JPS61181121A - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents

半導体薄膜の製造方法

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JPS61181121A
JPS61181121A JP2140585A JP2140585A JPS61181121A JP S61181121 A JPS61181121 A JP S61181121A JP 2140585 A JP2140585 A JP 2140585A JP 2140585 A JP2140585 A JP 2140585A JP S61181121 A JPS61181121 A JP S61181121A
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JP
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wafer
wafers
thin film
molecular beam
grow
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JP2140585A
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English (en)
Inventor
Shigeo Murai
重夫 村井
Hideki Mori
英樹 森
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02631Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation

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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 この発明は半導体基板の表面にI−V族化合物半導体、
例えばG5AlAs、Ink、InGaAs。
InGaAsP  等、トl族半導体、例えばZn8e
HgCdTe等、および単元素半導体、例えばSi等の
半導体薄膜をエピタキシャル成長させる方法に関するも
のである。特に分子線エピタキシャル成長(MBE法)
方法に適用して有効な方法である。
口、従来技術 半導体基板に半導体結晶をエピタキシャル成長させるに
は一般に真空室内に基板を取り付けて複数の原料放出源
から原料物質を放出して基板上に結晶を薄膜として成長
させる。例えばMBE法による半導体薄膜成長では高真
空中で複数の分子線源からの分子線を加熱した基板上に
当てて分子を堆積させるようになっている。このMBE
法については、例えば「分子線エピタキシー技術」高橋
清著、■工業調査会発行、1984.1.10゜及び多
くの特許文献等で多くの方法が公知となっているが、従
来の方法は室内に一枚の小さい径(例えば2インチ径)
の半導体基板を入れて成長させるようになっている。
ところがこの方法では小さい半導体を一枚一枚加工する
ので生産性が悪い。これに対し、半導体基板の直径を大
きくして生産性を上げる方法や複数のウェハーを同時処
理することが提案されている。この方法は第4図に示す
ように超高真空容器(6)(以下「成長室」という)の
中に公転する平板(7)に複数の自転するウェハーホー
ルグー(2)をもうけ、基板(ウェハー)(1)をウェ
ハーホールグ−(2)の中にウェハー固定金具αQによ
り取り付ける。成長室(6)の外部から軸(4)を回転
してベベルギア−(113゜(9)によって平板(7)
を回転する。ウェハーホールグー(2)は公転すると共
に空間に固定したギアー(8)とウェハーホールグー(
2)に連結したギアー(3)により自転する。このよう
に自転しつつ公転する平板上の複数の基板に分子線源(
5)から分子線を照射して同時に複数の基板に薄膜を成
長させることによって生産性を向上する方法である。
ハ0発明が解決しようとする問題点 以上に説明した従来のMBE装置の方法ではいずれもひ
とつの平面上に置いたウェハーの表面に半導体薄膜を成
長させる構成となっているため、大面積のウェハーある
いは複数枚のウェハーに短時間で薄膜を成長させること
は難しい。即ちこれらの方法では分子線の当たる面積を
増大する必要があり、そのためには基板と分子線源の距
離を長くするか、あるいは分子線源のビーム放出角度を
大きくしなければならない。ところが距離を長くすると
分子線が拡散するので放出のフラックスを上げねばなら
ず、また分子線源の放出角度を大きくすると分子線の均
一性を向上させる必要があるが、いずれも技術的に困難
性があるので大面積のMBE成長は非常に難しいという
欠点があった。
本発明はこれらの欠点を解消して同時に複数のウェハー
に均一に薄膜を形成することによってエピタキシャル薄
膜を成長させた半導体を大量生産する方法を提供するこ
とを目的とするものである。
二0問題点を解決するための手段 この発明は複数のウェハーを平面上ではなく、自転軸と
公転軸が角度をもって自転及び公転するウェハーホール
グーに取り付は配置し且つ2組以上の分子線源を成長室
にもうけた装置によって薄膜を積層することを特徴とす
る半導体薄膜の製造方法であって前記欠点を解消したも
のである。
以下図面を参照して本発明を説明する。
本発明の一実施例は、第1図に正面断面図、第2図にそ
の平面断面図を示すように、超高真空室(成長室)(6
)の両側面に各元素の分子線源(5)、 (5)1゜(
5)2. (5丁、 (sfl、 (5/2.がもうけ
られている。成長室の下部には軸(2)によって回転す
るベベルギア−Opを有する基台(至)がもうけられ、
その上にベベルギア−01)と噛み合うベベルギア−(
至)を有する4箇のウェハーホールグー(2)があり、
該ウェハーホールグー(2)は成長室の上部より駆動回
転させられる軸(4)によって回転する放射軸α侶と回
転自在に取り付けられている。この構造によりウェハー
ホールグー(2)は自転軸と公転軸が直角となるように
回転する。ウェハー(1)はウェハーホールグ−(2)
にウェハー固定金具αQによって固定される。またウェ
ハー(1)は成長室内にもうけられた赤外線照射装置に
よって加熱されるか、あるいは内部のヒーターによって
加熱された基台(至)からベベルギア−を通して伝熱に
よって加熱されるようになっている。(装置は図示せず
) この装置を用いて基板に薄膜を成長させるには、先ず4
枚のウェハー(1)を各ウェハーホールグー(2)に取
り付けて成長室内を超高真空に排気し、ウェハー(1)
を所定の温度に加熱して各分子線源(5)、 (5)等
から分子線をウェハーに向けて放射する。その際軸(4
)を回転させるとウェハーホールグー(2)は基台の上
を円周上に公転し、且つベベルギア−0υとベベルギア
−(至)の噛み合いにより同時に自転する。
この自転速度は軸(2)を回転することによって自由に
変化することができる。このようにして自転しつつ公転
している状態で複数のウェハーの表面に同時に半導体薄
膜を成長させる。
この方法によると分子線源の放出開き角度を増大するこ
となく且つ分子線源とウェハーの距離が一枚のウェハー
に薄膜成長させる場合と同じ距離で4枚のウェハーを同
時に短時間に複数枚(大量の)ウェハーに結晶のエピタ
キシャル成長をさせることができる。そしてウェハーは
自転しながら公転するので均一な組織と膜厚の薄膜を得
ることができる。
第3図は本発明の他の実施方法である。この方法におい
てはウェハーホールグー(2)を公転させる軸(4)に
対し約60度の角度を有する自転軸α4がもうけられて
おり、且つウェハーホールグー(2)のベベルギア−0
9は成長室(6)の下部に軸(2)により支持された基
台(至)のベベルギア−αυと噛み合っている。
また成長室の両側に複数筒の組の分子線源(5)、 (
5)等がもうけられている。
この構造の場合にもウェハーホールグー(2)にウェハ
ー(1)を取りつけて、ウェハー(1)を自転しながら
公転させて分子線源(5)、 (55等から分子線を放
出して前記実施例と同様に複数のウェハーに同時にうま
く成長させることができ、同様の効果を得ることができ
る。
ホ、実施例 第1図の構造の成長装置を用いて、GaAs基板上にA
lGaAs の薄膜成長を行った。
ソープションポンプとイオンポンプを用い、内部にシュ
ラウドを配置して残留ガスと過剰分子線を除去できる真
空容器を成長室とした。成長室には180度対称の位置
に左右に、それぞれウエノへ−の垂線に30度の角度に
なるように3種、Ga。
AI、Asの3種、の口径35mmで開き内約6の分子
線源をウェハーが公転する円から約250−amの距離
に取り付けた。ウェハーホールグーは4箇である。
直径3インチφのGaAsウェハーをMO製のウェハー
ホールグーに、Inメタルによる接着を行わずに、MO
製のウェハー固定金具で押さえる方式とし、ウェハーと
ウェハーホールグーと外周及び中心部で接触させてウェ
ハーの温度が全面に均一となるようにした。成長室内を
1QTorr以上の高真空とし、ウェハーを680°C
に保ちつつ、ウェハーホールグーを約15 rpmで自
転し且つ2rpmで公転させた。この状態でAt  G
a AsのA1組成がX=0.3となるように分子線源
の温度等を調整してGaA sウェハーの表面にAlG
aAs薄膜層を成長させた。
この成長させたウェハー上のAlGaAs薄膜の厚さを
測定した結果、本方法によると各ウニ/% −上の薄膜
成長速度は略0.8μm/時であり且つ同時に成長させ
た4枚の全べてのウェハー面内の膜厚は約±1.5%の
範囲内で均一性を有していることが分かった。
比較のため同装置を用いて上軸の回転を止めウェハーホ
ールグーの公転を停止し、下軸のみを回転してウェハー
を15rpmで自転して片側の分子線源によりウェハー
上に薄膜を成長させたところ約2μm/時であった。従
って4枚のウェハー表面に2μmの厚さの薄膜を成長さ
せるのには、従来の方法では約4時間を必要とするが、
本発明の方法によれば約3時間で成長させることができ
ることが分かった。
一方この装置を用いてウェハーホールグーを公転させず
に両側の分子線源によって先ず2枚のウェハーに2μm
の膜厚の薄膜を成長させ、次ぎに軸(4)によって4箇
のウェハーホールグーの保持方向を90度回転して他の
2枚のウェハーに同じく2μmの膜厚の薄膜を成長させ
たところ所要時間は2時間であったが、2枚のウェハー
に薄膜を成長させている間に他の2枚のウェハー表面や
生成薄膜の表面が汚染されて良好な製品が得られず、ま
た両側の分子線源を完全に同じ条件になるように調整す
ることは困難で2枚のウェハーに成長した薄膜はX等の
値が異なっており均一な製品が得られなかった。
へ8発明の効果 以上に詳しく説明したように本発明は同時に複数枚のウ
ェハーに対し複数の分子線源の組を用い且つウェハーを
回転軸が相互に角度を有するように自転と公転をせしめ
つつ薄膜を成長させるようにしているので、従来の装置
より全べてのウェハーに均一で良好な結晶状態の薄膜を
効率的に成長させることができる有効な方法である。
従来方法の大面積の薄膜成長装置(第4図)に比し分子
線源とウェハーの距離は本発明の方法では約1/2で良
い。この距離が2倍となると分子線の放出能力として4
倍以上が必要となるが、このような大容量の分子線源で
は薄膜の均一性や品質を保証することが困難である。本
発明の方法ではかかる大面積用の分子線源を開発して使
用する必要がなく、良好な薄膜を得られる利点がある。
なお以上では分子線成長方法(MBE法)について説明
したが本発明の構成からMO−CVD法(有機金属化学
気相成長法)や他の蒸着法等にも応用できることは勿論
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いる薄膜成長装置の正面断面図、第
2図はその平面断面図であり、第3図は本発明の他の実
施法を示す正面断面図である。第4図は従来の装置の正
面断面図、第5図はそのウェハー支持部の正面図である
。 (1)・・・ウェハー、(2)・・・ウェハーホールタ
ー、(3)・・・ギアー、    (4)、Q2・・・
軸(5)、 (5)1 、 (5)2 、 (5)、 
(5)1 、 (5)2・・・分子線源、(6)・・・
成長室、    (7)・・・平板、(8)・・・固定
ギアー、 (91,Ql)、 Q!19. (A−・・ベベルギア
−1αO・・・ウェハー固定金具、 α1・・・基台、      α4・・・放射軸。 第1図 第3図 5    第4図 7 第5図 手続補正書(自発) 昭和60年/6月22−日 昭和60年特許願第021405号 2、発明の名称 半導体薄膜の製造方法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 大阪市東区北浜5丁目15番地 名称(213)  住友電気工業株式会社代表者 社長
 川上 舌部 市電ビル 4F 田中特許事務所 あるのをr A Ig G a4−XA s Jと補正
する\、=手続補正書(自発) 昭和60年10月25日 特許庁長官  宇 賀 道 部 殿 2、発明の名称 半導体薄膜の製造方法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 大阪市東区北浜5丁目15番地 名称(213)  住友電気工業株式会社代表者 社長
 川上 舌部 4、代理人 住所 大阪市西区鞍本町1丁目9番18号布亀ビル 4
F 田中特許事務所 1、明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 1、明細書1頁17行目、rGs AI As Jとあ
るのをrGa AI As Jと補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、成長室内で基板(ウェハー)の表面に半導体薄膜を
    成長させて半導体薄膜を製造する方法において、複数の
    基板を同一平面でなく相互に直交或いは角度をもつた軸
    を中心として自転と公転させつつ基板表面に薄膜を成長
    させることを特徴とする半導体薄膜の製造方法 2、複数の分子線源の組により複数の方向から基板表面
    に薄膜を成長させることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の半導体薄膜の製造方法
JP2140585A 1985-02-06 1985-02-06 半導体薄膜の製造方法 Pending JPS61181121A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5415128A (en) * 1991-04-12 1995-05-16 Texas Instruments Incorporated Rotation induced superlattice
JP2010171077A (ja) * 2009-01-20 2010-08-05 Lintec Corp 光照射装置及び光照射方法

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