JPS61248517A - 化合物半導体薄膜の製造装置 - Google Patents
化合物半導体薄膜の製造装置Info
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- JPS61248517A JPS61248517A JP8892785A JP8892785A JPS61248517A JP S61248517 A JPS61248517 A JP S61248517A JP 8892785 A JP8892785 A JP 8892785A JP 8892785 A JP8892785 A JP 8892785A JP S61248517 A JPS61248517 A JP S61248517A
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- Japan
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- gas
- pedestal
- jetting
- plate
- epitaxial growth
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
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- H01L21/02617—Deposition types
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-
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- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02422—Non-crystalline insulating materials, e.g. glass, polymers
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）
ＧａＡｓ 、 ＩｎＰ等の化合物半導体薄膜のエピタキ
シャル成長薄膜の製造装置に関する。
シャル成長薄膜の製造装置に関する。
（従来の技術）
ＧａＡｇ 、 ＩｎＰ等の化合物半導体薄膜のエピタキ
シャル成長法としての有機金属化合物熱分解法（以下Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ法という）は、原料物質輸送律則で組成およ
び成長速度の制御が可能であること、非可逆反応であシ
基板のエッチ作用の悪影響がないこと等の基本的な特徴
を持っており、光半導体デバイス、超高周波、超高速デ
バイスのための基幹技術として最近非常に注目されてい
る。しかし、各種原料ガスの基板結晶面への輸送の不均
一性の改善が大きな課題になっている。
シャル成長法としての有機金属化合物熱分解法（以下Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ法という）は、原料物質輸送律則で組成およ
び成長速度の制御が可能であること、非可逆反応であシ
基板のエッチ作用の悪影響がないこと等の基本的な特徴
を持っており、光半導体デバイス、超高周波、超高速デ
バイスのための基幹技術として最近非常に注目されてい
る。しかし、各種原料ガスの基板結晶面への輸送の不均
一性の改善が大きな課題になっている。
第２図は、ＭＯ−ＣＶＤ法における従来の装・置の代表
的な構成図であって、石英ガラス製の反応塔２１の外壁
は水冷のために二重構造とし、２２および２３はその流
水口および排水口である。石英ガラス製の支柱２４で支
持されたカーボンペデスタル２５と該ペデスタル上に搭
載した化合物半導体基板結晶２７は、高周波誘導線輪２
６によシロ００−８００℃に高周波誘導加熱される。エ
ピタキシャル成長に関与する■族元素の有機金属化合物
ガス、Ｖ族元素の水素化物ガスおよびキャリヤガスは、
ガス供給口２８から供給され、石英ガラス環のメツシュ
板３０で仕切られた混合空間３１で拡散混合され、該メ
ツシー板のメツジュロ３２から流出する。２９はエピタ
キシャル成長の反応過程を経過した排ガスを流出させる
ための排ガス口である。かかるエピタキシャル成長にお
ける基板結晶面内の均一性の改善策としての従来技術と
しては、該カーボンペデスタルの支柱２４を回転させる
ことが試みられている。
的な構成図であって、石英ガラス製の反応塔２１の外壁
は水冷のために二重構造とし、２２および２３はその流
水口および排水口である。石英ガラス製の支柱２４で支
持されたカーボンペデスタル２５と該ペデスタル上に搭
載した化合物半導体基板結晶２７は、高周波誘導線輪２
６によシロ００−８００℃に高周波誘導加熱される。エ
ピタキシャル成長に関与する■族元素の有機金属化合物
ガス、Ｖ族元素の水素化物ガスおよびキャリヤガスは、
ガス供給口２８から供給され、石英ガラス環のメツシュ
板３０で仕切られた混合空間３１で拡散混合され、該メ
ツシー板のメツジュロ３２から流出する。２９はエピタ
キシャル成長の反応過程を経過した排ガスを流出させる
ための排ガス口である。かかるエピタキシャル成長にお
ける基板結晶面内の均一性の改善策としての従来技術と
しては、該カーボンペデスタルの支柱２４を回転させる
ことが試みられている。
参考文献：ジャーナル・オツ・クリスタル拳グロース（
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ
） 、 Ｐ、 Ｄ。
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ
） 、 Ｐ、 Ｄ。
Ｄａｐｋｕｓ 、 ｅｔｃ、、 ５５ 、 ｐｐ、 １
０−２３ 、 （１９８１）（発明が解決しようとする
問題点） 上記従来の製造装置では、以下の理由によシ反応塔内で
の各種ガスが定常的なガス流路となり、単にペデスタル
を回転するのみによる基板面内でのエピタキシャル成長
の均一化には限界があるという重大な欠点を持っている
。すなわち、ＭＯ−ＣＶＤ法によるエピタキシャル成長
は、主として■族元素のガスの供給律則で成長速度が定
まり、不純物元素のガスの供給量により電気伝導度が定
まる性質があり、結晶表面付近でのこれらのガス流の状
態が成長層の均一性に大きな影響を与えておυ、反応塔
内のガス流の状態と基板結晶との相対的な関係が極めて
重要となる。反応塔内のエピタキシャル成長時のガス流
は、高温度の被デスタルのために、ペデスタル周辺のガ
スの温度は上昇して上昇気流を生じ、結果としてかなシ
の対流を起している状態で定常的なガス流路が形成され
ている。
０−２３ 、 （１９８１）（発明が解決しようとする
問題点） 上記従来の製造装置では、以下の理由によシ反応塔内で
の各種ガスが定常的なガス流路となり、単にペデスタル
を回転するのみによる基板面内でのエピタキシャル成長
の均一化には限界があるという重大な欠点を持っている
。すなわち、ＭＯ−ＣＶＤ法によるエピタキシャル成長
は、主として■族元素のガスの供給律則で成長速度が定
まり、不純物元素のガスの供給量により電気伝導度が定
まる性質があり、結晶表面付近でのこれらのガス流の状
態が成長層の均一性に大きな影響を与えておυ、反応塔
内のガス流の状態と基板結晶との相対的な関係が極めて
重要となる。反応塔内のエピタキシャル成長時のガス流
は、高温度の被デスタルのために、ペデスタル周辺のガ
スの温度は上昇して上昇気流を生じ、結果としてかなシ
の対流を起している状態で定常的なガス流路が形成され
ている。
該定常的なガス流路は近似的に軸対称の形状をしておシ
、従ってその中心軸を軸としてペデスタルを回転しても
、ペデスタル上め基板結晶は、常に定常的な軸対称のガ
ス流路の環境下にあることになシ、エピタキシャル成長
の基板面内の均一性の具体的な改善には限界があるのが
現状である。
、従ってその中心軸を軸としてペデスタルを回転しても
、ペデスタル上め基板結晶は、常に定常的な軸対称のガ
ス流路の環境下にあることになシ、エピタキシャル成長
の基板面内の均一性の具体的な改善には限界があるのが
現状である。
（問題点を解決するだめの手段）
上記問題点を解決するために本発明は、エピタキシャル
成長時における軸対称ながス流路の定常的な生成を阻止
するために、エピタキシャル成長に関与するがスを供給
する側に、中心軸に対して傾斜しかつ軸非対称な位置に
複数枚の翼板と該翼板間のスリット状のガス噴出口とを
有するガス噴出板を設け、該ガス噴出板を回転させるよ
うな機構を設けて、エピタキシャル成長時における反応
塔内に軸非対称でかつ非定常的な分散ガス流路を形成す
るように構成した。
成長時における軸対称ながス流路の定常的な生成を阻止
するために、エピタキシャル成長に関与するがスを供給
する側に、中心軸に対して傾斜しかつ軸非対称な位置に
複数枚の翼板と該翼板間のスリット状のガス噴出口とを
有するガス噴出板を設け、該ガス噴出板を回転させるよ
うな機構を設けて、エピタキシャル成長時における反応
塔内に軸非対称でかつ非定常的な分散ガス流路を形成す
るように構成した。
（作 用）
上記のように、ガス流路の分散化と非定常化を行い、エ
ピタキシャル成長時における基板結晶表面内でのガス流
との接触条件の均一化を達成し、広い基板結晶に対して
も成長層品質の面内均一性の優れたエピタキシャル成長
を実現する製造装置を提供する。
ピタキシャル成長時における基板結晶表面内でのガス流
との接触条件の均一化を達成し、広い基板結晶に対して
も成長層品質の面内均一性の優れたエピタキシャル成長
を実現する製造装置を提供する。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明に係る化合物半導体膜の製造袋装置の
一実施例図である。同図において、１は石英ガラス製の
反応塔であ）、管壁を水冷できるように二重構造になっ
ておシ、２および３はその流水口および排水口である。
一実施例図である。同図において、１は石英ガラス製の
反応塔であ）、管壁を水冷できるように二重構造になっ
ておシ、２および３はその流水口および排水口である。
石英ガラス製の支柱４で支持された力〒ボン製のペデス
タル５は高周波線輪６によシ例えば６００−８００℃程
度の結晶成長温度に高周波誘導加熱できるようになって
おり、該ペデスタル上には化合物半導体基板結晶７が装
着される。ＭＯ−ＣＶＤ法による化合物半導体のエピタ
キシャル成長に関与する各種の原料ガス、すなわちＧａ
（ＣＨ３）３． Ｉｎ（Ｃ２Ｈ５）３等の有機金属化合
物ガス、ＡｓＨ３ｐ ＰＨ５等の水素化物ガス、ｚｎ（
ＣＨ５）２等の不純物添加用の有機金属化合物ガスは、
Ｈ２゜Ａｒ等のキャリヤガスと共にガス供給口８よシ反
応塔内に供給される。９は排ガス口であって、常圧状態
でのＭＯ−ＣＶＤ法の場合にはそのまま外部の排ガス処
理装置へ接続し、減圧状態でのＭＯ−ＣＶＤ法の場合に
は、排気速度を調整可能な排気系をへて外部排ガス処理
装置に接続して所定の反応塔内圧力（例えば数１０ Ｔ
ｏｒｒ ）になるように調整される。
タル５は高周波線輪６によシ例えば６００−８００℃程
度の結晶成長温度に高周波誘導加熱できるようになって
おり、該ペデスタル上には化合物半導体基板結晶７が装
着される。ＭＯ−ＣＶＤ法による化合物半導体のエピタ
キシャル成長に関与する各種の原料ガス、すなわちＧａ
（ＣＨ３）３． Ｉｎ（Ｃ２Ｈ５）３等の有機金属化合
物ガス、ＡｓＨ３ｐ ＰＨ５等の水素化物ガス、ｚｎ（
ＣＨ５）２等の不純物添加用の有機金属化合物ガスは、
Ｈ２゜Ａｒ等のキャリヤガスと共にガス供給口８よシ反
応塔内に供給される。９は排ガス口であって、常圧状態
でのＭＯ−ＣＶＤ法の場合にはそのまま外部の排ガス処
理装置へ接続し、減圧状態でのＭＯ−ＣＶＤ法の場合に
は、排気速度を調整可能な排気系をへて外部排ガス処理
装置に接続して所定の反応塔内圧力（例えば数１０ Ｔ
ｏｒｒ ）になるように調整される。
本発明に係る製造装置の特徴は、ガス供給側の構造にあ
る。すなわち、１０は石英ガラス製の漏斗状のガス誘導
管であシ、該ガス誘導管の端面にはガス噴出板１１が設
けられている。該ガス噴出板には、中心軸に対して傾斜
した翼板１３が複数枚膜けられ、該翼板間にはスリット
状のガス噴出口１２が設けられている（第１１図の実施
例では４枚の翼板と３個のガス噴出口）。スリット状の
該ガス噴出口は、ガス噴出板の中心軸に対して軸非対称
な位置になるように設けられている。ガス誘導管１０に
は永久磁石１４を装着するための駆動アーム１６が設け
られ、該永久磁石と反応塔の外部の回転永久磁石１５と
の間の引力によシガス誘導管を回転できるように構成さ
れている。ガス供給口８から供給された各種のガスは、
ガス誘導管１０とガス噴出板１１とで形成される混合空
間１７で拡散混合して、軸非対称なガス噴出口１２から
中心軸に対して傾斜した角度で軸非対称に噴出される。
る。すなわち、１０は石英ガラス製の漏斗状のガス誘導
管であシ、該ガス誘導管の端面にはガス噴出板１１が設
けられている。該ガス噴出板には、中心軸に対して傾斜
した翼板１３が複数枚膜けられ、該翼板間にはスリット
状のガス噴出口１２が設けられている（第１１図の実施
例では４枚の翼板と３個のガス噴出口）。スリット状の
該ガス噴出口は、ガス噴出板の中心軸に対して軸非対称
な位置になるように設けられている。ガス誘導管１０に
は永久磁石１４を装着するための駆動アーム１６が設け
られ、該永久磁石と反応塔の外部の回転永久磁石１５と
の間の引力によシガス誘導管を回転できるように構成さ
れている。ガス供給口８から供給された各種のガスは、
ガス誘導管１０とガス噴出板１１とで形成される混合空
間１７で拡散混合して、軸非対称なガス噴出口１２から
中心軸に対して傾斜した角度で軸非対称に噴出される。
以上の本発明に係る製造装置の特徴的な構造は、第２図
での従来の説明で詳述したような高温度のペデスタルに
起因して発生する軸対称な対流を、定常的な状態にしな
いようにするように考案されたものである。すなわち、
まづ、ガス噴出板のガス噴出口を軸非対称な位置にする
ことによシ軸対称性を減少させる。つぎに、該ガス噴出
口からの噴出ガス流は、中心軸に対して傾斜した翼板に
よシ方向が設定されることになり、かかる噴出特性を有
するガス噴出板を回転させることによシ、軸対称な定常
的なガス流路の形成を阻止させる機能を果すことができ
る。さらに、特に両端の翼板は高温度のペデスタル付近
で熱分解反応を終えたガス流を反応塔の外周方向に追い
払うように作用し、基板結晶に対する新しいガス流の供
給を確実に行い、エピタキシャル成長に好ｉしいガス供
給を実現する。また、回転する軸非対称な位置からの傾
斜角を持った噴出は、広いペデスタル面すなわち基板結
晶面に対して極めて良好に分散化、均一化されたガス供
給を実現する。
での従来の説明で詳述したような高温度のペデスタルに
起因して発生する軸対称な対流を、定常的な状態にしな
いようにするように考案されたものである。すなわち、
まづ、ガス噴出板のガス噴出口を軸非対称な位置にする
ことによシ軸対称性を減少させる。つぎに、該ガス噴出
口からの噴出ガス流は、中心軸に対して傾斜した翼板に
よシ方向が設定されることになり、かかる噴出特性を有
するガス噴出板を回転させることによシ、軸対称な定常
的なガス流路の形成を阻止させる機能を果すことができ
る。さらに、特に両端の翼板は高温度のペデスタル付近
で熱分解反応を終えたガス流を反応塔の外周方向に追い
払うように作用し、基板結晶に対する新しいガス流の供
給を確実に行い、エピタキシャル成長に好ｉしいガス供
給を実現する。また、回転する軸非対称な位置からの傾
斜角を持った噴出は、広いペデスタル面すなわち基板結
晶面に対して極めて良好に分散化、均一化されたガス供
給を実現する。
上述のように本発明は、ガスの供給側を全く新しい構造
とすることによシエピタキシャル成長の基板面内での均
一化を達成するものであシ、従来のペデスタル側の回転
による改善策とは性質を異にするものである。しかし、
本発明の装置構造は、ペデスタル側の構造に何等の制約
なしに実施できることから、本発明に加えての補助的な
手段として、従来のペデスタル側の回転を容易に重畳さ
せることが可能であり、ガス噴出板側とペデスタル側と
のそれぞれの回転方向あるいは回転数を選定することに
よシ非常に広いガス流量範囲および成長温度範囲にわた
ってのエピタキシャル成長条件を最適化できる利点もあ
る。
とすることによシエピタキシャル成長の基板面内での均
一化を達成するものであシ、従来のペデスタル側の回転
による改善策とは性質を異にするものである。しかし、
本発明の装置構造は、ペデスタル側の構造に何等の制約
なしに実施できることから、本発明に加えての補助的な
手段として、従来のペデスタル側の回転を容易に重畳さ
せることが可能であり、ガス噴出板側とペデスタル側と
のそれぞれの回転方向あるいは回転数を選定することに
よシ非常に広いガス流量範囲および成長温度範囲にわた
ってのエピタキシャル成長条件を最適化できる利点もあ
る。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、ガス噴出板に軸非
対称の位置で中心軸に対して傾斜角を持ってガス噴出を
行なうガス噴出口と翼板とを設けてなるガス供給側構造
を回転させることによシ、ＭＯ−ＣＶＤ法における軸対
称なガス流路の定常化を阻止してガス流路の分散化、非
定常化を行い、エピタキシャル成長時における広い基板
結晶表面内でのガス流と９接触条件の均−化全計シ、成
長層の品質の面内均一性を飛躍的に改善することができ
る。
対称の位置で中心軸に対して傾斜角を持ってガス噴出を
行なうガス噴出口と翼板とを設けてなるガス供給側構造
を回転させることによシ、ＭＯ−ＣＶＤ法における軸対
称なガス流路の定常化を阻止してガス流路の分散化、非
定常化を行い、エピタキシャル成長時における広い基板
結晶表面内でのガス流と９接触条件の均−化全計シ、成
長層の品質の面内均一性を飛躍的に改善することができ
る。
化合物半導体デバイスの進展にともなって、近年、化合
物半導体の基板の直径は急速に増大し、かかる大型の基
板結晶に対して良好な面内均一性を実現するＭＯ−ＣＶ
Ｄエピタキシャル成長の製造装置が要請されておシ、本
発明は、化合物半導体による超高周波集積回路および光
集積回路の高性能化、高密度化、高歩留シ化、低コスト
化等に大いに貢献し、極めて優れた工業的な効果がある
。
物半導体の基板の直径は急速に増大し、かかる大型の基
板結晶に対して良好な面内均一性を実現するＭＯ−ＣＶ
Ｄエピタキシャル成長の製造装置が要請されておシ、本
発明は、化合物半導体による超高周波集積回路および光
集積回路の高性能化、高密度化、高歩留シ化、低コスト
化等に大いに貢献し、極めて優れた工業的な効果がある
。
第１図は本発明の化合物半導体薄膜の製造装置の一例を
具体的に示す断面構造図、第２図は従来の化合物半導体
薄膜の製造装置の一例を示す断面構造図である。 １，２１・・・反応塔、２．２２・・・流水口、３゜２
３・・・排水口、４ｐ２４・・・支柱、５，２５・・・
ペデスタル、６．２６・・・高周波線輪、７．２７・・
・化合物半導体基板結晶、８．２８・・・ガス供給口、
９゜２９…排ガスロ、１０−・−ガス誘導管、１１・・
Φガス噴出板、１２・・・ガス噴出口、１３・・・翼板
、１４・・・永久磁石、１５・・・回転永久磁石、１６
・・・駆動アーム、１７．３１・・・混合空間、３０・
・・メツシュ板、３２・・・メツジュロ。
具体的に示す断面構造図、第２図は従来の化合物半導体
薄膜の製造装置の一例を示す断面構造図である。 １，２１・・・反応塔、２．２２・・・流水口、３゜２
３・・・排水口、４ｐ２４・・・支柱、５，２５・・・
ペデスタル、６．２６・・・高周波線輪、７．２７・・
・化合物半導体基板結晶、８．２８・・・ガス供給口、
９゜２９…排ガスロ、１０−・−ガス誘導管、１１・・
Φガス噴出板、１２・・・ガス噴出口、１３・・・翼板
、１４・・・永久磁石、１５・・・回転永久磁石、１６
・・・駆動アーム、１７．３１・・・混合空間、３０・
・・メツシュ板、３２・・・メツジュロ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 有機金属化合物熱分解法によるエピタキシャル成長層の
製造装置において、 中心軸に対して傾斜しかつ軸非対称な位置に、複数枚の
翼板と該翼板間のスリット状のガス噴出口とを有するガ
ス噴出板を設け、 ガス供給口から導入されるガスを該ガス噴出板に導くた
めのガス誘導管を設け、 該ガス誘導管とガス噴出板とで形成される空間内で、反
応に関与する原料ガスおよびキャリヤガスを拡散混合し
、 ガス噴出口から中心軸に対して傾斜して軸非対称に噴出
せしめるようになし、 該ガス噴出板とガス誘導管とを回転させて、中心軸上で
静止あるいは回転しているペデスタル上の化合物半導体
基板結晶に対して、該基板結晶の上部のガス流を外周方
向に分散させながら軸非対称なガス流を照射するように
構成したことを特徴とする化合物半導体薄膜の製造装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8892785A JPS61248517A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 化合物半導体薄膜の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8892785A JPS61248517A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 化合物半導体薄膜の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61248517A true JPS61248517A (ja) | 1986-11-05 |
| JPH039608B2 JPH039608B2 (ja) | 1991-02-08 |
Family
ID=13956536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8892785A Granted JPS61248517A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 化合物半導体薄膜の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61248517A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09326365A (ja) * | 1996-06-04 | 1997-12-16 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | 縦型加熱処理装置 |
| JP2012015476A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Samsung Mobile Display Co Ltd | 基板加工装置 |
-
1985
- 1985-04-26 JP JP8892785A patent/JPS61248517A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09326365A (ja) * | 1996-06-04 | 1997-12-16 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | 縦型加熱処理装置 |
| JP2012015476A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Samsung Mobile Display Co Ltd | 基板加工装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH039608B2 (ja) | 1991-02-08 |
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