JP2001168034A - 化合物半導体結晶成長装置及び化合物半導体層の成膜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜厚、不純物濃度等について、従来より一
層、高い基板面内均一性及び基板間均一性で化合物半導
体層をエピタキシャル成長させるプラネタリー型化合物
半導体結晶成長装置を提供する。 【解決手段】 本化合物半導体結晶成長装置４０は、プ
ラネタリー型の基板回転機構を備え、基板回転機構によ
って回転するサセプタ５２に保持された基板Ｗ上に化合
物半導体層を気相成長又は蒸着させる。本装置は、複数
個のサセプタを回転自在に装着させ、かつ、第１の駆動
ギア６０の駆動により回転するディスク５０と、第１の
駆動ギアを駆動する第１の駆動系６２と、各サセプタに
設けられたサセプタ・ギア６４を同時に駆動して、ディ
スクの回転とは独立して、各サセプタを同時に回転させ
る第２の駆動ギア４６と、第２の駆動ギアを駆動する第
２の駆動系４４とを基板回転機構としてチャンバ４２内
に備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体結晶
成長装置及び化合物半導体層の成膜方法に関し、更に詳
細には、膜厚、不純物濃度等の高い基板面内均一性及び
基板間均一性で、超薄膜の化合物半導体層を成膜できる
化合物半導体結晶成長装置、及びそれを使った化合物半
導体層の成膜方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】化合物半導体基板上に、順次、化合物半
導体層をエピタキシャル成長させて積層構造を形成する
工程は、半導体レーザ装置の製造過程で最も重要な製造
工程の一つであって、半導体レーザ装置の性能上の進歩
は、エピタキシャル成長技術の進歩と共に歩んでいると
言っても過言ではない。ところで、半導体レーザ装置の
開発当初は、化合物半導体層をエピタキシャル成長させ
る際、ＬＰＥ（液相エピタキシー）法を使ってエピタキ
シャル成長させていた。その後、ＭＢＥ（分子線エピタ
キシー）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法など
の、膜厚制御性の良好な成長法が開発され、実用化され
ている。

【０００３】更に、近年では、エピタキシャル成長界面
の原子層レベルでの制御が、次世代の半導体デバイスの
開発にとって重要な要素技術となりつつあり、例えば、
化合物半導体層の成長表面に光を当てて、その情報を得
るＳＰＡ（表面光吸収）法などにより、結晶成長界面及
び膜厚の厳密な制御を行う手法が開発されている。

【０００４】ところで、ＭＯＣＶＤ法は、生産性の高い
半導体エピタキシー法の一つであって、複数枚の基板
（ウエハ）を同時に成膜チャンバ内にチャージ（投入）
して、エピタキシャル成長させる、大型の成膜装置が、
実用化されている。複数枚の基板をチャージできるＭＯ
ＣＶＤ装置のなかでも、現在、最も、量産性に優れ、か
つ膜厚制御性にも優れていると考えられる装置は、プラ
ネタリー型と称される装置である。

【０００５】ここで、図４及び図５を参照して、プラネ
タリー型ＭＯＣＶＤ装置の構成を説明する。図４はプラ
ネタリー型ＭＯＣＶＤ装置の構成を示す概念図、及び図
５はサセプタ・ギアとサセプタ駆動ギアとの関係を示す
図である。従来のプラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置１０
は、その要部として、図４に示すように、チャンバ１２
と、チャンバ１２内に設けられ、回転軸１４と共に回転
するディスク１６と、ディスク１６の周辺領域に設けら
れた複数個のサセプタ（基板ホルダ）１８とを備えてい
る。

【０００６】サセプタ１８は、環状のサセプタ・ギア２
０をサセプタ１８の上部外周に沿って一体的に備え、デ
ィスク１６を貫通した貫通孔内にサセプタ・ギア２０を
除くサセプタ本体を回転自在に嵌め込む形で装着させ、
露出した下面に基板Ｗを保持する。また、サセプタ１８
は、サセプタ・ギア２０を回転自在に支持するローラ２
２を介してディスク１６上に回転自在に支持されてい
る。一方、サセプタ駆動ギア２４が、図４及び図５に示
すように、チャンバ１２の内壁に沿って固定して設けら
れ、サセプタ・ギア２０と噛み合っている。

【０００７】ＭＯＣＶＤ法用の図示しない原料ガス源に
接続された原料ガス供給口２６が、ディスク１６の下に
設けられた隔板２８を貫通して、回転軸１４とほぼ同軸
上に開口し、化合物半導体層のエピタキシャル成長に必
要な原料ガスをチャンバ１２内に供給する。また、チャ
ンバ１２内のガスを排気するガス排気口３０が 隔板２
８の外縁とチャンバ１２の間に設けてある。更に、ディ
スク１６上には、加熱コイル３２が設けてあって、サセ
プタ１８を介して基板Ｗを加熱する。

【０００８】上述したサセプタ・ギア２０とサセプタ駆
動ギア２４との構成により、ディスク１６が回転する
と、サセプタ１８が、ディスク１６と共に回転し（公転
し）、かつサセプタ駆動ギア２４と噛み合ったサセプタ
・ギア２０、従ってディスク１６が自転する。よって、
ディスク１６が回転すると、サセプタ１８に保持された
基板Ｗは、ディスク１６と共に公転し、かつ同時にサセ
プタ１８と共に自転する。

【０００９】原料ガスは、原料ガス供給口２６からディ
スク１６の下方領域に進入し、ディスク１６の中心領域
に衝突して分散し、図４に示すように、ディスク１６に
沿って流れてサセプタ１８下の基板Ｗに到達し、熱分解
して基板Ｗ上でエピタキシャル成長する。そして、未反
応の原料ガスは、ガス排気口３０から排気される。

【００１０】上述のプラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置１０
では、原料ガスが、回転するディスク１６に沿って層流
状態で流れるので、急峻性に富むヘテロエピタキシーが
可能であり、また、基板Ｗが自転することにより、基板
Ｗ上の任意の位置が原料ガス供給口２６に対して距離的
に平均化されるので、基板Ｗの膜厚及び不純物濃度の分
布の面内均一性が良好であると評価されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体レー
ザ装置を構成する化合物半導体の積層構造は、益々、精
緻になり、例えば量子井戸（ＱＷ）構造のような超薄膜
の積層構造を活性層として形成することが必要になって
いる。しかし、上述した従来のプラネタリー型ＭＯＣＶ
Ｄ装置を使って、量子井戸（ＱＷ）構造のような超薄膜
の積層構造を形成しようとすると、膜厚及び不純物濃度
の基板面内均一性及び基板間均一性が悪くなって、製品
歩留りが低下し、生産性を向上させることが難しいとい
う問題があった。

【００１２】また、従来のプラネタリー型ＭＯＣＶＤ装
置では、ディスクの回転中は、常に基板が比較的速い回
転数で公転し、かつ自転しているために、エピタキシャ
ル成長中の基板表面にレーザ光を照射し、ＳＰＡ（表面
光吸収）法などを適用して、基板表面を観察するよう
な、その場観察を行なうことが難しいという問題もあっ
た。以上の問題は、ＭＯＣＶＤ装置を例にして説明した
が、ＭＯＣＶＤ法に限らず、プラネタリー型の化合物半
導体層の他の成膜装置についても、同様の問題があっ
た。

【００１３】そこで、本発明の目的は、膜厚、不純物濃
度等について、従来のプラネタリー型化合物半導体結晶
成長装置より、更に一層、高い基板面内均一性及び基板
間均一性で化合物半導体層をエピタキシャル成長させる
プラネタリー型化合物半導体結晶成長装置及び化合物半
導体層の成膜方法を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の問題
点を解決するために、従来のプラネタリー型ＭＯＣＶＤ
装置の構成を研究した結果、基板の自転速度が低いため
に、膜厚、不純物濃度等の基板面内均一性を向上させる
ことが難しいことを見い出した。即ち、上述した従来の
プラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置では、基板の自転速度、
即ちサセプタの回転速度は、基板の公転の速度、即ちデ
ィスクの回転速度に完全に依存している。しかも、ギア
の構造上の理由からサセプタ・ギアとサセプタ駆動ギア
とのギア比の増大には限界があるため、従来以上にギア
比を大きくしてサセプタの回転数、従って基板の自転速
度を上げるようにすることは、技術的に難しい。一方、
超薄膜の化合物半導体層の成膜では、一つの化合物半導
体層の成長用に供給する原料ガスの供給時間が極めて短
く、原料ガスを供給している間に、基板を１回転自転さ
せることが難しい。そのため、量子井戸構造などの超薄
膜を作製する際には、満足できる基板面内均一性を得る
ことが難しい。

【００１５】また、製作、又は保守の際の組み立ての機
械的誤差などに起因して、図６に示すように、ディスク
１６に傾きがある場合、ディスク１６の傾きにより原料
ガスの流れが支配され、つまりディスク１６の傾きによ
り上方に位置するサセプタ１８の方に原料ガスが流れる
ので、各サセプタ１８に供給される原料ガスの供給量に
差が生じる。しかし、従来のプラネタリー型ＭＯＣＶＤ
装置では、供給される原料ガスが衝突する領域がディス
クと同時に回転しているため、上述の関係が解消される
ことがなく、継続する。その結果、原料ガスの供給量が
サセプタの位置に依存して、基板毎の成長膜厚の差が大
きくなり、膜厚制御が重要な薄膜化合物半導体素子の生
産性が悪くなることが判った。

【００１６】そこで、本発明者は、基板の自転と公転と
を切り離して行うことを考え、実験を重ねて本発明を発
明するに到った。上記目的を達成するために、本発明に
係る化合物半導体結晶成長装置は、プラネタリー型の基
板回転機構を備え、基板回転機構によって回転するサセ
プタに保持された基板上に化合物半導体層を気相成長又
は蒸着させるようにした化合物半導体結晶成長装置にお
いて、複数個のサセプタを回転自在に装着させ、かつ、
第１の駆動ギアの駆動により回転するディスクと、第１
の駆動ギアを駆動する第１の駆動系と、各サセプタにそ
れぞれ設けられたサセプタ・ギアを同時に駆動して、デ
ィスクの回転とは独立して、各サセプタを同時に回転さ
せる第２の駆動ギアと、第２の駆動ギアを駆動する第２
の駆動系とを基板回転機構としてチャンバ内に備えてい
ることを特徴としている。

【００１７】本発明では、第１の駆動系と第２の駆動系
とが、相互に独立して、それぞれ、ディスク及びサセプ
タを回転させるので、公転の回転数とは独立した回転数
で、かつ公転の回転方向とは独立の回転方向で、基板を
自転させることができる。換言すれば、第１の駆動系及
び第２の駆動系を同時に動作させて、ディスク及びサセ
プタを回転させ、ディスクの回転とは独立した回転数及
び独立した回転方向で、基板を公転させ、かつ自転させ
ることができる。これによって、超薄膜の化合物半導体
層の成膜の際にも、原料ガスの供給時間内に少なくとも
１回転基板を自転させることができるので、原料ガスの
供給量が基板面内で均一一様になり、膜厚、不純物濃度
等の基板面内均一性を高めることができる。

【００１８】本発明の好適な実施態様では、第１の駆動
系及び第２の駆動系のいずれか一方を、他方の駆動系の
回転動作、又は回転動作の停止状態から独立して、回転
又は回転停止させる手段を備えている。これにより、第
１の駆動系を動作させ、一方、第２の駆動系を停止させ
ると、ディスクの回転数に依存して、サセプタ、従って
基板が公転し、自転する。これは、前述の従来のプラネ
タリー型ＭＯＣＶＤ装置と同様な基板の回転態様であ
る。また、第１の駆動系を停止させ、一方、第２の駆動
系を駆動させると、サセプタ、従って、基板は、チャン
バ内の同じ位置で自転だけ行う。また、第１の駆動系の
回転方向と同じ方向に第２の駆動系を回転させると、サ
セプタ、従って基板は、自転せず、公転のみ行う。更に
は、第１の駆動系の回転方向と逆の方向に第２の駆動系
を回転させると、サセプタ、従って基板は、公転し、か
つ、高い回転数で自転する。

【００１９】本発明の更に好適な実施態様では、ディス
クを摺動自在に貫通した、第２の駆動系の回転軸の下端
に設けられ、かつディスクの底部の凹部に摺動自在に収
容された小ディスクと、化合物半導体結晶成長用の原料
ガスを小ディスクに衝突させるようにしてチャンバ内に
供給する原料ガス供給口とを備えている。小ディスク
は、第２の駆動系の回転軸の下端に固定されていても、
第２の駆動系の回転軸のに対してフリーでも良い。これ
により、仮にディスクが傾いていても、取り付けられた
小ディスクが回転することにより、原料ガスの各サセプ
タへの到達量が大きく異なることが無いので、従来のよ
うに、膜厚、不純物濃度等が基板毎に異なるようなこと
を軽減することができる。

【００２０】本発明に係る化合物半導体層の成膜方法
は、上述の本発明に係る化合物半導体結晶成長装置を使
って、サセプタに保持した基板上に超薄膜の化合物半導
体層を気相成長、又は蒸着させる際、第２の駆動ギアの
回転数を基準回転数より高くして、高い回転数で基板を
自転させることを特徴としている。ここで、基準回転数
とは、第２の駆動系を停止し、第１の駆動系を動作させ
て、ディスクを回転させた際のサセプタの回転数を言
う。第２の駆動ギアの回転数を基準回転数より高くする
には、例えば、ディスクの回転方向とは反対方向に、第
２の駆動ギアを回転させることにより、サセプタ、従っ
て基板Ｗの自転速度を高速化することができる。そし
て、基板の自転の回転数を高くすることにより、超薄膜
の化合物半導体層の成膜の際にも、原料ガスの供給時間
内に１回転以上の十分な回転数で基板を回転させること
ができるので、原料ガスの供給量が基板面内で均一一様
となり、膜厚、不純物濃度等の基板面内均一性を高める
ことができる。

【００２１】また、本発明に係る別の化合物半導体層の
成膜方法は、上述の化合物半導体結晶成長装置を使っ
て、サセプタに保持した基板上に化合物半導体層を気相
成長、又は蒸着させる際、ディスクを静止させた状態
で、第２の駆動ギアの駆動よるサセプタの回転を継続
し、基板をチャンバ内の同じ位置で自転させつつ、原料
ガスを供給して基板上に化合物半導体層を成長させなが
ら、レーザ光などを基板に照射し、ＳＰＡ（表面光吸
収）法などを適用して、ｉｎ−ｓｉｔｕ（その場）観察
を行うようにしたことを特徴としている。これにより、
本発明方法では、化合物半導体層を成長させつつその様
子をリアルタイムでｉｎ−ｓｉｔｕ（その場）観察でき
るので、研究開発の促進に寄与することができる。特
に、Ｉｎ−ｓｉｔｕのモニタリングが不可欠なＡｓ−Ｐ
系、ＮＡｓ−Ａｓ系などＶ族ガスを切り換えるエピタキ
シー工程で、複数枚の基板上に安定してエピタキシャル
成長層を成長させることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。化合物半導体結晶成長装置の実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る化合物半導体結晶成長装
置を、いわゆる、プラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置に適用
した実施形態の一例であって、図１は本実施形態例のプ
ラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置の構成を示す模式図、図２
はギア系の構成を示す平面図である。本実施形態例の化
合物半導体結晶成長装置４０は、プラネタリー型ＭＯＣ
ＶＤ装置であって、その要部として、図１に示すよう
に、チャンバ４２を備え、チャンバ４２内に、第２回転
軸４４と、第２回転軸４４の下端に相互に離隔して固定
され、第２回転軸４４と共に回転する第２駆動ギア４６
及び小ディスク４８と、第２回転軸４４を摺動自在に貫
通させた貫通孔５０ａを中心に有し、かつ貫通孔５０ａ
近傍の環状領域が第２駆動ギア４６と小ディスク４８と
の間に挟まれた、回転自在な円板状の大ディスク５０
と、大ディスク５０の周辺領域に設けられた複数個のサ
セプタ５２とを備えている。

【００２３】大ディスク５０は、図１及び図２に示すよ
うに、外周に固定された環状の大ディスク・ギア５４を
備え、ローラ５３を介して貫通孔５０ａ近傍の環状領域
を小ディスク４８上に回転自在に支持させ、更に、チャ
ンバ４２に固定された環状の支持部５６上にローラ５８
を介して大ディスク５０の周辺部を回転自在に支持させ
ている。また、大ディスク・ギア５４と噛み合う第１駆
動ギア６０が、第１回転軸６２の下端に設けられ、駆動
装置（図示せず）の駆動によって第１回転軸６２の回転
に共に回転して大ディスク・ギア５４、従って大ディス
ク５０を回転させる。

【００２４】サセプタ５２は、図１及び図２に示すよう
に、第２駆動ギア４６と噛み合う環状のサセプタ・ギア
６４をサセプタ５２の上部外周に沿って一体的に備え、
ディスク５２を貫通した貫通孔内にサセプタ・ギア６４
を除くサセプタ本体を回転自在に嵌め込む形で装着さ
せ、露出した下面に基板Ｗを保持する。また、サセプタ
５２は、サセプタ・ギア６４を回転自在に支持するロー
ラ６６を介して大ディスク５０上に回転自在に支持され
ている。第２回転軸４４は、駆動装置（図示せず）に連
結されていて、駆動装置による駆動によって回転し、第
２駆動ギア４６、従ってサセプタ５２を回転させる。

【００２５】本実施形態例では、第１回転軸６２及び第
２回転軸４４のいずれか一方を、他方の回転動作、又は
回転停止状態から独立して、回転又は回転停止させるこ
とができるようになっている。これにより、サセプタ５
２、従って基板Ｗは、大ディスク５０の回転によって公
転し、かつ大ディスク５０の回転とは独立した回転数、
回転方向で自転できる。更に言えば、第１回転軸６２を
回転させ、一方、第２回転軸４４を停止させると、大デ
ィスク５０の回転数に依存して、サセプタ５２、従って
基板Ｗは、公転し、かつ自転する。また、第１回転軸６
２を停止させ、一方、第２回転軸４４を回転させると、
サセプタ５２、即ち基板Ｗはチャンバ４２内の同じ位置
で自転する。また、第１回転軸６２の回転方向と同じ方
向に第２回転軸４４を回転させると、サセプタ５２、従
って基板Ｗは、自転させずに、公転のみを行う。更に
は、１回転軸６２の回転方向と逆の方向に第２回転軸４
４を回転させると、サセプタ５２、従って基板Ｗは、最
も高い回転数で自転する。

【００２６】ＭＯＣＶＤ法用の図示しない原料ガス源に
接続された原料ガス供給口６８が、図１に示すように、
小ディスク４８及び大ディスク５０の下に設けられた隔
板７０を貫通して、第２回転軸４４とほぼ同軸上に開口
し、エピタキシャル成長に必要な原料ガスをチャンバ４
２内に供給する。また、チャンバ４２内のガスを排気す
るガス排気口７２が 隔板７０の外縁とチャンバ４２の
間に設けてある。更に、大ディスク５０上には、サセプ
タ５２を介して基板Ｗを加熱するために加熱コイル７４
が設けてある。

【００２７】化合物半導体層の成膜方法の実施形態例 本実施形態例は、上述のプラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置
４０を使って、本発明に係る化合物半導体層の成膜方法
を実施する、実施形態の一例である。原料ガスは、原料
ガス供給口６８から小ディスク４８の下方に進入し、小
ディスク４８のの中心領域に衝突して分散し、図１に示
すように、サセプタ５２下の基板Ｗに到達し、熱分解し
て基板Ｗ上でエピタキシャル成長する。そして、未反応
の原料ガスは、ガス排気口７２から排気される。

【００２８】第１駆動ギア６０の回転により、大ディス
ク５０が回転すると、大ディスク５０の回転に伴って、
サセプタ５２、従って基板Ｗは公転する。このとき、第
２回転軸４４が停止していると、サセプタ・ギア６４が
第２駆動ギア４６と噛み合っているので、サセプタ５
２、従って、基板Ｗは、大ディスク５０の回転数及び回
転方向に依存して公転し、かつ自転する。供給された原
料ガスは、停止している小ディスク４８の底面に衝突
し、層流となって各基板Ｗに到達する。供給原料ガスが
衝突する小ディスク４８は、回転する大ディスク５０と
は独立して、停止しているので、仮に小ディスク４８が
多少水平からずれて取り付けられいて、原料ガスの流れ
にむらが出来ても、大ディスク５０の回転により、その
原料ガスの流れのむらが平均化され、均一一様な流れに
なる。従って、従来のプラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置１
０で生じていた、膜厚等の基板間不均一性が生じるよう
なことがない。

【００２９】また、大ディスク５０の回転方向とは反対
方向に、第２回転軸４４を回転させることにより、サセ
プタ５２、従って基板Ｗの自転速度を高速化することが
できる。これにより、量子井戸構造のような超薄膜の化
合物半導体層の成膜の際にも、図３に示すように、原料
ガスが供給される時間内に基板Ｗを少なくとも１回転さ
せることができるので、良好な膜厚面内均一性を実現す
ることができる。

【００３０】更には、大ディスク５０の回転を停止し、
第２回転軸４４を回転させることにより、サセプタ５
２、従って基板Ｗは、公転することなく、チャンバ４２
内の同じ位置で自転のみを行う。この状態で、原料ガス
を供給して、基板Ｗ上に化合物半導体層を成長させなが
ら、レーザ光などを基板に照射し、ＳＰＡ（表面光吸
収）法などを適用して、ｉｎ−ｓｉｔｕ（その場）観察
を行うことできる。これにより、Ｉｎ−ｓｉｔｕのモニ
タリングが不可欠なＡｓ−Ｐ系、ＮＡｓ−Ａｓ系などＶ
族ガスを切り換えるエピタキシー工程で、複数枚の基板
をチャージして、エピタキシャル成長層を安定して成長
させることができるので、生産性が向上する。

【００３１】また、大ディスク５０の回転方向と同じ方
向に第１中心軸４４を回転させることにより、サセプタ
５２、従って基板Ｗを自転させずに、公転のみをさせる
こともできる。

【００３２】ＭＯＣＶＤ装置４０を使った、本実施形態
例の化合物半導体層の成膜方法では、上述のように、基
板Ｗの回転状態を様々に変化させて、種々の態様のエピ
タキシャル成長を基板Ｗ上に行うことできる。また、本
実施形態例のＭＯＣＶＤ装置４０は、基板Ｗの回転状態
を様々に変化させたエピタキシャル成長を行うことによ
り、ＭＯＣＶＤ成長法の成長原理を確認して、プラネタ
リー型ＭＯＣＶＤ装置の最適な成長条件を厳密に求める
ことできる、十分に柔軟な運転性を備えていると評価で
きる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、化合物半導体結晶成長
装置において、ディスクの回転とは独立して、公転及び
自転する複数個のサセプタをディスク上に設けることに
より、各基板間及び基板内の膜厚、不純物等の分布を改
善させることができる。また、量子井戸構造のような超
薄膜の化合物半導体層を成膜する際にも、各基板間及び
基板内の膜厚及び不純物濃度の均一性を向上させること
ができる。更には、膜厚、不純物濃度等を厳密に制御で
きるので、半導体レーザ装置のノイズ特性及び高速応答
性の向上、及び長寿命化に寄与できる。また、Ｉｎ−ｓ
ｉｔｕのモニタリングが不可欠なＡｓ−Ｐ系、ＮＡｓ−
Ａｓ系などＶ族ガスを切り換えるエピタキシー工程で、
複数枚の基板上に安定してエピタキシャル成長層を成長
させることができるので、生産性が向上する。本発明方
法は、本発明に係る化合物半導体結晶成長装置を使っ
て、各基板間及び基板内の膜厚及び不純物濃度の良好な
均一性を維持しつつ、量子井戸構造のような超薄膜の化
合物半導体層を成膜することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例のプラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置の
構成を示す模式図である。

【図２】実施形態例のプラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置の
ギア系の構成を示す平面図である。

【図３】超薄膜の化合物半導体層を良好な面内均一性で
成膜できることを説明するための、原料供給時間と原料
供給量との関係を示す図である。

【図４】従来のプラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置の構成を
示す模式図である。

【図５】従来のプラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置のギア系
の構成を示す平面図である。

【図６】ディスクが傾いているときの原料ガス供給状況
を説明する図である。

【符号の説明】

１０……従来のプラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置、１２…
…チャンバ、１４……回転軸、１６……ディスク、１８
……サセプタ（基板ホルダ）、２０……サセプタ・ギ
ア、２２……ローラ、２４……サセプタ駆動ギア、２６
……原料ガス供給口、２８……隔板、３０……ガス排気
口、３２……加熱コイル、４０……実施形態例のプラネ
タリー型ＭＯＣＶＤ装置、４２……チャンバ、４４……
第２回転軸、４６……第２駆動ギア、４８……小ディス
ク、５０……大ディスク、５０ａ……貫通孔、５２……
サセプタ、５３……ローラ、５４……大ディスク・ギ
ア、５６……環状の支持部、５８……ローラ、６０……
第１駆動ギア、６２……第１回転軸、６４……第２駆動
ギア、６６……ローラ、６８……原料ガス供給口、７０
……隔板、７２……ガス排気口、７４……加熱コイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 朝憲 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の２ ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 DB08 EG14 TF06 5F045 AA04 BB01 DA55 DP15 DP27 DQ10 EB02 EK03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラネタリー型の基板回転機構を備え、
   基板回転機構によって回転するサセプタに保持された基
   板上に化合物半導体層を気相成長又は蒸着させるように
   した化合物半導体結晶成長装置において、 複数個のサセプタを回転自在に装着させ、かつ、第１の
   駆動ギアの駆動により回転するディスクと、 第１の駆動ギアを駆動する第１の駆動系と、 各サセプタにそれぞれ設けられたサセプタ・ギアを同時
   に駆動して、ディスクの回転とは独立して、各サセプタ
   を同時に回転させる第２の駆動ギアと、 第２の駆動ギアを駆動する第２の駆動系とを基板回転機
   構としてチャンバ内に備えていることを特徴とする化合
   物半導体結晶成長装置。
2. 【請求項２】 第１の駆動系及び第２の駆動系のいずれ
   か一方を、他方の駆動系の回転動作、又は回転動作の停
   止状態から独立して、回転又は回転停止させる手段を備
   えていることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導
   体結晶成長装置。
3. 【請求項３】 ディスクを摺動自在に貫通した、第２の
   駆動系の回転軸の下端に設けられ、かつディスクの底部
   の凹部に摺動自在に収容された小ディスクと、 化合物半導体結晶成長用の原料ガスを小ディスクに衝突
   させるようにしてチャンバ内に供給する原料ガス供給口
   とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の化合物半導体結晶成長装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のうちのいずれか１項に
   記載の化合物半導体結晶成長装置を使って、サセプタに
   保持した基板上に超薄膜の化合物半導体層を気相成長、
   又は蒸着させる際、 第２の駆動ギアの回転数を基準回転数より高くして、高
   い回転数で基板を自転させることを特徴とする化合物半
   導体層の成膜方法。
5. 【請求項５】 請求項１から３のうちのいずれか１項に
   記載の化合物半導体結晶成長装置を使って、サセプタに
   保持した基板上に化合物半導体層を気相成長、又は蒸着
   させる際、 ディスクを静止させた状態で、第２の駆動ギアの駆動よ
   るサセプタの回転を継続し、基板をチャンバ内の同じ位
   置で自転させつつ、原料ガスを供給して基板上に化合物
   半導体層を成長させながら、レーザ光などを基板に照射
   して、ｉｎ−ｓｉｔｕ（その場）観察を行うようにした
   ことを特徴とする化合物半導体層の成膜方法。