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JPH0787180B2 - 気相成長法 - Google Patents

気相成長法

Info

Publication number
JPH0787180B2
JPH0787180B2 JP60128230A JP12823085A JPH0787180B2 JP H0787180 B2 JPH0787180 B2 JP H0787180B2 JP 60128230 A JP60128230 A JP 60128230A JP 12823085 A JP12823085 A JP 12823085A JP H0787180 B2 JPH0787180 B2 JP H0787180B2
Authority
JP
Japan
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rotation
susceptor
wafer
rotary table
revolution
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60128230A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61287219A (ja
Inventor
純次 米野
弘巳 伊藤
田中  均
和美 河西
達也 大堀
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP60128230A priority Critical patent/JPH0787180B2/ja
Publication of JPS61287219A publication Critical patent/JPS61287219A/ja
Publication of JPH0787180B2 publication Critical patent/JPH0787180B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、一般に有機金属熱分解気相成長法と呼ばれ化
合物半導体膜を気相成長させるのに好適な方法に於い
て、カーボンを材料とし複数の自転用回転台及びその自
転用回転台を同一平面上で公転させる公転用回転台をも
つサセプタに於ける前記各自転用回転台上にウエハを載
置し、前記サセプタを高周波加熱しつつ原料ガスと共に
バイパス・キャリア・ガスとしてH2を前記サセプタの自
転及び公転平面と平行方向に流し、前記各ウエハを自転
及び公転させ前記自転する各ウエハの位置を前記ガス流
の上流と下流とに入れ替えつつ化合物半導体膜を有機金
属熱分解気相成長させるようにし、化合物半導体集積回
路装置は勿論のこと、HEMTやヘテロ接合高速半導体装置
などの量産化を実現できるようにしたものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、均一な膜厚の化合物半導体膜を成長させるこ
とができる有機金属熱分解気相成長法に関する。
〔従来の技術〕
有機金属熱分解気相成長(metalorganics chemical vap
our deposition:MOCVD)法は、液相エピタキシャル成長
(1iquid phaseepitaxy:LPE)法に比較すると成長膜厚
の均一性の点で優れ、また、分子線エピタキシャル成長
(molecular beam epitaxy:MBE)法に比較すると半導体
ウエハのバッチ処理など量産性の点で優れているとされ
ている。
このMOCVD法で化合物半導体膜を成長させる場合には、
半導体ウエハは静止させたまま、或いは、自転または公
転させながら実施するようにしている。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、MOCVD法で成長させた化合物半導体膜の膜厚
が均一性の点で優れているとは言え、それを用いて集積
回路装置を製造できるまでには到達していない。
一般に、半導体膜を成長させる場合、半導体ウエハを静
止させたまま行うよりも、自転または公転させながら行
った方が膜厚は均一になることが知られている。
このようなことから、半導体ウエハを自転及び公転させ
ながら半導体膜を成長させれば、膜厚の均一性が向上す
るであろうことは容易に推測されるところであるが、現
在に至るまで全く実施されていない。
その理由として最大のものは、自転及び公転させる為の
機構が複雑になり、その機構の複雑さ故に摩擦を生ずる
部分が多くなり、それに依って機構構成物質の微粉体が
生成され、その微粉体が成長させつつある半導体膜中に
汚物物質として取り込まれる虞があることが挙げられ
る。
前記のように、成長させつつある半導体膜中に汚染物質
が取り込まれる危険性は特にMOCVD法を実施する場合に
顕著である。
即ち、MOCVD法を適用し、例えばGaAs膜を成長させよう
とする場合には、半導体ウエハの温度を約600〜700
〔℃〕程度にすることが必要となり、また、AlGaAs膜を
成長させようとする場合には、約700〜800〔℃〕程度に
することが必要となる。従って、MOCVD装置に於ける半
導体ウエハを保持するサセプタも同程度の温度には充分
に耐える材料を用いなければならず、しかも、このサセ
プタは、高周波加熱されるものであるから、誘電物質で
あることが必要である。このような条件を満足させる材
料としては、従来、サセプタとして多用され且つその取
り扱いに慣熱しているカーボンがある。然しながら、カ
ーボンを材料として前記のように半導体ウエハが自転及
び公転できるような機構を構成した場合には、発生した
カーボン微粉体が汚染物質として半導体膜中に取り込ま
れるであろうことは想像に難くない。尚、従来技術に依
るMOCVD法を実施する装置のように、半導体ウエハを自
転或いは公転の何れか一方を実現させる場合には、単
に、半導体ウエハを載置する回転台に一本の回転軸を取
り付ければ良いものであるから、その構成は自転及び公
転を同時に行うものとは全く比較にならないくらい簡単
であり、従って、汚染物質の発生に関しては考慮を要し
ない。
本発明は、半導体ウエハを自転及び公転させながら、MO
CVD法を適用し半導体膜を成長させることに依り、従
来、全く不可能であった膜厚の均一性が得られるように
する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に依る気相成長法に於いては、カーボンを材料と
し複数の自転用回転台及びその自転用回転台を同一平面
上で公転させる公転用回転台をもつサセプタに於ける前
記各自転用回転台上にウエハを載置し、前記サセプタを
高周波加熱しつつ原料ガスと共にバイパス・キャリヤ・
ガスとしてH2を前記サセプタの自転及び公転平面と平行
方向に流し、前記各ウエハを自転及び公転させ前記自転
する各ウエハの位置を前記ガス流の上流と下流とに入れ
替えつつ化合物半導体膜を有機金属熱分解気相成長させ
るようにしている。
〔作用〕
前記手段に依ると、成長された化合物半導体膜に於ける
膜厚の均一性は極めて高く、ウエハ全面内で例えば±1.
5〔%〕以内に抑えることが可能であり、また、危惧さ
れたサセプタの材料物質に依る汚染は発生しなかった。
〔実施例〕
第1図は本発明の気相成長法を実施するMOCVD装置の要
部説明図、第2図は同じくその要部横断説明図を表して
いる。
各図に於いて、1は例えば石英で作られた反応管、1Aは
反応ガス供給管、1Bは排気管、2は高周波加熱用コイ
ル、3は半導体ウエハのサセプタ、4は公転用回転台、
5は自転用回転台、6は先端に歯車用の歯を切ってある
自公転駆動用棒、7は電動機、8は自転用回転台上に載
置された半導体ウエハをそれぞれ示している。
このMOCVD装置を用いてGaAs結晶膜或いはAlGaAs結晶膜
を成長させる場合について説明する。
第1図に見られる三つの自転用回転台5の上に直径が約
5〔cm〕(2〔吋〕)である三枚のGaAsウエハをそれぞ
れ載置する。
公転用回転台4を1〔分〕間に約20〔回〕の割合で、ま
た、自転回転台5を1〔分〕間に数十〔回〕の割合でそ
れぞれ回転させながらエピタキシャル成長を行う。
このエピタキシャル成長を行う場合の他の条件は次の通
りである。
(1)バイパス・キャリヤ・ガスとしてH2を20〔l/分〕
の割合で流す。
(2)温度を0〔℃〕に維持したトリメチルガリウム
(TMG:(CH3)3Ga)を25〔cc/分〕の割合で流す。
(3)H2をベースとした6〔%〕アルシン(AsH3)を25
0〔cc/分〕の割合で流す。
(4)成長温度は650〔℃〕とした。
このようにしてエピタキシャル成長されたGaAs結晶膜に
於けるV/IIIの比は6.6となり、そして、ウエハ全面内に
於ける膜厚のバラツキとしては±1.5〔%〕以内であっ
た。
また、AlGaAs結晶膜を成長させようとする場合には、前
記した諸条件に加え、温度を16〔℃〕に維持したトリメ
チルアルミニウム(TMA:(CH3)3Al)を16〔cc/分〕の割
合で流すと良い。
尚、従来のMOCVD法を適用しAlGaAs結晶膜を成長させ、
ウエハ面内に於ける膜厚バラツキが±1.5〔%〕程度の
データが得られた旨の報告がなされている例もあるが、
これはガス流方向に測定したものであって、本発明に於
けるようなウエハ全面内に関するものではない。因に、
従来のMOCVD法を適用した場合に得られるウエハ全面内
に於ける膜厚の均一性は最良の状態で±数〔%〕であ
り、通常は±10〔%〕程度にしかならない。
ここで、半導体ウエハを自転及び公転させる機構につい
て詳細に説明する。
第3図は第1図及び第2図に見られるサセプタ3の要部
平面説明図であり、第1図及び第2図に関して説明した
部分と同部分は同記号で指示してある。
図に於いて、11は公転用回転台4に於ける裏面円周に沿
い帯状に形成された歯車部分、12はサセプタ3と一体的
に形成された歯車部分、13は自転用回転台5と一体的に
形成されて周囲に歯車の歯が切ってある回転軸をそれぞ
れ示している。
第4図は公転用回転台4の要部切断側面図を表し、第1
図乃至第3図に関して説明した部分と同部分は同記号で
指示してある。
図に於いて、14は公転用回転台4の回転軸、15はサセプ
タ3と一体的に形成された歯車部分12が嵌入される凹
所、16は自転用回転台5が嵌入される凹所、17は自転用
回転台5の回転軸13が嵌入される孔をそれぞれ示してい
る。
第5図は自転用回転台5の要部切断側面図を表し、第1
図乃至第4図に関して説明した部分と同部分は同記号で
指示してある。
第6図はサセプタ3の要部切断側面図を表し、第1図乃
至第5図に関して説明した部分と同部分は同記号で指示
してある。
図に於いて、18は公転用回転台4が嵌入される凹所、19
は公転用回転台4の回転軸13が嵌入される孔、21は自公
転駆動用棒6が嵌入される孔をそれぞれ示している。
第3図乃至第6図から明らかなように、公転用回転台4
に自転用回転台5を装着すると、自転用回転台5の回転
軸13の一部が凹所15に対向して露出される。その状態
で、公転回転台4をサセプタ3に装着すると、自転用回
転台5に於ける回転軸13の周囲に形成された歯車はサセ
プタ3に一体的に形成されている歯車部分12と係合す
る。そこで、サセプタ3の孔21に自公転駆動用棒6の歯
車の歯を切ってある先端を嵌入すると、その歯と公転用
回転台4に於ける裏面円周に沿って帯状に形成された歯
車部分11とが係合する。
このようにセットされた状態で、自公転駆動用棒6を回
転させると公転用回転台4が駆動され、公転用回転台4
が回転すると固定されている歯車部分12と係合している
回転軸13が駆動されて自転用回転台5が回転するもので
ある。
前記説明したサセプタ3に関連する各部材は全てカーボ
ンを材料としていることは云うまでもない。
ところで、本発明に於いて、半導体ウエハ8を自公転さ
せるようにしても、サセプタ3等からはカーボンの微粉
体などの汚染物質は発生しなかった。その理由として
は、成長中、例えばH2からなるバイパス・キャリヤ・ガ
スを多量に流していることが大きな影響を及ぼしている
のであろうと考えられている。
即ち、通常、この種のガスは数〔l/分〕程度となるよう
に流しているが、本発明では、前記実施例にも見られる
ように、20〔l/分〕も流すようにしている。このように
するとガスは一種の潤滑剤的な働きをなし、機構の摩擦
が低減されるので、カーボンの微粉体が発生しないので
あろうと思われる。これは、バイパス・キャリヤ・ガス
としてN2に比較して粘性が高いH2を用いた方が好結果が
得られることからも推定されるところである。尚、バイ
パス・キャリヤ・ガスの流量を少なくしたり、N2を用い
たりすると機構の円滑な動きは阻害されることが確認さ
れている。また、前記ガスの流量に関しては未だ規格化
された値は得られていないが機構の円滑な動作に対する
影響の有無を実験的に確認することは容易である。
さて、次に、本発明を実施して得られる半導体膜の膜厚
が均一性の点で優れていることを説明する。
第7図及び第8図は本発明を実施してGaAs基板上にGaAs
膜を形成した同じ試料に関する測定結果を纒めて線図と
して表したものであり、縦軸には規格化した膜厚を、横
軸にはウエハ中心からの距離をそれぞれ採ってある。
第7図は添え書きされているウエハに見られるB−D方
向について測定した結果を、また、第8図は同じく添え
書きされているウエハのA−C方向について測定した結
果をそれぞれ表していて、両方向とも膜厚の分布は極め
て僅少であることが明らかである。
第9図及び第10図は第7図及び第8図について説明した
試料とは別の試料に関する同じ測定結果を纒めて線図と
して表したものである。
この試料の場合にも、膜厚の分布は極めて僅少であるこ
とが明らかである。
第11図は或る試料について円周方向の膜厚分布を測定し
て得られた結果を纒めて線図にしたものであり、縦軸に
は成長速度を、横軸にはウエハ中心からの角度をそれぞ
れ採ってある。
この方向に関しても、膜厚の分布は極めて少ないことが
看取されよう。
第12図は本発明に依り自公転させた場合と静止させた場
合とを比較して示した膜厚分布に関する線図であり、縦
軸に規格化された膜厚を、横軸にウエハ中心からの距離
をそれぞれ採ってある。
図から明らかなように、自公転させた場合には膜厚分布
は殆どないが、静止させた場合にはガス流の影響が大き
く現れている。
前記測定データを得た試料は何れもGaAs基板上にGaAs膜
を成長させたものであるが、このようなGaAs系に限ら
ず、InP系、3元系や4元系の半導体膜を成長させた場
合も全く同様に高い膜厚均一性が得られている。
〔発明の効果〕
本発明に依る気相成長法に於いては、カーボンを材料と
し複数の自転用回転台及びその自転用回転台を同一平面
上で公転させる公転用回転台をもつサセプタに於ける前
記各自転用回転台上にウエハを載置し、前記サセプタを
高周波加熱しつつ原料ガスと共にバイパス・キャリヤ・
ガスとしてH2を前記サセプタの自転及び公転平面と平行
方向に流し、前記各ウエハを自転及び公転させ前記自転
する各ウエハの位置を前記ガス流の上流と下流とに入れ
替えつつ化合物半導体膜を有機金属熱分解気相成長させ
るようにしている。
このようにすると、膜厚が均一な化合物半導体膜を成長
させることができ、化合物半導体を用いた集積回路装
置、HEMT、ヘテロ接合高速半導体装置などを安価に製造
することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の気相成長法を実施するMOCVD装置の要
部説明図、第2図は第1図に見られるMOCVD装置の要部
横断説明図、第3図は第1図及び第2図に見られるサセ
プタ3の要部平面説明図、第4図は公転用回転台4の要
部切断側面図、第5図は自転用回転台5の要部切断側面
図、第6図はサセプタ3の要部切断側面図、第7図乃至
第10図は所定方向の膜厚分布に関する線図、第11図は円
周方向の膜厚分布に関する線図、第12図は本発明に依る
場合と従来技術に依る場合とを比較した膜厚分布に関す
る線図をそれぞれ表している。 図に於いて、1は反応管、1Aは反応ガス供給管、1Bは排
気管、2は高周波加熱用コイル、3は半導体ウエハのサ
セプタ、4は公転用回転台、5は自転用回転台、6は自
公転駆動用棒、7は電動機、8は半導体ウエハをそれぞ
れ示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 均 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 河西 和美 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 大堀 達也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−111298(JP,A) 実公 昭49−17196(JP,Y1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カーボンを材料とし複数の自転用回転台及
    びその自転用回転台を同一平面上で公転させる公転用回
    転台をもつサセプタに於ける前記各自転用回転台上にウ
    エハを載置し、 前記サセプタを高周波加熱しつつ原料ガスと共にバイパ
    ス・キャリヤ・ガスとしてH2を前記サセプタの自転及び
    公転平面と平行方向に流し、 前記各ウエハを自転及び公転させ前記自転する各ウエハ
    の位置を前記ガス流の上流と下流とに入れ替えつつ化合
    物半導体膜を有機金属熱分解気相成長させること を特徴とする気相成長法。
JP60128230A 1985-06-14 1985-06-14 気相成長法 Expired - Lifetime JPH0787180B2 (ja)

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JP60128230A JPH0787180B2 (ja) 1985-06-14 1985-06-14 気相成長法

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JPS61287219A JPS61287219A (ja) 1986-12-17
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Families Citing this family (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06310438A (ja) * 1993-04-22 1994-11-04 Mitsubishi Electric Corp 化合物半導体気相成長用基板ホルダおよび化合物半導体気相成長装置
US6592675B2 (en) 2001-08-09 2003-07-15 Moore Epitaxial, Inc. Rotating susceptor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS57111298A (en) * 1980-12-29 1982-07-10 Fujitsu Ltd Growth of compound semiconductor layer and its device

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JPS61287219A (ja) 1986-12-17

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