JPS62214615A

JPS62214615A - 有機金属気相成長装置

Info

Publication number: JPS62214615A
Application number: JP5740986A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Kasai; 和美河西
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1986-03-14
Publication date: 1987-09-21

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】［概要］反応管をガス流方向に２分し、一方に被成長基板を配置
し、他方に原料ガスを供給して、その間を仕切っている
隔壁にガス流通孔を設け、そのガス流通孔を管外より開
閉して、原料ガスの被成長基板への供給・停止をおこな
う。このような有機金属気相成長装置は簡単な構造で、
且つ、作成する結晶成長層の制御が容易になる。

［産業上の利用分野］本発明は有機金属気相成長装置（ＭＯＣＶＤ装置）の改
善に関する。

従来、半導体装置を製造する際、半導体基板上に半導体
結晶層を成長するエピタキシャル成長法が知られており
、これは半導体製造の基本的技術である。

このようなエピタキシャル成長法は、気相成長（ＣＶＤ
）、液相成長（ＬＰＥ）、固相成長（ＰＶＤ）の３つに
大別されるが、そのうちの気相成長法に有機金属熱分解
気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ
　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ　）が開発されており、これは有機金属ガスを原料
ガスとして、それを熱分解させて結晶成長する方法であ
る。

ＭＯＣＶＤ法は常圧または減圧中で低温度で成長できる
利点があり、特に、化合物半導体デバイスに利用されて
いる。しかし、化合物半導体の結晶成長層はへテロ接合
などの急峻な接合が容易に得られることが要望されてい
る。

［従来の技術］さて、上記のようなＭＯＣＶＤ法で結晶成長する従来の
横型ＭＯＣＶＤ装置の概要図を第３図に示しており、本
例は二重管構造で、同図（ａ）は側断面図、同図（ｂ）
は同図（ａ）のＡＡ’断面である。これらの図において
、１は外管、２は内管、３は被成長基板（ウェハー）、
４はウェハーを載置しているカーボン製のサセプタ、５
は高周波加熱コイル。

６はキャリアガスの流入口、７は原料ガスの流入口、８
はそのインジェクタ、９は排気口で、内外反応管および
流入口はすべて透明石英で作成されている。

このように、反応管を外管１と内管２との二重構造にす
る理由は、二重反応管構造にすると、外管を固定し内管
を可動性にして、内管２を常時取り出しクリーニングし
て、ウェハーを絶えず清浄な反応管内に配置できるから
で、この内管２を通称、ライナー管と呼んでいる。

このようなＭＯＣＶＤ装置を用いて、例えば、ＧａＡｓ
　（ガリウム砒素）結晶層を成長させる場合、流入口６
からキャリアガスとして水素（Ｈ２）ガスを流入し、流
入ロアから原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）やアルシン（ＡｓＨ３）をインジェクタ８を通じて
流入し、加熱されたウェハー３上で熱分解させて結晶成
長層を成長させる。

［発明が解決しようとする問題点］ところが、このような二重反応管構造のＭＯＣＶＤ装置
においては、原料ガスのインジェクタ８が内管に対して
隙間が生じる。それは、内管をクリーニングするための
、内管の取外し・取付けに支障のないようにするためで
ある。

しかし、そうすると、原料ガスの流入を停止しても、外
管と内管との間に漏れ出している原料ガスが徐々にウェ
ハー面に流れ入り、結晶成長層の成長を急激に止めるこ
とが難しくなる。

そうすれば、例えば、ＨＥＭＴ　（高電子移動度トラン
ジスタ）のへテロ接合などのような急峻な接合が形成し
難くなって、その性能を低下させる問題が起こる。これ
を、ＨＥＭＴの単一へテロ接合結晶構造の成長例で説明
すると、第４図はそのＧａＡｓ結晶の断面図で、半絶縁
性ＧａＡｓ基板１１の上にＧａＡｓ層１２．　ＡｌＧａ
Ａｓ層１３．　ＧａＡｓＪｉｔ１４を順次に成長させた
構造である。この構造で、ＧａＡｓＪｔ！１２とＡｌＧ
ａＡｓ層１３とのへテロ接合界面に両層の電子親和力の
差からＧａＡｓ層１２に電子ガス層（点線で示す）が生
じて、これが高速に動作するのである。しかし、電子の
チャネル幅は精々８０〜１２０人程度で、ヘテロ接合界
面はこの程度に狭く制御する必要がある。

本発明はこのような大切な問題点を解決するためのＭＯ
ＣＶＤ装置を提案するものである。

［問題点を解決するための手段］その目的は、反応管をガス流方向に２分して、一方に被
成長基板を載置し、他方を原料ガス供給用として、該反
応管を反応管を２分している隔壁の所要位置にガス流通
孔を設けて、該ガス流通孔を管外より操作して開閉し、
前記原料ガスの被成長基板への供給・停止を該ガス流通
孔の開閉によりおこなうように構成したＭＯＣＶＤ装置
によって達成される。

［作用］即ち、本発明にかかるＭＯＣＶＤ装置は、例えば、二重
管構造の反応管の内管をガス流方向に２分し、一方にウ
ェハーを配置し、他方に原料ガスを供給して、その間を
仕切っている隔壁にガス流通孔を設ける。そのガス流通
孔を管外より開閉して、原料ガスのウェハーへの供給・
停止をおこなう。

このような構造にすれば、構造が簡単で、且つ、結晶成
長層が制御し易くなる。

［実施例］以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。

第１図（ａｌおよび（ｂ）は本発明にかかる二重管構造
のＭＯＣＶＤ装置の概要側断面図とそのＢＢ“断面図を
示しており、２１は外管、２２は内管２２３はウェハー
、２４はサセプタ、２５は高周波加熱コイル。

２６はキャリアガスの流入口、２７は原料ガスの流入口
、２９は排気口、３０は蓋、３１は内管２２を２分する
隔壁、３１Ｈはその隔壁３１に設けたガス流通孔、３２
は管外より操作してガス流通孔３０Ｈを開閉できる遮蔽
板である。

且つ、図示のように、原料ガスの流入口２７はキャリア
ガスの流入口２６と同じく、横型反応管の外管２１の前
端部分に設けてあり、内管２２も同様の位置に流入口を
設けて、両者の流入口は外管２１と内管２２との間から
ガス漏れしないように、所定の嵌合部が設けである。一
方、外管２１の後端部分に設けた排気口２９を有する蓋
３０は、外管２１にシリコンリングなどを嵌め込んで確
実に嵌合させであるが、内管２２の排出口と１Ｅ３０の
排気口２９とはある程度の嵌め込み構造にしてあり、十
分な嵌合ではない。

次に、本発明の特徴とする内管２２は、その中央よりや
や上部に内管２２に平行に隔壁３１を設けており、隔壁
３１は周囲側端で内管２２に融着させてあって、隔壁も
内外管と同様に透明石英材である。更に、隔壁に設けた
ガス流通孔３１）１を開けたり、閉じたりするための遮
蔽板３２が隔壁３１に嵌合して形成されており、この遮
蔽板３２は後端が蓋３０より突き出ていて、外管の外か
ら前後に操作してガス流通孔３０Ｈを開閉できる構造で
ある。第３図に隔壁３１および遮蔽板３２を含む内管２
２の部分斜視図を示しており、同図によって隔壁３１．
遮蔽板３２の外形が明白である。

このようなＭＯＣＶＤ装置を用いて、結晶成長層を形成
すれば、ウェハーへの原料ガスの供給・停止を急速に、
且つ、確実におこなうことができて、結晶成長層の制御
が極めて良くなる。且つ、このようなＭＯＣＶＤ装置は
簡単に作成できる構造である。

次いで、ＧａＡｓ　（ガリウム砒素）結晶層を成長する
具体例を説明すると、流入口２６から水素ガス（キャリ
アガス）を流入し、流入口２７から原料ガスとしてトリ
メチルガリウム、アルシンを流入して、ガス流通孔３０
Ｈは遮蔽板３２で閉じておく。そして、サセプタに載置
したＧａＡｓ基板（ウェハー）を加熱し、所定温度にな
ると、遮蔽板３２を動かしてガス流通孔３０Ｈを開けて
、原料ガスをウェハー面に流入させる。所定の結晶成長
層を成長した後、直ちに遮蔽板３２を動かしてガス流通
孔３０Ｈを閉じる。

そうすると、原料ガスは完全に遮断される。同）襄にし
て、その上に他の結晶成長層を成長すれば、急峻な接合
が得られる。

尚、上記実施例は二重管構造の反応管で説明したが、単
一の反応管にも適用できることは云うまでもないことで
ある。

［発明の効果］以りの説明から明らかなように、本発明にかかるＭＯＣ
ＶＤ装置によれば、簡単な構造で、結晶成長層の制御性
が改善される効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ、　（ｂｌは本発明にかかるＭＯＣＶＤ装
置の概要側断面図とそのＢＢ’断面図、第２図はその内管の部分斜視図、第３図（ａ）、　（ｂ）は従来のＭＯＣＶＤ装置の概要
側断面図とそのＡＡ’断面図、第４図はＧａＡｓ結晶の断面図である。図において、１．２１は外管、　　　　　２，２２は内管、３．２３
はウェハー、　　　４．２４はサセプタ、５．２５は高
周波加熱コイル、６．２６はキャリアガスの流入口、７．２７は原料ガスの流入口、８はインジェクタ、　　　９．２９は排気口、３０は蓋
、　　　　　　　　３１は隔壁、３１Ｈはガス流通孔、
　　３２は遮蔽板、を示している。；Ｇα八へ３”ｇ品の廖し色目第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）反応管をガス流方向に２分して、一方に被成長基
板を載置し、他方を原料ガス供給用として、該反応管を
２分している隔壁の所要位置にガス流通孔を設けて、該
ガス流通孔を管外より操作して開閉し、前記原料ガスの
被成長基板への供給・停止を該ガス流通孔の開閉により
おこなうように構成したことを特徴とする有機金属気相
成長装置。
（２）上記反応管が外管と内管との二重管からなり、該
内管を上記のごとく構成したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の有機金属気相成長装置。