JPS6134932A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JPS6134932A
JPS6134932A JP15625584A JP15625584A JPS6134932A JP S6134932 A JPS6134932 A JP S6134932A JP 15625584 A JP15625584 A JP 15625584A JP 15625584 A JP15625584 A JP 15625584A JP S6134932 A JPS6134932 A JP S6134932A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45589Movable means, e.g. fans

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は急峻な組成或いは濃度プロフィルの変化をもつ
半導体層の形成が可能な気相成長方法に関する。
半導体レーザや高電子移動度トランジスタなど主に化合
物半導体からなる半導体素子は半導体基板上に伝導タイ
プやキャリア濃度を異にした同種或いは異種の半導体層
を複数回に互ってエピタキシャル成長させ、この上に電
極や配線などをパターン形成して作られている。
ここで各エピタキシャル成長層の接続部は結晶組成或い
は不純物濃度のプロフィルが急激な変化をしていること
が必要であり、を機金属気相エピタキシャル成長法(M
O−CVD法)による効率の良い製造方法の実用化が要
望されている。
〔従来の技術〕
第2図(A)は従来のMO−CVD法を行う縦形装置の
構成図で同図(B)はエピタキシャル成長を行う被処理
基板1を載置するサセプタの正面図また同図(C)はこ
の斜視図である。
ここで被処理基板1としてガリウム砒素(GaAs)や
インジウムg(InP)のような化合物半導体が良く用
いられている。
第2図(A)において縦形反応管(以下略して反応管)
3の中央部にはカーボンブロックで構成されるか或いは
これに炭化珪素(Si C)を被覆してなるカーボンサ
セプタ(以下略してサセプタ)2が回転軸4の上に設け
られていてモータにより低速回転するよう構成されてい
る。
ここでサセプタ2の上面には切削加工によって凹部が設
けられていて被処理基板1が嵌合しており、反応管3の
外側に設けた高周波コイル5により誘導加熱されるよう
になっている。
次に反応管3の上部には給気口6があって反応ガスとキ
ャリアガスがマスフローコントローラなどで流速を調節
されて反応管3に導入され、熱分解終了後は排気ロアか
ら排出される。
このような装置を用いてエピタキシャル成長が行われて
いるが被処理基板1の上に伝導タイプやキャリア濃度の
異なる半導体層を急峻なプロフィルの変化をもって成長
させる方法として従来は反応管3の中の反応ガスの交換
を速やかに行ったり、第2図(B)および(C)に示す
ようにサセプタ2を上下に分割して作り、エピタキシャ
ル成長が終わると共に上側のサセプタ8ごと被処理基板
1をハンドラを用いて移動させるか、あるいは石英やア
ルミナ製のカバーで被処理基板1を覆うなどの方法が講
じられている。
然し、このようにハンドラを使用すると装置構成が複雑
になり、また操作も容易ではなく、また反応ガスの交換
も容易には行えないと云う問題がある。
そこで本発明者はこの問題を解決する方法として第3図
に横断面図(A)と縦断面図(B)を示すような構造の
MO−CVD装置による気相成長方法を提案している。
(昭和59年2月29日出願、特願昭59−03783
5号) すなわち石英からなる横形反応管10(以下略して反応
管)を中央部において反応管と一体化した石英壁11と
カーボンサセプタ固定部12とにより分割して成長室1
3と待機室14を作り、雰囲気が相互に混入しないよう
に構成している。
ここでは便宜上反応室のうち一方を成長室13゜他方を
待機室14として区別し、以下待機室14から成長室1
3へ移動して気相成長を行う場合を主として述べる。
ここでカーボンサセプタ固定部12の上には被処理基板
1が載置されたカーボンサセプタ移動部14が置かれて
おり、同図(A)と(B)に示すようにカーボンサセプ
タ12の上部に設けた移動口15を通り、画室の雰囲気
を損なわない状態でスライド可能に構成されている。
また成長室13と待機室14には、反応管10の両側に
あるステンレス製のフランジ16を貫いてガス供給管1
7.18.19が設けられてそれぞれ反応ガスが供給さ
れる。
例えばガリウム砒素(Ga As )基板上にGaAs
よりなる電界効果トランジスタ(F E T’)を形成
する場合を例として言えば、ガス供給管18からはアル
シン(AsH:+)とトリメチルガリウム(TMG)か
らなる反応ガス、水素(H2)キャリアガス、硫化水素
(H2S)  ドーパントガスなどからなる混合ガスが
、またガス供給管17からは水素ガス(H2)を、また
ガス供給管19からはアルシン(AsH3)と水素(H
2)の混合ガスを適宜反応室に導入できるようになって
いる。
そして当初、被処理基板1を載置したカーボンサセプタ
移動部14をこれと接続する操作棒20により待機室1
4に移動しておき、ガス供給管19よりAsH3とH2
の混合ガスを供給し、排気口21より除去しながら高周
波コイル22に通電してカーボンサセプタ固定部12を
所定の温度に加熱すると共に、ガス供給管18からエピ
タキシャル成長を行うに必要な組成のガスを成長室13
に導入する。
そして温度およびガス雰囲気が定常状態に達した後は操
作棒20をもちいてカーボンサセプタ移動部14を成長
室13に移してエピタキシャル成長を行い、これが終わ
ると反応が進行しない待機室14に移し、ガス供給管1
7と18を用いて成長室13の雰囲気を次のエピタキシ
ャル成長に通した条件に変えこのように複数層のエピタ
キシャル成長を行う場合に成長室13と待機室14との
間を往復させることにより不純物濃度或いは組成プロフ
ィル変化の急峻なエピタキシャル成長層を得ることが可
能となる。
然し、このようにしてエピタキシャル成長層を形成して
みると目的とする急峻なプロフィルの変化は達成できる
ものの、厚さの分布が一様でないことが判り、この解決
が必要となった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明が解決せんとする問題点は急峻な組成或いは濃度
プロフィルの変化をもつと共に均一な厚さ分布を持つ複
数のエピタキシャル層を収率よ(製造できる気相成長方
法を確立するにある。
C問題点を解決するための手段〕 本問題の解決は被処理基板が載置された基板ホルダを隅
壁により複数個の空間に分離された反応室内に挿入し、
該隔壁に設けられた前記基板ホルダが挿通可能な貫通孔
を通して該基板ホルダを前記各空間内に移動し、前記貫
通孔を前記基板ホルダの一部で塞ぐことにより、他の空
間から所望の空間を略完全に分離した後、該所望の空間
内で前記被処理基板上方に反応ガスを供給するガス供給
管のガス噴出口を前記被処理基板と一定距離をおいて移
動させながら前記処理基板上に半導体層を気相成長させ
ることを特徴とする気相成長方法により解決することが
できる。
〔作用〕
本発明は第3図に示したMO−CVD装置による気相成
長方法においてエピタキシャル成長層の厚さが不均一と
なる理由はガス供給管18の位置が固定されている点に
あることに着目した。−すなわちMO−CVDにおいて
エピタキシャル層の成長は被処理基板に衝突する反応ガ
スの量に比例するので、ガス供給管18の位置を固定す
れば、その噴出口に対向する位置において結晶成長は最
も速く、遠ざかるに従って成長速度は遅くなる筈である
それ故に均等な厚さにエピタキシャル成長を行うにはガ
ス供給管18か或いは被処理基板1を移動させればよい
然し、成長室13はカーボンサセプタ移動部14の一部
により密閉するのでカーボンサセプタ移動部工4及びそ
れに載置された被処理基板1は移動させることはできな
い。
そこで本発明はガス供給管18を移動可能とすることに
より均等な膜厚をもつエピタキシャル成長を行うもので
ある。
〔実施例〕
第1図は本発明を実施した横形半導体成長装置の横断面
図(A)と縦断面図(B)でフランジ16に設けられて
いるガス供給管18が左右に移動可能に設けられている
以外は第3図に示す従来構造と違わない。
本発明はガス供給管18にベローズ22を付け、これを
成長室13の中に設け、ガス供給管18を移動させて気
相成長を行うものである。
すなわちOリング23により例えばステンレス製のベロ
ーズ22でガス供給管18を固定し、一方ベローズ22
の他端はフランジ16に固定しである。
このように被処理基板1に沿って噴出口24を移動させ
ることにより基板に対する反応ガスの供給は均等となり
、均一な膜厚分布を持つエピタキシャル層の成長が可能
となる。
なおベローズ22を成長室13の内側でなく外側に設け
ることも考えられるが、この場合は実験の結果、ベロー
ズの縮小の際にその中の反応ガスが成長室13に吐き出
されて雰囲気の構成を損なうため成長膜に良い゛影響を
与えないことが判った。
〔発明の効果〕
以上のように本発明は横形反応管10を石英壁11とカ
ーボンサセプタ固定部12により成長室13と待機室1
4とに分離し、カーボンサセプタ移動部14に載置した
被処理基板1にガス供給管18を移動させながら結晶成
長を行い、所定の膜成長が終わった後は待機室14にス
ライドさせるもので、本発明の実施により、膜厚分布が
良くまた濃度或いは急峻なプロフィルをもつエピタキシ
ャル成長層の形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体成長装置を説明するもので
、(A)は横断面図、 (B)は縦断面図。 第2図と第3図は従来の半導体成長装置の構造の説明図
であり、第2図(A)は縦形の断面図。 (B)はサセプタ部分の拡大図、 (C)はこの斜視図
。 第3図は本発明者が提案中の横形成長装置の説明図で(
A)は横断面図、 (B)は縦断面図である。 図において 1は被処理基板、     2はサセプタ、10は反応
管、      11は石英壁、12はカーボンサセプ
タ固定部、 13は成長室、      14は待機室15は移動口
、       16はフランジ、17、18.19は
ガス供給管、 22はへローズ、24は噴出口 である。 ネ/図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被処理基板が載置された基板ホルダを隔壁により
    複数個の空間に分離された反応室内に挿入し、該隔壁に
    設けられた前記基板ホルダが挿通可能な貫通孔を通して
    該基板ホルダを前記各空間内に移動し、前記貫通孔を前
    記基板ホルダの一部で塞ぐことにより、他の空間から所
    望の空間を略完全に分離した後、該所望の空間内で前記
    被処理基板上方に反応ガスを供給するガス供給管のガス
    噴出口を前記被処理基板と一定距離をおいて移動させな
    がら前記処理基板上に半導体層を気相成長させることを
    特徴とする気相成長方法。
  2. (2)上記ガス供給管はそれと接続され上記半導体層を
    気相成長させる反応側壁の内側に設けられたベローズを
    伸縮して移動させることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の気相成長方法。
JP15625584A 1984-07-26 1984-07-26 気相成長装置 Granted JPS6134932A (ja)

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JPH0520896B2 JPH0520896B2 (ja) 1993-03-22

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