JP3376809B2 - 有機金属気相成長装置 - Google Patents
有機金属気相成長装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同時に複数の基板
上に半導体薄膜を成長させるための量産用の有機金属気
相成長装置に関するものである。
上に半導体薄膜を成長させるための量産用の有機金属気
相成長装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体薄膜、特にIII −Ｖ族化合物半導
体薄膜を成長させるための装置として、有機金属化合物
を熱分解して基板上に半導体薄膜を成長させる有機金属
気相成長法を利用した有機金属気相成長装置がある。以
下に、同時に複数の基板上に半導体薄膜を成長させるた
めの量産用有機金属気相成長装置の従来例を説明する。
図６は、従来の量産用有機金属気相成長装置の断面図で
ある。図６において、円形横型反応管２内に、基板ホル
ダー６及び基板ホルダー６の上面に配設された基板５を
有する支持板１が配設されている。基板ホルダー６及び
基板５は発熱体５１によって加熱され、ガス導入管３よ
り有機金属化合物を含む原料ガス７ａ、７ｂが上方より
流入して混合・反応した後、基板５上に所望の半導体薄
膜が形成される。また、原料ガスの残りはガス排出管８
０より排出される。図７は、従来の量産用有機金属気相
成長装置の一部平面図であり、この図に示したように通
常基板５及び基板ホルダー６は支持板１上に複数配置さ
れ、基板５上に形成される半導体皮膜の成長面は上向き
となっている。また、半導体皮膜成長時の反応管内の圧
力は約０．２気圧の減圧とされ、図６に示した矢印のよ
うに原料ガスが円形横型反応管の中心から周囲へ向かっ
て流されるとともに、基板ホルダー６及び基板５は図７
に示した矢印の方向に各々回転する。この方法は、１９
８８年のジャーナル オブ クリスタル グロース（Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ）の
９３巻の２０７〜２１５ページに開示されている。ま
た、同様な構成の反応管内で水平に高速回転する支持板
上に複数の基板を成長面を上にして配置し、原料ガスを
上方から下方へ流す方法がある。この方法は、半導体薄
膜形成時の反応管内の圧力を約０．０２〜０．０４気圧
の減圧としており、１９９４年のジャーナル オブ ク
リスタル グロース（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ）の１４５巻の６５５〜６６１ペ
ージに開示されている。これらの従来技術によれば、高
周波電子デバイスや赤外から橙色までの発光デバイス等
に用いられる砒化ガリウム（以下ＧａＡｓと記す。）系
化合物半導体薄膜及び光ファイバ通信用の波長１．３μ
ｍ〜１．６μｍの受発光デバイス等に用いられる燐化イ
ンジウム（以下ＩｎＰと記す。）系化合物半導体薄膜に
ついては、膜厚や組成に関して実用上問題のない均一性
を有する薄膜を同時に複数の基板上に成長することがで
きる。
体薄膜を成長させるための装置として、有機金属化合物
を熱分解して基板上に半導体薄膜を成長させる有機金属
気相成長法を利用した有機金属気相成長装置がある。以
下に、同時に複数の基板上に半導体薄膜を成長させるた
めの量産用有機金属気相成長装置の従来例を説明する。
図６は、従来の量産用有機金属気相成長装置の断面図で
ある。図６において、円形横型反応管２内に、基板ホル
ダー６及び基板ホルダー６の上面に配設された基板５を
有する支持板１が配設されている。基板ホルダー６及び
基板５は発熱体５１によって加熱され、ガス導入管３よ
り有機金属化合物を含む原料ガス７ａ、７ｂが上方より
流入して混合・反応した後、基板５上に所望の半導体薄
膜が形成される。また、原料ガスの残りはガス排出管８
０より排出される。図７は、従来の量産用有機金属気相
成長装置の一部平面図であり、この図に示したように通
常基板５及び基板ホルダー６は支持板１上に複数配置さ
れ、基板５上に形成される半導体皮膜の成長面は上向き
となっている。また、半導体皮膜成長時の反応管内の圧
力は約０．２気圧の減圧とされ、図６に示した矢印のよ
うに原料ガスが円形横型反応管の中心から周囲へ向かっ
て流されるとともに、基板ホルダー６及び基板５は図７
に示した矢印の方向に各々回転する。この方法は、１９
８８年のジャーナル オブ クリスタル グロース（Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ）の
９３巻の２０７〜２１５ページに開示されている。ま
た、同様な構成の反応管内で水平に高速回転する支持板
上に複数の基板を成長面を上にして配置し、原料ガスを
上方から下方へ流す方法がある。この方法は、半導体薄
膜形成時の反応管内の圧力を約０．０２〜０．０４気圧
の減圧としており、１９９４年のジャーナル オブ ク
リスタル グロース（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ）の１４５巻の６５５〜６６１ペ
ージに開示されている。これらの従来技術によれば、高
周波電子デバイスや赤外から橙色までの発光デバイス等
に用いられる砒化ガリウム（以下ＧａＡｓと記す。）系
化合物半導体薄膜及び光ファイバ通信用の波長１．３μ
ｍ〜１．６μｍの受発光デバイス等に用いられる燐化イ
ンジウム（以下ＩｎＰと記す。）系化合物半導体薄膜に
ついては、膜厚や組成に関して実用上問題のない均一性
を有する薄膜を同時に複数の基板上に成長することがで
きる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年青
色及び緑色の発光デバイス用材料として脚光を浴びてい
る窒化ガリウム（以下ＧａＮと記す。）系化合物半導体
は、従来のＧａＡｓ系及びＩｎＰ系化合物半導体に比べ
て薄膜形成時に高い基板温度が必要となる。例えば、Ｇ
ａＡｓ系及びＩｎＰ系薄膜を成長させる温度が７００℃
以下であるのに対して、ＧａＮ系薄膜では１０００℃以
上であり、上記従来の量産用有機金属気相成長装置を用
いた場合には、基板の成長面が上向きであるために基板
付近で原料ガスの熱対流が発生しやすくなる。このよう
な原料ガスの対流によって、基板表面への原料ガスの供
給が阻害され、均一な半導体薄膜の成長が困難となる。
したがって、薄膜の成長面が上向きである従来の装置で
は、油回転ポンプ等により反応管内を大気圧以下に減圧
し、強制排気してガス流速を高めることによって熱対流
を抑制しようとしているが、ＧａＮ系薄膜では基板温度
が高く熱対流が発生しやすいために、ＧａＡｓ系及びＩ
ｎＰ系薄膜に比べて薄膜成長時のガス流速やガス流量を
大幅に増加する必要がある。すなわち、従来の量産用有
機金属気相成長装置をＧａＮ系薄膜の作製に用いる場合
には、排気設備の大型化や原料ガスの消費量増加を伴
い、装置費及び材料費が著しく高くなるという問題を有
していた。
色及び緑色の発光デバイス用材料として脚光を浴びてい
る窒化ガリウム（以下ＧａＮと記す。）系化合物半導体
は、従来のＧａＡｓ系及びＩｎＰ系化合物半導体に比べ
て薄膜形成時に高い基板温度が必要となる。例えば、Ｇ
ａＡｓ系及びＩｎＰ系薄膜を成長させる温度が７００℃
以下であるのに対して、ＧａＮ系薄膜では１０００℃以
上であり、上記従来の量産用有機金属気相成長装置を用
いた場合には、基板の成長面が上向きであるために基板
付近で原料ガスの熱対流が発生しやすくなる。このよう
な原料ガスの対流によって、基板表面への原料ガスの供
給が阻害され、均一な半導体薄膜の成長が困難となる。
したがって、薄膜の成長面が上向きである従来の装置で
は、油回転ポンプ等により反応管内を大気圧以下に減圧
し、強制排気してガス流速を高めることによって熱対流
を抑制しようとしているが、ＧａＮ系薄膜では基板温度
が高く熱対流が発生しやすいために、ＧａＡｓ系及びＩ
ｎＰ系薄膜に比べて薄膜成長時のガス流速やガス流量を
大幅に増加する必要がある。すなわち、従来の量産用有
機金属気相成長装置をＧａＮ系薄膜の作製に用いる場合
には、排気設備の大型化や原料ガスの消費量増加を伴
い、装置費及び材料費が著しく高くなるという問題を有
していた。
【０００４】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であり、ＧａＮ系半導体薄膜等のような高い基板温度を
必要とする半導体薄膜の作製においても、反応管内にお
ける原料ガスの対流を抑制し、原料ガスの流速を一定に
保つことによって、高効率で均一な半導体薄膜を成長さ
せることができるとともに、装置費及び材料費の安価な
量産用有機金属気相成長装置を提供することを目的とし
ている。
であり、ＧａＮ系半導体薄膜等のような高い基板温度を
必要とする半導体薄膜の作製においても、反応管内にお
ける原料ガスの対流を抑制し、原料ガスの流速を一定に
保つことによって、高効率で均一な半導体薄膜を成長さ
せることができるとともに、装置費及び材料費の安価な
量産用有機金属気相成長装置を提供することを目的とし
ている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、チャンバー
と、チャンバー内に水平に対峙して配設された中心軸を
同じとする円形の上板及び下板からなる反応管と、上板
又は下板のいずれかの中央部に上板又は下板と垂直に配
設されたガス導入管と、上板の下面の同一円周上に配設
され複数の基板を薄膜成長面を下向きにして保持できる
基板ホルダーと、基板ホルダーを加熱する加熱手段と、
チャンバーの側面に配設されたガス排出管と、を備えた
構成よりなる。この構成により、高い基板温度を必要と
する半導体薄膜の作製においても、反応管内における原
料ガスの対流を抑制し、原料ガスの流速を一定に保つこ
とによって、高効率で均一な薄膜を形成できるとともに
装置費及び材料費の安価な量産用有機金属気相成長装置
を提供することが可能となる。
と、チャンバー内に水平に対峙して配設された中心軸を
同じとする円形の上板及び下板からなる反応管と、上板
又は下板のいずれかの中央部に上板又は下板と垂直に配
設されたガス導入管と、上板の下面の同一円周上に配設
され複数の基板を薄膜成長面を下向きにして保持できる
基板ホルダーと、基板ホルダーを加熱する加熱手段と、
チャンバーの側面に配設されたガス排出管と、を備えた
構成よりなる。この構成により、高い基板温度を必要と
する半導体薄膜の作製においても、反応管内における原
料ガスの対流を抑制し、原料ガスの流速を一定に保つこ
とによって、高効率で均一な薄膜を形成できるとともに
装置費及び材料費の安価な量産用有機金属気相成長装置
を提供することが可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、チャンバーと、チャンバー内に水平に対峙して配設
された中心軸を同じとする円形の上板及び下板からなる
反応管と、上板又は下板のいずれかの中央部に上板又は
下板と垂直に配設されたガス導入管と、上板の下面の同
一円周上に配設され複数の基板を薄膜成長面を下向きに
して保持できる基板ホルダーと、基板ホルダーを加熱す
る加熱手段と、チャンバーの側面に配設されたガス排出
管と、を備えたこととしたものであり、基板温度が高い
場合にも反応管内における原料ガスの対流を防止できる
という作用を有する。
は、チャンバーと、チャンバー内に水平に対峙して配設
された中心軸を同じとする円形の上板及び下板からなる
反応管と、上板又は下板のいずれかの中央部に上板又は
下板と垂直に配設されたガス導入管と、上板の下面の同
一円周上に配設され複数の基板を薄膜成長面を下向きに
して保持できる基板ホルダーと、基板ホルダーを加熱す
る加熱手段と、チャンバーの側面に配設されたガス排出
管と、を備えたこととしたものであり、基板温度が高い
場合にも反応管内における原料ガスの対流を防止できる
という作用を有する。
【０００７】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、上板と下板の半径方向の間隔
が、少なくとも基板ホルダーの配設されている範囲にお
いて、中心から外周に向かって短くなっていることとし
たものであり、半径方向における原料ガスの流速の低下
を防止することができるという作用を有する。
１に記載の発明において、上板と下板の半径方向の間隔
が、少なくとも基板ホルダーの配設されている範囲にお
いて、中心から外周に向かって短くなっていることとし
たものであり、半径方向における原料ガスの流速の低下
を防止することができるという作用を有する。
【０００８】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１又は２の内のいずれか１に記載の発明において、ガス
導入管が、ガス導入管に内設されガス導入管と中心軸を
同じとする複数の同心円筒管と、同心円筒管の各々の端
部の外周に上板と平行に形成された環状の仕切板と、を
備えていることとしたものであり、複数の原料ガスが反
応管に流入するまでに混合することを防止できるととも
に、反応管内の中央から水平方向に層状に放出すること
ができるという作用を有する。
１又は２の内のいずれか１に記載の発明において、ガス
導入管が、ガス導入管に内設されガス導入管と中心軸を
同じとする複数の同心円筒管と、同心円筒管の各々の端
部の外周に上板と平行に形成された環状の仕切板と、を
備えていることとしたものであり、複数の原料ガスが反
応管に流入するまでに混合することを防止できるととも
に、反応管内の中央から水平方向に層状に放出すること
ができるという作用を有する。
【０００９】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１乃至３の内のいずれか１に記載の発明において、上板
及び／又は基板ホルダーが回転することとしたものであ
り、反応管等の構造的な不均一さに起因する基板上での
半導体薄膜の膜厚や組成のばらつきを防止するととも
に、複数の基板の間での半導体薄膜の均一さを高めるこ
とができるという作用を有する。
１乃至３の内のいずれか１に記載の発明において、上板
及び／又は基板ホルダーが回転することとしたものであ
り、反応管等の構造的な不均一さに起因する基板上での
半導体薄膜の膜厚や組成のばらつきを防止するととも
に、複数の基板の間での半導体薄膜の均一さを高めるこ
とができるという作用を有する。
【００１０】本発明の実施の形態の具体例について、図
１〜図５を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の第１実施の形態におけ
る有機金属気相成長装置の断面図であり、図２は本発明
の第１実施の形態における有機金属気相成長装置の上板
の平面図である。図１において、円形の石英からなる上
板１１とステンレスに石英が積層された２層構造からな
る下板１２が水平に対峙してなる反応管がチャンバー６
０内に配設されており、下板１２の中央部に垂直下方よ
り接続されたガス導入管１３より流入した原料ガスは、
上板１１と下板１２の間を反応管の中央から放射状かつ
層状に流れ、反応管の外周に配設された環状の排気室１
４に流入し、排気室１４に接続されたガス排出管８０を
通して排気される。上板１１の開口部には円形のカーボ
ンからなる基板ホルダー１６がその底面を上板１１の底
面と同じ高さとなるように配設され、基板ホルダー１６
の下面には円形の基板１５が薄膜成長面を下向きにして
装着される。尚、各基板ホルダー１６の中心は、図２に
示すように上板１１上の同一円周上に配置される。下板
１２は半径方向に傾斜ており、上板１１と下板１２との
間隔が、少なくとも基板１５が装着されている範囲で中
心から半径方向に徐々に短くなっている。例えば、基板
１５が２インチ径の場合には、半径５０ｍｍ〜１３０ｍ
ｍまでの範囲で下板１２に傾斜をつけて上板１１と下板
１２の間隔を１３ｍｍ〜５ｍｍに変化させることによっ
て、上板１１と下板１２の間で中心から外周へ向かって
流れる原料ガスの流速をほぼ一定に保つことができる。
ガス導入管１３は内部が三つの同心円筒管１８ａ、１８
ｂ、１８ｃで４つに分離され、各同心円筒管の端部の外
周に形成された３枚の仕切板１９ａ、１９ｂ、１９ｃに
よって上板１１と下板１２の間が水平方向に４つに仕切
られている。予め適当な４つのガス群にまとめられた原
料ガス１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、図１の矢印
で示したように反応管内まで混合することなく導入さ
れ、反応管内の中央から放射状かつ層状に放出される。
基板ホルダー１６に対峙して設けられた発熱体５０によ
り基板ホルダー１６が副射的に加熱され、基板ホルダー
１６からの熱伝導により基板１５も加熱される。また、
反応管全体はステンレスからなるチャンバー６０によっ
て気密性が保たれている。
１〜図５を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の第１実施の形態におけ
る有機金属気相成長装置の断面図であり、図２は本発明
の第１実施の形態における有機金属気相成長装置の上板
の平面図である。図１において、円形の石英からなる上
板１１とステンレスに石英が積層された２層構造からな
る下板１２が水平に対峙してなる反応管がチャンバー６
０内に配設されており、下板１２の中央部に垂直下方よ
り接続されたガス導入管１３より流入した原料ガスは、
上板１１と下板１２の間を反応管の中央から放射状かつ
層状に流れ、反応管の外周に配設された環状の排気室１
４に流入し、排気室１４に接続されたガス排出管８０を
通して排気される。上板１１の開口部には円形のカーボ
ンからなる基板ホルダー１６がその底面を上板１１の底
面と同じ高さとなるように配設され、基板ホルダー１６
の下面には円形の基板１５が薄膜成長面を下向きにして
装着される。尚、各基板ホルダー１６の中心は、図２に
示すように上板１１上の同一円周上に配置される。下板
１２は半径方向に傾斜ており、上板１１と下板１２との
間隔が、少なくとも基板１５が装着されている範囲で中
心から半径方向に徐々に短くなっている。例えば、基板
１５が２インチ径の場合には、半径５０ｍｍ〜１３０ｍ
ｍまでの範囲で下板１２に傾斜をつけて上板１１と下板
１２の間隔を１３ｍｍ〜５ｍｍに変化させることによっ
て、上板１１と下板１２の間で中心から外周へ向かって
流れる原料ガスの流速をほぼ一定に保つことができる。
ガス導入管１３は内部が三つの同心円筒管１８ａ、１８
ｂ、１８ｃで４つに分離され、各同心円筒管の端部の外
周に形成された３枚の仕切板１９ａ、１９ｂ、１９ｃに
よって上板１１と下板１２の間が水平方向に４つに仕切
られている。予め適当な４つのガス群にまとめられた原
料ガス１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、図１の矢印
で示したように反応管内まで混合することなく導入さ
れ、反応管内の中央から放射状かつ層状に放出される。
基板ホルダー１６に対峙して設けられた発熱体５０によ
り基板ホルダー１６が副射的に加熱され、基板ホルダー
１６からの熱伝導により基板１５も加熱される。また、
反応管全体はステンレスからなるチャンバー６０によっ
て気密性が保たれている。
【００１１】以上のように構成された第１実施の形態の
有機金属気相成長装置において、以下に半導体薄膜成長
時の反応管内における原料ガスの流れについて説明す
る。ガス導入管より反応管内に流入した原料ガスは、基
板付近で加熱され膨張して軽くなり、全体的に上向きの
力を受けるが、基板が薄膜成長面を下向きにしてあるの
で、効果的に原料ガスが基板の表面へ供給される。ま
た、上板と下板との間隔が、少なくとも基板が装着され
ている範囲で原料ガスの進行方向に沿って徐々に短くな
っているため、原料ガスの流速が一定に保たれることに
よって原料ガスの流れ方向に対しても均一な半導体薄膜
が成長する。このようにして、基板温度が高い場合に
も、原料ガスの流速や流量を増加させることなく原料ガ
スの対流を抑制し、複数の基板上に効率良くかつ均一に
薄膜を成長させることができる。尚、図２では基板枚数
を８枚としたが、特にこれに限定されるものではない。
有機金属気相成長装置において、以下に半導体薄膜成長
時の反応管内における原料ガスの流れについて説明す
る。ガス導入管より反応管内に流入した原料ガスは、基
板付近で加熱され膨張して軽くなり、全体的に上向きの
力を受けるが、基板が薄膜成長面を下向きにしてあるの
で、効果的に原料ガスが基板の表面へ供給される。ま
た、上板と下板との間隔が、少なくとも基板が装着され
ている範囲で原料ガスの進行方向に沿って徐々に短くな
っているため、原料ガスの流速が一定に保たれることに
よって原料ガスの流れ方向に対しても均一な半導体薄膜
が成長する。このようにして、基板温度が高い場合に
も、原料ガスの流速や流量を増加させることなく原料ガ
スの対流を抑制し、複数の基板上に効率良くかつ均一に
薄膜を成長させることができる。尚、図２では基板枚数
を８枚としたが、特にこれに限定されるものではない。
【００１２】（実施の形態２）図３は本発明の第２実施
の形態における有機金属気相成長装置の上板の平面図で
ある。尚、第２実施の形態における有機金属気相成長装
置のその他の構成は第１実施の形態と同じである。ドー
ナツ状のカーボンからなる基板ホルダー２６の下面には
基板２５が薄膜成長面を下向きにして装着され、基板ホ
ルダー２６はその底面が上板２１の底面と同じ高さとな
るように上板２１に設けた開口部に挿入されている。開
口部により分断される上板２１の内側部と外側部は、そ
の底面が同じ高さになるように別々に保持される。この
ように一体のドーナツ状の基板ホルダーを適用すること
により、より多くの基板を上板に同時に装着することが
可能となる。尚、図３においては、１０枚の基板を同一
円周上に配置したが、特にこの枚数に限定されるもので
はない。また、複数のドーナツ状のカーボンからなる基
板ホルダーを上板に同心円上に配置することにより、同
時により多くの基板上に所望の薄膜を形成することも可
能である。
の形態における有機金属気相成長装置の上板の平面図で
ある。尚、第２実施の形態における有機金属気相成長装
置のその他の構成は第１実施の形態と同じである。ドー
ナツ状のカーボンからなる基板ホルダー２６の下面には
基板２５が薄膜成長面を下向きにして装着され、基板ホ
ルダー２６はその底面が上板２１の底面と同じ高さとな
るように上板２１に設けた開口部に挿入されている。開
口部により分断される上板２１の内側部と外側部は、そ
の底面が同じ高さになるように別々に保持される。この
ように一体のドーナツ状の基板ホルダーを適用すること
により、より多くの基板を上板に同時に装着することが
可能となる。尚、図３においては、１０枚の基板を同一
円周上に配置したが、特にこの枚数に限定されるもので
はない。また、複数のドーナツ状のカーボンからなる基
板ホルダーを上板に同心円上に配置することにより、同
時により多くの基板上に所望の薄膜を形成することも可
能である。
【００１３】（実施の形態３）図４は本発明の第３実施
の形態における有機金属気相成長装置の断面図であり、
図５は本発明の第３実施の形態における有機金属気相成
長装置の一部平面図である。第１実施の形態と同様に、
円形のカーボンからなる基板ホルダー３６の下面には円
形の基板３５が薄膜成長面を下向きにして装着されてお
り、図５に示すように６枚の基板ホルダー３６が上板３
１上の同一円周上に配置されている。各基板ホルダー３
６の内側に設けたカーボンからなる円板７０が各基板ホ
ルダー３６に接し、基板ホルダー３６と円板７０は歯車
を介して連結されており、円板７０に付属した軸を回転
軸７１として円板７０を回転させることにより、図５の
矢印で示したように各基板ホルダー３６を同時に回転さ
せることができる。さらに、上板３１に付属した軸を回
転軸７２として、図５の矢印で示したように上板３１を
回転させることができる。これにより、反応管内の構造
的な不均一さに起因する基板面内及び基板間の半導体薄
膜の厚さや組成のばらつきを平均化し、均一性に優れた
半導体薄膜を同時に複数の基板上に形成することができ
る。尚、図５においては同時に成長できる基板枚数を６
枚とし、基板ホルダーの回転を各基板ホルダーとその内
側で歯車で連結されて接する円板を介して行ったが、こ
れに限定されるものではなく、基板ホルダーを回転させ
る方法としては、各基板ホルダーとその外側で歯車で連
結されて接する輪を介して行うこともできる。また、図
５では上板と基板ホルダーの回転方向が反対となるよう
にしたが、特にこれに限定されるものではない。
の形態における有機金属気相成長装置の断面図であり、
図５は本発明の第３実施の形態における有機金属気相成
長装置の一部平面図である。第１実施の形態と同様に、
円形のカーボンからなる基板ホルダー３６の下面には円
形の基板３５が薄膜成長面を下向きにして装着されてお
り、図５に示すように６枚の基板ホルダー３６が上板３
１上の同一円周上に配置されている。各基板ホルダー３
６の内側に設けたカーボンからなる円板７０が各基板ホ
ルダー３６に接し、基板ホルダー３６と円板７０は歯車
を介して連結されており、円板７０に付属した軸を回転
軸７１として円板７０を回転させることにより、図５の
矢印で示したように各基板ホルダー３６を同時に回転さ
せることができる。さらに、上板３１に付属した軸を回
転軸７２として、図５の矢印で示したように上板３１を
回転させることができる。これにより、反応管内の構造
的な不均一さに起因する基板面内及び基板間の半導体薄
膜の厚さや組成のばらつきを平均化し、均一性に優れた
半導体薄膜を同時に複数の基板上に形成することができ
る。尚、図５においては同時に成長できる基板枚数を６
枚とし、基板ホルダーの回転を各基板ホルダーとその内
側で歯車で連結されて接する円板を介して行ったが、こ
れに限定されるものではなく、基板ホルダーを回転させ
る方法としては、各基板ホルダーとその外側で歯車で連
結されて接する輪を介して行うこともできる。また、図
５では上板と基板ホルダーの回転方向が反対となるよう
にしたが、特にこれに限定されるものではない。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、有機金属
気相成長装置の反応管内における原料ガスの対流を防止
し、かつ原料ガスの流速を一定に保ったまま基板上に半
導体薄膜を形成することが可能となり、高い基板温度を
必要とするＧａＮ等の半導体薄膜を成長させる場合にお
いても基板表面への原料供給が効率よくなされ、同時に
複数の基板上に均一な半導体薄膜を形成することができ
るという優れた効果が得られる。また、装置費及び材料
費の低コスト化が可能になることにより、高品質のＧａ
Ｎ系薄膜を安価に供給することができるという優れた効
果が得られる。
気相成長装置の反応管内における原料ガスの対流を防止
し、かつ原料ガスの流速を一定に保ったまま基板上に半
導体薄膜を形成することが可能となり、高い基板温度を
必要とするＧａＮ等の半導体薄膜を成長させる場合にお
いても基板表面への原料供給が効率よくなされ、同時に
複数の基板上に均一な半導体薄膜を形成することができ
るという優れた効果が得られる。また、装置費及び材料
費の低コスト化が可能になることにより、高品質のＧａ
Ｎ系薄膜を安価に供給することができるという優れた効
果が得られる。
【図１】本発明の第１実施の形態における有機金属気相
成長装置の断面図
成長装置の断面図
【図２】本発明の第１実施の形態における有機金属気相
成長装置の上板の平面図
成長装置の上板の平面図
【図３】本発明の第２実施の形態における有機金属気相
成長装置の上板の平面図
成長装置の上板の平面図
【図４】本発明の第３実施の形態における有機金属気相
成長装置の断面図
成長装置の断面図
【図５】本発明の第３実施の形態における有機金属気相
成長装置の一部平面図
成長装置の一部平面図
【図６】従来の量産用有機金属気相成長装置の断面図
【図７】従来の量産用有機金属気相成長装置の一部平面
図
図
１ 支持板
２ 反応管
３ ガス導入管
５ 基板ホルダーに配設された基板
６，１６，２６，３６ 基板ホルダー
７ａ，７ｂ 原料ガス
１１，２１，３１ 上板
１２ 下板
１３ ガス導入管
１４ 排気室
１５，２５，３５ 基板ホルダーに配設された基板
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 原料ガス
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 同心円筒管
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 仕切板
５０，５１ 発熱体
６０ チャンバー
７０ 円板
７１，７２ 回転軸
８０ ガス排出管
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/205
H01L 33/00
C23C 16/44
C30B 25/08
Claims (4)
- 【請求項１】チャンバーと、前記チャンバー内に水平に
対峙して配設された中心軸を同じとする円形の上板及び
下板からなる反応管と、前記上板又は前記下板のいずれ
かの中央部に前記上板又は前記下板と垂直に配設された
ガス導入管と、前記上板の下面の同一円周上に配設され
複数の基板を薄膜成長面を下向きにして保持できる基板
ホルダーと、前記基板ホルダーを加熱する加熱手段と、
前記チャンバーの側面に配設されたガス排出管と、を備
えた有機金属気相成長装置。 - 【請求項２】前記上板と前記下板の半径方向の間隔が、
少なくとも前記基板ホルダーの配設されている範囲にお
いて、中心から外周に向かって短くなっていることを特
徴とする請求項１に記載の有機金属気相成長装置。 - 【請求項３】前記ガス導入管が、前記ガス導入管に内設
され前記ガス導入管と中心軸を同じとする複数の同心円
筒管と、前記同心円筒管の各々の端部の外周に前記上板
と平行に形成された環状の仕切板と、を備えている請求
項１又は２の内のいずれか１に記載の有機金属気相成長
装置。 - 【請求項４】前記上板及び／又は前記基板ホルダーが回
転することを特徴とする前記請求項１乃至３の内のいず
れか１に記載の有機金属気相成長装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07272196A JP3376809B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 有機金属気相成長装置 |
| US08/820,390 US6090211A (en) | 1996-03-27 | 1997-03-12 | Apparatus and method for forming semiconductor thin layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07272196A JP3376809B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 有機金属気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09266173A JPH09266173A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3376809B2 true JP3376809B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=13497512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07272196A Expired - Fee Related JP3376809B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 有機金属気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3376809B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10064944A1 (de) * | 2000-09-22 | 2002-04-11 | Aixtron Ag | Verfahren zum Abscheiden von insbesondere kristallinen Schichten, Gaseinlassorgan sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| DE10064941A1 (de) * | 2000-09-22 | 2002-04-11 | Aixtron Ag | Gaseinlassorgan |
| US8133322B2 (en) | 2001-09-29 | 2012-03-13 | Cree, Inc. | Apparatus for inverted multi-wafer MOCVD fabrication |
| JP3953361B2 (ja) | 2002-05-08 | 2007-08-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置および基板処理方法 |
| DE102004009130A1 (de) * | 2004-02-25 | 2005-09-15 | Aixtron Ag | Einlasssystem für einen MOCVD-Reaktor |
| JP5195174B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2013-05-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置及び成膜方法 |
| JP5409413B2 (ja) * | 2010-01-26 | 2014-02-05 | 日本パイオニクス株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体の気相成長装置 |
| KR101615585B1 (ko) * | 2011-12-20 | 2016-04-26 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기화 장치 |
-
1996
- 1996-03-27 JP JP07272196A patent/JP3376809B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09266173A (ja) | 1997-10-07 |
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