JPS63204718A - 有機金属気相成長装置 - Google Patents
有機金属気相成長装置Info
- Publication number
- JPS63204718A JPS63204718A JP3850987A JP3850987A JPS63204718A JP S63204718 A JPS63204718 A JP S63204718A JP 3850987 A JP3850987 A JP 3850987A JP 3850987 A JP3850987 A JP 3850987A JP S63204718 A JPS63204718 A JP S63204718A
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- Japan
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- molecular beam
- source cell
- gas
- beam source
- grown
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- Pending
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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】
［概要］
減圧式有機金属気相成長装置において、分子線源セルを
設け、第１原料ガスより第２原料ガスに切り換える際、
分子線源セルから被成長結晶基板面に所望の分子線を照
射して保護するように構成する。そうすれば、成長面が
損傷されずに、高品質で且つ急峻な接合をもった成長層
が得られる。
設け、第１原料ガスより第２原料ガスに切り換える際、
分子線源セルから被成長結晶基板面に所望の分子線を照
射して保護するように構成する。そうすれば、成長面が
損傷されずに、高品質で且つ急峻な接合をもった成長層
が得られる。
［産業上の利用分野］
本発明は有機金属気相成長装置（ＭＯＣＶＤ装置）の改
善に関する。
善に関する。
半導体装置の製造方法において、半導体基板上に半導体
結晶層を成長するエピタキシャル成長法が知られており
、これは最も重要な基礎技術である。
結晶層を成長するエピタキシャル成長法が知られており
、これは最も重要な基礎技術である。
そのようなエピタキシャル成長法のうち、最近、有機金
属熱分解気相成長法（Ｍ ＯＣＶ Ｄ ： Ｍｅｔａｌ
Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）が開発されており、これは有機
金属ガスを原料ガスにして、それを熱分解させて結晶成
長する方法で、この方式は減圧中（常圧でも可）におい
て低温度で成長でき、例えば、化合物半導体デバイスを
製造する場合、化合物半導体層の急峻なヘテロ接合を容
易に得られる利点のあるものである。
属熱分解気相成長法（Ｍ ＯＣＶ Ｄ ： Ｍｅｔａｌ
Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）が開発されており、これは有機
金属ガスを原料ガスにして、それを熱分解させて結晶成
長する方法で、この方式は減圧中（常圧でも可）におい
て低温度で成長でき、例えば、化合物半導体デバイスを
製造する場合、化合物半導体層の急峻なヘテロ接合を容
易に得られる利点のあるものである。
しかし、ＭＯＣＶＤ法を適用するＭＯＣＶＤ装置では、
急峻な接合が得られると共に、接合面がダメージ（損傷
）を受けないように成長することが望まれている。
急峻な接合が得られると共に、接合面がダメージ（損傷
）を受けないように成長することが望まれている。
［従来の技術］
従来より種々の構造のＭＯＣＶＤ装置が提案されている
が、複数の反応室を有する（多室型の）ＭＯＣＶＤ装置
の概要断面図を第４図に示しており、図において、１は
二室（ＩＡ、 ＩＢ）を有する反応管、２は被成長結晶
基板（ウェハー）、３はウェハーを載置するサセプタ、
４はウェハーを加熱する高周波加熱コイル、５は真空排
気口、６は第１原料ガスの流入口、７は第２原料ガスの
流入口。
が、複数の反応室を有する（多室型の）ＭＯＣＶＤ装置
の概要断面図を第４図に示しており、図において、１は
二室（ＩＡ、 ＩＢ）を有する反応管、２は被成長結晶
基板（ウェハー）、３はウェハーを載置するサセプタ、
４はウェハーを加熱する高周波加熱コイル、５は真空排
気口、６は第１原料ガスの流入口、７は第２原料ガスの
流入口。
８はサセプタを移動させる回転軸で、反応管やサセプタ
などの構成部材は高純度な透明石英で作成されている。
などの構成部材は高純度な透明石英で作成されている。
このようなＭＯＣＶＤ装置を用いて、例えば、ＩｎＰ基
十反（ウェハー）２の上にＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓ層と
を成長する場合、まず、第４図に示す位置（ＩＡ室）に
ウェハー２を載せたサセプタ３を配置し、第１原料ガス
流入口６からトリエチルインジウム（ＴＥＩ）とホスフ
ィン（ＰＨ３）を流入して、６００℃に加熱したウェハ
ー２面上に到達させ、その原料ガスを加熱分解してＩｎ
Ｐ層を成長する。一方、第２原料ガスの流入ロアからＩ
Ｂ室にはＰＨ３のみ流入させておく。次いで、ＩｎＰ層
の成長が終わると、回転軸８でサセプタをＩＢ室に回転
して移動（点線で示す位置）させ、第２原料ガスを切り
換えて、ガス流入ロアからＴＥＩとトリエチルガリウム
（ＴＥＧ）とアルシン（ＡＳＨ３）を流入し、加熱した
ウェハー２面上に到達させて、その原料ガスを加熱分解
してＩｎＧａＡｓ層を成長する。
十反（ウェハー）２の上にＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓ層と
を成長する場合、まず、第４図に示す位置（ＩＡ室）に
ウェハー２を載せたサセプタ３を配置し、第１原料ガス
流入口６からトリエチルインジウム（ＴＥＩ）とホスフ
ィン（ＰＨ３）を流入して、６００℃に加熱したウェハ
ー２面上に到達させ、その原料ガスを加熱分解してＩｎ
Ｐ層を成長する。一方、第２原料ガスの流入ロアからＩ
Ｂ室にはＰＨ３のみ流入させておく。次いで、ＩｎＰ層
の成長が終わると、回転軸８でサセプタをＩＢ室に回転
して移動（点線で示す位置）させ、第２原料ガスを切り
換えて、ガス流入ロアからＴＥＩとトリエチルガリウム
（ＴＥＧ）とアルシン（ＡＳＨ３）を流入し、加熱した
ウェハー２面上に到達させて、その原料ガスを加熱分解
してＩｎＧａＡｓ層を成長する。
このような多室型のＭＯＣＶＤ装置を用いる理由は、出
来るだけ速く原料ガスを切り換えて、急峻なＩｎＰ層と
ＩｎＧａＡｓ層との接合を得たいためであり、この型式
の構造によれば単室型の装置より一層急峻な接合を作製
することができる。
来るだけ速く原料ガスを切り換えて、急峻なＩｎＰ層と
ＩｎＧａＡｓ層との接合を得たいためであり、この型式
の構造によれば単室型の装置より一層急峻な接合を作製
することができる。
なお、予め反応管のＩＢ室にＰＨ，を流入させておくわ
けは、ＦＰ（Ｐ）が蒸発し易いため、ウェハーをＩＢ室
に移動した時、成長したＩｎＰ層から燐が蒸発するのを
防止するためである。
けは、ＦＰ（Ｐ）が蒸発し易いため、ウェハーをＩＢ室
に移動した時、成長したＩｎＰ層から燐が蒸発するのを
防止するためである。
［発明が解決しようとする問題点コ
しかし、このような急峻な接合を得るために考案した構
造の多室型ＭＯＣＶＤ装置を使用しても、原料ガスの切
換えタイミングが不適当であると、両原料ガスの混合が
起こり、また、反応管内にガス溜りができると、その残
存ガスの影響を受けて成長層の遷移領域（接合領域のこ
と）の品質が低下する。
造の多室型ＭＯＣＶＤ装置を使用しても、原料ガスの切
換えタイミングが不適当であると、両原料ガスの混合が
起こり、また、反応管内にガス溜りができると、その残
存ガスの影響を受けて成長層の遷移領域（接合領域のこ
と）の品質が低下する。
更に、多室型の成長装置はサセプタを回転して移動する
際に、初めのＩＡ室の原料ガスが混入して（る場合があ
り、同様に遷移領域の品質を悪くして、急峻な接合の形
成に悪影響を与える。
際に、初めのＩＡ室の原料ガスが混入して（る場合があ
り、同様に遷移領域の品質を悪くして、急峻な接合の形
成に悪影響を与える。
本発明はこのような欠点を低減するＭＯＣＶＤ装置を提
案するものである。
案するものである。
［問題点を解決するための手段］
その目的は、ウェハー（被成長結晶基板）に対向する位
置に分子線源セルを設け、第１原料ガスから第２原料ガ
スに切り換える際に、該分子線源セルからウェハー面に
所望ガスの分子線を照射するように構成したＭ’０ＣＶ
Ｄ装置によって達成される。
置に分子線源セルを設け、第１原料ガスから第２原料ガ
スに切り換える際に、該分子線源セルからウェハー面に
所望ガスの分子線を照射するように構成したＭ’０ＣＶ
Ｄ装置によって達成される。
［作用］
即ち、本発明にかかるＭ ＯＣＶ Ｄ装置は、単室型の
減圧式成長装置であって、分子線源セルを設けて、原料
ガスの切換え時に、分子線源セルからウェハー面に所望
ガスの分子線を照射して保護する構造にする。そうすれ
ば、接合面が損傷されず、高品質で急峻な接合の成長層
が得られる。
減圧式成長装置であって、分子線源セルを設けて、原料
ガスの切換え時に、分子線源セルからウェハー面に所望
ガスの分子線を照射して保護する構造にする。そうすれ
ば、接合面が損傷されず、高品質で急峻な接合の成長層
が得られる。
［実施例］
以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第１図は本発明にかかるＭＯＣＶＤ装置の概要断面図を
示しており、１１は反応管、１２はウェハー（被成長結
晶基板）、１３はウェハーを加熱するヒータ、１４は原
料ガスのガス流入口、１５は分子線源セル、 １６は分
子線源セルのシャック−２１７はロータリーポンプにｉ
ｌｌしる排気口、１８はターボポンプに通じる排気口で
、■は開閉バルブである。
示しており、１１は反応管、１２はウェハー（被成長結
晶基板）、１３はウェハーを加熱するヒータ、１４は原
料ガスのガス流入口、１５は分子線源セル、 １６は分
子線源セルのシャック−２１７はロータリーポンプにｉ
ｌｌしる排気口、１８はターボポンプに通じる排気口で
、■は開閉バルブである。
図のように、本発明にかかるＭＯＣＶＤ装置は単室であ
り、ウェハーを縦方向に配置して、そのウェハー面にセ
ル内の分子線ガスが当たるように、分子線源セル１５を
ウェハー１２の対向した位置に配置しである。
り、ウェハーを縦方向に配置して、そのウェハー面にセ
ル内の分子線ガスが当たるように、分子線源セル１５を
ウェハー１２の対向した位置に配置しである。
このようなＭＯＣＶＤ装置の操作の状態図を第２図（ａ
）および（ｂ）に示しており、同図（ａ）は結晶層を成
長中の状態図で、ガス流入口１４から原料ガスを流入中
であり、且つ、分子線源セルのシャッター１６は閉じら
れていて、排気口１７からロータリーポンプ（図示せず
）で排気されている。また、第２図（ｂｌは成長が中止
されて、原料ガスを切換え中の状態図で、ガス流入口１
４はバルブＶで閉じられ、分子線源セルのシャッター１
６が開けられてウェハー１２面を分子線源セルから照射
した分子線ガスで保護しており、排気口１８からターボ
ポンプ（図示せず）で排気中の状態を示している。
）および（ｂ）に示しており、同図（ａ）は結晶層を成
長中の状態図で、ガス流入口１４から原料ガスを流入中
であり、且つ、分子線源セルのシャッター１６は閉じら
れていて、排気口１７からロータリーポンプ（図示せず
）で排気されている。また、第２図（ｂｌは成長が中止
されて、原料ガスを切換え中の状態図で、ガス流入口１
４はバルブＶで閉じられ、分子線源セルのシャッター１
６が開けられてウェハー１２面を分子線源セルから照射
した分子線ガスで保護しており、排気口１８からターボ
ポンプ（図示せず）で排気中の状態を示している。
このように操作できる構造のＭＯＣＶＤ装置を用いれば
、接合面が損傷されず、急峻な接合をもった成長層が得
られる。
、接合面が損傷されず、急峻な接合をもった成長層が得
られる。
このＭＯＣＶＤ装置を用いて、ＩｎＰ５板上にＩｎＰ層
とＩｎＧａＡｓ層とを連続成長する具体例を説明する。
とＩｎＧａＡｓ層とを連続成長する具体例を説明する。
第３図に原料ガスの流入状況を示すタイムチャートを示
している。まず、ＭＯＣＶＤ装置を第２図（ａｌの状態
にして、ＩｎＰ基板を６００℃まで加熱し、その間は予
めキャリアガスのＨ２（水素）とＰＨ，を流しておく。
している。まず、ＭＯＣＶＤ装置を第２図（ａｌの状態
にして、ＩｎＰ基板を６００℃まで加熱し、その間は予
めキャリアガスのＨ２（水素）とＰＨ，を流しておく。
次いで、ＴＥＩを流入し、減圧度を０．１気圧程度にし
て、ＴＥＩとＰＨ３との原料ガス（第１原料ガス）を加
熱分解してＩｎＰ層を成長する。
て、ＴＥＩとＰＨ３との原料ガス（第１原料ガス）を加
熱分解してＩｎＰ層を成長する。
次いで、ＭＯＣＶＤ装置を第２図（ｂ）の状態に切り換
え、ターボポンプで排気して１０−’ＴｏｒｒＯ高真空
に排気する。この切換え時は、最初にシャッター１６を
開けて分子線源セル１５からｅ（Ｐ２．Ｐ４）の分子線
ガスをウェハー１２に照射しておいて、第２図（ｈ）の
状態に切り換える。そうすれば、ＩｎＰ層からの燐の蒸
発が防止され保護される。
え、ターボポンプで排気して１０−’ＴｏｒｒＯ高真空
に排気する。この切換え時は、最初にシャッター１６を
開けて分子線源セル１５からｅ（Ｐ２．Ｐ４）の分子線
ガスをウェハー１２に照射しておいて、第２図（ｈ）の
状態に切り換える。そうすれば、ＩｎＰ層からの燐の蒸
発が防止され保護される。
且つ、この切換え時に、まず分子線源セルから分子線を
ウェハーに照射しておくため、原料ガスの切換えタイミ
ングが遅れる不都合もない。
ウェハーに照射しておくため、原料ガスの切換えタイミ
ングが遅れる不都合もない。
次いで、ＭＯＣＶＤ装置を第２図（ａ）の状態に戻し、
ＴＥＩとＴＥＧとＡｓＨ３との原料ガス（第２原料ガス
）を流入し、加熱分解してＩｎＧａＡｓ層を成長する。
ＴＥＩとＴＥＧとＡｓＨ３との原料ガス（第２原料ガス
）を流入し、加熱分解してＩｎＧａＡｓ層を成長する。
この例から判るように、本発明にかかるＭＯＣＶＤ装置
は原料ガスの切換え速度は排気系に依存し、且つ、分子
線源セルによって、切換え時に分子線で保護する方法を
採っているため、結晶層面が損傷を受けずに原料ガスを
切り換えることができ、しかも、急峻な接合が品質良く
作製することができる。
は原料ガスの切換え速度は排気系に依存し、且つ、分子
線源セルによって、切換え時に分子線で保護する方法を
採っているため、結晶層面が損傷を受けずに原料ガスを
切り換えることができ、しかも、急峻な接合が品質良く
作製することができる。
［発明の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明にかかるＭＯＣ
ＶＤ装置によれば、接合面が損傷されず、急峻な接合の
高品質な成長層が得られて、半導体装置の性能向上に貢
献するものである。
ＶＤ装置によれば、接合面が損傷されず、急峻な接合の
高品質な成長層が得られて、半導体装置の性能向上に貢
献するものである。
第１図は本発明にかかるＭＯＣＶＤ装置の断面図、第２
図（ａ）、 （ｂ）はその動作状態を示す図、第３図は
原料ガスの流入状況のタイムチャート図、第４図は従来
の多室型のＭＯＣＶＤ装置の断面図である。 図において、 １１は縦型反応管、 １２は被成長結晶基板（ウェハー）、 １３はヒータ、 １４は原料ガスのガス流入口、 １５は分子線源セル、 １６はシャッター、 １７、１８は真空排気口、 ■は開閉バルブ
図（ａ）、 （ｂ）はその動作状態を示す図、第３図は
原料ガスの流入状況のタイムチャート図、第４図は従来
の多室型のＭＯＣＶＤ装置の断面図である。 図において、 １１は縦型反応管、 １２は被成長結晶基板（ウェハー）、 １３はヒータ、 １４は原料ガスのガス流入口、 １５は分子線源セル、 １６はシャッター、 １７、１８は真空排気口、 ■は開閉バルブ
Claims (1)
- 原料ガスを流入して減圧気中において被成長結晶基板
面に結晶層を成長させる有機金属気相成長装置において
、被成長結晶基板に対向する位置に分子線源セルを設け
、前記原料ガスを第１原料ガスから第２原料ガスに切り
換える際に、該分子線源セルから被成長結晶基板面に所
望の分子線を照射するように構成したことを特徴とする
有機金属気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3850987A JPS63204718A (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | 有機金属気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3850987A JPS63204718A (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | 有機金属気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63204718A true JPS63204718A (ja) | 1988-08-24 |
Family
ID=12527235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3850987A Pending JPS63204718A (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | 有機金属気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63204718A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06333856A (ja) * | 1993-05-25 | 1994-12-02 | Nec Corp | 薄膜形成装置 |
| US5730094A (en) * | 1996-12-10 | 1998-03-24 | General Motors Corporation | Alternator field current control for active driveline damping |
-
1987
- 1987-02-20 JP JP3850987A patent/JPS63204718A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06333856A (ja) * | 1993-05-25 | 1994-12-02 | Nec Corp | 薄膜形成装置 |
| US5730094A (en) * | 1996-12-10 | 1998-03-24 | General Motors Corporation | Alternator field current control for active driveline damping |
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