JPS6393109A - 縦型気相成長装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ガリウムヒ素もしくはこれを主成分とする
化合物半導体層の気相成長に適した縦型気相成長装置に
関し、特にその量産型装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来の縦型気相成長装置の断面構造を示し、図
において、１はガス搬送路、２はガス導入部、３は反応
室、５は該反応室３内に設けられ半導体基板（ウェハ）
を載置するためのサセプタ（基板支持台）、６はサセプ
タ５を加熱する加熱用ＲＦコイル、７はサセプタ５を支
持しかつ回転させる支持棒、１０はサセプタ５と反応室
３の側壁の間隙である。

次に動作について説明する。

上記反応室３内に設けられたサセプタ５は、該反応室３
の周りに位置するＲＦコイル６により誘導加熱される。

このときガス搬送路１より送られてきた反応ガスは、ガ
ス導入部２を通り、サセプタ５上に載置された半導体ウ
ェハ（半導体基板）上に達し、熱分解により上記半導体
ウェハ表面に半導体結晶を成長させる。さらに反応ガス
は、サセプタ５と反応室３の側壁との間隙１ｏを通って
、下方へ排気される。ここで成長中は支持棒７の回転に
よりサセプタ５を回転させ、回転方向での結晶成長の均
一性の向上を図っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の縦型気相成長装置は、以上の様に構成されている
ために、サセプタ５上に載置された半導体基板と、ガス
を搬送するガス搬送路１との間隔をかなり大きくとって
おり、このため基板近くで暖められたガスが上方に上り
、熱対流が生じ以下の様な問題を引き起こしていた。

第１に、反応室３内の一様な反応ガスの流れが防げられ
、成長膜厚に不均一を生じる。第２に加熱され反応した
ガスが再び反応室３の上方部へ逆流し反応室３内のガス
が汚染されるために、結晶の質が低下する。第３に、基
板に達するまでの反応室３の容積が大きく、反応ガスの
置換が迅速に行なえないために、成長方向での結晶膜特
性の急峻な変化をつけられないという問題もあった。こ
れらの問題は反応室３の内径が増加する程顕著となるた
めに、従来の縦型気相成長装置での処理能力は一般に１
回の成長で、２インチウェハ１枚以下に止まっており、
量産性を上げられない要因となっていた。

この発明は、上記の様な問題点を解消するためになされ
たもので、均一な膜厚でかつ良質の半導体結晶を、多数
枚大面積にわたって成長できる量産型の縦型気相成長装
置を得る事を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る縦型気相成長装置は、ガス導入部内の中央
に、反応ガスを整流する整流器を設け、かつ反応室内に
、その中央部に反応ガスを通すための開孔を有するサセ
プタを設けたものである。

〔作用〕

本発明においては、ガス導入部内の中央に、反応ガスを
整流する整流器を設け、かつ反応室内に、その中央部に
反応ガスを通すための開孔を有するウェハのサセプタを
設けたから、ガス搬送路及びガス導入部のガス流路を十
分細くして高速のガス流を実現でき、これにより熱対流
を防止できかつ急峻にガス組成を変化でき、さらにサセ
プタ上に断面ドーナツ形状の反応ガス流を吹きつけてサ
セプタ上の広い部分にわたり均一にガス流を発生させる
ことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例による縦型気相成長装置の断
面構造を示し、図において、１はガス搬送路、２は口径
の小さなガス搬送路１から口径の大きな反応室３ヘガス
を導入するガス導入部であり、これはその内径が下流側
程広くなる円錐台形状をなしている。４は該ガス導入部
２内中央部に置かれた整流器で、これと円錐台形状のガ
ス導入部２の内壁とにより、両者の間隙８に断面ドーナ
ツ形状のガス流が形成され、その中央部に開口を有する
ドーナツ形状の基板支持台５ａに反応ガスが吹きつけら
れる。ここで該整流器４と基板支持台５の間隙９と、反
応室３の内壁と基板支持台５ａの間隙１０とは、両者の
断面積が略等しなくなる様構成されているため、基板支
持台５ａ上にガスが均一に吹きつけられる。７は基板支
持台５ａを支える支持棒であり、成長中は回転して回転
方向の結晶成長の均一性を向上させる。６は基板支持台
加熱用のＲＦコイルである。

次に作用効果について説明する。

この様な構成において、ガス搬送路１がら基板支持台５
ａに至る経路において、ガス搬送路１の面積は反応室３
の面積に比べ小さく形成されており、又ガス導入部２に
おいては、整流器４によりガスの流れる断面積は小さく
なっている。従って、基板支持台５ａに至るガス流速は
、従来装置に比べ数倍となって熱対流の影響が無くなり
、又、反応ガスが停滞する空間がないため、反応ガスの
切り替えが高速に行なえる。

第４図は、本実施例装置において、ＧａＡｓを成長し次
いで反応ガスを切り替えて、Ａｊ２ＧａＡＳ膜を連続的
に成長した場合の組成変化を、従来装置の場合と比較し
て示したものである。従来のものでは第４図（ａｌに示
すように熱対流による反応ガスの逆流及びガスの停滞に
より、組成の変化は徐々に起こり急峻な界面は得られな
いのに対し、本実施例装置では第４図（ｂ）に示す様な
急峻な組成変化が可能となる。

また、加熱された基板支持台５ａに達したガスは、ここ
で加熱分解され、支持台５上に載置された基板上に半導
体結晶が成長するが、この時従来の装置では、支持台の
径が大型化するに伴って、ガス流が不均一になることか
ら、支持台の中心部から外に向かって成長膜厚に分布を
生じた（第３図（ａｌ、　（ｂ）参照）、一方、本実施
例装置では、反応ガスの流の断面形状及び基板支持台５
ａの形状をドーナツ形状にした事により、基板支持台５
ａ上にガスを均一に吹きつけることができ、また基板支
持台５ａ中心部の間隙９の面積と基板支持台５ａの外の
間隙１０の面積を略等しく構成しているため、吹きつけ
られたガスは内外に均等に流れる。

これにより、多数枚基板を載置可能な大型の装置にもか
かわらず、各基板について小型装置と同等又はそれ以上
の膜厚均一性が得られる（第３図（Ｃ１参照）。

さらに、本実施例装置ではガス流は高速であり熱対流が
起こらないため、気相中の反応生成物による結晶品質の
劣化、反応室上部内壁の汚染及び汚染物の落下環の問題
も起こらない。

〔発明の効果〕

以上の様に、この発明に係る縦型気相成長装置によれば
、ガス導入部内中央部に、反応ガスを整流する整流器を
設け、かつ反応室内に、その中央部に反応ガスを通すた
めの開孔を有するウェハのサセプタを設けたので、大面
積にわたり、均一で高品質の半導体結晶を得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による縦型気相成長装置を
示す断面図、第２図は従来の縦型気相成長装置の断面図
、第３図は膜厚分布を示す図、第４図は組成変化を示す
図である。 １・・・ガス搬送路、２・・・ガス導入部、３・・・反
応室、杢 ４・・・整流器、５・・・基板支持台、６・・・ＲＦコ
イル、７・・・支持棒、８・・・ガス導入部と整流器と
の間隙、９・・・整流器と基板支持台との間隙、１０・
・・基板支持台と反応室内壁との間隙。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス搬送路、円錐台形状のガス導入部及び反応室
   を有し、上記ガス搬送路から送られてくる反応ガスをガ
   ス導入部を介して上記ガス搬送路より口径の大きな上記
   反応室へ導入し、該反応室でウェハと反応させる縦型気
   相成長装置において、上記ガス導入部内に設けられ上記
   送られてくる反応ガスを整流する整流器と、 上記反応室内に設けられその中央部に上記反応ガスを通
   すための開孔を有するウェハのサセプタとを備えたこと
   を特徴とする縦型気相成長装置。
2. （２）上記ウェハのサセプタの開孔の開口面積は該サセ
   プタと上記反応室の内壁との間隙の断面積とほぼ等しい
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の縦型気相
   成長装置。