JPH0520896B2 - - Google Patents
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- JPH0520896B2 JPH0520896B2 JP59156255A JP15625584A JPH0520896B2 JP H0520896 B2 JPH0520896 B2 JP H0520896B2 JP 59156255 A JP59156255 A JP 59156255A JP 15625584 A JP15625584 A JP 15625584A JP H0520896 B2 JPH0520896 B2 JP H0520896B2
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- chamber
- supply pipe
- gas supply
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
- C23C16/45589—Movable means, e.g. fans
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は急峻な組成或いは濃度プロフイルの変
化をもつ半導体層の形成が可能な気相成長方法に
関する。
化をもつ半導体層の形成が可能な気相成長方法に
関する。
半導体レーザや高電子移動度トランジスタなど
主に化合物半導体からなる半導体素子は半導体基
板上に伝導タイプやキヤリア濃度を異にした同種
或いは異種の半導体層を複数回に互つてエピタキ
シヤル成長させ、この上に電極や配線などをパタ
ーン形成して作られている。
主に化合物半導体からなる半導体素子は半導体基
板上に伝導タイプやキヤリア濃度を異にした同種
或いは異種の半導体層を複数回に互つてエピタキ
シヤル成長させ、この上に電極や配線などをパタ
ーン形成して作られている。
ここで各エピタキシヤル成長層の接続部は結晶
組成或いは不純物濃度のプロフイルが急激な変化
をしていることが必要であり、有機金属気相エピ
タキシヤル成長法（MO−CVD法）による効率
の良い製造方法の実用化が要望されている。
組成或いは不純物濃度のプロフイルが急激な変化
をしていることが必要であり、有機金属気相エピ
タキシヤル成長法（MO−CVD法）による効率
の良い製造方法の実用化が要望されている。
第２図Ａは従来のMO−CVD法を行う縦形装
置の構成図で同図Ｂはエピタキシヤル成長を行う
被処理基板１を載置するサセプタの正面図または
同図Ｃはこの斜視図である。
置の構成図で同図Ｂはエピタキシヤル成長を行う
被処理基板１を載置するサセプタの正面図または
同図Ｃはこの斜視図である。
ここで被処理基板１としてガリウム砒素
（GaAs）やインジウム燐（InP）のような化合物
半導体が良く用いられている。
（GaAs）やインジウム燐（InP）のような化合物
半導体が良く用いられている。
第２図Ａにおいて縦形反応管（以下略して反応
管）３の中央部にはカーボンブロツクで構成され
るか或いはこれに炭化珪素（SiC）を被覆してな
るカーボンサセプタ（以下略してサセプタ）２が
回転軸４の上に設けられていてモータにより低速
回転するよう構成されている。
管）３の中央部にはカーボンブロツクで構成され
るか或いはこれに炭化珪素（SiC）を被覆してな
るカーボンサセプタ（以下略してサセプタ）２が
回転軸４の上に設けられていてモータにより低速
回転するよう構成されている。
ここでサセプタ２の上面には切削加工によつて
凹部が設けられていて被処理基板１が嵌合してお
り、反応管３の外側に設けた高周波コイル５によ
り誘導加熱されるようになつている。
凹部が設けられていて被処理基板１が嵌合してお
り、反応管３の外側に設けた高周波コイル５によ
り誘導加熱されるようになつている。
次に反応管３の上部には給気口６があつて反応
ガスとキヤリアガスがマスフローコントローラな
どで流速を調節されて反応管３に導入され、熱分
解終了後は排気口７から排出される。
ガスとキヤリアガスがマスフローコントローラな
どで流速を調節されて反応管３に導入され、熱分
解終了後は排気口７から排出される。
このような装置を用いてエピタキシヤル成長が
行われているが被処理基板１の上に伝導タイプや
キヤリア濃度の異なる半導体層を急峻なプロフイ
ルの変化をもつて成長させる方法として従来は反
応管３の中の反応ガスの交換を速やかに行つた
り、第２図ＢおよびＣに示すようにサセプタ２を
上下に分割して作り、エピタキシヤル成長が終わ
ると共に上側のサセプタ８ごと被処理基板１をハ
ンドラを用いて移動させるか、あるいは石英やア
ルミナ製のカバーで被処理基板１を覆うなどの方
法が講じられている。
行われているが被処理基板１の上に伝導タイプや
キヤリア濃度の異なる半導体層を急峻なプロフイ
ルの変化をもつて成長させる方法として従来は反
応管３の中の反応ガスの交換を速やかに行つた
り、第２図ＢおよびＣに示すようにサセプタ２を
上下に分割して作り、エピタキシヤル成長が終わ
ると共に上側のサセプタ８ごと被処理基板１をハ
ンドラを用いて移動させるか、あるいは石英やア
ルミナ製のカバーで被処理基板１を覆うなどの方
法が講じられている。
然し、このようにハンドラを使用すると装置構
成が複雑になり、また操作も容易ではなく、また
反応ガスの交換も容易には行えないと云う問題が
ある。
成が複雑になり、また操作も容易ではなく、また
反応ガスの交換も容易には行えないと云う問題が
ある。
そこで本発明者はこの問題を解決する方法とし
て第３図に横断面図Ａと縦断面図Ｂを示すような
構造のMO−CVD装置による気相成長方法を提
案している。（昭和59年２月29日出願、特願昭59
−037835号） すなわち石英からなる横形反応管１０（以下略
して反応管）を中央部において反応管と一体化し
た石英壁１１とカーボンサセプタ固定部１２とに
より分割して成長室１３と待機室１４を作り、雰
囲気が相互に混入しないように構成している。
て第３図に横断面図Ａと縦断面図Ｂを示すような
構造のMO−CVD装置による気相成長方法を提
案している。（昭和59年２月29日出願、特願昭59
−037835号） すなわち石英からなる横形反応管１０（以下略
して反応管）を中央部において反応管と一体化し
た石英壁１１とカーボンサセプタ固定部１２とに
より分割して成長室１３と待機室１４を作り、雰
囲気が相互に混入しないように構成している。
ここでは便宜上反応室のうち一方を成長室１
３、他方を待機室１４として区別し、以下待機室
１４から成長室１３へ移動して気相成長を行う場
合を主として述べる。
３、他方を待機室１４として区別し、以下待機室
１４から成長室１３へ移動して気相成長を行う場
合を主として述べる。
ここでカーボンサセプタ固定部１２の上には被
処理基板１が載置されたカーボンサセプタ移動部
２６が置かれており、同図ＡとＢに示すようにカ
ーボンサセプタ１２の上部に設けた移動口１５を
通り、両室の雰囲気を損なわない状態でスライド
可能に構成されている。
処理基板１が載置されたカーボンサセプタ移動部
２６が置かれており、同図ＡとＢに示すようにカ
ーボンサセプタ１２の上部に設けた移動口１５を
通り、両室の雰囲気を損なわない状態でスライド
可能に構成されている。
また成長室１３と待機室１４には、反応管１０
の両側にあるステンレス製のフランジ１６を貫い
てガス供給管１７，１８，１９が設けられてそれ
ぞれ反応ガスが供給される。
の両側にあるステンレス製のフランジ１６を貫い
てガス供給管１７，１８，１９が設けられてそれ
ぞれ反応ガスが供給される。
例えばガリウム砒素（GaAs）基板上にGaAs
よりなる電界効果トランジスタ（FET）を形成
する場合を例として言えば、ガス供給管１８から
はアルシン（AsH3）とトリメチルガリウム
（TMG）からなる反応ガス、水素（H2）キヤリ
アガス、硫化水素（H2S）ドーパントガスなどか
らなる混合ガスが、またガス供給管１７からは水
素ガス（H2）を、またガス供給管１９からはア
ルシン（AsH3）と水素（H2）の混合ガスを適宜
反応室に導入できるようになつている。
よりなる電界効果トランジスタ（FET）を形成
する場合を例として言えば、ガス供給管１８から
はアルシン（AsH3）とトリメチルガリウム
（TMG）からなる反応ガス、水素（H2）キヤリ
アガス、硫化水素（H2S）ドーパントガスなどか
らなる混合ガスが、またガス供給管１７からは水
素ガス（H2）を、またガス供給管１９からはア
ルシン（AsH3）と水素（H2）の混合ガスを適宜
反応室に導入できるようになつている。
そして当初、被処理基板１を載置したカーボン
サセプタ移動部２６をこれと接続する操作棒２０
により待機室１４に移動しておき、ガス供給管１
９よりAsH3とH2の混合ガスを供給し、排気口２
１より除去しながら高周波コイル２７に通電して
カーボンサセプタ固定部１２を所定の温度に加熱
すると共に、ガス供給管１８からエピタキシヤル
成長を行うに必要な組成のガスを成長室１３に導
入する。
サセプタ移動部２６をこれと接続する操作棒２０
により待機室１４に移動しておき、ガス供給管１
９よりAsH3とH2の混合ガスを供給し、排気口２
１より除去しながら高周波コイル２７に通電して
カーボンサセプタ固定部１２を所定の温度に加熱
すると共に、ガス供給管１８からエピタキシヤル
成長を行うに必要な組成のガスを成長室１３に導
入する。
そして温度およびガス雰囲気が定常状態に達し
た後は操作棒２０をもちいてカーボンサセプタ移
動部２６を成長室１３に移してエピタキシヤル成
長を行い、これが終わると反応が進行しない待機
室１４に移し、ガス供給管１７と１８を用いて成
長室１３の雰囲気を次のエピタキシヤル成長に適
した条件に変える。
た後は操作棒２０をもちいてカーボンサセプタ移
動部２６を成長室１３に移してエピタキシヤル成
長を行い、これが終わると反応が進行しない待機
室１４に移し、ガス供給管１７と１８を用いて成
長室１３の雰囲気を次のエピタキシヤル成長に適
した条件に変える。
このように複数層のエピタキシヤル成長を行う
場合に成長室１３と待機室１４との間を往復させ
ることにより不純物濃度或いは組成プロフイル変
化の急峻なエピタキシヤル成長層を得ることが可
能となる。
場合に成長室１３と待機室１４との間を往復させ
ることにより不純物濃度或いは組成プロフイル変
化の急峻なエピタキシヤル成長層を得ることが可
能となる。
然し、このようにしてエピタキシヤル成長層を
形成してみると目的とする急峻なプロフイルの変
化は達成できるものの、厚さの分布が一様でない
ことが判り、この解決が必要となつた。
形成してみると目的とする急峻なプロフイルの変
化は達成できるものの、厚さの分布が一様でない
ことが判り、この解決が必要となつた。
本発明が解決せんとする問題点は急峻な組成或
いは濃度プロフイルの変化をもつと共に均一な厚
さ分布を持つ複数のエピタキシヤル層を収率よく
製造できる気相成長方法を確立するにある。
いは濃度プロフイルの変化をもつと共に均一な厚
さ分布を持つ複数のエピタキシヤル層を収率よく
製造できる気相成長方法を確立するにある。
本問題の解決は発明者が先に提案しており、第
３図に示す成長装置において、ガス供給管を成長
室の内側に備えてあり大気と接するベローズの伸
縮により移動可能に構成し、ガス供給管の噴出口
を被処理基板の上に移動させながら反応ガスを供
給してエピタキシヤル成長を行う構成をとること
により解決することができる。
３図に示す成長装置において、ガス供給管を成長
室の内側に備えてあり大気と接するベローズの伸
縮により移動可能に構成し、ガス供給管の噴出口
を被処理基板の上に移動させながら反応ガスを供
給してエピタキシヤル成長を行う構成をとること
により解決することができる。
本発明は第３図に示したMO−CVD装置によ
る気相成長方法においてエピタキシヤル成長層の
厚さが不均一となる理由はガス供給管１８の位置
が固定されている点にあることに着目した。
る気相成長方法においてエピタキシヤル成長層の
厚さが不均一となる理由はガス供給管１８の位置
が固定されている点にあることに着目した。
すなわちMO−CVDにおいてエピタキシヤル
層の成長は被処理基板に衝突する反応ガスの量に
比例するので、ガス供給管１８の位置を固定すれ
ば、その噴出口に対向する位置において結晶成長
は最も速く、遠ざかるに従つて成長速度は遅くな
る筈である。
層の成長は被処理基板に衝突する反応ガスの量に
比例するので、ガス供給管１８の位置を固定すれ
ば、その噴出口に対向する位置において結晶成長
は最も速く、遠ざかるに従つて成長速度は遅くな
る筈である。
それ故に均等な厚さにエピタキシヤル成長を行
うにはガス供給管１８か或いは被処理基板１を移
動させればよい。
うにはガス供給管１８か或いは被処理基板１を移
動させればよい。
然し、成長室１３はカーボンサセプタ移動部２
６の一部により密閉するのでカーボンサセプタ移
動部２６及びそれに載置された被処理基板１は移
動させることはできない。
６の一部により密閉するのでカーボンサセプタ移
動部２６及びそれに載置された被処理基板１は移
動させることはできない。
そこで本発明はガス供給管１８を移動可能とす
ることにより均等な膜厚をもつエピタキシヤル成
長を行うものである。
ることにより均等な膜厚をもつエピタキシヤル成
長を行うものである。
第１図は本発明を実施した横形半導体成長装置
の横断面図Ａと縦断面図Ｂでフランジ１６に設け
られているガス供給管１８が左右に移動可能に設
けられている以外は第３図に示す従来構造と違わ
ない。
の横断面図Ａと縦断面図Ｂでフランジ１６に設け
られているガス供給管１８が左右に移動可能に設
けられている以外は第３図に示す従来構造と違わ
ない。
本発明はガス供給管１８にベローズ２２を付
け、これを成長室１３の中に設け、ガス供給管１
８を移動させて気相成長を行うものである。
け、これを成長室１３の中に設け、ガス供給管１
８を移動させて気相成長を行うものである。
すなわちＯリング２３により例えばステンレス
製のベローズ２２でガス供給管１８を固定し、一
方ベローズ２２の他端はフランジ１６に固定して
ある。
製のベローズ２２でガス供給管１８を固定し、一
方ベローズ２２の他端はフランジ１６に固定して
ある。
このように被処理基板１に沿つて噴出口２４を
移動させることにより基板に対する反応ガスの供
給は均等となり、均一な膜厚分布を持つエビタキ
シヤル層の成長が可能となる。
移動させることにより基板に対する反応ガスの供
給は均等となり、均一な膜厚分布を持つエビタキ
シヤル層の成長が可能となる。
なおベローズ２２を成長室１３の内側でなく外
側に設けることも考えられるが、この場合は実験
の結果、ベローズの縮小の際にその中の反応ガス
が成長室１３に吐き出されて雰囲気の構成を損な
うため成長膜に良い影響を与えないことが判つ
た。
側に設けることも考えられるが、この場合は実験
の結果、ベローズの縮小の際にその中の反応ガス
が成長室１３に吐き出されて雰囲気の構成を損な
うため成長膜に良い影響を与えないことが判つ
た。
以上のように本発明は横形反応管１０を石英壁
１１とカーボンサセプタ固定部１２により成長室
１３と待機室１４とに分離し、カーボンサセプタ
移動部２６に載置した被処理基板１にガス供給管
１８を移動させながら結晶成長を行い、所定の膜
成長が終わつた後は待機室１４にスライドさせる
もので、本発明の実施により、膜厚分布が良くま
た濃度或いは急峻なプロフイルをもつエピタキシ
ヤル成長層の形成が可能となる。
１１とカーボンサセプタ固定部１２により成長室
１３と待機室１４とに分離し、カーボンサセプタ
移動部２６に載置した被処理基板１にガス供給管
１８を移動させながら結晶成長を行い、所定の膜
成長が終わつた後は待機室１４にスライドさせる
もので、本発明の実施により、膜厚分布が良くま
た濃度或いは急峻なプロフイルをもつエピタキシ
ヤル成長層の形成が可能となる。
第１図は本発明に係る半導体成長装置を説明す
るもので、Ａは横断面図、Ｂは縦断面図。第２図
と第３図は従来の半導体成長装置の構造の説明図
であり、第２図Ａは縦形の断面図、Ｂはサセプタ
部分の拡大図、Ｃはこの斜視図。第３図は本発明
者が提案中の横形成長装置の説明図でＡは横断面
図、Ｂは縦断面図である。 図において、１は被処理基板、２はサセプタ、
１０は反応管、１１は石英壁、１２はカーボンサ
セプタ固定部、１３は成長室、１４は待機室、１
５は移動口、１６はフランジ、１７，１８，１９
はガス供給管、２２はベローズ、２４は噴出口で
ある。
るもので、Ａは横断面図、Ｂは縦断面図。第２図
と第３図は従来の半導体成長装置の構造の説明図
であり、第２図Ａは縦形の断面図、Ｂはサセプタ
部分の拡大図、Ｃはこの斜視図。第３図は本発明
者が提案中の横形成長装置の説明図でＡは横断面
図、Ｂは縦断面図である。 図において、１は被処理基板、２はサセプタ、
１０は反応管、１１は石英壁、１２はカーボンサ
セプタ固定部、１３は成長室、１４は待機室、１
５は移動口、１６はフランジ、１７，１８，１９
はガス供給管、２２はベローズ、２４は噴出口で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 石英壁１１により成長室１３と待機室１４に
分離した横型反応管１０と、該石英壁１１に設け
た移動口１５と、被処理基板１を載置しつゝ該移
動口１５を挿通し、成長室１３あるいは待機室１
４内に被処理基板１を静止させると共に、その一
部で移動口１５を密閉するカーボンサセプタ移動
部２６と、該成長室１３内に静止した被処理基板
１の表面近傍に反応ガスの噴出口２４を設け、該
成長室１３の内壁より該被処理基板１と略平行に
延在するガス供給管１８とを有し、該ガス供給管
１８は被処理基板１と略平行に移動可能に構成さ
れていることを特徴とする気相成長装置。 ２ 前記ガス供給管１８は前記成長室１３の内壁
に接続するベローズ２２にて少なくともその一部
が被覆されてなり、該ベローズ２２の伸縮により
移動することを特徴とする請求項１記載の気相成
長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15625584A JPS6134932A (ja) | 1984-07-26 | 1984-07-26 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15625584A JPS6134932A (ja) | 1984-07-26 | 1984-07-26 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6134932A JPS6134932A (ja) | 1986-02-19 |
| JPH0520896B2 true JPH0520896B2 (ja) | 1993-03-22 |
Family
ID=15623790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15625584A Granted JPS6134932A (ja) | 1984-07-26 | 1984-07-26 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6134932A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6377614A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-07 | Hitachi Ltd | Ｖｔｒシリンダの嵌合装置 |
| JPH02104928U (ja) * | 1989-02-09 | 1990-08-21 | ||
| JPH0785854B2 (ja) * | 1989-03-07 | 1995-09-20 | ミヨタ株式会社 | ならい治具 |
| EP3642386B1 (en) * | 2017-06-21 | 2024-04-03 | Picosun Oy | Substrate processing apparatus and method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS558003A (en) * | 1978-06-30 | 1980-01-21 | Fujitsu Ltd | Gaseous growth method and vertical type gaseous growth device |
-
1984
- 1984-07-26 JP JP15625584A patent/JPS6134932A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS558003A (en) * | 1978-06-30 | 1980-01-21 | Fujitsu Ltd | Gaseous growth method and vertical type gaseous growth device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6134932A (ja) | 1986-02-19 |
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