JPS61174624A - 半導体成長装置 - Google Patents
半導体成長装置Info
- Publication number
- JPS61174624A JPS61174624A JP1475085A JP1475085A JPS61174624A JP S61174624 A JPS61174624 A JP S61174624A JP 1475085 A JP1475085 A JP 1475085A JP 1475085 A JP1475085 A JP 1475085A JP S61174624 A JPS61174624 A JP S61174624A
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- Japan
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- gas
- substrate
- reaction tube
- flow control
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- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02104—Forming layers
- 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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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】
〔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。
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。然るに薄膜成長力法として
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。然るに薄膜成長力法として
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シ
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
エピタキシャル成長する。
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
エピタキシャル成長する。
前記原料ガスは反応管上流部のガス入口よりキャリアガ
スとともに反応管の形状によって決定されるガス流に沿
って基板まで達する。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
■−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っ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って決定されるガス流に沿
って基板まで達する。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
■−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っ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。
し九がって、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チル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
によシ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チル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
によシ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。
ｃ問題点を解決するための手段〕
本発明は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部分にガス流に沿った方向
に複数のガス流制御板を有することを特徴とする半導体
成長装置である。
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部分にガス流に沿った方向
に複数のガス流制御板を有することを特徴とする半導体
成長装置である。
以下有機金鵬気相成長法によるガリウム砒素エピタキシ
ャル成長を例にあげ本発明の詳細な説明する。
ャル成長を例にあげ本発明の詳細な説明する。
第１図（＆） 、 （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。
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。
図において、石英反応管３内に設置したグラファイト支
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）ｌを配置し、高周波コイル４により結晶基板ｌ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人口
５より導入され、反応管内管６をとおシ、加熱された結
晶近傍で熱分解し結晶基板ｌの表面でエピタキシャル成
長する。この反応管内管６は反応管ガス人口５よシ結晶
基板１までテーパー状に広がっている・さらにその内部
にガス流を制御するためにガス流に沿って板状の石英板
よりなるガス流制御板７が配置される。したがって、導
入されたガスはガス流制御板７に沿って乱流になること
なしにすみやかに結晶基板ＩＫ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）ｌを配置し、高周波コイル４により結晶基板ｌ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人口
５より導入され、反応管内管６をとおシ、加熱された結
晶近傍で熱分解し結晶基板ｌの表面でエピタキシャル成
長する。この反応管内管６は反応管ガス人口５よシ結晶
基板１までテーパー状に広がっている・さらにその内部
にガス流を制御するためにガス流に沿って板状の石英板
よりなるガス流制御板７が配置される。したがって、導
入されたガスはガス流制御板７に沿って乱流になること
なしにすみやかに結晶基板ＩＫ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、したがって中央近
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ｌ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、したがって中央近
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ｌ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、複数の石英板よりなるガス流制御板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。
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
エピタキシャル成長を示す。
エピタキシャル成長を示す。
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”
−” 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５５０〜７００℃）に結晶を加熱する
。キャリアガスとして水素（ｘ、ｓ／、りを用い、減圧
成長（約１００トール）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（４Ｘ１０−’
）−ル）１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り回であった。
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”
−” 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５５０〜７００℃）に結晶を加熱する
。キャリアガスとして水素（ｘ、ｓ／、りを用い、減圧
成長（約１００トール）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（４Ｘ１０−’
）−ル）１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り回であった。
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７６簡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。
、用いない場合との直径７６簡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１０１Ｊツトルとした場合ガ
ス流制御板を用いた場合±２ｓ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
った・ 〔発明の効果〕 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。
ス流制御板を用いた場合±２ｓ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
った・ 〔発明の効果〕 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。
以上の実施例は本発明を制限するものではない。
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、他の結晶であっても、また別の結晶成長法で
あっ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ェアー間のバ
ラツキを小さくすることが可能である。
示したが、他の結晶であっても、また別の結晶成長法で
あっ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ェアー間のバ
ラツキを小さくすることが可能である。
第１図（ａ）は本発明装置の構成を示す横断面図、同価
）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７６ｍ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。 ｌ・・・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
板第１図（α） ２文角台 ６反応管内管 中１ｅ部かうの距離（Ｃ筑）
）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７６ｍ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。 ｌ・・・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
板第１図（α） ２文角台 ６反応管内管 中１ｅ部かうの距離（Ｃ筑）
Claims (1)
- （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部分にガス流に沿つた方向に
複数のガス流制御板を有する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 true JPS61174624A (ja) | 1986-08-06 |
| JPH0682619B2 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) |
Cited By (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 |
| JPH02291113A (ja) * | 1989-04-29 | 1990-11-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置 |
| US20120064245A1 (en) * | 2009-02-27 | 2012-03-15 | Cambridge Nanotech Inc. | Ald systems and methods |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01315130A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-12-20 | Toshiba Corp | 気相成長装置 |
| JPH02291113A (ja) * | 1989-04-29 | 1990-11-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置 |
| US20120064245A1 (en) * | 2009-02-27 | 2012-03-15 | Cambridge Nanotech Inc. | Ald systems and methods |
| US9777371B2 (en) * | 2009-02-27 | 2017-10-03 | Ultratech, Inc. | ALD systems and methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0682619B2 (ja) | 1994-10-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |