JP2715759B2 - 化合物半導体の気相成長方法 - Google Patents
化合物半導体の気相成長方法Info
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- JP2715759B2 JP2715759B2 JP31876391A JP31876391A JP2715759B2 JP 2715759 B2 JP2715759 B2 JP 2715759B2 JP 31876391 A JP31876391 A JP 31876391A JP 31876391 A JP31876391 A JP 31876391A JP 2715759 B2 JP2715759 B2 JP 2715759B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体、例えばG
aAs,InP,InGaAs等の3−5族化合物半導
体の気相成長方法に関する。
aAs,InP,InGaAs等の3−5族化合物半導
体の気相成長方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、化合物半導体を用いた長波長帯通
信用受光素子、例えばアバランシェフォトダイオードや
PINフォトダイオード等の需要が急増している。アバ
ランシェフォトダイオードやPINフォトダイオード
は、n+ −InP基板上に成長させた多層構造のヘテロ
エピタキシャル層に形成されているが、このエピタキシ
ャル層を成長させる為には、一般にハイドライド法によ
る気相成長方法が用いられている。
信用受光素子、例えばアバランシェフォトダイオードや
PINフォトダイオード等の需要が急増している。アバ
ランシェフォトダイオードやPINフォトダイオード
は、n+ −InP基板上に成長させた多層構造のヘテロ
エピタキシャル層に形成されているが、このエピタキシ
ャル層を成長させる為には、一般にハイドライド法によ
る気相成長方法が用いられている。
【0003】図4に従来のハイドライド法による気相成
長に用いられている気相成長装置を示す。図4において
401は成長炉、402は反応管、403は3族原料、
404は基板ホルダー、405は基板、406は3族原
料輸送ガス供給管、407は5原料族ガス供給管、40
8はドーピングガス供給管、409はガスディフューザ
ー、410は上部反応室、411は下部反応室である。
長に用いられている気相成長装置を示す。図4において
401は成長炉、402は反応管、403は3族原料、
404は基板ホルダー、405は基板、406は3族原
料輸送ガス供給管、407は5原料族ガス供給管、40
8はドーピングガス供給管、409はガスディフューザ
ー、410は上部反応室、411は下部反応室である。
【0004】この方法は、成長炉401により加熱され
た反応室402内の高温領域に置かれた3族原料40
3、例えばGaあるいはIn上に、3族原料輸送ガス供
給管406より3族原料輸送ガスであるHClガスを供
給し、固体の3族原料と反応せしめ、この反応生成ガス
を3族原料ガスとし、又、5族原料ガス供給管407よ
り5族原料成分の水素化物,例えばAsH3 、PH3 を
供給して5族原料ガスとし、多孔板を数枚組合わせたガ
スディフューザー409を通して十分混合攪拌した後反
応管402内の低温領域に置かれた基板ホルダー404
上の基板405に輸送し、ここで反応させて所望の組成
のエピタキシャル層を成長させるものである。
た反応室402内の高温領域に置かれた3族原料40
3、例えばGaあるいはIn上に、3族原料輸送ガス供
給管406より3族原料輸送ガスであるHClガスを供
給し、固体の3族原料と反応せしめ、この反応生成ガス
を3族原料ガスとし、又、5族原料ガス供給管407よ
り5族原料成分の水素化物,例えばAsH3 、PH3 を
供給して5族原料ガスとし、多孔板を数枚組合わせたガ
スディフューザー409を通して十分混合攪拌した後反
応管402内の低温領域に置かれた基板ホルダー404
上の基板405に輸送し、ここで反応させて所望の組成
のエピタキシャル層を成長させるものである。
【0005】なお基板ホルダー404は、反応管402
内で回転し、反応管内の上部反応室410と下部反応室
411の前に位置する事が出来る為、例えば上部反応室
410の3族原料としてGa及びIn,5族原料ガスと
してAsH3 を又、下部反応室411の3族原料として
In,5族原料ガスとしてPH3 を用い、まず基板40
5を下部反応室411前に位置させてInP層を成長さ
せ、次に基板405を上部反応室410前に移動し、I
nGaAs層を成長させる事により、InGaAs/I
nPヘテロエピタキシャル層を成長させる事が出来る。
内で回転し、反応管内の上部反応室410と下部反応室
411の前に位置する事が出来る為、例えば上部反応室
410の3族原料としてGa及びIn,5族原料ガスと
してAsH3 を又、下部反応室411の3族原料として
In,5族原料ガスとしてPH3 を用い、まず基板40
5を下部反応室411前に位置させてInP層を成長さ
せ、次に基板405を上部反応室410前に移動し、I
nGaAs層を成長させる事により、InGaAs/I
nPヘテロエピタキシャル層を成長させる事が出来る。
【0006】又、n型エピタキシャル層を成長させる際
には必要に応じてドーピングガス供給管408よりSi
やS等のn型ドーパントを供給してエピタキシャル層を
成長させる。
には必要に応じてドーピングガス供給管408よりSi
やS等のn型ドーパントを供給してエピタキシャル層を
成長させる。
【0007】さてこの成長方法でエピタキシャル層厚及
びキャリア濃度を基板405上に均一に成長させる為に
は基板上に均等に原料ガスを供給する必要がある。従っ
て従来から基板405は、出来るだけ上部又は下部反応
室の中心に対峙して位置させ、原料ガスを均等に基板上
に供給して膜成長を行なうようにされて来た。
びキャリア濃度を基板405上に均一に成長させる為に
は基板上に均等に原料ガスを供給する必要がある。従っ
て従来から基板405は、出来るだけ上部又は下部反応
室の中心に対峙して位置させ、原料ガスを均等に基板上
に供給して膜成長を行なうようにされて来た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板を
出来るだけ上部又は下部反応室の中心に位置させて原料
ガスを基板に均等に供給させても、基板の周辺部分では
常に基板の中央部に比べて、基板上への膜成長による消
費の少ない、すなわち高濃度の原料ガスが流れているた
め、基板最外周部ではエピタキシャル層の成長速度が速
くなって層厚が厚くなる。従ってエピタキシャル層厚の
ばらつきが大きく、ばらつき(σ/xの平均)が6%以
下の均一なエピタキシャル層が得られないという問題が
あった。
出来るだけ上部又は下部反応室の中心に位置させて原料
ガスを基板に均等に供給させても、基板の周辺部分では
常に基板の中央部に比べて、基板上への膜成長による消
費の少ない、すなわち高濃度の原料ガスが流れているた
め、基板最外周部ではエピタキシャル層の成長速度が速
くなって層厚が厚くなる。従ってエピタキシャル層厚の
ばらつきが大きく、ばらつき(σ/xの平均)が6%以
下の均一なエピタキシャル層が得られないという問題が
あった。
【0009】図5に従来法の成長によってInP基板上
へInGaAs/InPヘテロエピタキシャル層を成長
させた場合のトータルエピタキシャル層厚のウェハー面
内分布を示す。図5に示す様に、50mmφ基板上への
エピタキシャル層成長において、ばらつきは6.3%と
なり、基板最外周部で層厚が厚くなっていることが分
る。
へInGaAs/InPヘテロエピタキシャル層を成長
させた場合のトータルエピタキシャル層厚のウェハー面
内分布を示す。図5に示す様に、50mmφ基板上への
エピタキシャル層成長において、ばらつきは6.3%と
なり、基板最外周部で層厚が厚くなっていることが分
る。
【0010】本発明の目的は上述した不都合を排除すべ
くなされたもので、エピタキシャル層厚のウェハー面内
均一性の良い化合物半導体の気相成長方法を提供するも
のである。
くなされたもので、エピタキシャル層厚のウェハー面内
均一性の良い化合物半導体の気相成長方法を提供するも
のである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体の
気相成長法は、反応管内に設けられた筒状の反応室の一
端から原料ガスを送り、反応室の他端に原料ガスの流れ
と直角になるように対峙して保持された結晶基板の表面
にエピタキシャル層を形成する化合物半導体の気相成長
方法において、前記反応室の他端の周辺部よりエッチン
グガスを供給するものである。
気相成長法は、反応管内に設けられた筒状の反応室の一
端から原料ガスを送り、反応室の他端に原料ガスの流れ
と直角になるように対峙して保持された結晶基板の表面
にエピタキシャル層を形成する化合物半導体の気相成長
方法において、前記反応室の他端の周辺部よりエッチン
グガスを供給するものである。
【0012】
【実施例】以下図面を用いて本発明を説明する。図1は
本発明の第1の実施例を説明するための気相成長装置の
断面図である。
本発明の第1の実施例を説明するための気相成長装置の
断面図である。
【0013】図1において、101は成長炉,102は
反応管、103は3族原料、104は基板ホルダー、1
05は基板、106は3族原料輸送ガス供給管、107
は5族原料ガス供給管、108はドーピングガス供給
管、109はガスディフューザー、110は筒状の上部
反応室、111は筒状の下部反応室、112はエッチン
グガス供給管である。
反応管、103は3族原料、104は基板ホルダー、1
05は基板、106は3族原料輸送ガス供給管、107
は5族原料ガス供給管、108はドーピングガス供給
管、109はガスディフューザー、110は筒状の上部
反応室、111は筒状の下部反応室、112はエッチン
グガス供給管である。
【0014】成長炉101内に反応管102を挿入しヒ
ータにより加熱する。反応管102内の約900℃の高
温領域に3族原料103として上部反応室110にはG
a400g,In800gを又下部反応室111にはI
n800gを設置する。次に基板ホルダー104を回転
させて基板ホルダー104上の基板105を下部反応室
111の前に基板105が原料ガスの流れと直角になる
ように対峙して位置させる。3族原料輸送ガス供給管1
06より3族原料輸送ガスである10%HC1を100
ml/min供給する。一方5族原料ガス供給管107
より5族成分の水素化物である10%PH3 を150m
l/min供給する。
ータにより加熱する。反応管102内の約900℃の高
温領域に3族原料103として上部反応室110にはG
a400g,In800gを又下部反応室111にはI
n800gを設置する。次に基板ホルダー104を回転
させて基板ホルダー104上の基板105を下部反応室
111の前に基板105が原料ガスの流れと直角になる
ように対峙して位置させる。3族原料輸送ガス供給管1
06より3族原料輸送ガスである10%HC1を100
ml/min供給する。一方5族原料ガス供給管107
より5族成分の水素化物である10%PH3 を150m
l/min供給する。
【0015】さらに下部反応室111の周辺部に設けら
れたエッチングガス供給管112よりエッチングガスで
ある10%HClを30ml/min供給する。以上の
操作により約670℃の低温領域に設置された基板ホル
ダー104上の基板105上にInP層のエピタキシャ
ル層が成長される。次に基板ホルダー104を回転させ
て基板ホルダー104上の基板105を上部反応室11
0の前に基板105が原料ガスの流れと直角になる様に
対峙して位置させる。3族原料輸送ガス供給管106よ
り3族原料輸送ガスである10%HClを100ml/
min供給する。一方5族原料ガス供給管107より5
族成分の水素化物であるAsH3 を50ml/min供
給する。さらに上部反応室110の周辺部に設けられた
エッチングガス供給管112よりエッチングガスである
10%HClを30ml/min供給する。以上の操作
により下部反応室での成長により成長されたInP層の
上にInGaAs層がエピタキシャル成長される。
れたエッチングガス供給管112よりエッチングガスで
ある10%HClを30ml/min供給する。以上の
操作により約670℃の低温領域に設置された基板ホル
ダー104上の基板105上にInP層のエピタキシャ
ル層が成長される。次に基板ホルダー104を回転させ
て基板ホルダー104上の基板105を上部反応室11
0の前に基板105が原料ガスの流れと直角になる様に
対峙して位置させる。3族原料輸送ガス供給管106よ
り3族原料輸送ガスである10%HClを100ml/
min供給する。一方5族原料ガス供給管107より5
族成分の水素化物であるAsH3 を50ml/min供
給する。さらに上部反応室110の周辺部に設けられた
エッチングガス供給管112よりエッチングガスである
10%HClを30ml/min供給する。以上の操作
により下部反応室での成長により成長されたInP層の
上にInGaAs層がエピタキシャル成長される。
【0016】図2は本実施例による気相成長方法によっ
てInP基板上にInGaAs/InPヘテロエピタキ
シャル層を成長させた場合のトータルエピタキシャル層
厚のウェハー面内分布図である。図2に示す様に、本実
施例による成長方法では、50mmφの基板上へエピタ
キシャル成長においてばらつきのσ/xが2.4%と従
来のばらつきの約1/3と均一化された。
てInP基板上にInGaAs/InPヘテロエピタキ
シャル層を成長させた場合のトータルエピタキシャル層
厚のウェハー面内分布図である。図2に示す様に、本実
施例による成長方法では、50mmφの基板上へエピタ
キシャル成長においてばらつきのσ/xが2.4%と従
来のばらつきの約1/3と均一化された。
【0017】第1の実施例ではエピタキシャル成長を行
なう際、成長に必要な3族及び5族の原料ガスを供給す
るのと同時にエッチングガスも供給し、エピタキシャル
層厚の均一化を図った場合について述べたが、最初に3
族及び5族の原料ガスを供給してエピタキシャル成長を
行ない、次いでエッチングガスを供給してエピタキシャ
ル層のガスエッチングを行ないエピタキシャル層を均一
化した場合についても同様の効果を得る事が出来る。以
下第2の実施例として説明する。
なう際、成長に必要な3族及び5族の原料ガスを供給す
るのと同時にエッチングガスも供給し、エピタキシャル
層厚の均一化を図った場合について述べたが、最初に3
族及び5族の原料ガスを供給してエピタキシャル成長を
行ない、次いでエッチングガスを供給してエピタキシャ
ル層のガスエッチングを行ないエピタキシャル層を均一
化した場合についても同様の効果を得る事が出来る。以
下第2の実施例として説明する。
【0018】第1の実施例と同様の方法と条件で、下部
反応室111でInP層をエピタキシャル成長させる。
但しエッチングガスの供給は行なわない。InP層の成
長後下部反応室111のエッチングガス供給管112よ
りエッチングガスである10%HClを30ml/mi
n供給しガスエッチングを行ないエピタキシャル層の均
一化を行なう。
反応室111でInP層をエピタキシャル成長させる。
但しエッチングガスの供給は行なわない。InP層の成
長後下部反応室111のエッチングガス供給管112よ
りエッチングガスである10%HClを30ml/mi
n供給しガスエッチングを行ないエピタキシャル層の均
一化を行なう。
【0019】次に第1の実施例と同様の方法と条件で、
上部反応室110でInGaAs層をエピタキシャル成
長させる。この場合もエッチングガスの供給は行なわな
い。InGaAs層の成長後上部反応室110のエッチ
ングガス供給管112よりエッチングガス10%HCl
を30ml/min供給しガスエッチングを行ないエピ
タキシャル層の均一化を行なう。
上部反応室110でInGaAs層をエピタキシャル成
長させる。この場合もエッチングガスの供給は行なわな
い。InGaAs層の成長後上部反応室110のエッチ
ングガス供給管112よりエッチングガス10%HCl
を30ml/min供給しガスエッチングを行ないエピ
タキシャル層の均一化を行なう。
【0020】図3に第2の実施例によってInP基板上
にInGaAs/InPヘテロエピタキシャル層を成長
させた場合のトータルエピタキシャル層厚のウェハー面
内分布を示す。
にInGaAs/InPヘテロエピタキシャル層を成長
させた場合のトータルエピタキシャル層厚のウェハー面
内分布を示す。
【0021】図3に示す様に第2の実施例による成長で
は、50mmφの基板上へのエピタキシャル成長におい
てばらつき(σ/xの平均)が2.0%とほぼ第1の実
施例と同等の効果が得られることが分る。なお第2の実
施例ではエピタキシャル層成長後ガスエッチングを行な
うため、エピタキシャル層成長直後のガスの切り替えに
よる組成等の不安定な層がエッチオフされ、エピタキシ
ャル層の成長方向で急なプロファイルを得る事が出来
る。
は、50mmφの基板上へのエピタキシャル成長におい
てばらつき(σ/xの平均)が2.0%とほぼ第1の実
施例と同等の効果が得られることが分る。なお第2の実
施例ではエピタキシャル層成長後ガスエッチングを行な
うため、エピタキシャル層成長直後のガスの切り替えに
よる組成等の不安定な層がエッチオフされ、エピタキシ
ャル層の成長方向で急なプロファイルを得る事が出来
る。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上に述べた方法で3−5族化
合物半導体の気相成長を行なうもので、結晶成長用反応
室内のエピタキシャル成長容器板を対峙させる反応室の
周辺部よりエッチングガスを供給する事によって、基板
周辺部で基板中央部に比べてエピタキシャル成長による
原料ガスの消費が少ない、すなわち濃度の高い原料ガス
が流れる事により基板最外周部でのエピタキシャル成長
速度が速くなるという現象をおさえ、あるいは基板最外
周部でエッチング速度の速いガスエッチングを行うこと
により、ウェハー面内でエピタキシャル層厚の均一な成
長を行なうことが出来るという効果を有する。
合物半導体の気相成長を行なうもので、結晶成長用反応
室内のエピタキシャル成長容器板を対峙させる反応室の
周辺部よりエッチングガスを供給する事によって、基板
周辺部で基板中央部に比べてエピタキシャル成長による
原料ガスの消費が少ない、すなわち濃度の高い原料ガス
が流れる事により基板最外周部でのエピタキシャル成長
速度が速くなるという現象をおさえ、あるいは基板最外
周部でエッチング速度の速いガスエッチングを行うこと
により、ウェハー面内でエピタキシャル層厚の均一な成
長を行なうことが出来るという効果を有する。
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための気相成
長装置の断面図。
長装置の断面図。
【図2】第1の実施例によりヘテロエピタキシャル層を
気相成長させた場合のトータルエピタキシャル層厚のウ
ェハー面内分布を示す図。
気相成長させた場合のトータルエピタキシャル層厚のウ
ェハー面内分布を示す図。
【図3】第2の実施例によりヘテロエピタキシャル層を
気相成長させた場合のトータルエピタキシャル層厚のウ
ェハー面内分布を示す図。
気相成長させた場合のトータルエピタキシャル層厚のウ
ェハー面内分布を示す図。
【図4】従来法による気相成長方法を説明するための気
相成長装置の断面図。
相成長装置の断面図。
【図5】従来法によりヘテロエピタキシャル層を気相成
長させた場合のトータルエピタキシャル層厚のウェハー
面内分布を示す図。
長させた場合のトータルエピタキシャル層厚のウェハー
面内分布を示す図。
101,401 成長炉 102,402 反応管 103,403 3族原料 104,404 基板ホルダー 105,405 基板 106,406 3族原料輸送ガス供給管 107,407 5族原料輸送ガス供給管 108,408 ドーピングガス供給管 109,409 ガスディフューザー 110,410 上部反応室 111,411 下部反応室 112 エッチングガス供給管
Claims (1)
- 【請求項1】 反応管内に設けられた筒状の反応室の一
端から原料ガスを送り、反応室の他端に原料ガスの流れ
と直角になるように対峙して保持された結晶基板の表面
にエピタキシャル層を形成する化合物半導体の気相成長
方法において、前記反応室の他端の周辺部よりエッチン
グガスを供給することを特徴とする化合物半導体の気相
成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31876391A JP2715759B2 (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31876391A JP2715759B2 (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06244109A JPH06244109A (ja) | 1994-09-02 |
JP2715759B2 true JP2715759B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=18102671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31876391A Expired - Fee Related JP2715759B2 (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2715759B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111455458B (zh) * | 2019-09-18 | 2021-11-16 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 外延装置及应用于外延装置的进气结构 |
-
1991
- 1991-12-03 JP JP31876391A patent/JP2715759B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06244109A (ja) | 1994-09-02 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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