JPH04160094A - 半導体薄膜気相成長装置 - Google Patents
半導体薄膜気相成長装置Info
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- JPH04160094A JPH04160094A JP28144590A JP28144590A JPH04160094A JP H04160094 A JPH04160094 A JP H04160094A JP 28144590 A JP28144590 A JP 28144590A JP 28144590 A JP28144590 A JP 28144590A JP H04160094 A JPH04160094 A JP H04160094A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体薄膜気相成長装置に関するもので、基
板面内での成膜速度及び組成の分布を均一化し、反応容
器壁への不必要な生成物の付着を防止したものである。
板面内での成膜速度及び組成の分布を均一化し、反応容
器壁への不必要な生成物の付着を防止したものである。
従来の半導体薄膜気相成長装置のうち
有機金属化学気相成長装置、例えばＩｎＰ／Ｉｎ Ｇｉ
Ａｓ Ｐ系の化合物半導体薄膜を作成する有機金属化
学気相成長装置の一例を第４図（ａ）、 （ｂ）に示す
。図において、（１）は反応容器、（２）はＩｎＰ単結
晶基板、（３）はカーボン製の基板保持台、（４）は加
熱用高周波誘導コイルを示す。
Ａｓ Ｐ系の化合物半導体薄膜を作成する有機金属化
学気相成長装置の一例を第４図（ａ）、 （ｂ）に示す
。図において、（１）は反応容器、（２）はＩｎＰ単結
晶基板、（３）はカーボン製の基板保持台、（４）は加
熱用高周波誘導コイルを示す。
この装置を用いてＩｎ Ｐ／Ｉｎ ＧＪ Ａｓ Ｐ系の
結晶薄膜をＩｎＰ単結晶基板（２）上に形成するには、
先ず加熱用高周波誘導コイル（４）によりカーボン製の
基板保持台（３）を加熱する。尚高周波誘導コイル（４
）に代えて抵抗加熱方式又は赤外線ランプ加熱方式によ
り加熱してもよい。
結晶薄膜をＩｎＰ単結晶基板（２）上に形成するには、
先ず加熱用高周波誘導コイル（４）によりカーボン製の
基板保持台（３）を加熱する。尚高周波誘導コイル（４
）に代えて抵抗加熱方式又は赤外線ランプ加熱方式によ
り加熱してもよい。
このようにカーボン製基板保持台（３）を加熱すること
によって、そこに載置されたＩｎＰ単結晶基板（２）を
加熱した状態で、反応容器（１）内にＨ２ガスで希釈さ
れたトリメチルガリウム（ＴＭＣＩ）、）リメチルイン
ジウム （ＴＭＩｎ）等の有機金属ガス及びアルシン（Ａ ｓ
Ｈ３） ＋ ホスフィン（ＰＨｉ）等の水素化金属ガス
を供給し、これらの原料ガスの熱分解反応を利用してＩ
ｎＰ単結晶基板（２）上にＩｎ Ｐ／Ｉｎ Ｇａ Ａｓ
Ｐ系の結晶薄膜を形成させる。例えばＩｎＰ結晶薄膜
を形成する場合には、Ｈ２ガス中に流量制御されたＴ
Ｍ Ｉ ｎとＰＨ３を、Ｉｎ Ｇａ Ａｓ ｐ結晶薄膜
を形成する場合にはＨ２ガス中に流量制御されたＴＭＩ
ｎ。
によって、そこに載置されたＩｎＰ単結晶基板（２）を
加熱した状態で、反応容器（１）内にＨ２ガスで希釈さ
れたトリメチルガリウム（ＴＭＣＩ）、）リメチルイン
ジウム （ＴＭＩｎ）等の有機金属ガス及びアルシン（Ａ ｓ
Ｈ３） ＋ ホスフィン（ＰＨｉ）等の水素化金属ガス
を供給し、これらの原料ガスの熱分解反応を利用してＩ
ｎＰ単結晶基板（２）上にＩｎ Ｐ／Ｉｎ Ｇａ Ａｓ
Ｐ系の結晶薄膜を形成させる。例えばＩｎＰ結晶薄膜
を形成する場合には、Ｈ２ガス中に流量制御されたＴ
Ｍ Ｉ ｎとＰＨ３を、Ｉｎ Ｇａ Ａｓ ｐ結晶薄膜
を形成する場合にはＨ２ガス中に流量制御されたＴＭＩ
ｎ。
ＴＭＧａとＡｓ Ｈ３，ＰＨ１とをそれぞれ混合させる
。また半導体中のｐ形、ｎ形を制御するためには、ｐ形
ではジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、ｎ形ではモノシラン（
ＳｉＨ４）等の不純物ガスを原料ガス中に混合させて、
結晶薄膜中にＺｎ、Ｓｉ等をそれぞれドーピングする。
。また半導体中のｐ形、ｎ形を制御するためには、ｐ形
ではジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、ｎ形ではモノシラン（
ＳｉＨ４）等の不純物ガスを原料ガス中に混合させて、
結晶薄膜中にＺｎ、Ｓｉ等をそれぞれドーピングする。
上記のようにして、ＩｎＰ単結晶基板上に結晶薄膜を形
成する場合、原料ガスは反応管上流より反応管容器内に
導入される。導入されたガスは５００〜８００℃に加熱
されたカーボン製基板保持台及び反応容器壁からなる流
路を流れ、ＩｎＰ単結晶基板上に到達し、熱分解反応に
より結晶薄膜を形成するが、原料ガスの一部はＩｎＰ単
結晶基板上に到達する前に、高温に加熱されたカーボン
製基板保持台によって加熱されることにより、熱分解さ
れる。
成する場合、原料ガスは反応管上流より反応管容器内に
導入される。導入されたガスは５００〜８００℃に加熱
されたカーボン製基板保持台及び反応容器壁からなる流
路を流れ、ＩｎＰ単結晶基板上に到達し、熱分解反応に
より結晶薄膜を形成するが、原料ガスの一部はＩｎＰ単
結晶基板上に到達する前に、高温に加熱されたカーボン
製基板保持台によって加熱されることにより、熱分解さ
れる。
このためＩｎＰ単結晶基板の上流と下
流とで結晶成長速度に差があられれ、またＩｎ Ｇａ
Ａｔ Ｐ等の４元系の半導体結晶成長では、上流と下流
とで結晶の組成に差があられれる等、結晶薄膜の均一性
に問題があった。この問題はＩｎＰ単結晶基板の大きさ
が大きいほど顕著になり、歩留りや品質に大きく影響す
る。
Ａｔ Ｐ等の４元系の半導体結晶成長では、上流と下流
とで結晶の組成に差があられれる等、結晶薄膜の均一性
に問題があった。この問題はＩｎＰ単結晶基板の大きさ
が大きいほど顕著になり、歩留りや品質に大きく影響す
る。
またＩｎＰ単結晶基板に到達する前に分解した原料ガス
の一部は、反応容器壁土に結晶成長に不必要な生成物を
付着させるが、この不必要な生成物が基板上に落下する
と結晶薄膜の品質が損なわれてしまう。更にこの生成物
の付着が著しい場合には、反応容器内の洗浄を頻繁に行
なう必要があり、成長装置の稼動率を低下するという問
題もあった。
の一部は、反応容器壁土に結晶成長に不必要な生成物を
付着させるが、この不必要な生成物が基板上に落下する
と結晶薄膜の品質が損なわれてしまう。更にこの生成物
の付着が著しい場合には、反応容器内の洗浄を頻繁に行
なう必要があり、成長装置の稼動率を低下するという問
題もあった。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、基板面内での成膜
速度及び組成の分布を均一化し、反応容器壁への不必要
な生成物の付着を防止した半導体薄膜気相成長装置を開
発したものである。
速度及び組成の分布を均一化し、反応容器壁への不必要
な生成物の付着を防止した半導体薄膜気相成長装置を開
発したものである。
即ち本発明は、反応容器中に半導体基板を載置した基板
保持台を有する半導体薄膜気相成長装置において、基板
保持台の基板よりも上流側を石英で形成したことを特徴
とするものである。
保持台を有する半導体薄膜気相成長装置において、基板
保持台の基板よりも上流側を石英で形成したことを特徴
とするものである。
本発明は上記の如く、半導体薄膜気相成長装置において
、反応容器内の基板保持台の基板より上流側を石英で形
成したものである。その理由を以下に説明する。
、反応容器内の基板保持台の基板より上流側を石英で形
成したものである。その理由を以下に説明する。
即ち従来の成長装置においては原料ガスの熱分解により
基板上に結晶薄膜を形成させるため、カーボン製基板保
持台全体を高周波誘導コイルにより加熱し、これにより
原料ガスを広い範囲にわたって加熱していた。このため
不必要な場所で原料ガスの熱分解が起きていた。これに
対して本発明ではカーボン製基板保持台の基板より上流
側は石英で形成されているため、この石英形成部は高周
波誘導コイルにより加熱されず、また熱伝導率が、カー
ボン製基板保持台に比べて小さいため、石英形成部上の
原料ガスの温度は、ＩｎＰ単結晶基板上の原料ガスの温
度に比べて低くなり、従って石英形成部上での原料ガス
の熱分解は抑制されることになる。
基板上に結晶薄膜を形成させるため、カーボン製基板保
持台全体を高周波誘導コイルにより加熱し、これにより
原料ガスを広い範囲にわたって加熱していた。このため
不必要な場所で原料ガスの熱分解が起きていた。これに
対して本発明ではカーボン製基板保持台の基板より上流
側は石英で形成されているため、この石英形成部は高周
波誘導コイルにより加熱されず、また熱伝導率が、カー
ボン製基板保持台に比べて小さいため、石英形成部上の
原料ガスの温度は、ＩｎＰ単結晶基板上の原料ガスの温
度に比べて低くなり、従って石英形成部上での原料ガス
の熱分解は抑制されることになる。
このためＩｎＰ単結晶基板上の上流側での結晶成長速度
及び該基板の上下流側での結晶薄膜組成の差が小さくな
り、また反応容器内壁への不必要な生成物の付着が少な
くなるため、ＩｎＰ単結晶基板上への付着物の落下が少
なくなり、品質及び歩留りの向上を可能にする。
及び該基板の上下流側での結晶薄膜組成の差が小さくな
り、また反応容器内壁への不必要な生成物の付着が少な
くなるため、ＩｎＰ単結晶基板上への付着物の落下が少
なくなり、品質及び歩留りの向上を可能にする。
なお石英形成部の具体的な構造は、例えば基板保持台の
該当場所のカーボンを石英で置き換えたり、その場所を
石英板で被覆する方法を採ればよい。
該当場所のカーボンを石英で置き換えたり、その場所を
石英板で被覆する方法を採ればよい。
以下本発明を実施例について説明する。
第１図（ａ）、 （ｂｌ に本発明装置の一実施例を示
す。図において、（１）は反応容器、（２）はＩｎＰ単
結晶基板、（３）はカーボン製基板保持台、（４）は加
熱用高周波誘導コイル、（５）は石英置換部を示し、高
周波誘導コイル（４）で反応容器（１）内のカーボン製
基板保持台（３）及び保持したＩｎＰ単結晶基板（２）
を加熱することにより、原料ガスを加熱分解してＩｎＰ
単結晶基板（２）上に結晶薄膜を形成させる。
す。図において、（１）は反応容器、（２）はＩｎＰ単
結晶基板、（３）はカーボン製基板保持台、（４）は加
熱用高周波誘導コイル、（５）は石英置換部を示し、高
周波誘導コイル（４）で反応容器（１）内のカーボン製
基板保持台（３）及び保持したＩｎＰ単結晶基板（２）
を加熱することにより、原料ガスを加熱分解してＩｎＰ
単結晶基板（２）上に結晶薄膜を形成させる。
カーボン製基板保持台（３）上のＩｎＰ単結晶基板（２
）より上流側に石英置換部（５）を設けることにより、
石英置換部（５）は高周波誘導コイル（４）によって加
熱されず、また熱伝導率がカーボン製基板保持台（３）
に比べて小さいため、石英置換部（５）上の原料ガスの
温度はｒｎＰ単結晶基板（２）上の原料ガスの温度に比
べて低くなり、この部分で原料ガスの熱分解は抑制され
る。
）より上流側に石英置換部（５）を設けることにより、
石英置換部（５）は高周波誘導コイル（４）によって加
熱されず、また熱伝導率がカーボン製基板保持台（３）
に比べて小さいため、石英置換部（５）上の原料ガスの
温度はｒｎＰ単結晶基板（２）上の原料ガスの温度に比
べて低くなり、この部分で原料ガスの熱分解は抑制され
る。
このように本発明によればＩｎＰ単結晶基板（２）より
も上流での原料ガスの分解が少なくなるので、従来に比
べてＩｎＰ単結晶基板（２）上の上流側と下流側での結
晶成長速度の差が小さくなる。さらに上記基板（２）上
の上流側と下流側での結晶組成の差が小さくなる。また
反応容器（１）壁への不必要な生成物の付着が少なくな
るため、反応容器ｆｌ）壁からＩｎＰ単結晶基板（２）
上への付着物落下が少なくなり、品質及び歩留りの向上
を可能にするものである。
も上流での原料ガスの分解が少なくなるので、従来に比
べてＩｎＰ単結晶基板（２）上の上流側と下流側での結
晶成長速度の差が小さくなる。さらに上記基板（２）上
の上流側と下流側での結晶組成の差が小さくなる。また
反応容器（１）壁への不必要な生成物の付着が少なくな
るため、反応容器ｆｌ）壁からＩｎＰ単結晶基板（２）
上への付着物落下が少なくなり、品質及び歩留りの向上
を可能にするものである。
第４図に示す従来装置と上記本発
明装置を用いてＩｎＰ単結晶基板上に
Ｇ ａ ｘ Ｉ ｎ ＋−ｔ Ａ Ｓｙ ＰＩ−ｙ結
晶薄膜を成長させ、その場合の結晶成長速度（μｍ ／
ｈ）及びＧ！の混晶比Ｘのガスの流れ方向の分布を調べ
た。その結果を第２図（ａ）に結晶成長速度（ｔｔ ｍ
／ｂ）を、第２図（ｂ）にＧ！混晶比Ｘのガスの流れ
方向の分布を示す。図から判るように、本発明装置によ
れば従来装置に比べてより均一な結晶成長速度及び組成
分布が得られることが判る。
晶薄膜を成長させ、その場合の結晶成長速度（μｍ ／
ｈ）及びＧ！の混晶比Ｘのガスの流れ方向の分布を調べ
た。その結果を第２図（ａ）に結晶成長速度（ｔｔ ｍ
／ｂ）を、第２図（ｂ）にＧ！混晶比Ｘのガスの流れ
方向の分布を示す。図から判るように、本発明装置によ
れば従来装置に比べてより均一な結晶成長速度及び組成
分布が得られることが判る。
以上半導体薄膜気相成長装置として第１図（ａ）、 （
ｂ）に示す縦型の装置について説明したが、本発明は第
３図（りに示すような横型及び第３図（ｂ）に示すよう
なバレル型等種々の反応容器の形状に対しても適用可能
である。また説明では基板保持台の加熱方法として、高
周波誘導加熱方式を用いた例を示したが、抵抗加熱方式
。
ｂ）に示す縦型の装置について説明したが、本発明は第
３図（りに示すような横型及び第３図（ｂ）に示すよう
なバレル型等種々の反応容器の形状に対しても適用可能
である。また説明では基板保持台の加熱方法として、高
周波誘導加熱方式を用いた例を示したが、抵抗加熱方式
。
赤外線ランプ加熱方式等、他の加熱方式を具備する気相
成長装置にも容易に適用可能である。
成長装置にも容易に適用可能である。
更に説明では半導体結晶薄膜の例としてＩｎＰ／ＩＩＩ
Ｇ！ＡＳＰ系の材料を用いたが、その他のＧａ Ａｓ
／Ｇａ ＡｌＡｓ系の材料やＳｉ等の材料に対しても本
発明は適用可能であることはいうまでもない。
Ｇ！ＡＳＰ系の材料を用いたが、その他のＧａ Ａｓ
／Ｇａ ＡｌＡｓ系の材料やＳｉ等の材料に対しても本
発明は適用可能であることはいうまでもない。
このように本発明によれば、簡単な構造により、結晶成
長速度及び結晶組成の基板面内分布が小さくなり、反応
容器壁への分解生成物の付着が少な（、反応容器壁から
基板への付着物の落下が少なくなるとともに、反応容器
の洗浄回数が少なくてすみ、製品の歩留りが向上し、装
置の稼動率が高くなる等、工業上顕著な効果を奏するも
のである。
長速度及び結晶組成の基板面内分布が小さくなり、反応
容器壁への分解生成物の付着が少な（、反応容器壁から
基板への付着物の落下が少なくなるとともに、反応容器
の洗浄回数が少なくてすみ、製品の歩留りが向上し、装
置の稼動率が高くなる等、工業上顕著な効果を奏するも
のである。
第１図（ａ）、 （ｂ）は本発明装置の一実施例を示す
もので、（りは側断面図、（ｂ）は（１）のＡＡ’線断
面図、第２図（り、 （ｂ）は本発明装置と従来装置の
半導体薄膜の結晶成長速度及びＧａ混晶比の分布を示す
もので、（ａ）は結晶成長速度の分布を示す線図、（ｂ
）はＧａ混晶比の分布を示す線図、第３図（１）、 （
ｂ）は他の反応容器形状を有する装置の例を示す側断面
で、（りは横型装置、（ｂ）はバレル型装置、第４図（
り。 （ｂ）は従来装置を示すもので、（１）は側断面図、（
ｂ）は（ａ）のＢＢ’線断面図である。 １・・・反応容器 ２・・・ＩｎＰ単結晶基板 ３・・・カーボン製基板保持台 ４・・・加熱用高周波誘導コイル ５・・・石英置換部 第１図 原料ガス （ｂ） 第２図 基板上流端からの距離（ｍｍ） （ｂ） ＯＩｏ ２０ ３０ ４０ ５０ 基板上流端からの距離（ｍｍ） 第３図 ル （ｂ） 排気 排気 第４図
もので、（りは側断面図、（ｂ）は（１）のＡＡ’線断
面図、第２図（り、 （ｂ）は本発明装置と従来装置の
半導体薄膜の結晶成長速度及びＧａ混晶比の分布を示す
もので、（ａ）は結晶成長速度の分布を示す線図、（ｂ
）はＧａ混晶比の分布を示す線図、第３図（１）、 （
ｂ）は他の反応容器形状を有する装置の例を示す側断面
で、（りは横型装置、（ｂ）はバレル型装置、第４図（
り。 （ｂ）は従来装置を示すもので、（１）は側断面図、（
ｂ）は（ａ）のＢＢ’線断面図である。 １・・・反応容器 ２・・・ＩｎＰ単結晶基板 ３・・・カーボン製基板保持台 ４・・・加熱用高周波誘導コイル ５・・・石英置換部 第１図 原料ガス （ｂ） 第２図 基板上流端からの距離（ｍｍ） （ｂ） ＯＩｏ ２０ ３０ ４０ ５０ 基板上流端からの距離（ｍｍ） 第３図 ル （ｂ） 排気 排気 第４図
Claims (1)
- （１）反応容器内に半導体基板を載置した基板保持台を
設け、上記保持台を加熱する加熱装置を備え、さらに反
応容器内に導入した原料ガスを上記基板上を一定方向に
流すことにより基板上に半導体結晶薄膜を成長させる薄
膜気相成長装置において、基板保持台の基板よりも上流
側を石英で形成したことを特徴とする半導体薄膜気相成
長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28144590A JPH04160094A (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28144590A JPH04160094A (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04160094A true JPH04160094A (ja) | 1992-06-03 |
Family
ID=17639276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28144590A Pending JPH04160094A (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04160094A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016039225A (ja) * | 2014-08-07 | 2016-03-22 | 大陽日酸株式会社 | 気相成長装置 |
-
1990
- 1990-10-19 JP JP28144590A patent/JPH04160094A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016039225A (ja) * | 2014-08-07 | 2016-03-22 | 大陽日酸株式会社 | 気相成長装置 |
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