JPH0717478B2 - 有機金属気相成長装置 - Google Patents
有機金属気相成長装置Info
- Publication number
- JPH0717478B2 JPH0717478B2 JP30831386A JP30831386A JPH0717478B2 JP H0717478 B2 JPH0717478 B2 JP H0717478B2 JP 30831386 A JP30831386 A JP 30831386A JP 30831386 A JP30831386 A JP 30831386A JP H0717478 B2 JPH0717478 B2 JP H0717478B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vapor phase
- film
- nozzle
- phase epitaxy
- substrate
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機金属気相成長において大面積で膜厚が均
一な膜をエピタキシヤル成長させる装置に関する。
一な膜をエピタキシヤル成長させる装置に関する。
近年、半導体薄膜の形成技術の進歩はめざましく、CVD
法、スパツタリング法、蒸着法、有機金属気相成長法、
分子線エピタキシ法が開発され、用途によつて使い分け
られている。その中でも、有機金属気相成長法は良質な
膜を量産できるため、またMBEと並んで原子層単位の成
長の制御ができるため、最近特に注目を集めている。
法、スパツタリング法、蒸着法、有機金属気相成長法、
分子線エピタキシ法が開発され、用途によつて使い分け
られている。その中でも、有機金属気相成長法は良質な
膜を量産できるため、またMBEと並んで原子層単位の成
長の制御ができるため、最近特に注目を集めている。
有機金属気相成長法で大面積に均一に膜を成長させるに
はガスの流速の最適化、反応炉の形状の最適化、ガスフ
ローの最適化を行う必要がある。またエピタキシヤル成
長させるにはガスの流れを層流とすることが必要であ
る。
はガスの流速の最適化、反応炉の形状の最適化、ガスフ
ローの最適化を行う必要がある。またエピタキシヤル成
長させるにはガスの流れを層流とすることが必要であ
る。
例えば、H.カンバー（H.Kanber）はこれらの条件を最適
化することにより第２図に示すようにサセプタ径30cmの
大面積上に数枚の基板を並べ、均一にGaAs膜を成長させ
ている〔H.カンバーほか、ジヤーナル オブ エレクト
ロニツク マテリアル（J.Electron.Material）第14
巻、第769頁、（1985年）〕、すなわち第２図は従来型
のGaAs用大面積膜成長用有機金属気相成長装置の断面概
略図である。ここで１はグラフアイト製サセプタ、２は
石英製反応炉、３は高周波加熱用コイル、４はガス導入
口、５は基板である。しかしながら、成長条件は膜質に
も影響するため、膜厚分布のみを優先させて条件を最適
化する訳にはいかない。そこで種々の工夫がなされてい
る。
化することにより第２図に示すようにサセプタ径30cmの
大面積上に数枚の基板を並べ、均一にGaAs膜を成長させ
ている〔H.カンバーほか、ジヤーナル オブ エレクト
ロニツク マテリアル（J.Electron.Material）第14
巻、第769頁、（1985年）〕、すなわち第２図は従来型
のGaAs用大面積膜成長用有機金属気相成長装置の断面概
略図である。ここで１はグラフアイト製サセプタ、２は
石英製反応炉、３は高周波加熱用コイル、４はガス導入
口、５は基板である。しかしながら、成長条件は膜質に
も影響するため、膜厚分布のみを優先させて条件を最適
化する訳にはいかない。そこで種々の工夫がなされてい
る。
例えば、伊藤らは（応用物理学会1985秋予稿集p622）第
３図に示すように、基板５が自転、公転するようにする
と２インチ基板に膜厚むらが1.5％の均一なGaAs膜が得
られると報告している。なお第３図は従来型のGaAs用均
一成長有機金属気相成長装置の概要図であり、符号１〜
５は第２図と同義である。しかし、サセプタ１を自転、
公転させる機構は複雑であり、更にサセプタ１の自転機
構と公転機構の間に成長した膜が付着し、ひいてはその
間に粉が入り込み回転部が破損する原因となる。
３図に示すように、基板５が自転、公転するようにする
と２インチ基板に膜厚むらが1.5％の均一なGaAs膜が得
られると報告している。なお第３図は従来型のGaAs用均
一成長有機金属気相成長装置の概要図であり、符号１〜
５は第２図と同義である。しかし、サセプタ１を自転、
公転させる機構は複雑であり、更にサセプタ１の自転機
構と公転機構の間に成長した膜が付着し、ひいてはその
間に粉が入り込み回転部が破損する原因となる。
また材料によつて均一化し易いものとしにくいものがあ
る。例えばZnSe,ZnSをジメチルジンクとH2SeあるいはH2
Ｓを原料として成長させる場合、両ガスを１つのノズル
で導入すると両ガスの反応性が強いために、基板に到達
する前に反応がおきてしまう。そこで一般にこれを防ぐ
ために、第４図に示すように、ノズルを２つに分け、ジ
メチルジンク用のノズルを基板近く数cmに設置し、更に
減圧にする。なお、第４図は従来型のZnSeあるいはZnS
膜成長用有機金属気相成長装置の概要図である。ここで
符号１〜３及び５は第２図と同義であり、７はジメチル
ジンク用ノズル、６はH2SeあるいはH2Ｓ用ノズルであ
る。
る。例えばZnSe,ZnSをジメチルジンクとH2SeあるいはH2
Ｓを原料として成長させる場合、両ガスを１つのノズル
で導入すると両ガスの反応性が強いために、基板に到達
する前に反応がおきてしまう。そこで一般にこれを防ぐ
ために、第４図に示すように、ノズルを２つに分け、ジ
メチルジンク用のノズルを基板近く数cmに設置し、更に
減圧にする。なお、第４図は従来型のZnSeあるいはZnS
膜成長用有機金属気相成長装置の概要図である。ここで
符号１〜３及び５は第２図と同義であり、７はジメチル
ジンク用ノズル、６はH2SeあるいはH2Ｓ用ノズルであ
る。
しかし、第４図のようなノズル系を用いた装置では、数
cm径の範囲しか均一な薄膜を成長させることができな
い。
cm径の範囲しか均一な薄膜を成長させることができな
い。
したがつて、従来の方法では大面積に均一に薄膜を形成
するのが困難であつた。
するのが困難であつた。
本発明の目的は、流速条件の最適化を図る必要もなく、
更に特別に複雑な回転機構を必要とせず、均一で大面積
な膜をエピタキシヤル成長させる装置を提供することに
ある。
更に特別に複雑な回転機構を必要とせず、均一で大面積
な膜をエピタキシヤル成長させる装置を提供することに
ある。
本発明を概説すれば、本発明は有機金属気相成長装置に
関する発明であつて、有機金属ガスを主原料として薄膜
をエピタキシヤル成長させる縦型の有機金属気相成長装
置であつて、反応炉内の少なくとも有機金属ガス用ノズ
ルが偏平であり、かつ基板を回転及び／又は横移動させ
る機構を備えている有機金属気相成長装置において、該
反応炉内の偏平ノズルへのガス導入口が複数個あり、そ
れぞれのガスの流量が調整可能であることを特徴とす
る。
関する発明であつて、有機金属ガスを主原料として薄膜
をエピタキシヤル成長させる縦型の有機金属気相成長装
置であつて、反応炉内の少なくとも有機金属ガス用ノズ
ルが偏平であり、かつ基板を回転及び／又は横移動させ
る機構を備えている有機金属気相成長装置において、該
反応炉内の偏平ノズルへのガス導入口が複数個あり、そ
れぞれのガスの流量が調整可能であることを特徴とす
る。
〔実施例〕 以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。
本発明はこれら実施例に限定されない。
参考例１ ZnS膜をガラス基板上に形成する場合を例にとつて本発
明を詳細に説明する。第１図はZnS形成のための本発明
の参考例である。すなわち第１図は本参考例の３インチ
用ZnS膜均一成長用有機金属気相成長装置の概要図であ
つて、符号１〜３、５及び７は第４図と同義であり、61
はH2Ｓ用ノズルを意味する。更に第５図にジメチルジン
ク用のノズルの形を拡大し、その概要を図示する。すな
わち第５−１図は正面概略図、第５−２図は側面概略図
である。ノズルは偏平である。サセプタは回転可能であ
る。以下の条件下で30分間３インチ基板上にZnS膜を形
成した場合、第４図と第１図の装置の膜厚の分布を第６
図に中心からの距離（横軸）と膜厚（nm、縦軸）との関
係のグラフとして示す。なお符号８は第１図の装置で形
成した場合であり、９は従来型の第４図の装置で形成し
た場合である。
明を詳細に説明する。第１図はZnS形成のための本発明
の参考例である。すなわち第１図は本参考例の３インチ
用ZnS膜均一成長用有機金属気相成長装置の概要図であ
つて、符号１〜３、５及び７は第４図と同義であり、61
はH2Ｓ用ノズルを意味する。更に第５図にジメチルジン
ク用のノズルの形を拡大し、その概要を図示する。すな
わち第５−１図は正面概略図、第５−２図は側面概略図
である。ノズルは偏平である。サセプタは回転可能であ
る。以下の条件下で30分間３インチ基板上にZnS膜を形
成した場合、第４図と第１図の装置の膜厚の分布を第６
図に中心からの距離（横軸）と膜厚（nm、縦軸）との関
係のグラフとして示す。なお符号８は第１図の装置で形
成した場合であり、９は従来型の第４図の装置で形成し
た場合である。
成長条件 基板温度 300℃ ジメチルジンク流速 2.0×10-5mol/min H2Ｓ流速 6.7×10-5mol/min 希釈水素流速 約２/min 圧 力 10Torr 基板回転速度 0.1回/1秒 従来型の装置で形成した場合は中心で膜が厚く、端と中
心の膜厚のむらは30％である。これに対し、本発明の場
合は膜厚のむらは５％以内であり、本発明により膜厚分
布が大幅に改善される。また従来問題とされている基板
到着前の反応も起こつていない。
心の膜厚のむらは30％である。これに対し、本発明の場
合は膜厚のむらは５％以内であり、本発明により膜厚分
布が大幅に改善される。また従来問題とされている基板
到着前の反応も起こつていない。
実施例１ 参考例１よりも更に大きな基板にZnS膜を形成する場合
について説明する。参考例１に記載の方法で５インチ基
板上にZnS膜を形成したところ、中心と端で５％以上膜
厚のむらが生じた。これは偏平ノズル内のジメチルジン
クの流速が均一でないためと考え、第７図に示す装置を
開発した。すなわち第７図は本発明の５インチ用ZnS膜
均一成長用有機金属気相成長装置の概要図であり、１〜
３、５、61及び７は第１図と同義、10はジメチルジンク
の流速調整用のバルブである。偏平ノズルへのジメチル
ジンクの導入口を数個設け、それぞれ調整バルブを設け
ることにより、偏平ノズル内のガスの流れを均一化して
いる。このようにすることにより、５インチ基板内の膜
厚むらが５％以内に押さえることができた。
について説明する。参考例１に記載の方法で５インチ基
板上にZnS膜を形成したところ、中心と端で５％以上膜
厚のむらが生じた。これは偏平ノズル内のジメチルジン
クの流速が均一でないためと考え、第７図に示す装置を
開発した。すなわち第７図は本発明の５インチ用ZnS膜
均一成長用有機金属気相成長装置の概要図であり、１〜
３、５、61及び７は第１図と同義、10はジメチルジンク
の流速調整用のバルブである。偏平ノズルへのジメチル
ジンクの導入口を数個設け、それぞれ調整バルブを設け
ることにより、偏平ノズル内のガスの流れを均一化して
いる。このようにすることにより、５インチ基板内の膜
厚むらが５％以内に押さえることができた。
実施例２ A4判基板上に均一にZnS膜を形成する場合について説明
する。第８図はA4判薄膜形成用の本発明の実施例であ
る。すなわち第８図は本発明のA4判基板用ZnS膜均一成
長用有機金属気相成長装置の概要図であり、１、５、6
1、７及び10は第７図と同義、11はステンレスチヤンバ
である。基板は横方向に移動でき、横方向の膜厚の分布
は移動の速度を調整することにより均一にできる。また
縦方向の膜厚の分布は実施例１と同様に偏平ノズルへの
ガスの導入速度を調整することにより、均一化できる。
する。第８図はA4判薄膜形成用の本発明の実施例であ
る。すなわち第８図は本発明のA4判基板用ZnS膜均一成
長用有機金属気相成長装置の概要図であり、１、５、6
1、７及び10は第７図と同義、11はステンレスチヤンバ
である。基板は横方向に移動でき、横方向の膜厚の分布
は移動の速度を調整することにより均一にできる。また
縦方向の膜厚の分布は実施例１と同様に偏平ノズルへの
ガスの導入速度を調整することにより、均一化できる。
以上説明したように、本発明に従つて、偏平ノズルと基
板回転及び／又は基板横移動機構を備えることにより、
大面積基板上に均一な膜を形成できる。
板回転及び／又は基板横移動機構を備えることにより、
大面積基板上に均一な膜を形成できる。
第１図は本発明の参考例である３インチ用ZnS膜均一成
長用有機金属気相成長装置の概要図、第２図は従来型の
GaAs用大面積膜成長用有機金属気相成長装置の断面概略
図、第３図は従来型のGaAs用均一成長有機金属気相成長
装置の概要図、第４図は従来型のZnSeあるいはZnS膜成
長用有機金属気相成長装置の概要図、第５−１図は第１
図のジメチルジンク用ノズルの正面概略図、第５−２図
はその側面概略図、第６図は第１図装置と従来装置で形
成したZnS膜の膜厚分布の比較を示すグラフ、第７図は
本発明の５インチ用ZnS膜均一成長用有機金属気相成長
装置の概要図、第８図は本発明のA4判基板用ZnS膜均一
成長用有機金属気相成長装置の概要図である。 1:グラフアイト製サセプタ、2:石英製反応炉、3:高周波
加熱用コイル、4:ガス導入口、5:基板、6:H2Seあるいは
H2Ｓ用ノズル、61:H2Ｓ用ノズル、7:ジメチルジンク用
ノズル、8:第１図の装置で形成した膜の膜厚分布、9:従
来装置で形成した膜の膜厚分布、10:ジメチルジンクの
流速調整用のバルブ、11:ステンレスチヤンバ
長用有機金属気相成長装置の概要図、第２図は従来型の
GaAs用大面積膜成長用有機金属気相成長装置の断面概略
図、第３図は従来型のGaAs用均一成長有機金属気相成長
装置の概要図、第４図は従来型のZnSeあるいはZnS膜成
長用有機金属気相成長装置の概要図、第５−１図は第１
図のジメチルジンク用ノズルの正面概略図、第５−２図
はその側面概略図、第６図は第１図装置と従来装置で形
成したZnS膜の膜厚分布の比較を示すグラフ、第７図は
本発明の５インチ用ZnS膜均一成長用有機金属気相成長
装置の概要図、第８図は本発明のA4判基板用ZnS膜均一
成長用有機金属気相成長装置の概要図である。 1:グラフアイト製サセプタ、2:石英製反応炉、3:高周波
加熱用コイル、4:ガス導入口、5:基板、6:H2Seあるいは
H2Ｓ用ノズル、61:H2Ｓ用ノズル、7:ジメチルジンク用
ノズル、8:第１図の装置で形成した膜の膜厚分布、9:従
来装置で形成した膜の膜厚分布、10:ジメチルジンクの
流速調整用のバルブ、11:ステンレスチヤンバ
Claims (1)
- 【請求項１】有機金属ガスを主原料として薄膜をエピタ
キシヤル成長させる縦型の有機金属気相成長装置であつ
て、反応炉内の少なくとも有機金属ガス用ノズルが偏平
であり、かつ基板を回転及び／又は横移動させる機構を
備えている有機金属気相成長装置において、該反応炉内
の偏平ノズルへのガス導入口が複数個あり、それぞれの
ガスの流量が調整可能であることを特徴とする有機金属
気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30831386A JPH0717478B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 有機金属気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30831386A JPH0717478B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 有機金属気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63162596A JPS63162596A (ja) | 1988-07-06 |
| JPH0717478B2 true JPH0717478B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=17979547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30831386A Expired - Lifetime JPH0717478B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 有機金属気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0717478B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2783796B2 (ja) * | 1987-05-22 | 1998-08-06 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成装置及びプラズマ処理装置 |
| JP4292777B2 (ja) * | 2002-06-17 | 2009-07-08 | ソニー株式会社 | 薄膜形成装置 |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP30831386A patent/JPH0717478B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63162596A (ja) | 1988-07-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |