JPS58147112A - 結晶成長装置 - Google Patents
結晶成長装置Info
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- JPS58147112A JPS58147112A JP3003482A JP3003482A JPS58147112A JP S58147112 A JPS58147112 A JP S58147112A JP 3003482 A JP3003482 A JP 3003482A JP 3003482 A JP3003482 A JP 3003482A JP S58147112 A JPS58147112 A JP S58147112A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（＆）発明の技術分野
本発明は急峻な不純物濃度勾配をもつ多層構造の化合物
半導体を製造する結晶製造装置に関する。
半導体を製造する結晶製造装置に関する。
（ｂ） 技術の背景
一１ｇ＠、アルミニウム（ムｔ）、ガリウム（Ｇａ）。
インジウム（Ｉｎ）などの厘族元素と窒素（Ｎ）、燐（
Ｐ）、砒素（Ａｍ ）、 ７ ンｆａｔ、ン（ａｄ ）
などｏｖ族元素とが共有結合して正四面体配位をと〕閃
亜鉛鉱形成はクルツ鉱形の結晶ｍ造をとるガリウム砒系
（ＧａＡｓ）、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）、イ
ンジウム砒Ｘ（ＩｎＡｓ）などの凹−■族化合物半導体
は公知である。これらのｍ−ｖ族化合物半導体の単結晶
ウェハブリッジマン法、帝域溶融法、単結晶引上は法な
どの溶融法か或は材料の外画を利用するか輸送剤による
化学反応を利用する気相エピタキシャル法など各種の方
法を用いて育成されている３、こ＼でｉイク四波用ダイ
オード、トランジスタ戒岐し−ザ凧子などの半導体素子
は単結晶ウェハにドナー不純物又はアクセプタ不純物を
拡散させるか単結晶ウェハ上にこれらの不純物を含んだ
同糧の結晶をエビタキーシャル成長させて半導体の電導
のタイプ（１１子電導、正孔１４）および電導度の異っ
た半導体領域を作シ、これを用いることＫよって各種の
デバイスが形成されている。
Ｐ）、砒素（Ａｍ ）、 ７ ンｆａｔ、ン（ａｄ ）
などｏｖ族元素とが共有結合して正四面体配位をと〕閃
亜鉛鉱形成はクルツ鉱形の結晶ｍ造をとるガリウム砒系
（ＧａＡｓ）、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）、イ
ンジウム砒Ｘ（ＩｎＡｓ）などの凹−■族化合物半導体
は公知である。これらのｍ−ｖ族化合物半導体の単結晶
ウェハブリッジマン法、帝域溶融法、単結晶引上は法な
どの溶融法か或は材料の外画を利用するか輸送剤による
化学反応を利用する気相エピタキシャル法など各種の方
法を用いて育成されている３、こ＼でｉイク四波用ダイ
オード、トランジスタ戒岐し−ザ凧子などの半導体素子
は単結晶ウェハにドナー不純物又はアクセプタ不純物を
拡散させるか単結晶ウェハ上にこれらの不純物を含んだ
同糧の結晶をエビタキーシャル成長させて半導体の電導
のタイプ（１１子電導、正孔１４）および電導度の異っ
た半導体領域を作シ、これを用いることＫよって各種の
デバイスが形成されている。
さてダイオード、トランジスタなど電導キャリヤの種類
が異る半導体層の接合を用いるデバイスにおいてｉ高い
整流比をもっていることが必貴でＴｏｊｌｌこれは急峻
な不純物濃度勾配をもつ牛導体層を作ることによって実
現できる。本発明はこのような急峻な濃度勾配をもち多
層構造をとる化合物半導体をエピタキシャル成長せしむ
る結晶成長ｋｆｌｔの構造に関するものである。
が異る半導体層の接合を用いるデバイスにおいてｉ高い
整流比をもっていることが必貴でＴｏｊｌｌこれは急峻
な不純物濃度勾配をもつ牛導体層を作ることによって実
現できる。本発明はこのような急峻な濃度勾配をもち多
層構造をとる化合物半導体をエピタキシャル成長せしむ
る結晶成長ｋｆｌｔの構造に関するものである。
（ｃ） 従来技術と間隠点
第１図は従来のエピタキシャル成長装置の断面構造を示
す。同図において、化合物半導体単結晶からなるウェハ
１はグラファイト製の加熱台２の一上に置かれておシ、
この加熱台２の内部には保持弊３０内鄭に熱電対４が挿
入されておシ、これによりエピタキシャル成長させるウ
ェハｌの温度測定がされるようになっている。また石英
製の反応容器゛５の上部には化合物半導体をエピタキシ
ャル成長させるための原料ガスを導入する被数個の導入
口６が設けられてお）ｔた反応容器５の下部には排出ロ
アが設けられている。こ＼で化合物半導体の原料ガスと
ドーパントは給気口６より導入されて混合した状態でウ
ェハ面に供給され、高周波誘導加熱炉８によシ加熱され
九ウェハ１の面上で分解してエピタキシャル成長が行わ
れ、分解が終り九不賛ガスは排気ロアよシ除去される。
す。同図において、化合物半導体単結晶からなるウェハ
１はグラファイト製の加熱台２の一上に置かれておシ、
この加熱台２の内部には保持弊３０内鄭に熱電対４が挿
入されておシ、これによりエピタキシャル成長させるウ
ェハｌの温度測定がされるようになっている。また石英
製の反応容器゛５の上部には化合物半導体をエピタキシ
ャル成長させるための原料ガスを導入する被数個の導入
口６が設けられてお）ｔた反応容器５の下部には排出ロ
アが設けられている。こ＼で化合物半導体の原料ガスと
ドーパントは給気口６より導入されて混合した状態でウ
ェハ面に供給され、高周波誘導加熱炉８によシ加熱され
九ウェハ１の面上で分解してエピタキシャル成長が行わ
れ、分解が終り九不賛ガスは排気ロアよシ除去される。
か＼る従来の縦形気相成長装置において急峻な多層構造
をもつエピタキシャル層を成長させるためには久の何れ
かの方法がとられていた。
をもつエピタキシャル層を成長させるためには久の何れ
かの方法がとられていた。
（１）原料ガスの流量を大にする。
（２）原料ガスをウニへ近く萱で細管を用いて導入する
。（１）の方法は反応容器中の原料ガスの交換は速に行
われるが、ウェハおよび原料ガスの分解温度やガスの流
れなどが変る結果としてエピタキシャル成長の均一性を
損うと云う欠点があシ１だ（匂の方法は成長遇極の温度
胸節を熱電対によらず赤外線温度計を用いて行うような
場合には視野を纏る丸め使えないと云う欠点がメジ、急
峻な不純ｌｌｌ８Ｉ損度をもつ多層構造をエピタキシャ
ル成長法によシ形成することは困難であった。
。（１）の方法は反応容器中の原料ガスの交換は速に行
われるが、ウェハおよび原料ガスの分解温度やガスの流
れなどが変る結果としてエピタキシャル成長の均一性を
損うと云う欠点があシ１だ（匂の方法は成長遇極の温度
胸節を熱電対によらず赤外線温度計を用いて行うような
場合には視野を纏る丸め使えないと云う欠点がメジ、急
峻な不純ｌｌｌ８Ｉ損度をもつ多層構造をエピタキシャ
ル成長法によシ形成することは困難であった。
（−発明の目的
本尭明社急峻な不純物濃度分布をもつ化合物半導体の多
層構造をエピタキシャル成長させる結晶成長鋏置ｔ−提
供するにある。
層構造をエピタキシャル成長させる結晶成長鋏置ｔ−提
供するにある。
（・）発明の構成
本発明によれはこの目的は被処理基板が置かれる加熱台
を囲む第１９域とこの領域に連続し且つ第１領域よりも
小さな内緒を有し東に側面に番数のガス専入管が設けら
れた第２領域とから反応管が形成されておシ、＃！１領
域の中で加熱台を取囲んでライナ管があプ、また加熱台
と対向した第２領域の端内部に温度絢定窓を備えてなる
ことを特徴とする結晶成長装置を用いることにょシ遅成
することが！きる。
を囲む第１９域とこの領域に連続し且つ第１領域よりも
小さな内緒を有し東に側面に番数のガス専入管が設けら
れた第２領域とから反応管が形成されておシ、＃！１領
域の中で加熱台を取囲んでライナ管があプ、また加熱台
と対向した第２領域の端内部に温度絢定窓を備えてなる
ことを特徴とする結晶成長装置を用いることにょシ遅成
することが！きる。
（ｆ） 発明の実施例
絽２図は本発ＷＡＫか＼る化合物半導体結晶の成長装置
の鋭―図またｊＩ３図祉これを用いて作られる電界幼果
トランジスタ（ＦＥＴ）の構成図である。
の鋭―図またｊＩ３図祉これを用いて作られる電界幼果
トランジスタ（ＦＥＴ）の構成図である。
以下化合物半導体としてＧａＡｓを用いる実施例につい
て本発明をａ明する。
て本発明をａ明する。
第３図に示すマイクＥ２波用ＧａＡｓＦＥＴＵ厚さ約５
００μｍＯＧｍＡｍウェ八基板９の上にクローム元素（
Ｃｒ ）をドープした厚さ２〜３μｍの高抵抗のＧａＡ
ｓバッファ層１０がありこの上に厚さが約０．３μｍで
不純物濃度ｎがＩ Ｘ １０”ｃｍ−３のＮ型のＧｍＡ
ｍ動作層１１が何れもエピタキシャル成長法で作られ、
この動作層１１に金・ゲルマニウム合金（Ａｕ−Ｇｅ合
金）を拡散させてンース■）電極とドレイン０電極を作
シ、マた中央部にアルミニウム（Ａ、りからなるゲート
（２）電極を形成した構造をしている。ここでＧａＡｇ
ＦＥＴが優れた電気的特性を示すためにはバッファ層１
０から動作層１１への不純物濃１勾配が急峻な勾配をも
って行われていることが必要である。
００μｍＯＧｍＡｍウェ八基板９の上にクローム元素（
Ｃｒ ）をドープした厚さ２〜３μｍの高抵抗のＧａＡ
ｓバッファ層１０がありこの上に厚さが約０．３μｍで
不純物濃度ｎがＩ Ｘ １０”ｃｍ−３のＮ型のＧｍＡ
ｍ動作層１１が何れもエピタキシャル成長法で作られ、
この動作層１１に金・ゲルマニウム合金（Ａｕ−Ｇｅ合
金）を拡散させてンース■）電極とドレイン０電極を作
シ、マた中央部にアルミニウム（Ａ、りからなるゲート
（２）電極を形成した構造をしている。ここでＧａＡｇ
ＦＥＴが優れた電気的特性を示すためにはバッファ層１
０から動作層１１への不純物濃１勾配が急峻な勾配をも
って行われていることが必要である。
第２図の本発明に係る装置はこれを実現するもので、第
１図の従来の装置と較べて次のような特徴がある。
１図の従来の装置と較べて次のような特徴がある。
（１）反応管において原料ガスが導入される上部反応管
１２部分がエピタキシャル成長が行われる下部反応管１
３よりも細く形成されている。
１２部分がエピタキシャル成長が行われる下部反応管１
３よりも細く形成されている。
（２）下部反応管１３内部にライナ管１４が設けられて
いる。
いる。
（３）上部反応管１２０頭頂部１５は光学的に透明に作
られている。こ＼で反応管紘石英製でｔＣ上部反応管１
２の外周ｌＩ！１面には被数個のガス導入口（この実施
例の場合４値）が設けられておシ本実施例の場合、アル
シンυｋａＨｓ）１６． ）リメテールガリウムＧａ（
ＣＨｓ）ｓ１７．硫化水素（＆５）１８．クロームカル
ボニルＣｒ（ＣＯ）ｓ１９などの原料ガスが供給される
ようになっており、上部反応管１２において混合されて
加熱台２の上に置かれたＧａＡ１ウェハＩＫ垂直に供給
されるようになっている。
られている。こ＼で反応管紘石英製でｔＣ上部反応管１
２の外周ｌＩ！１面には被数個のガス導入口（この実施
例の場合４値）が設けられておシ本実施例の場合、アル
シンυｋａＨｓ）１６． ）リメテールガリウムＧａ（
ＣＨｓ）ｓ１７．硫化水素（＆５）１８．クロームカル
ボニルＣｒ（ＣＯ）ｓ１９などの原料ガスが供給される
ようになっており、上部反応管１２において混合されて
加熱台２の上に置かれたＧａＡ１ウェハＩＫ垂直に供給
されるようになっている。
こ＼でＡ ｓ ＨｓとＧａ（ＣＬ）ｓはＧａ（ＣＨｓ）
ｓ＋ムＩＨｓ −＋ ＧａＡＩＩ＋３０Ｈ４・−−−（
１）の反応によってＧａＡｍを気相成長させるためのも
のであシ、Ｃｒ（Ｃｏ）ｓは第３図におけるパ、ファ層
１０を成長させるためのドーパントまたＨｚ ＳはＮ型
動作層１１を成長させるためのドーパントである。
ｓ＋ムＩＨｓ −＋ ＧａＡＩＩ＋３０Ｈ４・−−−（
１）の反応によってＧａＡｍを気相成長させるためのも
のであシ、Ｃｒ（Ｃｏ）ｓは第３図におけるパ、ファ層
１０を成長させるためのドーパントまたＨｚ ＳはＮ型
動作層１１を成長させるためのドーパントである。
第２図において上部反応管１２か細く作られている塩田
はガスの導入口１６〜１９よシウエハ１ｔ−４の反応管
の容積を少くするととＫよシガスの交換を容易とするも
ので１、これによシ急峻な立上り分布をもつ多層構造が
可能となる０すなわち第３図に示すＱａＡｓ ＦＩＣＴ
のバッファ層１０は上部反応管１２に設けられている４
個の導入口の内Ａ ａ Ｈｓ１６、 Ｇａ （ＣＨｓ
）ｓ １７およびＣｒ（ＣＯ）ｓ１９の３つ導入口よシ
供給される原料ガスにより行われまた動作層１１は１６
〜１８の３つの導入口よシ供給さｃ′ れる原料ガスを用いてエピタキシャル成長を行はしめて
形成される。さて実施例の場合、反応容器は総べて石英
製でるるが、本発明のｊＩ２の特徴として前記上部反応
管１２に連続する下部反応ｖ１３の内情にライナ［１４
が設けられていることで、これは容器と同様に石英製で
あってこの上端は上部反応管１２Ｋｍ＜嵌合するように
なっている。
はガスの導入口１６〜１９よシウエハ１ｔ−４の反応管
の容積を少くするととＫよシガスの交換を容易とするも
ので１、これによシ急峻な立上り分布をもつ多層構造が
可能となる０すなわち第３図に示すＱａＡｓ ＦＩＣＴ
のバッファ層１０は上部反応管１２に設けられている４
個の導入口の内Ａ ａ Ｈｓ１６、 Ｇａ （ＣＨｓ
）ｓ １７およびＣｒ（ＣＯ）ｓ１９の３つ導入口よシ
供給される原料ガスにより行われまた動作層１１は１６
〜１８の３つの導入口よシ供給さｃ′ れる原料ガスを用いてエピタキシャル成長を行はしめて
形成される。さて実施例の場合、反応容器は総べて石英
製でるるが、本発明のｊＩ２の特徴として前記上部反応
管１２に連続する下部反応ｖ１３の内情にライナ［１４
が設けられていることで、これは容器と同様に石英製で
あってこの上端は上部反応管１２Ｋｍ＜嵌合するように
なっている。
このライナ管１４を紋ける目的はＩＩＬ料ガスの流通路
を規制してガスの容積を少くし不純物濃度分布の急峻な
変化を可能とすると共に下部反応％’１３が熱分解化成
物によって汚染されるととを防いでいる。すなわち原料
ガスは２イナ管１４の内側を地シウエハ１に導かれるた
めに細管を用いてウニ／・の直上型で原料ガスを導い九
のと同様な結果となシ急峻なａ度勾配が可能となる。
を規制してガスの容積を少くし不純物濃度分布の急峻な
変化を可能とすると共に下部反応％’１３が熱分解化成
物によって汚染されるととを防いでいる。すなわち原料
ガスは２イナ管１４の内側を地シウエハ１に導かれるた
めに細管を用いてウニ／・の直上型で原料ガスを導い九
のと同様な結果となシ急峻なａ度勾配が可能となる。
次に第ａｏ特徴は上部反応管１２０誼頂部１５を透明体
（この場合透明石英）で形成す石ととにより赤外線温度
針２０を用いてｍ接にウェハ１の温度制御が行える点で
ある。ｔｋｈ−これは第１図に示す従来１１０ように保
持棒３の内１１に熱電対を備える構造でもよいが、直接
にエピタキシャル成長面のａ度を掬定する方が正確に結
晶成長を制御することができる。なお第２ｒＥにおいて
、２１Ｆｉクエハ１を加熱する高屑技霞導加熱用コイル
である。
（この場合透明石英）で形成す石ととにより赤外線温度
針２０を用いてｍ接にウェハ１の温度制御が行える点で
ある。ｔｋｈ−これは第１図に示す従来１１０ように保
持棒３の内１１に熱電対を備える構造でもよいが、直接
にエピタキシャル成長面のａ度を掬定する方が正確に結
晶成長を制御することができる。なお第２ｒＥにおいて
、２１Ｆｉクエハ１を加熱する高屑技霞導加熱用コイル
である。
かかる構成によれば、クエへ函に均−Ｋ１ｍ長を行う九
めに保持棒を回転させることが容易であるが熱電対を備
える構造で紘それに対応することが困−である。
めに保持棒を回転させることが容易であるが熱電対を備
える構造で紘それに対応することが困−である。
以上のような、本発明は不純物１ＩＩＩＬ分布が急峻に
変化するエピタキシャル成長層を得る九めＯ装置であシ
、Ｇａム５ＦＥＴＯ凝造について説興したが菖ＺＥＯ本
発＠に係る装ｍにおいて導入ｐＯ数を増すととＫよル組
成ＯＡ＆為多層構造を作ることができる。例えば導入口
よ）トリメチールアルン二りムムＡ（ＣＨｓ）ｍをＧａ
（Ｃ島）ｓｓＩ−よびムｓＨｓと同時に導入すればＧａ
ＡＬＡｓの組成をもつ半導体層をエピタキシャル成長さ
せることができるし、これらの多層構造は光学素子の作
ＭｔＫ有効である。なお、前記実施例にあっては、＃ｃ
型の結晶成長装置について述べたが、本発明はこれに限
られるものではなく、横シの結晶成長装置に対しても適
用することができる。
変化するエピタキシャル成長層を得る九めＯ装置であシ
、Ｇａム５ＦＥＴＯ凝造について説興したが菖ＺＥＯ本
発＠に係る装ｍにおいて導入ｐＯ数を増すととＫよル組
成ＯＡ＆為多層構造を作ることができる。例えば導入口
よ）トリメチールアルン二りムムＡ（ＣＨｓ）ｍをＧａ
（Ｃ島）ｓｓＩ−よびムｓＨｓと同時に導入すればＧａ
ＡＬＡｓの組成をもつ半導体層をエピタキシャル成長さ
せることができるし、これらの多層構造は光学素子の作
ＭｔＫ有効である。なお、前記実施例にあっては、＃ｃ
型の結晶成長装置について述べたが、本発明はこれに限
られるものではなく、横シの結晶成長装置に対しても適
用することができる。
−）発−の効果
本発明によれば、上部反応管を細長く形成すると共に下
部反応管にライナ管を設け、また頭頂部を透明にして赤
外線温度針を用いて温度調整を行うことによｐ急峻な擬
度勾配をもつ多層な化合物半導体層の成長を可能とする
成長装置が提供される０
部反応管にライナ管を設け、また頭頂部を透明にして赤
外線温度針を用いて温度調整を行うことによｐ急峻な擬
度勾配をもつ多層な化合物半導体層の成長を可能とする
成長装置が提供される０
第ｉｍｌは従来の結晶成長装置、第２図は本発明に係る
結晶成長装置ま九第３図は電界効果トランジスタの実施
例である。 図において１はウェハ、２は加熱台、４は熱電対、６ｄ
Ｒ１ｔｔｉｌ＃６．１６，１７．１８．１９は導入口、
９はＧａＡｓウェハ、工０岐バッファ層、１１は動作層
、１２は上部反応管、１３＃′ｉ下部反応管、１４はラ
イチ宜。 ７５１５Ｊ Ｐ２図 竿−３図
結晶成長装置ま九第３図は電界効果トランジスタの実施
例である。 図において１はウェハ、２は加熱台、４は熱電対、６ｄ
Ｒ１ｔｔｉｌ＃６．１６，１７．１８．１９は導入口、
９はＧａＡｓウェハ、工０岐バッファ層、１１は動作層
、１２は上部反応管、１３＃′ｉ下部反応管、１４はラ
イチ宜。 ７５１５Ｊ Ｐ２図 竿−３図
Claims (1)
- 被地理基板が置かれる加熱台を囲む第１領域とこの領域
に連続し且つ第１領域よシも小さな内緒を有し東に側面
に複数のガス導入管が設けられた第２預域とから反応管
が形成されておシ、第１領域の中で加熱台をＩＩＩＬＩ
Ｉんでライナ管がＴｏ）、また加熱台と対向し九館２領
域の端面部に温簾欄定窓を備えてなることを特徴とする
結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3003482A JPS58147112A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3003482A JPS58147112A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58147112A true JPS58147112A (ja) | 1983-09-01 |
| JPH0136691B2 JPH0136691B2 (ja) | 1989-08-02 |
Family
ID=12292530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3003482A Granted JPS58147112A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58147112A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50146478U (ja) * | 1974-05-20 | 1975-12-04 |
-
1982
- 1982-02-26 JP JP3003482A patent/JPS58147112A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50146478U (ja) * | 1974-05-20 | 1975-12-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0136691B2 (ja) | 1989-08-02 |
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