JP2649693B2 - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱分解反応や化学反応によって、GaAs系、
InP系等の化合物半導体のエピタキシャル結晶、SiO2、S
i3N4等の絶縁体薄膜、及びWSiX、TiSiX等の導電性多結
晶薄膜を気相成長する装置に関する。
InP系等の化合物半導体のエピタキシャル結晶、SiO2、S
i3N4等の絶縁体薄膜、及びWSiX、TiSiX等の導電性多結
晶薄膜を気相成長する装置に関する。
（従来の技術） 従来、気相成長装置には、バレル型サセプタを縦型反
応室に内蔵するものや、パンケーキ型サセプタを横型反
応室に内蔵するものがあり、また、加熱方式も高周波加
熱の外に抵抗加熱や赤外線加熱もある、薄膜の気相成長
法としては、原料ガスやキャリアガスにより搬送される
ガス状物質を反応室に導入して、熱分解反応や化学反応
により基板上に薄膜を形成する方法がある。
応室に内蔵するものや、パンケーキ型サセプタを横型反
応室に内蔵するものがあり、また、加熱方式も高周波加
熱の外に抵抗加熱や赤外線加熱もある、薄膜の気相成長
法としては、原料ガスやキャリアガスにより搬送される
ガス状物質を反応室に導入して、熱分解反応や化学反応
により基板上に薄膜を形成する方法がある。
第２図のバレル型気相成長装置を例にして以下説明す
る。基板１を搭載したバレル型サセプタ２を回転軸３で
反応室４の中央に支持し、排気管５の圧力制御弁６を開
放してフロータリーポンプ７により反応室を高真空に引
く。次いで、高周波コイル８に通電して基板１を成長温
度に加熱してから、原料ガスを導入管９から導入し、基
板１の上に薄膜を堆積する。未反応物及び反応生成物を
随伴するガス流はバレル型サセプタ２の周囲を流下して
排気管５、圧力制御弁６及びロータリーポンプ７を経
て、さらにダストフィルターなどを介して系外に排出さ
れる。この圧力制御弁６は反応室４の圧力を調整するも
のであり、スロットバルブやコンダクタンスコントロー
ルバルブなどが用いられる。なお、10は冷却水を流す冷
却ジャケットである。
る。基板１を搭載したバレル型サセプタ２を回転軸３で
反応室４の中央に支持し、排気管５の圧力制御弁６を開
放してフロータリーポンプ７により反応室を高真空に引
く。次いで、高周波コイル８に通電して基板１を成長温
度に加熱してから、原料ガスを導入管９から導入し、基
板１の上に薄膜を堆積する。未反応物及び反応生成物を
随伴するガス流はバレル型サセプタ２の周囲を流下して
排気管５、圧力制御弁６及びロータリーポンプ７を経
て、さらにダストフィルターなどを介して系外に排出さ
れる。この圧力制御弁６は反応室４の圧力を調整するも
のであり、スロットバルブやコンダクタンスコントロー
ルバルブなどが用いられる。なお、10は冷却水を流す冷
却ジャケットである。
（発明が解決しようとする課題） この種の気相成長装置では、未反応物や反応生成物の
ダストがガス流に搬送されて排気管や圧力制御弁さらに
ロータリーポンプまで送られ、付着したり堆積するた
め、排気系統の排気コンダクタンスが減少し、排気管が
閉塞傾向に進み、反応室の圧力を上昇させるという問題
があった。１回の薄膜成長過程での反応室の圧力が変動
すると、例えば薄膜結晶のドーピングレベルが一定せ
ず、電気的光学的特性が不均一になる。
ダストがガス流に搬送されて排気管や圧力制御弁さらに
ロータリーポンプまで送られ、付着したり堆積するた
め、排気系統の排気コンダクタンスが減少し、排気管が
閉塞傾向に進み、反応室の圧力を上昇させるという問題
があった。１回の薄膜成長過程での反応室の圧力が変動
すると、例えば薄膜結晶のドーピングレベルが一定せ
ず、電気的光学的特性が不均一になる。
また、同様の気相成長を繰り返すと、圧力制御弁を閉
塞して反応室の圧力制御が不能となったり、ときにはロ
ータリーポンプが止まるという問題もあった。この種の
問題はバレル型気相成長装置に特有のものではなく、上
記の気相成長装置に共通するものである。
塞して反応室の圧力制御が不能となったり、ときにはロ
ータリーポンプが止まるという問題もあった。この種の
問題はバレル型気相成長装置に特有のものではなく、上
記の気相成長装置に共通するものである。
本発明は、上記の問題を解消し、排気系統へのダスト
の飛散を防止することにより、反応室圧力を一定に保持
することを可能とし、品質の安定した薄膜を容易に形成
することのできる気相成長装置を提供しようとするもの
である。
の飛散を防止することにより、反応室圧力を一定に保持
することを可能とし、品質の安定した薄膜を容易に形成
することのできる気相成長装置を提供しようとするもの
である。
（課題を解決するための手段） 本発明は、基板を内部に設置する反応室と、原料ガス
導入管と、真空排気管とを有する気相成長装置におい
て、反応室底部を貫通して内部に延びる排気管を設置
し、該排気管の周囲を上方に向かい、上端で該排気管に
連通する環状流路を形成し、該環状流路内にバッフル板
を設けたことを特徴とする気相成長装置である。
導入管と、真空排気管とを有する気相成長装置におい
て、反応室底部を貫通して内部に延びる排気管を設置
し、該排気管の周囲を上方に向かい、上端で該排気管に
連通する環状流路を形成し、該環状流路内にバッフル板
を設けたことを特徴とする気相成長装置である。
（作用） 第１図は、本発明の１具体例であるバレル型気相成長
装置の概念図である。この装置は、第２図の装置の排気
管５を反応室４の側壁から底部に移し、排気管５の近く
にバッフル板11を設置したものである。詳しくは、排気
管５を反応室４内に延ばし、上端を閉じた円筒状隔壁12
を排気管５に被せることにより、隔壁12と排気管５の間
に上方に向かう環状流路を形成し、該流路内にバッフル
板11を設置する。なお、バレル型サセプタ２を支持する
回転軸３は隔壁12の中央に設けた軸受13で軸支し、カサ
歯車を介して駆動軸14と接続している。
装置の概念図である。この装置は、第２図の装置の排気
管５を反応室４の側壁から底部に移し、排気管５の近く
にバッフル板11を設置したものである。詳しくは、排気
管５を反応室４内に延ばし、上端を閉じた円筒状隔壁12
を排気管５に被せることにより、隔壁12と排気管５の間
に上方に向かう環状流路を形成し、該流路内にバッフル
板11を設置する。なお、バレル型サセプタ２を支持する
回転軸３は隔壁12の中央に設けた軸受13で軸支し、カサ
歯車を介して駆動軸14と接続している。
この装置では、バレル型２サセプタの周囲を流下する
未反応物及び反応生成物のダストが上記の環状流路を上
昇する間にバッフル板11に衝突して反応室４の底部に落
ち、捕捉される。そして、ダストを除いた清浄な排気ガ
スは排気管５を介して圧力制御弁６及びロータリーポン
プ７に流れるが、ダストの付着や堆積が生じないので、
排気系統の機器は常時正確に作動し、反応室圧力の制御
も確実となる。その結果、一定の圧力雰囲気の下で品質
の安定した薄膜を気相成長させることが可能となる。ま
た、第１図の装置のように、反応室下方の環状流路にバ
ッフル板を設け、該流路に排気管を接続することによ
り、反応室内の片流れを抑制することができ、薄膜の品
質をより均一にすることができる。
未反応物及び反応生成物のダストが上記の環状流路を上
昇する間にバッフル板11に衝突して反応室４の底部に落
ち、捕捉される。そして、ダストを除いた清浄な排気ガ
スは排気管５を介して圧力制御弁６及びロータリーポン
プ７に流れるが、ダストの付着や堆積が生じないので、
排気系統の機器は常時正確に作動し、反応室圧力の制御
も確実となる。その結果、一定の圧力雰囲気の下で品質
の安定した薄膜を気相成長させることが可能となる。ま
た、第１図の装置のように、反応室下方の環状流路にバ
ッフル板を設け、該流路に排気管を接続することによ
り、反応室内の片流れを抑制することができ、薄膜の品
質をより均一にすることができる。
（実施例） 第１図の装置を用いて有機金属気相成長法により、直
径３インチのGaAsウエハの上にSiドープGaAs単結晶をエ
ピタキシャル成長させた。
径３インチのGaAsウエハの上にSiドープGaAs単結晶をエ
ピタキシャル成長させた。
まず、GaAsウエハをバレル型サセプタに搭載してか
ら、反応室を真空排気し、高周波コイルに通電して該ウ
エハを成長温度の700℃に加熱した。次いで、トリメチ
ルガリウムを20sccm（０℃,1atmの標準状態における流
量cm3/min）、アルシンを1.2SLM（０℃,1atmの標準状態
における流量/min）、シランを5sccm及び水素をキャ
リァガスとし、全流量を8SLMに維持して10Torrの成長圧
力の下で１時間エピタキシャル成長を行った。
ら、反応室を真空排気し、高周波コイルに通電して該ウ
エハを成長温度の700℃に加熱した。次いで、トリメチ
ルガリウムを20sccm（０℃,1atmの標準状態における流
量cm3/min）、アルシンを1.2SLM（０℃,1atmの標準状態
における流量/min）、シランを5sccm及び水素をキャ
リァガスとし、全流量を8SLMに維持して10Torrの成長圧
力の下で１時間エピタキシャル成長を行った。
１回の結晶成長で反応室の圧力変動は設定値に体して
0.5％以内で極めて安定していた。また、200回の結晶成
長終了後も、排気管や圧力制御弁に閉塞は全く認められ
ず、成長室の分解清掃やメンテナンスを全く必要としな
かった。
0.5％以内で極めて安定していた。また、200回の結晶成
長終了後も、排気管や圧力制御弁に閉塞は全く認められ
ず、成長室の分解清掃やメンテナンスを全く必要としな
かった。
ウエハの上には、約2.0μｍのGaAsエピタキシャル層
が形成されており、SIMS分析によると該層のSi濃度分布
は第３図に実線で示すように深さ方向に一定であった。
なお、深さ約2.0μｍ以上のSi濃度はバックグランドレ
ベルである。
が形成されており、SIMS分析によると該層のSi濃度分布
は第３図に実線で示すように深さ方向に一定であった。
なお、深さ約2.0μｍ以上のSi濃度はバックグランドレ
ベルである。
比較のために、第２図の装置を用いて上記実施例と同
様の条件の下でSiドープGaAs単結晶のエピタキシャル成
長を行ったところ、１回の結晶成長で反応室の圧力変動
は設定値に対して15〜20％以上を越え、20〜30回の結晶
成長で排気管や圧力制御弁の閉塞が顕著になったため、
成長室を分解してメンテナンス清掃を行った。GaASエピ
タキシャル層は、厚さが約2.0μｍであり、SIMS分析の
結果は第３図に点線で示したように層の深さ方向にSi濃
度勾配ができていた。
様の条件の下でSiドープGaAs単結晶のエピタキシャル成
長を行ったところ、１回の結晶成長で反応室の圧力変動
は設定値に対して15〜20％以上を越え、20〜30回の結晶
成長で排気管や圧力制御弁の閉塞が顕著になったため、
成長室を分解してメンテナンス清掃を行った。GaASエピ
タキシャル層は、厚さが約2.0μｍであり、SIMS分析の
結果は第３図に点線で示したように層の深さ方向にSi濃
度勾配ができていた。
（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することにより、気相成
長過程で反応室の圧力変動を防止することができ、品質
の安定した薄膜を容易に形成することが可能となった。
また、圧力制御弁の操作性を改善し、装置全体のメンテ
ナンスを大幅に省略できるようになった。
長過程で反応室の圧力変動を防止することができ、品質
の安定した薄膜を容易に形成することが可能となった。
また、圧力制御弁の操作性を改善し、装置全体のメンテ
ナンスを大幅に省略できるようになった。
第１図は本発明の１具体例であるバレル型気相成長装置
の概念図、第２図は従来のバレル型気相成長装置の概念
図、第３図は実施例及び比較例で得たエピタキシャル層
内のSi濃度分布を示したグラフである。
の概念図、第２図は従来のバレル型気相成長装置の概念
図、第３図は実施例及び比較例で得たエピタキシャル層
内のSi濃度分布を示したグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】基板を内部に設置する反応室と、原料ガス
導入管と、真空排気管とを有する気相成長装置におい
て、反応室底部を貫通して内部に延びる排気管を設置
し、該排気管の周囲を上方に向かい、上端で該排気管に
連通する環状流路を形成し、該環状流路内にバッフル板
を設けたことを特徴とする気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63123960A JP2649693B2 (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63123960A JP2649693B2 (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01294598A JPH01294598A (ja) | 1989-11-28 |
| JP2649693B2 true JP2649693B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=14873596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63123960A Expired - Fee Related JP2649693B2 (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2649693B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0566966U (ja) * | 1992-02-21 | 1993-09-03 | ヤマハ株式会社 | 縦型熱処理炉 |
| JP5944883B2 (ja) * | 2013-12-18 | 2016-07-05 | 東京エレクトロン株式会社 | 粒子逆流防止部材及び基板処理装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6289137U (ja) * | 1985-11-22 | 1987-06-08 | ||
| JPH0444613Y2 (ja) * | 1986-06-28 | 1992-10-21 |
-
1988
- 1988-05-23 JP JP63123960A patent/JP2649693B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01294598A (ja) | 1989-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |