JPH0572743B2 - - Google Patents
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- JPH0572743B2 JPH0572743B2 JP59038014A JP3801484A JPH0572743B2 JP H0572743 B2 JPH0572743 B2 JP H0572743B2 JP 59038014 A JP59038014 A JP 59038014A JP 3801484 A JP3801484 A JP 3801484A JP H0572743 B2 JPH0572743 B2 JP H0572743B2
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- Japan
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- gas
- reaction tube
- pressure
- raw material
- gases
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
- H10P14/2901—Materials
- H10P14/2907—Materials being Group IIIA-VA materials
- H10P14/2909—Phosphides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3418—Phosphides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3421—Arsenides
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は気相結晶成長装置に関する。
従来技術とその問題点
半導体工業ではエピタキシヤル結晶成長法とし
て減圧気相結晶法をとる場合が少なくない。気相
成長においては、使用する原料気体同士が、混合
されてから反応管内の結晶基板へ到着するまでの
間に副次的な中間反応をおこし、固体化して基板
到達以前に落下して成長に有効に使用されなかつ
たり、又基板上に落下したときは結晶品質を低下
させる原因となる場合がある。
て減圧気相結晶法をとる場合が少なくない。気相
成長においては、使用する原料気体同士が、混合
されてから反応管内の結晶基板へ到着するまでの
間に副次的な中間反応をおこし、固体化して基板
到達以前に落下して成長に有効に使用されなかつ
たり、又基板上に落下したときは結晶品質を低下
させる原因となる場合がある。
たとえば、InGaAsの単結晶を成長させると
き、Inの原料としてトリエチルインジウムIn
（C2H5）3（以下TEIと略称する。）、Gaの原料とし
てトリエチル又はトリメチルガリウム（Ga
（C2H5）3又はGa（CH3）3でそれぞれTEG又は
TMGと略称する。）を使用し、Asの原料として
アルシンAsH3を使用するとき、TEIとAsH3の間
に混合後重合反応をおこし、結晶成長上好ましく
ない。又、TEGとAsH3との間にも同様の反応が
起きている可能性がある。これに対し原料ガス間
の反応の確率を下げるため、反応管内の圧力を常
圧の数分の１以下にし、原料ガス同士の衝突確率
をさげると共に、基板到達までの時間を短縮して
反応の確率を下げることが試みられている。第１
図に従来用いられてきた３種の原料ガスを使用す
る気相結晶装置のうち、ガスバイパス回路を含む
部分を示す。原料ガス１が或る時点の成長に用い
られておらず、待機の状態にあるとき、ガスは
U1を通りポンプ（図示せず）下流の大気圧の点
までバイパスさせられる。この間に原料ガス２と
３は反応管１に導かれ、結晶成長が進行してい
る。圧力調節用の絞りが図示された位置にあると
き、原料ガス２と原料ガス３は絞りの上流画合で
混合されるが、ここは圧力が大気圧又はそれ以上
になつているため、原料ガス同士の衝突確率が大
きく、又ガス流速が減圧部分に比べ小さいため、
原料ガス同士の反応の確率が高くなり前述のよう
な欠点が生じる。
き、Inの原料としてトリエチルインジウムIn
（C2H5）3（以下TEIと略称する。）、Gaの原料とし
てトリエチル又はトリメチルガリウム（Ga
（C2H5）3又はGa（CH3）3でそれぞれTEG又は
TMGと略称する。）を使用し、Asの原料として
アルシンAsH3を使用するとき、TEIとAsH3の間
に混合後重合反応をおこし、結晶成長上好ましく
ない。又、TEGとAsH3との間にも同様の反応が
起きている可能性がある。これに対し原料ガス間
の反応の確率を下げるため、反応管内の圧力を常
圧の数分の１以下にし、原料ガス同士の衝突確率
をさげると共に、基板到達までの時間を短縮して
反応の確率を下げることが試みられている。第１
図に従来用いられてきた３種の原料ガスを使用す
る気相結晶装置のうち、ガスバイパス回路を含む
部分を示す。原料ガス１が或る時点の成長に用い
られておらず、待機の状態にあるとき、ガスは
U1を通りポンプ（図示せず）下流の大気圧の点
までバイパスさせられる。この間に原料ガス２と
３は反応管１に導かれ、結晶成長が進行してい
る。圧力調節用の絞りが図示された位置にあると
き、原料ガス２と原料ガス３は絞りの上流画合で
混合されるが、ここは圧力が大気圧又はそれ以上
になつているため、原料ガス同士の衝突確率が大
きく、又ガス流速が減圧部分に比べ小さいため、
原料ガス同士の反応の確率が高くなり前述のよう
な欠点が生じる。
発明の目的
本発明の目的は原料気体間で副次的な反応を起
こし易い原料気体を用いる気相結晶成長装置にお
いて、副次的な反応を回避し、同時に、結晶成長
用原料気体の組成切換えに伴う、組成切換わりの
時間の短いガス−バイパス回路を有する気相成長
装置を提供することにある。
こし易い原料気体を用いる気相結晶成長装置にお
いて、副次的な反応を回避し、同時に、結晶成長
用原料気体の組成切換えに伴う、組成切換わりの
時間の短いガス−バイパス回路を有する気相成長
装置を提供することにある。
発明の構成
本発明の装置は各原料ガス種供給ライン毎に圧
力調節用絞りを設けている。すなわち反応管と、
複数種の気体を反応管に導く配管系と、反応管内
で試料を保持する試料ホルダーと、試料を加熱す
る加熱手段とを備えているCVD装置において前
記配管系が、複数本の配管を１つに合流して反応
管に気体を導入する構造を備え、さらに該気体の
合流部よりも上流において各気体の配管の途中に
気体に対するコンダクタンスを小さくする絞りを
それぞれ配置し、かつ各絞りの下流側、合流部よ
り上流側にそれぞれ第１のストツプ弁を配し、又
該ストツプ弁と絞りの間の配管から分岐させた配
管に各々第２のストツプ弁を配し、該第２のスト
ツプ弁の先を反応管内圧とほぼ等しい圧力を有す
る排気チエンバーに接続した構造となつているこ
とに特徴がある。
力調節用絞りを設けている。すなわち反応管と、
複数種の気体を反応管に導く配管系と、反応管内
で試料を保持する試料ホルダーと、試料を加熱す
る加熱手段とを備えているCVD装置において前
記配管系が、複数本の配管を１つに合流して反応
管に気体を導入する構造を備え、さらに該気体の
合流部よりも上流において各気体の配管の途中に
気体に対するコンダクタンスを小さくする絞りを
それぞれ配置し、かつ各絞りの下流側、合流部よ
り上流側にそれぞれ第１のストツプ弁を配し、又
該ストツプ弁と絞りの間の配管から分岐させた配
管に各々第２のストツプ弁を配し、該第２のスト
ツプ弁の先を反応管内圧とほぼ等しい圧力を有す
る排気チエンバーに接続した構造となつているこ
とに特徴がある。
発明の作用・効果
本発明は各原料ガス種供給ライン毎に設けた圧
力調節用絞りにより各ガス圧が調節されるため、
混合ガス間の衝突確率を下げることができ、混合
による原料ガス間の反応という不都合を最小限に
回避することができる、この結果エピタキシヤル
結晶の成長速度を上昇させかつ、中間反応生成物
の基板結晶上の落下は着による結晶品質の低下を
防止せしめることが可能となる。
力調節用絞りにより各ガス圧が調節されるため、
混合ガス間の衝突確率を下げることができ、混合
による原料ガス間の反応という不都合を最小限に
回避することができる、この結果エピタキシヤル
結晶の成長速度を上昇させかつ、中間反応生成物
の基板結晶上の落下は着による結晶品質の低下を
防止せしめることが可能となる。
実施例
以下本発明を実施例をつかつて説明する。第２
図は本発明の一実施例である。横型反応管１の内
部にはカーボン製サセプター２がおかれており、
該サセプター上にInP基板３が乗せられている。
本装置は−族の化合物半導体のInP基板上に
InP又はIn1-xGaxAsyP1-yを単層又は複数層エピ
タキシヤル成長させるものである。基板結晶３は
高周波コイル４により加熱される。原料ガス(a)は
TEI、(b)はTEG、(c)はAsH3、(d)はPH3、(e)はド
ーピングガスである。ドーピングガスは複数種使
用されることもあり、その際はガス系統を更に付
加すればよい。InP基板３上にInP結晶を成長さ
せる場合を説明する。
図は本発明の一実施例である。横型反応管１の内
部にはカーボン製サセプター２がおかれており、
該サセプター上にInP基板３が乗せられている。
本装置は−族の化合物半導体のInP基板上に
InP又はIn1-xGaxAsyP1-yを単層又は複数層エピ
タキシヤル成長させるものである。基板結晶３は
高周波コイル４により加熱される。原料ガス(a)は
TEI、(b)はTEG、(c)はAsH3、(d)はPH3、(e)はド
ーピングガスである。ドーピングガスは複数種使
用されることもあり、その際はガス系統を更に付
加すればよい。InP基板３上にInP結晶を成長さ
せる場合を説明する。
ガス(b)、(c)、(e)はUb，Uc，Ue開栓、Vb，
Vc，Ve閉栓ガス(a)、(d)についてはUa，Ud閉栓、
Va，Vd開栓の状態にそれぞれあり、TEIとPH3
はVb，Vdを通り合流点５を通り反応管１に導か
れる。NVa〜NVeはコンダクタンス調節用の絞
りであり、これらの絞りの下流側（図面右側）で
は圧力は減圧状態である。従つて、ガスは減圧状
態で混合されることになり、密度が希薄で、流速
が大きい状態で混じ合うことになる。このため、
ガス間の中間反応を軽減し良質のエピタキシヤル
膜を得ることが可能であるInPエピタキシヤル層
上にInGaAsの成長を行なうためには、(d)のPH3
の系統のバルブVdを閉栓し、Udを開栓しPH3を
バイパスさせる。つぎに、Ub，Ucを開栓し、
Vb，Vcを開栓してTEG、AsH3を反応管に導く。
絞りの前後のガスの流量は標準状態換算では変わ
りないが圧力が絞りの後では減圧状態になるため
に、ガス流速は大きくなる。流速比は圧力比に反
比例するからである。
Vc，Ve閉栓ガス(a)、(d)についてはUa，Ud閉栓、
Va，Vd開栓の状態にそれぞれあり、TEIとPH3
はVb，Vdを通り合流点５を通り反応管１に導か
れる。NVa〜NVeはコンダクタンス調節用の絞
りであり、これらの絞りの下流側（図面右側）で
は圧力は減圧状態である。従つて、ガスは減圧状
態で混合されることになり、密度が希薄で、流速
が大きい状態で混じ合うことになる。このため、
ガス間の中間反応を軽減し良質のエピタキシヤル
膜を得ることが可能であるInPエピタキシヤル層
上にInGaAsの成長を行なうためには、(d)のPH3
の系統のバルブVdを閉栓し、Udを開栓しPH3を
バイパスさせる。つぎに、Ub，Ucを開栓し、
Vb，Vcを開栓してTEG、AsH3を反応管に導く。
絞りの前後のガスの流量は標準状態換算では変わ
りないが圧力が絞りの後では減圧状態になるため
に、ガス流速は大きくなる。流速比は圧力比に反
比例するからである。
従つてこの方式によつてガス間の混合は常に減
圧状態でおこすことができる。従来の方法は常圧
近傍でガスを混合し、後に絞りによつて減圧状態
に移行していたため、絞り以前の段階で常圧での
混合がおこり、この部分でガス中間反応の確率が
高まり異常反応生成物の発生により結晶性の低下
が見られた。本方法においては、原料諸ガスは減
圧状態で混合され中間反応が減少すると共に、ガ
ス組成切換え時の過度時間を短縮することができ
急岐なエピタキシヤル層界面を得ることが出来
る。なお、バルブUa〜Ueの下流側は、反応管の
下流点６にて合流しフイルターを通じて反応生成
物、未反応ガスの一部を除去し、減圧用真空ポン
プに導かれたのち、排ガス処理装置に導入され
る。実験例の反応管圧力は0.1気圧、絞りバルブ
より上流側の圧力は１気圧である。このときInP
及びInGaAsエピタキシヤル層は曇りのない鏡面
結晶から得られ、良好な光学的電気的特性を示
し、ガス間の中間反応が充分抑制されているこを
示した。又、InPとInGaAsとの界面急岐性は、
本発明を適用する前は60Å以上の厚さの変成層が
存在したのに対して、本発明の適用により20Å以
下に低減された。従つて、結晶中の荷電担体のド
ブロイ波長オーダーの物理現象を利用する薄膜デ
バイスの開発にとつても本方法が極めて有効であ
ることが判明した。
圧状態でおこすことができる。従来の方法は常圧
近傍でガスを混合し、後に絞りによつて減圧状態
に移行していたため、絞り以前の段階で常圧での
混合がおこり、この部分でガス中間反応の確率が
高まり異常反応生成物の発生により結晶性の低下
が見られた。本方法においては、原料諸ガスは減
圧状態で混合され中間反応が減少すると共に、ガ
ス組成切換え時の過度時間を短縮することができ
急岐なエピタキシヤル層界面を得ることが出来
る。なお、バルブUa〜Ueの下流側は、反応管の
下流点６にて合流しフイルターを通じて反応生成
物、未反応ガスの一部を除去し、減圧用真空ポン
プに導かれたのち、排ガス処理装置に導入され
る。実験例の反応管圧力は0.1気圧、絞りバルブ
より上流側の圧力は１気圧である。このときInP
及びInGaAsエピタキシヤル層は曇りのない鏡面
結晶から得られ、良好な光学的電気的特性を示
し、ガス間の中間反応が充分抑制されているこを
示した。又、InPとInGaAsとの界面急岐性は、
本発明を適用する前は60Å以上の厚さの変成層が
存在したのに対して、本発明の適用により20Å以
下に低減された。従つて、結晶中の荷電担体のド
ブロイ波長オーダーの物理現象を利用する薄膜デ
バイスの開発にとつても本方法が極めて有効であ
ることが判明した。
第１図は従来の減圧CVD装置の模式図である。
U1〜Unはバイパス回路へのストツプ弁、V1〜
Vnは反応管へのストツプ弁、NVoは反応管を減
圧状態にするための絞り弁である。又１……反応
管、２……サセプター、３……基板結晶、４……
基板加熱用高周波コイルを示す。 第２図は本発明の実施例を示すである。 第２図において、NVa〜NVe……圧力調節用
絞り弁、Ua〜Ue……バイパス回路へのストツプ
弁、Va〜Ve……反応管へのストツプ弁、１……
反応管、２……サセプター、３……基板、４……
基板加熱用高周波コイル、５……減圧ガス合流
部、６……減圧バイパスガスと反応管通過ガスの
合流部を示す。
U1〜Unはバイパス回路へのストツプ弁、V1〜
Vnは反応管へのストツプ弁、NVoは反応管を減
圧状態にするための絞り弁である。又１……反応
管、２……サセプター、３……基板結晶、４……
基板加熱用高周波コイルを示す。 第２図は本発明の実施例を示すである。 第２図において、NVa〜NVe……圧力調節用
絞り弁、Ua〜Ue……バイパス回路へのストツプ
弁、Va〜Ve……反応管へのストツプ弁、１……
反応管、２……サセプター、３……基板、４……
基板加熱用高周波コイル、５……減圧ガス合流
部、６……減圧バイパスガスと反応管通過ガスの
合流部を示す。
Claims (1)
- １ 反応管と、複数種の気体を反応管に導く配管
系と、反応管内で試料を保持する試料ホルダー
と、試料を加熱する加熱手段とを備えている
CVD装置において、前記配管系が、複数本の配
管を１つに合流して反応管に気体を導入する構造
を備え、さらに、該気体の合流部よりも上流にお
いて各気体の配管の途中に気体に対するコンダク
タンスを小さくする絞りをそれぞれ配置し、かつ
各絞りの下流側、合流部より上流側にそれぞれ第
１のストツプ弁を配し、又該ストツプ弁と絞りの
間の配管から分岐させた配管を各々第２のストツ
プ弁を配し、該第２のストツプ弁の先を反応管内
圧とほぼ等しい圧力を有する排気チエンバーに接
続した構造となつていることを特徴とする減圧
CVD装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59038014A JPS60182722A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 減圧ｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59038014A JPS60182722A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 減圧ｃｖｄ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60182722A JPS60182722A (ja) | 1985-09-18 |
| JPH0572743B2 true JPH0572743B2 (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=12513716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59038014A Granted JPS60182722A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 減圧ｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60182722A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2599558B1 (fr) * | 1986-05-27 | 1988-09-02 | Labo Electronique Physique | Procede de realisation d'un dispositif semi-conducteur, incluant le depot en phase vapeur de couches sur un substrat |
| JP2732833B2 (ja) * | 1986-08-29 | 1998-03-30 | ソニー株式会社 | 気相成長方法 |
| US6924235B2 (en) | 2002-08-16 | 2005-08-02 | Unaxis Usa Inc. | Sidewall smoothing in high aspect ratio/deep etching using a discrete gas switching method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5898138A (ja) * | 1981-12-07 | 1983-06-10 | Hitachi Metals Ltd | 減圧ｃｖｄ装置 |
-
1984
- 1984-02-29 JP JP59038014A patent/JPS60182722A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60182722A (ja) | 1985-09-18 |
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