JPH04337627A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JPH04337627A
JPH04337627A JP10946591A JP10946591A JPH04337627A JP H04337627 A JPH04337627 A JP H04337627A JP 10946591 A JP10946591 A JP 10946591A JP 10946591 A JP10946591 A JP 10946591A JP H04337627 A JPH04337627 A JP H04337627A
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JP
Japan
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gas
growth
substrate
grown
raw material
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JP10946591A
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Inventor
Koichi Kaneda
金田 幸一
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は気相成長装置、特に光通
信用の発光、受光素子等を製造するための化合物半導体
エピタキシャルウエーハを製造する際に用いるMOVP
E(有機金属気相エピタキシャル)装置等の縦型の気相
成長装置に関する。
【0002】エピタキシャルウエーハの製造では、大面
積にわたって均一な成長膜厚が得られることが望まれる
。そのため均一な成長膜厚を得る一方法として、近時、
縦型のMOVPE装置を用い、且つ複数のノズルから成
長原料を含むガス(成長ガス)を被成長基板面に向かっ
て吹出させるようにすることによって、ガスの対流や滞
留によるガス流の乱れを抑えて被成長基板上で成長ガス
の層流を実現し、これによって成長膜厚の均一性を高め
る方法が提案されている。
【0003】しかしこの方法は、一定の寸法形状を有す
る被成長基板に対しては十分な効果が得られるが、光素
子用のエピタキシャルウエーハの製造に用いる被成長基
板のように、基板の寸法、形状が、円形、矩形、大面積
、小面積等種々に異なる場合には、成長ガスの消費効率
の低下、欠陥の発生等の面で不十分であり、改良が望ま
れていた。
【0004】
【従来の技術】図3は従来の縦型MOVPE装置の縦方
向断面模式図で、図中、1は成長原料を含んだガスの供
給管、3はカーボンサセプタ、3Pは基板搭載溝、4は
被成長基板、51 、52 、53 、54 、55 
はガス吹き出しノズル、61 、62 、63 、64
 、65 はガス流量制御手段、71 、72 、73
 、74 、75 はストップパルブ、11は真空排気
口、12は反応容器(反応管)、13はサセプタを定速
で回転させる回転軸を示す。
【0005】同装置を用いた従来のエピタキシャル成長
においては、サセプタ3に形成されている基板搭載溝3
Pに適合する被成長基板4上の成長膜厚が均一になるよ
うに各々のノズル51 〜55 から吹出す成長原料を
含んだガスの流量を制御し、被成長基板4の大小に係わ
らず常に同一条件で総てのノズル51 〜55 から成
長原料を含んだガスを吹出させることにより、ガスの対
流や滞留を防止して均一な膜厚のエピタキシャル成長を
行うか(第1の方法)、若しくは被成長基板毎にその形
状や大きさに見合った反応容器(反応管)及びガス吹出
しノズル等の成長治具に交換することによって成長膜厚
の均一化を図って成長を行う方法(第2の方法)が用い
られていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、前記第1の方
法によれば、小さな基板上に成長を行う際、成長に寄与
しない余分な原料ガスを流すことになって不経済である
と同時に、基板以外の部分(主としてカーボンサセプタ
上)に付着する分解生成物の増加により、この分解生成
物の剥脱飛散粒子に起因する表面欠陥が生じ易くなると
いう問題が生じていた。また、前記第2の方法によれば
、反応管、ノズル等の交換、雰囲気の安定化、条件設定
等の手番のためにスループットが低下するという問題が
あった。
【0007】そこで本発明は、被成長基板の大小に係わ
らず均一な膜厚のエピタキシャル成長層を、反応容器(
反応管)、ガス吹出しノズル等の成長治具を交換するこ
となく、また余分な原料ガスを流さず原料ガスを有効に
使って成長することができる気相成長装置を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、反応
容器内へ一方向からガスを導入する複数のガス吹き出し
口を有し、被成長基板が該ガス吹出し口に対向して配置
される気相成長装置において、成長原料を含む第1のガ
スと、成長原料を含まない第2のガスとを、個々のガス
吹出し口について独立に切り換えて反応容器内へ導入す
ることを可能にした本発明による気相成長装置によって
達成される。
【0009】
【作用】図1は本発明の原理説明用模式図で(a) は
ガス吹き出しノズル配置を示す平面図、(b) は装置
要部の縦方向断面模式図である。
【0010】この図に示すように本発明の気相成長装置
においては、例えば上部壁面の同一平面S上に例えば図
(a) のような配置でn個のガス吹出しノズル5が整
列配置され、図(b) に示すように、各々のノズル5
1 〜5n それぞれの手前にガス流量制御手段61 
〜6n が接続され、各ガス流量制御手段61 〜6n
 はそれぞれ第1の配管91 〜9n 及び第1のスト
ップバルブ71 〜7n を経て成長原料を含むガスの
供給管1に接続される。そして更に第1の配管91 〜
9n には、それぞれバイパスとして第2の配管101
 〜10n が接続され、この第2の配管101 〜1
0n はそれぞれ第2のストップバルブ81 〜8n 
を介し成長原料を含まないガスの供給管2に接続されて
構成される。
【0011】このような構成を有する本発明に係る気相
成長装置においては、このノズル面に対向して配置され
る直径Lの第1の被成長基板4上に成長を行う際には、
第1のストップバルブ71 〜7n を開き、第2のス
トップバルブ81 〜8n を閉じて、総てのガス吹き
出しノズル51 〜5n から成長原料を含むガスを放
出導入することにより直径Lの第1の被成長基板4上に
均一厚さのエピタキシャル層の成長を行う。その後、例
えば前記第1の被成長基板4より小さい直径lの第2の
被成長基板4′上に成長を行う際には、この基板4′上
に対向するガス吹出しノズル例えば53 〜5n−2 
に対応する第1のストップバルブ73 〜7n−2 を
開き、第2のストップバルブ83 〜8n−2 を閉じ
てこれらガス吹出しノズル53 〜5n−2 から成長
原料を含んだガスを導入し、前記第2の被成長基板4′
上から外れた位置のガス吹き出しノズル51 〜52 
及び5n−1 〜5n に対応する第1のストップバル
ブ71 〜72 及び7n−1 〜7n を閉じ、第2
のストップバルブ81 〜82 及び8n−1 〜8n
 を開いてガス吹き出しノズル51 〜52 及び5n
−1 〜5n から成長原料を含まないガス例えば水素
を、第1の被成長基板4の場合にこれらノズルから導入
された原料を含んだガスとほぼ等しい流量で導入し、直
径lの小さい第2の被成長基板4′上に均一な厚さのエ
ピタキシャル層の成長を行う。
【0012】上記成長において、各ガス吹出しノズル5
1 〜5nから放出されるガス流量及び成長原料を含む
ガスの原料濃度は、ほぼ一定とする。従って上記本発明
の気相成長装置によれば被成長基板の大きさにほぼ比例
した成長原料を含むガスを流せばよく、原料ガスの節減
が図れる。
【0013】また、被成長基板が小さい場合にも、被成
長基板の周辺に表出しているサセプタ上に反応生成物が
堆積することがなくなるので、反応生成物の剥脱飛散粒
子による成長欠陥の発生は回避される。
【0014】
【実施例】以下本発明を、一実施例について、図2に示
す装置要部の縦方向断面模式図を参照して具体的に説明
する。
【0015】この実施例に用いた縦型MOVPE装置は
、底部に真空排気口11を有する反応容器(反応管)1
2の上部の同一平面上に例えば一列に5本のガス吹き出
しノズル51 〜55 が順次配置され、この反応容器
12内に被成長基板4をノズル面に平行に対向して支持
する例えばカーボンからなるサセプタ3が回転軸13に
よって支持されて配置され、前記ガス吹出しノズル51
 〜55 はそれぞれガス流量制御手段61 〜65 
、第1の配管91 〜95 及び第1のストップバルブ
71 〜75 を順次介して成長原料を含むガスの供給
管1に接続され、且つ第1の配管91 〜95 にはそ
れぞれバイパスとして第2の配管101 〜105が接
続され、これら第2の配管101 〜105 がそれぞ
れ第2のストップバルブ81 〜85 を介して成長原
料を含まないガスの供給管2に接続された構造を有する
【0016】この装置を用い例えばインジウム燐〔In
P〕のエピタキシャル成長を行う際には、原料ガスとし
て20%フォスフィン[PH3] (水素ベース)  
とトリメチルインジウム[(CH3)3In](昇華容
器温度20℃)を用い、20%PH3 1000ccm
 と(CH3)3In150ccmをキャリアガスであ
る水素[H2]8850ccm に混入して成長原料を
含む第1のガスを調整した。また成長原料を含まない第
2のガスにはH2ガスを用いた。
【0017】そして、ガス吹き出しノズル51 〜55
 までのの配置寸法に対応する例えば直径3インチの例
えばInPからなる被成長基板4上へのInP層のエピ
タキシャルに際しては、第1のストップバルブ71 〜
75 を総て開き、第2のストップバルブ81 〜85
 を総て閉じ、ガス流量制御手段61 〜65 で制御
して、例えば、ガス吹出しノズル51 及び55 の流
量を2240ccm 、52 及び54 の流量を19
00ccm 、53 の流量を1720ccm にそれ
ぞれ調節してすべてのガス吹出しノズル51 〜55 
から第1のガスを導入し、反応容器12内のガス圧を7
6Torrに保持し、サセプタを50〜60rpm で
回転させながら、 630℃で1μmの厚さのInP層
を成長させた。
【0018】この成長において、3インチ基板4の周辺
3mmを除いた領域におけるエピタキシャル層の膜厚の
分布は±2.5 %以内であった。次いで、直径2イン
チのInPからなる被成長基板上に、この基板上に位置
するガス吹出しノズル52 、53 、54 に3イン
チ基板の場合と同様な流量、即ちノズル52 と54 
に1900ccm 、53 に1720ccm の第1
のガスを流し、第1のストップバルブ71 と75 を
閉じ、第2のストップバルブ81 と85 を開いて、
ガス吹出しノズル51 と55 から、3インチ基板上
への成長の場合の原料を含むガスの流量2240ccm
 とほぼ同流量の成長原料を含まないガス例えば水素[
H2]を導入し、前記3インチ基板の場合と同様な容器
内ガス圧、回転数、温度において、厚さ1μmのInP
層のエピタキシャル成長を行った。
【0019】そしてこの成長においても、2インチ基板
の周辺3mmを除いた領域において±2.5 %以内の
膜厚の分布が得られた。またこの成長において、被成長
基板の外側に露出しているサセプタ上に位置するガス吹
出しノズルから導入されるガスは、成長原料を含まない
ガス例えば水素[H2]であるので、露出するサセプタ
上に反応生成物が厚く堆積することはなく、従ってエピ
タキシャル層に反応生成物の剥落飛散粒子による欠陥は
殆ど生じなかった。
【0020】以上の実施例から明らかなように本発明に
係るMOVPE装置においては、大きさの異なる基板に
対しても成長治具を交換せずに同様に均一な厚さを有し
欠陥の少ないエピタキシャル層を成長することができ、
且つまた、成長原料を含むガスの量を、小さい基板上に
成長する際には、それに応じて減少せしめることができ
る。
【0021】なお本発明の構造は、MOVPE装置に限
らず、その他の縦型気相成長装置にも、勿論適用できる
。また、成長原料を含まないガスには、窒素、不活性ガ
ス等も用いられる。
【0022】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、如何
なる大きさの被成長基板上へも、成長治具の交換を行わ
ずに均一な膜厚のエピタキシャル層を成長させることが
できるので、装置のダウンタイムを生ぜず、スループッ
トが向上する。
【0023】また、被成長基板の大きさにほぼ比例して
成長原料を含むガスの流量が決定されるので、余分な原
料を使用せず、製造コストの低減を図りながら膜厚の均
一性の優れたエピタキシャル成長が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の原理説明用模式図
【図2】  本
発明の一実施例の縦方向模式断面図
【図3】  従来の
縦型MOVPE装置の縦方向断面模式図
【符号の説明】
1  成長原料を含むガス(第1のガス)の供給管2 
 成長原料を含まないガス(第2のガス)の供給管3 
 サセプタ 4  第1の被成長基板 4′第2の被成長基板 51 〜5n   ガス吹出しノズル 61 〜6n   ガス流量制御手段 71 〜7n   第1のストップバルブ81 〜8n
   第2のストップバルブ91 〜9n   第1の
配管 101 〜10n   第2の配管 11  真空排気口 12  反応容器(反応管) 13  回転軸

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  反応容器内へ一方向からガスを導入す
    る複数のガス吹出し口を有し、被成長基板が該ガス吹出
    し口に対向して配置される気相成長装置において、成長
    原料を含む第1のガスと、成長原料を含まない第2のガ
    スとを、個々のガス吹出し口について独立に切り換えて
    反応容器内へ導入することを特徴とする気相成長装置。
JP10946591A 1991-05-15 1991-05-15 気相成長装置 Pending JPH04337627A (ja)

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JP10946591A JPH04337627A (ja) 1991-05-15 1991-05-15 気相成長装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06232060A (ja) * 1992-12-11 1994-08-19 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコンエピタキシャル層の成長方法および成長装置
KR20070004151A (ko) * 2005-07-01 2007-01-09 주성엔지니어링(주) 가스 분사 시스템 및 이를 포함하는 박막 제조 장치
JP2012190903A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Toshiba Corp 気相成長装置、及び気相成長方法

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US8835331B2 (en) 2011-03-09 2014-09-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Vapor-phase growing apparatus and vapor-phase growing method

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