JP3473251B2 - マルチチャージ横型気相成長方法及びその装置 - Google Patents
マルチチャージ横型気相成長方法及びその装置Info
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- JP3473251B2 JP3473251B2 JP05196796A JP5196796A JP3473251B2 JP 3473251 B2 JP3473251 B2 JP 3473251B2 JP 05196796 A JP05196796 A JP 05196796A JP 5196796 A JP5196796 A JP 5196796A JP 3473251 B2 JP3473251 B2 JP 3473251B2
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- Japan
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- susceptor
- vapor phase
- substrate
- phase growth
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、横型気相成長方法
及びその装置に係り、特に、複数のフローチャネルを有
したマルチチャージ横型気相成長方法及びその装置に関
するものである。
及びその装置に係り、特に、複数のフローチャネルを有
したマルチチャージ横型気相成長方法及びその装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の横型気相成長炉においては、通
常、基板(ウェハ)がセットされたサセプタに対して、
フローチャネルと呼ばれる原料ガスの流路を設けてい
る。これによって、サセプタにまで原料ガスが良好に到
達するようになると共に、周囲のガスによる原料ガスの
汚染のおそれがなくなる。しかし、通常の横型気相成長
炉においては、サセプタが一段しかないため、ウェハの
生産性において問題があった。
常、基板(ウェハ)がセットされたサセプタに対して、
フローチャネルと呼ばれる原料ガスの流路を設けてい
る。これによって、サセプタにまで原料ガスが良好に到
達するようになると共に、周囲のガスによる原料ガスの
汚染のおそれがなくなる。しかし、通常の横型気相成長
炉においては、サセプタが一段しかないため、ウェハの
生産性において問題があった。
【0003】そこで、現在では、ウェハの生産性が良好
な、サセプタを多段に有した多段式横型気相成長炉が用
いられている。この多段式横型気相成長炉においては、
一つのサセプタ上に複数枚のウェハのセットも可能であ
り、多数枚のウェハに対して同時にエピタキシャル成長
させることができる。
な、サセプタを多段に有した多段式横型気相成長炉が用
いられている。この多段式横型気相成長炉においては、
一つのサセプタ上に複数枚のウェハのセットも可能であ
り、多数枚のウェハに対して同時にエピタキシャル成長
させることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多段式
横型気相成長炉においては、各サセプタに対して単一の
フローチャネルで原料ガスを供給しており、また、サセ
プタ全体を均一に加熱するようにしている。このため、
原料ガスの流れやウェハの加熱具合を各サセプタ毎に細
かく制御することができないという問題があった。
横型気相成長炉においては、各サセプタに対して単一の
フローチャネルで原料ガスを供給しており、また、サセ
プタ全体を均一に加熱するようにしている。このため、
原料ガスの流れやウェハの加熱具合を各サセプタ毎に細
かく制御することができないという問題があった。
【0005】また、大型のヒーターなどによる加熱手段
によって、フローチャネル上流部が加熱されて原料ガス
が分解や反応を起こすために、均質な膜をウェハ上に製
膜することができないという問題があった。
によって、フローチャネル上流部が加熱されて原料ガス
が分解や反応を起こすために、均質な膜をウェハ上に製
膜することができないという問題があった。
【0006】そこで、本発明は、上記課題を解決し、原
料ガスの流れ具合を各サセプタ毎に細かく制御すること
ができると共に、均質な膜を基板上に製膜することがで
きるマルチチャージ横型気相成長方法及びその装置を提
供することにある。
料ガスの流れ具合を各サセプタ毎に細かく制御すること
ができると共に、均質な膜を基板上に製膜することがで
きるマルチチャージ横型気相成長方法及びその装置を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、横型気相成長炉内における基板の
支持手段である、複数の基板同士が水平方向に載置可能
なように形成されたサセプタが多段に設けられたマルチ
チャージ横型気相成長方法において、上記各サセプタの
下面それぞれに、上記基板を加熱するための複数個の加
熱手段を設け、上記各サセプタ間に、熱干渉を防ぐべく
断熱手段を設け、上記各サセプタを自転及び公転が可能
なように設け、上記各サセプタの上面それぞれに原料ガ
スを供給するためのフローチャネルを形成し、その各フ
ローチャネルに上記原料ガスを供給して上記基板上に化
合物半導体の薄膜結晶を成長させることを特徴とするマ
ルチチャージ横型気相成長方法である。
に請求項1の発明は、横型気相成長炉内における基板の
支持手段である、複数の基板同士が水平方向に載置可能
なように形成されたサセプタが多段に設けられたマルチ
チャージ横型気相成長方法において、上記各サセプタの
下面それぞれに、上記基板を加熱するための複数個の加
熱手段を設け、上記各サセプタ間に、熱干渉を防ぐべく
断熱手段を設け、上記各サセプタを自転及び公転が可能
なように設け、上記各サセプタの上面それぞれに原料ガ
スを供給するためのフローチャネルを形成し、その各フ
ローチャネルに上記原料ガスを供給して上記基板上に化
合物半導体の薄膜結晶を成長させることを特徴とするマ
ルチチャージ横型気相成長方法である。
【0008】請求項2の発明は、横型気相成長炉内にお
ける基板の支持手段である、複数の基板同士が水平方向
に載置可能なように形成されたサセプタが多段に設けら
れたマルチチャージ横型気相成長装置において、上記各
サセプタの下面それぞれに、上記基板を加熱するための
複数個の加熱手段を設け、上記各サセプタ間に、熱干渉
を防ぐべく断熱手段を設け、上記各サセプタを自転及び
公転が可能なように設け、上記各サセプタの上面それぞ
れに原料ガスを供給するためのフローチャネルを設けた
ことを特徴とするマルチチャージ横型気相成長装置であ
る。
ける基板の支持手段である、複数の基板同士が水平方向
に載置可能なように形成されたサセプタが多段に設けら
れたマルチチャージ横型気相成長装置において、上記各
サセプタの下面それぞれに、上記基板を加熱するための
複数個の加熱手段を設け、上記各サセプタ間に、熱干渉
を防ぐべく断熱手段を設け、上記各サセプタを自転及び
公転が可能なように設け、上記各サセプタの上面それぞ
れに原料ガスを供給するためのフローチャネルを設けた
ことを特徴とするマルチチャージ横型気相成長装置であ
る。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】以上の構成によれば、各サセプタの上面そ
れぞれに原料ガスを供給するためのフローチャネルを形
成したため、原料ガスの流れ具合を各サセプタ毎に細か
く制御することができると共に、均質な膜を基板上に製
膜することができる。
れぞれに原料ガスを供給するためのフローチャネルを形
成したため、原料ガスの流れ具合を各サセプタ毎に細か
く制御することができると共に、均質な膜を基板上に製
膜することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【0014】本発明のマルチチャージ横型気相成長装置
の縦断面図を図1に示す。
の縦断面図を図1に示す。
【0015】図1に示すように、横型気相成長炉2内に
偏平形状のダクトであるフローチャネル3が所定の間隔
をあけて水平方向に、かつ、上下方向多段(図中では8
段)に設けられる。各フローチャネル3の下面の一部に
は、基板(ウェハ)4の支持手段である円盤状のサセプ
タ部(サセプタ)5を囲繞すべく円状の穴3aが形成さ
れている。各サセプタ部5の下面には、単数個または複
数個のヒーター(加熱手段)6が設けられる。さらに、
各ヒーター6の下面には、各フローチャネル3間の熱干
渉を防ぐべく熱遮蔽板7(断熱手段)が設けられる。
偏平形状のダクトであるフローチャネル3が所定の間隔
をあけて水平方向に、かつ、上下方向多段(図中では8
段)に設けられる。各フローチャネル3の下面の一部に
は、基板(ウェハ)4の支持手段である円盤状のサセプ
タ部(サセプタ)5を囲繞すべく円状の穴3aが形成さ
れている。各サセプタ部5の下面には、単数個または複
数個のヒーター(加熱手段)6が設けられる。さらに、
各ヒーター6の下面には、各フローチャネル3間の熱干
渉を防ぐべく熱遮蔽板7(断熱手段)が設けられる。
【0016】各フローチャネル3の上流側と原料供給装
置とは、原料ガス切り替えバルブを介して供給ダクト8
で接続されており、各フローチャネルの下流側と排気ガ
ス処理装置とは、排気ダクト9で接続されてなる。
置とは、原料ガス切り替えバルブを介して供給ダクト8
で接続されており、各フローチャネルの下流側と排気ガ
ス処理装置とは、排気ダクト9で接続されてなる。
【0017】次に、図1におけるA−A線矢視図を図2
に示す。尚、図1と同様の部材には同じ符号を付してい
る。
に示す。尚、図1と同様の部材には同じ符号を付してい
る。
【0018】サセプタ部5は、回転自在な公転サセプタ
板11、固定ギア板12、公転サセプタ板11上に回転
自在に設けられた自公転サセプタ板13、および公転サ
セプタ板11に回転を導入する公転導入軸14で構成さ
れる。公転サセプタ板11および自公転サセプタ板13
は、例えば、グラファイトからなる。
板11、固定ギア板12、公転サセプタ板11上に回転
自在に設けられた自公転サセプタ板13、および公転サ
セプタ板11に回転を導入する公転導入軸14で構成さ
れる。公転サセプタ板11および自公転サセプタ板13
は、例えば、グラファイトからなる。
【0019】回転自在な公転サセプタ板11の上面の円
周部には、ギア部11aが形成されている。公転サセプ
タ板11の上面には、同一円心で横型気相成長炉(図示
せず)に固定された固定ギア板12が設けられており、
固定ギア板12の円周部には、ギアが形成されている。
また、公転サセプタ板11の上面には、固定ギア板12
のギアと噛合すべく円周部にギアが形成された自公転サ
セプタ板13が所定の間隔をあけて複数枚(図中では4
枚)回転自在に設けられる。この各自公転サセプタ板1
3の上面に、基板(ウェハ)4が複数枚(図中では2
枚)載置される。
周部には、ギア部11aが形成されている。公転サセプ
タ板11の上面には、同一円心で横型気相成長炉(図示
せず)に固定された固定ギア板12が設けられており、
固定ギア板12の円周部には、ギアが形成されている。
また、公転サセプタ板11の上面には、固定ギア板12
のギアと噛合すべく円周部にギアが形成された自公転サ
セプタ板13が所定の間隔をあけて複数枚(図中では4
枚)回転自在に設けられる。この各自公転サセプタ板1
3の上面に、基板(ウェハ)4が複数枚(図中では2
枚)載置される。
【0020】また、公転サセプタ板11に公転を導入す
べく設けられた公転導入軸14は、その先端に公転サセ
プタ板11のギア部11aと噛合すべくピニオン部14
aを有してなる。
べく設けられた公転導入軸14は、その先端に公転サセ
プタ板11のギア部11aと噛合すべくピニオン部14
aを有してなる。
【0021】公転導入軸14の回転(図中では反時計回
り)により、公転導入軸14のピニオン部14aと噛合
した公転サセプタ板11のギア部11aにその回転が伝
達され、公転サセプタ板11が公転(図中では反時計回
り)する。それによって、公転サセプタ板11の上面に
回転自在に設けられた自公転サセプタ板13が公転(図
中では反時計回り)すると共に、固定ギア板12との噛
合により自転(図中では反時計回り)するようになって
いる。
り)により、公転導入軸14のピニオン部14aと噛合
した公転サセプタ板11のギア部11aにその回転が伝
達され、公転サセプタ板11が公転(図中では反時計回
り)する。それによって、公転サセプタ板11の上面に
回転自在に設けられた自公転サセプタ板13が公転(図
中では反時計回り)すると共に、固定ギア板12との噛
合により自転(図中では反時計回り)するようになって
いる。
【0022】次に、本発明のマルチチャージ横型気相成
長方法を述べる。
長方法を述べる。
【0023】サセプタ部5を8段に設けると共に、サセ
プタ部5を構成する各自公転サセプタ板13の上面に、
基板(ウェハ)4を2枚ずつ載置する。原料ガス切り替
えバルブを開にすることによって、原料供給装置から供
給ダクト8を介して原料ガスGM がフローチャネル3に
流入する。
プタ部5を構成する各自公転サセプタ板13の上面に、
基板(ウェハ)4を2枚ずつ載置する。原料ガス切り替
えバルブを開にすることによって、原料供給装置から供
給ダクト8を介して原料ガスGM がフローチャネル3に
流入する。
【0024】各自公転サセプタ板13は、各基板4面上
における膜の均質化を図るために自公転可能とする。各
基板4を上面に載置した各自公転サセプタ板13が自公
転することによって、各基板4に対する原料ガスGM の
接触が均一になる。この原料ガスが、各自公転サセプタ
板13の上に載置された各基板4に均一に接触すること
によって、均質な膜が生成する。
における膜の均質化を図るために自公転可能とする。各
基板4を上面に載置した各自公転サセプタ板13が自公
転することによって、各基板4に対する原料ガスGM の
接触が均一になる。この原料ガスが、各自公転サセプタ
板13の上に載置された各基板4に均一に接触すること
によって、均質な膜が生成する。
【0025】ここで、各サセプタ部5の上面に対応して
設けられた各フローチャネル3によって、各基板4上の
膜の成長状況と照らし合わせながら原料ガスGM の供給
量を微調整する。また、各サセプタ部5の下面に対応し
て設けられた各ヒーター6によって、各基板4における
温度分布が均一になるように調節する。1枚のサセプタ
部5に対して、複数個のヒーター6で分割して加熱する
ことにより、更なる温度分布の均一化を図ることができ
る。さらに、隣接するヒーター6の熱影響が各フローチ
ャネル3内を流れる原料ガスGM および各サセプタ部5
に及ぶことを防ぐと共に、ヒーター6による加熱の制御
性を増すために、各サセプタ部5間に熱遮蔽板7を設け
る。
設けられた各フローチャネル3によって、各基板4上の
膜の成長状況と照らし合わせながら原料ガスGM の供給
量を微調整する。また、各サセプタ部5の下面に対応し
て設けられた各ヒーター6によって、各基板4における
温度分布が均一になるように調節する。1枚のサセプタ
部5に対して、複数個のヒーター6で分割して加熱する
ことにより、更なる温度分布の均一化を図ることができ
る。さらに、隣接するヒーター6の熱影響が各フローチ
ャネル3内を流れる原料ガスGM および各サセプタ部5
に及ぶことを防ぐと共に、ヒーター6による加熱の制御
性を増すために、各サセプタ部5間に熱遮蔽板7を設け
る。
【0026】未反応の原料ガスGM は、排気ダクト9を
介して排気ガス処理装置に集められ、一部を再利用す
る。化学気相成長が完了した基板4は、基板4に対して
平行に差し込まれた搬送用アーム(図示せず)によっ
て、サセプタ部5ごと持ち上げて取り出す。この時、搬
送用アームをサセプタ部5の段数分配置しておくことに
よって、サセプタ部5を一括して取り出すことができ
る。
介して排気ガス処理装置に集められ、一部を再利用す
る。化学気相成長が完了した基板4は、基板4に対して
平行に差し込まれた搬送用アーム(図示せず)によっ
て、サセプタ部5ごと持ち上げて取り出す。この時、搬
送用アームをサセプタ部5の段数分配置しておくことに
よって、サセプタ部5を一括して取り出すことができ
る。
【0027】本発明においては、各基板4の加熱手段と
してヒーター6による熱伝導を用いたが、加熱手段はこ
れに限定されるものではなく、他に次のような手法が考
えられる。
してヒーター6による熱伝導を用いたが、加熱手段はこ
れに限定されるものではなく、他に次のような手法が考
えられる。
【0028】(a) 赤外線ヒーター等のヒーターによ
る輻射熱で基板を直接加熱する方法。
る輻射熱で基板を直接加熱する方法。
【0029】(b) サセプタ部に直接通電を行うこと
によって生じる熱の熱伝導で基板を加熱する方法。
によって生じる熱の熱伝導で基板を加熱する方法。
【0030】(c) サセプタ部に高周波を照射して誘
導電流を生じさせ、それによって生じる熱の熱伝導で基
板を加熱する方法。
導電流を生じさせ、それによって生じる熱の熱伝導で基
板を加熱する方法。
【0031】(d)基板に直接電流を流して加熱する方
法。
法。
【0032】(a)〜(d)のいずれの方法も加熱手段
として適用可能であるが、本発明の方法および(a)の
方法が、装置構成上の柔軟性に富み、かつ、容易であ
る。
として適用可能であるが、本発明の方法および(a)の
方法が、装置構成上の柔軟性に富み、かつ、容易であ
る。
【0033】また、本発明においては、各サセプタ部5
間の断熱手段として熱遮蔽板7を用いたが、断熱手段は
これに限定されるものではない。しかし、断熱手段は加
熱手段による熱伝導と輻射の両方を遮断する必要がある
ため、赤外線を通し難い熱の良導体か、あるいは水冷等
の冷却機構(例えば、フローチャネルの外壁に僅かな隙
間をあけて水冷ジャケットを置き、その間をガスでパー
ジしたもの)を有したものが好ましい。
間の断熱手段として熱遮蔽板7を用いたが、断熱手段は
これに限定されるものではない。しかし、断熱手段は加
熱手段による熱伝導と輻射の両方を遮断する必要がある
ため、赤外線を通し難い熱の良導体か、あるいは水冷等
の冷却機構(例えば、フローチャネルの外壁に僅かな隙
間をあけて水冷ジャケットを置き、その間をガスでパー
ジしたもの)を有したものが好ましい。
【0034】
【実施例】本発明のマルチチャージ横型気相成長装置
に、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてトリメチ
ルガリウム、トリメチルアルミニウム、ジシラン、およ
びアルシンを用いて、有機金属気相成長法で直径75m
mのGaAsウェハ上にn型AlGaAsの薄膜を製膜
した。
に、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてトリメチ
ルガリウム、トリメチルアルミニウム、ジシラン、およ
びアルシンを用いて、有機金属気相成長法で直径75m
mのGaAsウェハ上にn型AlGaAsの薄膜を製膜
した。
【0035】この時の基板温度は650℃、成長圧力は
10.1kPaで行った。
10.1kPaで行った。
【0036】図3に、この時得られた膜のウェハ面内に
おける膜厚ばらつきの度数分布の一例を示す。ここで、
縦軸は度数を、横軸はGaAsウェハ上でのn型AlG
aAsの膜厚ばらつきを示している。
おける膜厚ばらつきの度数分布の一例を示す。ここで、
縦軸は度数を、横軸はGaAsウェハ上でのn型AlG
aAsの膜厚ばらつきを示している。
【0037】図3に示すように、本発明のマルチチャー
ジ横型気相成長装置を用いてGaAsウェハ上に得られ
るn型AlGaAs膜の膜厚ばらつきの度数分布は、
2.0〜2.5(%)の範囲にそのピークが存在し、平
均では2.04(%)であった。これは、サセプタが一
段の単純な横型気相成長炉における膜厚ばらつき(±2
%弱)とほぼ同等の値である。
ジ横型気相成長装置を用いてGaAsウェハ上に得られ
るn型AlGaAs膜の膜厚ばらつきの度数分布は、
2.0〜2.5(%)の範囲にそのピークが存在し、平
均では2.04(%)であった。これは、サセプタが一
段の単純な横型気相成長炉における膜厚ばらつき(±2
%弱)とほぼ同等の値である。
【0038】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、多数枚の
基板(ウェハ)上に、均一に、かつ、同時に化学物半導
体の薄膜結晶を成長させることができるという優れた効
果を発揮する。
基板(ウェハ)上に、均一に、かつ、同時に化学物半導
体の薄膜結晶を成長させることができるという優れた効
果を発揮する。
【図1】本発明のマルチチャージ横型気相成長装置を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図2】図1におけるA−A線矢視を示す図である。
【図3】本発明のマルチチャージ横型気相成長装置を用
いてGaAsウェハ上に得られるn型AlGaAs膜の
膜厚ばらつきの度数分布の一例を示す図である。
いてGaAsウェハ上に得られるn型AlGaAs膜の
膜厚ばらつきの度数分布の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 マルチチャージ横型気相成長装置
2 横型気相成長炉
3 フローチャネル
4 ウェハ(基板)
5 サセプタ部(サセプタ)
6 ヒーター(加熱手段)
7 熱遮蔽板(断熱手段)
GM 原料ガス
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭64−23524(JP,A)
特開 平3−22524(JP,A)
特開 平6−326038(JP,A)
特開 平6−310454(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H01L 21/205
H01L 21/31
Claims (2)
- 【請求項1】 横型気相成長炉内における基板の支持手
段である、複数の基板同士が水平方向に載置可能なよう
に形成されたサセプタが多段に設けられたマルチチャー
ジ横型気相成長方法において、上記各サセプタの下面そ
れぞれに、上記基板を加熱するための複数個の加熱手段
を設け、上記各サセプタ間に、熱干渉を防ぐべく断熱手
段を設け、上記各サセプタを自転及び公転が可能なよう
に設け、上記各サセプタの上面それぞれに原料ガスを供
給するためのフローチャネルを形成し、その各フローチ
ャネルに上記原料ガスを供給して上記基板上に化合物半
導体の薄膜結晶を成長させることを特徴とするマルチチ
ャージ横型気相成長方法。 - 【請求項2】 横型気相成長炉内における基板の支持手
段である、複数の基板同士が水平方向に載置可能なよう
に形成されたサセプタが多段に設けられたマルチチャー
ジ横型気相成長装置において、上記各サセプタの下面そ
れぞれに、上記基板を加熱するための複数個の加熱手段
を設け、上記各サセプタ間に、熱干渉を防ぐべく断熱手
段を設け、上記各サセプタを自転及び公転が可能なよう
に設け、上記各サセプタの上面それぞれに原料ガスを供
給するためのフローチャネルを設けたことを特徴とする
マルチチャージ横型気相成長装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05196796A JP3473251B2 (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | マルチチャージ横型気相成長方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05196796A JP3473251B2 (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | マルチチャージ横型気相成長方法及びその装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09246190A JPH09246190A (ja) | 1997-09-19 |
JP3473251B2 true JP3473251B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=12901649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05196796A Expired - Fee Related JP3473251B2 (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | マルチチャージ横型気相成長方法及びその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3473251B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4924395B2 (ja) | 2007-12-07 | 2012-04-25 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置及び処理方法 |
EP2549522A4 (en) * | 2010-03-15 | 2013-07-31 | Sumitomo Electric Industries | PRODUCTION METHOD FOR SEMICONDUCTOR THIN LAYERS, DEVICE FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR THIN LAYERS, SUSCEPTOR AND SUSCEPTOR TOOL |
CN102485953B (zh) * | 2010-12-01 | 2014-07-30 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 托盘装置及结晶膜生长设备 |
-
1996
- 1996-03-08 JP JP05196796A patent/JP3473251B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09246190A (ja) | 1997-09-19 |
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