JPH01144620A

JPH01144620A - 半導体成長装置

Info

Publication number: JPH01144620A
Application number: JP30360687A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ohori; 達也大堀
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1987-12-01
Publication date: 1989-06-06
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JP2528912B2

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〕半導体基板上に半導体薄膜をヘテロエピタキシャル成長
させる半導体成長装置に関し、半導体基板の反りを無く
することを目的とし、半導体成長装置が、半導体基板を
載置して反応ガスの分解を行う反応管と、半導体基板を
加熱する赤外線ランプよりなり、該反応管が、ガス供給
口側に位置して反応ガスとキャリアガスとの混合ガスを
上下に分離するガス分離板と、該ガス分離板の下流側に
位置して半導体基板を保持するリング状の載置台と、該
Ｒ置台を保持する保持板とを備えて構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体薄膜をエピタキシャル成長させるに使用
する半導体成長装置に関する。

大量の情報を高速に処理するため情報処理技術の進歩は
著しいが、この技術を用いた情報処理装置において主体
を構成する半導体デバイスは単位素子の小形化により大
容量化が行われて、ＩＣやＬＳ■が生産されており、ま
た半導体レーザなども実用化されている。

そして、これらのデバイスが形成されている半導体には
シリコン（Ｓｉ）で代表される単体半導体と、ガリウム
砒素（ＧａＡｓ）やインジウム燐（ＴｎＰ）で代表され
る化合物半導体とがあり、それぞれ高純度の単結晶基板
を用いて各種のデバイスが量産されている。

こ＼で、各種の半導体デバイスは厚さ５００μｍ程度の
半導体基板（以下略してウェハ）を用いて形成されてい
るが、量産効果は当然のことなからウェハの直径に比例
して増加している。

そのため、ウェハ径を増加させるため結晶成長技術は開
発が進んできている。

例えば、半導体材料の主体を占めるＳｉはパ引き上げ法
”によって円筒状の単結晶が作られているが、この直径
は当初の３インチより進んで、現在では６インチ径のも
のまで作られている。

一方、ＧａＡｓのような化合物半導体については単体半
導体と異なり、単結晶の成長が容易でないことから、現
在は２インチ径のものを主流としてデバイスの形成が行
われている。

然し、量産効果を顕著に出すにばウェハの径を増すこと
が必要であり、この方法としてＳｉウェハ上に化合物半
導体をエピタキシャル成長させ、このエピタキシャル膜
を用いてデバイスを形成することが行われている。

本発明はＳｉウェハ上に化合物半導体をエピタキシャル
成長させるのに使用する半導体成長装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

化合物半導体としては先に記したＧａＡｓ、　ＩｎＰ以
外に各種のものがあり、有機金属化学気相成長装置　（
Ｍｅｔａｌ　　Ｏｒｇａｎｉｃ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　
　Ｖａｐｏｒ　　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ略してＭＯＣＶ
Ｄ炉）を用いてエピタキシャル成長が行われている。

以下、ＧａＡｓを代表例として本発明を説明する。

第３図に示すように、ＭＯＣＶＤ炉１は加熱されたウェ
ハ２が載置しである反応管３の中に低沸点の有機金属化
合物をキャリアガスと共に供給し、ウェハ２の上で反応
ガスを熱分解するごとによりエピタキシャル成長を行わ
せる装置であって、具体例としてはガリウム（Ｇａ）の
有機化合物であるトリメチルガリウム（Ｇａ（Ｃｌ（：
＋）３）と砒素（Ａｓ）の有機化合物であるアルシン（
ＡｓＨ，）とを水素（Ｈ２）をキャリアとし、石英より
なる反応管３の中に少量づつ導入してウェハ上に供給す
る。

一方、Ｓｉよりなるウェハ２はグラファイトからなるサ
セプタ４の上に載置されて反応管３の中に置かれており
、反応管３の外側に設けられている高周波コイル５に高
周波電流を通電するなどの方法で加熱されている。

か−る状態において、反応ガスはＳｉウェハ上でＧａ　
（ＣＨ３）　３　　＋　ΔｓＨ３→ＧａＡｓ　　＋３Ｃ
ＩＩ４．　−（１，１の反応を生じ、ＧａＡｓ薄膜がＳ
ｉよりなるウェハ２上にエピタキシャル成長されている
。

然しなから、Ｓｉの格子定数が５．４３１　人であるの
に対し、ＧａＡｓの格子定数が５．６５３人と約４．１
％大きいために第４図に示すようにＧａＡｓ層６のエピ
タキシャル成長の終わったＳｉウェハ７には反りを生じ
ており、このためにデバイス形成に支障を生じていた。

例えば、レジストを被覆したウェハに投影露光を行って
微細パターンを形成する際にウェハの位置により焦点深
度が異なるためにパターン精度が低下するなどの問題を
生じている。

この対策として、先ずウェハの裏面にＧａＡｓ或いはこ
れと格子定数の近似した材料を膜形成した後にウェハを
裏返し、改めてＭＯＣＶＤ炉を用いてエピタキシャル成
長を行うことが行われている。

然し、か＼る方法は二段階の成長プロセスを必要とする
ことから生産効率が低い。

また、反りを無くして、ウェハの両面にＧａＡｓ膜を形
成する方法として反応管の中にウェハを縦に保持してＭ
ＯＣＶＤを行うことも試みられたが、この場合はウェハ
を垂直に保持することが難しく、エピタキシャル成長中
に自重により傾斜している側に反ると云う問題があり、
良い結果が得られていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上記したように大口径のＳｉウェハに化合物半導体を
エピタキシャル成長させる場合、格子定数の違いによっ
てウェハに反りを生じ、この対策として表裏の二段成長
が行われているが工数を要し生産効率が低いことが問題
である。

ｃ問題点を解決するための手段〕上記の問題はウェハの両面に半導体薄膜をヘテロエピタ
キシャル成長させる成長装置が、ウェハを載置して反応
ガスの分解が行われる反応管と半導体基板を加熱する赤
外線ランプよりなり、この反応管が、ガス供給口側に位
置して反応ガスとキャリアガスとの混合ガスを」二下に
分離するガス分離板と、このガス分離板の下流側に位置
して、ウェハを保持するリング状の載置台と、この載置
台を保持する保持板とを備えてなる半導体成長装置の使
用により解決することができる。

〔作用〕

本発明はＭＯＣＶＤ炉を用いてエピタキシャル成長を行
う際にウェハの両面に均等な厚さでエピタキシャル成長
が行えるようにしたものである。

すなわち、従来のようにサセプタ上にウェハを置いて片
面に化合物半導体をエピタキシャル成長させるのでなく
、ウェハを反応管の中央に置き、ガス分離板を整流板と
して反応ガスを上下に三等分して供給し、上下から均等
に加熱することにより等厚の化合物半導体をエピタキシ
ャル成長させることができ、これにより反りの発生を無
くするものである。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るＭＯＣＶＤ炉の構成を示す断面図
で、また第２図はウェハの載置状態を示す部分平面図で
ある。

すなわち、このＭＯＣＶＤ炉は石英からなる反応管８と
上下に設置した赤外線ランプ９とから構成されている。

そして、この反応管８の端部には反応ガスの供給口１０
があり、反対側の反応管８には反応ガスの排気口１７が
設けられている。

また、反応管８の開口部は中央に操作棒１２が通る穴を
備えた例えばステンレス製のキャップ１３が設けてあり
、反応管８を封口している。

また、反応管８の入口中央には給気口１０からの反応ガ
スを部分するため石英よりなるガス分離板１４があり、
また反応管８の後部にはリング状のグラファイト類の載
置台１５と操作棒１２とを保持するために石英よりなる
保持板１６が設けられている。

第２図はウェハ１１の載置状態を説明するもので、載置
台１５は第１図に示すように段差を備えたリング形状を
したグラファイトで形成されており、この段差を利用し
てウェハ１１を搭載している。

次にリング状の載置台１５は図において破線１７で示す
ように窪み部分をもつガス分離板１４と保持板１６によ
り保持されており、エピタキシャル成長が終わった後は
操作棒１２を引くことにより載置台１５は保持板に沿っ
て移動し、ウェハ１１を取り出すことができる。

次に、か−るＭＯＣＶＤ炉を使用してＳｉウェハ上にＧ
ａＡｓを成長させた実施例を述べると、５インチのＳｉ
ウェハ１１を載置台１５に搭載して反応管８に挿入し、
ガス分離板１４と保持板１６との間に位置決めした。

そして、Ｈ２よりなるキャリアガスにより反応管内を置
換した状態で赤外線ランプ９によりＳｉウェハ１１を９
００℃以上にまで加熱して不動態酸化膜を除去した後、
温度を６５０〜７００℃に下げ、Ａｓ１ｂ＋を流してか
らＧａ（ＣＬ）＋を供給し、１μｍの厚さにＧａ。

Ａｓをエピタキシャル成長させたが、Ｓｉウェハには反
りは認められなかった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、単一の工程でウェハの両面に均等な厚
さに化合物半導体のエピタキシャル成長を行うことがで
き、これにより反りのない基板を従来よりも低コストで
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＭＯＣＶＤ炉の構成を示す断面図
、第２図はウェハの載置状態を示す部分平面図、第３図は
従来のＭＯＣＶＤ炉の構成を示す断面図、第４図は反り
の発生状態を示す断面図、である。図において、１はＭＯＣＶＤ炉、　　　　　　２．１１はウェハ、３
．８は反応管、　　　　　９は赤外線ランプ、１２は操
作棒、　　　　　　１４はガス分離板、１５は載置台、
　　　　　　１６は保持板、である。

Claims

【特許請求の範囲】　半導体基板の両面に半導体薄膜をヘテロエピタキシャ
ル成長させる成長装置が、半導体基板（１１）を載置して反応ガスの分解を行う反
応管（８）と該半導体基板（１１）を加熱する赤外線ラ
ンプ（９）よりなり、該反応管（８）が、ガス供給口側に位置して反応ガスと
キャリアガスとの混合ガスを上下に分離するガス分離板
（１４）と、該ガス分離板（１４）の下流側に位置して、半導体基板
（１１）を保持するリング状の載置台（１５）と、該載
置台（１５）を保持する保持板（１６）と、を備えてな
ることを特徴とする半導体成長装置。