JPH06244110A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JPH06244110A JPH06244110A JP18275292A JP18275292A JPH06244110A JP H06244110 A JPH06244110 A JP H06244110A JP 18275292 A JP18275292 A JP 18275292A JP 18275292 A JP18275292 A JP 18275292A JP H06244110 A JPH06244110 A JP H06244110A
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Abstract
反応を低減させ、かつ両ガスの分布を均一化させて、量
産性の優れた結晶を成長させる気相成長装置を得る。 【構成】気相成長装置の反応部2では有機金属導入ポー
ト9とハイドライドガス導入ポート8を持ち、それぞれ
のポートは半導体ウェファー6の直前まで混合させず、
その出口にはそれぞれディフューザ11,12が設けら
れている。このディフューザ11,12の穴14,15
の総面積比は有機金属ガスの出口流速がハイドライドガ
スの出口流速の1〜1.5倍となるようにし、さらに両
ガスの周囲に水素,窒素又は不活性ガスを供給するため
の導入ポート10を持つことにより、中間反応を起こさ
ず、均一性が良く量産性の優れた結晶を成長できるよう
になった。
Description
にIII−V族化合物半導体等の気相結晶成長装置に関
する。
合物半導体の従来の気相成長装置は、有機金属であるト
リエチルガリウム(Ga(C2 H5 )3 ,以下TEGと
略す)やトリメチルインジウム(In(CH3 )3 ,以
下、TMIと略す)やトリメチルアルミニウム(Al
(CH3 )3 ,以下、TMAと略す)とハイドライドガ
スであるアルシン(AsH3 )やホスフィン(PH3 )
の組み合わせによる気相反応で気相成長せしめていた。
しかしながら、例えばGaInP(ガリウムインジウム
リン)の結晶を成長するような場合は、常温で反応を起
こし、中間生成物ができてしまい、半導体ウェファー上
に良質な結晶が出来ない。このような場合、図3のよう
にIII族ガスである有機金属ガスの導入ポート16
(TEG,TMI)とハイドライドガス等のV族ガスの
導入ポート17(PH3 )より反応炉内へ別々に原料ガ
スを導入し、半導体ウェファー18上まで合流させない
ようにし、中間生成物ができる可能性を低くしている。
また、他の従来の気相成長装置では、図4のように、有
機金属ガスとV族ガスの一方の原料ガスを導入する第1
のガス導入ポート19と他方の原料ガスを導入する第2
のガス導入ポート20と、第1のガス導入ポート19よ
り導入されたガスを拡散させるディフューザ21とを有
し、第2のガス導入ポート20はこのディフューザ21
以降に設置され、半導体ウェファー22上まで2つの原
料ガスが合流しないようにして中間生成物ができる可能
性を低くしている。更に他の従来例では図5のように第
1の原料ガス導入ポート23と第2の原料ガス導入ポー
ト24とは別の異なる新たな水素,窒素又は不活性ガス
導入ポート25をこれらの間に設けることで、半導体ウ
ェファー26上まで2つの原料ガスが合流しないように
して中間生成物ができる可能性を低くしている。
置では、ウェファーの大面積化による量産が難しく、半
導体ウェファーが直径で5cm(2インチ)以上で膜厚
均一性5%以内格子整合度Δa/aで±0.3+10-3
以内を実現できないという問題があった。さらにカウン
タムウェル層を成長するような場合膜厚50オングスト
ローム程度を均一性よく直径5cm(2インチ)ウェフ
ァーの表面に成長しずらいという問題があった。
熱分解させ、結晶成長させる反応炉において、有機金属
であるTEGやTMIやTMAとハイドライドガスであ
るアルシンやホスフィンが中間反応を生じないように別
々に導入する複数のガス導入ポートを設け、これら両ガ
スが半導体ウェファー上で均一な流れとなるように、そ
の出口にそれぞれディフューザと呼ばれる小さな穴の開
いた邪魔板を設け、この邪魔板の穴は有機金属ガスの出
口流速がハイドライドガスの出口流速の1〜1.5倍と
なるように穴の大きさが調整されており、両ガスを効率
よく半導体ウェファーに当てるために、ガス導入ポート
の周囲に水素,窒素又は不活性ガスを半導体ウェファー
側に流すための不活性ガス導入ポートとを設けた気相成
長装置を得る。
る。
概略図で、図2は図1に示した反応部の詳細図である。
この気相成長装置は、有機金属,ハイドライドガス及び
キャリアガスである水素及びパージガスであるアルゴン
を制御,供給するガスミキサ1と有機金属であるTE
G,TMI,TMAとハイドライドガスであるアルシン
(AsH3 ),ホスフィン(PH3 )を高周波加熱5に
よって600〜800℃に加熱されたサセプタ7及び半
導体ウェファー6上で熱分解し、半導体ウェファー6上
にGaAs,GaIP,AlGaIP等の薄膜を結晶成
長するための反応部2とこの反応部2を所望の圧力に制
御し、未反応ガスや結晶ダストを排気する排気部3とサ
セプタ7及び半導体ウェファー6を大気に触れないよう
に反応部2まで供給,取出すための搬送部4とこれら4
つのユニットを制御するためのコントローラ(図示せ
ず)とを備えている。
はバブラと呼ばれる金属の密閉ボトルに収納されてお
り、有機金属の反応部2への供給量は、各有機金属の蒸
気圧,バブラの温度,バブラ内に流すマスフローコント
ローラにより制御された水素流量によりお決められる。
ハイドライドガスであるアルシン,ホスフィン等は、高
圧ボンベに収納されており、このハイドライドガスの反
応部2への供給量は、マスフローコントローラにより制
御され決められる。この制御された有機金属とハイドラ
イドガスは、それぞれ有機金属導入ポート9とハイドラ
イド導入ポート8により反応部2の内部に導入される。
このそれぞれの導入ポート8,9は、同心円状に分離さ
れたまま、半導体ウェファー6上部まで導かれる。その
出口は、それぞれディフューザ11,12が形成されて
いる。このディフューザ11,12は、導入ガスを均一
よく分布させるため、小さな穴が均一よく並んでいる。
さらにこのディフューザの穴14,15のそれぞれの総
面積比はほぼ1:1となっている。また別のシャワーガ
ス導入ポート10によりシャワーガスの水素を供給し、
有機金属を含むガスとハイドライドガスの周囲に流し、
両ガスを整流させ、効率よく両ガスを半導体ウェファー
6に当てる。このシャワーガス部にも均一性を向上させ
るためディフューザ13が設けられている。
ン)の薄膜を成長する場合、有機金属はTEG,TMI
が使用される、有機金属導入ポート9より供給されるト
ータルガス流量はキャリアガスである水素を含め2.0
リットル/minとする。ハイドライドガスはホフフィ
ンが使用される。ハイドライドガス導入ポート8より供
給されるトータルガス流量は、キャリアガスである水素
を含め1.5リットル/minとする。このとき、両ガ
スのディフューザ11,12の出口の穴14,15の総
面積比はほぼ1:1であるので、出口の流速はほぼ有機
金属とハイドライドガスで1.3対1となる。両ガスの
流速差は1〜1.5倍以内にする。
流す。半導体ウェファー6は温度700℃程度、成長圧
力は30Torr程度である。この結果膜厚分布は直径
5cm(2インチ)の半導体ウェファー6の表面内で3
%以内を実現し、格子整合度分布においても直径5cm
(2インチ)の面内でΔa/aは0.15×13-3を実
現した。
のため、薄膜(50〜1000オングストローム)の連
続成長が必要となるが、有機金属,ハイドライドガスが
効率よく半導体ウェファー6に当り、反応部2内部が層
流となり、ガスの急峻性が向上したことにより、50オ
ングストローム程度の薄膜連続成長が可能となった。
長装置の反応部において有機金属であるTEG,TM
I,TMAとハイドライドガスであるアルシン,ホスフ
ィンを別々のポートにより導入し、半導体ウェファー上
まで混合させずそれぞれの出口部にディフューザを設
け、さらにその出口の穴の面積比を有機金属を含むガス
の出口流速がハイドライドガスの出口流速の1〜1.5
倍にし、また水素,窒素又は不活性ガスをさらに別のポ
ートより導入させ、有機金属とハイドライドガスの周囲
に均一よく流したことで、TEG,TMI,TMAとア
ルシン,ホスフィンの中間反応を低減させGaInPや
AlGaInPのような結晶においても中間生成物によ
る結晶品質の低下を起こさず結晶成長を行なうことが可
能となった。また反応部内のガス流の層流化を実現した
ことにより、均一性の向上,ガスの切換え急峻性が向上
した。よって膜厚の均一性では直径5cm(2インチ)
のウェファー面内で5%以内、格子整合度分布では直径
5cm(2インチ)のウェアーの面内でΔa/a≦±
0.3×10-3を実現し、量産性の優れた結晶を成長す
ることが可能となった。さらに、50オングストローム
程度の薄膜が連続に成長できることが可能となり、レー
ザダイオードのカウンタムウェル成長ができるという効
果を有する。
Claims (2)
- 【請求項1】 有機金属を含むガスとハイドライドガス
が別々に供給され、且つ半導体ウェファー直前まで合流
しないようにされたガス導入ポートと、該ガス導入ポー
トから導入された前記有機金属を含むガスと前記ハイド
ライドガスの前記半導体ウェファー上への供給状態を制
御する多数の小さな穴を有した邪魔板と、前記ガス導入
ポートから導入された前記有機金属を含むガスと前記ハ
イドライドガスとの流れの周囲に水素,窒素又はその他
不活性ガスを流すためのガス供給ポートとを有すること
を特徴とする気相成長装置。 - 【請求項2】 前記邪魔板の前記多数の小さな穴は、該
邪魔板出口での流速が前記有機金属を含むガスが前記ハ
イドライドガスの1〜1.5倍となるように穴面積が調
整されてい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 |
---|---|---|---|
JP4182752A JPH0748478B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4182752A JPH0748478B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 気相成長装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06244110A true JPH06244110A (ja) | 1994-09-02 |
JPH0748478B2 JPH0748478B2 (ja) | 1995-05-24 |
Family
ID=16123818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4182752A Expired - Fee Related JPH0748478B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0748478B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004021415A1 (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Tokyo Electron Limited | 処理装置及び処理方法 |
JP2015056483A (ja) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | 学校法人 名城大学 | 窒化物半導体混晶の製造方法及びその製造方法によって作製された窒化物半導体多層構造 |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP4182752A patent/JPH0748478B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH94=1989 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004021415A1 (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Tokyo Electron Limited | 処理装置及び処理方法 |
CN100364046C (zh) * | 2002-08-30 | 2008-01-23 | 东京毅力科创株式会社 | 处理装置和处理方法 |
JP2015056483A (ja) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | 学校法人 名城大学 | 窒化物半導体混晶の製造方法及びその製造方法によって作製された窒化物半導体多層構造 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0748478B2 (ja) | 1995-05-24 |
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