JPH04335520A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JPH04335520A
JPH04335520A JP10616391A JP10616391A JPH04335520A JP H04335520 A JPH04335520 A JP H04335520A JP 10616391 A JP10616391 A JP 10616391A JP 10616391 A JP10616391 A JP 10616391A JP H04335520 A JPH04335520 A JP H04335520A
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JP
Japan
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susceptor
resistance heater
heater
sheath heater
film
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Pending
Application number
JP10616391A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Ito
武志 伊藤
Akira Ishihara
石原 昭
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04335520A publication Critical patent/JPH04335520A/ja
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、主にGaAsなどの
化合物半導体膜を基板上に成長させる有機金属気相成長
 (MOCVD) 装置を対象としたものであり、特に
、成膜用基板が水平に取り付けられる構造のサセプタを
載置する抵抗加熱ヒータ (以下抵抗加熱ヒータと記す
) の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】この種気相成長装置の従来の構成例とし
て、本願と同一出願人による出願:特願平2−3164
21号に開示された気相成長装置の構成を図5に示す。 水平な上面に成膜用基板が取り付けられた円板状または
角型板状のモリブデンまたは炭素製サセプタ2は抵抗加
熱ヒータ8に載置され、所定の温度に加熱される。反応
容器3の端部の反応ガス導入口6から導入された反応ガ
スは、流路断面が方形に形成された内容器3B内を層流
状態で流れ、基板1の上面を通過する際に基板1の面上
で熱分解し、熱分解によって生じたガス分子が基板1の
面上に堆積して膜形成が行われる。基板1を通過したガ
スは反応ガス導入口6と反対側に取り付けられた排気フ
ランジ5の排気口7から排出される。
【0003】図6に、上記構成の気相成長装置における
抵抗加熱ヒータ8の構成を示す。発熱体には、金属パイ
プに抵抗加熱線としてニクロム線を金属パイプと絶縁状
態に挿通してなるシースヒータ10が用いられ、このシ
ースヒータ10を折り曲げて引出線が内側になるように
渦巻き状に巻き、これをステンレス製ケース9内に収納
してステンレス製カバー11を溶接し、カバー11をサ
セプタ2の加熱面とするホットウォール方式のヒータ構
成としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のヒータ構成には
以下のような問題がある。
【0005】(1) 前述のヒータ構成では、カバー1
1が、シースヒータ10からの熱放射と、ケース内気体
を熱伝導媒体とする熱伝導とにより加熱され、シースヒ
ータとカバーとの間の温度勾配が大きく、また、サセプ
タ表面の温度分布が不均一になるという問題がある。
【0006】(2) シースヒータの抵抗加熱線にはニ
クロム線が用いられているが、前記第1項に述べたよう
に、シースヒータとカバーとの間の温度勾配が大きいこ
とから、カバーを所定の温度に加熱するのにシースヒー
タの温度を高くする必要があり、シースヒータを900
℃で使用しつづけると、ニクロム線が断線してしまうと
いう問題がある。
【0007】(3) ニクロム線断線の障害を避けるた
めに、融点が約4100℃と高い炭素を発熱体として使
用した場合、炭素内に吸蔵もしくは吸着された不純物が
通電時に放出され、この不純物が膜中に混入して膜の品
質を低下させるという問題が生じている。
【0008】本発明の目的は、上記問題点が解決された
気相成長装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明においては、前記各項の問題点に対応し、
それぞれ次の手段を講ずるものとする。
【0010】(1) 問題点第1項に対応して、従来の
抵抗加熱ヒータにおけるカバー(11)を除去し、シー
スヒータを、該シースヒータを収納するステンレス製ケ
ースに直接モリブデン溶射により固定する。モリブデン
の溶射量は、シースヒータを完全に覆って表面を平坦に
なしうる程度とし、モリブデンを溶射した後にサセプタ
との接触面を機械加工により平坦に仕上げる。
【0011】(2) 問題点第1項に対応して、シース
ヒータを、該シースヒータを収納するステンレス製ケー
スの底面とモリブデン製プレートとの間にねじを用いて
挟み込み、シースヒータをモリブデン製プレートに強制
的に密着させる構造とする。
【0012】(3) 問題点第2項に対応して、板状も
しくは帯状の炭素繊維複合材料を発熱体とする。
【0013】(4) 問題点第3項に対応して、表面が
耐熱材によりコーティングされた板状もしくは帯状の炭
素を発熱体とする。
【0014】
【作用】(1) シースヒータを、該シースヒータを収
納するステンレス製ケースに直接モリブデン溶射により
固定し、モリブデン溶射後にサセプタとの接触面を平坦
に機械加工仕上げすることにより、シースヒータの熱は
、熱伝導率の大きいモリブデンを熱伝導媒体として機械
加工された接触面へ向かう。従ってシースヒータと接触
面との間の温度勾配が小さくなり、接触面を所定の温度
に昇温するためのシースヒータの温度を接触面の温度よ
りさほど高くする必要がなく、抵抗加熱線であるニクロ
ム線の温度を従来と比べて低く保つことができる。また
、シースヒータから発する熱は、温度勾配に従って移動
するから、接触面へ向かう移動の途中、接触面と平行方
向に温度分布の不均一が存在すると、この方向へも熱の
移動成分が生じ、接触面に到達するまでに、モリブデン
内を接触面と平行方向に温度分布を均一化しながら接触
面へ向かう。これにより、熱が接触面に均一に分布して
到達し、接触面に均一な温度分布が得られる。
【0015】(2) シースヒータを、シースヒータを
収納するステンレス製ケースの底面とモリブデン製プレ
ートとの間にねじを用いて挟み込み、シースヒータをモ
リブデン製プレートに強制的に密着させる構造とすれば
、シースヒータの熱はモリブデン製プレートを介してサ
セプタに伝えられるため、シースヒータとプレート上面
との間の温度勾配が、上記第1項の手段の場合と比べ、
シースヒータとモリブデンとの接触面積のちがいから、
第1項の手段の場合ほど小さくはならないものの、従来
のものと比べると格段に小さくなり、シースヒータ内の
ニクロム線の温度を従来より低く保つことができる。ま
た、プレートの厚みを適宜に設定することにより、プレ
ート上面の温度分布を均一化することができる。
【0016】(3) 抵抗加熱ヒータの発熱体を板状も
しくは帯状の炭素繊維複合材料とした場合には、以下に
説明するように、発熱体自体の耐熱性が向上し、かつ発
熱体が平面状の面熱源となるため、サセプタと発熱体と
の間に気体の層が介在していても、ニクロム線断線のよ
うな障害なくサセプタを均一に加熱することができる。
【0017】板状もしくは帯状の炭素繊維複合材料は、
紡糸したピッチを熱処理することによって得られた炭素
繊維を布状に織り、これをピッチを用いて固化するか、
炭素繊維布をCVD炉に入れて高温に加熱しつつメタン
などの炭化水素ガスをH2 ガス共存のもとで炭素繊維
布に接触させ、炭素繊維布の表面に配向性の緻密な,い
わゆる熱分解炭素の層を形成させたものである。融点が
約4000℃でニクロム線の約2.5倍と高く、これを
発熱体として用いることにより、より高温での成膜が可
能なヒータとすることができる。
【0018】また、炭素繊維複合材料は一般の黒鉛ヒー
タに比べても固有抵抗が大きいので、ヒータをより小型
, 高温化することができる。
【0019】(4) 抵抗加熱ヒータの発熱体を、表面
が耐熱材によりコーティングされた板状もしくは帯状の
炭素とすれば、通電時に発熱体から放出される不純物を
減らすことができる。コーティングに用いられる耐熱材
としては、例えば炭化ケイ素 (SiC, 融点:27
00℃),熱分解炭素(C, 融点:4000℃),熱
分解窒化ホウ素(PBN, 融点:約3000℃) な
どを用いる。コーティングはいずれも前記第3項で述べ
た熱分解炭素層形成の場合と同様の方法で可能であり、
いずれも炭素の表面に緻密なコーティング層を形成する
【0020】
【実施例】図1に本発明による抵抗加熱ヒータ構成の第
1の実施例を示す。シースヒータ10を2重に折り曲げ
て引出し線が内側になるように渦巻き状に巻き、これを
ステンレス製ケース9の底面に載せた後、モリブデンを
シースヒータ10を十分覆う程に溶射し、シースヒータ
10をケース9に固定するとともに、サセプタ2との接
触面を平坦に機械加工仕上げしたものである。
【0021】図2に本発明による抵抗加熱ヒータ構成の
第2の実施例を示す。図1と同様に渦巻き状に成形した
シースヒータ10を底の浅いステンレス製ケース9の底
面に載せた後、モリブデン製のプレート13をシースヒ
ータ10の上に載せ、ボルト14を締めあげることによ
り、シースヒータ10をプレート13に強制的に密着さ
せたものである。
【0022】図3に本発明による抵抗加熱ヒータ構成の
第3の実施例を示す。ステンレス製ケース9内には、発
熱体として、板状に形成された炭素繊維複合材料15が
、サセプタ2を載置するケース9の上端面と平行に支持
され、接続板18, 支持棒19を介して電流が供給さ
れる。炭素繊維複合材料15の下方には、炭素繊維複合
材料15と同様に、ピッチ系炭素繊維を用いたフェルト
状の分厚い断熱板17が配され、下方へ向かう熱を遮蔽
して炭素繊維複合材料15の熱を有効にサセプタ2の温
度上昇に消費させるようにしている。サセプタ2と炭素
繊維複合材料15との間には気体の層が存在し、両者の
間の温度勾配は大きいが、炭素繊維複合材料15の耐熱
性が高いため、従来の抵抗加熱ヒータで使用されたニク
ロム線と同等の温度を繰り返しても障害が生ぜず、また
、板状の炭素繊維複合材料15は平面状の面熱源を構成
するから、サセプタを均一に加熱することができる。
【0023】図4に本発明による抵抗加熱ヒータ構成の
第4の実施例を示す。この構成は、発熱体として、図3
に示す炭素繊維複合材料15の代わりに、炭化ケイ素,
 熱分解炭素, 熱分解窒化ホウ素などの耐熱材でコー
ティングされた板状の炭素を用いたものである。これら
の耐熱性コーティング材は炭素の表面に緻密な層を形成
し、炭素16内に吸蔵もしくは吸着されていた不純物の
放出を効果的に抑制する。
【0024】
【発明の効果】本発明においては、抵抗加熱ヒータを上
述のように構成したので、以下に記載する効果が得られ
る。
【0025】請求項1の装置では、発熱体であるシース
ヒータとモリブデンのサセプタとの接触面との間の温度
勾配が小さく、サセプタとの接触面を所定の温度に昇温
させるのに、シースヒータ内のニクロム線を従来より低
い温度で使用することができ、ニクロム線の断線を防止
することができる。また、モリブデンの熱伝導率が大き
く、かつサセプタとの接触面への熱伝達は、モリブデン
を熱伝導媒体とする熱伝導のみにより行われるため、接
触面の温度分布が均一となる。これにより、気相成長装
置を、ニクロム線断線のような障害のない高信頼性の,
 かつ膜厚分布,膜質の良好な成膜が可能な装置とする
ことができる。
【0026】また、制御温度であるシースヒータ温度と
接触面温度との差が小さく、正確な温度制御が容易とな
り、より精度の高い装置運転が可能になる。
【0027】請求項2の装置では、請求項1の装置にお
ける効果のほか、製造工程中にモリブデン溶射のような
熱作業を含まないから、製造が容易になるメリットがあ
る。
【0028】請求項3の装置では、発熱体に耐熱性の高
い炭素繊維複合材料が用いられるため、サセプタとの間
に気体の層が介在していても、ニクロム線と同等の高温
で使用した場合、ニクロム線断線のような障害なく、安
定にサセプタを加熱することができ、気相成長装置を、
抵抗加熱ヒータに障害を生じない高信頼の,かつ膜厚分
布, 膜質の良好な成膜が可能な装置とすることができ
る。さらに、発熱体の耐熱性がニクロム線使用のシース
ヒータと比べて格段に高いので、気相成長装置を、より
高温での成膜が可能な装置とすることができる。
【0029】請求項4の装置では、請求項3の装置にお
ける効果に加え、発熱体から放出される不純物が少なく
なり、気相成長装置を、膜質がさらに良好な膜を形成可
能な装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による抵抗加熱ヒータ構成の第1の実施
例を示す縦断面図
【図2】本発明による抵抗加熱ヒータ構成の第2の実施
例を示す縦断面図
【図3】本発明による抵抗加熱ヒータ構成の第3の実施
例を示す縦断面図
【図4】本発明による抵抗加熱ヒータ構成の第4の実施
例を示す縦断面図
【図5】本発明が対象とする気相成長装置構成の一例を
示すものであって、同図(a) は平面断面図, 同図
(b) は側面断面図
【図6】従来の抵抗加熱ヒータの構成例を示す縦断面図
【符号の説明】
1    基板 2    サセプタ 3    反応容器 8    抵抗加熱ヒータ 9    ケース (ステンレス製ケース)10   
 シースヒータ 11    モリブデン 13    プレート(モリブデン製プレート)15 
   炭素繊維複合材料 16    炭素

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】成膜用基板が水平に取り付けられる構造の
    サセプタを、箱状または円筒状反応容器内の抵抗加熱ヒ
    ータに載置して反応ガスを水平に流し、サセプタを抵抗
    加熱ヒータとともに反応ガスの流れに垂直なサセプタ軸
    を中心に回転しつつ加熱することにより成膜用基板に薄
    膜を成長させる気相成長装置において、前記抵抗加熱ヒ
    ータが、金属パイプにニクロム線を挿通してなるシース
    ヒータを、該シースヒータを収納するステンレス製ケー
    スに直接モリブデン溶射により固定してなることを特徴
    とする気相成長装置。
  2. 【請求項2】成膜用基板が水平に取り付けられる構造の
    サセプタを、箱状または円筒状反応容器内の抵抗加熱ヒ
    ータに載置して反応ガスを水平に流し、サセプタを抵抗
    加熱ヒータとともに反応ガスの流れに垂直なサセプタ軸
    を中心に回転しつつ加熱することにより成膜用基板に薄
    膜を成長させる気相成長装置において、前記抵抗加熱ヒ
    ータが、金属パイプにニクロム線を挿通してなるシース
    ヒータを、該シースヒータを収納するステンレス製ケー
    スの底面とモリブデン製プレートとの間にねじを用いて
    挟み込んでなることを特徴とする気相成長装置。
  3. 【請求項3】成膜用基板が水平に取り付けられる構造の
    サセプタを、箱状または円筒状反応容器内の抵抗加熱ヒ
    ータに載置して反応ガスを水平に流し、サセプタを抵抗
    加熱ヒータとともに反応ガスの流れに垂直なサセプタ軸
    を中心に回転しつつ加熱することにより成膜用基板に薄
    膜を成長させる気相成長装置において、前記抵抗加熱ヒ
    ータが、板状もしくは帯状の炭素繊維複合材料を発熱体
    とすることを特徴とする気相成長装置。
  4. 【請求項4】成膜用基板が水平に取り付けられる構造の
    サセプタを、箱状または円筒状反応容器内の抵抗加熱ヒ
    ータに載置して反応ガスを水平に流し、サセプタを抵抗
    加熱ヒータとともに反応ガスの流れに垂直なサセプタ軸
    を中心に回転しつつ加熱することにより成膜用基板に薄
    膜を成長させる気相成長装置において、前記抵抗加熱ヒ
    ータが、表面が耐熱材によりコーティングされた板状も
    しくは帯状の炭素を発熱体とすることを特徴とする気相
    成長装置。
JP10616391A 1991-05-13 1991-05-13 気相成長装置 Pending JPH04335520A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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