JPH039608B2 - - Google Patents
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- JPH039608B2 JPH039608B2 JP8892785A JP8892785A JPH039608B2 JP H039608 B2 JPH039608 B2 JP H039608B2 JP 8892785 A JP8892785 A JP 8892785A JP 8892785 A JP8892785 A JP 8892785A JP H039608 B2 JPH039608 B2 JP H039608B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
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- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02422—Non-crystalline insulating materials, e.g. glass, polymers
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
CaAs、InP等の化合物半導体薄膜のエピタキ
シヤル成長薄膜の製造装置に関する。
シヤル成長薄膜の製造装置に関する。
（従来の技術）
CaAs、InP等の化合物半導体薄膜のエピタキ
シヤル成長法としての有機金属化合物熱分解法
（以下MO−CVD法という）は、原料物質輸送律
則で組成および成長速度の制御が可能であるこ
と、非可逆反応であり基板のエツチ作用の悪影響
がないこと等の基本的な特徴を持つており、光半
導体デバイス、超高周波、超高速デバイスのため
の基幹技術として最近非常に注目されている。し
かし、各種原料ガスの基板結晶面への輸送の不均
一性の改善が大きな課題になつている。
シヤル成長法としての有機金属化合物熱分解法
（以下MO−CVD法という）は、原料物質輸送律
則で組成および成長速度の制御が可能であるこ
と、非可逆反応であり基板のエツチ作用の悪影響
がないこと等の基本的な特徴を持つており、光半
導体デバイス、超高周波、超高速デバイスのため
の基幹技術として最近非常に注目されている。し
かし、各種原料ガスの基板結晶面への輸送の不均
一性の改善が大きな課題になつている。
第２図は、MO−CVD法における従来の装置
の代表的な構成図であつて、石英ガラス製の反応
塔２１の外壁は水冷のために二重構造とし、２２
および２３はその流水口および排水口である。石
英ガラス製の支柱２４で支持されたカーボンペデ
スタル２５と該ペデスタル上に搭載した化合物半
導体基板結晶２７は、高周波誘導線輪２６により
600−800℃に高周波誘導加熱される。エピタキシ
ヤル成長に関与する族元素の有機金属化合物ガ
ス、族元素の水素化物ガスおよびキヤリヤガス
は、ガス供給口２８から供給され、石英ガラス製
のメツシユ板３０で仕切られた混合空間３１で拡
散混合され、該メツシユ板のメツシユ口３２から
流出する。２９はエピタキシヤル成長の反応過程
を経過した排ガスを流出させるための排ガス口で
ある。かかるエピタキシヤル成長における基板結
晶面内の均一性の改善策としての従来技術として
は、該カーボンペデスタルの支柱２４を回転させ
ることが試みられている。
の代表的な構成図であつて、石英ガラス製の反応
塔２１の外壁は水冷のために二重構造とし、２２
および２３はその流水口および排水口である。石
英ガラス製の支柱２４で支持されたカーボンペデ
スタル２５と該ペデスタル上に搭載した化合物半
導体基板結晶２７は、高周波誘導線輪２６により
600−800℃に高周波誘導加熱される。エピタキシ
ヤル成長に関与する族元素の有機金属化合物ガ
ス、族元素の水素化物ガスおよびキヤリヤガス
は、ガス供給口２８から供給され、石英ガラス製
のメツシユ板３０で仕切られた混合空間３１で拡
散混合され、該メツシユ板のメツシユ口３２から
流出する。２９はエピタキシヤル成長の反応過程
を経過した排ガスを流出させるための排ガス口で
ある。かかるエピタキシヤル成長における基板結
晶面内の均一性の改善策としての従来技術として
は、該カーボンペデスタルの支柱２４を回転させ
ることが試みられている。
参考文献：ジヤーナル・オブ・クリスタル・グ
ロース（Journal of Crystal Growth）．P.D.
Dapkus、etc.、55、pp.10−23、（1981） （発明が解決しようとする問題点） 上記従来の製造装置では、以下の理由により反
応塔内での各種ガスが定常的なガス流路となり、
単にペデスタルを回転するのみによる基板面内で
のエピタキシヤル成長の均一化には限界があると
いう重大な欠点を持つている。すなわち、MO−
CVD法によるエピタキシヤル成長は、主として
族元素のガスの供給律則で成長速度が定まり、
不純物元素のガスの供給量により電気伝導度が定
まる性質があり、結晶表面付近でのこれらのガス
流の状態が成長層の均一性に大きな影響を与えて
おり、反応塔内のガス流の状態と基板結晶との相
対的な関係が極めて重要となる。反応塔内のエピ
タキシヤル成長時のガス流は、高温度のペデスタ
ルのために、ペデスタル周辺のガスの温度は上昇
して上昇気流を生じ、結果としてかなりの対流を
起している状態で定常的なガス流路が形成されて
いる。該定常的なガス流路は近似的に軸対称の形
状をしており、従つてその中心軸を軸としてペデ
スタルを回転しても、ペデスタル上の基板結晶
は、常に定常的な軸対称のガス流路の環境下にあ
ることになり、エピタキシヤル成長の基板面内の
均一性の具体的な改善には限界があるのが現状で
ある。
ロース（Journal of Crystal Growth）．P.D.
Dapkus、etc.、55、pp.10−23、（1981） （発明が解決しようとする問題点） 上記従来の製造装置では、以下の理由により反
応塔内での各種ガスが定常的なガス流路となり、
単にペデスタルを回転するのみによる基板面内で
のエピタキシヤル成長の均一化には限界があると
いう重大な欠点を持つている。すなわち、MO−
CVD法によるエピタキシヤル成長は、主として
族元素のガスの供給律則で成長速度が定まり、
不純物元素のガスの供給量により電気伝導度が定
まる性質があり、結晶表面付近でのこれらのガス
流の状態が成長層の均一性に大きな影響を与えて
おり、反応塔内のガス流の状態と基板結晶との相
対的な関係が極めて重要となる。反応塔内のエピ
タキシヤル成長時のガス流は、高温度のペデスタ
ルのために、ペデスタル周辺のガスの温度は上昇
して上昇気流を生じ、結果としてかなりの対流を
起している状態で定常的なガス流路が形成されて
いる。該定常的なガス流路は近似的に軸対称の形
状をしており、従つてその中心軸を軸としてペデ
スタルを回転しても、ペデスタル上の基板結晶
は、常に定常的な軸対称のガス流路の環境下にあ
ることになり、エピタキシヤル成長の基板面内の
均一性の具体的な改善には限界があるのが現状で
ある。
（問題点を解決するための手段）
上記問題点を解決するために本発明は、エピタ
キシヤル成長時における軸対称なガス流路の定常
的な生成を阻止するために、エピタキシヤル成長
に関与するガスを供給する側に、中心軸に対して
傾斜しかつ軸非対称な位置に複数枚の翼板と該翼
板間のスリツト状のガス噴出口とを有するガス噴
出板を設け、該ガス噴出板を回転させるような機
構を設けて、エピタキシヤル成長時における反応
塔内に軸非対称でかつ非定常的な分散ガス流路を
形成するように構成した。
キシヤル成長時における軸対称なガス流路の定常
的な生成を阻止するために、エピタキシヤル成長
に関与するガスを供給する側に、中心軸に対して
傾斜しかつ軸非対称な位置に複数枚の翼板と該翼
板間のスリツト状のガス噴出口とを有するガス噴
出板を設け、該ガス噴出板を回転させるような機
構を設けて、エピタキシヤル成長時における反応
塔内に軸非対称でかつ非定常的な分散ガス流路を
形成するように構成した。
（作用）
上記のように、ガス流路の分散化と非定常化を
行い、エピタキシヤル成長時における基板結晶表
面内でのガス流との接触条件の均一化を達成し、
広い基板結晶に対しても成長層品質の面内均一性
の優れたエピタキシヤル成長を実現する製造装置
を提供する。
行い、エピタキシヤル成長時における基板結晶表
面内でのガス流との接触条件の均一化を達成し、
広い基板結晶に対しても成長層品質の面内均一性
の優れたエピタキシヤル成長を実現する製造装置
を提供する。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図は、本発明に係る化合物半導体膜の製造
装置の一実施例図である。同図において、１は石
英ガラス製の反応塔であり、管壁を水冷できるよ
うに二重構造になつており、２および３はその流
水口および排水口である。石英ガラス製の支柱４
で支持されたカーボン製のペデスタル５は高周波
線輪６により例えば600−800℃程度の結晶成長温
度に高周波誘導加熱できるようになつており、該
ペデスタル上には化合物半導体基板結晶７が装着
される。MO−CVD法による化合物半導体のエ
ピタキシヤル成長に関与する各種の原料ガス、す
なわちGa（CH3）3、In（C2H5）3等の有機金属化合
物ガス、AsH3、PH3等の水素化物ガス、Zn
（CH3）2等の不純物添加用の有機金属化合物ガス
は、H2、Ar等のキヤリヤガスと共にガス供給口
８より反応塔内に供給される。９は排ガス口であ
つて、常圧状態でのMO−CVD法の場合にはそ
のまま外部の排ガス処理装置へ接続し、減圧状態
でのMO−CVD法の場合には、排気速度を調整
可能な排気系をへて外部排ガス処理装置に接続し
て所定の反応塔内圧力（例えば数10Torr）にな
るように調整される。
装置の一実施例図である。同図において、１は石
英ガラス製の反応塔であり、管壁を水冷できるよ
うに二重構造になつており、２および３はその流
水口および排水口である。石英ガラス製の支柱４
で支持されたカーボン製のペデスタル５は高周波
線輪６により例えば600−800℃程度の結晶成長温
度に高周波誘導加熱できるようになつており、該
ペデスタル上には化合物半導体基板結晶７が装着
される。MO−CVD法による化合物半導体のエ
ピタキシヤル成長に関与する各種の原料ガス、す
なわちGa（CH3）3、In（C2H5）3等の有機金属化合
物ガス、AsH3、PH3等の水素化物ガス、Zn
（CH3）2等の不純物添加用の有機金属化合物ガス
は、H2、Ar等のキヤリヤガスと共にガス供給口
８より反応塔内に供給される。９は排ガス口であ
つて、常圧状態でのMO−CVD法の場合にはそ
のまま外部の排ガス処理装置へ接続し、減圧状態
でのMO−CVD法の場合には、排気速度を調整
可能な排気系をへて外部排ガス処理装置に接続し
て所定の反応塔内圧力（例えば数10Torr）にな
るように調整される。
本発明に係る製造装置の特徴は、ガス供給側の
構造にある。すなわち、１０は石英ガラス製の漏
斗状のガス誘導管であり、該ガス誘導管の端面に
はガス噴出板１１が設けられている。該ガス噴出
板には、中心軸に対して傾斜した翼板１３が複数
枚設けられ、該翼板間にはスリツト状のガス噴出
口１２が設けられている（第１図の実施例では４
枚の翼板と３個のガス噴出口）。スリツト状の該
ガス噴出口は、ガス噴出板の中心軸に対して軸非
対称な位置になるように設けられている。ガス誘
導管１０には永久磁石１４を装着するための駆動
アーム１６が設けられ、該永久磁石と反応塔の外
部の回転永久磁石１５との間の引力によりガス誘
導管を回転できるように構成されている。ガス供
給口８から供給された各種のガスは、ガス誘導管
１０とガス噴出板１１とで形成される混合空間１
７で拡散混合して、軸非対称なガス噴出口１２か
ら中心軸に対して傾斜した角度で軸非対称に噴出
される。
構造にある。すなわち、１０は石英ガラス製の漏
斗状のガス誘導管であり、該ガス誘導管の端面に
はガス噴出板１１が設けられている。該ガス噴出
板には、中心軸に対して傾斜した翼板１３が複数
枚設けられ、該翼板間にはスリツト状のガス噴出
口１２が設けられている（第１図の実施例では４
枚の翼板と３個のガス噴出口）。スリツト状の該
ガス噴出口は、ガス噴出板の中心軸に対して軸非
対称な位置になるように設けられている。ガス誘
導管１０には永久磁石１４を装着するための駆動
アーム１６が設けられ、該永久磁石と反応塔の外
部の回転永久磁石１５との間の引力によりガス誘
導管を回転できるように構成されている。ガス供
給口８から供給された各種のガスは、ガス誘導管
１０とガス噴出板１１とで形成される混合空間１
７で拡散混合して、軸非対称なガス噴出口１２か
ら中心軸に対して傾斜した角度で軸非対称に噴出
される。
以上の本発明に係る製造装置の特徴的な構造
は、第２図での従来の説明で詳述したような高温
度のペデスタルに起因して発生する軸対称な対流
を、定常的な状態にしないようにするように考案
されたものである。すなわち、まづ、ガス噴出板
のガス噴出口を軸非対称な位置にすることにより
軸対称性を減少させる。つぎに、該ガス噴出口か
らの噴出ガス流は、中心軸に対して傾斜した翼板
により方向が設定されることになり、かかる噴出
特性を有するガス噴出板を回転させることによ
り、軸対称な定常的なガス流路の形成を阻止させ
る機能を果すことができる。さらに、特に両端の
翼板は高温度のペデスタル付近で熱分解反応を終
えたガス流を反応塔の外周方向に追い払うように
作用し、基板結晶に対する新しいガス流の供給を
確実に行い、エピタキシヤル成長に好ましいガス
供給を実現する。また、回転する軸非対称な位置
からの傾斜角を持つた噴出は、広いペデスタル面
すなわち基板結晶面に対して極めて良好に分散
化、均一化されたガス供給を実現する。
は、第２図での従来の説明で詳述したような高温
度のペデスタルに起因して発生する軸対称な対流
を、定常的な状態にしないようにするように考案
されたものである。すなわち、まづ、ガス噴出板
のガス噴出口を軸非対称な位置にすることにより
軸対称性を減少させる。つぎに、該ガス噴出口か
らの噴出ガス流は、中心軸に対して傾斜した翼板
により方向が設定されることになり、かかる噴出
特性を有するガス噴出板を回転させることによ
り、軸対称な定常的なガス流路の形成を阻止させ
る機能を果すことができる。さらに、特に両端の
翼板は高温度のペデスタル付近で熱分解反応を終
えたガス流を反応塔の外周方向に追い払うように
作用し、基板結晶に対する新しいガス流の供給を
確実に行い、エピタキシヤル成長に好ましいガス
供給を実現する。また、回転する軸非対称な位置
からの傾斜角を持つた噴出は、広いペデスタル面
すなわち基板結晶面に対して極めて良好に分散
化、均一化されたガス供給を実現する。
上述のように本発明は、ガスの供給側を全く新
しい構造とすることによりエピタキシヤル成長の
基板面内での均一化を達成するものであり、従来
のペデスタル側の回転による改善策とは性質を異
にするものである。しかし、本発明の装置構造
は、ペデスタル側の構造に何等の制約なしに実施
できることから、本発明に加えての補助的な手段
として、従来のペデスタル側の回転を容易に重畳
させることが可能であり、ガス噴出板側とペデス
タル側とのそれぞれの回転方向あるいは回転数を
選定することにより非常に広いガス流量範囲およ
び成長温度範囲にわたつてのエピタキシヤル成長
条件を最適化できる利点もある。
しい構造とすることによりエピタキシヤル成長の
基板面内での均一化を達成するものであり、従来
のペデスタル側の回転による改善策とは性質を異
にするものである。しかし、本発明の装置構造
は、ペデスタル側の構造に何等の制約なしに実施
できることから、本発明に加えての補助的な手段
として、従来のペデスタル側の回転を容易に重畳
させることが可能であり、ガス噴出板側とペデス
タル側とのそれぞれの回転方向あるいは回転数を
選定することにより非常に広いガス流量範囲およ
び成長温度範囲にわたつてのエピタキシヤル成長
条件を最適化できる利点もある。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、ガス噴出
板に軸非対称の位置で中心軸に対して傾斜角を持
つてガス噴出を行なうガス噴出口と翼板とを設け
てなるガス供給側構造を回転させることにより、
MO−CVD法における軸対称なガス流路の定常
化を阻止してガス流路の分散化、非定常化を行
い、エピタキシヤル成長時における広い基板結晶
表面内でのガス流との接触条件の均一化を計り、
成長層の品質の面内均一性を飛躍的に改善するこ
とができる。
板に軸非対称の位置で中心軸に対して傾斜角を持
つてガス噴出を行なうガス噴出口と翼板とを設け
てなるガス供給側構造を回転させることにより、
MO−CVD法における軸対称なガス流路の定常
化を阻止してガス流路の分散化、非定常化を行
い、エピタキシヤル成長時における広い基板結晶
表面内でのガス流との接触条件の均一化を計り、
成長層の品質の面内均一性を飛躍的に改善するこ
とができる。
化合物半導体デバイスの進展にともなつて、近
年、化合物半導体の基板の直径は急速に増大し、
かかる大型の基板結晶に対して良好な面内均一性
を実現するMO−CVDエピタキシヤル成長の製
造装置が要請されており、本発明は、化合物半導
体による超高周波集積回路および光集積回路の高
性能化、高密度化、高歩留り化、低コスト化等に
大いに貢献し、極めて優れた工業的な効果があ
る。
年、化合物半導体の基板の直径は急速に増大し、
かかる大型の基板結晶に対して良好な面内均一性
を実現するMO−CVDエピタキシヤル成長の製
造装置が要請されており、本発明は、化合物半導
体による超高周波集積回路および光集積回路の高
性能化、高密度化、高歩留り化、低コスト化等に
大いに貢献し、極めて優れた工業的な効果があ
る。
第１図は本発明の化合物半導体薄膜の製造装置
の一例を具体的に示す断面構造図、第２図は従来
の化合物半導体薄膜の製造装置の一例を示す断面
構造図である。 １，２１……反応塔、２，２２……流水口、
３，２３……排水口、４，２４……支柱、５，２
５……ペデスタル、６，２６……高周波線輪、
７，２７……化合物半導体基板結晶、８，２８…
…ガス供給口、９，２９……排ガス口、１０……
ガス誘導管、１１……ガス噴出板、１２……ガス
噴出口、１３……翼板、１４……永久磁石、１５
……回転永久磁石、１６……駆動アーム、１７，
３１……混合空間、３０……メツシユ板、３２…
…メツシユ口。
の一例を具体的に示す断面構造図、第２図は従来
の化合物半導体薄膜の製造装置の一例を示す断面
構造図である。 １，２１……反応塔、２，２２……流水口、
３，２３……排水口、４，２４……支柱、５，２
５……ペデスタル、６，２６……高周波線輪、
７，２７……化合物半導体基板結晶、８，２８…
…ガス供給口、９，２９……排ガス口、１０……
ガス誘導管、１１……ガス噴出板、１２……ガス
噴出口、１３……翼板、１４……永久磁石、１５
……回転永久磁石、１６……駆動アーム、１７，
３１……混合空間、３０……メツシユ板、３２…
…メツシユ口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 有機金属化合物熱分解法によるエピタキシヤ
ル成長層の製造装置において、 中心軸に対して傾斜しかつ軸非対称な位置に、
複数枚の翼板と該翼板間のスリツト状のガス噴出
口とを有するガス噴出板を設け、 ガス供給口から導入されるガスを該ガス噴出板
に導くためのガス誘導管を設け、 該ガス誘導管とガス噴出板とで形成される空間
内で、反応に関与する原料ガスおよびキヤリヤガ
スを拡散混合し、 ガス噴出口から中心軸に対して傾斜して軸非対
称に噴出せしめるようになし、 該ガス噴出板とガス誘導管とを回転させて、中
心軸上で静止あるいは回転しているペデスタル上
の化合物半導体基板結晶に対して、該基板結晶の
上部のガス流を外周方向に分散させながら軸非対
称なガス流を照射するように構成したことを特徴
とする化合物半導体薄膜の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8892785A JPS61248517A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 化合物半導体薄膜の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8892785A JPS61248517A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 化合物半導体薄膜の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61248517A JPS61248517A (ja) | 1986-11-05 |
| JPH039608B2 true JPH039608B2 (ja) | 1991-02-08 |
Family
ID=13956536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8892785A Granted JPS61248517A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 化合物半導体薄膜の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61248517A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3084232B2 (ja) * | 1996-06-04 | 2000-09-04 | イートン コーポレーション | 縦型加熱処理装置 |
| KR101223489B1 (ko) * | 2010-06-30 | 2013-01-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | 기판 가공 장치 |
-
1985
- 1985-04-26 JP JP8892785A patent/JPS61248517A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61248517A (ja) | 1986-11-05 |
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