JPH03193697A - 気相エピタキシャル成長装置 - Google Patents
気相エピタキシャル成長装置Info
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- JPH03193697A JPH03193697A JP33115789A JP33115789A JPH03193697A JP H03193697 A JPH03193697 A JP H03193697A JP 33115789 A JP33115789 A JP 33115789A JP 33115789 A JP33115789 A JP 33115789A JP H03193697 A JPH03193697 A JP H03193697A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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、複数の成長室に半導体基板を順次挿入して、
多層構造の薄膜結晶を成長する気相エピタキシャル成長
装置に関する。
多層構造の薄膜結晶を成長する気相エピタキシャル成長
装置に関する。
（従来の技術）
一般に、多層構造の薄膜結晶は、気相エピタキシャル成
長装置で製造する。この薄膜結晶の電気特性の優劣は、
結晶界面の急峻性に依存する。
長装置で製造する。この薄膜結晶の電気特性の優劣は、
結晶界面の急峻性に依存する。
ところで、気相エピタキシャル成長において、１つの薄
膜結晶層の成長から次の薄膜結晶層の成長への移行に際
して原料ガスの切り替えを瞬時に行うことができないと
、半導体基板上で原料ガスが混合し、結晶界面の急峻性
を確保することができない。
膜結晶層の成長から次の薄膜結晶層の成長への移行に際
して原料ガスの切り替えを瞬時に行うことができないと
、半導体基板上で原料ガスが混合し、結晶界面の急峻性
を確保することができない。
従来、急峻な結晶界面を有する多層構造を製造する装置
として、反応管の一方を複数の成長室に分割し、それぞ
れの成長室に異なる原料ガスを流しておき、反応管の他
方の端部を貫通するロッドの先端に半導体基板を保持さ
せ、ロッドの後端で操作して、それぞれの成長室に半導
体基板を順次挿入して、薄膜結晶を液相エピタキシャル
成長させる装置が知られている。例えば、反応管の他方
の端部をラバーベローで密閉し、該ベロ７−を貫通する
ロッドをそれぞれの成長室の高さに移動可能とし、ロッ
ド先端の半導体基板を順次成長室に挿入して気相エピタ
キシャル成長させる装置（Ｊｐｎ、 Ｊ、Ａｐｐｌ、
Ｐｈｙｓ、 、 ｖｏｌ、 １９． Ｎｏ、 ２． ｐ
ｐ、 Ｌ１１３〜１１６（１９８０）や、反応管の一方
をその中心から管壁に延びる隔壁により複数の成長室に
分割し、成長室に半導体基板を挿入するための補助ロッ
ドを、反応管の他端の中心を貫通する操作用ロッドに平
行を保持するように固定し、操作用ロッドを水平方向へ
の移動と回転を可能とし、それぞれの成長室に半導体基
板を順次挿入して多層構造の薄膜結晶を気相エピタキシ
ャル成長させる装置（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔ
ｔ。
として、反応管の一方を複数の成長室に分割し、それぞ
れの成長室に異なる原料ガスを流しておき、反応管の他
方の端部を貫通するロッドの先端に半導体基板を保持さ
せ、ロッドの後端で操作して、それぞれの成長室に半導
体基板を順次挿入して、薄膜結晶を液相エピタキシャル
成長させる装置が知られている。例えば、反応管の他方
の端部をラバーベローで密閉し、該ベロ７−を貫通する
ロッドをそれぞれの成長室の高さに移動可能とし、ロッ
ド先端の半導体基板を順次成長室に挿入して気相エピタ
キシャル成長させる装置（Ｊｐｎ、 Ｊ、Ａｐｐｌ、
Ｐｈｙｓ、 、 ｖｏｌ、 １９． Ｎｏ、 ２． ｐ
ｐ、 Ｌ１１３〜１１６（１９８０）や、反応管の一方
をその中心から管壁に延びる隔壁により複数の成長室に
分割し、成長室に半導体基板を挿入するための補助ロッ
ドを、反応管の他端の中心を貫通する操作用ロッドに平
行を保持するように固定し、操作用ロッドを水平方向へ
の移動と回転を可能とし、それぞれの成長室に半導体基
板を順次挿入して多層構造の薄膜結晶を気相エピタキシ
ャル成長させる装置（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔ
ｔ。
ｖｏｌ、 ４３ Ｎｏ、 １０． ｐｐ、 ９０６〜９
０８）が知られている。
０８）が知られている。
（発明が解決しようとする課Ｂ）
従来の装置は、半導体基板を各々の成長室に順次移動す
る手段として、ラバーベローを１′１通ずるロッド若し
くは回転式ロッドを使用しているが、長いロッドの先端
に半導体基板を保持して操作するために、半導体基板若
しくはホルダーの大きさや重さにはおのずと限界があっ
た。また、長いロッドの先端に半導体基板を装着する際
の作業性の悪さや、ラバーベローの耐久性にも問題があ
った。
る手段として、ラバーベローを１′１通ずるロッド若し
くは回転式ロッドを使用しているが、長いロッドの先端
に半導体基板を保持して操作するために、半導体基板若
しくはホルダーの大きさや重さにはおのずと限界があっ
た。また、長いロッドの先端に半導体基板を装着する際
の作業性の悪さや、ラバーベローの耐久性にも問題があ
った。
本発明は、上記の問題点を解消し、半導体基板を複数の
成長室に容易に移動することができ、その移動手段も簡
単な構造とした気相エピタキシャル成長装置を提供しよ
うとするものである。
成長室に容易に移動することができ、その移動手段も簡
単な構造とした気相エピタキシャル成長装置を提供しよ
うとするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明は、横型反応管の一方に複数の成長室を設け、他
方に半導体基板を収容するホルダーを成長室に順に移動
させるための空間を設けた気相エピタキシャル成長装置
において、各成長室の高さに上記ホルダーを移動する昇
降手段を成長室の中央端に設け、該昇降手段と成長室と
の間を上記ホルダーを滑らせて水平に移動する手段を設
けたことを特徴とする気相エピタキシャル成長装置であ
る。
方に半導体基板を収容するホルダーを成長室に順に移動
させるための空間を設けた気相エピタキシャル成長装置
において、各成長室の高さに上記ホルダーを移動する昇
降手段を成長室の中央端に設け、該昇降手段と成長室と
の間を上記ホルダーを滑らせて水平に移動する手段を設
けたことを特徴とする気相エピタキシャル成長装置であ
る。
なお、上記ホルダーは、必要に応じて半導体基板表面を
遮蔽するスライドカバーを付設することにより、成長期
間を終了後直ちに原料ガスから半導体基板を隔離し、該
成長を確実に終了させ、他の成長室に移動することがで
きる。
遮蔽するスライドカバーを付設することにより、成長期
間を終了後直ちに原料ガスから半導体基板を隔離し、該
成長を確実に終了させ、他の成長室に移動することがで
きる。
（作用）
第１図は、本発明の１具体例である気相エビタ牛シャル
成長装置の概念図である。この装置は、半導体基板にＩ
ｎＧａＡｓ薄膜結晶とＩｎＰ薄膜結晶を成長させる装置
であって、反応管ｌの左側を隔壁で上下に分離してＩｎ
ＧａＡｓ成長室とｌｎＰ成長室とし、ＩｎＧａＡＳ成長
室は端部をさらに２分して１ｎ融液を収容するボートと
Ｇａを収容するボートをそれぞれ配置し、反応管の左端
より水素ガスをキャリアガスとしてＡｓＣｌ３をＩｎ融
液表面及びＧａ融液表面に供給し、この供給量の比率を
制御することにより生成するＩｎＡｓ及びＧａＡｓの蒸
気を一定の比率で成長室に流すとともに、成長室の側壁
がらＡＳＣＩ３／１１ｚを供給する。また、ＩｎＰ成長
室の左方にＩｎ融液を収容するボートを配置し、反応管
の左端より水素ガスをキャリアガスとしてＰｃｔ、をＩ
ｎ融液表面に供給し、生成するＩｎＰの蒸気を成長室に
流すとともに、成長室側壁がらＰＣＩ。
成長装置の概念図である。この装置は、半導体基板にＩ
ｎＧａＡｓ薄膜結晶とＩｎＰ薄膜結晶を成長させる装置
であって、反応管ｌの左側を隔壁で上下に分離してＩｎ
ＧａＡｓ成長室とｌｎＰ成長室とし、ＩｎＧａＡＳ成長
室は端部をさらに２分して１ｎ融液を収容するボートと
Ｇａを収容するボートをそれぞれ配置し、反応管の左端
より水素ガスをキャリアガスとしてＡｓＣｌ３をＩｎ融
液表面及びＧａ融液表面に供給し、この供給量の比率を
制御することにより生成するＩｎＡｓ及びＧａＡｓの蒸
気を一定の比率で成長室に流すとともに、成長室の側壁
がらＡＳＣＩ３／１１ｚを供給する。また、ＩｎＰ成長
室の左方にＩｎ融液を収容するボートを配置し、反応管
の左端より水素ガスをキャリアガスとしてＰｃｔ、をＩ
ｎ融液表面に供給し、生成するＩｎＰの蒸気を成長室に
流すとともに、成長室側壁がらＰＣＩ。
／ＩＩ、を供給する。そして、排気ガスは反応管の右端
の排出管より糸外に排出される。
の排出管より糸外に排出される。
次に、本発明の特徴である、半導体基板を成長室から成
長室に移動する機構について説明する。まず、半導体基
板はボルダ−に収容し、該ホルダーの後端に係合したロ
ッドを前後に動かすことにより、昇降装置の天板と１ｎ
ＧａＡｓ成長室との間を滑らせて移動可能とし、また、
昇降装置のリンク機構に接続したロッドを引くことによ
り、該ホルダーを載せた天板をＩｎＰ成長室内の支持台
と同じ高さまで降下させ、ホルダーに係合したロッドを
押すことにより天板から支持台上にホルダーを移動する
ことができる。さらに、支持台は昇降装置とともにｌｎ
Ｐ成長室の中央に押しだし、ＩｎＰの成長を行うことが
できる。なお、必要に応じて、該支持台を省略してＩｎ
Ｐ成長室の中央に配置した昇降装置の上でｌｎＰの成長
を行うこともできる。
長室に移動する機構について説明する。まず、半導体基
板はボルダ−に収容し、該ホルダーの後端に係合したロ
ッドを前後に動かすことにより、昇降装置の天板と１ｎ
ＧａＡｓ成長室との間を滑らせて移動可能とし、また、
昇降装置のリンク機構に接続したロッドを引くことによ
り、該ホルダーを載せた天板をＩｎＰ成長室内の支持台
と同じ高さまで降下させ、ホルダーに係合したロッドを
押すことにより天板から支持台上にホルダーを移動する
ことができる。さらに、支持台は昇降装置とともにｌｎ
Ｐ成長室の中央に押しだし、ＩｎＰの成長を行うことが
できる。なお、必要に応じて、該支持台を省略してＩｎ
Ｐ成長室の中央に配置した昇降装置の上でｌｎＰの成長
を行うこともできる。
第２図は、半導体基板ホルダーの概念図であり、（ａ）
は側面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である
。ホルダーの凹部に半導体基板を収容し、ホルダーの上
面をスライドするカバーにより、半導体基板表面を完全
に覆うことができる。このようなスライドカバー付きホ
ルダーを使用すれば、１つの成長を終了させるために、
カバーを閉じることにより、直ちに半導体基板表面を原
料ガスから遮断することができ、結晶界面の急峻性を確
保するのに極めて有利である。しかし、このスライドカ
バー付きホルダーは、大きさも重量も増すために、ロッ
ドの先端に固定して、多端で支持し、操作することは難
しかった。第１図の昇降装置は、堅固なリンク機構で天
板を支持しているために、スライドカバー付きホルダー
を自由に使いこなすことができる。
は側面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である
。ホルダーの凹部に半導体基板を収容し、ホルダーの上
面をスライドするカバーにより、半導体基板表面を完全
に覆うことができる。このようなスライドカバー付きホ
ルダーを使用すれば、１つの成長を終了させるために、
カバーを閉じることにより、直ちに半導体基板表面を原
料ガスから遮断することができ、結晶界面の急峻性を確
保するのに極めて有利である。しかし、このスライドカ
バー付きホルダーは、大きさも重量も増すために、ロッ
ドの先端に固定して、多端で支持し、操作することは難
しかった。第１図の昇降装置は、堅固なリンク機構で天
板を支持しているために、スライドカバー付きホルダー
を自由に使いこなすことができる。
（実施例）
第１図の装置に第２図のホルダーを組み込んで用い、ク
ロライド気相成長法により、次の手順でＩｎＧａＡｓ／
ｌｎＰ／ＩｎＰ（基板）構造の薄膜結晶を成長させた。
ロライド気相成長法により、次の手順でＩｎＧａＡｓ／
ｌｎＰ／ＩｎＰ（基板）構造の薄膜結晶を成長させた。
■予め、直径８０ｍｍの反応管のＩｎＧａＡｓ成長室に
Ｉｎ並びにＧａをそれぞれ収容したボートを、ＩｎＰ成
長室には１ｎを収容したボートを配置し、■窒素ガスを
満たした反応管に、直径５０ｍ５のＩｎＰ基板を収容し
、スライドカバーにより密閉したホルダーを昇降装置の
天板の上に載せ、反応管の右端の蓋を閉じ、リンク機構
のロッドを引いて天板をＩｎＰ成長室内の支持台と同じ
高さにし、別のロッドを押して天板から支持台にホルダ
ーを移動し、さらに、支持台をＩｎＰ成長室の中央に押
しだした。
Ｉｎ並びにＧａをそれぞれ収容したボートを、ＩｎＰ成
長室には１ｎを収容したボートを配置し、■窒素ガスを
満たした反応管に、直径５０ｍ５のＩｎＰ基板を収容し
、スライドカバーにより密閉したホルダーを昇降装置の
天板の上に載せ、反応管の右端の蓋を閉じ、リンク機構
のロッドを引いて天板をＩｎＰ成長室内の支持台と同じ
高さにし、別のロッドを押して天板から支持台にホルダ
ーを移動し、さらに、支持台をＩｎＰ成長室の中央に押
しだした。
■反応管の左端から水素ガスを導入して、ＩｎＧａＡｓ
成長室及びＩｎＰ成長室を水素ガスで置換した。
成長室及びＩｎＰ成長室を水素ガスで置換した。
■原料ボートに収容されたＩｎ及びＧａを８００°Ｃに
、基板温度を６２０℃に加熱した。
、基板温度を６２０℃に加熱した。
■まず、ＩｎＰ成長室にＰｃｔ、／Ｈ，を流量１００Ｓ
ｃｃｌｉで供給し、ボート内の原料融液の温度及び基板
温度が安定するのを待って、ホルダーのスライドカバー
を１０分間開放してＩｎＰの薄膜結晶を成長させた。
ｃｃｌｉで供給し、ボート内の原料融液の温度及び基板
温度が安定するのを待って、ホルダーのスライドカバー
を１０分間開放してＩｎＰの薄膜結晶を成長させた。
■成長終了とともにスライドカバーを閉じて、ＰＣｌ３
／Ｈ，を１１．に切り替え、ホルダーを支持台から昇降
装置の天板上に移動させ、昇降装置ｒｉを成長室の中央
に引き戻し、リンク機構を作動させて天板をＩｎＧａＡ
ｓ成長室と同じ高さまで上昇させ、さらに、ロッドで該
成長室中央までホルダーを押し込んだ。
／Ｈ，を１１．に切り替え、ホルダーを支持台から昇降
装置の天板上に移動させ、昇降装置ｒｉを成長室の中央
に引き戻し、リンク機構を作動させて天板をＩｎＧａＡ
ｓ成長室と同じ高さまで上昇させ、さらに、ロッドで該
成長室中央までホルダーを押し込んだ。
■」１記■の操作と平行して、ＩｎＧａＡｓ成長室にＡ
ＳＣｌ、／Ｉ＋、を流量９００Ｓｃｃｍで供給して、原
料ガスの流量を安定させであるので、ＩｎＧａＡｓ成長
室中央に導入されたホルダーのスライドカバーを開放し
て、１０分間ＩｎＧａＡｓ薄膜結晶を成長させた。
ＳＣｌ、／Ｉ＋、を流量９００Ｓｃｃｍで供給して、原
料ガスの流量を安定させであるので、ＩｎＧａＡｓ成長
室中央に導入されたホルダーのスライドカバーを開放し
て、１０分間ＩｎＧａＡｓ薄膜結晶を成長させた。
■成長終了とともにスライドカバーを閉じて、＾５ｃｌ
ａ／ＨｔをＩ＋、に切り替え、反応管全体を降温した。
ａ／ＨｔをＩ＋、に切り替え、反応管全体を降温した。
ホルダーから取り出した半導体基板上には、厚さ１．０
μｍのｌｎＰと厚さ１．２μｍのＩｎＧａＡｓ薄膜結晶
が形成されており、急峻性に優れた結晶界面を有する、
高品質のエピタキシャル成長層を得ることができた。
μｍのｌｎＰと厚さ１．２μｍのＩｎＧａＡｓ薄膜結晶
が形成されており、急峻性に優れた結晶界面を有する、
高品質のエピタキシャル成長層を得ることができた。
（発明の効果）
本発明は、上記の構成を採用することによリ、簡単な構
造の移動手段で半導体基板を成長室・から成長室に確実
に移動させることが可能となり、かつ、スライドカバー
付きホルダーの使用を可能としたことにより、結晶界面
の急峻性も容易に確保することができるようになった。
造の移動手段で半導体基板を成長室・から成長室に確実
に移動させることが可能となり、かつ、スライドカバー
付きホルダーの使用を可能としたことにより、結晶界面
の急峻性も容易に確保することができるようになった。
第１図は本発明の１具体例である気相エピタキシャル成
長装置の概念図、第２図（ａ）及び（１））はスライド
カバー付きホルダーの概念図である。
長装置の概念図、第２図（ａ）及び（１））はスライド
カバー付きホルダーの概念図である。
Claims (3)
- （１）横型反応管の一方に、複数の成長室を設け、他方
に半導体基板を収容するホルダーを成長室に順に移動さ
せるための空間を設けた気相エピタキシャル成長装置に
おいて、各成長室の高さに上記ホルダーを移動する昇降
手段を成長室の中央端に設け、該昇降手段と成長室との
間を上記ホルダーを滑らせて水平に移動する手段を設け
たことを特徴とする気相エピタキシャル成長装置。 - （２）半導体基板表面を遮蔽するスライドカバーを上記
ホルダーに設けたことを特徴とする請求項（１）記載の
気相エピタキシャル成長装置。 - （３）上記ホルダーを載せる天板をリンク機構で支持し
、該リンク機構から反応管の外に引き出したロッドによ
り天板を昇降可能とし、かつ、上記ホルダーの一端に係
合させ、反応管の外に引き出したロッドにより、該ホル
ダーを成長室と天板との間を移動可能としたことを特徴
とする請求項（２）又は（３）記載の気相エピタキシャ
ル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33115789A JP2817298B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33115789A JP2817298B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03193697A true JPH03193697A (ja) | 1991-08-23 |
| JP2817298B2 JP2817298B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=18240512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33115789A Expired - Lifetime JP2817298B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2817298B2 (ja) |
-
1989
- 1989-12-22 JP JP33115789A patent/JP2817298B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2817298B2 (ja) | 1998-10-30 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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