JPH04367238A - 気相エピタキシャル成長装置 - Google Patents

気相エピタキシャル成長装置

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JPH04367238A
JPH04367238A JP14285491A JP14285491A JPH04367238A JP H04367238 A JPH04367238 A JP H04367238A JP 14285491 A JP14285491 A JP 14285491A JP 14285491 A JP14285491 A JP 14285491A JP H04367238 A JPH04367238 A JP H04367238A
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JP
Japan
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gas
substrate
temperature
introduction pipe
reaction tube
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Withdrawn
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JP14285491A
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English (en)
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Yoshito Nishijima
西嶋 由人
Akira Sawada
亮 澤田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は気相エピタキシャル成長
装置に係り、特にエピタキシャル成長用の原料ガスとし
て有機金属ガスを用いたMOCVD装置に関する。
【0002】近年、半導体デバイスを製造する場合、サ
ファイアのような絶縁性基板上にカドミウムテルル(C
dTe)より成る化合物半導体結晶を形成し、該結晶を
形成した基板上に素子形成用の水銀・カドミウム・テル
ル( HgCdTe) の化合物半導体結晶をMOCV
D(Metal Organic Chemical 
Vapor Deposition) 法で形成し、こ
の材料を用いて赤外線検知装置のような半導体デバイス
を形成する方法を採っている。
【0003】このようなMOCVD法は、石英製の反応
管内にカーボン製の基板加熱台を設置し、この上にサフ
ァイア等のエピタキシャル成長用基板を載置し、該反応
管内にジメチルカドミウム[Cd(CH3)2]、およ
びジエチルテルル[Te(C2H5)2] 等の有機金
属化合物ガスのエピタキシャル成長用の原料ガスを導入
し、該反応管の周囲に設けた高周波誘導加熱用のコイル
に高周波電力を印加して、前記基板加熱台を加熱するこ
とで、その上の基板を加熱し、反応管内に導入された原
料ガスを前記基板上で加熱分解してCdTeのような化
合物半導体結晶を形成している。
【0004】このような化合物半導体結晶の成長速度、
或いは形成される結晶の組成を該基板の全面の領域にわ
たって精度良く制御するためには、基板加熱台上に載置
されたエピタキシャル成長用の基板の全領域の温度が均
一な温度と成るように高精度に制御することが必要であ
る。
【0005】
【従来の技術】従来のこのようなMOCVD装置に付い
て述べると、図3に示すように石英よりなる反応管1内
にカーボン製の基板加熱台2を設置し、この上にサファ
イア等のエピタキシャル成長用の基板3を載置し、該反
応管1内にジメチルカドミウム[Cd(CH3)2]、
およびジエチルテルル[Te(C2H5)2] 等の有
機金属化合物ガスを水素ガスのキャリアガスで希釈した
エピタキシャル成長用の原料ガスを、原料ガス導入管4
より導入する。
【0006】そして該反応管1の周囲に設けた高周波誘
導加熱用のコイル5に高周波電力を印加し、前記基板加
熱台2を約400 ℃の温度に加熱することで、その上
の基板3を加熱し、反応管1内に導入された原料ガスを
前記基板3上で加熱分解してCd原子とTe原子を発生
させ、両者の原子の化学反応によりCdTeのような化
合物半導体結晶をエピタキシャル成長して形成している
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記した原料
ガスを希釈した水素ガスは、基板表面上を上流側より下
流側へ矢印Aに示すようにして流れている。この水素ガ
スは反応管1内に導入された時点では室温であり、基板
加熱台2の温度に比較して低温である。そのためにこの
原料ガスを希釈した水素ガスにより、基板加熱台2のガ
ス上流側のP点は低温となり、ガスの流れる移動方向に
沿って基板加熱台の温度が高温側に移行し、Q点は高温
となる。
【0008】このため、基板3の温度が変動し、そのた
め、該基板上にエピタキシャル成長して形成するCdT
e結晶の成長温度が基板加熱台2上で変動し、CdTe
のエピタキシャル結晶の組成が基板3上で変動したり、
或いはCdTeのエピタキシャル結晶の成長層の厚さが
基板3上で部分的に変動する欠点がある。
【0009】上記した基板加熱台2の温度変動は、該反
応管1内に導入される原料ガスを希釈した水素ガスが室
温であるために生じる。従って、反応管1内に供給する
有機金属ガスより成る原料ガスを希釈した水素ガスの温
度を、予め加熱し、基板加熱台2の温度に略等しく成る
迄上昇させると、ガスの流れ方向での基板加熱台2内の
温度変動は生じない。
【0010】然し、このようにすると、反応管1内に供
給される水素ガスで希釈された原料ガスが、前記原料ガ
ス導入管4内で加熱分解して相互に反応して該原料ガス
導入管5の内壁内に付着して消費されるため、反応管1
内でCdTe結晶が成長しないおそれがある。
【0011】そのため、水素ガスで希釈された原料ガス
が、原料ガス導入管4内で分解せずに、かつその原料ガ
スが反応管1内に導入された時点での温度を、基板加熱
台2の温度まで向上させることが必要となる。
【0012】本発明は上記した事項に鑑みてなされたも
ので、水素ガスで希釈された有機金属の原料ガスが原料
ガス導入管内で分解せずに、かつ反応管1内に導入され
る前記原料ガスの温度が、基板加熱台2の温度に略等し
くなる迄向上させることが可能な気相エピタキシャル成
長装置の提供を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の気相エピタキシ
ャル成長装置は、反応管内にエピタキシャル成長用の基
板を載置した基板加熱台を設置し、該反応管に連なるガ
ス導入管よりエピタキシャル成長用の原料ガスを導入し
、前記基板を加熱して反応管内に流入する原料ガスを加
熱分解して該基板上にエピタキシャル結晶を成長する装
置に於いて、前記原料ガスを導入する原料ガス導入管と
別個に前記反応管に連なり、管の外壁に加熱手段を備え
たガス流制御用ガス導入管を設ける。
【0014】そして前記基板のガス上流側、およびガス
下流側の温度を検知する検知手段を備え、前記原料ガス
導入管、およびガス流制御用ガス導入管より反応管内に
ガスを導入し、前記基板のガス上流側、およびガス下流
側の温度を検知する検知手段で、前記基板のガス上流側
、およびガス下流側の温度を検知し、該検知した温度情
報に基づいて、前記ガス流制御用ガス導入管の加熱手段
を作動させることを特徴とするものである。
【0015】また前記基板加熱台が回転可能であり、該
基板加熱台の回転中心と該回転中心よりガス上流側の基
板加熱台に前記温度検知手段を配置したことを特徴とす
る。また前記温度検知手段が光高温計であり、基板の回
転中心、および該基板の回転中心よりガス下流側の基板
の温度を、該反応管の外部より光高温計で検知したこと
を特徴とする。
【0016】更に原料ガス導入管を複数本設けたことを
特徴とする。またガス流制御用ガス導入管の加熱手段の
補助加熱手段として基板加熱台からの放射熱を用いたこ
とを特徴とするものである。
【0017】
【作用】本発明は、水素ガスで希釈された原料ガスの流
量を微量な状態とし、この原料ガスを反応管内に導入す
る原料ガス導入管とは別個に、該反応管に接続され、水
素ガスよりなるガス流制御用ガスを別個に流すガス流制
御用ガス導入管を新たに設ける。
【0018】そしてこのガス流制御用ガス導入管の外壁
に加熱ヒータを配設する。そして該反応管内にエピタキ
シャル成長用の基板を載置した基板設置台を挿入した後
、該反応管内を排気しながら前記ガス流制御用ガス導入
管より水素ガスを反応管内に導入し、該反応管の周囲に
設けられた高周波誘導加熱コイルに通電した状態で、回
転可能な基板加熱台の回転中心の温度と、該回転中心よ
りも上流側の基板加熱台の温度とを測定し、この温度差
が零になるように、ガス流制御用ガス導入管の外壁に設
けられた加熱ヒータの温度を調節する。
【0019】このようにすると、基板加熱台の全領域の
加熱温度が均一な温度となり、そのため、該基板加熱台
上に載置されたエピタキシャル成長用の基板の温度も均
一となる。
【0020】そしてこのように基板加熱台の温度が全領
域に渡って均一な温度になるように調節した後、微量な
水素ガスで希釈されたジメチルカドミウムガス、或いは
ジエチルテルルガスの有機金属ガスよりなるエピタキシ
ャル成長用の原料ガスを、原料ガス導入管より導入する
【0021】そしてこの微量な原料ガスを反応管内に導
入することで、基板加熱台の上流側と下流側では多少温
度がずれることもあるが、この温度のずれは、前記した
基板加熱台の上流側、および下流側に設置された温度検
知手段で検知し、この検知情報に基づいてガス流制御用
ガス導入管の外壁に設置した加熱ヒータの印加電力を制
御することで、基板加熱台の上流側、および下流側の温
度が均一な温度となる。このようにすれば、基板の加熱
温度が基板の全領域で均一となるため、その上にエピタ
キシャル成長により形成されるCdTe結晶の組成、お
よび厚さが均一なCdTeのエピタキシャル結晶が得ら
れる。
【0022】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例につき詳
細に説明する。図1は本発明の気相エピタキシャル成長
装置の第1実施例の説明図で、図示するように、石英製
の反応管1内にエピタキシャル成長用のサファイア製の
基板3を載置したカーボン製の基板加熱台2を設置し、
該反応管1に連なる原料ガス導入管4より水素ガスに希
釈されたエピタキシャル成長用のジエチルテルルガス、
およびジメチルカドミウムガスより成る原料ガスを導入
している。
【0023】そしてこの原料ガスを導入する原料ガス導
入管4とは別個に前記反応管1の側壁に接続され、管の
外壁に加熱ヒータ11を備えたガス流制御用ガス導入管
12を設ける。
【0024】また前記基板加熱台2のガス上流側の先端
部Rの近傍、および該基板加熱台の回転中心に該当する
位置Sに、石英製の熱電対保護管13内に挿入された熱
電対14の先端部のジャンクション位置が位置するよう
にする。そして上記反応管1内に前記ガス流制御用ガス
導入管12より水素ガスを例えば10リットル/分の流
量で流し、該反応管の側壁に設けた高周波誘導加熱用の
コイル5に通電し、前記したガスの上流側の位置Rと、
基板加熱台2の回転中心に該当するガス下流側の位置S
の温度を熱電対14で測定し、上記したR点の温度とS
点の位置の温度が等しくなるように、加熱ヒータ11の
温度を調節する。そしてこのR点の温度とS点の温度が
合致した時点で、原料ガス導入管4より水素ガスに希釈
されたジメチルカドミウムガス、およびジエチルテルル
ガスのエピタキシャル成長用の原料ガスを0.5リット
ル/分の極く微量な状態で流す。そしてこの原料ガスを
反応管内に流すことで、前記R点の温度とS点の基板加
熱台2の位置で温度変動が生じると、この温度変動に応
じて、加熱ヒータ11に流す電流を調節して基板加熱台
2のガス上流側の位置、或いはガス下流側の位置で温度
が均一に成るように調節する。
【0025】また本発明の第2実施例として、前記した
熱電対を用いてガスの上流側とガスの下流側の温度を検
知する代わりに、図2に示すようにエピタキシャル成長
用の基板3のガス上流側の位置Kとガス下流側の位置(
基板の回転中心に該当)Mとの温度を光高温計(パイロ
メータ)15を用いて測定しても良い。
【0026】この場合も、前記したように反応管1内に
前記ガス流制御用ガス導入管12より水素ガスを例えば
10リットル/分の流量で流し、該反応管1の側壁に設
けた高周波誘導加熱用のコイル5に通電し、前記した基
板3のガスの上流側の位置Kとガス下流側の位置(基板
の回転中心の位置)Mの温度をパイロメータで測定し、
上記したK点の温度とM点の位置の温度が等しくなるよ
うに、加熱ヒータ11の温度を調節する。そしてこのK
点の温度とM点の温度が合致した時点で、原料ガス導入
管4より水素ガスに希釈されたジメチルカドミウムガス
、およびジエチルテルルガスのエピタキシャル成長用の
原料ガスを0.5 リットル/分の極く微量な状態で流
す。この原料ガスの流量は、前記したガス流制御用ガス
の流量に比較して極微量であるので、この原料ガスを反
応管1内に導入しても、上記基板のガス上流位置K、お
よびガス下流位置Mの各々の温度は殆ど変動することは
無いので、第1実施例のような熱電対を用いる代わりに
パイロメータを用い、また加熱ヒータ11の温度制御機
構も、反応管内の時々刻々に変動する温度に追随して比
例的に制御する複雑な温度制御機構を用い無くとも、エ
ピタキシャル成長前に定温に設定するだけで良くなり、
簡単な温度制御機構を用いても、エピタキシャル成長用
の基板の温度を均一な温度に調節することが可能となる
【0027】また他の実施例として、前記原料ガス導入
管4は一本でなく複数本設けても良い。また前記ガス流
制御用ガス導入管12の加熱ヒータ11の補助加熱手段
として基板加熱台2からの放射熱を反射板(図示せず)
、或いは反射用レンズ(図示せず)を用いてガス流制御
用ガス導入管12に当てるようにし、この放射熱を前記
加熱ヒータ11の補助手段として用いても良い。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の気相エピタ
キシャル成長装置によれば、原料ガスが反応管内に導入
される以前に分解されることなく、基板のガス上流側と
ガス下流側の温度を均一な状態に保つことが可能となり
、基板の温度が均一な状態でエピタキシャル結晶の成長
が行えるため、基板上に均一な組成、および均一な厚さ
のエピタキシャル結晶が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の装置の第1実施例の説明図である
【図2】  本発明の装置の第2実施例の説明図である
【図3】  従来の装置の説明図である。
【符号の説明】
1  反応管 2  基板加熱台 3  基板 4  原料ガス導入管 5  コイル 11  加熱ヒータ 12  ガス流制御用ガス導入管 13  熱電対保護管 14  熱電対 15  光高温計

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  反応管(1) 内にエピタキシャル成
    長用の基板(3) を載置した基板加熱台(2) を設
    置し、該反応管(1) に連なる原料ガス導入管(4)
     よりエピタキシャル成長用の原料ガスを導入し、前記
    基板(3) を加熱して反応管(1) 内に流入した原
    料ガスを加熱分解して該基板(3) 上にエピタキシャ
    ル結晶を成長する装置に於いて、前記原料ガスを導入す
    る原料ガス導入管(4) とは別個に前記反応管(1)
     に連なり、管の外壁に加熱手段(11)を備えたガス
    流制御用ガス導入管(12)を設けるとともに、前記基
    板(3) 、或いは基板加熱台(2) のガス上流側、
    およびガス下流側の温度を検知する検知手段(14,1
    5) を備え、前記原料ガス導入管(4) 、およびガ
    ス流制御用ガス導入管(12)より反応管(1) 内に
    ガスを導入し、前記検知手段(14,15) で、前記
    基板(3) 、或いは基板加熱台(2) のガス上流側
    、およびガス下流側の温度を検知し、該検知情報に基づ
    いて、前記ガス流制御用ガス導入管(12)の加熱手段
    (11)を作動させることを特徴とする気相エピタキシ
    ャル成長装置。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の基板加熱台(2) が
    回転可能であり、該基板加熱台(2) の回転中心(S
    ) と、該回転中心(S) よりガス上流側の基板加熱
    台の位置(R) に前記温度検知手段(14)を配置し
    たことを特徴とする気相エピタキシャル成長装置。
  3. 【請求項3】  請求項1記載の温度検知手段が光高温
    計(15)であり、基板の回転中心(M) 、および該
    基板の回転中心(M) よりガス上流側の基板の位置(
    K) の温度を、該反応管1の外部より光高温計(15
    )で検知したことを特徴とする気相エピタキシャル成長
    装置。
  4. 【請求項4】  請求項1記載の原料ガス導入管(4)
     を複数本設けたことを特徴とする気相エピタキシャル
    成長装置。
  5. 【請求項5】  請求項1記載のガス流制御用ガス導入
    管(12)の加熱手段(11)の補助加熱手段として基
    板加熱台(2) からの放射熱を用いたことを特徴とす
    る気相エピタキシャル成長装置。
JP14285491A 1991-06-14 1991-06-14 気相エピタキシャル成長装置 Withdrawn JPH04367238A (ja)

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JP (1) JPH04367238A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007294942A (ja) * 2006-03-30 2007-11-08 Sumco Techxiv株式会社 エピタキシャルウェーハの製造方法及び製造装置
US8888913B2 (en) 2006-03-30 2014-11-18 Sumco Techxiv Corporation Method of manufacturing epitaxial silicon wafer and apparatus therefor

Cited By (2)

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JP2007294942A (ja) * 2006-03-30 2007-11-08 Sumco Techxiv株式会社 エピタキシャルウェーハの製造方法及び製造装置
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