JPH03263818A - 有機金属気相成長装置 - Google Patents
有機金属気相成長装置Info
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- JPH03263818A JPH03263818A JP6108290A JP6108290A JPH03263818A JP H03263818 A JPH03263818 A JP H03263818A JP 6108290 A JP6108290 A JP 6108290A JP 6108290 A JP6108290 A JP 6108290A JP H03263818 A JPH03263818 A JP H03263818A
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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〕
有機金属気相成長装置に係り、■−■族化合物半導体結
晶を成長する有機金属熱分解気相成長（ＭＯＶＰＥ）装
置に関し、 エピタキシャル膜の膜圧、組成を均一にすることが可能
な有機金属気相成長装置を提供することを目的とし、 反応管内に基板を載置した支持台と、該反応管内に成長
用原料ガスとキャリアガスとを導入するための複数のガ
ス導入管と、該ガス導入管に連通し前記成長用原料ガス
の組成、濃度及び流速を調整するための複数のマスフロ
ーコントローラとを具備する有機金属気相成長装置にお
いて、前記ガス導入管の少なくとも端部を、前記基板側
に広がる複数重ね合せた同心円錐状に設けたことを構成
とする。
晶を成長する有機金属熱分解気相成長（ＭＯＶＰＥ）装
置に関し、 エピタキシャル膜の膜圧、組成を均一にすることが可能
な有機金属気相成長装置を提供することを目的とし、 反応管内に基板を載置した支持台と、該反応管内に成長
用原料ガスとキャリアガスとを導入するための複数のガ
ス導入管と、該ガス導入管に連通し前記成長用原料ガス
の組成、濃度及び流速を調整するための複数のマスフロ
ーコントローラとを具備する有機金属気相成長装置にお
いて、前記ガス導入管の少なくとも端部を、前記基板側
に広がる複数重ね合せた同心円錐状に設けたことを構成
とする。
本発明は、有機金属気相成長装置に係り、■−Ｖ族化合
物半導体結晶を成長する有機金属熱分解気相成長（ＭＯ
ＶＰＥ）装置に関するものである。
物半導体結晶を成長する有機金属熱分解気相成長（ＭＯ
ＶＰＥ）装置に関するものである。
第４図は本発明者らが開発した縦型Ｍ ＯＶ Ｐ Ｅ装
置（特開平１．−１４０７１２号公報参照）の構造概略
図である。この装置では、成長用反応管１内に、サセブ
タ−２により保持された基板３が収納されており、成長
用反応管１には各々が、マスフローコントローラ５によ
って外部からガス流量を制御された複数のガス導入管４
が導入されている。各ガス導入管（インジェクター）か
らのガス６の主な流れは第５図のように周縁に向かって
平行に流れる。
置（特開平１．−１４０７１２号公報参照）の構造概略
図である。この装置では、成長用反応管１内に、サセブ
タ−２により保持された基板３が収納されており、成長
用反応管１には各々が、マスフローコントローラ５によ
って外部からガス流量を制御された複数のガス導入管４
が導入されている。各ガス導入管（インジェクター）か
らのガス６の主な流れは第５図のように周縁に向かって
平行に流れる。
この装置は各インジェクター４の流量比を適当に調整し
、基板３の自転を組み合わせることにより、該反応管１
、サセプター２の形状、エピタキシャル膜成長条件に応
じて、膜厚均一性が得られる条件を、外部から設定でき
るという長所を持っている。
、基板３の自転を組み合わせることにより、該反応管１
、サセプター２の形状、エピタキシャル膜成長条件に応
じて、膜厚均一性が得られる条件を、外部から設定でき
るという長所を持っている。
しかしながら、上記従来の旺νＰＥでは■ガス流量が１
次元に（直線状）で制御されまた、基板回転による積分
平均化がなされるため、流れ方向に大きな不均一性があ
る場合、限界がある。
次元に（直線状）で制御されまた、基板回転による積分
平均化がなされるため、流れ方向に大きな不均一性があ
る場合、限界がある。
■基板の加熱、ガス流の反応管壁への衝突による構造上
、基板上にガス流が少ないデッドスペースが存在するた
め、熱対流および強制対流がおこりやすく、特に８００
℃程度の高温でエピタキシャル膜の膜厚、組成が不均一
となり、ガスを変化させて形成するヘテロ界面やドーパ
ントプロファイルが急峻に変化しない。
、基板上にガス流が少ないデッドスペースが存在するた
め、熱対流および強制対流がおこりやすく、特に８００
℃程度の高温でエピタキシャル膜の膜厚、組成が不均一
となり、ガスを変化させて形成するヘテロ界面やドーパ
ントプロファイルが急峻に変化しない。
■ガス流速が非常に早いため、成長用原料ガス、特に熱
分解効率が悪いフォスフインが基板到達前に、充分に分
解されないため、ガスの流れ方向に周期律表Ｖ族（Ａｓ
とＰ）の組成分布がつきやすい。
分解効率が悪いフォスフインが基板到達前に、充分に分
解されないため、ガスの流れ方向に周期律表Ｖ族（Ａｓ
とＰ）の組成分布がつきやすい。
■ガスの吹きつけが基板の直径に沿うような局所的であ
るため、成長したエピタキシャル膜の結晶性に空間的な
不均一性が生じる。
るため、成長したエピタキシャル膜の結晶性に空間的な
不均一性が生じる。
本発明はエピタキシャル膜の膜圧、組成を均一にするこ
とが可能な有機金属気相成長装置を提供することを目的
とする。
とが可能な有機金属気相成長装置を提供することを目的
とする。
上記課題は本発明によれば反応管内に基板を載置した支
持台と、該反応管内に成長用原料ガスとキャリアガスと
を導入するための複数のガス導入管と、該ガス導入管に
連通し前記成長用原料ガスの組成、濃度及び流速を調整
するための複数のマスフローコントローラとを具備する
有機金属気相成長装置において、 前記ガス導入管の少なくとも端部を前記基板側に広がる
複数重ね合せた同心円錐状に設けたことを特徴とする有
機金属気相成長装置によって解決される。
持台と、該反応管内に成長用原料ガスとキャリアガスと
を導入するための複数のガス導入管と、該ガス導入管に
連通し前記成長用原料ガスの組成、濃度及び流速を調整
するための複数のマスフローコントローラとを具備する
有機金属気相成長装置において、 前記ガス導入管の少なくとも端部を前記基板側に広がる
複数重ね合せた同心円錐状に設けたことを特徴とする有
機金属気相成長装置によって解決される。
本発明のガス導入管は従来同様に石英で作られ、例えば
直径３インチのウェハ（基板）では基板側円錐先端の最
内径が１６〜３０＋ｎｍ、その外側の直径が４６〜６０
ｍｌ１１１そして最外径が８６〜９０＋＋＋ｍが作業性
、膜厚均一性から好ましい。また基板側円錐先端が基板
から５０〜１００ ｍｍ程度離れている０、のがガスの
均−分散上好ましい。また基板と反対側の円錐状導入管
はそれぞれ１００〜１５０ ｍｍ程度の円筒状部を有す
る整流部を設けるのが好ましい。
直径３インチのウェハ（基板）では基板側円錐先端の最
内径が１６〜３０＋ｎｍ、その外側の直径が４６〜６０
ｍｌ１１１そして最外径が８６〜９０＋＋＋ｍが作業性
、膜厚均一性から好ましい。また基板側円錐先端が基板
から５０〜１００ ｍｍ程度離れている０、のがガスの
均−分散上好ましい。また基板と反対側の円錐状導入管
はそれぞれ１００〜１５０ ｍｍ程度の円筒状部を有す
る整流部を設けるのが好ましい。
第１図（ａ）は本発明の原理図である。第１図（ｂ）は
各インジェクターからのガス流の速度分布を示す。第１
図（ａ）中１０は同心円錐状のインジェクターの開口部
、１１は整流部、１２がガス導入口、である。１４は原
料ガスを流量制御するマスフローコントローラ、１５は
ｉｌ？ＬＥ用マスフローコントローラである。本発明で
は、ガスを分流し、マスフローコントローラを通したの
ち、１２からインジェクターに導入する。このガスは整
流部１１で同心円状に均一に分布させられ、開口部１０
て流れが剥離しないように、基板に広さ程度にまで広げ
られインジェクターの直下で基板３に吹きつけられる。
各インジェクターからのガス流の速度分布を示す。第１
図（ａ）中１０は同心円錐状のインジェクターの開口部
、１１は整流部、１２がガス導入口、である。１４は原
料ガスを流量制御するマスフローコントローラ、１５は
ｉｌ？ＬＥ用マスフローコントローラである。本発明で
は、ガスを分流し、マスフローコントローラを通したの
ち、１２からインジェクターに導入する。このガスは整
流部１１で同心円状に均一に分布させられ、開口部１０
て流れが剥離しないように、基板に広さ程度にまで広げ
られインジェクターの直下で基板３に吹きつけられる。
このように本発明によればガス導入が基板上の垂直な１
次元の従来の方法から、基板全面に２次元に行われるた
め ■基板全面に均一な圧力で成長原料を含んだガスが吹き
つけられる、 ■基板の上部に、ガスが流れないデッドスペースが存在
しないため、対流が起こる可能性が非常に少ない。とい
う長所がある。更に、同心円状に原料ガスの濃度、組成
に変化がつけられるため、ガスが流れる同軸方向につく
膜厚、組成の変化に対応して補正を行うことが可能とな
る。
次元の従来の方法から、基板全面に２次元に行われるた
め ■基板全面に均一な圧力で成長原料を含んだガスが吹き
つけられる、 ■基板の上部に、ガスが流れないデッドスペースが存在
しないため、対流が起こる可能性が非常に少ない。とい
う長所がある。更に、同心円状に原料ガスの濃度、組成
に変化がつけられるため、ガスが流れる同軸方向につく
膜厚、組成の変化に対応して補正を行うことが可能とな
る。
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第２図（ａ）及び（ｂ）は本発明の１実施例を説明する
ための図であり、特に第２図（ａ）は本発明に係る有機
金属気相成長装置の模式図であり、第２図（ｂ）は第１
図（ａ）に示した同心円錐状インジェクター先端部（Ａ
）の斜視図である。
ための図であり、特に第２図（ａ）は本発明に係る有機
金属気相成長装置の模式図であり、第２図（ｂ）は第１
図（ａ）に示した同心円錐状インジェクター先端部（Ａ
）の斜視図である。
第２図（ｂ）において石英からなる成長用反応管内に基
板３を載置したサセプター２が設けられている。基板３
は第３図に示したように３インチの（１００）ＧａＡｓ
基板１７ （Ｓｉドープｎ゛型）を用い、ＧａＡｓバッ
ファ層１８を約０．５□□□の厚さにＭ ＯＶ Ｐ Ｅ
法によって形成した後、本発明の装置を用いてＧａｏ、
５ｌｎｏ、５ｐ層１９を約１１１ｒｎの厚さに成長さ
せた。
板３を載置したサセプター２が設けられている。基板３
は第３図に示したように３インチの（１００）ＧａＡｓ
基板１７ （Ｓｉドープｎ゛型）を用い、ＧａＡｓバッ
ファ層１８を約０．５□□□の厚さにＭ ＯＶ Ｐ Ｅ
法によって形成した後、本発明の装置を用いてＧａｏ、
５ｌｎｏ、５ｐ層１９を約１１１ｒｎの厚さに成長さ
せた。
原料ガスとしてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧ） 、フォスフイン（ＰＨ３）
及びアルシン（＾５Ｈ３）を用い、これらの原料ガスを
、ガス組成制御用マスフローコントローラ１６を介して
流し、濃度を調整するガス流量制御用マスフローコント
ローラ１４を通した後、原料ガス流速を調整するための
キャリアガスを送る流量補正用マスフローコントローラ
から供給されたキャリアガス例えば水素ガスと共に石英
製同心円錐状ガスインジェクター２０に導入し、基板３
上に上記Ｇａｏ、５Ｉｎｏ、５Ｐ層１９を形成した。同
心円錐状ガスインジェクター２０は第２図（ｂ）にも示
すように２０ａ２０ｂ、２０Ｃの同心で径の異なる３種
類の円錐を重ねたように配設されている。本実施例では
キャリアガス、Ｈ２の全流量を１０１／分、成長温度を
６５０℃〜７００℃、反応管１内圧力を７６ｔｏｒｒ
（０，１気圧）、成長速度を１ρ／時とした。同心円錐
状ガスインジェクター２０の円錐インジェクター２０ａ
２０ ｂ 、２０ ｃから出る原料ガス流速比を４：３
：２として成長させた。その結果ウェハー上に形成され
たＧａｏ、５ｌｎｏ、ｓＰの厚さを第６図に黒丸印で示
す。
エチルガリウム（ＴＥＧ） 、フォスフイン（ＰＨ３）
及びアルシン（＾５Ｈ３）を用い、これらの原料ガスを
、ガス組成制御用マスフローコントローラ１６を介して
流し、濃度を調整するガス流量制御用マスフローコント
ローラ１４を通した後、原料ガス流速を調整するための
キャリアガスを送る流量補正用マスフローコントローラ
から供給されたキャリアガス例えば水素ガスと共に石英
製同心円錐状ガスインジェクター２０に導入し、基板３
上に上記Ｇａｏ、５Ｉｎｏ、５Ｐ層１９を形成した。同
心円錐状ガスインジェクター２０は第２図（ｂ）にも示
すように２０ａ２０ｂ、２０Ｃの同心で径の異なる３種
類の円錐を重ねたように配設されている。本実施例では
キャリアガス、Ｈ２の全流量を１０１／分、成長温度を
６５０℃〜７００℃、反応管１内圧力を７６ｔｏｒｒ
（０，１気圧）、成長速度を１ρ／時とした。同心円錐
状ガスインジェクター２０の円錐インジェクター２０ａ
２０ ｂ 、２０ ｃから出る原料ガス流速比を４：３
：２として成長させた。その結果ウェハー上に形成され
たＧａｏ、５ｌｎｏ、ｓＰの厚さを第６図に黒丸印で示
す。
厚さのバラツキは±１．５％であった。
一方従来例を比較例として第４図に示した装置において
、インジェクター４ａ、４ｂ、４ｃ。
、インジェクター４ａ、４ｂ、４ｃ。
４ｄ、４ｅからのガス流速比をそれぞれ１．７：↓、３
： １ ：１．３ ：１．７とした以外は成長温度、
圧力、原料等は上記実施例と同様にした。
： １ ：１．３ ：１．７とした以外は成長温度、
圧力、原料等は上記実施例と同様にした。
その結果得られたＧａｏ、５Ｉｎｏ、 ５Ｐ成長層の厚
さのばらつきは第６図に示すように±３．５％であった
。
さのばらつきは第６図に示すように±３．５％であった
。
以上説明したように、本発明によれば、基板全面にガス
を均一に吹きつけることが可能で、対流を抑えることが
可能なため、エピタキシャル膜の膜厚、組成の均一性を
向上することができる。
を均一に吹きつけることが可能で、対流を抑えることが
可能なため、エピタキシャル膜の膜厚、組成の均一性を
向上することができる。
第１図（ａ）は本発明の原理図であり第１図（ｂ）は第
１図（ａ）に示した装置の各インジェクターからのガス
流の速度分布を示し、第２図（ａ）は本発明に係る有機
金属気相成長装置の模式図であり、第２図（ｂ）は第工
図（ａ）に示した同心円錐状インジェクター先端部（Ａ
）の斜視図であり、 第３図は基板上に形成される本発明に係る層を示す模式
図であり、 第４図は従来の有機金属気相成長装置の構造概略図であ
り、 第５図は第４図に示した従来の装置のインジェクターか
らのガスの主な流れを示す模式図であり、第６図は本発
明と従来例の層厚さの比較を示す図である。 １・・・反応管、 ２・・・サセプター３・・
・基板、 ４ａ−４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ＝・インジェクタ−５・
・・マスフローコントローラ、 ６・・ガス、 １０・・・同心円錐状インジェクター開口部、１１・・
・整流部、 １２・・・ガス導入口、１４・・
・流量制御マスフローコントローラ、１５・・・ＲＮ
補正用マスフローコントローラ、１６・・・ガス組成制
御用マスフローコントローラ、１７・・・ （１００） ＧａＡｓ基板、 １９・・・ ［、ａｏ、 ５ｌｎｏ、 ｓＰ層。 １８・・・ＧａＡｓバッファー層、
１図（ａ）に示した装置の各インジェクターからのガス
流の速度分布を示し、第２図（ａ）は本発明に係る有機
金属気相成長装置の模式図であり、第２図（ｂ）は第工
図（ａ）に示した同心円錐状インジェクター先端部（Ａ
）の斜視図であり、 第３図は基板上に形成される本発明に係る層を示す模式
図であり、 第４図は従来の有機金属気相成長装置の構造概略図であ
り、 第５図は第４図に示した従来の装置のインジェクターか
らのガスの主な流れを示す模式図であり、第６図は本発
明と従来例の層厚さの比較を示す図である。 １・・・反応管、 ２・・・サセプター３・・
・基板、 ４ａ−４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ＝・インジェクタ−５・
・・マスフローコントローラ、 ６・・ガス、 １０・・・同心円錐状インジェクター開口部、１１・・
・整流部、 １２・・・ガス導入口、１４・・
・流量制御マスフローコントローラ、１５・・・ＲＮ
補正用マスフローコントローラ、１６・・・ガス組成制
御用マスフローコントローラ、１７・・・ （１００） ＧａＡｓ基板、 １９・・・ ［、ａｏ、 ５ｌｎｏ、 ｓＰ層。 １８・・・ＧａＡｓバッファー層、
Claims (1)
- １、反応管内に基板を載置した支持台と、該反応管内に
成長用原料ガスとキャリアガスとを導入するための複数
のガス導入管と、該ガス導入管に連通し前記成長用原料
ガスの組成、濃度及び流速を調整するための複数のマス
フローコントローラとを具備する有機金属気相成長装置
において、前記ガス導入管の少なくとも端部を前記基板
側に広がる複数重ね合せた同心円錐状に設けたことを特
徴とする有機金属気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6108290A JPH03263818A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 有機金属気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6108290A JPH03263818A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 有機金属気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03263818A true JPH03263818A (ja) | 1991-11-25 |
Family
ID=13160835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6108290A Pending JPH03263818A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 有機金属気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03263818A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06268737A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-09-22 | Hitachi Ltd | スクリプト事前登録による呼制御方法 |
| JP2008532284A (ja) * | 2005-02-23 | 2008-08-14 | ブリッジラックス インコーポレイテッド | 複数の注入口を有する化学気相成長リアクタ |
| US8216419B2 (en) | 2008-03-28 | 2012-07-10 | Bridgelux, Inc. | Drilled CVD shower head |
| US8506754B2 (en) | 2007-04-26 | 2013-08-13 | Toshiba Techno Center Inc. | Cross flow CVD reactor |
| JP2013225684A (ja) * | 2013-06-11 | 2013-10-31 | Tokyo Electron Ltd | ガス供給装置、処理装置及び処理方法 |
| US8668775B2 (en) | 2007-10-31 | 2014-03-11 | Toshiba Techno Center Inc. | Machine CVD shower head |
| US20140209023A1 (en) * | 2008-03-27 | 2014-07-31 | Tokyo Electron Limited | Gas supply device, processing apparatus, processing method, and storage medium |
| JP2018026553A (ja) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 漢民科技股▲分▼有限公司 | 半導体プロセス用のガス噴射器及び成膜装置 |
-
1990
- 1990-03-14 JP JP6108290A patent/JPH03263818A/ja active Pending
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