CN1761037A - 气相生长装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的气相生长装置，通过改变一体设置在自转外延衬托器上的小齿轮的位置，能够增加在一次工序中生产的、半导体晶体薄膜在表面上生长的半导体晶片的数量。其具有原料气体导入口、加热半导体晶片的加热器及气体排出口，同时，具有保持各个半导体晶片的多个自转外延衬托器及通过各个轴承分别将这些自转外延衬托器可自由转动地设置在其上的圆板状公转外延衬托器，以环状使所述多个自转外延衬托器排列设置在所述圆板状公转外延衬托器的周边部上的同时，使分别形成在所述多个自转外延衬托器外周部的小齿轮与位于这些小齿轮外侧的公用的内齿轮啮合，其特征在于：使所述小齿轮与所述自转外延衬托器一体形成，从而使所述小齿轮位于所述轴承的上部。
Description
技术领域
本发明涉及气相生长装置，其能够使原料气体流向保持在外延衬托器上的半导体晶片，从而使半导体晶体的薄膜(外延层)在所述晶片的表面(正面)上生长，特别涉及使外延衬托器自转和公转的天象仪型气相生长装置。
背景技术
半导体晶体的生长法中的一种为气相生长法。在气相生长法中，原料使用气体，使原料气体流至被加热的半导体晶片表面，从而使半导体晶体的薄膜在半导体晶片的表面上生长。由于原料使用了气体，因此，具有能够使厚度为数nm的超薄膜生长的优点。另外，作为原料气体，可使用高纯度的有机金属·氢化物·载体气体，由于无需分子束外延法那样的超真空，因此，生产率很高。
作为这种气相生长法中所使用的气相生长装置中的一种，有能够使保持半导体晶片的外延衬托器自转和公转的天象仪型气相生长装置，其具有薄膜的膜厚均匀性优良的优点。图7示意地表示这种天象仪型气相生长装置的一个例子。这种气相生长装置1’能够使原料气体3’通过向下方开口的原料气体导入口2’从下方导入装置内，并使原料气体3’在装置内热分解。经热分解后的排出气体4’通过设置在装置侧壁上的多个(例如6个)气体排出口5’从装置的中央以放射状向侧面排出。在装置内，设有保持半导体晶片6’的自转外延衬托器7’、公转外延衬托器8’以及加热半导体晶片6’的加热器9’，公转外延衬托器8’的中心与马达10’的轴11’相连，以便能够通过马达10’的驱动而转动。半导体晶片6’具有表面和背面，使表面向下的方式将其保持在自转外延衬托器7’上。自转外延衬托器7’通过轴承12’可自由转动地安装在公转外延衬托器8’上。
图8为图7中C部的放大图。自转外延衬托器7’和公转外延衬托器8’分别在相对的面上设有安装轴承12’的槽，在这些槽与槽之间容纳有轴承12’。通过所述轴承12’自由转动地安装在公转外延衬托器8’上的自转外延衬托器7’，以从轴承12’的位置以及安装轴承12’的槽的位置向侧面伸出的状态与小齿轮13’设置成一体。另一方面，对应所述小齿轮13’，内齿轮14’与气相生长装置1’的内壁面设置成一体，从而使小齿轮13’与内齿轮14’啮合。15’为小齿轮13’与内齿轮14’的啮合部分。图10为放大所述啮合部分15’的俯视图。
图9为从上方见到的气相生长装置1’的内壁面的内齿轮14’与自转外延衬托器7’和公转外延衬托器8’的位置关系的俯视图。另外，毕竟图7为示意图，因此，与图9的尺寸关系不一定一致。从图9可知，在这种装置中，在较大的圆板状公转外延衬托器8’的周边部，以圆环状排列设置12个自转外延衬托器7’，在各个自转外延衬托器7’上设有6个爪16’，利用这些爪保持半导体晶片6’。
下面，对所述气相生长装置1’的动作加以说明。若通过马达10’使公转外延衬托器8’转动，则各个自转外延衬托器7’与公转外延衬托器8’一起以公转外延衬托器8’的中心为转动轴转动。此时，由于各个自转外延衬托器7’也与内齿轮14’相啮合，因此，它们以各自的自转外延衬托器7’的中心为转动轴独立转动。这样，半导体晶片6’以保持于自转外延衬托器7’上的状态在公转同时进行自转。在这种状态下，若从图7的原料气体导入口2’导入原料气体3’，则原料气体3’在被加热器9’加热的半导体晶片6’的表面上热分解，并且半导体晶体的薄膜在该表面上生长。由于半导体晶片6’进行公转及自转，因此，能够使具有高均匀性的半导体晶体的薄膜在半导体晶片6，的表面上生长。
作为这种生长装置的现有技术，虽与本发明没有直接关系，但还是提出了具有自转公转型机构的装置(例如，参见专利文献1-日本特开平10-219447号公报。)
但是，若采用图7～图10所示的气相生长装置1’，由于一体设置在保持半导体晶片6’的自转外延衬托器7’上的小齿轮13’设置在轴承12’及安装轴承12’的槽的水平方向外侧位置处，因此，根据该例子具体来说，自转外延衬托器7’的直径远大于半导体晶片6’的直径。结果，对于图9的情况而言，例如，作为保持直径为76mm的半导体晶片6’的自转外延衬托器7’，若考虑其与内齿轮14’的位置关系，在圆板上的公转外延衬托器8’的周边部以圆环状排列设置12个自转外延衬托器7’则是极限。若设置在公转外延衬托器8’上的自转外延衬托器7’的数量一少，则存在利用一个气相生长装置、在一个工序中生产的、半导体晶体的薄膜在表面上生长的半导体晶片数量较少，从而生产率低下的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于解决上述问题，并通过改变一体设置在自转外延衬托器上的小齿轮的位置，能够增加在一个工序中生产的、半导体晶体的薄膜在表面上生长的半导体晶片数量，从而能可靠地提高半导体晶片的生产率。
为了解决上述目的，本发明采用了以下结构。
本发明的第一方案的气相生长装置，其具有原料气体导入口、加热半导体晶片的加热器及气体排出口，同时，具有保持各个半导体晶片的多个自转外延衬托器及通过各个轴承分别将这些自转外延衬托器可自由转动地设置在其上的圆板状公转外延衬托器，以环状使所述多个自转外延衬托器排列设置在所述圆板状公转外延衬托器的周边部上的同时，使分别形成在所述多个自转外延衬托器外周部的小齿轮与位于这些小齿轮外侧的公用的内齿轮啮合，其特征在于：使所述小齿轮与所述自转外延衬托器一体形成，从而使所述小齿轮位于所述轴承的上部。
本发明的第二方案的气相生长装置，其具有原料气体导入口、加热半导体晶片的加热器及气体排出口，同时，具有保持各个半导体晶片的多个自转外延衬托器及通过各个轴承分别将这些自转外延衬托器可自由转动地设置在其上的圆板状公转外延衬托器，以环状使所述多个自转外延衬托器排列设置在所述圆板状公转外延衬托器的周边部上的同时，使分别形成在所述多个自转外延衬托器外周部的小齿轮与存在于这些小齿轮内侧的公用的外齿轮啮合，其特征在于：使所述小齿轮与所述自转外延衬托器一体形成，从而使所述小齿轮位于所述轴承的上部。
本发明的第三方案的气相生长装置，在本发明的第一或第二方案的基础上，在外周部上一体形成有小齿轮的所述自转外延衬托器的周端面和所述公转外延衬托器的周端面位于大致同一面上。
本发明的第四方案的气相生长装置，在本发明的第一或第二方案的基础上，所述原料气体导入口在下方开口，从而从下向所述圆板状公转外延衬托器的中心导入原料气体，并在侧面开有多个排气口，以便从所述气体排出口，从所述圆板状公转外延衬托器的中心向侧面以放射状排放排出气体。
本发明的第五方案的气相生长装置，在本发明的第四方案的基础上，在多个所述自转外延衬托器上，以使半导体晶片的表面向下的方式保持各个半导体晶片。
采用本发明的气相生长装置，由于不使一体设置在通过轴承可自由转动地安装在公转外延衬托器上的自转外延衬托器上的小齿轮的位置向所述自转外延衬托器的水平方向外侧突出，而是使其位于所述轴承的上部，因此，能够减小所述自转外延衬托器的直径。并且，由于以此方式能够增加安装在公转外延衬托器上的自转外延衬托器的数量，因此，能够增加在一次工序中生产的、半导体晶体薄膜在表面上生长的半导体晶片的数量，从而能够可靠地提高半导体晶片的生产率。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例的气相生长装置的断面的示意图。
图2是图1的A部的放大图。
图3是表示图1内部的公转外延衬托器、自转外延衬托器及内齿轮的位置关系的俯视图。
图4是图3的B部的放大图。
图5是表示本发明的另一实施例的气相生长装置的断面的示意图。
图6是表示本发明又一实施例的气相生长装置的断面的的示意图。
图7是表示现有技术的实施例的气相生长装置的断面的的示意图。
图8是图7的C部的放大图。
图9是表示图7内部的公转外延衬托器、自转外延衬托器及内齿轮的位置关系的俯视图。
图10是图9的B部的放大图。
具体实施方式
下面，根据图中所示的实施形式对本发明进行说明。
实施例1
图1是表示本发明的一个实施例的气相生长装置的断面的示意图。气相生长装置1在下方设有原料气体导入口2，以从下向圆板状的公转外延衬托器8的中心导入原料气体3。另外，在侧面还设有气体排出口5，以便从圆板状的公转外延衬托器8的中心向侧面以放射状排放排放气体4。另外，直径76mm的14块半导体晶片6在与公转外延衬托器8同一个面上，分别借助于自转外延衬托器7向下保持它们的表面。借助于利用加热器9加热，原料气体3在被加热的半导体晶片6的表面上进行分解，从而使馆自转外延衬托器7上的半导体晶片6实现晶体生长。自转外延衬托器7分别通过轴承12可自由转动地载置于公转外延衬托器8上。小齿轮13一体形成在自转外延衬托器7的外周部上。在所述小齿轮13的外侧，具有一体设置在气相生长装置1的内壁上的公用的内齿轮14，所述小齿轮13和所述内齿轮14分别如图所示那样啮合。公转外延衬托器8在中心部连接有马达10的轴11，并通过马达10的驱动而转动。如前所述，由于自转外延衬托器7的小齿轮13与内齿轮14啮合，因此，若通过马达10使公转外延衬托器8转动时，则自转外延衬托器7在公转的同时自转。在本实施例中，如图2所示，使一体设置在自转外延衬托器7的外周部上的小齿轮13的位置不向自转外延衬托器7外周部的水平方向外侧伸出，而使其位于轴承12的上部。这样，通过改变小齿轮13的形成位置，如图3所示，与图9的现有技术的情况相比，能够一次性减小自转外延衬托器7自身的尺寸(直径)。结果，例如在图9的现有技术的情况下，虽然设有12块直径76mm的半导体晶片，但在本实施例中，则可设置14块半导体晶片。在这种情况下，由于增加半导体晶片的片数，半导体晶片的生产率提高大约17％。因此，对于图9及图3的例子而言，虽然现有技术中的自转外延衬托器7的直径为111mm，但本发明的自转外延衬托器的直径却为99mm。公转外延衬托器的直径越大，这种自转外延衬托器的直径缩小产生的效果就越明显。
实施例2
本发明不局限于上述实施例，可进行各种变形后实施。图5是表示本发明的另一实施例的气相生长装置的断面的示意图。图1的实施例中，虽通过将马达10的轴11安装在公转外延衬托器8的中心，以使公转外延衬托器8转动，但在图5的实施例中，通过在公转外延衬托器80的外周上设置外齿轮18，并使所述外齿轮18与连接在马达100的轴连的驱动齿轮17啮合，从而使公转外延衬托器80转动。
另外，图6是表示本发明又一实施例的气相生长装置的断面的的示意图。在图5的实施例的情况下，自转外延衬托器7的小齿轮13与装置内壁的内齿轮14啮合，自转外延衬托器7一边与公转外延衬托器80的转动一起公转，一边自转。但是，在图6的实施例中，自转外延衬托器70的小齿轮与连接在马达200的轴上的外齿轮18啮合，并借助于马达200的驱动使其转动，进行自转动作。
Claims (5)
1.一种气相生长装置，其具有原料气体导入口、加热半导体晶片的加热器及气体排出口，同时，具有保持各个半导体晶片的多个自转外延衬托器及通过各个轴承分别将这些自转外延衬托器可自由转动地设置在其上的圆板状公转外延衬托器，以环状使所述多个自转外延衬托器排列设置在所述圆板状公转外延衬托器的周边部上的同时，使分别形成在所述多个自转外延衬托器外周部的小齿轮与位于这些小齿轮外侧的公用的内齿轮啮合，其特征在于：使所述小齿轮与所述自转外延衬托器一体形成，从而使所述小齿轮位于所述轴承的上部。
2.一种气相生长装置，其具有原料气体导入口、加热半导体晶片的加热器及气体排出口，同时，具有保持各个半导体晶片的多个自转外延衬托器及通过各个轴承分别将这些自转外延衬托器可自由转动地设置在其上的圆板状公转外延衬托器，以环状使所述多个自转外延衬托器排列设置在所述圆板状公转外延衬托器的周边部上的同时，使分别形成在所述多个自转外延衬托器外周部的小齿轮与存在于这些小齿轮内侧的公用的外齿轮啮合，其特征在于：使所述小齿轮与所述自转外延衬托器一体形成，从而使所述小齿轮位于所述轴承的上部。
3.根据权利要求1或2所述的气相生长装置，其特征在于：在外周部上一体形成有小齿轮的所述自转外延衬托器的周端面和所述公转外延衬托器的周端面位于大致同一面上。
4.根据权利要求1或2所述的气相生长装置，其特征在于：所述原料气体导入口在下方开口，从而从下向所述圆板状公转外延衬托器的中心导入原料气体，并在侧面开有多个排气口，以便从所述气体排出口，从所述圆板状公转外延衬托器的中心向侧面以放射状排放排出气体。
5.根据权利要求4所述的气相生长装置，其特征在于：在多个所述自转外延衬托器上，以使半导体晶片的表面向下的方式保持各个半导体晶片。
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