JPH01136329A - 有機金属気相成長装置 - Google Patents
有機金属気相成長装置Info
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- JPH01136329A JPH01136329A JP29397687A JP29397687A JPH01136329A JP H01136329 A JPH01136329 A JP H01136329A JP 29397687 A JP29397687 A JP 29397687A JP 29397687 A JP29397687 A JP 29397687A JP H01136329 A JPH01136329 A JP H01136329A
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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）
本発明は有機金属気相成長法（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉ
ｃ Ｖａｐｏｒ ＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ、以下
、ＭＯＶＰＥ法と略記する）を実施するための縦型気相
成長装置に関する。
ｃ Ｖａｐｏｒ ＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ、以下
、ＭＯＶＰＥ法と略記する）を実施するための縦型気相
成長装置に関する。
（従来の技術）
半導体装置の製造には、半導体基板上に半導体単結晶を
エピタキシャル成長させる方法が広く用いられている。
エピタキシャル成長させる方法が広く用いられている。
このエピタキシャル成長法のなかで、有機金属気相成長
法は、制御性がよく大量生産にも向いているところから
、半導体産業の中で重要な地位を占めつつある。この方
法はトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３） ｓ）やトリ
メチルアルミニウム（ＡＩ （ＣＨ，）＊）等の有機金
属ガスとアルシン（ＡｓＨ，）やホスフィン（Ｐ Ｈｓ
）を原料として、それを熱分解させてエピタキシャル成
長させる方法である。この方法により製造されるエピタ
キシャル層の特性は、成長装置内の雰囲気に強く依存す
る。即ち、アルミニウムやアンチモン等の酸化し易い成
分を含む半導体の製造は、酸素や水分が僅か残留しても
結晶の特性を著しく劣化する。そこで、成長室内に酸素
や水分の侵入を防ぐために成長室を石英製からステンレ
ス等の金属製に変更し、配管継手部を溶接で接続するな
ど気密性を高める方策がとられている。この金属製の成
長室は強度も大きく安全面からも好ましいものである。
法は、制御性がよく大量生産にも向いているところから
、半導体産業の中で重要な地位を占めつつある。この方
法はトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３） ｓ）やトリ
メチルアルミニウム（ＡＩ （ＣＨ，）＊）等の有機金
属ガスとアルシン（ＡｓＨ，）やホスフィン（Ｐ Ｈｓ
）を原料として、それを熱分解させてエピタキシャル成
長させる方法である。この方法により製造されるエピタ
キシャル層の特性は、成長装置内の雰囲気に強く依存す
る。即ち、アルミニウムやアンチモン等の酸化し易い成
分を含む半導体の製造は、酸素や水分が僅か残留しても
結晶の特性を著しく劣化する。そこで、成長室内に酸素
や水分の侵入を防ぐために成長室を石英製からステンレ
ス等の金属製に変更し、配管継手部を溶接で接続するな
ど気密性を高める方策がとられている。この金属製の成
長室は強度も大きく安全面からも好ましいものである。
また、真空準備室を設けて酸素、水分等の不純物を除い
た後、ウェハを成長室に移したりすることが行われてき
た。
た後、ウェハを成長室に移したりすることが行われてき
た。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、この種の装置では、成長室に至る搬送管内がデ
ッドスペースとなり、成長室内の原料ガス流を乱す原因
となり、ま°た、搬送管に設けたゲートパルプのシール
部に反応生成物が付着して、バルブの機密性を不完全な
ものとし、真空準備室の機能を低下させるなどの問題点
があった。
ッドスペースとなり、成長室内の原料ガス流を乱す原因
となり、ま°た、搬送管に設けたゲートパルプのシール
部に反応生成物が付着して、バルブの機密性を不完全な
ものとし、真空準備室の機能を低下させるなどの問題点
があった。
本発明は、上記問題点を解消し、高純度の均一なエピタ
キシャル層の形成を可能とする有機金属気相成長装置を
提供しよるとするものである。
キシャル層の形成を可能とする有機金属気相成長装置を
提供しよるとするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、縦型成長室の中央に半導体ウェハを装着する
回転式サセプタを配置し、該ウェハ上にエピタキシャル
成長を行う有機金属気相成長装置において、ウニノーを
予め真空保持する真空準備室を設け、ゲートパルプを有
する搬送管によって真空準備室と成長室を接続し、該搬
送管を介して成長室のサセプタにウェハを搬送する搬送
機構を設け、成長室の搬送用開口部に開閉可能な蓋を設
け、該蓋の内面は成長室内壁と同一材料で構成し、かつ
、蓋の装着時には成長室内壁と連続する滑らかな面を有
し、上記搬送管には蓋を移動して収納するための枝管を
付設し、枝管若しくは搬送管を真空排気系と接続するこ
とを特徴とする有機金属気相成長装置である。
回転式サセプタを配置し、該ウェハ上にエピタキシャル
成長を行う有機金属気相成長装置において、ウニノーを
予め真空保持する真空準備室を設け、ゲートパルプを有
する搬送管によって真空準備室と成長室を接続し、該搬
送管を介して成長室のサセプタにウェハを搬送する搬送
機構を設け、成長室の搬送用開口部に開閉可能な蓋を設
け、該蓋の内面は成長室内壁と同一材料で構成し、かつ
、蓋の装着時には成長室内壁と連続する滑らかな面を有
し、上記搬送管には蓋を移動して収納するための枝管を
付設し、枝管若しくは搬送管を真空排気系と接続するこ
とを特徴とする有機金属気相成長装置である。
（作用）
第一図は、本発明の１具体例である有機金属気相成長装
置の正面断面図である。エピタキシャル成長用半導体ウ
ニノＸ１７はホルダ７にセットされ、該ホルダ７はカセ
ット８に納められ、扉５を開けて該カセット８はレール
９に沿って真空準備室２に挿入される。扉５を閉じた後
、上記準備室２は真空排気系３と接続して排気される。
置の正面断面図である。エピタキシャル成長用半導体ウ
ニノＸ１７はホルダ７にセットされ、該ホルダ７はカセ
ット８に納められ、扉５を開けて該カセット８はレール
９に沿って真空準備室２に挿入される。扉５を閉じた後
、上記準備室２は真空排気系３と接続して排気される。
一方、ステンレス製の成長室１５は別の真空排気系２０
により真空に保持されている。上記準備室２及び成長室
１５を接続する搬送管１３のゲートパルプ６を開け、ウ
ェハ１７をホルダ７とともに搬送装置１によってカセッ
ト８から取り出し、成長室１５内のサセプタ１６に装着
する。第′−図のサセプタ１６はウニ）％ホルダー７を
４つ保持して、回転機構２１により回転する。成長室１
５の周囲には冷却水流路２２を設け、入口１１から冷却
水を導入して出口ｌＯから排出する。ウェハ１７の加熱
用ヒータ１８はサセプタ１６の内側に設け、その端子１
９を成長室１５から引き出しである。そして、成長室１
５の頂部は導管を介して原料ガス供給系４と接続してい
る。一方、成長室１５の搬送用開口部には、蓋１２が設
けられている。
により真空に保持されている。上記準備室２及び成長室
１５を接続する搬送管１３のゲートパルプ６を開け、ウ
ェハ１７をホルダ７とともに搬送装置１によってカセッ
ト８から取り出し、成長室１５内のサセプタ１６に装着
する。第′−図のサセプタ１６はウニ）％ホルダー７を
４つ保持して、回転機構２１により回転する。成長室１
５の周囲には冷却水流路２２を設け、入口１１から冷却
水を導入して出口ｌＯから排出する。ウェハ１７の加熱
用ヒータ１８はサセプタ１６の内側に設け、その端子１
９を成長室１５から引き出しである。そして、成長室１
５の頂部は導管を介して原料ガス供給系４と接続してい
る。一方、成長室１５の搬送用開口部には、蓋１２が設
けられている。
この蓋１２は成長室１５と同じ材料で作られており、そ
の内面は閉じた状態において成長室１５の内壁の一部と
して滑らかな面を形成する。そして、蓋１２は冷却水流
路を有し、流路に接続する冷却水導管２４により背面よ
り支持される°。この冷却水導管２４は、上記搬送管１
３に付設する枝管２３を通って外部に引き出されており
、枝管２３のベロー２５の底部に固定されて駆動装置２
６により前後に移動することができる。従って、蓋１２
は搬送用開口部を閉じた状態から、図のように枝管２３
内に収納することにより、搬送機構１の腕を真空準備室
２から成長室１５のサセプタ１６まで伸ばすことができ
る。なお、枝管２３は成長室１５の真空排気系２０と導
管１４で接続されており、成長室１５と同様に真空が保
持される。それ故、蓋１２は格別な気密性を要求されな
い。
の内面は閉じた状態において成長室１５の内壁の一部と
して滑らかな面を形成する。そして、蓋１２は冷却水流
路を有し、流路に接続する冷却水導管２４により背面よ
り支持される°。この冷却水導管２４は、上記搬送管１
３に付設する枝管２３を通って外部に引き出されており
、枝管２３のベロー２５の底部に固定されて駆動装置２
６により前後に移動することができる。従って、蓋１２
は搬送用開口部を閉じた状態から、図のように枝管２３
内に収納することにより、搬送機構１の腕を真空準備室
２から成長室１５のサセプタ１６まで伸ばすことができ
る。なお、枝管２３は成長室１５の真空排気系２０と導
管１４で接続されており、成長室１５と同様に真空が保
持される。それ故、蓋１２は格別な気密性を要求されな
い。
このような蓋の採用により、ウニノ）の搬送時のみ該蓋
を開放するが、成長時には搬送管のデッドスペースを排
除し、滑らかな成長室内面を確保し、かつ、成長室を均
一に冷却することができるので、成長室の頂部から流下
する原料ガス流を乱すこともなく、ウェハ上に均一なエ
ピタキシャル成長を可能とする。
を開放するが、成長時には搬送管のデッドスペースを排
除し、滑らかな成長室内面を確保し、かつ、成長室を均
一に冷却することができるので、成長室の頂部から流下
する原料ガス流を乱すこともなく、ウェハ上に均一なエ
ピタキシャル成長を可能とする。
また、この蓋によりゲートパルプが保護されるので、反
応生成物がゲートパルプのシール部に付着することもな
く気密が保持される。
応生成物がゲートパルプのシール部に付着することもな
く気密が保持される。
所定の成長を終了した時に、成長室１５の温度を下げ、
真空排気した後、ゲートパルプ６を開けて搬送装置１に
よりウェハ１７をホルダ７とともにサセプタ１６から取
り出して真空準備室２のカセット８に回収し、ゲートパ
ルプ６を閉じてから、大気圧にリークして扉５を開けて
ウェハ１７を外部に取り出す。
真空排気した後、ゲートパルプ６を開けて搬送装置１に
よりウェハ１７をホルダ７とともにサセプタ１６から取
り出して真空準備室２のカセット８に回収し、ゲートパ
ルプ６を閉じてから、大気圧にリークして扉５を開けて
ウェハ１７を外部に取り出す。
（実施例）
ステンレス製の成長室を採用した第一図の気相成長装置
を用いて、ＧａＡｓウェハにＧａＡｓ層及びＡ Ｉ ｏ
、３０ ａ ｏ、ｔＡ Ｓ層をエピタキシャル成長によ
り形成してＨＥＭＴ構造を作成した。３インチの Ｇａ
Ａｓウェハをホルダにセットして真空準備室に送り、該
室内を１０〜５〜１０−＠Ｔｏｒｒに真空排気した。
を用いて、ＧａＡｓウェハにＧａＡｓ層及びＡ Ｉ ｏ
、３０ ａ ｏ、ｔＡ Ｓ層をエピタキシャル成長によ
り形成してＨＥＭＴ構造を作成した。３インチの Ｇａ
Ａｓウェハをホルダにセットして真空準備室に送り、該
室内を１０〜５〜１０−＠Ｔｏｒｒに真空排気した。
一方、成長室は１０−”Ｔｏｒｒ台まで真空排気されて
おり、ゲートパルプを開けて、ウェハをホルダとともに
真空準備室から成長室に移し、サセプタにセットした。
おり、ゲートパルプを開けて、ウェハをホルダとともに
真空準備室から成長室に移し、サセプタにセットした。
その後、成長室の冷却水流路に冷却水を流し、ヒータに
通電してウェハを加熱して、ウェハの温度を成長温度で
ある６８０℃とした。それから、搬送管の蓋をして、サ
セプタを回転速度１５ｒｐｍで回転させながら原料ガス
を成長室の頂部から流して気相成長を行った。原料ガス
組成は、ＧａＡｓ層の形成時に、０℃に保持したトリメ
チルガリウムを水素でバブリングしたガスを１５．０ｃ
ｃ／分、水素ベース１０％アルシンを１０００ｃｃ／分
を１００分間流し、また、Ａ Ｉ 、、３Ｇ ａ 、、
、Ａ ｓ層の形成時には、２０℃に保持したトリメチル
アルミニウムを水素でバブリングしたガスを２０ｃｃＺ
分、０℃に保持したトリメチルガリウムを水素でバブリ
ングしたガスを１５．０ｃｃ／分、水素ベース１０％ア
ルシンを１０００ｃＣＺ分を９０分間流した。まず、上
記の成長を圧力１０ＴＯ「ｒの条件で交互に５回繰り返
して慣らし運転を行った。その後、上記と同様な条件で
エピタキシャル成長を行い、ＨＥＭＴ構造を作成した。
通電してウェハを加熱して、ウェハの温度を成長温度で
ある６８０℃とした。それから、搬送管の蓋をして、サ
セプタを回転速度１５ｒｐｍで回転させながら原料ガス
を成長室の頂部から流して気相成長を行った。原料ガス
組成は、ＧａＡｓ層の形成時に、０℃に保持したトリメ
チルガリウムを水素でバブリングしたガスを１５．０ｃ
ｃ／分、水素ベース１０％アルシンを１０００ｃｃ／分
を１００分間流し、また、Ａ Ｉ 、、３Ｇ ａ 、、
、Ａ ｓ層の形成時には、２０℃に保持したトリメチル
アルミニウムを水素でバブリングしたガスを２０ｃｃＺ
分、０℃に保持したトリメチルガリウムを水素でバブリ
ングしたガスを１５．０ｃｃ／分、水素ベース１０％ア
ルシンを１０００ｃＣＺ分を９０分間流した。まず、上
記の成長を圧力１０ＴＯ「ｒの条件で交互に５回繰り返
して慣らし運転を行った。その後、上記と同様な条件で
エピタキシャル成長を行い、ＨＥＭＴ構造を作成した。
得られたウェハは、液体窒素温度におけるシートキャリ
ア濃度が７ｘｌＱ”ｃｍ’、移動度が８５，０００ｃｍ
”／Ｖｓｅｃであり、ウェハ面内のバラツキは約５％以
下と良好な結果を得た。
ア濃度が７ｘｌＱ”ｃｍ’、移動度が８５，０００ｃｍ
”／Ｖｓｅｃであり、ウェハ面内のバラツキは約５％以
下と良好な結果を得た。
その後、８０回上記のエピタキシャル成長を繰り返した
が、結晶特性に大きな変動はなく、良質なエピタキシャ
ル層を得た。その際、成長室内壁には反応生成物が相当
付着していたが、ゲートパルプのシート面のリークは認
められず、真空準備室を大気圧に戻した状態で、成長室
内の圧力は５ｘ １０−’Ｔｏ ｒ ｒと真空が保持さ
れていた。
が、結晶特性に大きな変動はなく、良質なエピタキシャ
ル層を得た。その際、成長室内壁には反応生成物が相当
付着していたが、ゲートパルプのシート面のリークは認
められず、真空準備室を大気圧に戻した状態で、成長室
内の圧力は５ｘ １０−’Ｔｏ ｒ ｒと真空が保持さ
れていた。
（発明の効果）
本発明は、上記構成を採用することにより、金属製の成
長室と真空準備室を用いた気相成長装置において、気密
性の向上により不純物の混入を防ぎ、かつ、成長室内の
円滑なガス流を保証することにより、長期間にわたって
高純度の均質なエピタキシャル層を再現性よ（形成する
ことができるようになった。
長室と真空準備室を用いた気相成長装置において、気密
性の向上により不純物の混入を防ぎ、かつ、成長室内の
円滑なガス流を保証することにより、長期間にわたって
高純度の均質なエピタキシャル層を再現性よ（形成する
ことができるようになった。
第一図は本発明の一つの具体例である有機金属気相成長
装置の断面図である。
装置の断面図である。
Claims (3)
- （１）縦型成長室の中央に半導体ウェハを装着する回転
式サセプタを配置し、該ウェハ上にエピタキシャル成長
を行う有機金属気相成長装置において、ウェハを予め真
空保持する真空準備室を設け、ゲートパルプを有する搬
送管によって真空準備室と成長室を接続し、該搬送管を
介して成長室のサセプタにウェハを搬送する搬送機構を
設け、成長室の搬送用開口部に開閉可能な蓋を設け、該
蓋の内面は成長室内壁と同一材料で構成し、かつ、蓋の
装着時には成長室内壁と連続する滑らかな面を有し、上
記搬送管には蓋を移動して収納するための枝管を付設し
、枝管若しくは搬送管を真空排気系と接続することを特
徴とする有機金属気相成長装置。 - （２）一端を閉じたベローにより枝管を密封し、蓋を支
持する棒状体をベローの底部に固定して、ベロー底部を
後退することにより蓋を枝管内に収納可能としたことを
特徴とする特許請求の範囲第一項記載の有機金属気相成
長装置。 - （３）成長室及び蓋を冷却する手段を付設したことを特
徴とする特許請求の範囲第一項又は第二項記載の有機金
属気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29397687A JPH0628240B2 (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 有機金属気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29397687A JPH0628240B2 (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 有機金属気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01136329A true JPH01136329A (ja) | 1989-05-29 |
| JPH0628240B2 JPH0628240B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=17801630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29397687A Expired - Lifetime JPH0628240B2 (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 有機金属気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0628240B2 (ja) |
-
1987
- 1987-11-24 JP JP29397687A patent/JPH0628240B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0628240B2 (ja) | 1994-04-13 |
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