JPH03211723A - Forming thin film by vapor phase epitaxy, manufacture of transistor, and apparatus for vapor phase epitaxy - Google Patents
Forming thin film by vapor phase epitaxy, manufacture of transistor, and apparatus for vapor phase epitaxyInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ＭＯＣＶＤに代表される気相成長による薄膜
形成方法およびトランジスタの製造方法ならびに気相成
長装置に係り、特に膜厚方向に傾斜組成の薄膜を形成す
るために好適な気相成長による薄膜形成方法およびトラ
ンジスタの製造方法ならびに気相成長装置に関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for forming a thin film by vapor phase growth represented by MOCVD, a method for manufacturing a transistor, and a vapor phase growth apparatus, and particularly relates to a method for forming a thin film by vapor phase growth represented by MOCVD, and a method for manufacturing a transistor, and a vapor phase growth apparatus. The present invention relates to a method for forming a thin film by vapor phase growth suitable for forming a thin film, a method for manufacturing a transistor, and a vapor phase growth apparatus.
有機金属原料ガスを用いる■−■族およびｎ−■族等の
化合物ないし混晶半導体のＭＯＣＶＤ気相成長方法は、
良質な薄膜を形成することができるものとして、各所で
研究開発が活発に行われている。The MOCVD vapor phase growth method of compounds or mixed crystal semiconductors such as ■-■ group and n-■ group using organometallic raw material gas is as follows:
Research and development is being actively conducted in various places as a material that can form high-quality thin films.
第１０図に代表的な従来の気相成長装置の構成を示す。FIG. 10 shows the configuration of a typical conventional vapor phase growth apparatus.
この第１０図に示す気相成長装置は、薄膜成長室１と、
フォアライントラップ２と、排気ポンプであるロータリ
ポンプ３と、基板設置用のサセプタ４と、基板加熱用の
高周波コイル６と、一端部が薄膜成長室１に接続された
原料ガス導入ライン７と、一端部が排気系のフォアライ
ントラップ２の上流側に接続されたベントライン８と、
原料ガス源９ａ、９ｂと、マスフローコントローラ１０
ａ。The vapor phase growth apparatus shown in FIG. 10 includes a thin film growth chamber 1,
a foreline trap 2, a rotary pump 3 as an exhaust pump, a susceptor 4 for substrate installation, a high frequency coil 6 for heating the substrate, a source gas introduction line 7 whose one end is connected to the thin film growth chamber 1, a vent line 8 whose one end is connected to the upstream side of the foreline trap 2 of the exhaust system;
Raw material gas sources 9a, 9b and mass flow controller 10
a.
１０ｂと、ガス流路切替弁１１ａ、ｌｌｂとを備えてい
る。10b, and gas flow path switching valves 11a and llb.
そして、原料ガス源９ａからはホスフィン（ＰＨ３）を
供給し、原料ガス源９ｂからはトリメチルインジウムＣ
（ＣＨ３） −Ｉ ｎ） （以下、ｒＴＭ 工Ｊとい
う）を供給するようになっている。Phosphine (PH3) is supplied from the raw material gas source 9a, and trimethylindium C is supplied from the raw material gas source 9b.
(CH3) -I n) (hereinafter referred to as rTM).
次に、第１０図に示す気相成長装置を用いて、例えばＩ
ｎＰ基板上にＩ ｎ、 Ｐ薄膜を成長させる従来方法を
説明する。Next, using the vapor phase growth apparatus shown in FIG.
A conventional method for growing an In,P thin film on an nP substrate will be described.
パラジウム純化器（図示せず）によって高度に純化され
た水素ガス（Ｈ２）を、一端部が薄膜成長室１に接続さ
れた原料ガス導入ライン７、および一端部が排気系に接
続されたベントライン８にそれぞれ毎分６Ｑ流す。Hydrogen gas (H2) highly purified by a palladium purifier (not shown) is passed through a raw material gas introduction line 7, one end of which is connected to the thin film growth chamber 1, and a vent line, one end of which is connected to the exhaust system. 8 and 6Q per minute each.
薄膜成長室１内を、フォアライントラップ２を有するロ
ータリポンプ３により、１５０Ｔｏｒｒ程度に排気する
。The inside of the thin film growth chamber 1 is evacuated to about 150 Torr by a rotary pump 3 having a foreline trap 2.
ＩｎＰの成長前には、あらかじめガス流路切替弁１１ａ
、ｌｌｂを切り替え、原料ガス［９ａからホスフィン（
ＰＨ３）をマスフローコントローラ１０ａにより流量を
調整し、また原料ガス源９ｂからＴＭＩをマスフローコ
ントローラ１０ｂにより流量を調整した水素ガス（Ｈ２
）でバブリングし、それぞれ毎分２００ｃｃ、 ４００
ｃｃの流速でベントライン８に流しておく。なお、ベン
トライン８は廃棄ガスラインの一つで、排気系を構成し
ているロータリポンプ３により、常時減圧下におかれて
いる。Before the growth of InP, the gas flow path switching valve 11a is
, llb, and the source gas [9a to phosphine (
PH3) whose flow rate was adjusted by the mass flow controller 10a, and hydrogen gas (H2) whose flow rate was adjusted by the mass flow controller 10b for TMI from the source gas source 9b.
) and bubbling at 200cc and 400cc per minute, respectively.
Flow into vent line 8 at a flow rate of cc. Note that the vent line 8 is one of the waste gas lines, and is constantly kept under reduced pressure by the rotary pump 3 that constitutes the exhaust system.
ついで、ＩｎＰ基板５をロードロック機構（図示せず）
を用いて薄膜成長室１内に導入し、サセプタ４に設置す
る。Next, the InP substrate 5 is attached to a load lock mechanism (not shown).
is introduced into the thin film growth chamber 1 using a susceptor 4 and placed in the susceptor 4.
ＩｎＰの成長に当たり、サセプタ４に設置されたＩｎＰ
基板５を高周波コイル６により６７０℃に加熱する。こ
の時、ＩｎＰ基板５の表面の熱損傷を防止するため、ガ
ス流路切替弁１１ａを原料ガス導入ライン７側開通に切
り替え、ホスフィンを原料ガス導入ライン７に流し、薄
膜成長室１に導入する。When growing InP, InP installed in susceptor 4
The substrate 5 is heated to 670° C. by the high frequency coil 6. At this time, in order to prevent thermal damage to the surface of the InP substrate 5, the gas flow switching valve 11a is switched to open on the source gas introduction line 7 side, and phosphine is flowed into the source gas introduction line 7 and introduced into the thin film growth chamber 1. .
ついで、約２０分後にガス流路切替弁１１ｂを原料ガス
導入ライン７側開通に切り替え、ＴＭＩを原料ガス導入
ライン７を通じて薄膜成長室１に導入し、ＩｎＰを成長
させる。つまり、ＩｎＰ薄膜成長時は各原料ガスとも、
ガス流路切替弁１１ａ、１１ｂによりガス流路をベント
ライン８から原料ガス導入ライン７に切り替え、この原
料ガス導入ライン７を通じて薄膜成長室１へ導入するよ
うになっている。Then, after about 20 minutes, the gas flow switching valve 11b is switched to open the raw material gas introduction line 7 side, and TMI is introduced into the thin film growth chamber 1 through the raw material gas introduction line 7 to grow InP. In other words, when growing an InP thin film, each source gas is
The gas flow path is switched from the vent line 8 to the source gas introduction line 7 by the gas flow path switching valves 11a and 11b, and the gas is introduced into the thin film growth chamber 1 through this source gas introduction line 7.
また、成長膜へのドーパントの添加や、さらにはＩｎＰ
と工ｎ Ｐ Ｇ ａ Ａ ａとの積層多層膜を成長させ
る場合には、これらの原料ガスを薄膜成長室１へ導入す
るため、ドーパント、例えばｎ型のドーパントとしては
硫化水素（Ｈ，Ｓ）、ＧａおよびＡｓｙＫ料としてはト
リメチルガリウム（（ＣＨ，）３Ｇａ）（以下、ｒＴＭ
ＧＪという）、およびアルシン（ＡｓＨ，）をそれぞれ
前記原料ガス導入ライン７とベントライン８へ導く配管
を、前記２種の原料ガスであるホスフィンおよびＴＭＩ
を導く配管のほかに増設し、その増設した配管にもガス
流路切替弁を設け、ｙＸ料ガスの流れを原料ガス導入ラ
イン７側開通とベントライン８側開通とに切り替え、ド
ーパントの添加とＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓの多層膜の形成
とを行うようにしている。In addition, addition of dopants to the grown film, and even InP
When growing a laminated multilayer film of PG and A, these raw material gases are introduced into the thin film growth chamber 1, so dopants such as hydrogen sulfide (H, S) are used as n-type dopants. , Ga and AsyK materials include trimethylgallium ((CH,)3Ga) (hereinafter rTM
GJ) and arsine (AsH,) to the raw material gas introduction line 7 and vent line 8, respectively, are connected to the two raw material gases, phosphine and TMI.
In addition to the piping that guides the A multilayer film of InP/InGaAs is formed.
次に、従来の気相成長技術によるＩｎＰ／ＧａＩｎＡｓ
／ＩｎＰダブルへテロ構造バイポーラトランジスタの製
造方法のプロセスについて説明する。Next, InP/GaInAs was grown using conventional vapor phase growth technology.
A process for manufacturing a /InP double heterostructure bipolar transistor will be described.
パラジウム純化器によって高度に純化された水素ガス（
Ｈ２）を薄膜成長室、および一端部が排気系に接続され
ているベントラインにそれぞれ毎分６Ｑ流す。Hydrogen gas highly purified by a palladium purifier (
H2) is flowed into the thin film growth chamber and into the vent line, one end of which is connected to the exhaust system, at a rate of 6Q per minute.
そして、薄膜成長室内を、フォアライントラップを有す
るロータリポンプにより、 １００Ｔｏｒｒ程度に排気
する。Then, the inside of the thin film growth chamber is evacuated to about 100 Torr using a rotary pump having a foreline trap.
薄膜の成長に当たっては、ホスフィン（Ｐ Ｈ，、）ｔ
アルシン（Ａ ｓ Ｈ，） 、 ＴＭ Ｉ 、 トリエ
チルガリウム（以下、ｒＴＥＧＪという）を原料ガスと
して用いる。また、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）およびジ
シラン（Ｓｉ、Ｈ，）をそれぞれＰ型、ｎ型の不純物と
して用いる。When growing a thin film, phosphine (PH,,)t
Arsine (A s H,), TMI, and triethyl gallium (hereinafter referred to as rTEGJ) are used as source gases. Furthermore, diethylzinc (DEZn) and disilane (Si, H, ) are used as P-type and n-type impurities, respectively.
薄膜の成長前には、ホスフィン、アルシン、ジエチル亜
鉛およびジシランをそれぞれマスフローコントローラに
より流量を調整し、毎分１００ｃｃ。Before growing the thin film, the flow rates of phosphine, arsine, diethylzinc, and disilane were adjusted using mass flow controllers at 100 cc/min.
９０ｃｃ、 １０ｃｃ、 ５ｃｃの流速でベントライン
に流しておく。Flow into the vent line at flow rates of 90cc, 10cc, and 5cc.
一方、ＴＭＩおよびＴＥＧを、それぞわマスフローコン
トローラにより流量を調整した水素ガスでバブリングし
、毎分４００ｃｃ、 ３００ｃｃの流速で流しておく。On the other hand, TMI and TEG are bubbled with hydrogen gas, the flow rates of which are adjusted using mass flow controllers, respectively, to flow at flow rates of 400 cc and 300 cc per minute.
ついで、半絶縁性ＩｎＰ基板をロードロック機構により
薄膜成長室内に導入し、サセプタに設置し、高周波コイ
ルで半絶縁性ＩｎＰ基板を膜の成長温度６５０℃に加熱
する。この時、半絶縁性ＩｎＰ基板の表面の熱損傷を防
止するため、ホスフィンをベントラインから切り替えた
原料ガス導入ラインを通じて薄膜成長室に導入する。Next, the semi-insulating InP substrate is introduced into the thin film growth chamber using a load-lock mechanism, placed on a susceptor, and heated to a film growth temperature of 650° C. using a high-frequency coil. At this time, in order to prevent thermal damage to the surface of the semi-insulating InP substrate, phosphine is introduced into the thin film growth chamber through a source gas introduction line that is switched from the vent line.
半絶縁性ＩｎＰ基板を６５０℃に２０分保持した後、Ｔ
ＭＩとジシランをベントラインから切り替えた原料ガス
導入ラインを通じて薄膜成長室に導入し、シリコンドー
プのＩｎＰコンタクト層をＩｐｍ成長させる。After holding the semi-insulating InP substrate at 650°C for 20 minutes, T
MI and disilane are introduced into the thin film growth chamber through a source gas introduction line switched from the vent line, and a silicon-doped InP contact layer is grown by Ipm.
次に、ジシランの流量を毎分１ｃｃに減らしてＩｎＰコ
レクタ層（ドーピング濃度ｎ ＝ ５ ＸＩＯ”（！ｍ
−’）を０．５μｍ形成する。Next, the disilane flow rate was reduced to 1 cc/min to form an InP collector layer (doping concentration n = 5 XIO” (!m
-') with a thickness of 0.5 μm.
ＩｎＰの成長からＩｎＧａＡｓの成長への切り替えに当
たっては、ＴＭＩおよびドーパントのジシランをまずベ
ントライン側に切り替え、その後ホスフィンをベントラ
イン側に切り替える。When switching from InP growth to InGaAs growth, TMI and the dopant disilane are first switched to the vent line side, and then phosphine is switched to the vent line side.
次に、アルシンを原料ガス導入ラインを通じて薄膜成長
室に導入し、その後ＴＥＧ、ＴＭ、Ｉおよびドーパント
のジエチル亜鉛を導入して、ＩｎＧａＡｓベース層（ド
ーピング濃度ｐ ＝ Ｉ ＸＩＯｌｇａｎ−３）を０．
１５μｍ形成する。Next, arsine is introduced into the thin film growth chamber through the raw material gas introduction line, and then TEG, TM, I, and the dopant diethylzinc are introduced to form an InGaAs base layer (doping concentration p = I XIOlgan-3) of 0.
Form 15 μm.
ついで、同様のガス流路の切り替えを行い、Ｓｉドープ
ＩｎＰエミッタ層（ドーピング濃度ｎ＝ ５ Ｘ １０
” ｒｘｉ−” ） を０．５μｍ、およびＳｉドープ
ＩｎＧａＡｓコンタクト層（ドーピング濃度ｎ＝４ Ｘ
ＩＯ”ａｍ−”）を形成する。Next, similar gas flow paths were switched, and the Si-doped InP emitter layer (doping concentration n = 5 x 10
"rxi-") of 0.5 μm, and a Si-doped InGaAs contact layer (doping concentration n=4
IO "am-").
以上説明した薄膜成長に当たって、ガス流路切替弁の切
り替えシーケンスを第１１図に示す。FIG. 11 shows the switching sequence of the gas flow path switching valve in the thin film growth described above.
この第１１図において、シーケンスライン上の「成長室
」、「ベントライン」は、それぞれ原料ガスが薄膜成長
室またはベントライン側に導入されていることを示して
いる。In FIG. 11, "growth chamber" and "vent line" on the sequence line indicate that the source gas is introduced into the thin film growth chamber or the vent line, respectively.
第１２図に前記従来の気相成長技術により製造したＩ
ｎ Ｐ ／ Ｇ ａ Ｉ ｎ Ａ ｓ ／ Ｉ ｎ Ｐ
ダブルへテロ構造バイポーラトランジスタの断面図を示
し、第１３図に同トランジスタのエネルギーバンド図を
示す。FIG. 12 shows I produced by the conventional vapor phase growth technique.
n P / G a I n A s / I n P
A cross-sectional view of a double heterostructure bipolar transistor is shown, and FIG. 13 shows an energy band diagram of the same transistor.
なお、この種の薄膜形成方法および装置に関連する技術
としては、例えば特開昭６２−２３２９３１号公報が挙
げられる。In addition, as a technique related to this type of thin film forming method and apparatus, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-232931 can be cited.
しかしなから、前記従来の気相成長による薄膜形成方法
では、あらかじめマスフローコントローラにより設定し
ておいた流量の原料ガスをベントラインに流しておき、
薄膜の成長開始時にガス流路切替弁によりベントライン
から原料ガス導入ライン側開通に切り替え、この原料ガ
ス導入ラインから薄膜成長室に原料ガスを導入している
。However, in the conventional thin film formation method using vapor phase growth, the raw material gas is flowed through the vent line at a flow rate set in advance by a mass flow controller.
At the start of thin film growth, the gas flow path switching valve is switched to open the source gas introduction line from the vent line, and the source gas is introduced from this source gas introduction line into the thin film growth chamber.
したがって、この従来技術により膜厚方向の組成が徐々
に変化した傾斜組成の薄膜、例えばＩｎｘＧａ１−ｘＡ
５ｙＰ□−ｙを形成するためには、次のような方法が考
えられる。すなわち、
（１）Ｖ族元素の組成を変化させるには、マスフローコ
ントローラの流量設定値を徐々にずらす。Therefore, by using this conventional technique, a thin film with a gradient composition in which the composition in the film thickness direction gradually changes, such as InxGa1-xA, can be produced.
In order to form 5yP□-y, the following method can be considered. That is, (1) To change the composition of group V elements, gradually shift the flow rate setting value of the mass flow controller.
（２）■族元素の組成を変化させるには、原料ガスの温
度を徐々に変化させる。(2) In order to change the composition of group (■) elements, the temperature of the raw material gas is gradually changed.
しかし、現状のマスフローコントローラは、流量設定値
を変化させた場合、流量のハンチングが起こり、安定す
るまでに時間が掛かる。また、■族元素の温度を変化さ
せるため、恒温槽の温度を変化させたとしても、原料ガ
ス温度が恒温槽の温度に追随するのに時間を要する。However, in current mass flow controllers, when the flow rate setting value is changed, hunting occurs in the flow rate, and it takes time for the flow rate to stabilize. Further, even if the temperature of the constant temperature bath is changed in order to change the temperature of the group (Ⅰ) element, it takes time for the raw material gas temperature to follow the temperature of the constant temperature bath.
このため、従来の気相成長技術では膜厚方向に傾斜組成
の薄膜を成長させることは、殆ど困難であった。For this reason, it is almost difficult to grow a thin film with a composition gradient in the film thickness direction using conventional vapor phase growth techniques.
一方、前記従来の気相生長技術により製造したトランジ
スタでは、第１３図に示したエネルギーバンドからも明
らかなように、エミッタとベース接合部に伝導帯のスパ
イクが現われ、エミッタの注入効率を低下させている。On the other hand, in transistors manufactured using the conventional vapor phase growth technology, a spike in the conduction band appears at the emitter-base junction, as is clear from the energy band shown in Figure 13, which reduces the emitter injection efficiency. ing.
また、ベース領域でのキャリアの走行は拡散によるため
に、キャリアのベース走行時間が素子内全走行時間の大
部分を占め、素子の高速化の足伽となっていた。Furthermore, since the carriers travel in the base region by diffusion, the base travel time of the carriers occupies most of the total travel time within the device, which is a hindrance to increasing the speed of the device.
したがって、キャリアの注入効率を上げて電流利得を向
上させ、かつ高速化を図るためには、エミッタ層とベー
ス層の接合部に傾斜組成を導入して伝導帯のスパイクを
なくすとともに、ベース層を傾斜組成として、ベースに
注入されたキャリアも電界で移動するようにする必要が
ある。Therefore, in order to increase carrier injection efficiency, improve current gain, and increase speed, a gradient composition is introduced at the junction between the emitter layer and the base layer to eliminate spikes in the conduction band, and the base layer is It is necessary to use a gradient composition so that carriers injected into the base also move due to the electric field.
しかし、従来の気相成長技術では、傾斜組成の膜を形成
することは困難であった。However, with conventional vapor phase growth techniques, it has been difficult to form films with gradient compositions.
本発明の第１の目的は、膜厚方向に傾斜組成の薄膜を容
易に形成し得る気相成長による薄膜形成方法を提供する
ことにある。A first object of the present invention is to provide a method for forming a thin film by vapor phase growth, which can easily form a thin film with a composition gradient in the film thickness direction.
本発明の第２の目的は、基板の表面に化合物半導体薄膜
を含む複数層の薄膜を形成でき、しかも前記複数層のう
ちの少なくとも１層を膜厚方向に傾斜組成の膜で形成し
得る気相成長による薄膜形成方法を提供することにある
。A second object of the present invention is to provide a film that can form a plurality of thin films including a compound semiconductor thin film on the surface of a substrate, and at least one of the plurality of layers can be formed of a film having a composition gradient in the thickness direction. An object of the present invention is to provide a method for forming a thin film by phase growth.
また、本発明の第３の目的は、ベース層、およびべース
層とエミッタ層の接合部を、膜厚方向に傾斜組成の膜で
容易に形成し得る気相成長によるトランジスタの製造方
法を提供することにある。A third object of the present invention is to provide a method for manufacturing a transistor by vapor phase growth in which the base layer and the junction between the base layer and the emitter layer can be easily formed using a film having a composition gradient in the film thickness direction. It is about providing.
さらに、本発明の第４の目的は、気相成長による前記薄
膜形成方法およびトランジスタの製造方法を的確に実施
し得る気相成長装置を提供することにある。Furthermore, a fourth object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus that can accurately carry out the thin film forming method and transistor manufacturing method using vapor phase growth.
そして、本発明の第５の目的は、気相成長による前記薄
膜形成方法およびトランジスタの製造方法を、より一層
良好に実施し得る気相成長装置を提供することにある。A fifth object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus that can more effectively carry out the thin film forming method and transistor manufacturing method using vapor phase growth.
前記第１の目的は、減圧下におかれた薄膜成長室内に設
置された基板の表面に噴射する複数種の原料ガスのうち
の、少なくとも１種類の原料ガスの基板表面に達する単
位時間当たりの到達量を、他の原料ガスの基板表面に達
する単位時間当たりの到達量に対して、徐々に変化させ
ることにより、達成される。The first objective is to increase the rate per unit time of at least one type of raw material gas reaching the substrate surface among a plurality of types of raw material gases injected onto the surface of a substrate installed in a thin film growth chamber placed under reduced pressure. This is achieved by gradually changing the amount of the other source gases that reach the substrate surface per unit time.
前記第２の目的は、前記複数種の原料ガスとして、化合
物半導体を構成する元素を含む原料ガスを用い、基板表
面に化合物半導体薄膜を含む複数層の薄膜を形成するこ
とにより、達成される。The second object is achieved by forming a plurality of layers of thin films including a compound semiconductor thin film on the surface of the substrate using a raw material gas containing elements constituting a compound semiconductor as the plurality of types of raw material gases.
前記第３の目的は、減圧下におかれた薄膜成長室内に設
置された半絶縁性半導体基板の表面に噴射する複数種の
原料ガスのうちの、選択された少なくとも１種類の原料
ガスの半絶縁性半導体基板表面に達する単位時間当たり
の到達量を、他の原料ガスの半絶縁性半導体基板表面に
達する単位時間当たりの到達量に対して、徐々に変化さ
せ、少なくともベース層、およびべース層とエミッタ層
との接合部を、膜厚方向に傾斜組成の膜で形成すること
により、達成される。The third purpose is to inject half of at least one type of raw material gas selected from among a plurality of types of raw material gases to be injected onto the surface of a semi-insulating semiconductor substrate placed in a thin film growth chamber placed under reduced pressure. The amount of gas that reaches the surface of the insulating semiconductor substrate per unit time is gradually changed relative to the amount of other source gases that reach the surface of the semi-insulating semiconductor substrate per unit time. This is achieved by forming the junction between the emitter layer and the emitter layer using a film having a composition gradient in the film thickness direction.
前記第４の目的は、複数個の原料ガス導入口にそれぞれ
設けられた各ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開閉
間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続したことによ
り、達成される。The fourth object is achieved by connecting each gas flow path switching valve provided at each of the plurality of raw material gas inlets to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time. .
前記第４の目的は、前記各ガス流路切替弁を、単位時間
当たりの開時間を個別に変化させ得る制御手段に接続し
たことによっても、達成される。The fourth object is also achieved by connecting each of the gas flow path switching valves to a control means that can individually change the opening time per unit time.
前記第４の目的は、前記各原料ガス導入口に対向する位
置にシャッタを設け、各シャッタを、単位時間当たりの
開閉間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続したこと
によっても、達成される。The fourth object is also achieved by providing a shutter at a position facing each of the raw material gas inlets, and by connecting each shutter to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time. .
前記第４の目的は、前記各シャッタを、単位時間当たり
の開時間を個別に変化させ得る制御手段に接続したこと
によっても、達成される。The fourth object is also achieved by connecting each of the shutters to a control means that can individually change the opening time per unit time.
前記第５の目的は、前記各ガス流路切替弁を、単位時間
当たりの開閉間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続
し、前記各原料ガス導入口に対向する位置にシャッタを
設け、各シャッタを、単位時間当たりの開閉間隔を個別
に変化させ得る制御手段に接続するとともに、前記ガス
流路切替弁の制御手段とシャッタの制御手段とを連動可
能に接続したことによって、達成される。The fifth object is to connect each of the gas flow path switching valves to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time, to provide a shutter at a position facing each of the raw material gas inlets, and to This is achieved by connecting the shutter to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time, and by connecting the control means for the gas flow path switching valve and the shutter control means so as to be interlocked.
また、前記第５の目的は、前記各ガス流路切替弁を、単
位時間当たりの開時間を個別に変化させ得る制御手段に
接続し、前記各原料ガス導入口に対向する位置にシャッ
タを設け、各シャッタを、単位時間当たりの開時間を個
別に変化させ得る制御手段に接続するとともに、前記ガ
ス流路切替弁の制御手段とシャッタの制御手段とを連動
可能に接続したことによっても、達成される。Further, the fifth object is to connect each of the gas flow path switching valves to a control means that can individually change the opening time per unit time, and to provide a shutter at a position facing each of the raw material gas inlets. , can also be achieved by connecting each shutter to a control means that can individually change the opening time per unit time, and also by connecting the control means for the gas flow path switching valve and the control means for the shutter so as to be interlocked. be done.
さらに、前記第５の目的は、前記気相成長装置において
、前記各原料ガス導入口を、基板表面の中心に向かって
開口させたことによっても、達成される。Furthermore, the fifth object can also be achieved by opening each of the raw material gas inlets toward the center of the substrate surface in the vapor phase growth apparatus.
本発明の薄膜形成方法では、減圧下におかれた薄膜成長
室内に基板を設置する。ついで、複数種の原料ガスを当
該原料ガス導入口から前記基板の表面に噴射し、薄膜を
気相成長させる。その際。In the thin film forming method of the present invention, a substrate is placed in a thin film growth chamber placed under reduced pressure. Then, a plurality of types of raw material gases are injected onto the surface of the substrate from the raw material gas inlet to cause vapor phase growth of a thin film. that time.
少なくとも１種類の原料ガスの基板表面に達する単位時
間当たりの到達量を、他の原料ガスの基板表面に達する
単位時間当たりの到達量に対して、徐々に変化させる。The amount of at least one source gas reaching the substrate surface per unit time is gradually changed relative to the amount of other source gases reaching the substrate surface per unit time.
これにより、少なくとも１種類の原料ガスによる薄膜の
成長速度が、他の種類の原料ガスによる薄膜の成長速度
に対して変化するので、膜厚方向に傾斜組成の薄膜を容
易に形成することができる。As a result, the growth rate of a thin film using at least one type of raw material gas changes with respect to the growth rate of a thin film using other types of raw material gases, making it possible to easily form a thin film with a gradient composition in the film thickness direction. .
また、本発明の薄膜形成方法では、複数種の原料ガスに
、化合物半導体を構成する元素を含む原料ガスを用いて
いる。前記原料ガスを基板の表面に噴射し、かつ前記複
数種の原料ガスのうちの。Further, in the thin film forming method of the present invention, a plurality of types of source gases include source gases containing elements constituting a compound semiconductor. The source gas is injected onto the surface of the substrate, and one of the plurality of types of source gases.
少なくとも１種類の原料ガスの基板表面に達する単位時
間当たりの到達量を、他の原料ガスの基板表面に達する
単位時間当たりの到達量に対して、徐々に変化させるこ
とにより、化合物半導体薄膜を含む複数層の薄膜を形成
でき、かつ少なくとも１層について、膜厚方向に傾斜組
成の膜で形成することができる。By gradually changing the amount of at least one type of raw material gas that reaches the substrate surface per unit time relative to the amount of other raw material gases that reach the substrate surface per unit time, A plurality of thin film layers can be formed, and at least one layer can be formed with a film having a composition gradient in the film thickness direction.
そして、本発明におけるトランジスタの製造方法では、
薄膜成長室内に半絶縁性半導体基板を設置する。ついで
、複数個の原料ガス導入口から複数種の原料ガスを前記
半絶縁性半導体基板の表面に噴射し、Ｊ頓次コレクタ層
、ベース層およびエミッタ層を形成する。その際、複数
種の原料ガスのうちの、少なくとも１種類の原料ガスの
半絶縁性半導体基板表面に達する単位時間当たりの到達
量を、他の原料ガスの半絶縁性半導体基板表面に達する
単位時間当たりの到達量に対して変化させ、少なくとも
ベース層、およびべース層とエミッタ層との接合部を、
膜厚方向に傾斜組成の膜で形成するようにしている。そ
の結果、少なくともベース層、およびべース層とエミッ
タ層との接合部を。In the method for manufacturing a transistor according to the present invention,
A semi-insulating semiconductor substrate is placed in a thin film growth chamber. Next, a plurality of types of raw material gases are injected onto the surface of the semi-insulating semiconductor substrate from a plurality of raw material gas inlets to form a J-stop collector layer, a base layer, and an emitter layer. At that time, the amount of at least one of the plurality of raw material gases reaching the surface of the semi-insulating semiconductor substrate per unit time is calculated by comparing the amount of the other raw material gas reaching the surface of the semi-insulating semiconductor substrate per unit time. At least the base layer and the junction between the base layer and the emitter layer are
The film is formed with a composition gradient in the film thickness direction. As a result, at least the base layer and the junction between the base layer and the emitter layer.
傾斜組成の層で形成でき、これによりトランジスタの性
能を大幅に向上させることができる。It can be formed with layers of graded composition, which can significantly improve the performance of the transistor.
また、本発明の気相成長装置では、薄膜成長室に複数個
の原料ガス導入口を設け、各原料ガス導入口にガス流路
切替弁を介して原料ガス導入ラインとベントラインとを
接続し、前記各ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開
閉間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続している。Furthermore, in the vapor phase growth apparatus of the present invention, a plurality of raw material gas inlets are provided in the thin film growth chamber, and a raw material gas inlet line and a vent line are connected to each raw material gas inlet via a gas flow path switching valve. , each of the gas flow path switching valves is connected to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time.
したがって。therefore.
複数個のうちの選択された少なくとも１個のガス流路切
替弁の単位時間当たりの開閉間隔を、他のガス流路切替
弁の単位時間当たりの開閉間隔に対して変化させ、少な
くとも１種類の原料ガスの基板表面に達する単位時間当
たりの到達量を、他の原料ガスの基板表面に達する単位
時間当たりの到達量に対して、徐々に変化させることが
できる。The opening/closing interval per unit time of at least one gas passage switching valve selected from the plurality of gas passage switching valves is changed with respect to the opening/closing interval per unit time of the other gas passage switching valves, and at least one type of gas passage switching valve is changed. The amount of the source gas reaching the substrate surface per unit time can be gradually changed with respect to the amount of other source gases reaching the substrate surface per unit time.
これにより、少なくとも１種類の原料ガスによる薄膜の
成長速度を変化させることができるので、膜厚方向に傾
斜組成の薄膜を形成することが可能となる。This makes it possible to change the growth rate of the thin film using at least one type of source gas, making it possible to form a thin film with a composition gradient in the film thickness direction.
さらに、本発明の気相成長装置では、前記各ガス流路切
替弁を、単位時間当たりの開時間を個別に変化させ得る
制御手段に接続している。その結果、複数個のガス流路
切替弁のうちの、選択された少なくとも１個のガス流路
切替弁の単位時間当たりの開時間を、他のガス流路切替
弁の単位時間当たりの開時間に対して変化させることが
でき、これにより少なくとも１種類の原料ガスの基板表
面に達する単位時間当たりの到達量を、他の原料ガスの
基板表面に達する単位時間当たりの到達量に対して、徐
々に変化させることができる。Furthermore, in the vapor phase growth apparatus of the present invention, each of the gas flow path switching valves is connected to a control means that can individually change the opening time per unit time. As a result, the opening time per unit time of at least one gas flow switching valve selected from among the plurality of gas flow switching valves is changed to the opening time per unit time of the other gas flow switching valves. As a result, the amount of at least one source gas reaching the substrate surface per unit time can be gradually changed relative to the amount of other source gases reaching the substrate surface per unit time. can be changed to
また、本発明の気相成長装置では、前記各原料ガス導入
口の前方にシャッタを設け、各シャッタを、単位時間当
たりの開閉間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続し
ている。その結果、複数個のシャッタのうちの、選択さ
れた少なくとも１個のシャッタの単位時間当たりの開閉
間隔を、他のシャッタの単位時間当たりの開閉間隔に対
して変化させることができ、これにより少なくとも１種
類の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達
量を、他の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たり
の到達量に対して、徐々に変化させることができる。Further, in the vapor phase growth apparatus of the present invention, a shutter is provided in front of each of the raw material gas inlets, and each shutter is connected to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time. As a result, the opening/closing interval per unit time of at least one shutter selected among the plurality of shutters can be changed with respect to the opening/closing interval per unit time of the other shutters, thereby at least The amount of one type of source gas reaching the substrate surface per unit time can be gradually changed with respect to the amount of other source gases reaching the substrate surface per unit time.
さらに、本発明の気相成長装置では、各シャッタを、単
位時間当たりの開時間を個別に変化させ得る制御手段に
接続している。その結果、複数個のシャッタのうちの、
選択された少なくとも１個のシャッタの単位時間当たり
の開時間を、他のシャッタの単位時間当たりの開時間に
対して変化させることかでき、これにより少なくとも１
種類の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到
達量を、他の原料ガスの基板表面に達する単位時間当た
りの到達量に対して、徐々に変化させることができる。Furthermore, in the vapor phase growth apparatus of the present invention, each shutter is connected to a control means that can individually change the opening time per unit time. As a result, among the multiple shutters,
The opening time per unit time of the selected at least one shutter can be varied with respect to the opening time per unit time of the other shutters, thereby making it possible to change the opening time per unit time of the at least one shutter.
The amount of one type of source gas reaching the substrate surface per unit time can be gradually changed with respect to the amount of other source gases reaching the substrate surface per unit time.
また、本発明の気相成長装置でき、前記各ガス流路切替
弁を、単位時間当たりの開閉間隔を個別に変化させ得る
制御手段に接続し、前記各原料ガス導入口の前方にシャ
ッタを設け、各シャッタを、単位時間当たりの開閉間隔
を個別に変化させ得る制御手段に接続するとともに、前
記ガス流路切替弁の制御手段とシャッタの制御手段とを
連動可能に接続している。その結果、複数個のガス流路
切替弁のうちの、選択された少なくとも１個のガス流路
切替弁の単位時間当たりの開閉間隔と、当該シャッタの
単位時間当たりの開閉間隔とを、他のガス流路切替弁と
シャッタの単位時間当たりの開閉間隔に対して変化させ
ることができ、したがって少なくとも１種類の原料ガス
の基板表面に達する単位時間当たりの到達量を、他の原
料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達量に対
して、徐々に変化させることができる。Further, the vapor phase growth apparatus of the present invention is provided, wherein each of the gas flow path switching valves is connected to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time, and a shutter is provided in front of each of the raw material gas inlets. , each shutter is connected to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time, and the control means for the gas flow path switching valve and the control means for the shutter are connected so as to be interlocked. As a result, the opening/closing interval per unit time of at least one selected gas passage switching valve out of the plurality of gas passage switching valves and the opening/closing interval per unit time of the shutter are changed from those of the other gas passage switching valves. It is possible to change the opening/closing interval per unit time of the gas flow path switching valve and the shutter, so that the amount of at least one source gas reaching the substrate surface per unit time can be changed from the amount of other source gases reaching the substrate surface. It is possible to gradually change the amount reached per unit time.
さらに、本発明の気相成長装置では、前記各ガス流路切
替弁を、単位時間当たりの開時間を個別に変化させ得る
制御手段に接続し、前記各原料ガス導入口の前方にシャ
ッタを設け、各シャッタを。Furthermore, in the vapor phase growth apparatus of the present invention, each of the gas flow path switching valves is connected to a control means that can individually change the opening time per unit time, and a shutter is provided in front of each of the raw material gas inlets. , each shutter.
単位時間当たりの開時間を個別に変化させ得る制御手段
に接続するとともに、前記ガス流路切替弁の制御手段と
シャッタの制御手段とを連動可能に接続している。その
結果、複数個のガス流路切替弁のうちの１選択された少
なくとも１個のガス流路切替弁の単位時間当たりの開時
間と、当該シャッタの単位時間当たりの開時間とを、他
のガス流路切替弁とシャッタの単位時間当たりの開時間
に対して変化させることができ、したがって少なくとも
１種類の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの
到達量を、他の原料ガスの基板表面に達する単位時間当
たりの到達量に対して、徐々に変化させることができる
。It is connected to a control means that can individually change the opening time per unit time, and the control means for the gas flow path switching valve and the control means for the shutter are connected so as to be interlocked. As a result, the opening time per unit time of at least one gas flow switching valve selected from among the plurality of gas flow switching valves and the opening time per unit time of the shutter are changed from those of the other gas flow switching valves. The opening time per unit time of the gas flow path switching valve and shutter can be changed, so that the amount of at least one source gas reaching the substrate surface per unit time can be changed from the amount of other source gases reaching the substrate surface. It is possible to gradually change the amount reached per unit time.
さらにまた、本発明の気相成長装置では、各原料ガス導
入口を、薄膜成長室内に設置された基板の表面の中心に
向かって原料ガスを噴射し得るように開口させている。Furthermore, in the vapor phase growth apparatus of the present invention, each source gas inlet is opened so that the source gas can be injected toward the center of the surface of the substrate installed in the thin film growth chamber.
一方、薄膜成長室内における薄膜成長下でのガス雰囲気
は、通常ｌＸｌ０−２Ｔｏｒｒ以下に制御されている。On the other hand, the gas atmosphere during thin film growth in the thin film growth chamber is normally controlled to 1X10-2 Torr or less.
その結果、前記各原料ガス導入口を基板の表面の中心に
向かって原料ガスを噴射し得るように開口させたことと
、薄膜成長室内が前述のごとく、Ｉ Ｘ １Ｏ−２Ｔｏ
ｒｒ以下のガス雰囲気に制御されることとが相俟ち、薄
膜成長室内で原料ガスの対流や乱流が殆ど起こらず、し
たがって品質の優れた薄膜を形成することができる。As a result, each of the raw material gas inlets was opened so that the raw material gas could be injected toward the center of the surface of the substrate, and the interior of the thin film growth chamber was as described above.
Coupled with the fact that the gas atmosphere is controlled to be below rr, there is almost no convection or turbulence of the raw material gas in the thin film growth chamber, and therefore a thin film with excellent quality can be formed.
以下、本発明の実施例を図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明方法を実施するための薄膜形成用の気相
成長装置の一例を示すブロック図、第２図はガス流路切
替弁とシャッタとこれらの制御手段の一例を示すブロッ
ク図、第３図はシャッタの一例を示すもので、軸方向か
ら見た側面図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a vapor phase growth apparatus for forming a thin film for carrying out the method of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an example of a gas flow path switching valve, a shutter, and means for controlling these. FIG. 3 shows an example of the shutter, and is a side view seen from the axial direction.
これらの図に示す実施例の薄膜形成用の気相成長装置は
、第１図に示すようしこ、薄膜成長室３０と。The vapor phase growth apparatus for thin film formation of the embodiment shown in these figures has a thin film growth chamber 30 as shown in FIG.
圧力調整容器３１と、前記薄膜成長室３０および圧力調
整容器３１にコンダクタンス調整バルブ３２ａ、３２ｂ
を介して接続された排気ポンプ３３ａ、３３ｂと、両排
気ポンプ３３ａ、３３ｂに共通に接続された除害装置３
４と、前記薄膜成長室３０内に設けられかつ基板３６を
取り付けるアセブタ３５と、原料ガス源３７ａ〜３７ｄ
と、原料ガス導入ライン３８ａ〜３８ｄと、各原料ガス
導入ライン３８ａ〜３８ｄに設けられたマスフローコン
トローラ３９ａ〜３９ｄと、各原料ガス導入ライン３８
ａ〜３８ｄに接続されかつ前記薄膜成長室３０内に開口
させて設けられた原料ガス導入口４０ａ〜４０ｄと、各
原料ガス導入ライン３８ａ〜３８ｄに対応させて設けら
れかつ前記圧力調整容器３１に共通に接続されたベント
ライン４１ａ〜４１ｄと、原料ガスの流れを原料ガス導
入口４０ａ〜４０ｄまたはベントライン４１ａ〜４１ｄ
に切り替えるガス流路切替弁４２ａ〜４２ｄと、前記薄
膜成長室３０内において各原料ガス導入口４０ａ〜４０
ｄに対向する位置に設けられたシャッタ４３ａ〜４３ｄ
と、基板加熱用の高周波コイル（図示せず）と、ガス流
路切替弁およびシャッタの制御手段とを備えて構成され
ている。A pressure adjustment container 31, and conductance adjustment valves 32a and 32b are provided in the thin film growth chamber 30 and the pressure adjustment container 31.
Exhaust pumps 33a, 33b connected via
4, an acetator 35 provided in the thin film growth chamber 30 and to which the substrate 36 is attached, and raw material gas sources 37a to 37d.
, raw material gas introduction lines 38a to 38d, mass flow controllers 39a to 39d provided in each raw material gas introduction line 38a to 38d, and each raw material gas introduction line 38
a to 38d and opening into the thin film growth chamber 30, and source gas introduction ports 40a to 40d, which are provided corresponding to the respective source gas introduction lines 38a to 38d and connected to the pressure adjustment vessel 31. Commonly connected vent lines 41a to 41d and the flow of raw material gas are connected to raw material gas inlets 40a to 40d or vent lines 41a to 41d.
Gas flow path switching valves 42a to 42d that switch to
Shutters 43a to 43d provided at positions facing d
, a high-frequency coil (not shown) for heating the substrate, and control means for a gas flow path switching valve and a shutter.
第１図に示す実施例では、原料ガス源３７ａからはアル
シン（Ａ ｓ Ｈ３）を、原料ガス源３７ｂからはホス
フィン（ＰＨ３）を、また原料ガス源３７ｃからはＴＥ
Ｇを、さらに原料ガス源３７ｄからはトリメチルアルミ
ニウム［（ＣＨ３）、Ａ Ｑ］（以下、「ＴＭＡＪ と
いう）をそれぞれ供給するようになっている。In the embodiment shown in FIG. 1, arsine (A s H3) is supplied from the raw material gas source 37a, phosphine (PH3) is supplied from the raw material gas source 37b, and TE is supplied from the raw material gas source 37c.
G, and trimethylaluminum [(CH3), AQ] (hereinafter referred to as "TMAJ") are supplied from the raw material gas source 37d.
前記原料ガス導入口４０ａ〜４０ｄは、サセプタ３５を
介して薄膜成長室３０内に設置された基板３６の表面の
中心に向かって、それぞれ原料ガスを噴射し得るように
設けられている。The raw material gas inlets 40a to 40d are provided so as to be able to inject the raw material gas through the susceptor 35 toward the center of the surface of the substrate 36 installed in the thin film growth chamber 30, respectively.
なお、第２図では原料ガス導入ラインを符号３８により
、原料ガス導入口を符号４０により、ベントラインを符
号４１により、またガス流路切替弁を符号４２により、
さらに第２図、第３図ではシャッタを符号４３により、
それぞれ代表して示している。In FIG. 2, the raw material gas introduction line is designated by 38, the raw material gas inlet is designated by 40, the vent line is designated by 41, and the gas flow path switching valve is designated by 42.
Further, in FIGS. 2 and 3, the shutter is designated by the reference numeral 43.
Each is shown as a representative.
前記シャッタ４３は、第２図、第３図に示すように、半
円形の第１．第２の羽根４４．４５と、内、外二重の駆
動部４６と、シャッタ駆動部４７とを備えている。As shown in FIGS. 2 and 3, the shutter 43 has a semicircular first. It includes second blades 44 and 45, dual inner and outer drive sections 46, and a shutter drive section 47.
前記第１．第２の羽根４４．４５のうちの、一方の羽根
は内、外二重の駆動部４６の一方に連結され、他方の羽
根は駆動部４６の他方に連結されている。Said 1st. One of the second blades 44 , 45 is connected to one of the inner and outer drive parts 46 , and the other blade is connected to the other of the drive parts 46 .
前記第１．第２の羽根４４．４５の組は、第２図に示す
ように、原料ガス導入口４０の端面との間に、Ｓ＝１〜
１０ａ＋＋＋＋程度の距離をおいて配置されている３前
記シャッタ駆動部４７は、内、％二重の駆動部４６を介
して第１．第２の羽根４４．４５を開閉動作させるよう
になっている。また、このシャッタ駆動部４７はほぼ半
円形の第１．第２の羽根４４．４５の重なり角度を調節
することにより、この実施例では第３図から分かるよう
に、Ｏ〜１８０°の範囲で開度を調節するようになって
いる。Said 1st. As shown in FIG.
The three shutter drive sections 47, which are arranged at a distance of about 10a++++, are connected to the first shutter drive section 47 through a double drive section 46. The second blades 44, 45 are opened and closed. Further, this shutter drive section 47 has a substantially semicircular first section. By adjusting the overlapping angle of the second blades 44, 45, in this embodiment, as can be seen from FIG. 3, the opening degree can be adjusted in the range of 0 to 180 degrees.
そして、前記第１．第２の羽根４４．４５全体を慄動桿
４６の周りに回転させることにより、当該原料ガス導入
口４０にシャッタ４３の開口部が適合するように、位置
を調節し得るようになっている。And the above-mentioned 1. By rotating the entire second blade 44, 45 around the vibration rod 46, the position can be adjusted so that the opening of the shutter 43 fits into the source gas inlet 40.
前記ガス流路切替弁４２には、第１．第２の駆動弁４８
．４９が設けられている。前記第１の駆動弁４８番こよ
りガス流路切替弁４２を原料ガス導入ライン３８−ｙＸ
料ガス導入口４０側開通に切り替え、前記第２の駆動弁
４９によりガス流路切替弁４２を原料ガス導入ライン３
８−ベントライン４１側開通に切り替え得るようになっ
ている。The gas flow path switching valve 42 includes a first. Second drive valve 48
．． 49 are provided. The gas flow path switching valve 42 is connected to the raw material gas introduction line 38-yX from the first drive valve No. 48.
The source gas inlet 40 side is switched to open, and the second drive valve 49 switches the gas flow path switching valve 42 to the source gas inlet line 3.
8-Vent line 41 side can be opened.
前記ガス流路切替弁およびシャッタの制御手段は、第２
図に示すように、シャッタコントローラ５０と、バルブ
コントローラ５１と、前記シャッタ駆動部４７とシャッ
タコントローラ５０間に設けられた電磁弁５３と、前記
第１．第２の駆動弁４８．４９とバルブコントローラ５
１間に設けられた電磁弁５４．５５と、前記シャッタ駆
動部４７および第１．第２の駆動弁４８．４９に圧縮空
気等の流体圧を供給する流体圧供給系５６とを備えてい
る。The gas flow path switching valve and shutter control means includes a second
As shown in the figure, a shutter controller 50, a valve controller 51, a solenoid valve 53 provided between the shutter drive section 47 and the shutter controller 50, and the first... Second drive valve 48, 49 and valve controller 5
1. Solenoid valves 54 and 55 provided between the shutter drive section 47 and the first. A fluid pressure supply system 56 that supplies fluid pressure such as compressed air to the second drive valves 48 and 49 is provided.
前記シャッタコントローラ５０およびバルブコントロー
ラ５１には、マイクロコンピュータまたはシーケンサが
用いられ、それぞれの動作シーケンスを例えば０．１秒
間隔で繰り返し動作させ得るようになっている。そして
、この実施例ではシャツタコントローラ５０とバルブコ
ントローラ５１とは、それぞれシャッタ４３とガス流路
切替弁４２とを独立して開閉動作させるようになってい
る。A microcomputer or a sequencer is used for the shutter controller 50 and the valve controller 51, and the respective operation sequences can be repeatedly operated at intervals of, for example, 0.1 seconds. In this embodiment, the shutter controller 50 and the valve controller 51 are configured to independently open and close the shutter 43 and the gas flow path switching valve 42, respectively.
前記電磁弁５３は、シャッタコントローラ５０からのシ
ャツタ開信号により開き、流体圧供給系５６を通じてシ
ャッタ駆動部４７に流体圧を送り、シャッタ４３を開操
作し、またシャッタコントローラ５０からのシャツタ閉
信号により閉じ、電磁弁５３が閉じるとシャッタ４３が
閉じるようになっている。The solenoid valve 53 opens in response to a shutter open signal from the shutter controller 50, sends fluid pressure to the shutter drive unit 47 through a fluid pressure supply system 56, opens the shutter 43, and opens in response to a shutter close signal from the shutter controller 50. When the solenoid valve 53 closes, the shutter 43 closes.
前記電磁弁５４．５５は、バルブコントローラ５１から
の切替弁開信号により電磁弁５４が開いて電磁弁５５が
閉じ、前記電磁弁５４が開くと流体圧供給系５６からガ
ス流路切替弁４２の第１の駆動弁４８に流体圧が供給さ
れ、ガス流路切替弁４２が原料ガス導入ライン３８−原
料ガス導入口４０側開通に切り替えられ。The solenoid valves 54 and 55 open the solenoid valve 54 and close the solenoid valve 55 in response to a switching valve opening signal from the valve controller 51, and when the solenoid valve 54 opens, the fluid pressure supply system 56 releases the gas passage switching valve 42. Fluid pressure is supplied to the first drive valve 48, and the gas flow path switching valve 42 is switched to open the source gas introduction line 38-source gas inlet 40 side.
またバルブコントローラ５１からの切替弁閉信号により
電磁弁５５が開いて電磁弁５４が閉じ、前記電磁弁５５
が開くと流体圧供給系５６からガス流路切替弁４２の第
２の駆動弁４９に流体圧が供給され、ガス流路切替弁４
２が原料ガス導入ライン３８−ペントライン４１側開通
に切り替えられるようになっている。Further, a switching valve close signal from the valve controller 51 opens the solenoid valve 55 and closes the solenoid valve 54.
When the valve is opened, fluid pressure is supplied from the fluid pressure supply system 56 to the second driving valve 49 of the gas flow switching valve 42, and the gas flow switching valve 4 is opened.
2 can be switched to open the source gas introduction line 38-pento line 41 side.
また、この実施例ではガス流路切替弁４２を開閉操作す
るようにしているが、開閉操作と開度調節とを行い得る
ようにしてもよい。Further, in this embodiment, the gas flow path switching valve 42 is opened and closed, but it may be possible to open and close the valve and adjust the degree of opening.
なお、この実施例では第２図に示すように、薄膜成長室
３０と原料ガス導入口４０とは、薄膜成長室３０に設け
られたフランジ５７と原料ガス導入口４０に設けられた
ＩＣＦフランジ５８との結合を介して真空封止されてい
る。さらに、薄膜成長室３０とシャッタ４３の第１．第
２の羽根４４．４５の駆動部４６とは、薄膜成長室３０
に設けられたフランジ５９と駆動部４６に設けられたフ
ランジ６０との接触を介して真空封止されている。In this embodiment, as shown in FIG. 2, the thin film growth chamber 30 and the source gas inlet 40 are a flange 57 provided in the thin film growth chamber 30 and an ICF flange 58 provided in the source gas inlet 40. Vacuum-sealed through connection with Further, the thin film growth chamber 30 and the first shutter 43 are The drive unit 46 of the second blade 44.45 is the thin film growth chamber 30.
The flange 59 provided on the drive portion 46 is vacuum-sealed through contact with the flange 60 provided on the drive portion 46 .
この実施例では、薄膜の気相成長に先立ち、第１図に示
す薄膜成長室３０内を排気ポンプ３３ａにより排気し、
かつコンダクタンス調整バルブ３２ａにより設定された
ｌＸｌ０−２丁ｏｒｒ以下の真空度に保持する。また、
圧縮調整器３１内も排気ポンプ３３ｂにより排気し、コ
ンダクタンス調整バルブ３２ｂにより真空度を設定し、
前記薄膜成長室３０と同等の真空度に保持する。In this embodiment, prior to vapor phase growth of a thin film, the inside of the thin film growth chamber 30 shown in FIG. 1 is evacuated by an exhaust pump 33a,
Moreover, the degree of vacuum is maintained at 1X10-2 orr or less set by the conductance adjustment valve 32a. Also,
The inside of the compression regulator 31 is also evacuated by the exhaust pump 33b, the degree of vacuum is set by the conductance adjustment valve 32b,
The vacuum level is maintained at the same level as the thin film growth chamber 30.
前記薄膜成長室３０内は、真空度がＩ Ｘ １０−”
Ｔｏｒｒ以下と低く、また第１図から分かるように、各
原料ガス導入口４０ａ〜４０ｄが基板３６の表面の中心
に向かって開口するように設けられているため、各原料
ガス導入口４０ａ〜４０ｄから噴射した原料ガスは基板
３６の表面の中心に向かって直進し、薄膜成長室３０内
では原料ガスの対流や乱流が起こらない。The degree of vacuum in the thin film growth chamber 30 is I x 10-''
Torr or less, and as can be seen from FIG. 1, each source gas inlet 40a to 40d is provided so as to open toward the center of the surface of the substrate 36, The source gas injected from the substrate 36 travels straight toward the center of the surface of the substrate 36, and no convection or turbulence of the source gas occurs within the thin film growth chamber 30.
第５図は基板の設置位置と同じ位置に、四重極質量分析
計（ＱＭＡ）のイオン室を置いて、ガス流路切替弁およ
びシャッタによる原料ガスの流れの遮断状況をＡｓ２＋
について調べた結果を示す。Figure 5 shows the situation in which the ion chamber of a quadrupole mass spectrometer (QMA) is placed at the same location as the substrate, and the source gas flow is blocked by the gas flow path switching valve and shutter.
The results of the investigation are shown below.
ガス流路切替弁およびシャッタによる原料ガスの遮断速
度を、共に０．１秒以下とすると、ガス流路切替弁およ
びシャッタの開閉に伴う膜界面のだれは無視できる。し
たがって、複数個のガス流路切替弁およびシャッタのう
ちの、選択されたガス流路切替弁およびシャッタの単位
時間当たりの開閉間隔を、他のガス流路切替弁およびシ
ャッタの単位時間当たりの開閉間隔に対して変化させる
ことにより、選択された原料ガス導入口から噴射された
原料ガスの基板表面に達する単位当たりの到達量を、他
の原料ガス導入口から噴射された原料ガスの基板表面に
達する単位当たりの到達量に対して変化させることがで
き、その結果当該原料ガスによる薄膜の成長速度を変化
させることができる。例えば、Ｇ ａ Ａ ｓを５００
０人／時間の成長速度で形成している場合、ＧａとＡｓ
の各１層を成長されるために要する時間は約２秒である
から、２秒を１周期として、０．１秒毎に開閉間隔を変
化させることにより、成長速度をＯから５０００人／時
間の間で変化させることができる。したがって、例えば
Ａ Ｑ ｘ Ｇ ａニーｘ Ａ ｓの膜厚を変化させる
ためには、ＧａＡｓとＡ Ｑ Ａ ｓの成長速度をそれ
ぞれ異なったモードで変化させればよい。If both the gas flow switching valve and the shutter cut off the raw material gas at 0.1 seconds or less, the sag at the membrane interface due to opening and closing of the gas flow switching valve and shutter can be ignored. Therefore, the opening/closing interval per unit time of the selected gas passage switching valve and shutter out of the plurality of gas passage switching valves and shutters is set to the opening/closing interval per unit time of the other gas passage switching valves and shutters. By changing the spacing, the amount per unit of the source gas injected from the selected source gas inlet that reaches the substrate surface can be changed to the amount that the source gas injected from the other source gas inlets reaches the substrate surface. The amount reached per unit can be changed, and as a result, the growth rate of the thin film by the source gas can be changed. For example, if Ga As is 500
When forming at a growth rate of 0 people/hour, Ga and As
The time required to grow each layer of is approximately 2 seconds, so by changing the opening/closing interval every 0.1 seconds, with 2 seconds as one cycle, the growth rate can be increased from O to 5,000 people/hour. It can be changed between. Therefore, for example, in order to change the film thickness of A Q x Ga Ne x As, it is sufficient to change the growth rates of GaAs and A Q A s in different modes.
この実施例の気相成長装置では、第１図に示すガス流路
切替弁４２ａ〜４２ｄおよびシャッタ４３ａ〜４３ｄの
全部について、単位時間当たりの開閉間隔を変化させ得
るようにしており、そのうちの選択されたガス流路切替
弁およびシャッタの単位時間当たりの開閉間隔を変化さ
せることにより、混晶組成の薄膜の膜厚方向の組成を容
易に変化させることができる。In the vapor phase growth apparatus of this embodiment, the opening/closing interval per unit time can be changed for all of the gas flow path switching valves 42a to 42d and shutters 43a to 43d shown in FIG. By changing the opening/closing interval per unit time of the gas flow path switching valve and the shutter, the composition in the thickness direction of the thin film having a mixed crystal composition can be easily changed.
さらに、複数個のガス流路切替弁およびシャッタのうち
の、選択されたガス流路切替弁およびシャッタの単位時
間当たりの開時間を、他のガス流路切替弁およびシャッ
タの単位時間当たりの開時間に対して変化させても、膜
厚方向に傾斜組成の薄膜を形成することができる。Furthermore, the opening time per unit time of the selected gas flow switching valve and shutter out of the plurality of gas flow switching valves and shutters is compared to the opening time per unit time of the other gas flow switching valves and shutters. Even if the composition is changed over time, a thin film with a gradient composition in the film thickness direction can be formed.
次に、第４図は本発明気相成長装置の他の実施例を示す
もので、ガス流路切替弁およびシャッタの制御手段を示
すブロック図である。Next, FIG. 4 shows another embodiment of the vapor phase growth apparatus of the present invention, and is a block diagram showing a gas flow path switching valve and shutter control means.
この第４図に示す実施例におけるガス流路切替弁および
シャッタの制御手段では、シャッタコントローラ５０と
バルブコントローラ５１とを信号線５２により連結し、
シャッタ４３の開閉動作と、ガス流路切替弁４２の切り
替え動作とを連動させるようにしている。この第４図に
示す実施例の他の構成。In the gas flow path switching valve and shutter control means in the embodiment shown in FIG. 4, a shutter controller 50 and a valve controller 51 are connected by a signal line 52,
The opening/closing operation of the shutter 43 and the switching operation of the gas flow path switching valve 42 are made to be linked. Another configuration of the embodiment shown in FIG.
作用については、前記第２図に示す実施例と同様である
。The operation is similar to that of the embodiment shown in FIG. 2 above.
（実施例１）
この実施例１では、ＧａＡｓ／ＡｕｘＧａ１−ｘＡｓ膜
（ＸはＯから０．２まで変化）を成長させる例である。(Example 1) This Example 1 is an example in which a GaAs/AuxGa1-xAs film (X varies from O to 0.2) is grown.
あらかじめ、排気ポンプ３３ａ、３３ｂを用いて薄膜成
長室３０内および圧力調整容器３１内をｌＸｌ０−’Ｔ
ｏｒｒ以下の真空度まで排気しておく。In advance, the inside of the thin film growth chamber 30 and the inside of the pressure adjustment container 31 are heated to lXl0-'T using the exhaust pumps 33a and 33b.
Evacuate to a vacuum level below orr.
次に、ロードロック機構（図示せず）を用いて薄膜成長
室３０内にＧａＡｓ基板３６を導入する。Next, the GaAs substrate 36 is introduced into the thin film growth chamber 30 using a load lock mechanism (not shown).
ついで、ＣＶＤ装置と同様、高周波コイル（図示せず）
によりＧａＡｓ基板３６を薄膜の成長温度６００℃まで
加熱する。Next, similar to the CVD device, a high frequency coil (not shown) is installed.
The GaAs substrate 36 is heated to a thin film growth temperature of 600°C.
また、原料ガス源３７ａ 、 ３７ｃ 、 ３７ｄから
それぞれ原料ガスとして、アルシン（Ａ ｓ Ｈ，）、
Ｔ Ｅ Ｇ 。In addition, arsine (A s H,),
TEG.
ＴＭＡを供給し、それぞれマスフローコントコーラ３９
ａ 、 ３９ｃ 、 ３９ｄで流量を制御し、毎分２ｃ
ｃ。supply TMA and mass flow control cola 39 respectively.
a, 39c, 39d to control the flow rate, 2c per minute
c.
０．５ｃｃ、 ０．２ｃｃを、原料ガス導入ライン３８
ａ、３８ｃ。0.5cc, 0.2cc into the raw material gas introduction line 38
a, 38c.
３８ｄおよびガス流路切替弁４２ａ 、 ４２ｃ 、
４２ｄを通じてベントライン４１ａ 、 ４１ｃ 、
４１ｄに流しておく。38d and gas flow path switching valves 42a, 42c,
Vent lines 41a, 41c, through 42d
Let it flow to 41d.
基板昇温時に、ＧａＡｓ基板３６の表面の熱損傷を避け
るため、シャッタ４３ａを開け、ガス流路切替弁４２ａ
ｔｉ−原料ガス導入ライン３８ａ−原料ガス導入口４０
ａ側開通に切り替え、Ｇ ａ Ａ ｓ基板３６の表面に
アルシンを噴射する。To avoid thermal damage to the surface of the GaAs substrate 36 when the substrate temperature rises, the shutter 43a is opened and the gas flow path switching valve 42a is closed.
ti-raw material gas introduction line 38a-raw material gas inlet 40
Switching to the a-side opening, arsine is injected onto the surface of the GaAs substrate 36.
ＧａＡｓ基板３６の表面温度が薄膜の成長温度５００℃
で安定してから、シャッタ４３ｃを開け、ガス流路切替
弁４２ｃを原料ガス導入ライン３８ｃ−原料ガス導入口
４０ｃ側開通に切り替え、ＧａＡｓ基板３６の表面にＴ
ＥＧを噴射し、ＧａＡｓの成長を開始する。この時の薄
膜成長室３０の圧力は、５Ｘ１０−’Ｔ ｏｒｒであり
、原料ガス分子の平均自由行程が原料ガス導入口４０ｃ
からＧ ａ Ａ ｓ基板３６の表面までの距離１４ｃｍ
よりも長いため、薄膜成長室３０内で対流や乱流による
原料ガスの乱れがなく、良好な膜厚分布が得られた。The surface temperature of the GaAs substrate 36 is the thin film growth temperature of 500°C.
After the temperature is stabilized, the shutter 43c is opened, the gas flow path switching valve 42c is switched to the source gas introduction line 38c-source gas inlet 40c side, and a T is applied to the surface of the GaAs substrate 36.
EG is injected to start the growth of GaAs. The pressure in the thin film growth chamber 30 at this time is 5X10-' Torr, and the mean free path of the source gas molecules is equal to the source gas inlet 40c.
Distance from the surface of the Ga As substrate 36 to 14 cm
Since the length is longer than that, there is no disturbance of the raw material gas due to convection or turbulence in the thin film growth chamber 30, and a good film thickness distribution is obtained.
ＧａＡｓを１時間で５０００人成長させた後、ガス流路
切替弁４２ｄを原料ガス導入ライン３８ｄ−原料ガス導
入口４０ｄ側開通に切り替える。また、この時、シャッ
タ４３ｃｉの開閉は１周期を２秒として、０．０５秒ス
テップで５秒毎にシャツタ開の時間を長くして行き、２
００秒後にはシャッタ４３ｄを開いたままとした。After growing 5,000 pieces of GaAs in one hour, the gas flow switching valve 42d is switched to open the source gas introduction line 38d-source gas inlet 40d side. At this time, one cycle of the opening and closing of the shutter 43ci is 2 seconds, and the shutter open time is increased every 5 seconds in steps of 0.05 seconds.
After 00 seconds, the shutter 43d remained open.
これにより、ＡＱの比率が０から０．２まで変化した。This changed the AQ ratio from 0 to 0.2.
膜厚方向に傾斜組成のＡＡｘＧａニーｘＡｓ膜が得られ
た。An AAxGa kneexAs film having a composition gradient in the film thickness direction was obtained.
ついで、第６図は本発明方法を実施するための薄膜形成
用の気相成長装置の他の一実施例を示すブロック図であ
る。Next, FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of a vapor phase growth apparatus for forming a thin film for carrying out the method of the present invention.
この第６図に示す気相成長装置は、第１図に示す気相成
長装置に、原料ガス源３７ｅ、３７ｆと、ｙＸ料カス導
入ライン３８ｅ、３８ｆと、マスフローコントローラ３
９ｅ、３９ｆと、原料ガス導入口４０ｅ、４０ｆと、ベ
ントライン４１ｅ、４１ｆと、ガス流路切替弁４２ｅ、
４２ｆと、シャッタ４３ｅ、４３ｆとが追加されている
外は、前記第１図に示す気相成長装置と同様である。The vapor phase growth apparatus shown in FIG. 6 is the same as that shown in FIG.
9e, 39f, source gas inlets 40e, 40f, vent lines 41e, 41f, gas flow path switching valve 42e,
The vapor phase growth apparatus is the same as the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 1, except that 42f and shutters 43e and 43f are added.
ついで、第７図はＩｎＰ基板に格子整合するＧａｘ Ｉ
ｎ、−ｘＡｓ、−ｙＰ Ｙ四元混晶の組成図、第８図
は本発明気相成長装置により形成されたトランジスタの
概略構成図、第９図は本発明気相成長装置により形成さ
れたトランジスタのエネルギーバンド図である。Next, FIG. 7 shows Gax I which is lattice matched to the InP substrate.
Composition diagram of n, -xAs, -yP Y quaternary mixed crystal, FIG. 8 is a schematic diagram of a transistor formed by the vapor phase growth apparatus of the present invention, and FIG. 9 is a composition diagram of a transistor formed by the vapor phase growth apparatus of the present invention. FIG. 2 is an energy band diagram of a transistor.
次に、第６図に示す気相成長装置を用いた気相成長法に
よるトランジスタの製造方法を説明する。Next, a method of manufacturing a transistor by a vapor phase growth method using the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 6 will be described.
（実施例２）
この実施例２では、第８図に示すＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ
（Ｐ）／ＩｎＰＩｎ用へテロバイポーラトランジスタ
の製造方法について説明する。(Example 2) In this Example 2, InP/InGaAs shown in FIG.
A method for manufacturing a (P)/InPIn hetero bipolar transistor will be described.
あらかじめ、排気ポンプ３３ａ、３３ｂを用いて薄膜成
長室３０内および圧力調整容器３１をコンダクタンス調
整バルブ３２ａ、３２ｂにより設定されたｌＸ１０−”
Ｔ ｏｒｒ以下の真空度まで排気しておく。In advance, the inside of the thin film growth chamber 30 and the pressure adjustment vessel 31 are heated to lX10-'' set by the conductance adjustment valves 32a and 32b using the exhaust pumps 33a and 33b.
Evacuate to a vacuum level below Torr.
次に、ロードロック機構（図示せず）を用いて薄膜成長
室３０にＩｎＰ基板３６を導入する。Next, the InP substrate 36 is introduced into the thin film growth chamber 30 using a load lock mechanism (not shown).
ついで、ＩｎＰ基板３６を高周波コイル（図示せず）に
より薄膜の成長温度５００℃まで加熱する。Next, the InP substrate 36 is heated to a thin film growth temperature of 500° C. using a high frequency coil (not shown).
また、原料ガスとして、原料ガス源３７ ａ、、 ３７
ｂ 。Further, as the raw material gas, raw material gas sources 37 a, 37
b.
３７ｃ 、 ３７ｄ 、 ３７ｅおよび３７ｆからアル
シン、ホスフィン、ＴＥＧ、ＴＥＩ、ジシラン（Ｓｉ２
ＨＧ）およびジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）をそれぞれマス
フローコントローラ３９ａ 、 ３９ｂ 、 ３９ｃ
、 ３９ｄ 、 ３９ｅおよび３９ｆにより毎分ｌｅｅ
、 ２ｃｃ、 ０．５ｃｃ、 ０．６ｃｃ、 ０．２ｃ
ｃおよび０ 、２ｃｃに流量制御し、原料ガス導入ライ
ン３８ａ 、 ３８ｂ 、 ３８ｃ 、 ３８ｄ 、
３８ｅおよび３８ｆからベントライン４１ａ 、 ４１
ｂ 、 ４１ｃ 、 ４１ｄ 、 ４１ｅおよび４１ｆ
へ流しておく。Arsine, phosphine, TEG, TEI, disilane (Si2
HG) and diethyl zinc (DEZn) respectively through mass flow controllers 39a, 39b, 39c.
lee per minute by , 39d, 39e and 39f
, 2cc, 0.5cc, 0.6cc, 0.2c
The flow rates are controlled to 0 and 2 cc, and the raw material gas introduction lines 38a, 38b, 38c, 38d,
Vent lines 41a, 41 from 38e and 38f
b, 41c, 41d, 41e and 41f
Let it flow.
ＩｎＰ基板３６の昇温時に、ＩｎＰ基板３６の表面の熱
損傷を避けるため、シャッタ４３ｂを開け、ガス流路切
替弁４２ｂを原料ガス導入ライン３８ｂ−原料ガス導入
口４０ｂ側開通に切り替え、ＩｎＰ基板３６の表面にホ
スフィンを噴射する。In order to avoid thermal damage to the surface of the InP substrate 36 when the temperature of the InP substrate 36 increases, the shutter 43b is opened, the gas flow path switching valve 42b is switched to the source gas introduction line 38b-source gas inlet 40b side open, and the InP substrate 36 is heated. Phosphine is injected onto the surface of 36.
ＩｎＰ基板３６の温度が薄膜の成長温度５００℃で安定
してから、シャッタ４３ｄおよび４３ｅを開け、ガス流
路切替弁４２ｄおよび４２ｅを、原料ガス導入ライン３
８ｄ−原料ガス導入口４０ｄ側開通および原料ガス導入
ライン３８ｅ−原料ガス導入口４０ｅ側開通に切り替え
、原料ガス導入口４０ｄおよび４０ｃからＩｎＰ基板３
６の表面にＴＥＩおよびジシランを噴射させ、ｎ型Ｉｎ
Ｐの成長を開始する。この時の薄膜成長室３０内の圧力
は、Ｉ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒである。この時、原料
ガス分子の平均自由行程が原料ガス導入口からＩｎＰ基
板３６の表面までの距離１８Ｃ１１よりも長いため、薄
膜成長室３０内で対流や乱流による原料ガスの乱れがな
く、良好な膜厚、キャリア濃度および組成分布が得られ
た。After the temperature of the InP substrate 36 stabilizes at the thin film growth temperature of 500°C, the shutters 43d and 43e are opened, and the gas flow path switching valves 42d and 42e are connected to the source gas introduction line 3.
8d - Switching to open the source gas inlet 40d side and open the source gas inlet line 38e - source gas inlet 40e side, and connect the InP substrate 3 from the source gas inlets 40d and 40c.
Inject TEI and disilane onto the surface of n-type In
Start the growth of P. The pressure inside the thin film growth chamber 30 at this time is I x 10-' Torr. At this time, since the mean free path of the source gas molecules is longer than the distance 18C11 from the source gas inlet to the surface of the InP substrate 36, there is no disturbance of the source gas due to convection or turbulence in the thin film growth chamber 30, and a good condition is achieved. Film thickness, carrier concentration, and composition distribution were obtained.
ＩｎＰを３０００人成長させた後１次の３００人で組成
がＩｎＰからＩ ｎ Ｏ，５３Ｇ ａ ０．４７Ａ ｓ
に、第７図に示す実線に従って組成が変わるように、ガ
ス流路切替弁４２ａ 、 ４２ｂ 、 ４２ｃおよび４
２ｄを、原料ガス導入ライン３８ａ−原料ガス導入口４
０ａ側開通。After growing 3000 InP, the composition changed from InP to I n O, 53G a 0.47A s in the first 300 people.
7, gas flow path switching valves 42a, 42b, 42c and 4 are installed so that the composition changes according to the solid line shown in FIG.
2d from the raw material gas introduction line 38a to the raw material gas inlet 4
0a side opened.
原料ガス導入ライン３８ｂ−原料ガス導入口４０ｂ側開
通、原料ガス導入ライン３８ｃ−原料ガス導入口４０ｃ
側開通および原料ガス導入ライン３８ｄ−原料ガス導入
口４Ｏｄ側開通に切り替え、薄膜成長室３０内に原料ガ
ス導入口４０ａ 、 ４０ｂ 、 ４０ｓおよび４０ｄ
を通じてアルシン、ホスフィン、ＴＥＧ、およびＴＥＧ
を導入する。Source gas introduction line 38b - source gas inlet 40b side open, source gas introduction line 38c - source gas inlet 40c
Switching to side opening and source gas introduction line 38d - source gas inlet 4Od side opening, source gas inlets 40a, 40b, 40s and 40d in thin film growth chamber 30.
Through arsine, phosphine, TEG, and TEG
will be introduced.
この時、シャッタ制御は３秒をシャッタ開閉の１周期と
して、０．１秒ステップで開閉時間を変化させる。そし
て、ホスフィンのシャッタ４３ｂは３秒間から順次、開
時間を０．１秒ずつ減らし、９０秒後には開かないよう
にする。また、アルシンおよびＴＥＧのシャッタ４３ａ
および４３ｃは前記シャッタ４３ｂとは逆に、完全に閉
の状態から０．１秒ずつ開時間を増加させて行き、９０
秒後に開きっ放しの状態とする。さらに、ＴＥＩのシャ
ッタ４３ｄはこの間、開のままとする。その間、各ガス
流路切替弁４２ａ 、 ４２ｂ 、 ４２ｃおよび４２
ｄの切り替えは行わない。以上でコレクタ層の成長を終
わり、ベース層の成長に移る。At this time, the shutter control changes the opening/closing time in 0.1 second steps, with 3 seconds as one period of shutter opening/closing. Then, the opening time of the phosphine shutter 43b is successively reduced by 0.1 seconds starting from 3 seconds, so that it will not open after 90 seconds. In addition, the shutter 43a of Alsin and TEG
and 43c, contrary to the shutter 43b, increases the opening time by 0.1 seconds from the completely closed state, and 90
Leave it open after a few seconds. Further, the TEI shutter 43d remains open during this time. Meanwhile, each gas flow path switching valve 42a, 42b, 42c and 42
d is not switched. This completes the growth of the collector layer and moves on to the growth of the base layer.
ベース層を成長させる時は、まずジシランのシャッタ４
３ａを閉めてガス流路切替弁４２ｅを、原料ガス導入ラ
イン３８ｅ−ベントライン４１ｅ側開通に切り替え、ジ
シランを圧力調整容器３１に導入する。When growing the base layer, first use the disilane shutter 4.
3a is closed, the gas flow path switching valve 42e is switched to open the source gas introduction line 38e-vent line 41e side, and disilane is introduced into the pressure regulating container 31.
その後、ジエチル亜鉛のシャッタ４３ｆを開けてガス流
路切替弁４２ｆを、原料ガス導入ライン３８ｆ−原料ガ
ス導入口４Ｏｆ側開通に切り替え、薄膜成長室３０にジ
エチル亜鉛を導入する。Thereafter, the diethyl zinc shutter 43f is opened and the gas flow path switching valve 42f is switched to open on the source gas introduction line 38f-source gas inlet 4Of side to introduce diethyl zinc into the thin film growth chamber 30.
ベース層もＩ ｎ Ｏ，５３Ｇ ａ Ｏ，４７Ａ ｓか
らＩｎＰへ組成が変化する鳳斜組成とするため、前述の
コレフタ層の成長の時は逆のシャッタシーケンスで成長
を行う。ベース層は、 １２００人とするため、シャッ
タの開閉の１周期を１２秒とし、０．１秒毎に開閉間隔
を変化させる。Since the base layer also has a diagonal composition in which the composition changes from InO, 53G a O, and 47A s to InP, growth is performed using the reverse shutter sequence when growing the coreft layer described above. Since the number of people in the base layer is 1,200, one period of opening and closing of the shutter will be 12 seconds, and the opening and closing interval will be changed every 0.1 seconds.
ベース層の成長終了時は、アルシンおよびＴＥＧのシャ
ッタ４３ａおよび４３ｃは閉まっているが。When the growth of the base layer is completed, the arsine and TEG shutters 43a and 43c are closed.
ガス流路切替弁４２ａおよび４２ｃは開いているのでま
ず前記ガス流路切替弁４２ａおよび４２ｃを、原料ガス
導入ライン３８ａ−ベントライン４１ａ側開通および原
料ガス導入ライン３８ｃｍベントライン４１ｃ側開通に
切り替え、アルシンおよびＴＥＧを圧力調整容器３１に
導入する。また、ジエチル亜鉛のシャッタ４３ｆを閉め
、ガス流路切替弁４２ｆを、原料ガス導入ライン３８ｆ
−ベントライン４１ｆ側開通に切り替え、ジエチル亜鉛
を圧力調整容器３１に導入する。Since the gas flow path switching valves 42a and 42c are open, first switch the gas flow path switching valves 42a and 42c to open the source gas introduction line 38a-vent line 41a side and open the source gas introduction line 38cm vent line 41c side, Arsine and TEG are introduced into the pressure regulating vessel 31. Also, close the diethyl zinc shutter 43f, close the gas flow path switching valve 42f, and close the raw material gas introduction line 38f.
- Switch to open the vent line 41f side and introduce diethyl zinc into the pressure adjustment container 31.
次に、再びジシランのシャッタ４３ｅを開け、ガス流路
切替弁４２ｅを、原料ガス導入ライン３８ｅ−原料ガス
導入口４Ｏｅ側開通に切り替え、原料ガス導入口４０ｅ
からＩｎＰ基板３６の表面にジシランを噴射し、Ｓｉド
ープＩｎＰエミッタ層の成長を開始し、ＳｉドープＩｎ
Ｐエミッタ層が３０００人成長した時点で、全てのシャ
ッタを閉めて、バイポーラトランジスタ用の膜形成を終
了する。Next, the disilane shutter 43e is opened again, the gas flow path switching valve 42e is switched to open the source gas introduction line 38e-source gas inlet 4Oe side, and the source gas inlet 40e is opened.
Disilane is injected onto the surface of the InP substrate 36 to start growing the Si-doped InP emitter layer, and the Si-doped InP emitter layer is grown.
When 3000 P emitter layers have grown, all the shutters are closed and the film formation for the bipolar transistor is completed.
このように、コレクターベース間、およびエミッターベ
ース間に、膜厚方向の傾斜組成を導入することにより、
第９図に示したエネルギーバンド図からも明らかなよう
に、これらの層界面での伝導帯の突起がなくなり、エミ
ッタの注入効率が向上するとともに、ベース−コレクタ
間でのエネルギーギャップをなくすことができる。また
、ベース層を傾斜組成にすることによって内部電界を持
たせ、これにより電子を加速し、電子のベース走行時間
を短くすることができる。In this way, by introducing a gradient composition in the film thickness direction between the collector base and between the emitter base,
As is clear from the energy band diagram shown in Figure 9, the protrusion of the conduction band at the interface of these layers is eliminated, improving the emitter injection efficiency and eliminating the energy gap between the base and collector. can. Further, by making the base layer have a graded composition, an internal electric field can be provided, thereby accelerating electrons and shortening the base transit time of electrons.
以上の気相成長により形成されたトランジスタの特性は
、電流利得３００．電流密度１．４ ｋ Ａ ／−とい
う良好な結果が得られた。The characteristics of the transistor formed by the above vapor phase growth are that the current gain is 300. Good results were obtained with a current density of 1.4 kA/-.
以上述べた実施例２では、Ｉ ｎＰ／ＩｎＧａＡｓ（Ｐ
）系の結晶成長について説明したが、本発明による気相
成長方法は、他の■−■族および■−■族化合物半導体
結晶の成長にも用いることができる。In Example 2 described above, InP/InGaAs(P
) system crystal growth has been described, but the vapor phase growth method according to the present invention can also be used for the growth of other ■-■ group and ■-■ group compound semiconductor crystals.
また、前記実施例２では、トランジスタの製造方法につ
いて述べたが、ホトディテクタやレーザダイオードの製
造方法にも適用することができる。Further, in the second embodiment, a method for manufacturing a transistor has been described, but the present invention can also be applied to a method for manufacturing a photodetector or a laser diode.
また、以上の各実施例では、有機金属気相成長方法の場
合について述べたが、ハイドライド気相成長法やクロラ
イド気相成長方法の他の原料ガス種を用いた気相成長方
法の場合にも適用できる。In addition, in each of the above embodiments, the case of metal organic vapor phase epitaxy method was described, but it is also applicable to the case of vapor phase epitaxy method using other raw material gas species such as hydride vapor phase epitaxy method or chloride vapor phase epitaxy method. Applicable.
さらに、化合物半導体の気相成長だけでなく、ＳｉやＧ
ｅ等の元素半導体やその混晶等の気相成長にも用いるこ
とができる。さらにまたＳｉＣ２やＳＩ、Ｎ、等の各種
ＣＶＤ成長法にも適用できる。Furthermore, in addition to vapor phase growth of compound semiconductors, we also
It can also be used for vapor phase growth of elemental semiconductors such as e and their mixed crystals. Furthermore, it can also be applied to various CVD growth methods such as SiC2, SI, N, etc.
以上説明した本発明の請求項１記載の発明によれば、複
数種の原料ガスのうちの、少なくとも１種類の原料ガス
の基板表面に達する単位時間当たりの到達量を、他の原
料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達量に対
して、徐々に変化させるようにしているので、少なくと
も１種類の原料ガスによる薄膜の成長速度が、他の種類
の原料ガスによる薄膜の成長速度に対して変化するので
、膜厚方向に傾斜組成の薄膜を容易に形成し得る効果が
ある。According to the invention described in claim 1 of the present invention described above, the amount of at least one type of raw material gas reaching the substrate surface per unit time among the plurality of types of raw material gases is determined by the amount of other raw material gases reaching the substrate surface. Since the amount reaching the surface per unit time is gradually changed, the growth rate of a thin film using at least one type of source gas is higher than the growth rate of a thin film using other types of source gas. This has the effect of easily forming a thin film with a composition gradient in the film thickness direction.
また、本発明の請求項２記載の発明によれば、複数種の
原料ガスに、化合物半導体を構成する元素を含む原料ガ
スを用い、前記原料ガスを基板の表面に噴射し、かつ前
記複数種の原料ガスのうちの、少なくとも１種類の原料
ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達量を、他
の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達量
に対して、徐々に変化させるようにしているので、化合
物半導体薄膜を含む複数層の薄膜を形成でき、かつ少な
くとも１層について、膜厚方向に傾斜組成の膜を形成し
得る効果がある。According to the second aspect of the present invention, the plurality of raw material gases include a raw material gas containing an element constituting a compound semiconductor, the raw material gas is injected onto the surface of the substrate, and the plurality of raw material gases are injected onto the surface of the substrate. The amount of at least one of the source gases reaching the substrate surface per unit time is gradually changed relative to the amount of other source gases reaching the substrate surface per unit time. Therefore, it is possible to form a plurality of thin films including a compound semiconductor thin film, and at least one layer has the effect of forming a film having a composition gradient in the film thickness direction.
さらに１本発明の請求項３記載の発明によれば、複数種
の原料ガスのうちの、少なくとも１種類の原料ガスの半
絶縁性半導体基板表面に達する単位時間当たりの到達量
を、他の原料ガスの半絶縁性半導体基板表面に達する単
位時間当たりの到達量に対して変化させ、少なくともベ
ース層、およびべース層とエミッタ層との接合部を、膜
厚方向に傾斜組成の膜で形成するようにしているので、
少なくともベース層、およびべース層とエミッタ層との
接合部を、傾斜組成の層で形成でき、これによりトラン
ジスタの性能を大幅に向上させ得る効果がある。Furthermore, according to the third aspect of the present invention, the amount of at least one of the plurality of raw material gases reaching the surface of the semi-insulating semiconductor substrate per unit time is determined by the amount of the other raw material gases reaching the surface of the semi-insulating semiconductor substrate. The amount of gas reaching the semi-insulating semiconductor substrate surface per unit time is varied, and at least the base layer and the junction between the base layer and the emitter layer are formed of a film with a composition gradient in the film thickness direction. I try to do this, so
At least the base layer and the junction between the base layer and the emitter layer can be formed of a layer with a graded composition, which has the effect of significantly improving the performance of the transistor.
また、本発明の請求項４記載の発明によれば、薄膜成長
室に複数個の原料ガス導入口を設け、各原料ガス導入口
にガス流路切替弁を介して原料ガス導入ラインとベント
ラインとを接続し、前記各ガス流路切替弁を、単位時間
当たりの開閉間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続
しており、複数個のうちの選択された少なくとも１個の
ガス流路切替弁の単位時間当たりの開閉間隔を、他のガ
ス流路切替弁の単位時間当たりの開閉間隔に対して変化
させ、少なくとも１種類の原料ガスの基板表面に達する
単位時間当たりの到達量を、他の原料ガスの基板表面に
達する単位時間当たりの到達量に対して、徐々に変化さ
せることができるので、前記薄膜形成方法およびトラン
ジスタの製造方法を的確に実施し得る効果がある。Further, according to the fourth aspect of the present invention, a plurality of source gas inlets are provided in the thin film growth chamber, and each source gas inlet is connected to a source gas inlet line and a vent line through a gas flow path switching valve. and each gas flow path switching valve is connected to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time, and at least one gas flow path switching valve selected from the plurality of gas flow path switching valves is connected. The opening/closing interval per unit time of the valve is changed with respect to the opening/closing interval per unit time of other gas flow path switching valves, and the amount of at least one type of source gas reaching the substrate surface per unit time is adjusted to Since the amount of the source gas reaching the substrate surface per unit time can be gradually changed, the thin film forming method and the transistor manufacturing method described above can be carried out accurately.
さらに、本発明の請求項５記載の発明によれば、前記各
ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開時間を個別に変
化させ得る制御手段に接続しており、複数個のガス流路
切替弁のうちの１選択された少なくとも１個のガス流路
切替弁の単位時間当たりの開時間を、他のガス流路切替
弁の単位時間当たりの開時間に対して変化させることが
でき、これにより少なくとも１種類の原料ガスの基板表
面に達する単位時間当たりの到達量を、他の原料ガスの
基板表面に達する単位時間当たりの到達量に対して、徐
々に変化させることができるので、前記薄膜形成方法お
よびトランジスタの製造方法を的確に実施し得る効果が
ある。Furthermore, according to the invention set forth in claim 5 of the present invention, each of the gas passage switching valves is connected to a control means that can individually change the opening time per unit time, and the plurality of gas passages The opening time per unit time of at least one selected gas passage switching valve of the switching valves can be changed with respect to the opening time per unit time of the other gas passage switching valves, As a result, the amount of at least one source gas reaching the substrate surface per unit time can be gradually changed relative to the amount of other source gases reaching the substrate surface per unit time. This has the advantage that thin film forming methods and transistor manufacturing methods can be carried out accurately.
さらにまた１本発明の請求項６記載の発明によれば、前
記各原料ガス導入口の前方にシャッタを設け、各シャッ
タを、単位時間当たりの開閉間隔を個別に変化させ得る
制御手段に接続しており、複数個のシャッタのうちの１
選択された少なくとも１個のシャッタの単位時間当たり
の開閉間隔を、他のシャッタの単位時間当たりの開閉間
隔に対して変化させることができ、これにより少なくと
も１種類の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たり
の到達量を、他の原料ガスの基板表面に達する単位時間
当たりの到達量に対して、徐々に変化させることができ
るので、前記薄膜形成方法およびトランジスタの製造方
法を的確に実施し得る効果がある。Furthermore, according to the sixth aspect of the present invention, a shutter is provided in front of each of the raw material gas inlets, and each shutter is connected to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time. and one of the multiple shutters
The opening/closing interval per unit time of the selected at least one shutter can be changed with respect to the opening/closing interval per unit time of the other shutters, thereby reducing the unit of at least one type of source gas reaching the substrate surface. Since the amount reached per unit time can be gradually changed relative to the amount reached per unit time of other source gases reaching the substrate surface, the thin film forming method and transistor manufacturing method described above can be carried out accurately. effective.
また、本発明の請求項７記載の発明によれば、前記各シ
ャッタを、単位時間当たりの開時間を個別に変化させ得
る制御手段に接続しており、複数個のシャッタのうちの
、選択された少なくとも１個のシャッタの単位時間当た
りの開時間を、他のシャッタの単位時間当たりの開時間
に対して変化させることができ、これにより少なくとも
１種類の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの
到達量を、他の原料ガスの基板表面に達する単位時間当
たりの到達量に対して、徐々に変化させることができる
ので、前記薄膜形成方法およびトランジスタの製造方法
を的確に実施し得る効果がある。Further, according to the seventh aspect of the present invention, each of the shutters is connected to a control means that can individually change the opening time per unit time, and the shutter is selected from among the plurality of shutters. The opening time per unit time of at least one shutter can be changed with respect to the opening time per unit time of the other shutters, so that the opening time per unit time of at least one type of source gas reaching the substrate surface can be changed. Since the amount of gas that reaches the substrate surface can be gradually changed with respect to the amount of other source gases that reach the substrate surface per unit time, it is possible to accurately implement the thin film forming method and transistor manufacturing method. be.
さらに、本発明の請求項８記載の発明によれば、前記各
ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開閉間隔を個別に
変化させ得る制御手段に接続し、前記各原料ガス導入口
の前方にシャッタを設け、各シャッタを、単位時間当た
りの開閉間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続する
とともに、前記ガス流路切替弁の制御手段とシャッタの
制御手段とを連動可能に接続しており、複数個のガス流
路切替弁のうちの、選択された少なくとも１個のガス流
路切替弁の単位時間当たりの開閉間隔と、当該シャッタ
の単位時間当たりの開閉間隔とを、他のガス流路切替弁
とシャッタの単位時間当たりの開閉間隔に対して変化さ
せることができ、したがって少なくとも１種類の原料ガ
スの基板表面に達する単位時間当たりの到達量を、他の
原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達量に
対して、徐々に変化させることができるので、前記薄膜
形成方法およびトランジスタの製造方法を、より一層良
好に実施し得る効果がある。Furthermore, according to the invention described in claim 8 of the present invention, each of the gas flow path switching valves is connected to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time, and and each shutter is connected to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time, and the control means for the gas flow path switching valve and the shutter control means are connected so as to be interlocked. The opening/closing interval per unit time of at least one selected gas passage switching valve among the plurality of gas passage switching valves and the opening/closing interval per unit time of the shutter are determined based on the opening/closing interval per unit time of the selected gas passage switching valve. The opening/closing interval per unit time of the flow path switching valve and shutter can be changed, so that the amount of at least one source gas reaching the substrate surface per unit time can be changed to the amount of other source gas reaching the substrate surface. Since the amount reached per unit time can be gradually changed, there is an effect that the thin film forming method and the transistor manufacturing method described above can be carried out even better.
また、本発明の請求項９記載の発明によれば、前記各ガ
ス流路切替弁を、単位時間当たりの開時間を個別に変化
させ得る制御手段に接続し、前記各原料ガス導入口の前
方にシャッタを設け、各シャッタを、単位時間当たりの
開時間を個別に変化させ得る制御手段に接続するととも
に、前記ガス流路切替弁の制御手段とシャッタの制御手
段とを連動可能に接続しており、複数個のガス流路切替
弁のうちの５選択された少なくとも１個のガス流路切替
弁の単位時間当たりの開時間と、当該シャッタの単位時
間当たりの開時間とを、他のガス流路切替弁とシャッタ
の単位時間当たりの開時間に対して変化させることがで
き、したがって少なくとも１種類の原料ガスの基板表面
に達する単位時間当たりの到達量を、他の原料ガスの基
板表面に達する単位時間当たりの到達量に対して、徐々
に変化させることができるので、前記薄膜形成方法およ
びトランジスタの製造方法を、より一層良好に実施し得
る効果がある。Further, according to the ninth aspect of the present invention, each of the gas flow path switching valves is connected to a control means that can individually change the opening time per unit time, and and each shutter is connected to a control means that can individually change the opening time per unit time, and the control means for the gas flow switching valve and the shutter control means are connected so as to be interlocked. The opening time per unit time of at least one selected gas flow switching valve out of the plurality of gas flow switching valves and the opening time per unit time of the shutter are calculated based on the opening time per unit time of the selected five gas flow switching valves and the opening time per unit time of the shutter. The opening time per unit time of the flow path switching valve and shutter can be changed, so that the amount of at least one source gas reaching the substrate surface per unit time can be changed to the amount of other source gas reaching the substrate surface. Since the amount reached per unit time can be gradually changed, there is an effect that the thin film forming method and the transistor manufacturing method described above can be carried out even better.
そして、本発明の請求項１０記載の発明によれば、各原
料ガス導入口を、薄膜成長室内に設置された基板の表面
の中心に向かって原料ガスを噴射し得るように開口させ
ており、−力落膜成長室内における薄膜成長下でのガス
雰囲気は、通常ｌＸｌ０−”Ｔ ｏｒｒ以下に制御され
ているので、これらが相俟ち、薄膜成長室内で原料ガス
の対流や乱流が殆ど起こらず、したがって品質の優れた
薄膜を形成することができるため、前記薄膜形成方法お
よびトランジスタの製造方法を、より一層良好に実施し
得る効果がある。According to the tenth aspect of the present invention, each source gas inlet is opened so that the source gas can be injected toward the center of the surface of the substrate installed in the thin film growth chamber, - The gas atmosphere during thin film growth in the decidual growth chamber is usually controlled to be below l First, it is possible to form a thin film with excellent quality, so that the thin film forming method and the transistor manufacturing method described above can be carried out even better.
第１図は本発明方法を実施するための気相成長装置の一
例を示すブロック図、第２図はガス流路切替弁とシャッ
タとこれらの制御手段の一例を示すブロック図、第３図
はシャッタの一例を示すもので、軸方向から見た側面図
、第４図はガス流路切替弁とシャッタとこれらの制御手
段の他の例を示すブロック図、第５図はガス流路切替弁
およびシャッタの開閉に伴うＡｓｚ”の遮断状況を四重
極質量分析計（ＱＭＡ）で調べた時の信号強度変化図、
第６図は本発明方法を実施するための気相成長装置の他
の例を示すブロック図、第７図はＩｎＰ基板に格子整合
するＧａ ｘ Ｉ ｎ□−ｘＡｓ。
ｙｐｙ四元混晶の組成図、第８図は本発明方法により製
造されたトランジスタの概略構造図、第９図は同トラン
ジスタのエネルギーバンド図である。
第１０図は従来の気相成長装置を示すブロック図、第１
１図は同気相成長装置のガス流路切替弁の切り替えシー
ケンスを示すタイムチャート、第１２図は３０・・・薄
膜成長室、 ３１・・・圧力調整容器、３３ａ、３
３ｂ・・・排気ポンプ、
３５・・・サセプタ、 ３６・・基板、３７ａ〜
３７ｆ・・・原料ガス源、
３８．３８ａ〜３８ｆ・・原料ガス導入ライン、３９ａ
〜３９ｆ・・・マスフローコントローラ、４０、４０ａ
〜４０ｆ・・原料ガス導入口、４１．４１ａ〜４１ｆ・
・・ベントライン、４２、４２ａ〜４２ｆ・・・ガス流
路切替弁、４３ 、４３ ａ 〜４３ ｆ−シ＋７り、
４４、４５・・・シャッタの第１．第２の羽根、４６・
・・同駆動桿、 ４７・・・シャッタ駆動部。
４８、４９・・・ガス流路切替弁の第１．第２の駆動弁
。
５０・・・シャッタコントローラ、
５１・・・バルブコントローラ、
５２・・・信号線、 ５３．５４．５５・・・
電磁弁、５６・・・流体圧供給系。
躬
１
四
４Ｊａ−ｔＭ−−シｑ−ｒ９
第
乙
５１・
ノＶルアコ＞）ＩＩ）−う
６１・−２Ｌ体反４句ゆれ
第
圀
躬
口
Ｇ１１ｘ Ｊｎ＋−ｘへＳ＋−ＩＦｙｎＭＬＥ’ｘ。
躬
と
口
第
国
怨醸
第
Ｏ
口
性向
躬
１
臼
沁
１２
閃
２ぶ−
℃」シ
第
３
１巨′！！ＩｔFIG. 1 is a block diagram showing an example of a vapor phase growth apparatus for carrying out the method of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of a gas flow path switching valve, a shutter, and means for controlling these, and FIG. This shows an example of the shutter, and is a side view seen from the axial direction. Figure 4 is a block diagram showing another example of the gas flow path switching valve, the shutter, and their control means. Figure 5 is the gas flow path switching valve. and signal strength change diagram when examining the blocking status of Asz” with the opening and closing of the shutter using a quadrupole mass spectrometer (QMA).
FIG. 6 is a block diagram showing another example of a vapor phase growth apparatus for carrying out the method of the present invention, and FIG. 7 shows Ga x I n -xAs lattice-matched to an InP substrate. ypy quaternary mixed crystal, FIG. 8 is a schematic structural diagram of a transistor manufactured by the method of the present invention, and FIG. 9 is an energy band diagram of the same transistor. FIG. 10 is a block diagram showing a conventional vapor phase growth apparatus.
Fig. 1 is a time chart showing the switching sequence of the gas flow path switching valve of the same vapor phase growth apparatus, and Fig. 12 shows 30... thin film growth chamber, 31... pressure adjustment vessel, 33a, 3
3b... Exhaust pump, 35... Susceptor, 36... Board, 37a~
37f... Raw material gas source, 38. 38a to 38f... Raw material gas introduction line, 39a
~39f...Mass flow controller, 40, 40a
~40f... Raw material gas inlet, 41.41a~41f.
...Vent line, 42, 42a to 42f...Gas flow path switching valve, 43, 43a to 43f-shi+7ri,
44, 45... shutter 1st. Second feather, 46.
... Drive rod, 47... Shutter drive section. 48, 49...the first gas flow path switching valve. Second driven valve. 50...Shutter controller, 51...Valve controller, 52...Signal line, 53.54.55...
Solenoid valve, 56...fluid pressure supply system.躬1 44 Ja-tM--Sq-r9 5th Otsu 51/No V Ruako>) II)-U61/-2L body 4 verse sway 1st Kunimuguchi G11x Jn+-x to S+-IFynMLE'x. Tsumugi and mouth first country grudge No. 0 Kuchisei kumu 1 Usukun 12 Sen 2 Bu- ℃”shi No. 3 1 giant’! ! It
Claims (1)
内に開口する原料ガス導入口から、前記薄膜成長室内に
設置された基板の表面に噴射し、気相成長により前記基
板の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法において、前記
複数種の原料ガスのうちの、少なくとも１種類の原料ガ
スの基板表面に達する単位時間当たりの到達量を、他の
原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達量に
対して、徐々に変化させることを特徴とする気相成長に
よる薄膜形成方法。 ２、前記複数種の原料ガスとして、化合物半導体を構成
する元素を含む原料ガスを用い、基板表面に化合物半導
体薄膜を含む複数層の薄膜を形成することを特徴とする
請求項１記載の気相成長による薄膜形成方法。 ３、複数種の原料ガスを、減圧下におかれた薄膜成長室
内に開口する原料ガス導入口から、前記薄膜成長室内に
設置された半絶縁性半導体基板の表面に噴射し、気相成
長により前記半絶縁性半導体基板の表面に順次コレクタ
層、ベース層およびエミッタ層を形成するトランジスタ
の製造方法において、前記複数種の原料ガスのうちの、
選択された少なくとも１種類の原料ガスの半絶縁性半導
体基板表面に達する単位時間当たりの到達量を、他の原
料ガスの半絶縁性半導体基板表面に達する単位時間当た
りの到達量に対して、徐々に変化させ、少なくともベー
ス層、およびベース層とエミッタ層との接合部を、膜厚
方向に傾斜組成の膜で形成することを特徴とする気相成
長によるトランジスタの製造方法。 ４、内部に基板を設置する薄膜成長室と、この薄膜成長
室に接続された排気手段と、前記薄膜成長室内に原料ガ
スを噴射する複数個の原料ガス導入口と、各原料ガス導
入口にガス流路切替弁を介して接続された原料ガス導入
ラインおよびベントラインとを備えた気相成長装置にお
いて、前記各ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開閉
間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続したことを特
徴とする気相成長装置。 ５、内部に基板を設置する薄膜成長室と、この薄膜成長
室に接続された排気手段と、前記薄膜成長室内に原料ガ
スを噴射する複数個の原料ガス導入口と、各原料ガス導
入口にガス流路切替弁を介して接続された原料ガス導入
ラインおよびべントラインとを備えた気相成長装置にお
いて、前記各ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開時
間を個別に変化させ得る制御手段に接続したことを特徴
とする気相成長装置。 ６、内部に基板を設置する薄膜成長室と、この薄膜成長
室に接続された排気手段と、前記薄膜成長室内に原料ガ
スを噴射する複数個の原料ガス導入口と、各原料ガス導
入口にガス流路切替弁を介して接続された原料ガス導入
ラインおよびベントラインとを備えた気相成長装置にお
いて、前記各原料ガス導入口に対向する位置にシャッタ
を設け、各シャッタを、単位時間当たりの開閉間隔を個
別に変化させ得る制御手段に接続したことを特徴とする
気相成長装置。 ７、内部に基板を設置する薄膜成長室と、この薄膜成長
室に接続された排気手段と、前記薄膜成長室内に原料ガ
スを噴射する複数個の原料ガス導入口と、各原料ガス導
入口にガス流路切替弁を介して接続された原料ガス導入
ラインおよびべントラインとを備えた気相成長装置にお
いて、前記各原料ガス導入口に対向する位置にシャッタ
を設け、各シャッタを、単位時間当たりの開時間を個別
に変化させ得る制御手段に接続したことを特徴とする気
相成長装置。 ８、内部に基板を設置する薄膜成長室と、この薄膜成長
室に接続された排気手段と、前記薄膜成長室内に原料ガ
スを噴射する複数個の原料ガス導入口と、各原料ガス導
入口にガス流路切替弁を介して接続された原料ガス導入
ラインおよびベントラインとを備えた気相成長装置にお
いて、前記各ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開閉
間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続し、前記各原
料ガス導入口に対向する位置にシャッタを設け、各シャ
ッタを、単位時間当たりの開閉間隔を個別に変化させ得
る制御手段に接続するとともに、前記ガス流路切替弁の
制御手段とシャッタの制御手段とを連動可能に接続した
ことを特徴とする気相成長装置。 ９、内部に基板を設置する薄膜成長室と、この薄膜成長
室に接続された排気手段と、前記薄膜成長室内に原料ガ
スを噴射する複数個の原料ガス導入口と、各原料ガス導
入口にガス流路切替弁を介して接続された原料ガス導入
ラインおよびベントラインとを備えた気相成長装置にお
いて、前記各ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開時
間を個別に変化させ得る制御手段に接続し、前記各原料
ガス導入口に対向する位置にシャッタを設け、各シャッ
タを、単位時間当たりの開時間を個別に変化させ得る制
御手段に接続するとともに、前記ガス流路切替弁の制御
手段とシャッタの制御手段とを連動可能に接続したこと
を特徴とする気相成長装置。 １０、前記各原料ガス導入口を、基板表面の中心に向か
って開口させたことを特徴とする請求項４〜９のいずれ
かに記載の気相成長装置。[Claims] 1. A plurality of types of raw material gases are injected from a raw material gas inlet opening into a thin film growth chamber placed under reduced pressure onto the surface of a substrate installed in the thin film growth chamber to form a vapor phase. In the thin film forming method of forming a thin film on the surface of the substrate by growth, the amount of at least one of the plurality of types of source gases reaching the substrate surface per unit time is determined by controlling the amount of the other source gases reaching the substrate surface per unit time. A method for forming a thin film by vapor phase growth, which is characterized by gradually changing the amount that reaches the substrate surface per unit time. 2. The vapor phase according to claim 1, characterized in that a plurality of types of source gases are source gases containing elements constituting a compound semiconductor, and a plurality of layers of thin films including a compound semiconductor thin film are formed on the surface of the substrate. Method of forming thin films by growth. 3. Multiple types of raw material gases are injected from the raw material gas inlet opening into the thin film growth chamber under reduced pressure onto the surface of the semi-insulating semiconductor substrate installed in the thin film growth chamber, and the vapor phase growth is performed. In the method for manufacturing a transistor in which a collector layer, a base layer, and an emitter layer are sequentially formed on the surface of the semi-insulating semiconductor substrate, of the plurality of raw material gases,
The amount of at least one selected source gas reaching the surface of the semi-insulating semiconductor substrate per unit time is gradually increased relative to the amount of other source gases reaching the surface of the semi-insulating semiconductor substrate per unit time. A method for manufacturing a transistor by vapor phase growth, characterized in that at least the base layer and the junction between the base layer and the emitter layer are formed with a film having a composition gradient in the film thickness direction. 4. A thin film growth chamber in which a substrate is installed, an exhaust means connected to this thin film growth chamber, a plurality of source gas inlets for injecting raw material gas into the thin film growth chamber, and a plurality of source gas inlets for each source gas inlet. In a vapor phase growth apparatus equipped with a raw material gas introduction line and a vent line connected via gas flow switching valves, each gas flow switching valve is controlled to individually change the opening/closing interval per unit time. A vapor phase growth apparatus characterized in that it is connected to means. 5. A thin film growth chamber in which a substrate is installed, an exhaust means connected to this thin film growth chamber, a plurality of source gas inlets for injecting source gas into the thin film growth chamber, and a plurality of source gas inlets for each source gas inlet. In a vapor phase growth apparatus equipped with a source gas introduction line and a vent line connected via gas flow switching valves, each gas flow switching valve is controlled to individually change the opening time per unit time. A vapor phase growth apparatus characterized in that it is connected to means. 6. A thin film growth chamber in which a substrate is installed, an exhaust means connected to this thin film growth chamber, a plurality of source gas inlets for injecting source gas into the thin film growth chamber, and a plurality of source gas inlets for each source gas inlet. In a vapor phase growth apparatus equipped with a raw material gas introduction line and a vent line connected via a gas flow path switching valve, a shutter is provided at a position facing each of the raw material gas inlets, and each shutter is operated at a rate per unit time. 1. A vapor phase growth apparatus, characterized in that the vapor phase growth apparatus is connected to a control means that can individually change the opening/closing interval of the vapor phase growth apparatus. 7. A thin film growth chamber in which a substrate is installed, an exhaust means connected to this thin film growth chamber, a plurality of source gas inlets for injecting raw material gas into the thin film growth chamber, and a plurality of source gas inlets for each source gas inlet. In a vapor phase growth apparatus equipped with a raw material gas introduction line and a vent line connected via a gas flow path switching valve, a shutter is provided at a position facing each of the raw material gas inlets, and each shutter is operated at a rate per unit time. A vapor phase growth apparatus characterized in that the apparatus is connected to a control means that can individually change the opening time of the apparatus. 8. A thin film growth chamber in which a substrate is installed, an exhaust means connected to this thin film growth chamber, a plurality of source gas inlets for injecting source gas into the thin film growth chamber, and a plurality of source gas inlets for each source gas inlet. In a vapor phase growth apparatus equipped with a raw material gas introduction line and a vent line connected via gas flow switching valves, each gas flow switching valve is controlled to individually change the opening/closing interval per unit time. A shutter is provided at a position facing each of the source gas inlets, and each shutter is connected to a control means that can individually change the opening/closing interval per unit time. A vapor phase growth apparatus characterized in that a control means and a shutter control means are connected in an interlocking manner. 9. A thin film growth chamber in which a substrate is installed, an exhaust means connected to this thin film growth chamber, a plurality of source gas inlets for injecting source gas into the thin film growth chamber, and a plurality of source gas inlets for each source gas inlet. In a vapor phase growth apparatus equipped with a source gas introduction line and a vent line connected via gas flow switching valves, each gas flow switching valve is controlled to individually change the opening time per unit time. A shutter is provided at a position facing each of the source gas inlets, each shutter is connected to a control means that can individually change the opening time per unit time, and the gas flow path switching valve is A vapor phase growth apparatus characterized in that a control means and a shutter control means are connected in an interlocking manner. 10. The vapor phase growth apparatus according to claim 4, wherein each of the raw material gas inlets is opened toward the center of the substrate surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP620690A JPH03211723A (en) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | Forming thin film by vapor phase epitaxy, manufacture of transistor, and apparatus for vapor phase epitaxy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP620690A JPH03211723A (en) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | Forming thin film by vapor phase epitaxy, manufacture of transistor, and apparatus for vapor phase epitaxy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03211723A true JPH03211723A (en) | 1991-09-17 |
Family
ID=11632061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP620690A Pending JPH03211723A (en) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | Forming thin film by vapor phase epitaxy, manufacture of transistor, and apparatus for vapor phase epitaxy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03211723A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH076971A (en) * | 1993-01-25 | 1995-01-10 | Ohio Aerospace Inst | Synthetic semiconductor and its controlled doping |
| US5709745A (en) * | 1993-01-25 | 1998-01-20 | Ohio Aerospace Institute | Compound semi-conductors and controlled doping thereof |
| US6365014B2 (en) | 1991-11-29 | 2002-04-02 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Cathode targets of silicon and transition metal |
-
1990
- 1990-01-17 JP JP620690A patent/JPH03211723A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6365014B2 (en) | 1991-11-29 | 2002-04-02 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Cathode targets of silicon and transition metal |
| JPH076971A (en) * | 1993-01-25 | 1995-01-10 | Ohio Aerospace Inst | Synthetic semiconductor and its controlled doping |
| US5709745A (en) * | 1993-01-25 | 1998-01-20 | Ohio Aerospace Institute | Compound semi-conductors and controlled doping thereof |
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