JPH03173419A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH03173419A JPH03173419A JP31392189A JP31392189A JPH03173419A JP H03173419 A JPH03173419 A JP H03173419A JP 31392189 A JP31392189 A JP 31392189A JP 31392189 A JP31392189 A JP 31392189A JP H03173419 A JPH03173419 A JP H03173419A
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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】
〔概 要〕
本発明は有機金属気相エピタキシャル成長（ＭＯＶＰＥ
）を行う気相成長装置に関し、基板水平面に垂直上方か
ら供給された原料ガスが基板上方空間に滞留することの
防止を目的とし、〔産業上の利用分野〕 本発明はＭＯＶＰＨによる気相成長を行う装置に関わり
、特に、基板面が水平で原料ガスが垂直上方から供給さ
れる縦型の気相成長装置に関わる。
）を行う気相成長装置に関し、基板水平面に垂直上方か
ら供給された原料ガスが基板上方空間に滞留することの
防止を目的とし、〔産業上の利用分野〕 本発明はＭＯＶＰＨによる気相成長を行う装置に関わり
、特に、基板面が水平で原料ガスが垂直上方から供給さ
れる縦型の気相成長装置に関わる。
近年、電子高速デバイス、光デバイスの高性能化に伴い
、これ等のデバイスを構成する半導体材科、特にＡ ｊ
’ Ｇ ａ Ａ ｓ、ＩｎＧａＰ、ＡＡＧａＩｎＰ等の
エピタキシャル成長層に対する要求が厳しくなっており
、これ等エピタキシャル結晶層の膜厚や組成、ドープさ
れた不純物の濃度を精細に制御し、高い均一性やペテロ
接合界面の急峻性を実現することが強（求められている
。
、これ等のデバイスを構成する半導体材科、特にＡ ｊ
’ Ｇ ａ Ａ ｓ、ＩｎＧａＰ、ＡＡＧａＩｎＰ等の
エピタキシャル成長層に対する要求が厳しくなっており
、これ等エピタキシャル結晶層の膜厚や組成、ドープさ
れた不純物の濃度を精細に制御し、高い均一性やペテロ
接合界面の急峻性を実現することが強（求められている
。
現在常用されている結晶成長法の中、このような要求に
応えるものはＭＯＶＰＥと呼ばれる方法であって、これ
は半導体材料の有機化合物を原料とする気相エピタキシ
ャル成長法である。即ち、目的とする半導体結晶の構成
元素を有機化合物の形で供給し、熱分解反応によって生
じた原子や分子を単結晶基板上に堆積させ、エピタキシ
ャル結晶成長を行うものである。
応えるものはＭＯＶＰＥと呼ばれる方法であって、これ
は半導体材料の有機化合物を原料とする気相エピタキシ
ャル成長法である。即ち、目的とする半導体結晶の構成
元素を有機化合物の形で供給し、熱分解反応によって生
じた原子や分子を単結晶基板上に堆積させ、エピタキシ
ャル結晶成長を行うものである。
この方法は液相成長法や他の気相成長法に比べると成長
速度の制御が容易で均一性に優れているが、上記の様々
な要求を高い精度で実現するには原料ガスの供給速度を
基板全面にわたって均一とすることが必須となる。
速度の制御が容易で均一性に優れているが、上記の様々
な要求を高い精度で実現するには原料ガスの供給速度を
基板全面にわたって均一とすることが必須となる。
気相成長で基板全面に均一に原料を供給するには、ガス
流を基板面に垂直とするのが有利である。
流を基板面に垂直とするのが有利である。
更に、反応管の軸が水平である横型炉で基板面を管軸に
対し垂直とした場合、対流の流路は短いが、その影響は
基板面に不均一に及ぶのに対し、ガス流を垂直とする縦
型炉は対流の流路は長いが影響は対称的であり、均一性
という点ではを利である。
対し垂直とした場合、対流の流路は短いが、その影響は
基板面に不均一に及ぶのに対し、ガス流を垂直とする縦
型炉は対流の流路は長いが影響は対称的であり、均一性
という点ではを利である。
しかしながら、この程度の選択では前記の要求を満足す
る均一性は得られず、原料ガスを基板に均一に供給する
ための装置や方法が種々提案されている。その一つに本
出願人がｒＣＶＤ装置Ｊ装置称で先に特許出願した特開
平１−１４０７１２号の発明がある。本発明は該先行発
明の改良に関わるものである。
る均一性は得られず、原料ガスを基板に均一に供給する
ための装置や方法が種々提案されている。その一つに本
出願人がｒＣＶＤ装置Ｊ装置称で先に特許出願した特開
平１−１４０７１２号の発明がある。本発明は該先行発
明の改良に関わるものである。
該先行発明の気相成長装置は第２図に模式的に示される
構造を持つもので、反応室２０の内部には基板を保持し
て回転させるサセプタ２１があって、単結晶の基板２２
がその上に載置される。基板上方には一列に並んだ複数
の原料ガス供給孔２３が設けられ、各供給孔から流出す
る原料ガスの流量を夫々独立に制御し得るように流量制
御装置２９が設けられている。図示されていないが、該
バルブには流量計が付随しており、各供給孔からの原料
ガス流出量がモニタできるようになっている。２４は反
応室の天井である。
構造を持つもので、反応室２０の内部には基板を保持し
て回転させるサセプタ２１があって、単結晶の基板２２
がその上に載置される。基板上方には一列に並んだ複数
の原料ガス供給孔２３が設けられ、各供給孔から流出す
る原料ガスの流量を夫々独立に制御し得るように流量制
御装置２９が設けられている。図示されていないが、該
バルブには流量計が付随しており、各供給孔からの原料
ガス流出量がモニタできるようになっている。２４は反
応室の天井である。
この装置を用いて気相成長を行う際には、中心の供給孔
からの原料ガス供給量を少なくし、外周側の供給孔から
の供給量を多（すると共に基板を回転させることによっ
て、基板全面に於ける原料ガスの平均供給速度を均一と
する。それによって原料カス供給孔が単一である装置に
比べ、成長層厚の均一性が格段に改善されたエピタキシ
ャル成長を行うことが可能となる。該先行技術によるエ
ピタキシャル結晶の評価結果がＡ、Ｋｕｒａｍａｔａ
ｅｔ ａｌ。
からの原料ガス供給量を少なくし、外周側の供給孔から
の供給量を多（すると共に基板を回転させることによっ
て、基板全面に於ける原料ガスの平均供給速度を均一と
する。それによって原料カス供給孔が単一である装置に
比べ、成長層厚の均一性が格段に改善されたエピタキシ
ャル成長を行うことが可能となる。該先行技術によるエ
ピタキシャル結晶の評価結果がＡ、Ｋｕｒａｍａｔａ
ｅｔ ａｌ。
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎＧａＡｓ ａ
ｎｄ Ｒｅ１ａｔｅｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、 Ｉｎ５
ｔ、 Ｐｈｙｓ、 Ｃｏｎｆ。
ｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎＧａＡｓ ａ
ｎｄ Ｒｅ１ａｔｅｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、 Ｉｎ５
ｔ、 Ｐｈｙｓ、 Ｃｏｎｆ。
Ｓｅｒ、 、 ９６．１１３（１９８８）に報告されて
いるので、これを参照することにより、該先行技術の有
効性を知ることが出来る。
いるので、これを参照することにより、該先行技術の有
効性を知ることが出来る。
該気相成長装置はこのように優れたものであるが、成長
温度が高（なると膜厚や組成の制御精度が低下する傾向
がある。これは原料ガス供給孔の上方に空間があるため
、熱による対流を生じたり、反応室内を流動するガスが
障害物に衝突して反流を生じたりすることが原因である
と考えられる。
温度が高（なると膜厚や組成の制御精度が低下する傾向
がある。これは原料ガス供給孔の上方に空間があるため
、熱による対流を生じたり、反応室内を流動するガスが
障害物に衝突して反流を生じたりすることが原因である
と考えられる。
第２図中に、この種のガス流が寄生ガス流２５として示
されている。
されている。
また、反応室内にガス滞留空間が存在すると、ヘテロ接
合形成の如く反応室内のガスを急速に置換することが必
要な場合に、それを阻害することにもなる。
合形成の如く反応室内のガスを急速に置換することが必
要な場合に、それを阻害することにもなる。
このような寄生ガス流の発生を抑止し、反応室内のガス
置換速度を高めるためには、反応室の天井２４を低くし
、ガス供給孔の上方に空間を残さないようにすることが
考えられるが、ガス供給孔と基板との間隔は結晶成長に
最適の値に設定されるものであるから、天井をこの位置
まで下げると、基板やサセプタからの輻射熱のため高温
となり、反応生成物が付着して組成の均一性が劣化した
り、付着物が基板上に落下する等の好ましからぬ影響を
及ぼすことになる。
置換速度を高めるためには、反応室の天井２４を低くし
、ガス供給孔の上方に空間を残さないようにすることが
考えられるが、ガス供給孔と基板との間隔は結晶成長に
最適の値に設定されるものであるから、天井をこの位置
まで下げると、基板やサセプタからの輻射熱のため高温
となり、反応生成物が付着して組成の均一性が劣化した
り、付着物が基板上に落下する等の好ましからぬ影響を
及ぼすことになる。
従って、反応室内上方にある程度の大きさの空間が存在
することは止むを得ぬところであり、本発明の目的は、
このような空間が存在しても反応室内に寄生的なガス流
を生じることのないエピタキシャル成長装置を提供する
ことである。
することは止むを得ぬところであり、本発明の目的は、
このような空間が存在しても反応室内に寄生的なガス流
を生じることのないエピタキシャル成長装置を提供する
ことである。
上記目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方
法には、 反応室内のサセプタに基板を保持し、 該基板の水平面に対し垂直上方の複数のガス導入孔から
原料ガスを供給し、 該サセプタを取り囲んで該基板水平面と略同じ高さに設
けられたガス流出路を通じて、該反応室より排出すべき
状態となった前記原料ガスを水平方向に排出しながら気
相成長を行う処理が包含される。
法には、 反応室内のサセプタに基板を保持し、 該基板の水平面に対し垂直上方の複数のガス導入孔から
原料ガスを供給し、 該サセプタを取り囲んで該基板水平面と略同じ高さに設
けられたガス流出路を通じて、該反応室より排出すべき
状態となった前記原料ガスを水平方向に排出しながら気
相成長を行う処理が包含される。
第１図は本発明に基づく気相成長装置の基本的な断面構
成を示す模式図である。以下、該図面を参照しながら本
発明の詳細な説明する。
成を示す模式図である。以下、該図面を参照しながら本
発明の詳細な説明する。
反応室１０の内部にサセプタＩと複数の原料供給孔３が
設けられ、原料供給孔につながる各ガス流路に流量制御
装置５が設けられている点は前記先行技術と同様である
。また、結晶成長時には基板２がサセプタ上に保持され
、サセプタと共に回転する点も同じである。４は反応室
の天井であり、原料供給孔の開口より若干高い位置に設
けられている。
設けられ、原料供給孔につながる各ガス流路に流量制御
装置５が設けられている点は前記先行技術と同様である
。また、結晶成長時には基板２がサセプタ上に保持され
、サセプタと共に回転する点も同じである。４は反応室
の天井であり、原料供給孔の開口より若干高い位置に設
けられている。
本発明の最も重要な特徴は、排気口６がサセプタを取り
囲んで設けられている点および該排気口を通るガス流路
が略水平方向となっている点である。このような位置お
よび方向に排気口が設けられていると、ガス供給孔から
流出した原料ガスは基板面で結晶成長に関与した後、水
平方向に流れ、そのまま排気口に取り込まれて系外に排
出される。
囲んで設けられている点および該排気口を通るガス流路
が略水平方向となっている点である。このような位置お
よび方向に排気口が設けられていると、ガス供給孔から
流出した原料ガスは基板面で結晶成長に関与した後、水
平方向に流れ、そのまま排気口に取り込まれて系外に排
出される。
従来技術の装置のように排気の流れが下方に向かう場合
には、基板面上を水平に流れてきたガスは反応室の側壁
に衝突して排気口に向かう流路をとるため、側壁に衝突
したガスの一部は上方に流れて第２図に示されたような
寄生ガス流を生ずる。
には、基板面上を水平に流れてきたガスは反応室の側壁
に衝突して排気口に向かう流路をとるため、側壁に衝突
したガスの一部は上方に流れて第２図に示されたような
寄生ガス流を生ずる。
これに対し本発明の装置では、ガス流が側壁に衝突する
ことが少なく、上方への反流を生ずることが殆どないた
め、原料ガスが上部空間に滞留して悪影響を及ぼすこと
が避けられ、更に、反応室内の原料ガスの置換も高速化
されるため、ヘテロ接合の急峻性も実現することになる
。
ことが少なく、上方への反流を生ずることが殆どないた
め、原料ガスが上部空間に滞留して悪影響を及ぼすこと
が避けられ、更に、反応室内の原料ガスの置換も高速化
されるため、ヘテロ接合の急峻性も実現することになる
。
第３図及び第４図は本発明の実施例で用いられる気相成
長装置の構造を模式的に示す断面立面図及び断面平面図
である。以下、これ等の図面を参照しながら実施例を説
明する。
長装置の構造を模式的に示す断面立面図及び断面平面図
である。以下、これ等の図面を参照しながら実施例を説
明する。
第３図に示される構成の中、反応室ＩＯ１原料ガス供給
孔３、流量制御装置５は先行技術に用いられるものと同
じである。本実施例では、基板の加熱は高周波誘導加熱
ではなく、サセプタｌに内蔵されたヒータ（図示せず）
によって行われる。それによって不所望の部分が加熱さ
れることが少な（なり、熱電対による温度モニタが可能
になっている。
孔３、流量制御装置５は先行技術に用いられるものと同
じである。本実施例では、基板の加熱は高周波誘導加熱
ではなく、サセプタｌに内蔵されたヒータ（図示せず）
によって行われる。それによって不所望の部分が加熱さ
れることが少な（なり、熱電対による温度モニタが可能
になっている。
また、７は原料ガスの流路を反応室とダミー・チェンバ
とに切り換えるブロックバルブである。
とに切り換えるブロックバルブである。
排気口６は第４図に示されるように、サセプタｌを取り
囲んで４カ所に設けられており、夫々にコンダクタンス
バルブ８ａ、 ８ｂ、 ８ｃ、 ８ｄが設けられている
。原料ガス供給孔が該図のように配列されている場合、
供給孔列に対し等価な位置にある排気口の排気速度を釣
り合わせるため、バルブ８ａと８ｂのコンダクタンスが
略等しくなるよう調整し、バルブ８ｃとバルブ８ｄも同
様に調整する。更に、バルブ８ａ及び８ｂを通る排気速
度はバルブ８Ｃ及び８ｄのそれより大とする。
囲んで４カ所に設けられており、夫々にコンダクタンス
バルブ８ａ、 ８ｂ、 ８ｃ、 ８ｄが設けられている
。原料ガス供給孔が該図のように配列されている場合、
供給孔列に対し等価な位置にある排気口の排気速度を釣
り合わせるため、バルブ８ａと８ｂのコンダクタンスが
略等しくなるよう調整し、バルブ８ｃとバルブ８ｄも同
様に調整する。更に、バルブ８ａ及び８ｂを通る排気速
度はバルブ８Ｃ及び８ｄのそれより大とする。
以上説明したように、本発明では流量制御縦型ＭＯＶＰ
Ｅ装置に於ける寄生ガス流の発生が抑制されるので、膜
厚や組成の均一性、ヘテロ接合界面の急峻性などの優れ
たエピタキシャル結晶が得られることになる。更に、本
発明に基づく装置によって形成される電子高速デバイス
や光デバイスの特性が優れたものとなる。
Ｅ装置に於ける寄生ガス流の発生が抑制されるので、膜
厚や組成の均一性、ヘテロ接合界面の急峻性などの優れ
たエピタキシャル結晶が得られることになる。更に、本
発明に基づく装置によって形成される電子高速デバイス
や光デバイスの特性が優れたものとなる。
第１図は本発明による気相成長装置を示す断面模式図、
第２図は先行技術の気相成長装置を示す断面模式図、
第３図は実施例に於ける気相成長装置を示す断面立面図
、 第４図は実施例に於ける気相成長装置を示す断面平面図 であって、 図に於いて ■、２１はサセプタ、 ２．２２は基板、 ３．２３は原料ガス供給孔、 ４．２４は反応室の天井、 ５．２９は流量制御装置、 ６．２６は排気口、 ７はブロックバルブ、 ８ａ〜８ｄはコンダクタンスバルブ、 １０、２０は反応室、 ２５は寄生ガス流、 ２７は高周波コイル である。 本発明による気相成長装置を示す断面模式図第１図 先行技術の気相成長装置を示す断面模式図第２図 実施例に於ける気相成長装置を示す断両立面図第 図 実施例に於ける気相成長装置を示す断面平面図第 図
、 第４図は実施例に於ける気相成長装置を示す断面平面図 であって、 図に於いて ■、２１はサセプタ、 ２．２２は基板、 ３．２３は原料ガス供給孔、 ４．２４は反応室の天井、 ５．２９は流量制御装置、 ６．２６は排気口、 ７はブロックバルブ、 ８ａ〜８ｄはコンダクタンスバルブ、 １０、２０は反応室、 ２５は寄生ガス流、 ２７は高周波コイル である。 本発明による気相成長装置を示す断面模式図第１図 先行技術の気相成長装置を示す断面模式図第２図 実施例に於ける気相成長装置を示す断両立面図第 図 実施例に於ける気相成長装置を示す断面平面図第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 反応室内のサセプタに基板を保持し、 該基板の水平面に対し垂直上方の複数のガス導入孔から
原料ガスを供給し、 該サセプタを取り囲んで該基板水平面と略同じ高さに設
けられたガス流出路を通じて、該反応室より排出すべき
状態となった前記原料ガスを水平方向に排出しながら気
相成長を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31392189A JPH03173419A (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31392189A JPH03173419A (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03173419A true JPH03173419A (ja) | 1991-07-26 |
Family
ID=18047124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31392189A Pending JPH03173419A (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03173419A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06232060A (ja) * | 1992-12-11 | 1994-08-19 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンエピタキシャル層の成長方法および成長装置 |
| KR100239693B1 (ko) * | 1996-08-24 | 2000-01-15 | 김영환 | 매엽식 에피텍셜 성장장치 |
| JP2003324070A (ja) * | 2002-04-30 | 2003-11-14 | Suzuki Motor Corp | 薄膜の製造方法およびその装置 |
-
1989
- 1989-12-01 JP JP31392189A patent/JPH03173419A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06232060A (ja) * | 1992-12-11 | 1994-08-19 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンエピタキシャル層の成長方法および成長装置 |
| KR100239693B1 (ko) * | 1996-08-24 | 2000-01-15 | 김영환 | 매엽식 에피텍셜 성장장치 |
| JP2003324070A (ja) * | 2002-04-30 | 2003-11-14 | Suzuki Motor Corp | 薄膜の製造方法およびその装置 |
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