JPH0445973B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0445973B2 JPH0445973B2 JP56041508A JP4150881A JPH0445973B2 JP H0445973 B2 JPH0445973 B2 JP H0445973B2 JP 56041508 A JP56041508 A JP 56041508A JP 4150881 A JP4150881 A JP 4150881A JP H0445973 B2 JPH0445973 B2 JP H0445973B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tank
- gas
- growth
- reaction chamber
- gas supply
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置の製造に際して多用される
エピタキシヤル成長方法に関する。
エピタキシヤル成長方法に関する。
半導体装置、特に最近超高周波素子、半導体レ
ーザ等への応用として脚光を浴びている超格子素
子は膜厚100Å以下の結晶層を周期的に多層に形
成する事に依つて得られる。この超格子素子を化
合物半導体結晶を用いて作製する方法の一つとし
てトリメチルガリウム（TMGと略す）、トリメ
チルアルミニウム（TMAと略す）等の有機金属
とアルシン（AsH3）等の水素化物の熱分解反応
による結晶成長（Motalorganic Chomioal
Vapor Doposition：MOCVD）がある。この
MOCVDは成長速度が流量に依つて制御出来る
こと、結晶基板付近の温度勾配を必要としないこ
と、等で量産性のある結晶成長方法とされてい
る。
ーザ等への応用として脚光を浴びている超格子素
子は膜厚100Å以下の結晶層を周期的に多層に形
成する事に依つて得られる。この超格子素子を化
合物半導体結晶を用いて作製する方法の一つとし
てトリメチルガリウム（TMGと略す）、トリメ
チルアルミニウム（TMAと略す）等の有機金属
とアルシン（AsH3）等の水素化物の熱分解反応
による結晶成長（Motalorganic Chomioal
Vapor Doposition：MOCVD）がある。この
MOCVDは成長速度が流量に依つて制御出来る
こと、結晶基板付近の温度勾配を必要としないこ
と、等で量産性のある結晶成長方法とされてい
る。
第１図は、例えばGaAs結晶基板上にGaAs或
いはAsAlAsを成長させる為の現存する装置の主
要部の概略図である。この第１図は原料部と排気
系を省略し、反応系のみが示されている。図に於
て、１は石英から成る反応室で、その中央部に高
周波コイル２に依つて加熱されるSiCコートペデ
スタル３が設置されている。４，５，６はこと反
応室１への流入ガスのON、OFFを行うオンオフ
ドグルバルブ、７，８，９は流量調節が出来るマ
クフローコントローラで、夫々（AsH3＋H2）、
（TMG＋H2）及び（TMA＋H2）のガスが供給
される。尚、配管はステンレスステイール管で接
続部はスウイージロツクが採用される。
いはAsAlAsを成長させる為の現存する装置の主
要部の概略図である。この第１図は原料部と排気
系を省略し、反応系のみが示されている。図に於
て、１は石英から成る反応室で、その中央部に高
周波コイル２に依つて加熱されるSiCコートペデ
スタル３が設置されている。４，５，６はこと反
応室１への流入ガスのON、OFFを行うオンオフ
ドグルバルブ、７，８，９は流量調節が出来るマ
クフローコントローラで、夫々（AsH3＋H2）、
（TMG＋H2）及び（TMA＋H2）のガスが供給
される。尚、配管はステンレスステイール管で接
続部はスウイージロツクが採用される。
そして高周波コイル２に依つてペデスタル３を
600〜700℃に上昇せしめ、GaAsの成長に際して
は、バルブ４，５を開き、AsH3とTMGとを反
応室１に導入し、またGaAlAsの成長にはバルブ
４，５，６を開き、AsH3とTMGとTMAとを反
応室１に導入する。尚、GaAlAsの組成比の制御
はTMGとTMAとの流量に依つて制御される。
600〜700℃に上昇せしめ、GaAsの成長に際して
は、バルブ４，５を開き、AsH3とTMGとを反
応室１に導入し、またGaAlAsの成長にはバルブ
４，５，６を開き、AsH3とTMGとTMAとを反
応室１に導入する。尚、GaAlAsの組成比の制御
はTMGとTMAとの流量に依つて制御される。
斯る構成の成長装置に於て成長層の膜厚の制御
はガス速度やTMG等の蒸気圧の制御下でのバル
ブ５，６の開閉にて行われるが、制御可能な最小
膜厚は100〜200Å程度である。これ以下の膜厚の
制御はバルブ開閉前後のバルブから反応室内の残
留ガス等の影響で極めて困難であつた。従つて斯
る現存装置では超格子素子の製造は不可能とされ
ている。
はガス速度やTMG等の蒸気圧の制御下でのバル
ブ５，６の開閉にて行われるが、制御可能な最小
膜厚は100〜200Å程度である。これ以下の膜厚の
制御はバルブ開閉前後のバルブから反応室内の残
留ガス等の影響で極めて困難であつた。従つて斯
る現存装置では超格子素子の製造は不可能とされ
ている。
本発明は斯る問題点に鑑みて試されたものであ
つて、その特徴とするところは、ガス供給系と反
応室との間に反応ガスを貯めるタンクを設け、こ
のタンク内に封入した所定圧の反応ガスを該所定
圧より低くした反応室に導出せんとする点にあ
る。
つて、その特徴とするところは、ガス供給系と反
応室との間に反応ガスを貯めるタンクを設け、こ
のタンク内に封入した所定圧の反応ガスを該所定
圧より低くした反応室に導出せんとする点にあ
る。
第２図は本発明エピタキシヤル成長方法を実施
する際のエピタキシヤル成長装置を示しており、
１０は反応室、１１は該反応室１０内に設置され
たSiCコートペデスタルで、回転機能を備えてお
り、且つ高周波コイル１２にて加熱される。１３
はGaAsを成長させる際に用いられる第１のガス
供給系、１４はGaAlAsを成長させる際に用いら
れる第２のガス供給系、１５はAsを反応室１０
に供給する第３のガス供給系で、夫々バルブ１
６，１７，１８及び流量制御可能な流量計１９，
２０，２１が設けられている。２２は第１のガス
供給系１３の流量計１９と反応室１０との間に配
置された第１のタンク部で、入出力両側にバルブ
V1，V2を配した第１のタンクT1と、バルブV3，
V4を配した第２のタンクT2と、から成つている。
尚、M1，M2は夫々のタンクT1，T2の圧力計で
ある。また第２のガス供給系１４にもバルブV5，
V6を配した第３のタンクT5と、バルブV7，V8を
配した第４のタンクT4と、圧力計M3，M4と、か
ら構成された第２のタンク部２３が設けられてい
る。尚、２４は上記反応室１０内の圧力を計る圧
力計である。
する際のエピタキシヤル成長装置を示しており、
１０は反応室、１１は該反応室１０内に設置され
たSiCコートペデスタルで、回転機能を備えてお
り、且つ高周波コイル１２にて加熱される。１３
はGaAsを成長させる際に用いられる第１のガス
供給系、１４はGaAlAsを成長させる際に用いら
れる第２のガス供給系、１５はAsを反応室１０
に供給する第３のガス供給系で、夫々バルブ１
６，１７，１８及び流量制御可能な流量計１９，
２０，２１が設けられている。２２は第１のガス
供給系１３の流量計１９と反応室１０との間に配
置された第１のタンク部で、入出力両側にバルブ
V1，V2を配した第１のタンクT1と、バルブV3，
V4を配した第２のタンクT2と、から成つている。
尚、M1，M2は夫々のタンクT1，T2の圧力計で
ある。また第２のガス供給系１４にもバルブV5，
V6を配した第３のタンクT5と、バルブV7，V8を
配した第４のタンクT4と、圧力計M3，M4と、か
ら構成された第２のタンク部２３が設けられてい
る。尚、２４は上記反応室１０内の圧力を計る圧
力計である。
而して第３のガス供給系１５から（AsH3＋
H2）を流した状態に反応室１０を排気系２５に
設けた真空吸引ポンプ２５を用いて減圧状態とす
る。この減圧時には第１、第２のガス供給系１
３，１４のバルブV2，V4，V6，V8を開き、各タ
ンクT1，T2，T3，T4を反応室１０と同圧の減圧
状態にする。続いてこの各バルブV2，V4，V6，
V8を閉じ、次にバルブV1，V3，V5，V7を開いて
第１のガス供給系１３に於ては、各タンクT1，
T2にGaAsを成長させるに必要な（TMG＋AsH3
＋H2）を所定圧に封入し、また第２のガス供給
系１４に於ては、各タンクT3，T4にGaAlAsを
成長させるに必要な（TMG＋TMA＋AsH3＋
H2）を所定圧に封入し、夫々のガス封入後はバ
ルブV1，V3，V5，V7を閉じる。
H2）を流した状態に反応室１０を排気系２５に
設けた真空吸引ポンプ２５を用いて減圧状態とす
る。この減圧時には第１、第２のガス供給系１
３，１４のバルブV2，V4，V6，V8を開き、各タ
ンクT1，T2，T3，T4を反応室１０と同圧の減圧
状態にする。続いてこの各バルブV2，V4，V6，
V8を閉じ、次にバルブV1，V3，V5，V7を開いて
第１のガス供給系１３に於ては、各タンクT1，
T2にGaAsを成長させるに必要な（TMG＋AsH3
＋H2）を所定圧に封入し、また第２のガス供給
系１４に於ては、各タンクT3，T4にGaAlAsを
成長させるに必要な（TMG＋TMA＋AsH3＋
H2）を所定圧に封入し、夫々のガス封入後はバ
ルブV1，V3，V5，V7を閉じる。
高周波コイル１２に通電し、SiCコートペデス
タル１１上に置かれているGaAs等の被成長基板
Ａを所定温度に常温させた後、バルブV2を開き、
タンクT1内の（TMG＋AsH3＋H2）ガスで基板
Ａ表面にGaAsを成長させ、引き続いてバルブV2
を閉じると同時にバルブV4を開いて同様にタン
クT2内のガスでGaAsを成長させる。この時再び
タンクT1内にバルブV1を開いてガスを充填して
おく。
タル１１上に置かれているGaAs等の被成長基板
Ａを所定温度に常温させた後、バルブV2を開き、
タンクT1内の（TMG＋AsH3＋H2）ガスで基板
Ａ表面にGaAsを成長させ、引き続いてバルブV2
を閉じると同時にバルブV4を開いて同様にタン
クT2内のガスでGaAsを成長させる。この時再び
タンクT1内にバルブV1を開いてガスを充填して
おく。
バルブV4の閉成と同時に短時間にSiCコートペ
デスタル１１を180°回転せしめて第１のガス供給
系１３に対向していた基板Ａを第２のガス供給系
１４に対向せしめ、また逆に基板Ｂを第１のガス
供給系１３に対向せしめる。この間にタンクT2
にガスが充填される。
デスタル１１を180°回転せしめて第１のガス供給
系１３に対向していた基板Ａを第２のガス供給系
１４に対向せしめ、また逆に基板Ｂを第１のガス
供給系１３に対向せしめる。この間にタンクT2
にガスが充填される。
回転後は基板Ａに対してバルブV6を開いてタ
ンクT3内の（TMG＋TMA＋AsH3＋H2）で
GaAlAsを成長せしめ、続いてタンクT3内のガス
で同様にGaAlAsを成長させる。この間に基板Ｂ
表面には先に述べたと同様の手順でGaAsが成長
される。
ンクT3内の（TMG＋TMA＋AsH3＋H2）で
GaAlAsを成長せしめ、続いてタンクT3内のガス
で同様にGaAlAsを成長させる。この間に基板Ｂ
表面には先に述べたと同様の手順でGaAsが成長
される。
GaAs、及びGaAlAsが夫々一対のタンクT1，
T2，T3，T4内のガスで成長せしめられた後は再
びSiCコートペデスタル１１が180°回転し、基板
ＡにGaAsが、基板ＢにGaAlAsが夫々再成長せ
しめられる。
T2，T3，T4内のガスで成長せしめられた後は再
びSiCコートペデスタル１１が180°回転し、基板
ＡにGaAsが、基板ＢにGaAlAsが夫々再成長せ
しめられる。
以後、超格子製造に必要な周期だけ上記した成
長工程が繰り返される。
長工程が繰り返される。
本発明方法に依ると、極薄膜の制御が可能とな
り、勿論それ以上の膜厚も制御する事が出きる。
その理由としては、微量のガス量の制御が可能で
ある事が挙げられる。即ちタンク内に充填するガ
ス量は各タンクに設けた圧力計にて制御出来、ま
たタンクの容量を変えることでも可能である。ま
たタンクから流出するガスの流速も成長条件とし
て重要であるが、この流速は反応室とタンクとの
圧力差にて制御される。更に成長膜厚を大きくす
る必要のある場合には各供給系のタンクの切り換
え回数を増加させれば、即ち同一ガスを３回、４
回と交互のタンクから供給する事で達成出来る。
り、勿論それ以上の膜厚も制御する事が出きる。
その理由としては、微量のガス量の制御が可能で
ある事が挙げられる。即ちタンク内に充填するガ
ス量は各タンクに設けた圧力計にて制御出来、ま
たタンクの容量を変えることでも可能である。ま
たタンクから流出するガスの流速も成長条件とし
て重要であるが、この流速は反応室とタンクとの
圧力差にて制御される。更に成長膜厚を大きくす
る必要のある場合には各供給系のタンクの切り換
え回数を増加させれば、即ち同一ガスを３回、４
回と交互のタンクから供給する事で達成出来る。
また上記した成長工程に依れば、GaAsと
GaAlAsとのヘテロ接合の分布が急めて急峻なも
のとなるが、これは夫々の成長箇所が異るから
で、成長ガスの切り換えが直ちに行われる事がそ
の最たる原因であろう。
GaAlAsとのヘテロ接合の分布が急めて急峻なも
のとなるが、これは夫々の成長箇所が異るから
で、成長ガスの切り換えが直ちに行われる事がそ
の最たる原因であろう。
更に上述したように基板表面に対して垂直に成
長ガスを供給する事に依つて成長膜厚や不純物分
布が極めて均一なものとする事が出来る。
長ガスを供給する事に依つて成長膜厚や不純物分
布が極めて均一なものとする事が出来る。
次に本発明方法の具体的実施例を記しておく。
下記の実施例は夫々10Åの膜厚のGaAsと
Ga0.75Al0.25As結晶層を得る場合を示している。
下記の実施例は夫々10Åの膜厚のGaAsと
Ga0.75Al0.25As結晶層を得る場合を示している。
TMG容器温度、０℃、64mmHg、
TMA容器温度、20℃、9.2mmHg、
タンクT1，T2容量、500c.c.、
タンクT3，T4容量、250c.c.
GaAs系
TMGをバブリングするH2量 15c.c.／min
AsH3 300c.c.／min
H2 ５／min
GaAlAs系
TMGをバズリングするH2量 15c.c.／min
TMAをバブリングするH2量 40c.c.／min
AsH3 300c.c.／min
H2 ５／min
各タンク充填圧 ２気圧
反応室圧力 76Torr
上記した条件で各タンク１個のガスで夫々５Å
の成長があつた。
の成長があつた。
以上の説明はGaAsとGaAlAsとのヘテロ接合
の場合に就いて記述したが、本発明は他の−
族、−族化合物にも適用し得る事は言を持た
ない。また必ずしも反応室を減圧する事なく、ガ
ス圧をより高いものとすれば本発明は達成される
であろう。
の場合に就いて記述したが、本発明は他の−
族、−族化合物にも適用し得る事は言を持た
ない。また必ずしも反応室を減圧する事なく、ガ
ス圧をより高いものとすれば本発明は達成される
であろう。
第１図は従来のエピタキシヤル成長装置の概念
図、第２図は本発明方法を実施するエピタキシヤ
ル成長装置の概念図であつて、１０は反応室、１
１はSiCコートペデスタル、１３，１４，１５は
ガス供給系、２２，２３はタンク部、Ｔはタン
ク、Ｖはバルブ、を夫々示している。
図、第２図は本発明方法を実施するエピタキシヤ
ル成長装置の概念図であつて、１０は反応室、１
１はSiCコートペデスタル、１３，１４，１５は
ガス供給系、２２，２３はタンク部、Ｔはタン
ク、Ｖはバルブ、を夫々示している。
Claims (1)
- １ 被成長基板を設置したエピタキシヤル反応系
に複数のガス供給系の夫々より成長ガスを供給す
るに際し、所望のガス供給系と該反応系との間に
成長ガスタンクを配置し、このタンク内に所望の
ガス供給系より１回のエピタキシヤル成長に必要
な量の成長ガスを所定圧に封入し、該所定圧より
反応系の圧力を低く設定する事に依り必要時に成
長ガスタンクから反応系に成長ガスを導出する事
を特徴とするエピタキシヤル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4150881A JPS57155723A (en) | 1981-03-20 | 1981-03-20 | Epitaxial growth method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4150881A JPS57155723A (en) | 1981-03-20 | 1981-03-20 | Epitaxial growth method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57155723A JPS57155723A (en) | 1982-09-25 |
| JPH0445973B2 true JPH0445973B2 (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=12610298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4150881A Granted JPS57155723A (en) | 1981-03-20 | 1981-03-20 | Epitaxial growth method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57155723A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0375682U (ja) * | 1989-11-24 | 1991-07-30 | ||
| JP2906624B2 (ja) * | 1990-09-27 | 1999-06-21 | 株式会社島津製作所 | 薄膜形成装置 |
| JP5083153B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2012-11-28 | 東京エレクトロン株式会社 | 真空処理装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES202111Y (es) * | 1974-04-06 | 1976-11-01 | Standard Electrica, S. A. | Mejoras en cables electricos protegidos contra la penetra- cion de agua. |
| FR2419585A1 (fr) * | 1978-03-07 | 1979-10-05 | Thomson Csf | Procede d'obtention en phase gazeuse d'une couche epitaxiale de phosphure d'indium, et appareil d'application de ce procede |
| JPS5586112A (en) * | 1978-12-25 | 1980-06-28 | Toshiba Corp | Vapor phase growth method for 3-5 group compound semiconductor |
-
1981
- 1981-03-20 JP JP4150881A patent/JPS57155723A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57155723A (en) | 1982-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2797233B2 (ja) | 薄膜成長装置 | |
| US3963538A (en) | Two stage heteroepitaxial deposition process for GaP/Si | |
| JPH0429313A (ja) | 半導体結晶の製造装置 | |
| JPH01313927A (ja) | 化合物半導体結晶成長方法 | |
| JP3124376B2 (ja) | 化合物半導体の気相成長装置 | |
| JPH0445973B2 (ja) | ||
| JP2736655B2 (ja) | 化合物半導体結晶成長方法 | |
| JP3006776B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| JPS6129915B2 (ja) | ||
| JPH02230720A (ja) | 化合物半導体の気相成長方法およびその装置 | |
| JP3052269B2 (ja) | 気相成長装置およびその成長方法 | |
| JP2736417B2 (ja) | 半導体素子の製法 | |
| JPH0594949A (ja) | 半導体気相成長装置 | |
| JPH03290925A (ja) | 化合物半導体装置およびその製造方法 | |
| JPS6355193A (ja) | 化合物半導体結晶成長装置 | |
| JPS62274712A (ja) | 分子線結晶成長方法 | |
| JPS63317674A (ja) | ガス供給装置 | |
| JPS59170000A (ja) | 結晶成長装置 | |
| JPH0243721A (ja) | 半導体製造装置 | |
| JPH0196922A (ja) | 半導体製造装置 | |
| JPH0897149A (ja) | 有機金属気相成長方法及び有機金属気相成長装置 | |
| JPS5895696A (ja) | 気相成長方法 | |
| JPS6364994A (ja) | 化合物半導体結晶成長装置 | |
| JPS6390121A (ja) | 気相結晶成長装置 | |
| JPH0472719A (ja) | 半導体気相成長装置 |