JPS5834035A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
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- JPS5834035A JPS5834035A JP56124515A JP12451581A JPS5834035A JP S5834035 A JPS5834035 A JP S5834035A JP 56124515 A JP56124515 A JP 56124515A JP 12451581 A JP12451581 A JP 12451581A JP S5834035 A JPS5834035 A JP S5834035A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- 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
- C23C16/455—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 characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/4558—Perforated rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S118/00—Coating apparatus
- Y10S118/90—Semiconductor vapor doping
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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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】
本発明は気相成長方法、特に複数の基板上に均一な品質
の成長膜がえられる気相成長方法に関する。
の成長膜がえられる気相成長方法に関する。
周知のように、半導体装置は半導体基板上に種々の被膜
を成長させてあり、例えば単結晶シリコンをエビタ中シ
ャル戒長させたり、又既に素子が作成された基板画に絶
縁膜あるいは単結晶シリコンな成長させている。かよう
な成長膜は半導体装置の特性に重要な影響を与えるため
、これらの気相成長方法および装置が種々検討されてき
たが、その最も良く知られている気相成長方法として、
横型反応管を用い、管外より加熱し、管内に反応管の長
手方向に垂直に多数の基板を並べ、反応管の一方から反
応ガスを流入させて成長させる方法がある。
を成長させてあり、例えば単結晶シリコンをエビタ中シ
ャル戒長させたり、又既に素子が作成された基板画に絶
縁膜あるいは単結晶シリコンな成長させている。かよう
な成長膜は半導体装置の特性に重要な影響を与えるため
、これらの気相成長方法および装置が種々検討されてき
たが、その最も良く知られている気相成長方法として、
横型反応管を用い、管外より加熱し、管内に反応管の長
手方向に垂直に多数の基板を並べ、反応管の一方から反
応ガスを流入させて成長させる方法がある。
このような気相成長方法を行なう装置の一例を第1図に
示してあり、本例はカーボン製の円板サセプタの両側に
半導体基板を保持させたもので、1は石英反応管、2は
加熱用高周波コイル、3は半導体基板1.4はサセプタ
で、反応ガスは反応管一端にあるガス流入口5から流入
し、他端のガス流出口6から流出させる構造である。こ
の装置を用いて、例えば基板上に単結晶シリコンをエビ
タ午シャル成長しようとすれば、例えばジクロールシラ
ン(Si&cυを反応ガスとし、水素(H2)をキャリ
ヤガスとして、又Nl1層に成長する場合にはさらに不
純物ガスとしてフォスフイン(PL)を使用して、これ
らのガスを混合してガス流入口6より流入し、半導体基
板3上にN型si層を成長させる。反応管内を常圧にし
て、自然流出させる場合もあるが、減圧気相成長法とし
て、流出口6より強制的に排気し、管内を10Thrr
前後にする場合もあり、その場合は排気装置(図示せず
)が流出口6に直結される。ところが、多数のサセプタ
4に惨歇の半導体基板3を保持させて、N型si層を成
長させると、何れの場合もその膜厚および不純物濃度が
均一とならない欠点がある。
示してあり、本例はカーボン製の円板サセプタの両側に
半導体基板を保持させたもので、1は石英反応管、2は
加熱用高周波コイル、3は半導体基板1.4はサセプタ
で、反応ガスは反応管一端にあるガス流入口5から流入
し、他端のガス流出口6から流出させる構造である。こ
の装置を用いて、例えば基板上に単結晶シリコンをエビ
タ午シャル成長しようとすれば、例えばジクロールシラ
ン(Si&cυを反応ガスとし、水素(H2)をキャリ
ヤガスとして、又Nl1層に成長する場合にはさらに不
純物ガスとしてフォスフイン(PL)を使用して、これ
らのガスを混合してガス流入口6より流入し、半導体基
板3上にN型si層を成長させる。反応管内を常圧にし
て、自然流出させる場合もあるが、減圧気相成長法とし
て、流出口6より強制的に排気し、管内を10Thrr
前後にする場合もあり、その場合は排気装置(図示せず
)が流出口6に直結される。ところが、多数のサセプタ
4に惨歇の半導体基板3を保持させて、N型si層を成
長させると、何れの場合もその膜厚および不純物濃度が
均一とならない欠点がある。
第2図は、横軸を第1図の反応管lの横方向長さとし、
縦軸は反応管の加熱温度(℃およびエピタキシャル成長
膜の膜厚(t)として前記Tおよびtと反応管の横方向
位置との関係を示す図表である。
縦軸は反応管の加熱温度(℃およびエピタキシャル成長
膜の膜厚(t)として前記Tおよびtと反応管の横方向
位置との関係を示す図表である。
図のように、反応管の温度(−)を均一にすると、膜厚
(t、)はガス流入口側が厚くなって、ガス流出口側が
うすくなる。そのため、反応管の温度(Tb)に差を与
えて、ガス流入口側を低くすれば、膜厚(tb’+を均
一とすることができる。しかし、不純物の含有量をあら
れす比抵抗(ス)は第3図に示す反応管の横方向位置・
と比抵抗との関係図表から明らかなように、反応管の温
度(−が均一な場合の比抵抗(91)より、温度差を与
えた反応管温度(Tb)の場合の比抵抗(Tb)が一層
その差がひどくなる。これは温度が低くなれば不純物が
エピタキシャル層に付着した後、再び蒸発するという現
象が少なくなるためと、ガス流入口側の方が当然不純物
濃度が高いための2つの原因が重な9合うためと考えら
れる。
(t、)はガス流入口側が厚くなって、ガス流出口側が
うすくなる。そのため、反応管の温度(Tb)に差を与
えて、ガス流入口側を低くすれば、膜厚(tb’+を均
一とすることができる。しかし、不純物の含有量をあら
れす比抵抗(ス)は第3図に示す反応管の横方向位置・
と比抵抗との関係図表から明らかなように、反応管の温
度(−が均一な場合の比抵抗(91)より、温度差を与
えた反応管温度(Tb)の場合の比抵抗(Tb)が一層
その差がひどくなる。これは温度が低くなれば不純物が
エピタキシャル層に付着した後、再び蒸発するという現
象が少なくなるためと、ガス流入口側の方が当然不純物
濃度が高いための2つの原因が重な9合うためと考えら
れる。
したがりて、エピタキシャル成長膜の膜厚を均一にして
も、その成長膜の比抵抗、即ち不純物濃度は均一とはな
らず、むしろ不均一化を助長する傾向にあり、それでは
横型反応管を用いた気相成長方法において、多量生産に
すれば一層膜厚又は不純物濃度のバラツキを増大するこ
とになる。本発明はこのような問題点を解決し、均質な
成長膜が量産化される気相成長方法を提案するもので、
その特徴は反応管の一端部から反応ガスおよび不純物ガ
スを伴ったキャリヤガスを流入し、他端部から排出させ
ると共に、反応管の他端部側からも不純物ガスを流入し
て、均質な成長膜を形成する気相成長方法で、以下実施
例により詳細に説明する。
も、その成長膜の比抵抗、即ち不純物濃度は均一とはな
らず、むしろ不均一化を助長する傾向にあり、それでは
横型反応管を用いた気相成長方法において、多量生産に
すれば一層膜厚又は不純物濃度のバラツキを増大するこ
とになる。本発明はこのような問題点を解決し、均質な
成長膜が量産化される気相成長方法を提案するもので、
その特徴は反応管の一端部から反応ガスおよび不純物ガ
スを伴ったキャリヤガスを流入し、他端部から排出させ
ると共に、反応管の他端部側からも不純物ガスを流入し
て、均質な成長膜を形成する気相成長方法で、以下実施
例により詳細に説明する。
第4図は本発明にかNる気相成長方法を行なう成長装置
の概略断面図で、第1図に示した成長装置に加えて、ガ
ス逆流人ロアを設けたものでちゃ、ガス逆流人口10は
内径8IIJ程度の細管で、直径200關の石英管に比
べて充分に小さい。サセプタ4は直径120■、厚さ1
0mのカーボン円板で、表面はシリコンカーバイドで被
覆されており、そのサセプタの両面に半導体基板3を保
持している。サセププタは約50wm間隔に設けられて
、約30〜40個の4インチ径の半導体基板面に成長膜
を形成することができる。管外の高周波コイ、FL/2
によりサセプタ4が加熱されて、半導体基板3の温度は
、平均W■℃となるが、ガス流入口5側がガス流出口6
側より約30℃低くなった温度勾配が形成されている。
の概略断面図で、第1図に示した成長装置に加えて、ガ
ス逆流人ロアを設けたものでちゃ、ガス逆流人口10は
内径8IIJ程度の細管で、直径200關の石英管に比
べて充分に小さい。サセプタ4は直径120■、厚さ1
0mのカーボン円板で、表面はシリコンカーバイドで被
覆されており、そのサセプタの両面に半導体基板3を保
持している。サセププタは約50wm間隔に設けられて
、約30〜40個の4インチ径の半導体基板面に成長膜
を形成することができる。管外の高周波コイ、FL/2
によりサセプタ4が加熱されて、半導体基板3の温度は
、平均W■℃となるが、ガス流入口5側がガス流出口6
側より約30℃低くなった温度勾配が形成されている。
今、このような成長装置を用いて% N21Siエピタ
キシヤル層を成長するために、ガス流入口5何より反応
ガスとしてジクロールシラン(St )&00を3を分
、反応ガス中の不純物ガスとしてフォスフイン(PHs
)をlOF、P、M含ませた水素ガスを251、それ
らの午ヤリャガスとし【水素ガスを1002分の3つを
混合して流入させる。一方、ガス逆流人ロアよりPH3
を同じ<10P、RM含ませた水素ガスを50r6流入
させ、ガス流出口6側から真空吸引して、管内を10
Torr程度の減圧にする。そうセ すると、第5図に示すよう(こ均一な膜厚(tc)第6
図に示すような均一な比抵抗(9c)をもった成長膜を
得ることができた。第5図においてTcは反応管の温度
を示し、第6図においてNcは燐濃度を示しているが、
この実施例のように吸引側から反応ガス中に含ませる不
純物ガスを逆流入させると、一部がガス上流に逆浸透し
て、従来は減少していた不純物量を補充する逆拡散流効
果があられれることが判明した。第7図はガスの流れを
示すモデル図で、ガス流入口5からのガスは大きな流速
で中央を流れるが、反応管壁では流速が0に近い薄層が
形成されるためその管壁に沿って逆流入ロアより逆流人
ガスの一部が上流に逆拡散するものと考えられ、他の実
験よりこの逆拡散流効果は反応管内の圧力や反応管の太
さにより多少の差があるものの、ある一定の効率で得ら
れることも確められた。
キシヤル層を成長するために、ガス流入口5何より反応
ガスとしてジクロールシラン(St )&00を3を分
、反応ガス中の不純物ガスとしてフォスフイン(PHs
)をlOF、P、M含ませた水素ガスを251、それ
らの午ヤリャガスとし【水素ガスを1002分の3つを
混合して流入させる。一方、ガス逆流人ロアよりPH3
を同じ<10P、RM含ませた水素ガスを50r6流入
させ、ガス流出口6側から真空吸引して、管内を10
Torr程度の減圧にする。そうセ すると、第5図に示すよう(こ均一な膜厚(tc)第6
図に示すような均一な比抵抗(9c)をもった成長膜を
得ることができた。第5図においてTcは反応管の温度
を示し、第6図においてNcは燐濃度を示しているが、
この実施例のように吸引側から反応ガス中に含ませる不
純物ガスを逆流入させると、一部がガス上流に逆浸透し
て、従来は減少していた不純物量を補充する逆拡散流効
果があられれることが判明した。第7図はガスの流れを
示すモデル図で、ガス流入口5からのガスは大きな流速
で中央を流れるが、反応管壁では流速が0に近い薄層が
形成されるためその管壁に沿って逆流入ロアより逆流人
ガスの一部が上流に逆拡散するものと考えられ、他の実
験よりこの逆拡散流効果は反応管内の圧力や反応管の太
さにより多少の差があるものの、ある一定の効率で得ら
れることも確められた。
又、第**はガス逆流入口から直接不純物ガスが流出す
ることを防ぐカバー管8を設けた2重管構造で、このよ
うにすれば不純物ガスの逆流人が更に均一化される。本
発明では逆流入口は前記の1個だけでなく多数設けても
、又第8図に示す構造としてもよい。
ることを防ぐカバー管8を設けた2重管構造で、このよ
うにすれば不純物ガスの逆流人が更に均一化される。本
発明では逆流入口は前記の1個だけでなく多数設けても
、又第8図に示す構造としてもよい。
以上の実施側から明白なように、本発明はこの逆拡散法
効果を利用して、均一な膜厚の成長膜を形式すると同時
に、その成長膜に含まれる不純物漉度をも均一にする気
相成長方法で、積層反応管を用いた気相成長法の量産性
を高めると共に、半導体装置の品質向上にも役立つ極め
て有効なものである。
効果を利用して、均一な膜厚の成長膜を形式すると同時
に、その成長膜に含まれる不純物漉度をも均一にする気
相成長方法で、積層反応管を用いた気相成長法の量産性
を高めると共に、半導体装置の品質向上にも役立つ極め
て有効なものである。
崗、本発明はサセプタの使用有無に関係なく適用するこ
とがで糠、且つエピタキシャル層のみならず、NIlあ
るいはPal不純物をドープするリン珪酸ガラス(PS
G)膜やボロン珪酸ガラス(BCG)膜などの珪酸ガラ
ス膜、多結晶シリコンなどに適用して効果のあることは
いうまでもない。
とがで糠、且つエピタキシャル層のみならず、NIlあ
るいはPal不純物をドープするリン珪酸ガラス(PS
G)膜やボロン珪酸ガラス(BCG)膜などの珪酸ガラ
ス膜、多結晶シリコンなどに適用して効果のあることは
いうまでもない。
第1図は従来の気相成長装置の断面図、第2図はその反
応管の横方向位置と加熱温度および成長膜の膜厚との関
係図表、第3wiは同じく反応管の横方向位置と比抵抗
との関係図表で、第4図は本発明にかかる気相成長装置
の断爾図、第5図はその反応管の横方向位置と加熱温度
および成長膜の膜厚との関係図表、第6図は同じく反応
管の横方向位置と比抵抗および燐濃度との関係図表 第
7図は本発明によるガスの流れを示すモデル図、第8図
はさらに改善されたガス逆流人法を示す図である。 図中、1は石英管、2は高周波コイル、3は半導体基板
、4はサセプタ、5はガス流入口、6はガス流出口、7
はガス逆流入口を示す。 第1rM 第3図 第4図 000(100000(1000(1 第6図 第8図 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和を乙年持許願第1パクム虻号 3 補正をする者 事f+との関係 特許出願人 住所 神奈川県用崎市中原区1−II・IB中10X5
番地(522)名称富士通株式会社 4 代 理 人 住所 J−奈用県用崎市
中原区1−/l・1TITIJ1015番地Δ士通株式
会社内 不d明細薔の特許請求の範囲の欄を次の通り補正する。
応管の横方向位置と加熱温度および成長膜の膜厚との関
係図表、第3wiは同じく反応管の横方向位置と比抵抗
との関係図表で、第4図は本発明にかかる気相成長装置
の断爾図、第5図はその反応管の横方向位置と加熱温度
および成長膜の膜厚との関係図表、第6図は同じく反応
管の横方向位置と比抵抗および燐濃度との関係図表 第
7図は本発明によるガスの流れを示すモデル図、第8図
はさらに改善されたガス逆流人法を示す図である。 図中、1は石英管、2は高周波コイル、3は半導体基板
、4はサセプタ、5はガス流入口、6はガス流出口、7
はガス逆流入口を示す。 第1rM 第3図 第4図 000(100000(1000(1 第6図 第8図 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和を乙年持許願第1パクム虻号 3 補正をする者 事f+との関係 特許出願人 住所 神奈川県用崎市中原区1−II・IB中10X5
番地(522)名称富士通株式会社 4 代 理 人 住所 J−奈用県用崎市
中原区1−/l・1TITIJ1015番地Δ士通株式
会社内 不d明細薔の特許請求の範囲の欄を次の通り補正する。
Claims (1)
- 反応管内に複数の基板が該反応管の長手方向に垂直に並
置される横掘反応管を用いた気相成長方法において、該
反応管の一端部から反応ガスおよび不義物ガスを伴なっ
た中ヤリャガスを流入し、他端部から排出されると共に
、該反応管の該他端部側からも不義物ガスを流入するこ
とを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56124515A JPS5927611B2 (ja) | 1981-08-08 | 1981-08-08 | 気相成長方法 |
US06/405,082 US4510177A (en) | 1981-08-08 | 1982-08-04 | Method and apparatus for vapor phase deposition |
DE8282304170T DE3263897D1 (en) | 1981-08-08 | 1982-08-06 | Vapor phase deposition of semiconductor material |
EP82304170A EP0072226B1 (en) | 1981-08-08 | 1982-08-06 | Vapor phase deposition of semiconductor material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56124515A JPS5927611B2 (ja) | 1981-08-08 | 1981-08-08 | 気相成長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5834035A true JPS5834035A (ja) | 1983-02-28 |
JPS5927611B2 JPS5927611B2 (ja) | 1984-07-06 |
Family
ID=14887385
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56124515A Expired JPS5927611B2 (ja) | 1981-08-08 | 1981-08-08 | 気相成長方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4510177A (ja) |
EP (1) | EP0072226B1 (ja) |
JP (1) | JPS5927611B2 (ja) |
DE (1) | DE3263897D1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4479455A (en) * | 1983-03-14 | 1984-10-30 | Energy Conversion Devices, Inc. | Process gas introduction and channeling system to produce a profiled semiconductor layer |
US4573431A (en) * | 1983-11-16 | 1986-03-04 | Btu Engineering Corporation | Modular V-CVD diffusion furnace |
US5294285A (en) * | 1986-02-07 | 1994-03-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for the production of functional crystalline film |
US4800173A (en) * | 1986-02-20 | 1989-01-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for preparing Si or Ge epitaxial film using fluorine oxidant |
FR2604297B1 (fr) * | 1986-09-19 | 1989-03-10 | Pauleau Yves | Reacteur de depot de silicium dope |
JPH0760804B2 (ja) * | 1990-03-20 | 1995-06-28 | 株式会社東芝 | 半導体気相成長方法及びその装置 |
US9196471B1 (en) | 2012-06-01 | 2015-11-24 | Yen Fui Choo | Scanner for wafers, method for using the scanner, and components of the scanner |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3660179A (en) * | 1970-08-17 | 1972-05-02 | Westinghouse Electric Corp | Gaseous diffusion technique |
JPS5183473A (en) * | 1975-01-20 | 1976-07-22 | Hitachi Ltd | Fujunbutsuno doopinguhoho |
DE2743909A1 (de) * | 1977-09-29 | 1979-04-12 | Siemens Ag | Vorrichtung fuer die gasphasenepitaxie |
NL7812388A (nl) * | 1978-12-21 | 1980-06-24 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleider- inrichting en halfgeleiderinrichting vervaardigd met behulp van de werkwijze. |
US4430149A (en) * | 1981-12-30 | 1984-02-07 | Rca Corporation | Chemical vapor deposition of epitaxial silicon |
-
1981
- 1981-08-08 JP JP56124515A patent/JPS5927611B2/ja not_active Expired
-
1982
- 1982-08-04 US US06/405,082 patent/US4510177A/en not_active Expired - Fee Related
- 1982-08-06 EP EP82304170A patent/EP0072226B1/en not_active Expired
- 1982-08-06 DE DE8282304170T patent/DE3263897D1/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5927611B2 (ja) | 1984-07-06 |
DE3263897D1 (en) | 1985-07-04 |
EP0072226A1 (en) | 1983-02-16 |
US4510177A (en) | 1985-04-09 |
EP0072226B1 (en) | 1985-05-29 |
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