JPH0547674A - 気相成長装置および気相成長方法 - Google Patents

気相成長装置および気相成長方法

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JPH0547674A
JPH0547674A JP20208791A JP20208791A JPH0547674A JP H0547674 A JPH0547674 A JP H0547674A JP 20208791 A JP20208791 A JP 20208791A JP 20208791 A JP20208791 A JP 20208791A JP H0547674 A JPH0547674 A JP H0547674A
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JP
Japan
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susceptor
substrate
temperature
source gas
raw material
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JP20208791A
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Shunei Yoshikawa
俊英 吉川
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 CVD 装置に関し,大面積の基板上に厚さおよ
び組成が均一な半導体結晶を成長可能とすることを目的
とする。 【構成】 基板が載置されるサセプタに対向して第2の
サセプタを設け, 第1のサセプタの温度を原料ガスの分
解温度以下に, 該第2のサセプタを原料ガスの分解温度
より高く保持して結晶成長を行う。基板表面近傍におけ
る空間温度分布が基板面に沿って平坦になるように, 両
サセプタの相対位置を調節する機構を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,原料ガスの熱分解を利
用して該原料ガスの成分元素から成る結晶を基板上に成
長させる気相成長装置に係り,とくに,結晶成長が行わ
れる表面が該原料ガスの流れに平行になるように該基板
が設置される構造の気相成長装置に関する。
【0002】
【従来の技術】比較的大面積の基板上に半導体の結晶を
成長させる方法として,結晶の成分元素を含有する原料
ガスを反応管の中に流して熱分解させ,この反応管中に
設置された該基板上に前記成分元素を析出させるいわゆ
る気相成長法,より厳密には化学気相成長(CVD) 法が一
つの主流をなしている。
【0003】とくに高均質の多元化合物半導体結晶や高
精度の量子井戸構造の化合物半導体結晶を成長するため
の気相成長法の開発が進められている。この気相成長法
における重要な制御因子の一つは, 反応管中とくに基板
近傍における原料ガスの流れに渦が生じないように維持
することである。このための装置として, 反応管をその
長手方向の軸を水平に向けて支持したいわゆる横型の気
相成長装置がある。
【0004】例えば, 図5に示すように, 透明石英から
成る角型の断面を有する反応管1の内部には,グラファ
イトから成るサセプタ2が設けられている。サセプタ2
は,この上に載置された基板6を支持し, かつ, これを
所定温度に加熱する。サセプタ2は, 通常, その上表面
が反応管1の内壁面と同一高さになるように保持され,
また, 駆動軸4によって軸5を中心にして回転される。
基板6を所定温度に維持した状態で, 反応管1の管軸に
沿って原料ガスを流す。基板6と接触した原料ガスは熱
分解し, その成分元素から成る結晶が基板6の表面に成
長する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図5に示す気相成長装
置においては, 次のような問題点がある。 原料ガスは基板6との接触による熱分解によって消費
される。したがって基板6表面における原料ガスの濃度
は下流ほど低くなり, これにともなって結晶の成長速度
も下流に向かって低くなる。その結果, 基板6表面にお
ける結晶の厚さに分布が生じる。
【0006】反応管1内には, サセプタ2による輻射
と加熱された原料ガスの流れとにより, 図5における曲
線群T1, T2, T3, ・・・,Tn で示すように, 空間温度分
布が生じる。曲線群T1, T2, T3, ・・・,Tn は, この順
に低くなる等温面を表す。基板6表面には,この等温面
が截る温度分布が生じ,このために,基板6表面におけ
る結晶の成長速度および組成が不均一になる。この成長
速度の不均一は, の効果とともに, 基板6表面におけ
る結晶の厚さの分布を増大する。
【0007】サセプタ2上の高温度の空間で生じた成
分元素の一部が反応管1内を拡散し, サセプタ2に対向
する反応管1の内壁面にも堆積する。この過程による原
料ガスの消費効果もまた,基板6における結晶の厚さの
分布を増大させる一因となる。また,上記のようにして
生じた堆積物15が剥離して塵埃となるため, 結晶品質が
低下するおそれがある。
【0008】原料ガスの流れの基板6より上流に, 原
料ガス分解(プレクラッキング)用のヒータを設置する
方法が提案されているが, 基板6表面における原料ガス
の消費効果の影響や基板6表面における温度分布を排除
する効果はなく, 均一性の向上に対する寄与は期待でき
ない。
【0009】上記のような流れに沿った原料ガスの消
費効果は, 基板が大型になるほど,また, 原料ガスの分
解温度が低いほど顕著になる。とくに, 分解温度の異な
る複数の原料ガスを用いる場合には, 結晶組成にも分布
が生じやすくなる。
【0010】格子定数または熱膨張率の異なる基板上
に結晶を成長させる場合, 例えばシリコン基板上にガリ
ウム砒素(GaAs)結晶を成長させる場合には, 格子欠陥を
少なくするために, 歪みを緩和するための成長中断期間
を設けたり, 原料ガスの供給停止期間に基板温度を変え
たり, これらの工程を複数回繰り返して行う等が不可欠
である。したがって, 工程が複雑でありかつ長時間を要
する。
【0011】上記のような原料ガスの消費効果や温度分
布を低減するために, 前述のように基板6の回転を行う
のであるが, 本質的な改善方法ではない。したがって,
従来のCVD 装置によって, 例えば量子井戸構造が要求す
る原子層オーダの厚さの均質な化合物半導体結晶を, 比
較的大面積の基板上に成長させることが困難であった。
【0012】本発明は, 上記従来の気相成長装置におけ
る問題点の解決すること, とくに, 分解温度の低い原料
ガスを用いて大型の基板に所望の厚さおよび組成を有す
る均一な半導体結晶を成長可能とすることを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的は, 原料ガスが
導入される一端と該原料ガスが排出される他端とを有す
る反応管と,該原料ガスの成分元素から成る結晶を成長
させる基板を載置するための一表面を有し該表面が該反
応管内における該原料ガスの流れに平行になるように支
持され且つ該反応管の内部において該両端の間に配置さ
れた第1のサセプタと,その一表面が該第1のサセプタ
の前記表面と平行に対向するようにして支持され且つ該
反応間の内部において該両端の間に配置された第2のサ
セプタと,該第1および第2のサセプタを各々の所定温
度に加熱する手段とを備えたことを特徴とする本発明に
係るCVD 装置, とくに, 該装置において, 前記第1のサ
セプタを前記原料ガスが反応を生じない第1の温度に維
持し且つ前記第2のサセプタを該原料ガスが反応を生じ
る第2の温度に維持すること, または, 前記第1のサセ
プタ表面の近傍の空間に該表面に沿って平坦な等温面が
形成されるように前記第1および第2のサセプタの相対
位置を移動させることを特徴とする前記CVD装置の使用
方法によって達成される。
【0014】
【作用】図1は本発明の原理説明図であって, 結晶成長
が行われる基板6を載置するサセプタ2に対向して第2
のサセプタ3を設置し,第1のサセプタ2を原料ガスの
分解温度(T0)以下に,第2のサセプタ3を前記分解温度
(T0)以上に保持する。このときの反応管1内の空間温度
分布は, 同図(a) に曲線群T1, T2, T3, ・・・,Tn で示
すようになる。曲線群T1, T2, T3, ・・・,Tn は, この
順に低くなる等温面を表す。T1>T0> Tn であるから,
原料ガスの分解は第2のサセプタ近傍でのみ行われ,こ
こで生成した成分元素7が, 同図(b) に示すように, 基
板6に向かって気相拡散する。したがって, 基板6表面
においては前記のような原料ガスの流れ方向に沿った消
費効果が現れず,また, 前記等温面は基板6表面に沿っ
て平坦であるため, 基板6表面の温度分布が均一にな
る。その結果, 基板6表面に均一な結晶成長が行われ
る。
【0015】本発明のその他の特徴および変形について
は実施例において述べる。
【0016】
【実施例】図2は本発明を実施するための気相成長装置
の概要構成図であって,図1に示したような二つのサセ
プタ2および3が設けられた反応管1以外は,通常の気
相成長装置と同じである。サセプタ2および3は, これ
らに設けられている埋め込みヒータまたは反応管1の外
部に設けられたランプヒータ(いずれも図示省略)によ
り加熱され個別の所定温度に保持される。
【0017】図示のように, 反応管1には,切り替え用
ブロックバルブ12を介して, 原料ガス供給源131, 132,
133,・・・が接続されている。例えばGaAsとGaP の結晶
を積層して成長させる場合には, 原料ガス供給源131
トリメチルガリウム(TMG) のバブラ, 132 は3級ブチル
アルシン(tBAs)のバブラ, 133 はホスフィン(PH3) のボ
ンベである。前二者には, キャリヤガスとして水素(H2)
が送入される。符号11はマスフローコントローラ, 14は
反応管から排出される有害な廃ガス除去するための処理
装置である。
【0018】図2の気相成長装置を用いて, 直径3イン
チのGaAs基板上にGaAs結晶を成長させた。このとき, サ
セプタ2を, 最も低いtBAsの分解温度(T0=300 ℃) より
低い250 ℃に, また, サセプタ3を, 前記分解温度(T0)
より高い600 ℃に保持した。原料ガス供給源131 および
132 からTMG およびtBAsを反応管1内に導入して結晶成
長を行った。上記基板上におけるGaAsの厚さの分布は図
3に実線で示したように, 原料ガスの流れ方向に沿って
均一である。同図における点線は, 図5に示したように
サセプタ2のみを備えた従来の気相成長装置を用いて,
同じく直径3インチのGaAs基板上に成長させたGaAs結晶
の厚さの分布であって, 原料ガスの流れに沿って層厚が
減少している。
【0019】基板と結晶との格子定数や熱膨張係数の差
に起因する歪みや転位の発生を抑制するためには, 基板
温度を可及的低くして結晶成長を行うことが望ましい。
例えば, AlGaAs結晶を低温で成長させるためのアルミニ
ウムの原料ガスとしてトリメチルアミンアラン(TMAAl:
分解温度T0=200℃) が用いられる。このような低温分解
する原料ガスを用いる場合には, 結晶成長速度が, 前記
原料ガスの消費効果や基板6表面の温度分布の影響を受
けやすい。
【0020】図4は, 本発明の気相成長において, サセ
プタ2とサセプタ3との相対位置を変化することによ
り, 基板6近傍における空間温度分布をより均一にした
場合である。例えば高温度に加熱されたサセプタ3を低
温のサセプタ2よりも原料ガスの上流に配置することに
よって, 基板6近傍の等温面はより上流側に伸び, 均一
性が増す。その結果, 基板表面における温度分布がより
向上され,均一な厚さと均質な組成を有する結晶が成長
する。また,基板6がこのような低温でも, 第2のサセ
プタ3により原料ガスが充分に分解されるため,結晶中
に未分解成分,例えば炭素等が取り込まれることがな
く,高品質の結晶が得られる。なお, このようなサセプ
タ3の移動は, 通常の気相成長装置におけるサセプタの
移動と同様に, 反応管1の軸に沿って移動可能なアーム
9によって行えばよい。
【0021】本発明の気相成長装置において, 高温度側
のサセプタ3を, 熱分解窒化硼素(PBN) のような他物質
が吸着し難い材料から形成することにより, 前記のよう
な塵埃発生源となる堆積物15(図5参照)の生成が避け
られる。その結果, 高品質の結晶が得られやすくなる。
【0022】熱分解温度の異なる複数の原料ガスを用い
て結晶成長を行う場合には,これら原料ガスの分解速度
および各々のガスから供給される結晶成分元素の拡散速
度と基板に対する付着確率が結晶組成に影響すると考え
られるが,この問題は反応管に導入する各原料ガスの流
量を制御することによって解決できる。
【0023】上記実施例は, 横型のCVD 装置の場合につ
いて説明したが, 本発明は, 縦型の気相成長装置,減圧
式の気相成長装置, あるいは,塩化物系の原料ガスを用
いる気相成長装置にも適用可能である。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば, 基板から離れた位置で
原料ガスの熱分解が行われ, また, 基板表面における温
度分布が均一化されるため, 大面積の基板上に厚さおよ
び組成が均一な結晶を成長させることができる。とく
に, 基板温度を原料ガスの分解温度以下に保持して結晶
を成長させることができるため, 歪みや欠陥の少ない高
品質の結晶が得られる。
【0025】これらにより, 異なる分解温度の原料ガス
を用いる多元混晶化合物半導体結晶, あるいは,量子井
戸構造を構成する原子層オーダの化合物半導体結晶を制
御性よく形成でき,化合物半導体装置の性能や量産性の
向上および低コスト化, さらには, 化合物半導体装置と
シリコン系の装置との複合化を目的としてシリコンウエ
ハ上にGaAs結晶を成長させる技術の開発促進に寄与する
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理説明図
【図2】 本発明の気相成長装置の概要構成図
【図3】 本発明による結晶の層厚分布の向上を示すグ
ラフ
【図4】 本発明による温度分布の向上方法の実施例説
明図
【図5】 従来の気相成長装置における問題点説明図
【符号の説明】
1 反応管 9 アーム 2,3 サセプタ 11 マスフローコント
ローラ 4 駆動軸 12 ブロックバルブ 5 軸 131, 132, 133 原料
ガス供給源 6 基板 14 廃ガス処理装置 7 成分元素 15 堆積物

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料ガスが導入される一端と該原料ガス
    が排出される他端とを有する反応管と,該原料ガスの成
    分元素から成る結晶を成長させる基板を載置するための
    一表面を有し該表面が該反応管内における該原料ガスの
    流れに平行になるように支持され且つ該反応管の内部に
    おいて該両端の間に配置された第1のサセプタと,その
    一表面が該第1のサセプタの前記表面と平行に対向する
    ようにして支持され且つ該反応間の内部において該両端
    の間に配置された第2のサセプタと,該第1および第2
    のサセプタを各々の所定温度に加熱する加熱手段とを備
    えたことを特徴とする気相成長装置。
  2. 【請求項2】 前記原料ガスの流れに沿って前記第1お
    よび第2のサセプタの相対位置を移動させる機構をさら
    に備えたことを特徴とする請求項1記載の気相成長装
    置。
  3. 【請求項3】 前記第2のサセプタは窒化硼素から成る
    ことを特徴とする請求項1記載の気相成長装置。
  4. 【請求項4】 前記第1のサセプタを前記原料ガスが反
    応を生じない第1の温度に維持し且つ前記第2のサセプ
    タを該原料ガスが反応を生じる第2の温度に維持するこ
    とを特徴とする請求項1,2または3記載の気相成長方
    法。
  5. 【請求項5】 前記第1のサセプタ表面の近傍の空間に
    該表面に沿って平坦な等温面が形成されるように前記機
    構によって前記第1および第2のサセプタの相対位置を
    移動させることを特徴とする請求項2記載の気相成長方
    法。
JP20208791A 1991-08-13 1991-08-13 気相成長装置および気相成長方法 Withdrawn JPH0547674A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2786203A1 (fr) * 1998-11-25 2000-05-26 Centre Nat Rech Scient Reacteur pour depot chimique en phase vapeur et procede pour sa mise en oeuvre
WO2000031317A1 (fr) * 1998-11-25 2000-06-02 Centre National De La Recherce Scientifique (Cnrs) Reacteur et procede pour depot chimique en phase vapeur
JP2008159740A (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd SiC単結晶の製造方法及びSiC単結晶の製造装置
JP2011139012A (ja) * 2009-12-31 2011-07-14 Jiaotong Univ 反応装置、化学気相成長反応装置及び有機金属化学気相成長反応装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2786203A1 (fr) * 1998-11-25 2000-05-26 Centre Nat Rech Scient Reacteur pour depot chimique en phase vapeur et procede pour sa mise en oeuvre
WO2000031317A1 (fr) * 1998-11-25 2000-06-02 Centre National De La Recherce Scientifique (Cnrs) Reacteur et procede pour depot chimique en phase vapeur
US6402836B1 (en) 1998-11-25 2002-06-11 Cnrs (Centre National De La Recherche Scientifique) Method for epitaxial growth on a substrate
JP2008159740A (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd SiC単結晶の製造方法及びSiC単結晶の製造装置
JP2011139012A (ja) * 2009-12-31 2011-07-14 Jiaotong Univ 反応装置、化学気相成長反応装置及び有機金属化学気相成長反応装置

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