JPH01188494A - 気相成長方法及びその装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、バレル型サセプタを用いた気相成長装置で化
学的気相成長方法（ＣＶＤ法）、熱分解気相成長方法（
ＯＭＶ　ＰＥ法）などの気相成長方法及びその装置に関
する。

（従来の技術） ｍ４図は、従来のバレル型ベッセルを用いた気相成長装
置の概念図である。この装置は、縦型円筒ベッセルｌの
中央にバレル型サセプタ２を回転軸３で支持し、ベッセ
ル１の頂部より導入管４を介して原料ガスを導入し、下
部より排気するようになっている。基板５はサセプタ２
の側面に多数固定され、ベッセルｌの外側に配置した高
周波コイル６により加熱され、基板５の上に結晶を気相
成長させるものである。なお、７は冷却用のジャケット
である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の気相成長装置では、断面多角形のバレル型サセプ
タの回転により、ベッセルの頂部より導入される原料ガ
スに回転力が加えられ、旋回流となって流下する。そし
て、原料ガス導入管の開口が１つということもあり、僅
かの偏流も拡大されて片流れを生じ易い。

また、断面多角形のサセプタと円筒形のベッセルとの間
隙は、サセプタの多角形の頂点で狭められ、旋回流に乱
れをもたらし、層流の確保を困難にしている。このよう
な原料ガスの流れは、基板上の均一な結晶成長を阻害し
、結晶の膜厚を不均一にし、空孔や異物の混入等の異状
成長を来す。その結果、成長結晶の特性を著しく悪化し
、生産性の低下を招く。

本発明は、上記の問題点を解消し、サセプタの回転に影
響されることなく、基板表面を流れる原料ガスを常時層
流とすることにより、均一な膜厚を有する高品質な結晶
膜の形成を可能とする気相成長方法及びその装置を提供
しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、（１）バレル型サセプタの側面に多数の基板
を支持し、該サセプタを縦型円形ベッセル内にセットし
て回転させながら、上方より原料ガスを導入して、基板
上に結晶を形成する気相成長方法において、サセプタ表
面を基準にして原料ガスが垂直に流下するように、原料
ガス流の水平方向のベクトルをサセプタの回転速度に合
わせて原料ガスを供給することを特徴とする気相成長方
法及び（２）縦型円形ベッセルと、基板を支持する断面
多角形のバレル型サセプタと、該サセプタを回転する手
段と、上記ベッセルの一端に設けた原料ガス導入管とを
有する気相成長装置において、サセプタの回転方向に複
数の開口を有するガス分配器を、原料ガス導入管の先端
に取り付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、本発明を実施するための気相成長装置の断面
図である。この装置は、第４図に示した従来装置の原料
ガス導入管の先端に、サセプタの回転方向に原料ガスを
噴出するための開口を備えたガス分配器８を設けたこと
を特徴とし、その他の構成は第４図と同じである。

第２図及び第３図は、ガス分配器の具体例を示した拡大
図であり、両図とも（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正
面図である。第２図のガス分配器は、２枚の円板９及び
ＩＯの間に螺旋状のフィン１１を設けたもので、原料ガ
ス導入管４の先端に取り付けられ、サセプタの回転方向
に原料ガス流の水平ベクトルを与えるようになっている
。また、第３図のガス分配器は、原料ガス導入管の先端
に複数の螺旋状の枝管１２接続し、枝管の開口をサセプ
タの回転方向に開いたものである。

このようなガス分配器を用いることにより、サセプタの
回転速度と原料ガスの水平方向の回転速度を一致させ、
サセプタ表面を基準にして原料ガスを鉛直に流下させる
ようにしたものである。その結果、サセプタ表面を流れ
る原料ガスは、層流が常時保持されるため、均一な膜厚
を有する高品質な結晶膜の形成が可能となった。なお、
ガス分配器は、原料ガスの鉛直流れを確保すれば十分で
あり、上記の構造に限定されることはない。

（実施例） 第３図のガス分配器を備えた第１図の気相成長装置を用
いて、ＧａＡｓ半導体をエピタキシャル成長させた。

サセプタは、基板支持面を８つ有する断面８角形であり
、高さが５００鵬、下端に外接する円の直径が３５０−
１基板支持面上端に外接する円の直径が３００−である
。ベッセルは内径が４５０１の円筒形である。また、ガ
ス分配器の枝管はｌ／４インチ管を４本用いた。

基板は３インチのＧａＡｓウェハを２４枚、上記のサセ
プタに固定した。

原料ガスは、ＴＭＧを５０　ｃｃ／　ｎ＋ｉｎ及びＡｓ
Ｈ３を２００　ｃｃ／　ｓｉｎとし、残部を水素とし、
全流量を５０ｆ／ｓｉｎとしてベッセルの上方の分配器
より導入した。ベッセル内の成長圧力を０　、１　ａｔ
ｍに、また成長温度を６８０℃に保持し、サセプタの回
転速度を６　Ｏｒｐｍとして、基板表面にアンドープＧ
ａＡｓエピタキシャル膜を成長させた。

また、比較のために第４図に示した従来装置を用いて、
上記の成長条件で同様にエピタキシャル成長を行った。

得られたエピタキシャル膜について、膜厚分布を測定し
たところ、上記実施例は第５図に示すように膜厚のバラ
ツキが±１％以内であるのに対して、従来装置を用いた
比較例では、第６図に示すように大きなバラツキを生じ
た。なお、サセプタ上に固定する基板の位置の違いによ
り、上記の基板上の膜厚分布に格別の差は生じなかった
。

（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することにより、サセプタ
表面を流れる原料ガス流は、常時層流を保持することが
でき、その結果、均一な膜厚を有する高品質な結晶膜を
多数の基板上に同時に形成することが可能となり、生産
効率を飛躍的に向上させた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に使用する気相成長装置の概念図、第
２図及び第３図は、本発明に係るガス分配器を示したも
ので、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は正面図である。第
４図は、従来装置の概念図であり、第５図は、実施例で
得たエピタキシャル膜の膜厚分布を示したグラフ、第６
図は、比較例の膜厚分布を示したグラフである。 第２図　　　　　第３図 （α）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バレル型サセプタの側面に多数の基板を支持し、
   該サセプタを縦型円形ベッセル内にセットして回転させ
   ながら、上方より原料ガスを導入して、基板上に結晶を
   形成する気相成長方法において、サセプタ表面を基準に
   して原料ガスが垂直に流下するように、原料ガス流の水
   平方向のベクトルをサセプタの回転速度に合わせて原料
   ガスを供給することを特徴とする気相成長方法。
2. （２）縦型円形ベッセルと、基板を支持する断面多角形
   のバレル型サセプタと、該サセプタを回転する手段と、
   上記ベッセルの一端に設けた原料ガス導入管とを有する
   気相成長装置において、サセプタの回転方向に複数の開
   口を有するガス分配器を、原料ガス導入管の先端に取り
   付けたことを特徴とする気相成長装置。