JPH01138715A

JPH01138715A - 気相成長装置

Info

Publication number: JPH01138715A
Application number: JP29854487A
Authority: JP
Inventors: Toshio Mizuki; 敏雄水木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1987-11-25
Filing date: 1987-11-25
Publication date: 1989-05-31

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業との利用分野〉本発明は、有機金属気相成長法などによる半導体基板等
の製造に用いる気相成長装置に関する。

〈従来技術〉近年、オフ０トエレクトロニクス材料や高速コンピュー
タの回路素子などの素材として、■−■族化合物半導体
、たとえばＧ　ａ　Ａ　ｓ化合物半導体などが注目さ几
ている。すなわち、半導体レーザ素子やＦＥＴ（電界効
果トランジスタ）などにこれらの化合物半導体が用いら
れることが多くなった。

一方、これらの化合物半導体の高性能化のためには、高
品質エビタキシャ／ｌ／層が必要であることが知られて
いる。このようなエピタキシャル層は、気相エピタキシ
ャル成長法、液相エピタキシャＩし成長法、分子線エピ
タキシャル成長法などのエビタキシイル成長技術により
製造される。気相エピタキシャル成長法に用いられる原
料気体には、ハロゲン化物、水素化物、それに有機金属
などがあり、有機金属全原料とする有機金属気相成長法
は、１１−Ｖ族やＩＩ−ＶＩ族半導体などの多成分系の
エビタキンヤル成長に適した技術であり、量産性が高く
、かつ成長可能な混晶組成領域が広いことが知られてい
る。

第５図は、典型的な従来技術の有機金属気相成長法によ
る半導体基板の製造装置である反応炉１の断面図である
。

＠５図において、反応炉１は外側反応管２、内１１１反
応管３、フランジ４、サセプター５及びサセブター支持
棒６を含む。一般に、外側反応管２は円筒形であり、内
側反応管３は角形である。両反応管はたとえば石英を材
料として製作されている。

両度応管の上流側には、たとえばステンレスから成るフ
ランジ４が接続される。フランジ４には原料ガスを注入
するための原料ガス注入ロア及びパージガスを注入する
ためのパージガス注入口８が形成されている。原料ガス
注入ロアには内側反応管３が接続されており、原料ガス
がサセプタ−５へ導かれる。

サセプター５は、たとえば炭素から成る台柱形の治具で
あり、このサセプター５の上面部には基板９が載置され
高周波誘導加熱により６００〜８００℃に加熱され、こ
の状態で、原料ガスが原料材ガス注入ロアから内側反応
管３内部へ供給される。原料ガスとしては、トリメチル
ガリウムＧ。

（ＣＨ３）３、アルシンＡｓＨ３などが選ばれ、キャリ
アガスとして水素ガスが前述の原料ガスと共に混入され
る。内側反応管３内へ供給された原料ガスは前記加熱さ
れたサセプター５付近で熱分解し、基板９上にエピタキ
シャル成長してＧａＡＳ層全形成する。

この過程において、内側反応管３と外側反応管２との間
にはパージガスとしての水素ガスが流され、原料ガスが
回り込むのが防止されている。また外管１０Ｖ）内部に
は注入口１１および排出口１２により冷却水が流され外
側反応管２の外壁が冷却されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉このような従来の反応炉１においては、前述したように
サセプター５付近に供給される原料ガスは加熱され、一
部は基板９上にエピタキシャル成長し、他の一部は反応
生成物として内側反応管３のサセプターより下流側の内
壁及び外側反応管２のサセプター５より下流側の内壁に
付着する。付着した反応生成物は、成長を繰り返す毎に
厚さが増し、ついには管壁からはがれる。特に内側反応
管３のサセプター直上部分に付着した反応生成物がはが
れた場合基板９上に落下する。この場合、成長層表面は
白濁し、高品質エピタキシャル層を成長することができ
なくなる。

本発明は上記の点に鑑みて創案さ九たものであり、前述
の問題点を解決して、所望の高品質エピタキシャル成長
層を得ることができる半導体基板の製造等に用いる気相
成長装置を提供することを目的としている。

〈問題点を解決するための手段〉上記の目的ｔＳ成するため、本発明の気相成長装置け、
反応炉と、この反応炉内に挿入され、半導体基板が下方
に向けた状態で保持さルる保持部材と、半導体基板保持
面に開口部を有し、保持部材内に形成さルた連通孔と、
この連通孔と管によって接続された真空排気装置を有し
てなるように構成している。

〈作　用〉本発明に従えば、気相成長装置の反応炉内のサセプター
下情１面に基板を真空吸着法により下向きに設置するこ
とにより、反応生成物が基板上に落下することが無くな
る。

〈実施例〉以下、図面全参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

実施例　■ 第１図は、本発明の一実施例における反応炉２１の断面
構造を示す図であり、同図において反応炉２１は、円筒
形の外側反応管２２．角形の内側反応管２３．フランジ
２４．サセプター２５１石英管２６などから構成してい
る。

フランジ２４の中央には原料ガス金内側反応管２３内へ
注入するための原料ガス注入口２７及びパージガスを内
側反応管２３と外側反応管２２の間に注入するためのパ
ージガス注入口２８を設けている。外側反応管２２０半
径方向外方には、外管２９を設けており、外管２９の下
方側には外側反応管２２ｆ：冷却するために冷却水を注
入する注入口３０を設けており、上方側には上記の冷却
水を排出する排出口３１を設けている。

第２図は、サセプター２５付近の構造を示す斜視図であ
る。

同図においてサセプター２５は台柱形であり、その下側
面に矩形平板状の半導体基板を設置できる基板ホルダー
（四部）３２を形成しており、基板全この基板ホルダー
３２に設置する４、下向きに基板全設置する従来の方法
として、基板の端をピンで固定する方法があるが、この
従来の方法では突き出したピンの頭でガヌ流が乱さル、
成長層は不均一になる。このような問題を解決する本発
明では基板保持法として、真空吸盾法？用いており、そ
の実施例を第３図に示す。

第３図において、サセプター２５には基板ホルダー３２
に開口部を有する連通孔３３を設けている。この連通孔
３３に石英管２６を接続し、石英管２Ｇは四に中継配管
（図示せず）に接続し、中継配管は真空排気装置（図示
せず）に接続している。

上記のような構成に訃いて、真空排気装置を動作させる
ことにより連通孔３３内を真空状態とし、基板ホルダー
３２内に基板を吸着させる。ここで真空状態とするため
、接続部の気密性が重要であるがサセプター２５と石英
管２６の接続例として、接続部を精密加工してはめ合わ
せる方法がある。

また基板ホルダー３２而もフラットに加工し基板を密着
させる。

次に、以上のような４造を有する反応炉２１における半
導体基板の製造過程について膜用する。

たとえばトリメチルガリウムＧａ（ＣＨ，）、、アルシ
ンＡｓＨ３などから成る原料ガスはキャリアガスとして
の水素ガスＨ２と共に、原料ガス注入口２７から内側反
応管２３内に噴出される。このようにして噴出された原
料ガスはサセプタ−２５下側面に大斜角θで大斜される
。なおサセプター２５は高周波誘導加熱により６００〜
８００℃まで加熱されている。したがってサセプター２
５の下側面に入射される原料ガスは、この付近で熱分解
され、基板ホルダー３２に設置された基板上にＧａＡｓ
層を形成する。

このＧａＡｓ層成長過程においては、加熱されたサセプ
ター２５からの輻射熱により内側反応管２３の内壁も加
熱さｎ、こりつ付近でも原料ガスが熱分解される。これ
によって、たとえばヒ素、などの反応生成物が固形物と
し、て内側反応管２３の内壁に付着する。この反応生成
物が、たとえばＧａＡｓ層成長中に内側反応管２３の内
壁からはがれても下流側に押し流されて、基板上に堆積
することはない。

実施例　■ 実施例■においては、外側反応管２２．内側ｉ応管２３
及びサセプター２５を水平方向に設置したが、水平方向
に限らず、垂直方向に設置してもよい。垂直方向に設置
した例全第４図に示す。

第４図において、反応炉４１は、外側反応管４２、内側
反応管４３．フランジ４４．ザセブダー４５゜石英管４
６などから構成している。フランジ部４４に設けた原料
ガス注入口４７から注入した原料ガスは、鉛直方向に向
けて噴出される。このようにして噴出された原料ガスは
内部反応’ｆｌａ内を通ってサセプター４５の側面部に
入射角θで入射される。入射された原料ガスは、サセプ
ター４５付近で熱分解され、側面部に配置さルた基板４
８にＧａＡｓ層を形成する。この配置でも基板４８は真
空吸着法により下向きに設置できるのでＪｇ：応生成物
が基板表面上に落下することはない。但し、反応生成物
が内側反応管内に、落下すること？防ぐため、サセプタ
ー４５の上部端面は内部反応管４３の上部端面を覆うよ
うにしている。またパージガスをパージガス注入口４９
より注入する。

なお、上記した実施例Ｉ及びＨにおいては、成長層はＧ
ａＡｓ層としたが、ＧａＡｓ層に１坂らず、Ｉ　ｎＰ、
ＧａＡ６Ａｓ等の他の半導体でもよい。

また成長法も有機金属気相成長法に限らず、気相エピタ
キシャル成長法令てに応用することができる。

〈発明の効果〉以上のように本発明に従えば、真空吸着法により基板を
容易に下向きに設置できる。このように基板を下向きに
設置することにより基板表面に反応生成物が落下するこ
とを防止することができ、その結果高品質半導体唐金再
現性良く製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例！における反応炉２１の構造禁
示す断面図、第２図はサセプター２５付近の４造を示す
斜視図、君３図はサセプター２５付近の構造ｒ示す断面
図、第４図は本発明の実施例■における反応炉４１の構
造を示す断面図、第５図は典型的な従来装置の反応炉１
の構造例を示す断面図である。２１・・・反応炉、　２２・・・外側反応管、　２３・
・・内側反応管、　２４・・・フランジ、　２５・・・
サセプター、　　２６・・・石英管、　２７・・・原料
ガス注入口、　２８・・・パージガス注入口、　２９・
・・外管、　　３０・・・注入口、　３１・・・排出口
、　３２・・・基板ホルダー、　３３・・・連通孔。代地人　弁理士　　杉　山　毅　至（他１名）’＋５２
　１４第　Ｊ　図第４Ｌ４、第　５　図

Claims

【特許請求の範囲】１、反応炉と、該反応炉内に挿入され、半導体基板が下方に向けた状態
で保持される保持部材と、半導体基板保持面に開口部を有し、保持部材内に形成さ
ルた連通孔と、該連通孔と管によって接続された真空排気装置を有して
なることを特徴とする気相成長装置。