JPH0688872B2 - 気相成長装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体の組成或いは濃度が急峻な変化を示す半
導体層を形成可能な気相成長装置の構成に関する。

半導体レーザや高電子移動度トランジスタのような半導
体デバイスは化合物半導体を用い、組成，伝導タイプ，
キャリア濃度などを変えた同種或いは異種の半導体層を
複数回に互ってエピタキシャル成長させ、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ャル成長層は有機金属気相エピタキ
シャル成長法（MO-CVD法）で作られているが、この接合
部は結晶組成或いは不純物濃度のプロファィルが急峻な
変化をしていることが必要であり、効率の良い製造方法
の実用化が要望されている。

〔従来の技術〕

MO-CVD法はカーボンで形成されたサセプタの上に被処理
基板を設置して反応室内の所定の場所に置き、高周波加
熱などの方法でカーボンサセプタを加熱した状態で被処
理基板に反応ガスを供給し、被処理基板上で熱分解させ
ることによってエピタキシャル成長を行うものである。

ここで組成或いは不純物濃度が急峻な変化プロファィル
を持つ半導体層を連続的にエピタキシャル成長させる方
法として、半導体層の形成が終わった被処理基板を反応
装置内に設けた別室に隔離し、反応室の雰囲気を変えた
後、再び被処理基板を反応室に戻すDual Chamber Metho
dが知られている。

これに対して本発明者は横形構造のMO-CVD装置を用いる
気相成長法を提案している。（昭和59年２月29日出願，
特願昭59-037835号） 第４図はこの概要を示す装置の横断面図であって、石英
からなる横型反応管（以下略して反応管）１が中央部に
おいて反応管１と一体化した石英壁2,3とカーボンサセ
プタ固定部４によって二つの空間（Ａ反応室とＢ反応
室）に分割され、反応ガスが相互に混入しないようにな
っている。

ここでカーボンサセプタ固定部４は図に示すように上に
は突出部また下には段差があって固定されており、また
上部にはカーボンサセプタ移動部６が置かれ、切削して
作った凹部に被処理基板７が載置されている。

また突出部５にはカーボンサセプタ移動部６が嵌合する
貫通口８が設けられている。

一方Ａ反応室とＢ反応室にはそれぞれ反応ガス供給管9,
10と排気口11,12が設けられている。

そしてCVD反応を行うにはＡ反応室へはガス供給管９か
ら反応ガスを供給し、Ｂ反応室には反応ガスの一部（II
I-V族化合物半導体の場合はＶ族元素）およびキヤリァ
ガスを送りながら図示を省略した高周波コイルに通電し
てカーボンサセプタ固定部４と移動部６を加熱し、平衡
状態に達した後カーボンサセプタ移動部６を石英製の操
作棒13を用いてＡ反応室に移し、被処理基板７上にエピ
タキシャル成長を行う。

次にこの間にＢ反応室は供給ガスの種類を変えて次のエ
ピタキシャル成長が行えるように準備しておき、Ａ反応
室で規定厚の層成長が終わった後は再び操作棒13を用い
てカーボンサセプタ移動部６をＢ反応室に戻してエピタ
キシャル成長を行い、これを繰り返して多層構造の半導
体層を形成する。

このような方法で層形成を行うと組成や濃度のプロファ
ィルが急峻に変化したものを得ることができる。

然しながら、かかる装置を用いて多層構造のエピタキシ
ャル成長を行ってみるとプロファィル変化は急峻ではあ
るが結晶性が従来の方法で得られたものと比べて劣るも
のが時々発生することがあり、この改善が必要であっ
た。

ここで結晶性が劣るとは易動度やキャリァ濃度が所定の
値を示さないことを指す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上記したように先に本発明者が提案した横形のMO-CVD
装置を用いると急峻なプロファィル変化を示すエピタキ
シャル成長はできるものゝ成長層の結晶性が劣ることが
問題であつた。

〔問題点を解決するための手段〕

カーボンサセプタ固定部とカーボンサセプタ移動部にそ
れぞれ複数のガス穴を設け、また、このガス穴に対応す
る反応管の下面位置に排気口を設ける気相成長装置を用
いることにより解決することができる。

〔作用〕

本発明は横形のMO-CVD装置を用いて数層からなるエピタ
キシャル成長を行う場合に結晶性の劣るものができ易い
理由を研究した結果、反応ガスの流れ方に原因すること
が判った結果なされたものである。

すなわち第４図に示す従来の装置について反応ガスの流
通方向を考えるとガス供給管9,10から反応室に出たガス
は被処理基板７に衝突して反応した後、そのまま排気口
11,12から排出されればよいが、下側には加熱されたカ
ーボンサセプタ固定部４があり、また側面には同様に加
熱された突出部５と石英壁２があるために循環流を生じ
てこの過程で分解が起こり部分的に変質した反応ガスが
被処理基板７に衝突して分解するためであることが判っ
た。

そこでガス供給管9,10から噴出した反応ガスが被処理基
板７に均一に衝突し反応した後に直ちに排気口11,12か
ら除去できるような構成にすればよい。

〔実施例〕

第１図は本発明を実施した横形MO-CVD装置の横断面図、
また第２図はこのＸ−Ｘ′線位置の断面図、第３図はＹ
−Ｙ′線の断面図である。

本発明は被処理基板７が載置してあるカーボンサセプタ
移動部６の前後およびCVD成長の際にカーボンサセプタ
移動部６が位置決めされるカーボンサセプタ固定部４の
対応位置にガス通過用のガス穴15,16を開けると共に、
この直下の反応管１に排気口17,18を設ける。

このようにすればガス供給管9,10から噴出した反応ガス
は反応室内を循環することなく被処理基板７と衝突した
後はそのままカーボンサセプタ移動部６とカーボンサセ
プタ固定部４に設けられたガス穴15,16を通って排気口1
7,18から排出される。

なお第２図はＸ−Ｘ′線位置の断面図であって石英壁2,
3の間に突出部５をもつカーボンサセプタ固定部４が挿
入され、固定されている状態を示している。

そして突出部５に設けられている貫通口８に被処理基板
７を載置したカーボンサセプタ移動部６の一部が嵌入し
ている状態を示している。

また第３図はＹ−Ｙ′線における断面図であって、Ｂ反
応室の上部にはガス供給管10があり、この直下に被処理
基板７を載置したカーボンサセプタ移動部６がカーボン
サセプタ固定部４の上に位置決めされており、この直下
に排気口17がある状態を示している。

このように反応ガスの流通方向を矯正すると従来のよう
に変質した反応ガスが被処理基板に衝突することが避け
られ、そのため結晶性の良いエピタキシャル成長層を連
続して形成することができる。

なお、この実施例ではガス穴をサセプタの基板載置部分
のサセプタ移動方向側に二個所設けたが、基板載置部分
の周囲に複数個設けてもよい。

〔発明の効果〕

以上記したように本発明の実施により従来の横型MO-CVD
装置を用いて多層のエピタキシャル層を成長させる場合
に現れた欠点が解決され、結晶性の良い層成長を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る気相成長装置の側断面図、 第２図はこのＸ−Ｘ′線における断面図、 第３図はこのＹ−Ｙ′線における断面図、 第４図は先に本発明者が提案している気相成長装置の側
断面図、 である。 図において、 １は反応管、2,3は石英壁、 ４はカーボンサセプタ固定部、 ６はカーボンサセプタ移動部、 ５は突出部、７は被処理基板、 ８は貫通口、9,10はガス供給管、 11,12,17,18は排気口、15,16はガス穴、 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気相成長を行なう反応管（１）が石英壁
   （２），（３）とカーボンサセプタ移動部（６）が嵌合
   する貫通口（８）を備えたカーボンサセプタ固定部
   （４）により反応室ＡおよびＢに分離され、また、該反
   応室ＡおよびＢはそれぞれガス供給管（９），（10）
   と、排気口（11），（12）とを備えており、該反応室Ａ
   およびＢにガス供給管（９），（10）より反応ガスを供
   給し、排気口（11），（12）より排気しながら、被処理
   基板（７）を載置し、所定の温度に加熱してあるカーボ
   ンサセプタ移動部（６）を操作棒（13）によりカーボン
   サセプタ固定部（４）の突出部（５）に設けてある貫通
   口（８）を通して反応室A,B間をスライドせしめ、前記
   被処理基板（７）上に気相成長を行なわせる気相成長装
   置において、 前記カーボンサセプタ固定部（４）と前記カーボンサセ
   プタ移動部（６）にそれぞれ複数のガス穴（15），（1
   6）を設け、また、該ガス穴（15），（16）に対応する
   反応管（１）の下面位置に排気口（17），（18）を設け
   たことを特長とする気相成長装置。