JPS6220160B2 - - Google Patents
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- JPS6220160B2 JPS6220160B2 JP54153422A JP15342279A JPS6220160B2 JP S6220160 B2 JPS6220160 B2 JP S6220160B2 JP 54153422 A JP54153422 A JP 54153422A JP 15342279 A JP15342279 A JP 15342279A JP S6220160 B2 JPS6220160 B2 JP S6220160B2
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- reaction
- gas inlet
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- inlet
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- Expired
Links
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Classifications
-
- 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
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45572—Cooled nozzles
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は気相結晶成長装置、特に結晶成長の制
御を容易にせしめる構造をもつた気相結晶成長装
置に関する。
御を容易にせしめる構造をもつた気相結晶成長装
置に関する。
半導体装置を製造する際に、気相成長法は基本
技術の一つであつて、均質なエピタキシヤル結晶
層を再現性良く得ることが大切で、そのためには
ガス流量、反応温度、反応ガス濃度などを正確に
制御することが重要となる。
技術の一つであつて、均質なエピタキシヤル結晶
層を再現性良く得ることが大切で、そのためには
ガス流量、反応温度、反応ガス濃度などを正確に
制御することが重要となる。
ところで、気相成長法に用いる気相結晶成長装
置には横型、縦型、バレル型などがあるが、その
中で縦型の成長装置は横型に比べてガスの流れが
一様の断面となる特徴をもつているため、高品質
の気相結晶を成長せしめる必要のあるガリウム砒
素（GaAs）結晶などに良く用いられる。
置には横型、縦型、バレル型などがあるが、その
中で縦型の成長装置は横型に比べてガスの流れが
一様の断面となる特徴をもつているため、高品質
の気相結晶を成長せしめる必要のあるガリウム砒
素（GaAs）結晶などに良く用いられる。
第１図に有機金属の熱分解反応を用いたこの様
な従来の縦型気相結晶成長装置の一例の断面図を
示しているが、図において石英製又は金属製の円
筒型反応容器１の内部中心に高純度のカーボンで
作成したサセプター２が設けられ、その上面に基
板結晶３が載せられている。反応容器上部のガス
流入口４，５，６より異つた複数の反応ガス又は
クリーニングガスをキヤリヤガスで希釈して反応
容器内に送入し、既反応ガスはキヤリヤガスと共
に流出口７より排出される。サセプター２は反応
容器外部より高周波誘導コイル８により加熱さ
れ、従つて基板結晶も加熱されて、必要な結晶成
長温度まで昇温する。そうすると送入された反応
ガスが熱分解して、基板結晶上にエピタキシヤル
層として成長する。
な従来の縦型気相結晶成長装置の一例の断面図を
示しているが、図において石英製又は金属製の円
筒型反応容器１の内部中心に高純度のカーボンで
作成したサセプター２が設けられ、その上面に基
板結晶３が載せられている。反応容器上部のガス
流入口４，５，６より異つた複数の反応ガス又は
クリーニングガスをキヤリヤガスで希釈して反応
容器内に送入し、既反応ガスはキヤリヤガスと共
に流出口７より排出される。サセプター２は反応
容器外部より高周波誘導コイル８により加熱さ
れ、従つて基板結晶も加熱されて、必要な結晶成
長温度まで昇温する。そうすると送入された反応
ガスが熱分解して、基板結晶上にエピタキシヤル
層として成長する。
しかしながら、キヤリヤガスと共に送入された
反応ガスは、加熱されたサセプター２からの熱副
射やガスの対流によつて反応容器壁やガス流入口
が熱せられてるために、反応ガスも加熱せられて
基板結晶３に達する前に熱分解をおこし、粉粒と
なつて容器壁や流入口に附着する。そうすると、
折角流入する時に所望のモル分圧となる様に反応
ガスを調整しても、反応ガスのモル分圧が大巾に
異つてくることになり、エピタキシヤル結晶層の
成長速度は勿論のこと、結晶の物理的性質や不純
物濃度が所望の値とならない問題がある。
反応ガスは、加熱されたサセプター２からの熱副
射やガスの対流によつて反応容器壁やガス流入口
が熱せられてるために、反応ガスも加熱せられて
基板結晶３に達する前に熱分解をおこし、粉粒と
なつて容器壁や流入口に附着する。そうすると、
折角流入する時に所望のモル分圧となる様に反応
ガスを調整しても、反応ガスのモル分圧が大巾に
異つてくることになり、エピタキシヤル結晶層の
成長速度は勿論のこと、結晶の物理的性質や不純
物濃度が所望の値とならない問題がある。
本発明はこの様な問題点を解消せしめることを
目的とし、ガス流入口より基板結晶に至る間の反
応容器壁を強制的に冷却し、且つ反応ガス流入口
の周囲をキヤリヤガス流入口で取り囲んだガス流
入口構造として、反応ガスがキヤリヤガスで包ま
れたガス気流となつて基板結晶に接する様にした
縦型有機金属化合物気相成長装置を提案するもの
である。
目的とし、ガス流入口より基板結晶に至る間の反
応容器壁を強制的に冷却し、且つ反応ガス流入口
の周囲をキヤリヤガス流入口で取り囲んだガス流
入口構造として、反応ガスがキヤリヤガスで包ま
れたガス気流となつて基板結晶に接する様にした
縦型有機金属化合物気相成長装置を提案するもの
である。
以下、本発明を図面を参照して説明する。
第２図は本発明の気相結晶成長装置の一実施例
図で、円筒型反応容器１１の内部中央位置にある
サセプター１２より上方の側壁に冷却水を循環す
冷却部１９を設け、常温近くまで強制的に冷却せ
しめており、又上部の中心位置に反応ガスを流入
させる反応ガス流入口１４を設け、該反応ガス流
入口の周囲はキヤリヤガスのみの流入口１５とな
つていて、ガス整流板２０でキヤリヤガス反応管
内冷却部１９の内壁に沿つて流れる様に工夫して
ある。
図で、円筒型反応容器１１の内部中央位置にある
サセプター１２より上方の側壁に冷却水を循環す
冷却部１９を設け、常温近くまで強制的に冷却せ
しめており、又上部の中心位置に反応ガスを流入
させる反応ガス流入口１４を設け、該反応ガス流
入口の周囲はキヤリヤガスのみの流入口１５とな
つていて、ガス整流板２０でキヤリヤガス反応管
内冷却部１９の内壁に沿つて流れる様に工夫して
ある。
１３は基板結晶、１７は流出口、１８は高周波
加熱コイルを示し、反応ガスは当然キヤリヤガス
と同じガスで希釈されて反応ガス流入口１４より
流入せしめるが、キヤリヤガス流入口１５より流
入するキヤリヤガスを考慮してモル分圧も調整し
てある。
加熱コイルを示し、反応ガスは当然キヤリヤガス
と同じガスで希釈されて反応ガス流入口１４より
流入せしめるが、キヤリヤガス流入口１５より流
入するキヤリヤガスを考慮してモル分圧も調整し
てある。
又、第１図に示す従来の装置と異なり、複数の
反応ガスは混合して、反応ガス流入口１４より流
入せしめ、又成長させる前工程のクリーニングガ
スも該流入口１４より流入せしめる。
反応ガスは混合して、反応ガス流入口１４より流
入せしめ、又成長させる前工程のクリーニングガ
スも該流入口１４より流入せしめる。
この様な装置とすると、成長工程では反応ガス
がキヤリヤガスで包まれたガス気流となつてしか
も熱分解しないから、反応ガスの粉粒が容器壁に
附着することは起らず、又流入口にも附着しない
で基板結晶に接して熱分解することになり、モル
分圧の狂いも少なくて、予想通りの成長速度が得
られる。
がキヤリヤガスで包まれたガス気流となつてしか
も熱分解しないから、反応ガスの粉粒が容器壁に
附着することは起らず、又流入口にも附着しない
で基板結晶に接して熱分解することになり、モル
分圧の狂いも少なくて、予想通りの成長速度が得
られる。
次にGaAs結晶を成長した実施結果を説明する
と、キヤリヤガス（希釈するガスも同じである）
としては高純度水素を用い、反応ガスはトリメチ
ルガリウム（（CH3）3Ga）とアルシン（AsH3）と
が主体で、モル濃度は前者が４×10-4mol／
min、後者が７×10-3mol／minとし、希釈ガス流
量を1000mil／minとして、従来の装置と本発明
の装置とで成長させて比較した。そうすると、従
来の装置では成長速度0.03μｍ／分で非常に成長
速度が遅かつたが、本発明の装置では0.10〜0.12
μｍ／分の成長速度となり、不純物濃度も所望値
に近づいて、結晶の制御性が非常に改善される結
果となつた。
と、キヤリヤガス（希釈するガスも同じである）
としては高純度水素を用い、反応ガスはトリメチ
ルガリウム（（CH3）3Ga）とアルシン（AsH3）と
が主体で、モル濃度は前者が４×10-4mol／
min、後者が７×10-3mol／minとし、希釈ガス流
量を1000mil／minとして、従来の装置と本発明
の装置とで成長させて比較した。そうすると、従
来の装置では成長速度0.03μｍ／分で非常に成長
速度が遅かつたが、本発明の装置では0.10〜0.12
μｍ／分の成長速度となり、不純物濃度も所望値
に近づいて、結晶の制御性が非常に改善される結
果となつた。
以上の実施例では強制的な水冷方式であるが、
その他の液冷式又は空冷式でも同様の効果のある
もので、本発明の反応容器壁及びガス流入口近傍
に熱分解した粉粒が発生して附着せしめない様に
した装置は、所望のエピタキシヤル結晶を予想通
りの成長速度で成長させることができ、エピタキ
シヤル結晶の品質向上は勿論、コストダウンにも
役立つすぐれたものである。
その他の液冷式又は空冷式でも同様の効果のある
もので、本発明の反応容器壁及びガス流入口近傍
に熱分解した粉粒が発生して附着せしめない様に
した装置は、所望のエピタキシヤル結晶を予想通
りの成長速度で成長させることができ、エピタキ
シヤル結晶の品質向上は勿論、コストダウンにも
役立つすぐれたものである。
第１図は従来の縦型気相結晶成長装置、第２図
は本発明の気相結晶成長装置を示し、第２図にお
いて１１は反応容器、１２はサセプター、１３は
基板結晶、１４は反応ガス流入口、１５はキヤリ
ヤガス流入口、１８は誘導加熱コイル、１９は循
環水による冷却部である。
は本発明の気相結晶成長装置を示し、第２図にお
いて１１は反応容器、１２はサセプター、１３は
基板結晶、１４は反応ガス流入口、１５はキヤリ
ヤガス流入口、１８は誘導加熱コイル、１９は循
環水による冷却部である。
Claims (1)
- １ ガス流入口を反応容器上部に備えた縦型有機
金属化合物気相成長装置において、該ガス流入口
より基板結晶に至る間の反応容器壁を強制的に冷
却し、且つ反応ガス流入口の周囲をキヤリアガス
流入口で取り囲んだガス流入口構造として、反応
ガスがキヤリアガスで包まれたガス気流となつて
基板結晶に接する様にしたことを特徴とする気相
成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15342279A JPS5678497A (en) | 1979-11-27 | 1979-11-27 | Vapor growth apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15342279A JPS5678497A (en) | 1979-11-27 | 1979-11-27 | Vapor growth apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5678497A JPS5678497A (en) | 1981-06-27 |
| JPS6220160B2 true JPS6220160B2 (ja) | 1987-05-06 |
Family
ID=15562151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15342279A Granted JPS5678497A (en) | 1979-11-27 | 1979-11-27 | Vapor growth apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5678497A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6016898A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気相成長装置 |
| JPS615515A (ja) * | 1984-06-07 | 1986-01-11 | Fujitsu Ltd | 化学気相成長装置 |
| JPH0530351Y2 (ja) * | 1985-03-26 | 1993-08-03 | ||
| JPS62152123A (ja) * | 1985-12-26 | 1987-07-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気相成長装置 |
| JPH02222134A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-04 | Nobuo Mikoshiba | 薄膜形成装置 |
| JPH02142525U (ja) * | 1990-05-10 | 1990-12-04 | ||
| JP3057330B2 (ja) * | 1991-09-27 | 2000-06-26 | コマツ電子金属株式会社 | ガス導入装置、エピタキシャル成長装置およびエピタキシャル成長方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5436621U (ja) * | 1977-08-17 | 1979-03-10 |
-
1979
- 1979-11-27 JP JP15342279A patent/JPS5678497A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5436621U (ja) * | 1977-08-17 | 1979-03-10 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5678497A (en) | 1981-06-27 |
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