JPH025514A - 有機金属気相成長装置 - Google Patents
有機金属気相成長装置Info
- Publication number
- JPH025514A JPH025514A JP15656888A JP15656888A JPH025514A JP H025514 A JPH025514 A JP H025514A JP 15656888 A JP15656888 A JP 15656888A JP 15656888 A JP15656888 A JP 15656888A JP H025514 A JPH025514 A JP H025514A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- central axis
- wall
- material gas
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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】
〔概 要〕
気相成長法によって半導体デバイスを製造する有機金属
気相成長装置に関し、 結晶基板上に均一なエピタキシャル層を形成することを
目的とし、 加熱された結晶基板にノズルから噴出する原料ガスを吹
きつけて、該結晶基板上にエピタキシャル層を気相成長
させる有機金属気相成長装置であって、原料ガス噴出側
に拡がるコーン状に形成した上記ノズルの内周を３個以
上複数等分した該ノズル長手方向に沿う内壁直線上に、
該ノズルの原料ガス入口側では該ノズルの中心軸で相互
に接し出口側では該ノズルの中心軸から所定の間隔を持
つ長方形状の分離壁を、該内壁に垂直に固定して構成す
る。
気相成長装置に関し、 結晶基板上に均一なエピタキシャル層を形成することを
目的とし、 加熱された結晶基板にノズルから噴出する原料ガスを吹
きつけて、該結晶基板上にエピタキシャル層を気相成長
させる有機金属気相成長装置であって、原料ガス噴出側
に拡がるコーン状に形成した上記ノズルの内周を３個以
上複数等分した該ノズル長手方向に沿う内壁直線上に、
該ノズルの原料ガス入口側では該ノズルの中心軸で相互
に接し出口側では該ノズルの中心軸から所定の間隔を持
つ長方形状の分離壁を、該内壁に垂直に固定して構成す
る。
本発明は気相成長方法による半導体デバイスの製造装置
に係り、特に結晶基板上に均一なエピタキシャル層を形
成する有機金属気相成長装置に関する。
に係り、特に結晶基板上に均一なエピタキシャル層を形
成する有機金属気相成長装置に関する。
チャンバ内の加熱された結晶基板上に原料成分を含むガ
ス体（以下原料ガスとする）を吹き付けて該基板上に有
機金属のエピタキシャル層を形成する場合、基板上の結
晶層に拡散する原料成分の量は該基板上を流れる原料ガ
スの流量に大きく左右される。
ス体（以下原料ガスとする）を吹き付けて該基板上に有
機金属のエピタキシャル層を形成する場合、基板上の結
晶層に拡散する原料成分の量は該基板上を流れる原料ガ
スの流量に大きく左右される。
従って基板の全面に均一なエピタキシャル層を形成する
には、原料ガスを全面に亙って均一な量で且つ均一な流
速分布になるように吹き付けることが必要となる。
には、原料ガスを全面に亙って均一な量で且つ均一な流
速分布になるように吹き付けることが必要となる。
第３図は従来の気相成長装置の一例を説明する図である
。
。
図で、チャンバ１には図示されていない外部回転機構部
に連結して例えば図示Ｒ方向に回転する回転軸２が装着
されており、該回転軸２の上部フランジ面２ａには上記
チャンバ１の外部に設けたコイル３によって加熱される
カーボン（炭素）よりなる加熱板４が固定されている。
に連結して例えば図示Ｒ方向に回転する回転軸２が装着
されており、該回転軸２の上部フランジ面２ａには上記
チャンバ１の外部に設けたコイル３によって加熱される
カーボン（炭素）よりなる加熱板４が固定されている。
また該加熱板４の回転中心に合致するように中心を合わ
せて載置されている５は、表面（図では上面）にエピタ
キシャル層を形成する被加工結晶基板である。
せて載置されている５は、表面（図では上面）にエピタ
キシャル層を形成する被加工結晶基板である。
一方ガス供給系６から送出される原料ガス７は、配管８
を経由した後、上記チャンバ１の上部近傍に装着されて
いるノズル９から所定のコーン状拡がり角度αを持って
前記結晶基板５の表面に図りの如く噴出するように構成
されている。
を経由した後、上記チャンバ１の上部近傍に装着されて
いるノズル９から所定のコーン状拡がり角度αを持って
前記結晶基板５の表面に図りの如く噴出するように構成
されている。
また該ノズル９の内部には、原料ガス７の流れを均一な
流速分布を持ってコーン状に拡げるため原料ガス７の入
口から出口に向かって断面積を大きくした円錐状の障害
物ｌＯを該ノズル９の中心軸と合わせて配設している。
流速分布を持ってコーン状に拡げるため原料ガス７の入
口から出口に向かって断面積を大きくした円錐状の障害
物ｌＯを該ノズル９の中心軸と合わせて配設している。
一般に、配管内部を流れるガス体は該配管の中心軸近傍
の流速が最も速く内壁に近づくほど壁面の影響を受けて
流速が遅くなることから、該配管の直角断面でみたガス
体の流速分布は通常中心軸対称の同心円状になる。
の流速が最も速く内壁に近づくほど壁面の影響を受けて
流速が遅くなることから、該配管の直角断面でみたガス
体の流速分布は通常中心軸対称の同心円状になる。
そこでかかる状態にある原料ガス７が上記ノズル９内に
配設されている障害物１０に当たると、最も流速の大き
い配管８の中心軸近傍を流れるガスは該障害物ｌＯの表
面に沿って流れるため該障害物１０の影響を受けてその
流速が低下する。
配設されている障害物１０に当たると、最も流速の大き
い配管８の中心軸近傍を流れるガスは該障害物ｌＯの表
面に沿って流れるため該障害物１０の影響を受けてその
流速が低下する。
従って、該障害物ｌＯの円錐頂角を上記ノズル９のコー
ン状拡がり角度αに近い所定の角度に設定すると、ノズ
ル９の出口近傍のガス流速が遅くなって出口側の全面に
亙ってほぼ均一な流速分布を持った原料ガス７を得るこ
とができる。
ン状拡がり角度αに近い所定の角度に設定すると、ノズ
ル９の出口近傍のガス流速が遅くなって出口側の全面に
亙ってほぼ均一な流速分布を持った原料ガス７を得るこ
とができる。
ここで結晶基板５を加熱板４で６００〜７００℃程度に
加熱した状態で６Ｏｒｐｍ程度で回転させながら、上述
の状態にある原料ガス７ （例えばトリメチルインジウ
ムＴＭＩｎ、 ）リメチルガリウムＴＭＧａ、アルシ
ンＡＳＨ３を原料とし水素ガスＨ２をキャリアとした原
料ガス）を２〜３ ｍ／ｓｅｃの流速で吹き付けて、結
晶基板５の表面に例えばインジウム・ガリウム・砒素１
ｎＧａＡｓのエピタキシャル層を均一な厚さで形成する
ようにしている。
加熱した状態で６Ｏｒｐｍ程度で回転させながら、上述
の状態にある原料ガス７ （例えばトリメチルインジウ
ムＴＭＩｎ、 ）リメチルガリウムＴＭＧａ、アルシ
ンＡＳＨ３を原料とし水素ガスＨ２をキャリアとした原
料ガス）を２〜３ ｍ／ｓｅｃの流速で吹き付けて、結
晶基板５の表面に例えばインジウム・ガリウム・砒素１
ｎＧａＡｓのエピタキシャル層を均一な厚さで形成する
ようにしている。
しかし、ノズル９や障害物ｌＯの形状および配管８を流
れるガス流速分布が必ずしも中心軸対称でなく、この場
合にはノズル９から吹き出すガス流速分布は中心軸対称
とならない。
れるガス流速分布が必ずしも中心軸対称でなく、この場
合にはノズル９から吹き出すガス流速分布は中心軸対称
とならない。
そのためノズル９の内部に設置している障害物１０に当
たった上記原料ガス７は該ノズル９内で中心対称に拡が
らず、特定の方向にガス流の大部分が集中する偏ったガ
ス流速分布を呈することから均一なエピタキシャル層を
得るのに困難を伴なうと共に、該障害物１０のガス出口
側の端部近傍にガス溜りを生ずることが多いため続けて
異種のエピタキシャル層を形成する場合には上記ガス溜
りに残留する原料ガス７を除去した後に行う必要があり
、そのため原料ガスの交換をスピーデイに行うことがで
きない。
たった上記原料ガス７は該ノズル９内で中心対称に拡が
らず、特定の方向にガス流の大部分が集中する偏ったガ
ス流速分布を呈することから均一なエピタキシャル層を
得るのに困難を伴なうと共に、該障害物１０のガス出口
側の端部近傍にガス溜りを生ずることが多いため続けて
異種のエピタキシャル層を形成する場合には上記ガス溜
りに残留する原料ガス７を除去した後に行う必要があり
、そのため原料ガスの交換をスピーデイに行うことがで
きない。
従来の構成になる有機金属気相成長装置では、結晶基板
上の全面に均一なエピタキシャル層を形成するのに困難
を伴うと云う問題があり、また複数種類の原料ガスを順
次吹き付けて複数層のエピタキシャル層を形成するのに
工数がかかると云う問題があった。
上の全面に均一なエピタキシャル層を形成するのに困難
を伴うと云う問題があり、また複数種類の原料ガスを順
次吹き付けて複数層のエピタキシャル層を形成するのに
工数がかかると云う問題があった。
上記問題点は、加熱された結晶基板にノズルから噴出す
る原料ガスを吹きつけて、該結晶基板上にエピタキシャ
ル層を気相成長させる有機金属気相成長装置であって、 原料ガス噴出側に拡がるコーン状に形成した上記ノズル
の内周を３個以上複数等分した該ノズル長手方向に沿う
内壁直線上に、 該ノズルの原料ガス入口側では該ノズルの中心軸で相互
に接し出口側では該ノズルの中心軸から所定の間隔を持
つ長方形状の分離壁を、該内壁に垂直に固定してなる有
機金属気相成長装置によって解決される。
る原料ガスを吹きつけて、該結晶基板上にエピタキシャ
ル層を気相成長させる有機金属気相成長装置であって、 原料ガス噴出側に拡がるコーン状に形成した上記ノズル
の内周を３個以上複数等分した該ノズル長手方向に沿う
内壁直線上に、 該ノズルの原料ガス入口側では該ノズルの中心軸で相互
に接し出口側では該ノズルの中心軸から所定の間隔を持
つ長方形状の分離壁を、該内壁に垂直に固定してなる有
機金属気相成長装置によって解決される。
配管から流れて来るガスの流れを、ノズル入口の中心を
通る放射状の複数の分離壁で形成した複数の放射状分離
室で一旦分離した後、該ノズルの中心軸近傍に沿って出
口方向に流れるガス流のみを出口に近づくにつれて次第
に太さを増しながら合流させるように該ノズルを構成す
ると、該ノズルに流れ込むガス流がその流速分布が中心
軸に対して偏っている場合でも出口に近づくにつれてノ
ズルの中心軸対称に近づく。
通る放射状の複数の分離壁で形成した複数の放射状分離
室で一旦分離した後、該ノズルの中心軸近傍に沿って出
口方向に流れるガス流のみを出口に近づくにつれて次第
に太さを増しながら合流させるように該ノズルを構成す
ると、該ノズルに流れ込むガス流がその流速分布が中心
軸に対して偏っている場合でも出口に近づくにつれてノ
ズルの中心軸対称に近づく。
第１図は作用を説明する図である。
図で（１）は配管内のガス体の流速分布を直角断面で表
わしたもので、（２）はノズルの長手方向断面図を示し
たものである。
わしたもので、（２）はノズルの長手方向断面図を示し
たものである。
（１）で１１は配管の管壁を示しＣは該管壁１１の中心
軸でありＣ“はガス流の最高流速を示す点を表わしてい
る。
軸でありＣ“はガス流の最高流速を示す点を表わしてい
る。
また（２）で、１２はコーン状の拡がりを持つノズルの
管壁であり、該管壁１２の内周上等間隔の位置（図の場
合には６等分している）に中心に向かって固定された複
数の長方形板状の分離壁１３はガス流の入口側１２ａ部
分では相互に接すると共にガス流の出口側１２ｂ部分で
はｄだけ離れるように形成されている。
管壁であり、該管壁１２の内周上等間隔の位置（図の場
合には６等分している）に中心に向かって固定された複
数の長方形板状の分離壁１３はガス流の入口側１２ａ部
分では相互に接すると共にガス流の出口側１２ｂ部分で
はｄだけ離れるように形成されている。
図で、例えば（１）の場合には、配管の中心軸ＣからＸ
離れた位置Ｃ°に流速が最大の点がありそこを中心とし
て管壁に行く程速度が遅い領域が偏った同心状に拡がっ
ている。
離れた位置Ｃ°に流速が最大の点がありそこを中心とし
て管壁に行く程速度が遅い領域が偏った同心状に拡がっ
ている。
かかる状態のガス流が（２）に示すノズルを通過する間
に、分離壁１３←−一の隙間ｄはｄｌ、ｄ２゜・・と段
々大きくなってガス流の最高速度を示す（１）の０１点
は流速の遅い方に流れ始める。この状態を図の曲ｖＡＣ
＋で表わしている。
に、分離壁１３←−一の隙間ｄはｄｌ、ｄ２゜・・と段
々大きくなってガス流の最高速度を示す（１）の０１点
は流速の遅い方に流れ始める。この状態を図の曲ｖＡＣ
＋で表わしている。
その結果、ガス流の出口側１２ｂ近傍では流速の速い部
分と遅い部分が混合されることから、該ノズルから噴出
するガス流はほぼ全面に亙って等しい流速を持つように
なる。
分と遅い部分が混合されることから、該ノズルから噴出
するガス流はほぼ全面に亙って等しい流速を持つように
なる。
第２図は本発明の一実施例を示す図であり、（Ａ）はノ
ズル拡大図をまた（Ｂ）は全体の構成を示す図である。
ズル拡大図をまた（Ｂ）は全体の構成を示す図である。
なお図（Ｂ）は第３図におけるノズル９の代わりに本発
明になるノズル１５を置き換えたものである。
明になるノズル１５を置き換えたものである。
図（Ａ） 、 （Ｂ）で、ノズル１５は例えば厚さｌ＋
ｎｎ＋程度のステンレス板で形成され且つ原料ガスの入
口１５８部分から出口側１５ｂ方向に４０°程度の拡が
り角でコーン状に拡がっている。なお、上記人口１５ａ
部分の面積は配管８の径と同等にしている。
ｎｎ＋程度のステンレス板で形成され且つ原料ガスの入
口１５８部分から出口側１５ｂ方向に４０°程度の拡が
り角でコーン状に拡がっている。なお、上記人口１５ａ
部分の面積は配管８の径と同等にしている。
また分離壁１６ａ〜１６ｆは該ノズル１５の内壁周上６
等分の位置に中心に向かって固定された６個の長方形板
状の厚さ０．５〜１ｍｍ程度のステンレス等よりなって
おり、該分離壁１６ａ〜１６ｆは原料ガス７の入口側１
５ａ部分では図示の如く全分離壁がノズル１５の中心軸
Ｃで接していると共に出口側１５ｂ部分では各対向する
分離壁間すなわち１６ａ 、ａ１６ｄ。
等分の位置に中心に向かって固定された６個の長方形板
状の厚さ０．５〜１ｍｍ程度のステンレス等よりなって
おり、該分離壁１６ａ〜１６ｆは原料ガス７の入口側１
５ａ部分では図示の如く全分離壁がノズル１５の中心軸
Ｃで接していると共に出口側１５ｂ部分では各対向する
分離壁間すなわち１６ａ 、ａ１６ｄ。
１６ｂと１６ｅ、１６ｃと１６ｆ間がそれぞれｄ（例え
ば入口側径の１．０〜１．３倍程度）だけ離れるように
形成している。
ば入口側径の１．０〜１．３倍程度）だけ離れるように
形成している。
この場合、ノズル１５の入口１５ａから流入する原料ガ
ス７の流れに対する直角断面方向の流速分布が不均一で
あっても、第１図で説明した如く出口１５ｂから噴出す
るガス流は全域に互ってほぼ等しい速度を持つガス流と
なるため、結晶基板５上には均一な膜厚で特性的に安定
したエピタキシャル層を形成することができる。
ス７の流れに対する直角断面方向の流速分布が不均一で
あっても、第１図で説明した如く出口１５ｂから噴出す
るガス流は全域に互ってほぼ等しい速度を持つガス流と
なるため、結晶基板５上には均一な膜厚で特性的に安定
したエピタキシャル層を形成することができる。
更にノズル１５の内部中心軸上に障害物がないためガス
溜りの発生がなく、したがって異種のエピタキシャル層
を継続して形成しても残留ガスによって特性を低下させ
ることがない。
溜りの発生がなく、したがって異種のエピタキシャル層
を継続して形成しても残留ガスによって特性を低下させ
ることがない。
である。図において、
７は原料ガス、
ｌＬ１２は管壁、
１２ｂ、 １５ｂは出口、
１５はノズル、
１６ａ ＝１６ｆは分離壁、
をそれぞれ表わす。
８は配管、
１２ａ、 １５ａは入口、
１３は分離壁、
〔発明の効果〕
上述の如く本発明により、原料ガスの流れを特に制御す
ることなしに均一で安定したエピタキシャル層を形成す
ることができると共に、複数のエピタキシャル層が効率
よく積層できる有機金属気相成長装置を提供することが
できる。
ることなしに均一で安定したエピタキシャル層を形成す
ることができると共に、複数のエピタキシャル層が効率
よく積層できる有機金属気相成長装置を提供することが
できる。
第１図は作用を説明する図、
第２図は本発明の一実施例を示す図、
第３図は従来の気相成長装置の一例を説明する図、
（Ａ）
第２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 加熱された結晶基板にノズルから噴出する原料ガスを吹
きつけて、該結晶基板上にエピタキシャル層を気相成長
させる有機金属気相成長装置であつて、 原料ガス噴出側に拡がるコーン状に形成した上記ノズル
の内周を３個以上複数等分した該ノズル長手方向に沿う
内壁直線上に、 該ノズルの原料ガス入口側では該ノズルの中心軸で相互
に接し出口側では該ノズルの中心軸から所定の間隔を持
つ長方形状の分離壁を、該内壁に垂直に固定してなるこ
とを特徴とする有機金属気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15656888A JPH025514A (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 有機金属気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15656888A JPH025514A (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 有機金属気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH025514A true JPH025514A (ja) | 1990-01-10 |
Family
ID=15630624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15656888A Pending JPH025514A (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 有機金属気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH025514A (ja) |
-
1988
- 1988-06-24 JP JP15656888A patent/JPH025514A/ja active Pending
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