JP3056781B2 - Vapor phase growth equipment - Google Patents
Vapor phase growth equipmentInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、化合物半導体等の製造に用いられる気相成
長装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a vapor phase growth apparatus used for manufacturing a compound semiconductor or the like.
（従来の技術） 基板上に半導体等の結晶薄膜を気相成長させて半導体
等を製造する気相成長装置は、例えば第７図に示すよう
に構成されている。(Prior Art) A vapor phase growth apparatus for producing a semiconductor or the like by vapor-phase growing a crystal thin film of a semiconductor or the like on a substrate is configured as shown in FIG. 7, for example.
この図に示すように、この気相成長装置は、ベースプ
レート１上に気密状態に固着された反応管２内に、基板
３を載置するサセプタ４と、サセプタ４を着脱自在に支
持する筒状のサセプタ受け５と、サセプタ４を介して基
板３を加熱するヒータ６と、ヒータ６を支持すると共に
ヒータ６に通電する電極７が配設されている。As shown in this figure, this vapor phase growth apparatus comprises a susceptor 4 for mounting a substrate 3 in a reaction tube 2 fixed in a gas-tight state on a base plate 1 and a cylindrical shape for detachably supporting the susceptor 4. A susceptor receiver 5, a heater 6 for heating the substrate 3 via the susceptor 4, and an electrode 7 for supporting the heater 6 and energizing the heater 6 are provided.
反応管２の上部には、ガス（反応ガス、キャリアガス
等）を反応管２内に供給するための供給口2aが形成さ
れ、反応管２の下部には、反応管２内の未反応ガスを排
出するための排気口2bが成形されている。A supply port 2a for supplying a gas (reaction gas, carrier gas, etc.) into the reaction tube 2 is formed at an upper portion of the reaction tube 2, and an unreacted gas within the reaction tube 2 is formed at a lower portion of the reaction tube 2. An exhaust port 2b for discharging air is formed.
サセプタ受け５の上部の内周面には段部5fが形成され
ており、サセプタ４は、この段部5fにサセプタ４の外周
面および外周面下部の全面が接触するようにして着脱自
在にされている。また、ヒータ６は、サセプタ４を支持
するサセプタ受け５内に配設されている。A step portion 5f is formed on the inner peripheral surface of the upper portion of the susceptor receiver 5, and the susceptor 4 is detachably attached so that the outer peripheral surface of the susceptor 4 and the entire lower surface of the outer peripheral surface come into contact with the step portion 5f. ing. Further, the heater 6 is disposed in a susceptor receiver 5 that supports the susceptor 4.
尚、図では省略したが、反応管２の外側には反応管２
の内壁面を水冷冷却するための冷却装置が配設されてお
り、サセプタ受け５の下部には、サセプタ４を回転させ
るための回転駆動装置が連結されている。Although omitted in the figure, the reaction tube 2 is located outside the reaction tube 2.
A cooling device for water-cooling the inner wall surface of the susceptor is provided, and a rotation driving device for rotating the susceptor 4 is connected to a lower portion of the susceptor receiver 5.
従来の気相成長装置は上記のように構成されており、
サセプタ４上に載置された基板３をヒータ６による加熱
によって所定温度に上昇させて、供給口2aから反応管２
内に反応ガス（例えば、SiH4,SiH2Cl2,SiHCl3,SiCl
4等）をキャリアガス（例えば、H2等）と共に供給し、
基板３上に化合物半導体の薄膜を気相成長させる。The conventional vapor phase growth apparatus is configured as described above,
The substrate 3 placed on the susceptor 4 is heated to a predetermined temperature by heating by the heater 6, and the reaction tube 2 is supplied from the supply port 2a.
Reaction gas (eg, SiH 4 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl
4, etc.) of a carrier gas (e.g., supplied with H 2 and the like),
A compound semiconductor thin film is vapor-phase grown on the substrate 3.
（発明が解決しようとする課題） ところで、上記した従来の気相成長装置では、サセプ
タ４の外周面および外周面下部がサセプタ受け５の上部
の内周面に形成した段部5fに面接触で接している。(Problems to be Solved by the Invention) In the above-described conventional vapor phase growth apparatus, the outer peripheral surface of the susceptor 4 and the lower part of the outer peripheral surface are brought into surface contact with a step 5f formed on the inner peripheral surface of the upper part of the susceptor receiver 5. In contact.
このため、ヒータ６によって加熱されるサセプタ４の
熱は、サセプタ４とサセプタ受け５の段部5fとの接触面
積が大きいので、サセプタ４の外周面からサセプタ受け
５側に伝導によってかなり逃げていく。よって、サセプ
タ４の外周側の温度が中心側に比べて下がることによっ
て温度分布が不均一になるので（第８図参照）、サセプ
タ４に載置されている基板３の温度も不均一になる。従
って、基板３に気相成長される化合物半導体の薄膜が不
均一なものとなり、特にこのような薄膜によって例えば
レーザダイオードを作製した時に発振周波数がばらつく
等の問題が生じる。Therefore, the heat of the susceptor 4 heated by the heater 6 considerably escapes from the outer peripheral surface of the susceptor 4 to the susceptor receiver 5 by conduction since the contact area between the susceptor 4 and the step 5f of the susceptor receiver 5 is large. . Therefore, since the temperature distribution on the outer peripheral side of the susceptor 4 becomes lower than that on the central side, the temperature distribution becomes non-uniform (see FIG. 8), so that the temperature of the substrate 3 placed on the susceptor 4 also becomes non-uniform. . Therefore, the compound semiconductor thin film grown on the substrate 3 in a vapor phase becomes non-uniform, and such a thin film causes a problem that the oscillation frequency varies when, for example, a laser diode is manufactured.
本発明は上記した課題を解決する目的でなされ、ヒー
タによって加熱されるサセプタの熱がサセプタ受け側に
逃げるのを低減し、サセプタの温度分布を均一にするこ
とによって基板上に良好な化合物半導体薄膜を気相成長
させることができる気相成長装置を提供しようとするも
のである。The present invention has been made for the purpose of solving the above-described problems, and reduces the heat of the susceptor heated by the heater to escape to the susceptor receiving side, and makes the temperature distribution of the susceptor uniform so that a good compound semiconductor thin film is formed on the substrate. It is an object of the present invention to provide a vapor phase growth apparatus capable of performing vapor phase growth of.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前記した課題を解決するために本発明は、反応管内に
基板を載置するサセプタと、該サセプタを着脱自在に支
持するサセプタ受けが配設され、加熱手段により前記サ
セプタ上に載置された基板を加熱して、前記反応管内に
供給されるガスにより前記基板上に薄膜を気相成長させ
る気相成長装置において、前記サセプタ受けは、前記サ
セプタの外周側面と線接触あるいは点接触する第１エッ
ジ部と、前記サセプタの底面と線接触あるいは接触する
第２エッジ部とを備え、前記第１および第２のエッジ部
によって前記サセプタを着脱自在に支持することを特徴
としている。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a susceptor for mounting a substrate in a reaction tube and a susceptor receiver for detachably supporting the susceptor. In a vapor phase growth apparatus for heating a substrate mounted on the susceptor by a heating means and vapor-phase growing a thin film on the substrate by a gas supplied into the reaction tube, the susceptor receiver may include: A first edge portion that makes line contact or point contact with the outer peripheral side surface of the susceptor; and a second edge portion that makes line contact or contact with the bottom surface of the susceptor, and the susceptor is detachable by the first and second edge portions. It is characterized by supporting.
（作用） 本発明によれば、サセプタ受けにサセプタを線接触あ
るいは点接触で着脱自在に支持することにより、サセプ
タとサセプタ受けの接触面積が小さくなるので、サセプ
タの熱がサセプタ受け側に逃げるのを低減することがで
きる。よって、サセプタの外周側の温度低下が少なくな
ることにより、サセプタの温度分布を略均一にすること
ができるので、基板上に良好な化合物半導体の薄膜を気
相成長させることができる。(Operation) According to the present invention, the contact area between the susceptor and the susceptor receiver is reduced by detachably supporting the susceptor on the susceptor receiver by line contact or point contact, so that heat of the susceptor escapes to the susceptor receiver side. Can be reduced. Accordingly, the temperature distribution on the outer peripheral side of the susceptor is reduced, so that the temperature distribution of the susceptor can be made substantially uniform, so that a good compound semiconductor thin film can be grown on the substrate by vapor phase.
（実施例） 以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。(Examples) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated examples.
第１図は、本発明に係る気相成長装置を示す断面図で
ある。尚、従来と同一部材には同一符号を付して説明す
る。FIG. 1 is a sectional view showing a vapor phase growth apparatus according to the present invention. Note that the same members as those in the related art will be described with the same reference numerals.
この図に示すように、ベースプレート１上に気密状態
で固着された反応管２内には、基板３を載置する円板状
のモリブデン等から成るサセプタ４と、サセプタ４を着
脱自在に支持する筒状のモリブデン等から成るサセプタ
受け５と、サセプタ４を介して基板３を加熱するヒータ
６と、ヒータ６を支持すると共にヒータ６に通電する電
極７が配設されている。As shown in this figure, a susceptor 4 made of a disc-shaped molybdenum or the like on which a substrate 3 is placed and a susceptor 4 are detachably supported in a reaction tube 2 fixed on a base plate 1 in an airtight state. A susceptor receiver 5 made of cylindrical molybdenum or the like, a heater 6 for heating the substrate 3 via the susceptor 4, and an electrode 7 for supporting the heater 6 and supplying electricity to the heater 6 are provided.
反応管２の上部には、ガス（反応ガス、キャリアガス
等）を反応管２内に供給するための供給口2aが形成さ
れ、反応管２の下部には、反応管２内の未反応ガスを排
出するための排気口2bが形成されている。A supply port 2a for supplying a gas (reaction gas, carrier gas, etc.) into the reaction tube 2 is formed at an upper portion of the reaction tube 2, and an unreacted gas within the reaction tube 2 is formed at a lower portion of the reaction tube 2. An exhaust port 2b for discharging air is formed.
サセプタ受け５の上部の斜面状の内周面には溝部5aが
形成されており、この溝部5aの先端の突起部（すなわち
エッジ）5b、5cで、それぞれサセプタ４の外周面（すな
わちサセプタの側面）と外周面下部（すなわちサセプタ
の底面）が線接触で着脱自在に支持されている。Grooves 5a are formed on the upper sloped inner peripheral surface of the susceptor receiver 5, and the outer peripheral surfaces of the susceptor 4 (ie, the side surfaces of the susceptor) ) And the lower part of the outer peripheral surface (that is, the bottom surface of the susceptor) are detachably supported by line contact.
ヒータ６は、サセプタ受け５内のサセプタ４の下方に
配設されており、ヒータ６を支持している電極７を通し
て通電される。The heater 6 is disposed below the susceptor 4 in the susceptor receiver 5 and is energized through an electrode 7 supporting the heater 6.
また、図では省略したが、反応管２の外側には反応管
２の内壁面を水冷冷却するための冷却装置が配設されて
おり、サセプタ受け５の下部には、サセプタ４を回転さ
せるための回転駆動装置が連結されている。Although not shown in the figure, a cooling device for water-cooling the inner wall surface of the reaction tube 2 is provided outside the reaction tube 2, and a cooling device for rotating the susceptor 4 is provided below the susceptor receiver 5. Are connected.
本発明に係る気相成長装置は上記のように構成されて
おり、図示省略の回転駆動装置の駆動によってサセプタ
受け５を回転させてサセプタ４に載置した基板３を回転
（冷えば10rpm以上の回転数）させると共に、基板３を
載置したサセプタ４をヒータ６で加熱して所定温度に上
昇させ、供給口2aから反応ガス（例えば、SiH4,SiH2C
l2,SiHCl3,SiCl4等）をキャリアガス（例えば、H2等）
と共に供給して基板３上に化合物半導体の薄膜を気相成
長させる。The vapor phase growth apparatus according to the present invention is configured as described above, and rotates the susceptor receiver 5 by driving a rotation driving device (not shown) to rotate the substrate 3 placed on the susceptor 4 (at 10 rpm or more when cooled). The susceptor 4 on which the substrate 3 is placed is heated by the heater 6 to a predetermined temperature, and the reaction gas (for example, SiH 4 , SiH 2 C) is supplied from the supply port 2a.
l 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 etc.) to a carrier gas (eg H 2 etc.)
To form a compound semiconductor thin film on the substrate 3 in vapor phase.
この時、サセプタ４はサセプタ受け５の突起部5b,5c
に線接触で支持されているので、ヒータ６によって加熱
されるサセプタ４の熱のサセプタ受け５側への熱伝導が
低減され、サセプタ４の熱がサセプタ受け５側に逃げる
のを大幅に低減することができる。よって、サセプタ４
の外周側の温度低下が少なくなることにより、ヒータ６
によって加熱されるサセプタ４の温度分布が略均一にな
るので（第８図参照）、基板３の温度も略均一になる。
従って、基板３の全面にわたって均一で良好な化合物半
導体の薄膜を気相成長させることができる。At this time, the susceptor 4 has the projections 5b and 5c of the susceptor receiver 5.
Since the susceptor 4 is supported by line contact, heat conduction of the heat of the susceptor 4 heated by the heater 6 to the susceptor receiver 5 side is reduced, and the escape of the heat of the susceptor 4 to the susceptor receiver 5 side is greatly reduced. be able to. Therefore, the susceptor 4
The temperature drop on the outer peripheral side of the
As a result, the temperature distribution of the susceptor 4 to be heated becomes substantially uniform (see FIG. 8), so that the temperature of the substrate 3 also becomes substantially uniform.
Therefore, a uniform and good compound semiconductor thin film can be vapor-phase grown over the entire surface of the substrate 3.
このように、サセプタ４の温度分布を略均一にするこ
とによって、良好な化合物半導体の薄膜を得ることがで
きるので、例えばこの薄膜でレーザダイオードを作製す
ることにより、発振周波数のばらつき等のない良好なレ
ーザダイオードを得ることができる。As described above, by making the temperature distribution of the susceptor 4 substantially uniform, it is possible to obtain a good compound semiconductor thin film. Laser diode can be obtained.
第２図乃至第５図、および第６図は、それぞれ本発明
の他の実施例に係るサセプタとサセプタ受けの接触図を
示す断面図、および平面図である。2 to 5 and 6 are a sectional view and a plan view showing a contact diagram of a susceptor and a susceptor receiver according to another embodiment of the present invention, respectively.
第２図においては、サセプタ４の外周面の下部に段部
4aを形成すると共に、サセプタ受け５の上部を内側に傾
斜させて、サセプタ受け５の先端面でサセプタ４の外周
面に形成した段部4aを線接触で支持した構成である。In FIG. 2, a step portion is provided at a lower portion of the outer peripheral surface of the susceptor 4.
4a, the upper portion of the susceptor receiver 5 is inclined inward, and the stepped portion 4a formed on the outer peripheral surface of the susceptor 4 at the tip end surface of the susceptor receiver 5 is supported by line contact.
第３図においては、第１図で示したサセプタ受け５に
形成した溝部5aの先端の突起部5b,5cのサセプタ４と線
接触する面の面積を少し大きくし突起部5b,5cの先端に
平面部を形成した構成である。In FIG. 3, the area of the surface of the protrusions 5b, 5c at the tip of the groove 5a formed in the susceptor receiver 5 shown in FIG. This is a configuration in which a plane portion is formed.
第４図においては、サセプタ受け５の上部の内周面に
溝部5aを形成し、この溝部5aの先端の突起部5b,5cで前
記第１図で示した実施例同様サセプタ４を支持する構成
であるが、突起部5bをサセプタ４の外周面にほぼ全周に
わたって線接触させ、突起部5cはサセプタ４の外周面下
部に全周にわたらずに複数箇所で点接触（突起部5cは少
なくとも３つ以上形成されている）させてサセプタ４を
支持している。In FIG. 4, a groove 5a is formed on the inner peripheral surface of the upper part of the susceptor receiver 5, and the protrusions 5b and 5c at the tip of the groove 5a support the susceptor 4 as in the embodiment shown in FIG. However, the protrusion 5b is brought into line contact with the outer peripheral surface of the susceptor 4 over almost the entire circumference, and the protrusion 5c is point-contacted at a plurality of locations without extending over the entire lower periphery of the susceptor 4 (at least the protrusion 5c (Three or more are formed) to support the susceptor 4.
また、これとは逆にサセプタ４の外周面にサセプタ受
け５の突起部5bを複数箇所で点接触させ、サセプタ４の
外周面下部にサセプタ受け５の突起部5cを線接触させて
サセプタ４を支持してもよい。Conversely, the projection 5b of the susceptor receiver 5 is brought into point contact with the outer peripheral surface of the susceptor 4 at a plurality of points, and the projection 5c of the susceptor receiver 5 is brought into line contact with the lower portion of the outer peripheral surface of the susceptor 4 to bring the susceptor 4 into contact. May be supported.
第５図においては、第７図に示した従来のサセプタ受
け５の上部に別体の例えば熱伝導率の小さなセラミック
やガラス等からなるサセプタ受け８を配設して、別体の
サセプタ受け８の上部に形成した溝部8aの先端の突起部
8b,8cで、サセプタ４の外周面と外周面下部を線接触で
支持した構成であり、サセプタ４の熱が逃げるのをさら
に低減させることができる。In FIG. 5, a separate susceptor receiver 8 made of, for example, ceramic or glass having a low thermal conductivity is disposed on the upper part of the conventional susceptor receiver 5 shown in FIG. Protrusion at the tip of the groove 8a formed at the top of the
8b and 8c, the outer peripheral surface of the susceptor 4 and the lower part of the outer peripheral surface are supported by line contact, so that the heat of the susceptor 4 can be further reduced from escaping.
また、別体のサセプタ受け８をサセプタ４とサセプタ
受け５間に複数個介装してもよい。Further, a plurality of separate susceptor receivers 8 may be interposed between the susceptor 4 and the susceptor receiver 5.
第６図においては、サセプタ受け５の内周面に形成し
たサセプタ５を配置する段部5dに、先端に平面部を有す
る複数の突起部（図では３つ）5eを形成し、この突起部
5eでサセプタ５をほぼ点接触で支持した構成である。In FIG. 6, a plurality of projections (three in the figure) 5e having a flat surface at the end are formed on a step 5d for disposing the susceptor 5 formed on the inner peripheral surface of the susceptor receiver 5, and this projection is formed.
At 5e, the susceptor 5 is supported almost in point contact.
この場合、サセプタ４サセプタ受け５に点接触だけで
支持することにより、サセプタ４の熱のサセプタ受け５
側への熱伝導を効果的に小さくすることができる。In this case, the susceptor 4 is supported only by point contact on the susceptor receiver 5, so that the susceptor 4 receives heat from the susceptor 4.
Heat conduction to the side can be effectively reduced.
このように、第２図から第６図に示した各実施例にお
いても第１図に示した実施例同様、ヒータ６によって加
熱されるサセプタ４の熱のサセプタ受け５側への熱伝導
が低減されるので、サセプタ４の熱のサセプタ受け５側
への逃げが大幅に低減され、サセプタ４の温度分布の均
一化を図ることができる。Thus, in each of the embodiments shown in FIGS. 2 to 6, as in the embodiment shown in FIG. 1, the heat conduction of the heat of the susceptor 4 heated by the heater 6 to the susceptor receiver 5 side is reduced. Therefore, the escape of heat of the susceptor 4 to the susceptor receiver 5 side is greatly reduced, and the temperature distribution of the susceptor 4 can be made uniform.
また、前記した各実施例において、サセプタ受け５を
熱伝導率の小さいセラミックスやガラス等で形成するこ
とによって、サセプタ４の熱のサセプタ受け５側への逃
げをより低減することができる。Further, in each of the above-described embodiments, the susceptor receiver 5 is formed of ceramic, glass, or the like having a low thermal conductivity, so that the escape of heat of the susceptor 4 to the susceptor receiver 5 side can be further reduced.
［発明の効果］ 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発
明によれば、ヒータによって加熱されるサセプタの温度
分布を略均一にすることができるので、基板上の全面に
均一で良好な化合物半導体の薄膜を気相成長させること
ができる。[Effects of the Invention] As described above in detail with reference to the embodiments, according to the present invention, the temperature distribution of the susceptor heated by the heater can be made substantially uniform, so that the entire surface of the substrate can be made uniform. Thus, a good compound semiconductor thin film can be grown in vapor phase.
第１図は、本発明に係る気相成長装置を示す断面図、第
２図乃至第５図、および第６図は、それぞれ本発明の他
の実施例に係るサセプタとサセプタ受けの接触面を示す
断面図、および平面図、第７図は、従来の気相成長装置
を示す断面図、第８図は、本発明と従来の気相成長装置
のサセプタの温度分布を示す図である。 １……ベースプレート ２……反応管、３……基板 ４……サセプタ、５……サセプタ受け 5a……溝部、5b,5c……突起部 ６……ヒータ、７……電極FIG. 1 is a sectional view showing a vapor phase growth apparatus according to the present invention, and FIGS. 2 to 5 and FIG. 6 show contact surfaces of a susceptor and a susceptor receiver according to another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view and a plan view, FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional vapor deposition apparatus, and FIG. 8 is a view showing the temperature distribution of the susceptor of the present invention and the conventional vapor deposition apparatus. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base plate 2 ... Reaction tube 3 ... Substrate 4 ... Susceptor 5, ... Susceptor receiver 5a ... Groove, 5b, 5c ... Protrusion 6 ... Heater, 7 ... Electrode
Claims (1)
サセプタを着脱自在に支持するサセプタ受けが配設さ
れ、加熱手段により前記サセプタ上に載置された基板を
加熱して、前記反応管内に供給されるガスにより前記基
板上に薄膜を気相成長させる気相成長装置において、前
記サセプタ受けは、前記サセプタの外周側面と線接触あ
るいは点接触する第１エッジ部と、前記サセプタの底面
と線接触あるいは接触する第２エッジ部とを備え、前記
第１および第２のエッジ部によって前記サセプタを着脱
自在に支持することを特徴とする気相成長装置。A susceptor for mounting a substrate in a reaction tube and a susceptor receiver for detachably supporting the susceptor are provided, and the substrate mounted on the susceptor is heated by a heating means, and the reaction is performed. In a vapor phase growth apparatus for vapor-phase growing a thin film on the substrate by a gas supplied into a tube, the susceptor receiver has a first edge portion that makes line contact or point contact with an outer peripheral side surface of the susceptor, and a bottom surface of the susceptor. And a second edge portion that makes line contact or contact with the susceptor, and the susceptor is detachably supported by the first and second edge portions.
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