気相成長させた薄膜の基板
間及び基板内の均一性を向上させるものである。 従来の技術 一般に半導体薄膜気相成長法は、第４図に示す
ように縦型の円筒状反応管１の上部にガス導入口
２と下部にガス排出口３を設け、反応管１内に同
軸状に設けた多面角錐台状のカーボン製サセプタ
４の側面に、複数個の半導体基板５を取付け、上
部ガス導入口２から原料ガスとキヤリアガスを導
入して下方に流し、下部排出口３より排出する。
このようにして基板５を所定温度に加熱して基板
５近傍の原料ガスを熱分解等の反応をさせ、基板
５上に半導体薄膜を成長させるものである。 基板５は反応管１の外周にRFコイル６を設け
て高周波加熱し、基板５の表面近傍以外での原料
ガスの熱分解を防止するため、反応管１を二重壁
として冷媒導入口８と冷媒排出口９を有するジヤ
ケツト７を形成し、これに冷媒を流して反応管１
を冷却する。またサセプタ４と反応管１間の幾何
学的対称性のずれと、排出口３の幾何学的対称性
のずれを平均化して成長する半導体薄膜の厚み等
を均一にするため、サセプタ４に回転軸１０を設
けてサセプタ４を一定の回転数で回転させる。尚
図において１１は半導体薄膜を成長させた基板５
を取替えるための前室、１２はゲートバルブ、１
３は水素導入口、１４は開閉用扉を示す。 発明が解決しようとする問題点 従来の気相成長法において、サセプターを一定
の回転数で回転させることにより成長させた薄膜
の基板間のバラツキはかなり改善されるも、薄膜
の基板内のガスの流れと直角方向のバラツキが大
きい欠点がある。第５図イ，ロは上記従来の気相
成長法により成長させた薄膜のガスの流れと直角
方向の膜厚の変化を示したもので、イは右廻り、
ロは左廻りの場合を示し、何れも膜厚の変動が大
きいことが判る。またこのバラツキはサセプタの
回転数を大きくする程顕著になる。 問題点を解決するための手段 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、同時に複
数個の基板上に気相成長させた薄膜の基板間及び
基板内の均一性を向上することができる半導体薄
膜気相成長法を開発したもので、縦型反応管内で
側面に複数個の半導体基板を取付けた角錐台状の
サセプタを回転させ、管内に原料ガスとキヤリア
ガスを導入して、基板を加熱することにより原料
ガスを分解させて基板上に半導体薄膜を成長させ
る方法において、サセプタの回転を矩形波関数、
台形波関数又は正弦波関数的に変化させて、関数
の正の領域と負の領域でサセプタを逆方向に回転
させることを特徴とするものである。 即ち本発明は第４図に示す縦型反応管内に同軸
状に設けた角錐台状のサセプタ側面に、複数個の
半導体基板を取付け、反応管内に上部より原料ガ
スとキヤリアガスを導入して下方に流し、下部排
出口より排出する。このようにしてサセプタの回
転を第１図イに示す矩形波関数、第１図ロに示す
台形波関数又は第１図ハに示す正弦波関数的に変
化させ、該関数の正の領域と負の領域で逆方向、
例えば第１図イ，ロ，ハに示すように正の領域で
右方向に、負の領域で左方向に回転させ、サセプ
タに取付けた基板を加熱して基板上に半導体薄膜
を成長させるものである。 作 用 気相成長時のサセプタの回転方向を逆方向に変
化させると、膜厚の均一性は第５図イに示す右廻
りの膜厚変化と、第５図ロに示す左廻りの膜厚変
化を重ね合せた状態となり、特に端部を除いた中
心領域の均一性は著しく向上することができる。
本発明はこれに第１図イ，ロ，ハに示すように矩
形波関数、台形波関数又は正弦波関数的に変化さ
せ、該関数の正の領域と負の領域で逆方向に回転
させることにより、基板上に気相成長させた薄膜
の基板内での均一性を一層向上せしめることがで
きる。 第１図イ，ロ，ハにおいて、図に示す時定数t1
〜t4及び回転速度r0は成長させる半導体薄膜の厚
さ及び成長速度によつて決定する。ただし回転速
度r0は回転方向を一定にした場合の薄膜の厚さの
バラツキが10％以下となる条件より選ぶものとす
る。通常は３〜10r.p.mの範囲である。また関数
の各正の領域におけるサセプタの回転数n1、n2…
nlの合計をＮ回、関数の各負の領域におけるサセ
プタの逆方向の回転数k1、k2…klの合計をＫ回と
すると、Ｎ＝Ｋとし、半導体薄膜の成長時間を矩
形波関数、台形波関数又は正弦波関数の周期の整
数倍とする。 実施例 １ 第５図に示す気相成長装置を用い、原料ガスに
AsH3とGa（CH3）3を用い、その供給比（／）
を約15の割合で供給し、サセプタの回転をそれぞ
れ第１図イに示す矩形波関数的と第１図ロに示す
台形波関数的に変化させ直径50mmのGaAs基板を
650℃に加熱して基板上にGaAs半導体薄膜を気
相成長させた。 尚矩形波関数的変化は回転方向が急に半転する
のでガスの流れが乱されて好ましくないが、乱さ
れる時間が成長時間に比較して短かければ問題は
ない。そこで第１図イに示す矩形波関数的変化で
はt1を60秒以上とすることが望ましい。 本発明実施例では、サセプタの矩形波関数、台
形波関数的変化を下記の条件で行なつた。
【表】
【表】
このようにして得られた薄膜について、ガスの
流れと直角方向の膜厚を調べた。その結果を第２
図イ，ロに示す。 第２図イはサセプタを矩形波関数的に変化させ
た場合の膜厚変化を示し、第２図ロはサセプタを
台形波関数的に変化させた場合の膜厚変化を示す
もので、第５図イ，ロと比較すれば明らかなよう
に周辺５mmを除く中央40mmの部分の膜厚のバラツ
キが従来法では±６％程度であるのに対し、本発
明法では±３％以下に向上していることが判る。 実施例 ２ 実施例１と同様にしてサセプタの回転をそれぞ
れ第１図イ，ロ，ハに示すように矩形波関数、台
形波関数、正弦波関数的に変化させ、第１表〜第
３表に示す条件でバツフア層を成長させ、続いて
原料ガスにH2Sガスを加え、第１表〜第３表に示
す条件で活性層を成長させて、第３図に示すよう
に基板５上にバツフア層１５と活性層１６の二層
構造からなる半導体薄膜を気相成長させた。 このようにして得られた薄膜についてガスの流
れと直角方向の膜厚と活性層のキヤリア濃度の面
内分布を調べた。その結果、何れも膜厚のバラツ
キは±３％以下、キヤリア濃度の面内分布は±５
％以内と均一であり、深さ方向についてのキヤリ
ア濃度の変動は認められなかつた。
流れと直角方向の膜厚を調べた。その結果を第２
図イ，ロに示す。 第２図イはサセプタを矩形波関数的に変化させ
た場合の膜厚変化を示し、第２図ロはサセプタを
台形波関数的に変化させた場合の膜厚変化を示す
もので、第５図イ，ロと比較すれば明らかなよう
に周辺５mmを除く中央40mmの部分の膜厚のバラツ
キが従来法では±６％程度であるのに対し、本発
明法では±３％以下に向上していることが判る。 実施例 ２ 実施例１と同様にしてサセプタの回転をそれぞ
れ第１図イ，ロ，ハに示すように矩形波関数、台
形波関数、正弦波関数的に変化させ、第１表〜第
３表に示す条件でバツフア層を成長させ、続いて
原料ガスにH2Sガスを加え、第１表〜第３表に示
す条件で活性層を成長させて、第３図に示すよう
に基板５上にバツフア層１５と活性層１６の二層
構造からなる半導体薄膜を気相成長させた。 このようにして得られた薄膜についてガスの流
れと直角方向の膜厚と活性層のキヤリア濃度の面
内分布を調べた。その結果、何れも膜厚のバラツ
キは±３％以下、キヤリア濃度の面内分布は±５
％以内と均一であり、深さ方向についてのキヤリ
ア濃度の変動は認められなかつた。
【表】
【表】
【表】
発明の効果
このように本発明によれば反応管とサセプタ間
の幾何学的対称性のずれを平均化し、同時に複数
個の基板上に気相成長させた薄膜の基板間及び基
板内の均一性を著しく向上し得るもので、工業上
顕著な効果を奏するものである。
の幾何学的対称性のずれを平均化し、同時に複数
個の基板上に気相成長させた薄膜の基板間及び基
板内の均一性を著しく向上し得るもので、工業上
顕著な効果を奏するものである。
第１図イ，ロ，ハは本発明におけるサセプタの
回転を示すもので、イは矩形波関数的、ロは台形
波関数的、ハは正弦波関数的回転を示し、第２図
イ，ロは本発明により気相成長させた薄膜のガス
の流れと直角方向の膜厚変化を示すもので、イは
サセプタの回転を矩形波関数的に変化させた場
合、ロはサセプタの回転を台形波関数的に変化さ
せた場合であり、第３図は基板上にバツフア層と
活性層を二層に成長させた一例を示す断面図、第
４図は気相成長装置の一例を示す説明図、第５図
は従来の気相成長させた薄膜のガスの流れと直角
方向の膜厚変化を示すものである。 １……反応管、２……ガス導入口、３……ガス
排出口、４……サセプタ、５……基板、１５……
バツフア層、１６……活性層、６……RFコイル、
７……ジヤケツト、１０……回転軸。
回転を示すもので、イは矩形波関数的、ロは台形
波関数的、ハは正弦波関数的回転を示し、第２図
イ，ロは本発明により気相成長させた薄膜のガス
の流れと直角方向の膜厚変化を示すもので、イは
サセプタの回転を矩形波関数的に変化させた場
合、ロはサセプタの回転を台形波関数的に変化さ
せた場合であり、第３図は基板上にバツフア層と
活性層を二層に成長させた一例を示す断面図、第
４図は気相成長装置の一例を示す説明図、第５図
は従来の気相成長させた薄膜のガスの流れと直角
方向の膜厚変化を示すものである。 １……反応管、２……ガス導入口、３……ガス
排出口、４……サセプタ、５……基板、１５……
バツフア層、１６……活性層、６……RFコイル、
７……ジヤケツト、１０……回転軸。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 縦型反応管内で側面に複数個の半導体基板を
取付けた角錐台状のサセプタを回転させ、管内に
原料ガスとキヤリアガスを導入して、基板を加熱
することにより原料ガスを熱分解反応させて、基
板上に半導体薄膜を成長させる方法において、サ
セプタの回転数を矩形波関数、台形波関数又は正
弦波関数的に変化させ、関数の正の領域と負の領
域でサセプタを逆方向に回転させることを特徴と
する半導体薄膜気相成長法。 ２ 半導体薄膜の成長時間を矩形波関数、台形波
関数又は正弦波関数の周期の整数倍とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体薄膜気相成長法。 ３ 関数の各正の領域におけるサセプタの回転数
の合計をＮ回、関数の各負の領域におけるサセプ
タの逆方向の回転数の合計をＫ回とすると、Ｎ＝
Ｋである特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
半導体薄膜気相成長法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60118378A JPS61275192A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 半導体薄膜気相成長法 |
| CA000510171A CA1268688A (en) | 1985-05-31 | 1986-05-28 | Chemical vapor deposition method for the thin film of semiconductor |
| US06/868,060 US4705700A (en) | 1985-05-31 | 1986-05-29 | Chemical vapor deposition method for the thin film of semiconductor |
| DE8686107382T DE3664793D1 (en) | 1985-05-31 | 1986-05-30 | Chemical vapor deposition method for the thin film of semiconductor |
| EP86107382A EP0203616B1 (en) | 1985-05-31 | 1986-05-30 | Chemical vapor deposition method for the thin film of semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60118378A JPS61275192A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 半導体薄膜気相成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61275192A JPS61275192A (ja) | 1986-12-05 |
| JPH0246558B2 true JPH0246558B2 (ja) | 1990-10-16 |
Family
ID=14735212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60118378A Granted JPS61275192A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 半導体薄膜気相成長法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4705700A (ja) |
| EP (1) | EP0203616B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61275192A (ja) |
| CA (1) | CA1268688A (ja) |
| DE (1) | DE3664793D1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3709657A1 (de) * | 1987-03-24 | 1988-10-06 | Licentia Gmbh | Movpe-verfahren |
| JPH01125923A (ja) * | 1987-11-11 | 1989-05-18 | Sumitomo Chem Co Ltd | 気相成長装置 |
| US5298107A (en) * | 1992-02-27 | 1994-03-29 | Applied Materials, Inc. | Processing method for growing thick films |
| GB9206442D0 (en) * | 1992-03-25 | 1992-05-06 | Metal Research Semiconductors | Treatment chamber |
| US5747113A (en) * | 1996-07-29 | 1998-05-05 | Tsai; Charles Su-Chang | Method of chemical vapor deposition for producing layer variation by planetary susceptor rotation |
| US6231933B1 (en) | 1999-03-18 | 2001-05-15 | Primaxx, Inc. | Method and apparatus for metal oxide chemical vapor deposition on a substrate surface |
| KR100631972B1 (ko) * | 2005-02-28 | 2006-10-11 | 삼성전기주식회사 | 화학기상증착 공정을 이용한 초격자 반도체 구조를 제조하는 방법 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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