JPS61248518A - 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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- JPS61248518A JPS61248518A JP8892885A JP8892885A JPS61248518A JP S61248518 A JPS61248518 A JP S61248518A JP 8892885 A JP8892885 A JP 8892885A JP 8892885 A JP8892885 A JP 8892885A JP S61248518 A JPS61248518 A JP S61248518A
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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）
ＧａＡａ 、 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）
ＧａＡａ 、 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、非可逆反応であり
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
バイスのだ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、非可逆反応であり
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
バイスのだ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３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３１の外壁は
水冷のために二重構造とし、３２および３３はその流水
口および排水口である。石英ガラス製の支柱３４で支持
されたカーがンペデスタル３５と該にデスタル上に搭載
した化合物半導体基板結晶３７は、高周波誘導線輪３６
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３８から供給され、石英ガラス製のメツシュ板
４０で仕切られた混合空間４１で拡散混合され、該メツ
シュ板のメツジュロ４２から流出する。３９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だ
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３４を回転させ名こ
とが試みられている。
な構成図であって、石英ガラス製の反応塔３１の外壁は
水冷のために二重構造とし、３２および３３はその流水
口および排水口である。石英ガラス製の支柱３４で支持
されたカーがンペデスタル３５と該にデスタル上に搭載
した化合物半導体基板結晶３７は、高周波誘導線輪３６
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３８から供給され、石英ガラス製のメツシュ板
４０で仕切られた混合空間４１で拡散混合され、該メツ
シュ板のメツジュロ４２から流出する。３９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だ
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３４を回転させ名こ
とが試みられている。
参考文献：ジャーナル・オブ・クリスタル・グロース（
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ
）Ｐ、Ｄ、Ｄａｐｋｕｓ 、 ｅｔｃ＋＋ｙ ５５
ｐ ｐＰ−１０−２３、（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、以下の理由により反応塔内で
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
まシ、不純物元素のガスの供給量によシミ気侭導度が定
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り、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、高温度のペデスタルのために、被デスタル周辺のガ
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。
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ
）Ｐ、Ｄ、Ｄａｐｋｕｓ 、 ｅｔｃ＋＋ｙ ５５
ｐ ｐＰ−１０−２３、（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、以下の理由により反応塔内で
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
まシ、不純物元素のガスの供給量によシミ気侭導度が定
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り、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、高温度のペデスタルのために、被デスタル周辺のガ
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にデスタルを回転しても
、ペデスタル上の基板結晶は、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り、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にデスタルを回転しても
、ペデスタル上の基板結晶は、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り、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ガス流路の定常的な生成を阻止
するだめに、エピタキシャル成長に関与するガスを供給
する側に、軸非対称なガス噴出口を設けたガス噴出板が
中心軸に対して傾斜して回転す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ガス流路の定常的な生成を阻止
するだめに、エピタキシャル成長に関与するガスを供給
する側に、軸非対称なガス噴出口を設けたガス噴出板が
中心軸に対して傾斜して回転す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第１図は
、本発明に係る化合物半導体膜の製造装置の一実施例図
である。同図において、１は石英ガラス製の反応塔であ
シ、管壁を水冷できるようｋ＝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で支持されたカーボン製の被デスタル５は高
周波線輪６により例えば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、該に
デスタル上には化合物半導体基板結晶７が装着される。
、本発明に係る化合物半導体膜の製造装置の一実施例図
である。同図において、１は石英ガラス製の反応塔であ
シ、管壁を水冷できるようｋ＝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で支持されたカーボン製の被デスタル５は高
周波線輪６により例えば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、該に
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 （ＣＨ５
）５ｔ Ｉｎ （Ｃ２Ｈ５）３等の有機金属化合物ガス
、Ａｌ］Ｈ３ｒ ＰＨ３等の水素化物ガス、ｚ ｎ （
ｃｎｓ ）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より
反応塔内に供給される。９は排ガス口であって、常圧状
態での蜀−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
Ｔｏｒｒ ）になるように調整される。
長に関与する各種の原料ガス、すなわちＧａ （ＣＨ５
）５ｔ Ｉｎ （Ｃ２Ｈ５）３等の有機金属化合物ガス
、Ａｌ］Ｈ３ｒ ＰＨ３等の水素化物ガス、ｚ ｎ （
ｃｎｓ ）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より
反応塔内に供給される。９は排ガス口であって、常圧状
態での蜀−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
Ｔｏｒｒ ）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、該ガス誘導管のペデスタル側は中心軸に対し
て傾斜した端面を有し、該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、ペデスタル側に偏位
して中心軸に非対称な位置にガス噴出口１２が設けられ
ている。
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、該ガス誘導管のペデスタル側は中心軸に対し
て傾斜した端面を有し、該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、ペデスタル側に偏位
して中心軸に非対称な位置にガス噴出口１２が設けられ
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１３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。
アーム１３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
１’０とガス噴出板１１とで形成される混合空間１６で
拡散混合して、軸非対称なガス噴出口１２から噴出され
る。
１’０とガス噴出板１１とで形成される混合空間１６で
拡散混合して、軸非対称なガス噴出口１２から噴出され
る。
第２図は本発明の製造装置におけるガス噴出板に係る種
々の実施例図である。同図（、） −（ｄ）のガス噴出
板２１は、中心軸に対して傾斜して設定されるために楕
円形状の外形をしておシ、その長径方向に偏位して中心
軸非対称の位地に１個又は複数個のガス噴出口が設けら
れている点で共通しており、同図（ａ）では１個の円形
のガス噴出口２２を、（ｂ）では１個のスリット状のガ
ス噴出口２３を、（Ｃ）では蜂の巣状に配列された７個
の微少なガス噴出口２４を、（ｄ）では直線状に配列さ
れた４個の微小なガス噴出口２５を、それぞれ設けた場
合の実施例図である。
々の実施例図である。同図（、） −（ｄ）のガス噴出
板２１は、中心軸に対して傾斜して設定されるために楕
円形状の外形をしておシ、その長径方向に偏位して中心
軸非対称の位地に１個又は複数個のガス噴出口が設けら
れている点で共通しており、同図（ａ）では１個の円形
のガス噴出口２２を、（ｂ）では１個のスリット状のガ
ス噴出口２３を、（Ｃ）では蜂の巣状に配列された７個
の微少なガス噴出口２４を、（ｄ）では直線状に配列さ
れた４個の微小なガス噴出口２５を、それぞれ設けた場
合の実施例図である。
以上の本発明に係る製造装置の特徴的な構造は、第３図
での従来の説明で詳述したような高温度の被デスタルに
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、中心軸に対
して傾斜したガス噴出板を回転させることにより、該ガ
ス噴出板とペデスタルとの間隔の広い側の方向に上昇ガ
ス流を追い払うように分散させて、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。かかる二つ
の機能が重畳された結果として、高温度のイデスタル付
近で熱分解反応を終えたガス流は、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ましいガ
ス供給を実現する。また、回転する軸非対称な位置から
の噴出は、広い被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被デスタルに
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、中心軸に対
して傾斜したガス噴出板を回転させることにより、該ガ
ス噴出板とペデスタルとの間隔の広い側の方向に上昇ガ
ス流を追い払うように分散させて、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。かかる二つ
の機能が重畳された結果として、高温度のイデスタル付
近で熱分解反応を終えたガス流は、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ましいガ
ス供給を実現する。また、回転する軸非対称な位置から
の噴出は、広い被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ノ基板面内での均
一化を達成するものであり、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シ、ガス噴出板側と被デスタル側と
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ノ基板面内での均
一化を達成するものであり、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シ、ガス噴出板側と被デスタル側と
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、中心軸に対して傾
斜したガス噴出板に軸非対称の位置にガス噴出口を設け
てなるガス供給側構造を回転させることにより、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の接触条
件の均一化を計り、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。
斜したガス噴出板に軸非対称の位置にガス噴出口を設け
てなるガス供給側構造を回転させることにより、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の接触条
件の均一化を計り、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り、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、高歩留り化、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り、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、高歩留り化、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、本発明のガス噴出
板に係る他の実施例図、第３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。 １．３１・・・反応塔、２．３２・・・流水口、３゜３
３・・・排水口、４．３４・・・支柱、５．３５・・・
ペデスタル、６，３６・・・高周波線輪、７．３７・・
・化合物半導体基板結晶、８．３８・・・ガス供給口、
９゜３９・・・排ガス口、１０・・・ガス誘導管、１１
・・・ガス噴出板、１２，２２，２３，２４．２５・・
・ガス噴出口、１３・・・駆動アーム、１４・・・永久
磁石、１５・・・回転永久磁石、１６．４１・・・混合
空間、４０・・・メツシュ板、４２・・・メツジュロ。 特許出願人 沖電気工業株式余社 Ａ発明１１系も化合物半導伸、！？漢製止裂１第１図 （ａ） （ｂ） （（： ） （ｄ ）〃゛ス墳ホ
板部＃ＦＡ 第２図 先行４支術トよう装置 第３図
具体的に示す断面構造図、第２図は、本発明のガス噴出
板に係る他の実施例図、第３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。 １．３１・・・反応塔、２．３２・・・流水口、３゜３
３・・・排水口、４．３４・・・支柱、５．３５・・・
ペデスタル、６，３６・・・高周波線輪、７．３７・・
・化合物半導体基板結晶、８．３８・・・ガス供給口、
９゜３９・・・排ガス口、１０・・・ガス誘導管、１１
・・・ガス噴出板、１２，２２，２３，２４．２５・・
・ガス噴出口、１３・・・駆動アーム、１４・・・永久
磁石、１５・・・回転永久磁石、１６．４１・・・混合
空間、４０・・・メツシュ板、４２・・・メツジュロ。 特許出願人 沖電気工業株式余社 Ａ発明１１系も化合物半導伸、！？漢製止裂１第１図 （ａ） （ｂ） （（： ） （ｄ ）〃゛ス墳ホ
板部＃ＦＡ 第２図 先行４支術トよう装置 第３図
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た端面を有するガス誘導管を設け
、 該端面に軸非対称な位置に１個あるいは複数個のガス噴
出口を有するガス噴出板を設け、 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 |
|---|---|---|---|
| JP8892885A JPS61248518A (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 |
|---|---|---|---|
| JP8892885A JPS61248518A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 化合物半導体薄膜の製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61248518A true JPS61248518A (ja) | 1986-11-05 |
Family
ID=13956562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8892885A Pending JPS61248518A (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) | JPS61248518A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07193016A (ja) * | 1993-11-12 | 1995-07-28 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 化学気相付着反応装置 |
| EP0731492A2 (en) * | 1995-03-10 | 1996-09-11 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | Method of growing a single crystal thin film with a uniform thickness, in the vapor phase |
-
1985
- 1985-04-26 JP JP8892885A patent/JPS61248518A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07193016A (ja) * | 1993-11-12 | 1995-07-28 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 化学気相付着反応装置 |
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