JPS612318A - 半導体成長装置 - Google Patents
半導体成長装置Info
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- JPS612318A JPS612318A JP12253184A JP12253184A JPS612318A JP S612318 A JPS612318 A JP S612318A JP 12253184 A JP12253184 A JP 12253184A JP 12253184 A JP12253184 A JP 12253184A JP S612318 A JPS612318 A JP S612318A
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- susceptor
- fins
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-
- 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
-
- 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
- C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
- C23C16/45589—Movable means, e.g. fans
-
- 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
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- 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
- C23C16/458—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 supporting substrates in the reaction chamber
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- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
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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〕
本発明は均一な厚さにエピタキシャル成長を行う半導体
成長装置の構造に関する。
成長装置の構造に関する。
半導体レーザやペテロ構造の高電子移動度を利用したト
ランジスタなどの半導体素子は半導体基板上に伝専タイ
プやキャリア濃度の異なる同種の半導体層をエピタキシ
ャル成長させたり、或いは異種の半導体層をヘテロエピ
タキシャル成長させて多層構造の半導体層を作り、これ
にパターン形成して半導体素子が作られている。
ランジスタなどの半導体素子は半導体基板上に伝専タイ
プやキャリア濃度の異なる同種の半導体層をエピタキシ
ャル成長させたり、或いは異種の半導体層をヘテロエピ
タキシャル成長させて多層構造の半導体層を作り、これ
にパターン形成して半導体素子が作られている。
ここでエピタキシャル成長法の一つに半導体の構成元素
からなる単数或いは複数の有機金属化合物のガスを加熱
した被処理半導体基板上で熱分解させて半導体層の成長
を行う有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯ−ＣＶ
Ｄ法）がある。
からなる単数或いは複数の有機金属化合物のガスを加熱
した被処理半導体基板上で熱分解させて半導体層の成長
を行う有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯ−ＣＶ
Ｄ法）がある。
半導体層の成長は従来よりこのＭＯ−ＣＶＤ法を用いて
行われているが被処理基板の全域に互って均一な厚さに
エピタキシャル成長を行い得る装置構成が要望されてい
る。
行われているが被処理基板の全域に互って均一な厚さに
エピタキシャル成長を行い得る装置構成が要望されてい
る。
第２図（Ａ）および第３図（Ａ）はＭＯ−ＣＶＤ法によ
る半導体結晶成長装置の従来構造を示すもので、第２図
は横形、第３図は縦形である。
る半導体結晶成長装置の従来構造を示すもので、第２図
は横形、第３図は縦形である。
ここで被処理基板１はサセプタ２の上に載置されている
が、このサセプタ２は第２図に示す横形の場合は反応管
３の中に固定され、一方第３図に示す縦形の場合はモー
タに直結する回転軸４に保持され回転するよう構成され
ており、反応管３の外側に設けた高周波コイル５により
誘導加熱されるようになっている。
が、このサセプタ２は第２図に示す横形の場合は反応管
３の中に固定され、一方第３図に示す縦形の場合はモー
タに直結する回転軸４に保持され回転するよう構成され
ており、反応管３の外側に設けた高周波コイル５により
誘導加熱されるようになっている。
ここで反応管３には給気口６と排気ロアがあり、ＭＯ−
ＣＶＤを行う反応ガスとキャリアガスはガスフローメー
タなどで流速を調節した状態で導入され、熱分解が終了
した後は排気ロアから排出されている。
ＣＶＤを行う反応ガスとキャリアガスはガスフローメー
タなどで流速を調節した状態で導入され、熱分解が終了
した後は排気ロアから排出されている。
さて熱分解反応による結晶成長速度は加熱された被処理
基板１への反応ガスの供給量により決まるものであり、
今まで被処理基板１の上に均等な厚さにエピタキシャル
成長を行う方法として反応ガスの供給を高速化する方向
で改良が進められていた。
基板１への反応ガスの供給量により決まるものであり、
今まで被処理基板１の上に均等な厚さにエピタキシャル
成長を行う方法として反応ガスの供給を高速化する方向
で改良が進められていた。
すなわち反応管３に供給するガスの流量を多くする方法
１反応管３の中のガス圧を低下させる減圧ＣＶＤ法など
被処理基板１に衝突するガスの流速を高める方向に改良
が進められていた。
１反応管３の中のガス圧を低下させる減圧ＣＶＤ法など
被処理基板１に衝突するガスの流速を高める方向に改良
が進められていた。
然し、これらの方法ではガスの流量が大きいために大形
のガス供給設備や排ガス処理装置が必要であり、また特
殊な真空ポンプを必要とするなど特殊な設備と配慮が必
要であった。
のガス供給設備や排ガス処理装置が必要であり、また特
殊な真空ポンプを必要とするなど特殊な設備と配慮が必
要であった。
発明者は被処理基板の全域にわたって均等な厚さに膜成
長させる条件を研究した結果、必ずしも流速を大きくし
ただけでは目的を達成できないことを見いだした。
長させる条件を研究した結果、必ずしも流速を大きくし
ただけでは目的を達成できないことを見いだした。
第２図（Ｂ）は同図（Ａ）に示す管径７０ｍ５の横形反
応管について流速を変えてエピタキシャル成長を行った
場合に被処理基板１の給気口側を原点とし、ここの成長
膜厚を１００％として厚さの変化を排気口側に向けて測
定した結果である。
応管について流速を変えてエピタキシャル成長を行った
場合に被処理基板１の給気口側を原点とし、ここの成長
膜厚を１００％として厚さの変化を排気口側に向けて測
定した結果である。
また第３図（Ｂ）は同図（Ａ）に示す管径９０鶴の縦形
反応管を用いてエピタキシャル成長させた場合の膜厚の
変化を被処理基板１の中心を原点として測定した結果で
ある。
反応管を用いてエピタキシャル成長させた場合の膜厚の
変化を被処理基板１の中心を原点として測定した結果で
ある。
ここで被処理基板１としてガリウム砒素（ＧａＡｓ）を
用い、反応ガスとしてはトリメチルガリウム（Ｇａ
（ＣＨ）３ ）とアルシン（ＡＳＨ３）を、またキャリ
アガスとして水素（Ｈ２）を用い、またサセプタ２は７
００°Ｃに加熱した条件で行っている。
用い、反応ガスとしてはトリメチルガリウム（Ｇａ
（ＣＨ）３ ）とアルシン（ＡＳＨ３）を、またキャリ
アガスとして水素（Ｈ２）を用い、またサセプタ２は７
００°Ｃに加熱した条件で行っている。
また第３図（Ａ）に示す縦形反応管を用いる場合は回転
軸４を３０回／分の速度で回転しである。
軸４を３０回／分の速度で回転しである。
さて第２図（Ｂ）の場合は反応ガスの流速が遅い場合は
排気口側に向かうに従って急激に膜厚が減少しており、
この傾向は反応ガスの流速を増すに従って改善されてい
るが流速の増加には限度がある。
排気口側に向かうに従って急激に膜厚が減少しており、
この傾向は反応ガスの流速を増すに従って改善されてい
るが流速の増加には限度がある。
一方第３図（Ｂ）の場合、流速が少ない条件においては
被処理基板１の中央部より周辺に行くに従って膜厚は増
加する傾向にあり、流速を増加するに従ってこの傾向は
改善されてゆくが、成る限度を越すと逆に周辺に行くに
従って膜厚が減少してくる。
被処理基板１の中央部より周辺に行くに従って膜厚は増
加する傾向にあり、流速を増加するに従ってこの傾向は
改善されてゆくが、成る限度を越すと逆に周辺に行くに
従って膜厚が減少してくる。
このように流速の調節により相当程度に成長膜厚の均等
化が可能であり、現在一般に行われているが膜厚分布の
均等化の要求に対しては不充分である。
化が可能であり、現在一般に行われているが膜厚分布の
均等化の要求に対しては不充分である。
〔発明が解決しようとする問題点９
以上説明したようにＭＯ−ＣＶＤ法を使用して被処理基
板上にエピタキシャル成長を行うに当っての問題点は膜
厚分布の不均一を生ずることである。
板上にエピタキシャル成長を行うに当っての問題点は膜
厚分布の不均一を生ずることである。
上記の問題点は被処理基板を加熱しながら該基板に反応
ガスを供給して化学気相成長を行うに当たり、該基板を
載置するサセプタを囲んでフィンを設け、該フィンを回
転させて基板に供給される反応ガスの流通方向を制御し
ながら結晶成長を行うことを特徴とする半導体成長装置
により解決される。
ガスを供給して化学気相成長を行うに当たり、該基板を
載置するサセプタを囲んでフィンを設け、該フィンを回
転させて基板に供給される反応ガスの流通方向を制御し
ながら結晶成長を行うことを特徴とする半導体成長装置
により解決される。
すなわち第２図（Ｂ）および第３図（Ｂ）に示すような
不均一膜厚の現象は同図（Ａ）で矢印で示す反応ガスの
気流８により説明できる。
不均一膜厚の現象は同図（Ａ）で矢印で示す反応ガスの
気流８により説明できる。
ここでサセプタ２は高周波加熱により高温に加熱されて
いるためかなりの上昇気流を生じており、このため第２
図（Ａ）に示す横形反応管３の場合は給気口６から流入
した反応ガスの一部は被処理基板１に沿って流れず、基
板上で上昇して渦巻き、流入したガスに混入して再び被
処理基板１に供給されると云う形態をとるために排気ロ
アに向かうに従って基板への供給量が不足して膜厚が薄
くなる。
いるためかなりの上昇気流を生じており、このため第２
図（Ａ）に示す横形反応管３の場合は給気口６から流入
した反応ガスの一部は被処理基板１に沿って流れず、基
板上で上昇して渦巻き、流入したガスに混入して再び被
処理基板１に供給されると云う形態をとるために排気ロ
アに向かうに従って基板への供給量が不足して膜厚が薄
くなる。
また第３図（Ａ）に示す縦形反応管３の場合はサセプタ
２の加熱により被処理基板１の中央より給気口６に向か
う上昇気流を生じて対流が起こるために反応ガスの流速
が遅い場合は給気口６より基板の中央に向かう反応ガス
流は上昇気流に負け、従って中央部の膜厚は薄くなり、
一方速い場合は給気口６からの反応ガスが直接に被処理
基板１に衝突するため中央部の膜厚は厚くなるが、上昇
気流によって被処理基板１の周辺まで充分に反応ガスが
流れなくなる。
２の加熱により被処理基板１の中央より給気口６に向か
う上昇気流を生じて対流が起こるために反応ガスの流速
が遅い場合は給気口６より基板の中央に向かう反応ガス
流は上昇気流に負け、従って中央部の膜厚は薄くなり、
一方速い場合は給気口６からの反応ガスが直接に被処理
基板１に衝突するため中央部の膜厚は厚くなるが、上昇
気流によって被処理基板１の周辺まで充分に反応ガスが
流れなくなる。
本発明は反応管３の中に発生する上昇気流による対流を
抑制することにより膜厚分布の良いＭＯ−ＣＶＤを行う
ものである。
抑制することにより膜厚分布の良いＭＯ−ＣＶＤを行う
ものである。
発明者は従来の装置を用いてＭＯ−ＣＶＤを行う場合に
成長膜厚が均等とならない主な理由はサセプタ２の加熱
による反応ガスの対流にあることに着目した。
成長膜厚が均等とならない主な理由はサセプタ２の加熱
による反応ガスの対流にあることに着目した。
そこで、この対流を抑制する方法として被処理基板を載
置するサセプタの周辺にフィンを設け、このフィンを回
転させて被処理基板に供給されてきた反応ガスをフィン
により外側に追い出すような構造をとることにより上昇
気流の発生を抑制し膜厚分布の均等なエピタキシャル成
長を行うものである。
置するサセプタの周辺にフィンを設け、このフィンを回
転させて被処理基板に供給されてきた反応ガスをフィン
により外側に追い出すような構造をとることにより上昇
気流の発生を抑制し膜厚分布の均等なエピタキシャル成
長を行うものである。
第１図は本発明を実施した縦形反応装置と本発明に係る
フィンを備えたサセプタの構造を示している。
フィンを備えたサセプタの構造を示している。
すなわち同図（Ａ）に示すように回転軸４に支承されて
サセプタ１０があり、この上に被処理基板１が載置され
、反応管３の外側に設けた高周波コイル５により加熱さ
れるようになっており、反応ガスは給気口６より供給さ
れ排気ロアより排出される構成は従来と変わらない。
サセプタ１０があり、この上に被処理基板１が載置され
、反応管３の外側に設けた高周波コイル５により加熱さ
れるようになっており、反応ガスは給気口６より供給さ
れ排気ロアより排出される構成は従来と変わらない。
ただサセプタ１０は従来構造の周辺にカーボン製のフィ
ン１１が一体化して形成しである。
ン１１が一体化して形成しである。
第１図（Ｂ）と（Ｃ）は本発明に係るサセプタ１０の平
面図と側面図であって、被処理基板１は上部中央に載置
されており、周囲には複数枚のフィン１１が設けられて
いる。
面図と側面図であって、被処理基板１は上部中央に載置
されており、周囲には複数枚のフィン１１が設けられて
いる。
このように従来のサセプタの周囲にフィン１１を備えた
新しい構造のサセプタ１０を使用し、これを回転させな
がらＭＯ−ＣＶＤを行うことにより反応ガスを強制的に
周辺に流すことができ、こｈにより上昇気流の発生を抑
制することができる。
新しい構造のサセプタ１０を使用し、これを回転させな
がらＭＯ−ＣＶＤを行うことにより反応ガスを強制的に
周辺に流すことができ、こｈにより上昇気流の発生を抑
制することができる。
第１図（Ｄ）はサセプタ１０の回転数を変えてエピタキ
シャル成長を行った場合の結果で反応ガスの種類、加熱
温度などの条件は第２図と同じであるが流量は１β／分
に調節しである。
シャル成長を行った場合の結果で反応ガスの種類、加熱
温度などの条件は第２図と同じであるが流量は１β／分
に調節しである。
図は被処理基板１の中心の膜厚を基準として表わしであ
るが、サセプタ１０の回転数を上げるに従って膜厚分布
が次第に改善されることが判る。
るが、サセプタ１０の回転数を上げるに従って膜厚分布
が次第に改善されることが判る。
然し、回転数が更に大きくなると中心部への反応ガスの
供給が妨げられる結果、膜厚分布は却って悪化する傾向
がある。
供給が妨げられる結果、膜厚分布は却って悪化する傾向
がある。
それ故に本実施例の場合最適な回転数である８０回／分
でサセプタ１０を回転させながらＭＯ−ＣＶＤを行えば
均等な厚さのＧａ Ａｓ膜の成長を行うことができる。
でサセプタ１０を回転させながらＭＯ−ＣＶＤを行えば
均等な厚さのＧａ Ａｓ膜の成長を行うことができる。
以上サセプタにフィンが一体化して設けられた場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、サセプタを取り囲んでフィンを設け、それぞれ別に
回転する構造としても差支えない。
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、サセプタを取り囲んでフィンを設け、それぞれ別に
回転する構造としても差支えない。
また本実施例は縦形の結晶成長装置について説明したが
、横形の結晶成長装置の場合も機構は多少複雑になるが
、フィンを用い、これを回転させながらＭＯ−ＣＶＤを
行うことにより厚さ分布のよい膜成長が可能である。
、横形の結晶成長装置の場合も機構は多少複雑になるが
、フィンを用い、これを回転させながらＭＯ−ＣＶＤを
行うことにより厚さ分布のよい膜成長が可能である。
以上説明したように本発明の実施により被処理基板への
ＭＯ−ＣＶＤを一様な厚さ分布で行うことができ、従っ
て複数回のエピタキシャル成長を重ねて製造される半導
体レーザなどの半導体素子の製造歩留りの向上が可能と
なる。
ＭＯ−ＣＶＤを一様な厚さ分布で行うことができ、従っ
て複数回のエピタキシャル成長を重ねて製造される半導
体レーザなどの半導体素子の製造歩留りの向上が可能と
なる。
第１図は本発明に係る半導体成長装置の説明図で、同図
（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）はサセプタ部の平面図、同
図（Ｃ）は側面図、同図（Ｄ）は特性図。 第２図と第３図は従来の半導体成長装置の構成図と特性
図で、第２図（Ａ）は横形また第３図（Ａ）は縦形の半
導体成長装置の断面図、また両図（Ｂ）はこれにより得
られる膜厚分布である。 図において １は被処理基板、 ２．１０はサセプタ、３
は反応管、 ４は回転軸、６は給気口、
７は排気口、１１はフィン、 である。 寥１ 閤
（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）はサセプタ部の平面図、同
図（Ｃ）は側面図、同図（Ｄ）は特性図。 第２図と第３図は従来の半導体成長装置の構成図と特性
図で、第２図（Ａ）は横形また第３図（Ａ）は縦形の半
導体成長装置の断面図、また両図（Ｂ）はこれにより得
られる膜厚分布である。 図において １は被処理基板、 ２．１０はサセプタ、３
は反応管、 ４は回転軸、６は給気口、
７は排気口、１１はフィン、 である。 寥１ 閤
Claims (1)
- 被処理基板を加熱しながら該基板に反応ガスを供給して
化学気相成長を行うに当たり、該基板を載置するサセプ
タを囲んでフィンを設け、該フィンを回転させて基板に
供給される反応ガスの流通方向を制御しながら結晶成長
を行う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 |
|---|---|---|---|
| JP12253184A JPS612318A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 半導体成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12253184A JPS612318A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 半導体成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS612318A true JPS612318A (ja) | 1986-01-08 |
Family
ID=14838156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12253184A Pending JPS612318A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 半導体成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS612318A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5173336A (en) * | 1991-01-22 | 1992-12-22 | Santa Barbara Research Center | Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) reactor with recirculation suppressing flow guide |
| US6933010B2 (en) | 2001-12-03 | 2005-08-23 | Ulvac, Inc | Mixer, and device and method for manufacturing thin-film |
| KR100539452B1 (ko) * | 1998-10-20 | 2006-03-14 | 삼성전자주식회사 | 반도체 제조용 스피너 |
-
1984
- 1984-06-14 JP JP12253184A patent/JPS612318A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5173336A (en) * | 1991-01-22 | 1992-12-22 | Santa Barbara Research Center | Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) reactor with recirculation suppressing flow guide |
| KR100539452B1 (ko) * | 1998-10-20 | 2006-03-14 | 삼성전자주식회사 | 반도체 제조용 스피너 |
| US6933010B2 (en) | 2001-12-03 | 2005-08-23 | Ulvac, Inc | Mixer, and device and method for manufacturing thin-film |
| EP1988188A2 (en) | 2001-12-03 | 2008-11-05 | Ulvac, Inc. | Apparatus and method for producing films |
| US8118935B2 (en) | 2001-12-03 | 2012-02-21 | Ulvac, Inc. | Mixing box, and apparatus and method for producing films |
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