JPH0682619B2 - 半導体成長装置 - Google Patents
半導体成長装置Info
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- JPH0682619B2 JPH0682619B2 JP60014750A JP1475085A JPH0682619B2 JP H0682619 B2 JPH0682619 B2 JP H0682619B2 JP 60014750 A JP60014750 A JP 60014750A JP 1475085 A JP1475085 A JP 1475085A JP H0682619 B2 JPH0682619 B2 JP H0682619B2
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- JP
- Japan
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- substrate
- gas
- gas flow
- reaction tube
- control plate
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/02546—Arsenides
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特に半導体素子の製造等に
用いられる気相成長装置に関するものである。
用いられる気相成長装置に関するものである。
〔従来の技術〕 高集積回路、半導体レーザ及び光検知等の微細構造を有
する半導体装置を作成するにあたり、薄膜成長はきわめ
て重要な工程の一つである。然るに薄膜成長方法として
は気相成長法、液相成長法及び分子線エピタキシー法が
用いられているが、気相成長法は原料ガスから結晶基板
への直接成長という有利さから量産性の点で最も優れて
いる。
する半導体装置を作成するにあたり、薄膜成長はきわめ
て重要な工程の一つである。然るに薄膜成長方法として
は気相成長法、液相成長法及び分子線エピタキシー法が
用いられているが、気相成長法は原料ガスから結晶基板
への直接成長という有利さから量産性の点で最も優れて
いる。
従来の気相成長法において、原料ガスはガスボンベより
又液体原料の場合はバブラーより輸送ガスとともに反応
管に供給される。結晶基板は反応管内にて抵抗加熱、高
周波加熱等により加熱され送られてきた原料ガスは結晶
基板上又はその近傍にて化学反応をおこし結晶基板上に
エピタキシヤル成長する。
又液体原料の場合はバブラーより輸送ガスとともに反応
管に供給される。結晶基板は反応管内にて抵抗加熱、高
周波加熱等により加熱され送られてきた原料ガスは結晶
基板上又はその近傍にて化学反応をおこし結晶基板上に
エピタキシヤル成長する。
前記原料ガスは反応管上流部のガス入口よりキヤリアガ
スとともに反応管の形状によつて決定されるガス流に沿
つて基板まで達する。そして基板上において原料ガスは
化学反応をおこして消費される。このような状態におい
て、たとえばトリメチルガリウム及びアルシンを用いる
III−Ｖ族の結晶成長の場合、成長した結晶の厚みの基
板面内の分布は反応管の形状によつて決定されるガス流
れのパターンにより一義的に決定される。
スとともに反応管の形状によつて決定されるガス流に沿
つて基板まで達する。そして基板上において原料ガスは
化学反応をおこして消費される。このような状態におい
て、たとえばトリメチルガリウム及びアルシンを用いる
III−Ｖ族の結晶成長の場合、成長した結晶の厚みの基
板面内の分布は反応管の形状によつて決定されるガス流
れのパターンにより一義的に決定される。
したがつて、基板面内での結晶の厚みの均一性を向上す
るためには反応管の上流部をテーパー状として結晶基板
上に比較的均一なガス流速分布を形成するが、十分制御
はできず、又このガス流速分布は全ガス量等の成長条件
により敏感に変動するという欠点がある。とくに全ガス
量を増した場合うずが発生し、きわめて不安定なガス流
のパターンが形成される。
るためには反応管の上流部をテーパー状として結晶基板
上に比較的均一なガス流速分布を形成するが、十分制御
はできず、又このガス流速分布は全ガス量等の成長条件
により敏感に変動するという欠点がある。とくに全ガス
量を増した場合うずが発生し、きわめて不安定なガス流
のパターンが形成される。
本発明の目的は反応管のガス入口より結晶基板までのガ
スの流れる部分の構造に工夫を施すことにより上記欠点
及び問題点を解決し、結晶基板面内の均一性を向上し得
る気相成長装置を提供することにある。
スの流れる部分の構造に工夫を施すことにより上記欠点
及び問題点を解決し、結晶基板面内の均一性を向上し得
る気相成長装置を提供することにある。
本発明は気相成長反応管に原料ガスを供給して基板上に
結晶成長を行わせる気相成長装置において、前記反応管
ガス導入口より基板までのガス導入管の内部にガス流と
平行なしきり板を複数組み合わせてなるガス流制御板を
有し、前記ガス流制御板によって区分されたガス流通路
の反応管ガス導入口から基板までの下流方向の広がり角
度は、反応管ガス導入口から基板までのガス導入管の下
流方向の広がり角度と同等もしくは小さいことを特徴と
する半導体成長装置である。
結晶成長を行わせる気相成長装置において、前記反応管
ガス導入口より基板までのガス導入管の内部にガス流と
平行なしきり板を複数組み合わせてなるガス流制御板を
有し、前記ガス流制御板によって区分されたガス流通路
の反応管ガス導入口から基板までの下流方向の広がり角
度は、反応管ガス導入口から基板までのガス導入管の下
流方向の広がり角度と同等もしくは小さいことを特徴と
する半導体成長装置である。
以下有機金属気相成長法によるガリウム砒素エピタキシ
ヤル成長を例にあげ本発明を詳細に説明する。
ヤル成長を例にあげ本発明を詳細に説明する。
第１図(a)，(b)は本発明の気相成長装置の原理を説明す
るための、たとえばガリウム砒素気相成長装置の構成図
で、(a)は横断面図、(b)は基板の出入口の方向から見た
正面図である。
るための、たとえばガリウム砒素気相成長装置の構成図
で、(a)は横断面図、(b)は基板の出入口の方向から見た
正面図である。
図において、石英反応管３内に設置したグラフアイト支
持台２にガリウム砒素結晶基板（以下単に結晶基板とい
う）１を配置し、高周波コイル４により結晶基板１の近
傍を加熱する。一方、有機金属原料であるトリメチルガ
リウム及び砒素の原料であるアルシンは反応管ガス入口
５より導入され、反応管内管６をとおり、加熱された結
晶近傍で熱分解し結晶基板１の表面でエピタキシヤル成
長する。この反応管内管６は反応管ガス入口５より結晶
基板１までテーパー状に広がつている。さらにその内部
にガス流を制御するためにガス流に沿つてガス流と平行
なしきり板を複数組み合わせてなるガス流制御板７が配
置される。したがつて、導入されたガスはガス流制御板
７に沿つて乱流になることなしにすみやかに結晶基板１
に達する。
持台２にガリウム砒素結晶基板（以下単に結晶基板とい
う）１を配置し、高周波コイル４により結晶基板１の近
傍を加熱する。一方、有機金属原料であるトリメチルガ
リウム及び砒素の原料であるアルシンは反応管ガス入口
５より導入され、反応管内管６をとおり、加熱された結
晶近傍で熱分解し結晶基板１の表面でエピタキシヤル成
長する。この反応管内管６は反応管ガス入口５より結晶
基板１までテーパー状に広がつている。さらにその内部
にガス流を制御するためにガス流に沿つてガス流と平行
なしきり板を複数組み合わせてなるガス流制御板７が配
置される。したがつて、導入されたガスはガス流制御板
７に沿つて乱流になることなしにすみやかに結晶基板１
に達する。
一方、このようなガス流制御板７を用いない場合、基板
１上においてガス流に垂直な方向のガス流速は中央が大
きく端では小さくなる傾向がみられ、したがつて中央近
傍では結晶は厚くなる。またガス流を増す場合乱流が生
じ、基板１の上方で分解したガスが逆流し反応管内管６
の上流部に砒素が析出する現象がみられる。
１上においてガス流に垂直な方向のガス流速は中央が大
きく端では小さくなる傾向がみられ、したがつて中央近
傍では結晶は厚くなる。またガス流を増す場合乱流が生
じ、基板１の上方で分解したガスが逆流し反応管内管６
の上流部に砒素が析出する現象がみられる。
しかし、ガス流と平行なしきり板を複数組み合わせてな
るガス流制御板７を用いた場合には基板上において中央
部分と両端分布のガス流速の差を小さくすることが可能
であり、さらにガス流を増した場合も乱流を生じること
はなく砒素の析出もみられない。
るガス流制御板７を用いた場合には基板上において中央
部分と両端分布のガス流速の差を小さくすることが可能
であり、さらにガス流を増した場合も乱流を生じること
はなく砒素の析出もみられない。
本発明の一実施例として有機金属を用いたガリウム砒素
エピタキシヤル成長を示す。
エピタキシヤル成長を示す。
成長装置は第１図(a)，(b)に示したものに基板回転機構
を配設したものである。原料ガスであるトリメチルガリ
ウム及び砒素の原料ガスのアルシン（10-3トール）を管
内に供給しながら高周波コイル４により成長温度（約55
0〜700℃）に結晶を加熱する。キヤリアガスとして水素
（1.5/min）を用い、減圧成長（約100メートル）とし
た。そして温度が安定したところで原料ガスのトリメチ
ルガリウム（４×10-5トール）を加えガリウム砒素を成
長させる。このときの基板回転速度は毎秒12回であつ
た。
を配設したものである。原料ガスであるトリメチルガリ
ウム及び砒素の原料ガスのアルシン（10-3トール）を管
内に供給しながら高周波コイル４により成長温度（約55
0〜700℃）に結晶を加熱する。キヤリアガスとして水素
（1.5/min）を用い、減圧成長（約100メートル）とし
た。そして温度が安定したところで原料ガスのトリメチ
ルガリウム（４×10-5トール）を加えガリウム砒素を成
長させる。このときの基板回転速度は毎秒12回であつ
た。
第２図は第１図中に示したガス流制御板を用いた場合
と、用いない場合との直径76mmのガリウム砒素基板上で
の成長膜厚の面内分布を示すグラフである。ガス流制御
板を用いた場合基板上での膜厚分布は±２％程度に制御
できるが、ガス流制御板のない場合は±５％程度にしか
制御できない。さらに水素の全流量を毎秒10リツトルと
した場合ガス流制御板を用いた場合±２％程度の均一性
が得られるが、ガス流制御板を用いない場合乱流が生じ
砒素が反応管内管に析出し基板上に落下して鏡面成長が
えられなかつた。
と、用いない場合との直径76mmのガリウム砒素基板上で
の成長膜厚の面内分布を示すグラフである。ガス流制御
板を用いた場合基板上での膜厚分布は±２％程度に制御
できるが、ガス流制御板のない場合は±５％程度にしか
制御できない。さらに水素の全流量を毎秒10リツトルと
した場合ガス流制御板を用いた場合±２％程度の均一性
が得られるが、ガス流制御板を用いない場合乱流が生じ
砒素が反応管内管に析出し基板上に落下して鏡面成長が
えられなかつた。
以上の説明から明らかなように本発明による半導体装置
を用いた場合に、基板面内での均一性を決定するガス流
分布を安定に制御し、乱流を生じさせずに原料ガスをす
みやかに基板上に到達させることが可能となり、従来の
半導体装置に比較して生産性を著るしく向上できる。
を用いた場合に、基板面内での均一性を決定するガス流
分布を安定に制御し、乱流を生じさせずに原料ガスをす
みやかに基板上に到達させることが可能となり、従来の
半導体装置に比較して生産性を著るしく向上できる。
以上の実施例は本発明を制御するものではない。すなわ
ちガリウム砒素の有機金属気相成長法を用いて例示した
が、他の結晶であつても、また別の結晶成長法であつて
も同じようにガス流を制御して結晶面内の分布、さらに
多数枚成長の場合は一回の成長のウエアー間のバラツキ
を小さくすることが可能である。なお、ガス流制御板は
ガスとの反応が生じるものでなければどのような材質の
ものでも用いることができるが、石英やボロンナイトラ
イドなどが最も好適である。
ちガリウム砒素の有機金属気相成長法を用いて例示した
が、他の結晶であつても、また別の結晶成長法であつて
も同じようにガス流を制御して結晶面内の分布、さらに
多数枚成長の場合は一回の成長のウエアー間のバラツキ
を小さくすることが可能である。なお、ガス流制御板は
ガスとの反応が生じるものでなければどのような材質の
ものでも用いることができるが、石英やボロンナイトラ
イドなどが最も好適である。
第１図(a)は本発明装置の構成を示す横断面図、同(b)は
基板の出入口側から見た正面図、第２図はガス流制御板
を用いた場合と、用いない場合との直径76mmのガリウム
砒素基板上での成長膜厚の面内分布のグラフを示す図で
ある。 １……基板、３……石英反応管、４……高周波コイル、
５……反応管ガス導入口、７……ガス流制御板
基板の出入口側から見た正面図、第２図はガス流制御板
を用いた場合と、用いない場合との直径76mmのガリウム
砒素基板上での成長膜厚の面内分布のグラフを示す図で
ある。 １……基板、３……石英反応管、４……高周波コイル、
５……反応管ガス導入口、７……ガス流制御板
Claims (1)
- 【請求項１】気相成長反応管内に原料ガスを供給して基
板上に結晶成長を行わせる気相成長装置において、前記
反応管ガス導入口より基板までのガス導入管の内部にガ
ス流と平行なしきり板を複数組み合わせてなるガス流制
御板を有し、前記ガス流制御板によって区分されたガス
流通路の反応管ガス導入口から基板までの下流方向の広
がり角度は、反応管ガス導入口から基板までのガス導入
管の下流方向の広がり角度と同等もしくは小さいことを
特徴とする半導体成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60014750A JPH0682619B2 (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 半導体成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60014750A JPH0682619B2 (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 半導体成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61174624A JPS61174624A (ja) | 1986-08-06 |
| JPH0682619B2 true JPH0682619B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=11869786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60014750A Expired - Lifetime JPH0682619B2 (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 半導体成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682619B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01315130A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-12-20 | Toshiba Corp | 気相成長装置 |
| JP2818776B2 (ja) * | 1989-04-29 | 1998-10-30 | 豊田合成株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置 |
| US9328417B2 (en) * | 2008-11-01 | 2016-05-03 | Ultratech, Inc. | System and method for thin film deposition |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5973496A (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気相成長装置 |
| JPS6086822A (ja) * | 1983-10-19 | 1985-05-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体薄膜気相成長装置 |
| JPS61101020A (ja) * | 1984-10-24 | 1986-05-19 | Hitachi Ltd | 処理装置 |
-
1985
- 1985-01-29 JP JP60014750A patent/JPH0682619B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61174624A (ja) | 1986-08-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |