JPH0366121A - 気相成長装置及び気相成長方法 - Google Patents
気相成長装置及び気相成長方法Info
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- JPH0366121A JPH0366121A JP20300789A JP20300789A JPH0366121A JP H0366121 A JPH0366121 A JP H0366121A JP 20300789 A JP20300789 A JP 20300789A JP 20300789 A JP20300789 A JP 20300789A JP H0366121 A JPH0366121 A JP H0366121A
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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〕
横型の気相成長装置に関し、
膜厚分布が均一な気相成長装置を実用化することを目的
とし、 サセプタ（２）上に載置した被処理基板（３）を加熱し
ながら、流入口（６）より原料ガスを炉内に供給して気
相成長を行う横型成長炉において、サセプタ（２）と天
井との間に原料ガスの流入側は高く、排出側に行くに従
って低くなる高さ可変の耐熱板（１３）を設け、原料ガ
スの被処理基板（３）面への流量調整を行うと共に、高
さ可変の耐熱板（１３）と天井との間にキャリアガスを
通じ、原料ガス流通部０力との差圧を正に保つと共に、
炉内に供給する原料ガスの交換を行う際に生ずる待ち時
間を利用して耐熱板Ｑ３）の傾きを変えることを特徴と
して気相成長方法を構成する。
とし、 サセプタ（２）上に載置した被処理基板（３）を加熱し
ながら、流入口（６）より原料ガスを炉内に供給して気
相成長を行う横型成長炉において、サセプタ（２）と天
井との間に原料ガスの流入側は高く、排出側に行くに従
って低くなる高さ可変の耐熱板（１３）を設け、原料ガ
スの被処理基板（３）面への流量調整を行うと共に、高
さ可変の耐熱板（１３）と天井との間にキャリアガスを
通じ、原料ガス流通部０力との差圧を正に保つと共に、
炉内に供給する原料ガスの交換を行う際に生ずる待ち時
間を利用して耐熱板Ｑ３）の傾きを変えることを特徴と
して気相成長方法を構成する。
本発明は気相成長装置とその成長方法に関する。
半導体集積回路の製造工程において、半導体層や絶縁層
の形成には気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法、略してＣＶＤ法）が多用され
ている。
の形成には気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法、略してＣＶＤ法）が多用され
ている。
特に、化合物半導体基板上に不純物濃度を変えたり、組
成を変えたり、伝導型を変えたりした化合物半導体層を
形成する場合には、加熱しである被処理基板上に蒸気圧
の高い複数の有機金属化合物をキャリアガスと共に炉内
に供給し、被処理基板上で熱分解させると共に、化学反
応せしめて化合物半導体層を形成させており、か＼る気
相成長法は有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａ
ｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ略してＭＯＣＶＤ法）として区別されている
。
成を変えたり、伝導型を変えたりした化合物半導体層を
形成する場合には、加熱しである被処理基板上に蒸気圧
の高い複数の有機金属化合物をキャリアガスと共に炉内
に供給し、被処理基板上で熱分解させると共に、化学反
応せしめて化合物半導体層を形成させており、か＼る気
相成長法は有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａ
ｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ略してＭＯＣＶＤ法）として区別されている
。
このような気相成長は横型のＣＶＤ炉を用いて行われて
いるが、気相成長の必要条件は被処理基板の全域に亙っ
て均一な膜厚で半導体層の成長が行われることである。
いるが、気相成長の必要条件は被処理基板の全域に亙っ
て均一な膜厚で半導体層の成長が行われることである。
第７図（Ａ）、（Ｂ）は従来ノＭＯＣＶＤ炉の構成を示
す断面図であって、石英などからなる反応管１の中にカ
ーボンからなるサセプタ２があり、この上にガリウム・
砒素（ＧａＡｓ）などの半導体からなる被処理基板３が
載置されている。
す断面図であって、石英などからなる反応管１の中にカ
ーボンからなるサセプタ２があり、この上にガリウム・
砒素（ＧａＡｓ）などの半導体からなる被処理基板３が
載置されている。
また、サセプタ２が設置されている反応管１の下側には
複数個の赤外線ランプ４があり、反射鏡５により集光し
てサセプタ２を加熱するよう構成されている。
複数個の赤外線ランプ４があり、反射鏡５により集光し
てサセプタ２を加熱するよう構成されている。
そして、水素（Ｈ２）などをキャリアとし、ＧａＡｓ膜
を形成する場合にはトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３
）３：ｌとアルシン（ＡＳＨ３）の蒸気を、またインジ
ウム・燐（ＩｎＰ）膜を形成する場合にはトリメチルイ
ンジウム〔Ｉｎ（（Ｈ：＋）＋）とフォスフイン（ＰＨ
３）の蒸気をキャリアガスと共に、反応管１の流入口６
より、例えば全ガス流ｆｉｌｏ １ ／分１反応管内圧
力１気圧の条件で供給すると共に、サセプタ２を５００
〜Ｔｏｏ ’Ｃに加熱することにより被処理基板３の上
で化学反応を生じさせ、ＧａＡｓやＩｎＰからなる被処
理基板３の上にＧａＡｓやＩｎＰの薄膜を形成している
。
を形成する場合にはトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３
）３：ｌとアルシン（ＡＳＨ３）の蒸気を、またインジ
ウム・燐（ＩｎＰ）膜を形成する場合にはトリメチルイ
ンジウム〔Ｉｎ（（Ｈ：＋）＋）とフォスフイン（ＰＨ
３）の蒸気をキャリアガスと共に、反応管１の流入口６
より、例えば全ガス流ｆｉｌｏ １ ／分１反応管内圧
力１気圧の条件で供給すると共に、サセプタ２を５００
〜Ｔｏｏ ’Ｃに加熱することにより被処理基板３の上
で化学反応を生じさせ、ＧａＡｓやＩｎＰからなる被処
理基板３の上にＧａＡｓやＩｎＰの薄膜を形成している
。
然し、原料ガスは被処理基板３の上で上流側から下流側
にかけて徐々に消費されるために形成される膜厚は被処
理基板３の上流側で厚く、下流側で菌くなる。
にかけて徐々に消費されるために形成される膜厚は被処
理基板３の上流側で厚く、下流側で菌くなる。
第８図は被処理基板として半導体ウェハを用いた場合の
膜厚分布を示すもので、ウェハの直径をＬとする場合に
上流側から下流側にかけて実線７で示すような膜厚分布
となっている。
膜厚分布を示すもので、ウェハの直径をＬとする場合に
上流側から下流側にかけて実線７で示すような膜厚分布
となっている。
か＼る膜厚分布を解決する方法として第７図（Ｂ）に示
すようにサセプタ２を傾けることが行われている。
すようにサセプタ２を傾けることが行われている。
すなわち、サセプタ２を５〜１０°１頃けることにより
第８図の破線８で示すように膜厚分布を均一化すること
が可能となる。
第８図の破線８で示すように膜厚分布を均一化すること
が可能となる。
然し、最適な傾き角を得るには何回かのサセプタの試作
と成長実験が必要であり、また成長膜の組成に応じて傾
き角を変える必要があり、実際的ではない。
と成長実験が必要であり、また成長膜の組成に応じて傾
き角を変える必要があり、実際的ではない。
例えば、Ｉｎｏ、 ａ７Ｇａｏ、 ５３＾ｓ／ＩｎＰの
へテロ接合結晶膜の成長において、最適角に傾けたサセ
プタを用い、第６図の実線９で示すようにＩｎＰ膜を膜
厚分布よく形成しても、この傾き角ではＩｎｏ、 ４．
Ｇａｏ、 ５ｓＡｓは破線ｌＯに示すような膜厚分布と
なると云う問題がある。
へテロ接合結晶膜の成長において、最適角に傾けたサセ
プタを用い、第６図の実線９で示すようにＩｎＰ膜を膜
厚分布よく形成しても、この傾き角ではＩｎｏ、 ４．
Ｇａｏ、 ５ｓＡｓは破線ｌＯに示すような膜厚分布と
なると云う問題がある。
以上記したように横型のＣｖ口炉を用いて被処理基板上
に膜成長を行う場合には原料ガスの濃度が析出によって
上流より下流に到るに従って減少するために、膜厚分布
を一定に保つことは困難である。
に膜成長を行う場合には原料ガスの濃度が析出によって
上流より下流に到るに従って減少するために、膜厚分布
を一定に保つことは困難である。
そこで、これを解決するために傾き角を変えたサセプタ
が用いられているが、ヘテロ接合結晶膜の製造において
は一方の結晶に傾き角を合わせると、他の結晶成長では
傾斜した膜厚分布がつくと云う問題があり、解決が必要
であった。
が用いられているが、ヘテロ接合結晶膜の製造において
は一方の結晶に傾き角を合わせると、他の結晶成長では
傾斜した膜厚分布がつくと云う問題があり、解決が必要
であった。
上記の課題はサセプタ上に載置した被処理基板を加熱し
ながら、流入口より原料ガスを炉内に供給して気相成長
を行う横型成長炉において、サセプタと天井との間に原
料ガスの流入側は高く、排出側に行くに従って低くなる
高さ可変の耐熱板を設け、原料ガスの被処理基板面への
流量調整を行い、 また、高さ可変の耐熱板と天井との間にキャリアガスを
通じ、原料ガス流通部との差圧を正に保ち、また、炉内
に供給する原料ガスの交換を行う際に生ずる待ち時間を
利用して耐熱板の傾きを変える気相成長方法をとること
により解決することができる。
ながら、流入口より原料ガスを炉内に供給して気相成長
を行う横型成長炉において、サセプタと天井との間に原
料ガスの流入側は高く、排出側に行くに従って低くなる
高さ可変の耐熱板を設け、原料ガスの被処理基板面への
流量調整を行い、 また、高さ可変の耐熱板と天井との間にキャリアガスを
通じ、原料ガス流通部との差圧を正に保ち、また、炉内
に供給する原料ガスの交換を行う際に生ずる待ち時間を
利用して耐熱板の傾きを変える気相成長方法をとること
により解決することができる。
被処理基板上に膜厚分布の均一な薄膜を成長させる方法
として、従来は成長させる材料に合わせた傾き角のサセ
プタを使用していたが、本発明はサセプタは従来と同し
平坦な構造とし、その代わりに横型炉のサセプタと天井
の間に原料ガスの流入側は高く、排出側に行くほど低く
なる高さ可変の耐熱板を用い、これにより原料ガスの流
量調節を行うもので、傾斜したサセプタを用いたと同し
効果を得るものである。
として、従来は成長させる材料に合わせた傾き角のサセ
プタを使用していたが、本発明はサセプタは従来と同し
平坦な構造とし、その代わりに横型炉のサセプタと天井
の間に原料ガスの流入側は高く、排出側に行くほど低く
なる高さ可変の耐熱板を用い、これにより原料ガスの流
量調節を行うもので、傾斜したサセプタを用いたと同し
効果を得るものである。
第１図および第２図は本発明に係るＣＶＤ装置の原理図
を示すもので、第１図は反応管１の」二部に２個のへロ
ーズ１１を設け、フックｔ２を備えた耐熱板］３を吊り
下げると共に、ベローズ１１の伸縮により耐熱板１３の
傾き角を調整できろように構成されている。
を示すもので、第１図は反応管１の」二部に２個のへロ
ーズ１１を設け、フックｔ２を備えた耐熱板］３を吊り
下げると共に、ベローズ１１の伸縮により耐熱板１３の
傾き角を調整できろように構成されている。
また、第２図は耐熱板１３の裏側への原料ガスの回り込
みを防くもので、反応ガスの流入口６の上にキャリアガ
ス流人口１４を設け、流量計１５を通してキャリアガス
を耐熱板１３と反応管１の間に供給すると共に、差圧計
１６を設ムノ、原料ガス流通部■７との差圧を正とする
ことにより反応ガスの回り込みを無くし、精度よく反応
ガスの流量調整を行うものである。
みを防くもので、反応ガスの流入口６の上にキャリアガ
ス流人口１４を設け、流量計１５を通してキャリアガス
を耐熱板１３と反応管１の間に供給すると共に、差圧計
１６を設ムノ、原料ガス流通部■７との差圧を正とする
ことにより反応ガスの回り込みを無くし、精度よく反応
ガスの流量調整を行うものである。
なお、これ以外の構造は従来と同様であって、サセプタ
２の上に被処理基板３を置き、反射鏡５を備えた赤外線
ランプ４によりサセプタ２の加熱を行う。
２の上に被処理基板３を置き、反射鏡５を備えた赤外線
ランプ４によりサセプタ２の加熱を行う。
このような構造をとることにより簡単に反応ガスの流量
制御を行うことができ、ヘテロエピタキシャル成長のよ
うに連続して膜成長を行う場合でも従来のようにサセプ
タを交換する必要がなく、耐熱板１３の傾き角を変える
ことにより膜厚分布の−様な膜成長を行うことができる
。
制御を行うことができ、ヘテロエピタキシャル成長のよ
うに連続して膜成長を行う場合でも従来のようにサセプ
タを交換する必要がなく、耐熱板１３の傾き角を変える
ことにより膜厚分布の−様な膜成長を行うことができる
。
実施例１
第３図は本発明を適用したＣＶＤ装置の構成図であって
、第１図と異なるところは耐熱板１３を１３゛１３“・
・・と複数個に分割することにより自由度を増した点に
ある。
、第１図と異なるところは耐熱板１３を１３゛１３“・
・・と複数個に分割することにより自由度を増した点に
ある。
このＣＶＤ炉を用い、Ｔｎｏ、 ４７ＧＢ６．５３Ａｓ
／ＩｎＰのエピタキシャル成長例を記すと次のようにな
る。
／ＩｎＰのエピタキシャル成長例を記すと次のようにな
る。
耐熱板１３ ’ 、 １３“・・・としては石英板を用
い、ステンレス線を用いてベローズ１１に吊り下げた。
い、ステンレス線を用いてベローズ１１に吊り下げた。
また、被処理基板３としては径２インチのＩｎＰウェハ
を用い、カーボンよりなるサセプタ２の上に載置した。
を用い、カーボンよりなるサセプタ２の上に載置した。
そして、ＩｎＰ膜の形成には耐熱板１３’、１３″・・
・の傾き角を５°とし、原料ガスとしては従来と同様に
Ｉｎ（ＣＩＬ＋）：＋とＰｌｈを、またキャリアガスと
して１１□を用い、反応ガス圧力１気圧２全ガス流量１
０ｐ、／分、ザセプタ温度６００°Ｃの条件でＣＶＤ成
長を行い、その後、反応ガスをＩｎ（ＣＨｓ）＋とＧａ
（Ｃ８３） ３およびＡｓＨ：＋に切り換える待ち時
間を利用して耐熱板１３’、１３″・・・の傾き角を８
°に変え、従来と同し方法でＩｎｏ、 ４７ＧａＯ，ｓ
、、Ａｓのエピタキシャル成長を行った。
・の傾き角を５°とし、原料ガスとしては従来と同様に
Ｉｎ（ＣＩＬ＋）：＋とＰｌｈを、またキャリアガスと
して１１□を用い、反応ガス圧力１気圧２全ガス流量１
０ｐ、／分、ザセプタ温度６００°Ｃの条件でＣＶＤ成
長を行い、その後、反応ガスをＩｎ（ＣＨｓ）＋とＧａ
（Ｃ８３） ３およびＡｓＨ：＋に切り換える待ち時
間を利用して耐熱板１３’、１３″・・・の傾き角を８
°に変え、従来と同し方法でＩｎｏ、 ４７ＧａＯ，ｓ
、、Ａｓのエピタキシャル成長を行った。
その結果、両者とも膜厚分布が均一なヘテロエピタキシ
ャル膜を得ることができた。
ャル膜を得ることができた。
実施例２：
第４図と第５図は本発明を通用した別のＣＶＤ装置の構
成例であって、第４図は第２図の原理図に対応するもの
で、原料ガス流通部１７に流れる反応ガスが耐熱板１３
’、１３″・・・の裏側に入り込まないようにキャリア
ガス流通口１４を設け、流量計１５を通してキャリアガ
スを流し、また差圧計１６を設け０ てキャリアガスの差圧を正に保つ構成である。
成例であって、第４図は第２図の原理図に対応するもの
で、原料ガス流通部１７に流れる反応ガスが耐熱板１３
’、１３″・・・の裏側に入り込まないようにキャリア
ガス流通口１４を設け、流量計１５を通してキャリアガ
スを流し、また差圧計１６を設け０ てキャリアガスの差圧を正に保つ構成である。
また、第５図は耐熱板１３′、１３″・・・の個々にキ
ャリアガスの流通ロ１４′、１４“・・・と圧力計１８
．１８・・・と隔壁１９．１９ ′・・・を設けるも
ので、構造は複雑となるが、膜厚制御の再現性は向上す
る。
ャリアガスの流通ロ１４′、１４“・・・と圧力計１８
．１８・・・と隔壁１９．１９ ′・・・を設けるも
ので、構造は複雑となるが、膜厚制御の再現性は向上す
る。
なお、これらのＣＶＤ炉を用いてＩｎｏ、４７Ｇａ０．
５３八Ｓ／ＩｎＰのエピタキシャル成長を行った結果は
実施例Ｉと同様であって、絶縁板の傾き角を５°にして
ＩｎＰの戊辰を行った後、絶縁板の傾き角を８°として
Ｉｎｏ、 ４．Ｇａｏ、 ｓＪｓの戊辰を行うことによ
り膜厚分布の均一なヘテロエピタキシャル膜を得ること
ができた。
５３八Ｓ／ＩｎＰのエピタキシャル成長を行った結果は
実施例Ｉと同様であって、絶縁板の傾き角を５°にして
ＩｎＰの戊辰を行った後、絶縁板の傾き角を８°として
Ｉｎｏ、 ４．Ｇａｏ、 ｓＪｓの戊辰を行うことによ
り膜厚分布の均一なヘテロエピタキシャル膜を得ること
ができた。
本発明の実施により被処理基板上に均一な厚さに膜成長
させることができ、またへテロエピタキシャル膜の成長
においても、耐熱板の傾き角を変えることにより、容易
に膜厚分布の均一な膜成長を行うことができる。
させることができ、またへテロエピタキシャル膜の成長
においても、耐熱板の傾き角を変えることにより、容易
に膜厚分布の均一な膜成長を行うことができる。
第１図は本発明に係るＣＶＩ）装置の原理図、第２図は
本発明に係る別のＣＶＤ装置の原理図、第３図は本発明
を適用したＣＶＤ装置の構成図、第４図は本発明を適用
した別のＣＶＤ装置の構成図、 第５図は本発明を適用した別のＣＶＤ装置の構成図、 第６図はＩｎＧａＡｓ／ ＩｎＰへテロ接合の膜厚分布
図、第７図は従来のＭＯＣＶＤ炉の構成を示す断面図、
第８図はウェハの膜厚分布を示す図、 である。 図において、 ■は反応管、 ２はサセプタ、３は被処理
基板、 ６は流入口、１４１４ ’ 、１４
″はキャリアガス流入口、１５は流量計、
１６は差圧計、１７は原料ガス流通部、 １８．１８
′は圧力計、１ ２ １９．１９ ’は隔壁、 である。
本発明に係る別のＣＶＤ装置の原理図、第３図は本発明
を適用したＣＶＤ装置の構成図、第４図は本発明を適用
した別のＣＶＤ装置の構成図、 第５図は本発明を適用した別のＣＶＤ装置の構成図、 第６図はＩｎＧａＡｓ／ ＩｎＰへテロ接合の膜厚分布
図、第７図は従来のＭＯＣＶＤ炉の構成を示す断面図、
第８図はウェハの膜厚分布を示す図、 である。 図において、 ■は反応管、 ２はサセプタ、３は被処理
基板、 ６は流入口、１４１４ ’ 、１４
″はキャリアガス流入口、１５は流量計、
１６は差圧計、１７は原料ガス流通部、 １８．１８
′は圧力計、１ ２ １９．１９ ’は隔壁、 である。
Claims (3)
- （１）サセプタ（２）上に載置した被処理基板（３）を
加熱しながら、流入口（６）より原料ガスを炉内に供給
して気相成長を行う横型成長炉において、 サセプタ（２）と天井との間に原料ガスの流入側は高く
、排出側に行くに従って低くなる高さ可変の耐熱板（１
３）を設け、原料ガスの被処理基板（３）面への流量調
整を行うことを特徴とする気相成長装置。 - （２）請求項１記載の気相成長装置において、高さ可変
の耐熱板（１３）と天井との間にギヤリアガスを通じ、
原料ガス流通部（１７）との差圧を正に保つことを特徴
とする気相成長方法。 - （３）請求項１記載の気相成長装置を用いてヘテロ接合
膜の成長を行うに当たり、炉内に供給する原料ガスの交
換を行う際に生ずる待ち時間を利用して耐熱板（１３）
の傾きを変えることを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20300789A JP2881828B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 気相成長装置及び気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20300789A JP2881828B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 気相成長装置及び気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0366121A true JPH0366121A (ja) | 1991-03-20 |
| JP2881828B2 JP2881828B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=16466788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20300789A Expired - Lifetime JP2881828B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 気相成長装置及び気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2881828B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997036320A1 (fr) * | 1996-03-22 | 1997-10-02 | Nippon Sanso Corporation | Appareil de tirage en phase vapeur et procede de tirage en phase vapeur |
| JP2002261021A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Japan Pionics Co Ltd | 気相成長装置及び気相成長方法 |
| JP2005307238A (ja) * | 2004-04-19 | 2005-11-04 | Shizuo Fujita | 成膜方法及び成膜装置 |
-
1989
- 1989-08-04 JP JP20300789A patent/JP2881828B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997036320A1 (fr) * | 1996-03-22 | 1997-10-02 | Nippon Sanso Corporation | Appareil de tirage en phase vapeur et procede de tirage en phase vapeur |
| US6190457B1 (en) | 1996-03-22 | 2001-02-20 | Nippon Sanso Corporation | CVD system and CVD process |
| JP2002261021A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Japan Pionics Co Ltd | 気相成長装置及び気相成長方法 |
| JP2005307238A (ja) * | 2004-04-19 | 2005-11-04 | Shizuo Fujita | 成膜方法及び成膜装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2881828B2 (ja) | 1999-04-12 |
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