JPH0799158A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

Info

Publication number
JPH0799158A
JPH0799158A JP5264194A JP26419493A JPH0799158A JP H0799158 A JPH0799158 A JP H0799158A JP 5264194 A JP5264194 A JP 5264194A JP 26419493 A JP26419493 A JP 26419493A JP H0799158 A JPH0799158 A JP H0799158A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pedestal
cooling
temperature
vapor phase
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
Application number
JP5264194A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Minagawa
康 皆川
Ryuichi Nakazono
隆一 中園
Tsunehiro Unno
恒弘 海野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP5264194A priority Critical patent/JPH0799158A/ja
Publication of JPH0799158A publication Critical patent/JPH0799158A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】 台座の温度を下げるために必要とされる時間
を短縮し、界面が急峻な多層エピタキシャル層を得る。 【構成】 ウェハーを載せるための台座5に、流体によ
る冷却手段6、7が設けられた気相成長装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、気相成長装置に関し、
特に、界面が急峻な多層エピタキシャル層を形成できる
気相成長装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な気相成長装置を図3を用いて説
明する。この図3に示される気相成長装置は、横型気相
反応炉であって、冷却水路2を有する石英反応管1と、
石英反応管1の内部には、原料ガス及びキャリアガスを
流すガス流路4とウェハーを載せるためのカーボングラ
ファイトからなる台座5とが設けられた石英筒3と、石
英反応管1の周囲に台座5を加熱するために設けられた
高周波誘導加熱コイル8とを有している。なお、通常の
多層エピタキシャル成長においては、気相成長中の熱安
定性を保つため、台座5の熱容量がウェハーに対して大
きくなるように構成し、台座を一定の温度に保った状態
で成長を行っている。そして、以上の構成を有する気相
成長装置において、高周波誘導加熱コイル8で台座5を
加熱し、台座5上にウェハーを載せ、ガス流路4内に図
3中に実線矢印で示される方向へ、原料ガス及びキャリ
アガスを流してウェハー上に気相成長を行う。
【0003】ところで、多層エピタキシャル成長は、上
記のように一定の温度下で行われることが多いとはい
え、気相成長で得ようとする層の種類によっては、その
成長温度を層毎に変える必要があるものがある。その一
例として、トンネル接合デバイスを挙げることができ
る。以下に、トンネル接合デバイスの構造及びMOVP
E法を用いた成長方法を説明する。
【0004】トンネル接合を製造するためには、高キャ
リア濃度のn+ −GaAs層とp+−GaAs層の急峻
な界面を得ることが必要である。ここで、n+ −GaA
s層のキャリア濃度はn=7〜10×1018cm-3、p
+ −GaAs層のキャリア濃度はn=2〜6×1019
-3、その界面の遷移層は、10nm以下であることが
条件である。
【0005】n+ −GaAs層を成長させるためには、
シリコンをドープする。シリコンの原料であるジシラン
を十分に分解して利用するには、ある程度高い成長温度
が必要であるため、700℃以上の温度下で成長を行う
ことが多い。一方、p+ −GaAs層を成長させるため
には、炭素をドープする。この炭素の原料としては、G
aの原料であるトリメチルガリウムを使用し、その炭素
の取り込みを利用する。ところが、n+ −GaAs層の
成長温度である700℃以上の温度下では、Gaとメチ
ル基は解離してしまい、炭素を有効にGaAs層にドー
プすることができない。そのため、高濃度にGaAs中
にドープするためには、600℃以下の温度が望ましい
とされる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た多層エピタキシャル成長において、あるエピタキシャ
ル成長温度からあるエピタキシャル成長温度になるよう
に台座の温度を下げるには、多くの時間がかかる。した
がって、温度が下がるまで待つ間にAs抜けが起きる
等、エピタキシャル層表面が荒れ、トンネル接合界面を
急峻にすることが困難であるという問題がある。このよ
うに温度を下げるために時間がかかるのは、熱容量が大
きい台座が用いられているからである。また、台座は、
上部を流れるガスによっても若干冷却されるものの、大
部分は熱輻射によるものであり、更に、側面及び底面が
比熱が大きい石英管で覆われているため、より冷却する
ことが困難だからである。
【0007】したがって、本発明の目的は、台座の温度
を下げるために必要とされる時間を短縮し、界面が急峻
な多層エピタキシャル層を得ることができる気相成長装
置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、ウェハーを載せるための台座に、流体によ
る冷却手段が設けられたことを特徴とする気相成長装置
を提供する。
【0009】上記冷却手段は、台座内部に流体を通す流
体通路と、流体通路に流体を流し込むための手段とから
構成される。流体通路に流体を流し込むための手段とし
ては、石英管等、気相成長装置内に配置されて利用する
ことができるものであれば良い。また、上記流体には、
水素ガス若しくはヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活
性ガスが用いられる。
【0010】
【作用】ウェハーを載せるための台座に、流体による冷
却手段が設けられたため、熱容量が大きい台座を直接冷
却することができる。したがって、台座の冷却に要する
時間を短縮することができる。また、冷却のための流体
に水素ガス若しくはヘリウム、ネオン、アルゴン等の不
活性ガスを用いることにしたため、気相成長のための高
温下においても台座の冷却ができ、成長中のエピタキシ
ャル層に悪影響を及ぼすことはない
【0011】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面を参照しつ
つ詳細に説明する。図1には、本実施例の気相成長装置
の断面図が示されている。この気相成長装置は、従来技
術の欄で説明した図3の横型気相反応炉と同様であっ
て、冷却水路2を有する石英反応管1と、石英反応管1
の内部には、原料ガス及びキャリアガスを流すガス流路
4とウェハーを載せるためのカーボングラファイトから
なる台座5とが設けられた石英筒3と、石英反応管1の
周囲に台座5を加熱するために設けられた高周波誘導加
熱コイル8とを有している。なお、本実施例の台座5に
は、大きさが原料ガス及びキャリアガスの流れ(図1中
の実線矢印方向)の方向が5cm、幅が4cm、高さが
原料ガス及びキャリアガスの上流側が2cm、下流側が
2.5cmのものを用いた。
【0012】そして、本実施例においては、以上の構成
に加えて、台座5の下部に当たる石英筒3に高さ1c
m、幅3cmの穴6a及び6bを設け、この穴6a及び
6bをつなぐように台座5内部に高さ1cm、幅3cm
の冷却ガス通路6が設けられている。そして、穴6aに
は、台座5に設けられた冷却ガス通路6に冷却ガスを流
し込むための直径9mmの冷却用石英管7が接続されて
いる。
【0013】以上の構成を有する気相成長装置は、以下
のように使用される。台座5上にウェハーを載せ、図1
中の実線矢印方向に原料ガス及びキャリアガスを流して
エピタキシャル成長を行う。そして、多層にエピタキシ
ャル成長を行う必要があり、かつ、前回のエピタキシャ
ル成長温度より低い温度に台座5の温度を下げてエピタ
キシャル成長を行う必要がある場合に、冷却用石英管7
から台座5内の冷却ガス通路6へ冷却ガスを流し込み、
台座5を冷却することによってウェハーを冷却する(図
1中の点線矢印)。冷却ガスは、冷却ガス通路6を通過
することによって台座5の熱を奪い、穴6bから石英反
応管1と石英筒3との間に流出し、これを吸引する手段
(図示せず)により吸引され、石英反応管1外へ排出さ
れる。このようにして台座5を冷却し、ウェハーの温度
を次に行われるエピタキシャル成長温度にまで下げる。
所定の温度まで冷却されると台座5の冷却を終了する。
なお、冷却ガスは、エピタキシャル成長に悪影響を及ぼ
さないように、水素ガス若しくはヘリウム、ネオン、ア
ルゴン等の不活性ガスが用いられる。
【0014】次に、以上説明した本実施例の気相成長装
置と図3に示される従来の気相成長装置とを用いてトン
ネル接合を製造することにより、あるエピタキシャル成
長温度からあるエピタキシャル成長温度へ台座5が冷却
されるまでに要する時間を比較する。製造されるトンネ
ル接合の構造は、n−GaAs基板上に、n=1.0×
1019cm-3のn+ −GaAsを700℃で0.5μm
成長させ、次に、p=4.6×1019cm-3のp+ −G
aAsを550℃で0.2μm成長させたものである。
【0015】本実施例の気相成長装置においては、冷却
ガスとして水素ガスを用いた。そして、成長温度を70
0℃から550℃に冷却する際に、水素ガスの流量を様
々に変化させてみた。すると、水素ガスの流量を増加す
るにつれ、台座を700℃から550℃に冷却するのに
要する時間は減少することが確認された。具体的には、
水素ガスの流量を5リットル/minに設定した場合に
冷却時間は1分30秒であった。
【0016】従来の気相成長装置においては、成長温度
を700℃から550℃に冷却し、かつ安定するまでに
10分もの時間がかかった。なお、この気相成長装置の
台座には、本実施例と同様のサイズのものを用いた。
【0017】以上のように、本実施例の気相成長装置
は、台座5内に冷却ガス通路6が設けられているので、
あるエピタキシャル成長温度からあるエピタキシャル成
長温度にまで台座5の温度を下げるために要する時間を
大幅に短縮することができることが確認された。
【0018】また、上記比較を行うために製造したトン
ネル接合のJ−V特性曲線におけるピーク電流密度の冷
却時間依存性を図2に示す。図2において、冷却時間が
10分のものが従来の気相成長装置で成長させたもので
あり、そのピーク電流密度は4.6mA/cm2 であっ
た。一方、本実施例の気相成長装置においては、上述の
ように冷却用の水素ガスの流量を変化させて台座の冷却
を行った結果、水素ガスの流量を増加させるにつれて冷
却時間が短縮され、これに対応するようにピーク電流密
度も上昇している。特に、水素ガスの流量を5リットル
/minとした場合は、冷却時間は1分30秒で、ピー
ク電流密度は21.2mA/cm2 であった。このよう
に、台座の冷却時間を短縮した結果、本実施例の気相成
長装置で製造されたものは従来のものと比べて、ピーク
におけるトンネル電流密度が約4.6倍にもなり、大幅
に特性が改善されたものが得られる。
【0019】その理由は、トンネル接合の製造中、n+
−GaAsの成長温度からより低いp+ −GaAsの成
長温度に下げるまでの時間を短縮することができたた
め、温度が下がるまでの間にAs抜け等が起こらなかっ
たからであると考えられる。したがって、エピタキシャ
ル層表面が荒れることがなく、トンネル接合界面を急峻
にすることができたものと考えられる。
【0020】なお、本実施例では、トンネル接合の成長
を例にして説明してきたが、本実施例は更に、ヘテロ接
合バイポーラトランジスタ(HBT)の成長にも用いる
ことができる。このHBTの成長においても、n+ −G
aAsのコレクタ層の上にp+ −GaAsのベース層を
成長させる際に、台座の温度をトンネル接合と同様に冷
却する必要がある。この際、本実施例の気相成長装置を
用いれば、コレクタ層とベース層の界面を急峻すること
ができ、トランジスタの特性を改善することができる。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明の気相成長装置に
よれば、台座に流体による冷却手段を設けたので、台座
の温度を下げてある気相成長温度にするために必要とさ
れる時間を短縮でき、界面が急峻な多層エピタキシャル
層を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図2】トンネル接合におけるピーク電流密度の冷却時
間依存性を示すグラフである。
【図3】従来の気相成長装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1 石英反応管 2 冷却
水路 3 石英筒 4 ガス
流路 5 台座 6 冷却
ガス通路 6a、6b 穴 7 冷却
用石英管 8 高周波誘導加熱コイル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウェハー上に気相成長によってエ
    ピタキシャル層を形成する気相成長装置において、 前記ウェハーを載せるための台座に、流体による冷却手
    段が設けられたことを特徴とする気相成長装置。
  2. 【請求項2】 前記冷却手段は、前記台座内部に前記流
    体を通す流体通路と、 前記流体通路に流体を流し込むための流体供給管とから
    なる請求項1記載の気相成長装置。
  3. 【請求項3】 前記流体は、水素ガス若しくはヘリウ
    ム、ネオン、アルゴン等の不活性ガスから選択される請
    求項1又は2記載の気相成長装置。
JP5264194A 1993-09-28 1993-09-28 気相成長装置 Pending JPH0799158A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5264194A JPH0799158A (ja) 1993-09-28 1993-09-28 気相成長装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5264194A JPH0799158A (ja) 1993-09-28 1993-09-28 気相成長装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0799158A true JPH0799158A (ja) 1995-04-11

Family

ID=17399792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5264194A Pending JPH0799158A (ja) 1993-09-28 1993-09-28 気相成長装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0799158A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113363138A (zh) * 2021-06-01 2021-09-07 上海晶盟硅材料有限公司 外延生长方法和设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63207121A (ja) * 1987-02-23 1988-08-26 Nikon Corp 光cvdによる薄膜の製造方法及びそれに使用される装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63207121A (ja) * 1987-02-23 1988-08-26 Nikon Corp 光cvdによる薄膜の製造方法及びそれに使用される装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113363138A (zh) * 2021-06-01 2021-09-07 上海晶盟硅材料有限公司 外延生长方法和设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4716558B2 (ja) 炭化珪素基板
US6830618B2 (en) Manufacturing method for producing silicon carbide crystal using source gases and apparatus for the same
CN112701031B (zh) 一种碳化硅外延材料的缓冲层生长方法
EP0068839A1 (en) Method and apparatus for vapor phase growth of a semiconductor
JP2006261612A (ja) 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置
JPH0799158A (ja) 気相成長装置
CN113584577A (zh) 一种碳化硅的结晶界面控制结构、生长设备和制备方法
CN112609238A (zh) 一种碳化硅单晶生长用坩埚、装置及应用
KR20110059399A (ko) 단결정 성장 방법
JP2003183098A (ja) SiC単結晶の製造方法及びSiC単結晶の製造装置
JP3494467B2 (ja) 半導体薄膜の形成方法
CN105369217A (zh) 一种基区缓变掺杂碳化硅薄膜外延制备方法
JP4396195B2 (ja) Cvdエピタキシャル成長方法
JP2739469B2 (ja) SiC膜の成長方法
JP4311140B2 (ja) Cvdエピタキシャル成長方法
CN104233219A (zh) 一种控制掺杂源流量p型重掺杂碳化硅薄膜外延制备方法
KR20210068748A (ko) 웨이퍼 제조 장치, 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼 제조 방법 및 그에 의해 제조된 대구경 실리콘 카바이드 웨이퍼
JP2002274995A (ja) 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法
CN215251328U (zh) 一种籽晶托盘、晶体生长设备和碳化硅晶体
CN121992491A (zh) 一种通过调控温度梯度生长氮化物晶体的装置及方法
CN104233470A (zh) 一种控制氢气流量p型低掺杂碳化硅薄膜外延制备方法
JP3115058B2 (ja) 気相成長方法、気相成長装置および微粒子生成装置
JPH0817737A (ja) エピタキシャル成長法及びエピタキシャル成長基板
JPS612318A (ja) 半導体成長装置
JP2019116405A (ja) 炭化珪素単結晶の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040127

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040329

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Effective date: 20040511

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040524

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 5

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090528

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 6

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100528

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100528

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110528

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120528

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120528

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130528

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees