JP2939823B2 - 有機金属気相成長装置 - Google Patents
有機金属気相成長装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機金属気相成長法（MOCVD）の使用に適
した有機金属気相成長装置に関する。
した有機金属気相成長装置に関する。
近時、トリメチルガリウムやトリメチルアルミニウム
等の有機金属のガスと、アルキン，ホスフィン等の水素
化物のガスとを原料ガスとし、これら原料ガスを混合し
てなる混合ガスを基板上に供給して化合物半導体薄膜を
形成する有機金属気相成長法が行われている。
等の有機金属のガスと、アルキン，ホスフィン等の水素
化物のガスとを原料ガスとし、これら原料ガスを混合し
てなる混合ガスを基板上に供給して化合物半導体薄膜を
形成する有機金属気相成長法が行われている。
この方法は、通常、気相成長室内に基板を配置し、該
室内に上記混合ガスを導入して行われるものである。例
えば第７図は、混合ガスを基板面に垂直に供給する縦型
MOCVD装置の例である。
室内に上記混合ガスを導入して行われるものである。例
えば第７図は、混合ガスを基板面に垂直に供給する縦型
MOCVD装置の例である。
この装置は、気相成長室１内に設けたサセプタ2a上の
基板２を、所定温度に加熱するとともに、気相成長室１
上部のガス導入部1aに設けた原料ガス導入管3a,3bから
それぞれ前記有機金属ガスと水素化物ガスの原料ガスを
導入し、該ガス導入部1aに設けた多孔板からなるガスミ
キサー４（第８図参照）で混合し、基板２上で熱分解さ
せ、基板２上に化合物半導体薄膜を製造するものであ
る。
基板２を、所定温度に加熱するとともに、気相成長室１
上部のガス導入部1aに設けた原料ガス導入管3a,3bから
それぞれ前記有機金属ガスと水素化物ガスの原料ガスを
導入し、該ガス導入部1aに設けた多孔板からなるガスミ
キサー４（第８図参照）で混合し、基板２上で熱分解さ
せ、基板２上に化合物半導体薄膜を製造するものであ
る。
また、この方法では、２種類以上の多種類の原料を用
いて多元系薄膜を製造するほか、特に導入する原料の種
類を切換えて、即ち組成の異なる混合ガスを基板上に供
給して組成の異なる薄膜を多層に積層することが行われ
ている。従って、基板上に供給される混合ガスは、複数
の原料ガスが均一に混合されている必要があるととも
に、前記多層の薄膜の形成では、界面の急峻性がデバイ
ス製作上での問題となるので、組成の異なる混合ガスが
迅速に切換わる必要がある。
いて多元系薄膜を製造するほか、特に導入する原料の種
類を切換えて、即ち組成の異なる混合ガスを基板上に供
給して組成の異なる薄膜を多層に積層することが行われ
ている。従って、基板上に供給される混合ガスは、複数
の原料ガスが均一に混合されている必要があるととも
に、前記多層の薄膜の形成では、界面の急峻性がデバイ
ス製作上での問題となるので、組成の異なる混合ガスが
迅速に切換わる必要がある。
このため、従来の装置においても、気相成長室１のガ
ス導入部1aのガスミキサー４の二次側（基板側）を末広
がりの紡錘形にするなどの工夫が施されている。
ス導入部1aのガスミキサー４の二次側（基板側）を末広
がりの紡錘形にするなどの工夫が施されている。
しかしながら、上述の装置を用いると、気相成長室１
の紡錘形部分の周辺部に渦流Ｑが生じて原料ガスが滞留
することがあり、原料ガスの切換えが迅速に行えず、界
面の急峻性を阻害する不都合があった。
の紡錘形部分の周辺部に渦流Ｑが生じて原料ガスが滞留
することがあり、原料ガスの切換えが迅速に行えず、界
面の急峻性を阻害する不都合があった。
さらに従来のガスミキサー４は、単に平板に孔を設け
ているだけなので、気相成長室１のガス導入部1aに導入
された原料ガスの流速が少しでも異なると、例えば原料
ガス導入管3bから導入される原料ガスの流速が早いと図
に示す位置に偏流Ｐを生じることがある。この偏流Ｐを
防止するためには、各原料ガスが同一圧力でガス導入部
1aに供給されるように、精密な圧力制御を行う必要があ
った。
ているだけなので、気相成長室１のガス導入部1aに導入
された原料ガスの流速が少しでも異なると、例えば原料
ガス導入管3bから導入される原料ガスの流速が早いと図
に示す位置に偏流Ｐを生じることがある。この偏流Ｐを
防止するためには、各原料ガスが同一圧力でガス導入部
1aに供給されるように、精密な圧力制御を行う必要があ
った。
そこで、本発明は、複数種類の原料ガスを均一に混合
させることができるとともに、ガスの切換えも迅速に行
うことのできる有機金属気相成長装置を提供することを
目的としている。
させることができるとともに、ガスの切換えも迅速に行
うことのできる有機金属気相成長装置を提供することを
目的としている。
上記した目的を達成するために、本発明は、気相成長
室内の基板上に原料ガスを供給して薄膜を形成する有機
金属気相成長装置において、前記気相成長室の原料ガス
導入部に、中心軸に軸方向に斜めの羽を複数枚固着した
ガス旋回装置を固設したことを特徴としている。
室内の基板上に原料ガスを供給して薄膜を形成する有機
金属気相成長装置において、前記気相成長室の原料ガス
導入部に、中心軸に軸方向に斜めの羽を複数枚固着した
ガス旋回装置を固設したことを特徴としている。
従って、気相成長室に導入された複数の原料ガスは、
上記ガス旋回装置により旋回流となって基板方向に流
れ、ガスの混合が促進されるとともに、渦流の発生を防
止できるので、均一に混合した原料ガスを基板に順次供
給し、良好な薄膜成長を行え、さらにガスの切換えも迅
速に行えるので、界面の急峻性の良好な多層薄膜も容易
に得ることができる。また、原料ガスの圧力が多少異な
っていても偏流を生じることがなく、原料ガスの圧力制
御が容易になる。
上記ガス旋回装置により旋回流となって基板方向に流
れ、ガスの混合が促進されるとともに、渦流の発生を防
止できるので、均一に混合した原料ガスを基板に順次供
給し、良好な薄膜成長を行え、さらにガスの切換えも迅
速に行えるので、界面の急峻性の良好な多層薄膜も容易
に得ることができる。また、原料ガスの圧力が多少異な
っていても偏流を生じることがなく、原料ガスの圧力制
御が容易になる。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて、さらに
詳細に説明する。
詳細に説明する。
まず、第１図は、本発明を縦型MOCVD装置に適用した
一実施例を示している。即ち、従来と略同様に形成され
た気相成長室10のガス導入部11に、原料ガス導入管12a,
12bから導入される原料ガスを旋回流として基板13の方
向に供給するガス旋回装置20を固設したものである。ま
た、第２図は、本発明を、混合ガスを基板面に平行に供
給する横型MOCVD装置に適用した一実施例で、気相成長
室15のガス導入部16に、原料ガス導入管17a,17bから導
入される原料ガスを旋回流として基板18の方向に供給す
るガス旋回装置20を設けたものである。
一実施例を示している。即ち、従来と略同様に形成され
た気相成長室10のガス導入部11に、原料ガス導入管12a,
12bから導入される原料ガスを旋回流として基板13の方
向に供給するガス旋回装置20を固設したものである。ま
た、第２図は、本発明を、混合ガスを基板面に平行に供
給する横型MOCVD装置に適用した一実施例で、気相成長
室15のガス導入部16に、原料ガス導入管17a,17bから導
入される原料ガスを旋回流として基板18の方向に供給す
るガス旋回装置20を設けたものである。
上記ガス旋回装置20は、第３図及び第４図に示すよう
に、適当な直径の中心軸部21に、軸方向に斜めに傾斜
し、かつ外周端が略気相成長室10のガス導入部の内径に
等しい羽22,22を径方向に一様に固着したものである。
従って、軸方向から供給された原料ガスは、羽22の傾斜
に沿って流れ、気相成長室内に旋回流となって導入され
る。尚、羽22の形状は、導入されたガスを旋回流にする
ことができる形状ならば、任意の形状で形成することが
可能であり、例えば、第３図に示すように、羽22の両端
をラップさせても、第４図に示すように羽22をラップさ
せないようにしても良い。また、羽22の形状は、平面で
も曲面でも良く、羽22の枚数や軸線に対する角度も適宜
設定することが可能であり、中心軸部の直径や気相成長
室のガス導入部の内径に応じて設定することができる。
これらのガス旋回装置20の形状の設定は、気相成長装置
の構成や基板に成長させる薄膜の種類，その他の気相成
長における様々な条件を勘案して最適な状態にすること
ができる。
に、適当な直径の中心軸部21に、軸方向に斜めに傾斜
し、かつ外周端が略気相成長室10のガス導入部の内径に
等しい羽22,22を径方向に一様に固着したものである。
従って、軸方向から供給された原料ガスは、羽22の傾斜
に沿って流れ、気相成長室内に旋回流となって導入され
る。尚、羽22の形状は、導入されたガスを旋回流にする
ことができる形状ならば、任意の形状で形成することが
可能であり、例えば、第３図に示すように、羽22の両端
をラップさせても、第４図に示すように羽22をラップさ
せないようにしても良い。また、羽22の形状は、平面で
も曲面でも良く、羽22の枚数や軸線に対する角度も適宜
設定することが可能であり、中心軸部の直径や気相成長
室のガス導入部の内径に応じて設定することができる。
これらのガス旋回装置20の形状の設定は、気相成長装置
の構成や基板に成長させる薄膜の種類，その他の気相成
長における様々な条件を勘案して最適な状態にすること
ができる。
第５図は、前記第１図に示す実施例装置と前記第７図
に示した従来例装置とを用いて、２インチのGaAs基板上
にInGaPの薄膜を同一条件で作成し、基板各点における
フォトルミネッセンス測定を行った結果を示している。
ここで、フォトルミネッセンス測定とは、薄膜にレーザ
ー光を当てて薄膜中に電子とホールとを励起させ、その
電子とホールとが再結合するときの発光を測定するもの
であり、発光ピークの波長から半導体のバンドギャッ
プ、ひいては多元系半導体の組成が分かる。第５図から
明らかなように、本実施例装置で作成した薄膜の基板面
内分布は、従来装置に比べて50％程良くなり、組成の面
内均一性が改善されたことが分かる。
に示した従来例装置とを用いて、２インチのGaAs基板上
にInGaPの薄膜を同一条件で作成し、基板各点における
フォトルミネッセンス測定を行った結果を示している。
ここで、フォトルミネッセンス測定とは、薄膜にレーザ
ー光を当てて薄膜中に電子とホールとを励起させ、その
電子とホールとが再結合するときの発光を測定するもの
であり、発光ピークの波長から半導体のバンドギャッ
プ、ひいては多元系半導体の組成が分かる。第５図から
明らかなように、本実施例装置で作成した薄膜の基板面
内分布は、従来装置に比べて50％程良くなり、組成の面
内均一性が改善されたことが分かる。
第６図は、同様に、前記第１図に示す実施例装置と前
記第７図に示した従来例装置とを用いて、２インチのGa
As基板上にAlGaAs及びGaAsの多重量子井戸層を積み、フ
ォトルミネッセンス測定を行った結果を示している。第
６図中、A,B,Cは、発光ピークの設計位置を示してお
り、該設計ピーク位置と実際に得られた薄膜から得られ
る発光ピークとのずれが小さいほど界面が急峻であるこ
とを示している。第６図から明らかなように、本実施例
装置で作成した薄膜の発光ピークは、ほぼ設計位置に現
れるのに対し、従来装置で得た薄膜では、GaAs井戸内に
少量のAlが混入し、発光ピークがずれているのが判る。
記第７図に示した従来例装置とを用いて、２インチのGa
As基板上にAlGaAs及びGaAsの多重量子井戸層を積み、フ
ォトルミネッセンス測定を行った結果を示している。第
６図中、A,B,Cは、発光ピークの設計位置を示してお
り、該設計ピーク位置と実際に得られた薄膜から得られ
る発光ピークとのずれが小さいほど界面が急峻であるこ
とを示している。第６図から明らかなように、本実施例
装置で作成した薄膜の発光ピークは、ほぼ設計位置に現
れるのに対し、従来装置で得た薄膜では、GaAs井戸内に
少量のAlが混入し、発光ピークがずれているのが判る。
以上説明したように、本発明の有機金属気相成長装置
は、気相成長室の原料ガス導入部に、中心軸に軸方向に
斜めの羽を複数枚固着したガス旋回装置を固設したか
ら、気相成長室内に導入する原料ガスに旋回流を発生さ
せることができ、複数の原料ガスの混合を確実に行える
とともに、原料ガスを混合してなる混合ガスを旋回流に
よって基板方向に順次供給できるから、混合ガスの切換
えも迅速に行うことができる。また、原料（混合）ガス
を旋回させながら気相成長室内に導入するので、偏流が
生じることもないので、原料ガスの導入圧力を厳密に制
御する必要がなくなる。
は、気相成長室の原料ガス導入部に、中心軸に軸方向に
斜めの羽を複数枚固着したガス旋回装置を固設したか
ら、気相成長室内に導入する原料ガスに旋回流を発生さ
せることができ、複数の原料ガスの混合を確実に行える
とともに、原料ガスを混合してなる混合ガスを旋回流に
よって基板方向に順次供給できるから、混合ガスの切換
えも迅速に行うことができる。また、原料（混合）ガス
を旋回させながら気相成長室内に導入するので、偏流が
生じることもないので、原料ガスの導入圧力を厳密に制
御する必要がなくなる。
従って、MOCVDのように複数の原料ガスを用いる気相
成長装置に特に好適であり、膜質の均一化が図れるとと
もに、界面の急峻な多層薄膜も容易に得ることができ
る。
成長装置に特に好適であり、膜質の均一化が図れるとと
もに、界面の急峻な多層薄膜も容易に得ることができ
る。
第１図及び第２図はそれぞれ本発明の実施例を示すもの
で、第１図は縦型MOCVD装置の要部の断面図、第２図は
横型MOCVD装置の要部の断面図、第３図及び第４図はそ
れぞれガス旋回装置の実施例を示す側面図、第５図及び
第６図はそれぞれ実験結果を示す図、第７図は従来の縦
型MOCVD装置の一例を示す要部の断面図、第８図は従来
のガスミキサーを示す正面図である。 10,15……気相成長室、11,16……ガス導入部、12a,12b,
17a,17b……原料ガス導入管、13,18……基板、20……ガ
ス旋回装置、21……中心軸部、22……羽
で、第１図は縦型MOCVD装置の要部の断面図、第２図は
横型MOCVD装置の要部の断面図、第３図及び第４図はそ
れぞれガス旋回装置の実施例を示す側面図、第５図及び
第６図はそれぞれ実験結果を示す図、第７図は従来の縦
型MOCVD装置の一例を示す要部の断面図、第８図は従来
のガスミキサーを示す正面図である。 10,15……気相成長室、11,16……ガス導入部、12a,12b,
17a,17b……原料ガス導入管、13,18……基板、20……ガ
ス旋回装置、21……中心軸部、22……羽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56
Claims (1)
- 【請求項１】気相成長室内の基板上に原料ガスを供給し
て薄膜を形成する有機金属気相成長装置において、前記
気相成長室の原料ガス導入部に、中心軸に軸方向に斜め
の羽を複数枚固着したガス旋回装置を固設したことを特
徴とする有機金属気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19259290A JP2939823B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 有機金属気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19259290A JP2939823B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 有機金属気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0480366A JPH0480366A (ja) | 1992-03-13 |
| JP2939823B2 true JP2939823B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=16293840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19259290A Expired - Fee Related JP2939823B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 有機金属気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2939823B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100332314B1 (ko) * | 2000-06-24 | 2002-04-12 | 서성기 | 박막증착용 반응용기 |
| JP5885564B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2016-03-15 | 株式会社ブイテックス | 気化装置 |
| US10232324B2 (en) * | 2012-07-12 | 2019-03-19 | Applied Materials, Inc. | Gas mixing apparatus |
| JP6792786B2 (ja) * | 2016-06-20 | 2020-12-02 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス混合装置および基板処理装置 |
| SG11202105321TA (en) | 2018-12-20 | 2021-07-29 | Applied Materials Inc | Method and apparatus for supplying improved gas flow to a processing volume of a processing chamber |
-
1990
- 1990-07-20 JP JP19259290A patent/JP2939823B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0480366A (ja) | 1992-03-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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