JPS5954698A - 単結晶成長装置 - Google Patents
単結晶成長装置Info
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- JPS5954698A JPS5954698A JP16612182A JP16612182A JPS5954698A JP S5954698 A JPS5954698 A JP S5954698A JP 16612182 A JP16612182 A JP 16612182A JP 16612182 A JP16612182 A JP 16612182A JP S5954698 A JPS5954698 A JP S5954698A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ）発明の技術分野
本発明ｔよ気相エビタキンヤル成長における温度測定お
よび膜ｊν制両を改良した羊結晶成長装的に関する６ （ｂ）゛技術の背景 ガリウム砒素（ＧａＡｓ ） ｓ アルミニウムガリウ
ム砒素（ＡｌｘＧａ１’−＊Ａｓ ）などの化合物半導
体結晶を用いた半導体デバイスは公知である。
よび膜ｊν制両を改良した羊結晶成長装的に関する６ （ｂ）゛技術の背景 ガリウム砒素（ＧａＡｓ ） ｓ アルミニウムガリウ
ム砒素（ＡｌｘＧａ１’−＊Ａｓ ）などの化合物半導
体結晶を用いた半導体デバイスは公知である。
こ＼で□マイクロ波用ダイオード、□ トランジスタな
どの半導体素子は上記のような化合物半導体からなる単
結晶ウェハ上に下ナー不純物或はアクセプタ不純物を含
んだ同種の結晶全エビタキ７ヤル成長させるか或はこれ
らの不純物を直接に拡散させて半導体の電導の夕・イブ
（電子電導型或は正孔電導型つおよび電導度の違った半
導体領域を作り、これを用いて各種の半導体デバイスが
作られている。またＡｊｌｘＧａｉ −ｘＡｓ ＠バラ
フッ層としてその」二にＧａＡｇを成長させ（ヘテロバ
ッファ〕、トランジスタを形成することも行われている
。
どの半導体素子は上記のような化合物半導体からなる単
結晶ウェハ上に下ナー不純物或はアクセプタ不純物を含
んだ同種の結晶全エビタキ７ヤル成長させるか或はこれ
らの不純物を直接に拡散させて半導体の電導の夕・イブ
（電子電導型或は正孔電導型つおよび電導度の違った半
導体領域を作り、これを用いて各種の半導体デバイスが
作られている。またＡｊｌｘＧａｉ −ｘＡｓ ＠バラ
フッ層としてその」二にＧａＡｇを成長させ（ヘテロバ
ッファ〕、トランジスタを形成することも行われている
。
さて′ダイオード、トランジスタなど電導キャリヤの種
類が違う半導体層の接合を利用するデバイスにおいては
高い整流比と拘置なノ１１゛性をもつことが必要であり
、そのためにはエピタキシャル層のノアさが正確にコン
トロールされていること、および急峻な不純物ｐ！度勾
配をもっていることが必、要。
類が違う半導体層の接合を利用するデバイスにおいては
高い整流比と拘置なノ１１゛性をもつことが必要であり
、そのためにはエピタキシャル層のノアさが正確にコン
トロールされていること、および急峻な不純物ｐ！度勾
配をもっていることが必、要。
である。また良好なヘテ四バッファ構造を形成するため
には、急峻な組成勾配を笑現す鼠ととが必□四である。
には、急峻な組成勾配を笑現す鼠ととが必□四である。
。
庫発明はこのような条件金満した半導体層を気相エピタ
キシャル成門すや装置の構成に１ルＪする。
キシャル成門すや装置の構成に１ルＪする。
ものである。
（ｃ） 従来技術どｌｌ−ｉＪ題点
半導体ＩＩｊ結晶ウニて・≦以杏ウェハ）土に急峻な不
純物＃度勾配及び組成勾配をもつエピタキシャル層を成
長させるには反応容器内の反桓：ガスの文、換が迅速に
イＪわれることが必テンであシ今まで次の何れかの方法
がとられていた。。
純物＃度勾配及び組成勾配をもつエピタキシャル層を成
長させるには反応容器内の反桓：ガスの文、換が迅速に
イＪわれることが必テンであシ今まで次の何れかの方法
がとられていた。。
（１）反応ガスの流、−７を太（（する。
（２）反応ガスをウェハの近くまで細’＃Ｗ’ ｋ用い
て楡０人する。
て楡０人する。
（３） ライナ管を用いる。
これらの方法の内、（１）の方法は反応容器内のガスの
交換は速に行われるが、ウェハおよび原料ガスの分解温
度やガスの流れなどが変化する結果とし、てエピタキシ
ャル成長の均一性が損われると云う欠点がおる。
交換は速に行われるが、ウェハおよび原料ガスの分解温
度やガスの流れなどが変化する結果とし、てエピタキシ
ャル成長の均一性が損われると云う欠点がおる。
：ｊｆＣ，□（２）′の方法は成長過程の温度ｍ″４節
を熱血対によらず赤外線温度計を用いて行う場合や、成
長層の厚さを干渉光を用いて行う場合には視野が遮ら□
れるため使用できない欠点がある。
を熱血対によらず赤外線温度計を用いて行う場合や、成
長層の厚さを干渉光を用いて行う場合には視野が遮ら□
れるため使用できない欠点がある。
然しく３）のライナ管を用いる方法は反応容器内の実効
容積を狭めると共に反応容器４Ｊ（１１壁の汚染を防ぐ
点で甚だ有効である。
容積を狭めると共に反応容器４Ｊ（１１壁の汚染を防ぐ
点で甚だ有効である。
次にエピタキシャル成長中にとの膜厚を測定する方法と
しては縦形反応管の上部に透明石英製の覗き窓を有する
治具を設け、これよりタングステンランプ、キセノンラ
ンプ或いはレーザからの単色光を投射しこの干渉を利用
して膜Ｊレヲ測定することを行っていた。
しては縦形反応管の上部に透明石英製の覗き窓を有する
治具を設け、これよりタングステンランプ、キセノンラ
ンプ或いはレーザからの単色光を投射しこの干渉を利用
して膜Ｊレヲ測定することを行っていた。
然し縦形反応管の上部は同時に反応ガスの導入路であシ
、真砂のエピタキシャル成長を行う際に急峻な組成勾配
及び不純物濃度勾配を得る／Ｃめ反応管上部の容積を広
くとることはσ１−されない。
、真砂のエピタキシャル成長を行う際に急峻な組成勾配
及び不純物濃度勾配を得る／Ｃめ反応管上部の容積を広
くとることはσ１−されない。
それでガス導入路を狭く作るだめ反応管の上部より膜厚
測定用の入射光と反射光・を分離するととが困雌であり
、また観測装匝金成長装僅の上に置くか或は反射鏡を用
いて光導路を形成する必要があり複雑な操作を必貿とし
た。
測定用の入射光と反射光・を分離するととが困雌であり
、また観測装匝金成長装僅の上に置くか或は反射鏡を用
いて光導路を形成する必要があり複雑な操作を必貿とし
た。
なお膜厚の測定は反応容器が透明石英製であるため容器
の側面からも可能であるがエピタキシャル成長中に容器
内壁にも反応物の分解析出が起るので観測は不ηＪ能で
ある。
の側面からも可能であるがエピタキシャル成長中に容器
内壁にも反応物の分解析出が起るので観測は不ηＪ能で
ある。
（ｄ） 発明の目的 ・
本３’ｉ！ｉＩＪの目的は化合物半導体の気相エピタキ
シャル成長中に外部より１向厚、温度などの測定がｂ」
能で且つわ、峻な組１ｊに勾配及び濃１度勾配をもつ半
導゛体層の成長がＴ′ｉＪ能な胚性の構成を提供するこ
とをｌ」的とする。
シャル成長中に外部より１向厚、温度などの測定がｂ」
能で且つわ、峻な組１ｊに勾配及び濃１度勾配をもつ半
導゛体層の成長がＴ′ｉＪ能な胚性の構成を提供するこ
とをｌ」的とする。
（ｅ） う；）明の構成
本発明の目的１ｌ−Ｊ、ガシ明石英よりなる反応管の中
央７３Ｂにライナ管′（ｉｌ−設しプると共にこの上部
にライナ管に支承さ）１．る石英ブロックを設けこのブ
ロックに反応９〕上部よシロ人される反応ガスが一度反
応／％壁に当った後反射してウェハへと流入するよう検
数の流通孔を設け、この流通孔を反応ガスの流通孔と膜
厚および温度測定用の収測孔として使用する半導体結晶
成長製置によシ通成することができる。 。
央７３Ｂにライナ管′（ｉｌ−設しプると共にこの上部
にライナ管に支承さ）１．る石英ブロックを設けこのブ
ロックに反応９〕上部よシロ人される反応ガスが一度反
応／％壁に当った後反射してウェハへと流入するよう検
数の流通孔を設け、この流通孔を反応ガスの流通孔と膜
厚および温度測定用の収測孔として使用する半導体結晶
成長製置によシ通成することができる。 。
（ｆ） 発明の実施例
本発明はカス吹出し孔には熱分子９’＋生成物が析出し
ないことおよび半導体結晶成長製置の反応管が透明石英
製であることを利用し、反応ガスの流入孔を反応管壁１
で屈曲して設けこれを膜厚、温度などを測定する観測窓
に併用するものである。
ないことおよび半導体結晶成長製置の反応管が透明石英
製であることを利用し、反応ガスの流入孔を反応管壁１
で屈曲して設けこれを膜厚、温度などを測定する観測窓
に併用するものである。
以下化合物半〜８体としてＧａＡｓをとシ図Ｗ」によシ
本発明を簡明する。
本発明を簡明する。
第１図は本発明を実施した半２７７、体結晶成長装置の
正Ｗ】図、第２図および第３図は本発明に係る石英ブロ
ックのり１面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。
正Ｗ】図、第２図および第３図は本発明に係る石英ブロ
ックのり１面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。
第１図においてこの装置ＩｉＩはｉＲ明石英製、の反応
管１と熱分解全行う面周波誘導コイル２がらなり、反応
管１の上部にはアル、シン（ＡｓＨｓ ） 、トリメチ
ールガリウム（Ｇａ （ＣＨ３）、） ｔ・リメチール
アルミニウノ・ＣＡＪＩ’ （ＣＨｓ ） ｓ Ｊ 、
硫化水−：う（Ｈａｓ）ｆＬどの坤、旧ガスを供給する
導入口１３と水素（１１４）などのヤヤリャガス金供給
する六入口４とがある０１だ反応管１の中火部にｌＩ：
ｌ、ライナ管５に四重れ”’ＣＧａＡｓ ’）エバ６が
カーポンプセクタ７の上に載１１９すれており、このカ
ーボンザーヒグタ７は１怜１がイλけ、）棒８と連結し
にＷｉ ＋ｆｉｌ ＋成長中にモータによりイ戊連回転
さノするよう構成されている。
管１と熱分解全行う面周波誘導コイル２がらなり、反応
管１の上部にはアル、シン（ＡｓＨｓ ） 、トリメチ
ールガリウム（Ｇａ （ＣＨ３）、） ｔ・リメチール
アルミニウノ・ＣＡＪＩ’ （ＣＨｓ ） ｓ Ｊ 、
硫化水−：う（Ｈａｓ）ｆＬどの坤、旧ガスを供給する
導入口１３と水素（１１４）などのヤヤリャガス金供給
する六入口４とがある０１だ反応管１の中火部にｌＩ：
ｌ、ライナ管５に四重れ”’ＣＧａＡｓ ’）エバ６が
カーポンプセクタ７の上に載１１９すれており、このカ
ーボンザーヒグタ７は１怜１がイλけ、）棒８と連結し
にＷｉ ＋ｆｉｌ ＋成長中にモータによりイ戊連回転
さノするよう構成されている。
こメで気相エピタキシャル成長は上方より規足の流ｈ；
にＪＹｌ ｉｉｉ ８れた反応ガスとキャリヤカスを」
二ｌり１（の２内人Ｌ’］３．４からｖｉＬ人させ排出
口９から刊出し乍ら筒周ｃＬ、′ｆｆ１ｉ４堝コイル２
に通電してカーポンプセクタ７を加熱することによりウ
ェハ上で化学反応を起延ぜてエピタキシャル成長を行う
ものである０ こ＼でライプ甲１５は反応′肖“１内の火効谷槓を少く
して反尾、ガスの１置換をｂ品にするとと＼反応？ｔ第
１への分フリを生成物への街出汚染を防ぐために設けら
れているものでｔｉｔ来のＡｉ１□１品ノ戊長装置６に
も用いら第１ている。
にＪＹｌ ｉｉｉ ８れた反応ガスとキャリヤカスを」
二ｌり１（の２内人Ｌ’］３．４からｖｉＬ人させ排出
口９から刊出し乍ら筒周ｃＬ、′ｆｆ１ｉ４堝コイル２
に通電してカーポンプセクタ７を加熱することによりウ
ェハ上で化学反応を起延ぜてエピタキシャル成長を行う
ものである０ こ＼でライプ甲１５は反応′肖“１内の火効谷槓を少く
して反尾、ガスの１置換をｂ品にするとと＼反応？ｔ第
１への分フリを生成物への街出汚染を防ぐために設けら
れているものでｔｉｔ来のＡｉ１□１品ノ戊長装置６に
も用いら第１ている。
本発明はこのライナ管５を支持台としこの上にガス流入
孔と観測孔をもつ石英ブロック１０全備える点に特徴が
ある。すなわち、かかる石英ブロック１０は円筒状を有
しその中央に設けであるガス流入孔］、１が反応管側に
向って複数個に分岐し、石英ブロック１０の外周部に達
して後再びザセプ□り上に１ｕかれたウェハ６に向って
屈折する流入孔奪Ｑｆｉえるものである。
孔と観測孔をもつ石英ブロック１０全備える点に特徴が
ある。すなわち、かかる石英ブロック１０は円筒状を有
しその中央に設けであるガス流入孔］、１が反応管側に
向って複数個に分岐し、石英ブロック１０の外周部に達
して後再びザセプ□り上に１ｕかれたウェハ６に向って
屈折する流入孔奪Ｑｆｉえるものである。
と＼で石英ブロック１０の下側に設けられている流入化
工２は反応管壁１を；１６． Ｌ、てウエノ・６の膜厚
測定および温度測定を行うもので、そのためには、ウェ
ハ６の中央部がＶ数個の何Ｊしの孔からも充、分に目視
が出来るような角度と大きさをもって作られていること
り；必要で本実施例においては石英ブ□ロック１０の直
径６０關ｖｃＴＪＬ、て流入孔１２の直径は２０關にと
った。
工２は反応管壁１を；１６． Ｌ、てウエノ・６の膜厚
測定および温度測定を行うもので、そのためには、ウェ
ハ６の中央部がＶ数個の何Ｊしの孔からも充、分に目視
が出来るような角度と大きさをもって作られていること
り；必要で本実施例においては石英ブ□ロック１０の直
径６０關ｖｃＴＪＬ、て流入孔１２の直径は２０關にと
った。
なお第２図は２つの流通孔１２が対称位装置に設けられ
ている場合で紀３図は４つの流通孔１２がｉＬ１ダして
設けられている場合である。
ている場合で紀３図は４つの流通孔１２がｉＬ１ダして
設けられている場合である。
このように流通孔１２ ｉ？６ａｉｌｉｌｌ孔と兼用き
せると従来は反応管壁に分解生成物が析出して観測不能
な状ｉＪ！＜となるが反応ガスがθＩＩ、ノＬ−（Ｔい
るためこの部勺にｔ」、析出が生セず従りて視野かｆｆ
１１１にらｉＬる心配はない。
せると従来は反応管壁に分解生成物が析出して観測不能
な状ｉＪ！＜となるが反応ガスがθＩＩ、ノＬ−（Ｔい
るためこの部勺にｔ」、析出が生セず従りて視野かｆｆ
１１１にらｉＬる心配はない。
次にこの石英ブロックｌＯの利点はエピタキシャル層の
１１＞す）ｌｌｌ、 ｉｌ・１ｊ定を行う場合に８１）
２し１（Ａ）で示すように入射光１３と反射光１４とが
完全シ（−分＾１′（される／こめに観泪ｊ１が容易な
ことである。゛まだ第３図に７１＜すように４４［１の
流通孔１２を備えているｊＪθ合は波長を５１−にする
２つのレーザラ１．ｖ・式を月」いて＋ｊＭ ４ｕ氷き
Ｊｌｊｊの＋ｌ！ｉｆ定が可１１［］どなる。またこの
び１□通孔１２を用いてウェハ６のＩ！ＩＡ ｌ！ｆ
Ｉｕ’、！定を行うことは当然可りにである。
１１＞す）ｌｌｌ、 ｉｌ・１ｊ定を行う場合に８１）
２し１（Ａ）で示すように入射光１３と反射光１４とが
完全シ（−分＾１′（される／こめに観泪ｊ１が容易な
ことである。゛まだ第３図に７１＜すように４４［１の
流通孔１２を備えているｊＪθ合は波長を５１−にする
２つのレーザラ１．ｖ・式を月」いて＋ｊＭ ４ｕ氷き
Ｊｌｊｊの＋ｌ！ｉｆ定が可１１［］どなる。またこの
び１□通孔１２を用いてウェハ６のＩ！ＩＡ ｌ！ｆ
Ｉｕ’、！定を行うことは当然可りにである。
このように本９ｒ： ’Ｅ！娃゛反応ノｊスの１５ｉｔ
；入孔を反応管＾・、Ｌ、１： りウェハに向けて余ト
面して収りる仁とにより反尾、′ｌｉ−帆゛、を分部生
成物で汚染さぜう゛そのため従来は１１視ができなかっ
た反応管壁ＱＩ）、’５よυ入射う１．とノ！７．月１
几を分真；ｒして刀し↓第１（６川定ができる。
；入孔を反応管＾・、Ｌ、１： りウェハに向けて余ト
面して収りる仁とにより反尾、′ｌｉ−帆゛、を分部生
成物で汚染さぜう゛そのため従来は１１視ができなかっ
た反応管壁ＱＩ）、’５よυ入射う１．とノ！７．月１
几を分真；ｒして刀し↓第１（６川定ができる。
（ｇＪ 発明の効果
木が’； Ｉｌｊの火１ｊｌＨによりエピタキシャル成
長中における膜厚のコントロールが容易となり半導体デ
バイスのｑｔ性と歩留りに向」二することができる。
長中における膜厚のコントロールが容易となり半導体デ
バイスのｑｔ性と歩留りに向」二することができる。
第１図は本発明を適用した坐匈゛１体結晶成長装ｆ＾“
。 の構成図、第２図および第３図は本発明に係る石英ブロ
ックの形状で（＾）（ｌ−１：断面図、（Ｂ）は平面図
である０ 図において、１は反応管、５はライナ管、６は半導体学
結晶ウェハ、７はカーポンプセクタ、】０は石英ブロッ
ク、１１はガス流入孔、１２は反応ガス流通孔。
。 の構成図、第２図および第３図は本発明に係る石英ブロ
ックの形状で（＾）（ｌ−１：断面図、（Ｂ）は平面図
である０ 図において、１は反応管、５はライナ管、６は半導体学
結晶ウェハ、７はカーポンプセクタ、】０は石英ブロッ
ク、１１はガス流入孔、１２は反応ガス流通孔。
Claims (1)
- 反応管の中央部にライナ管によシ取シ囲まれると共にサ
セプタに載置された被処理□基板があり、該被処理基板
の上部に前記ライナ管に支承さ□れたブロック体があり
、該ブ□ロック体には反応管上部より供給さＪしる反応
ガス去一度反応□管権に向けて誘η゛１、した後にＮと
′ｌ！ｉ壁で反射□して被処理基板へと導く初戦の屈折
した反応ガス徳通：孔ｉ備えておム該ブロック体の流通
孔を通して反応ガスを供給（−乍ら、外部より神処理基
板を加熱して気相エビタギシＹル成長金行うと共に該流
通孔を用いて温度測定おまひ；〕句Ｎ１１１ｊ御全行う
ことｔ特徴と子る単結晶Ｊ成長装置＋’＝１． 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16612182A JPH0244800B2 (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Tanketsushoseichosochi |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16612182A JPH0244800B2 (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Tanketsushoseichosochi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5954698A true JPS5954698A (ja) | 1984-03-29 |
| JPH0244800B2 JPH0244800B2 (ja) | 1990-10-05 |
Family
ID=15825415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16612182A Expired - Lifetime JPH0244800B2 (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Tanketsushoseichosochi |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0244800B2 (ja) |
-
1982
- 1982-09-24 JP JP16612182A patent/JPH0244800B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0244800B2 (ja) | 1990-10-05 |
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