JPH01214114A - 有機金属気相成長装置 - 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） 本発明は有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を実施す
るための縦型気相成長装置に関する。

（従来の技術） 半導体装置の製造には、半導体基板上に半導体単結晶を
エピタキシャル成長させる方法が広く用いられている。

このエピタキシャル成長法のなかで、有機金属気相成長
法は、制御性がよ（大量生産にも向いているところから
、半導体産業の中で重要な地位を占めつつある。この方
法はトリメチルガリウム（Ｇａ＜ｃ　Ｈ３）、）やトリ
メチルアルミニウム（Ａ　Ｉ（ＣＨ＋）ｓ）等の有機金
属ガスとアルシン（Ａ　ｓＨ−）やホスフィン（ｐＨｓ
）を原料として、それを熱分解させてエピタキシャル成
長させる方法である。この方法により製造されるエピタ
キシャル層の特性は、成長装置内の雰囲気に強く依存す
る。即ち、アルミニウムやアンチモン等の酸化し易い成
分を含む半導体の製造は、酸素や水分が僅か残留しても
結晶の特性を著しく劣化する。そこで、成長室内に酸素
や水分の侵入を防ぐために成長室を石英製からステンレ
ス等の金属製に変更し、配管継手部を溶接で接続するな
ど気密性を高める方策がとられている。この金属製の成
長室は強度も大きく安全面からも好ましいものである。

また、真空準備室を設けて酸素、水分等の不純物を除い
た後、ウェハを成長室に移したりすることが行われてき
た。

（発明が解決しようとする課題） この種の装置において、真空準備室から成長室にウェハ
を搬送し、サセプタ上にウェハをセットするためには、
搬送位置にウェハホルダーが位置するようにサセプタの
回転を止める必要がある。

本発明は、上記課題を解決し１、ウェハをサセプタに確
実にセットできるように、ウェハの搬送機構に関連付け
てサセプタの回転を停止できるようにした有機金属気相
成長装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、縦型成長室の中央に半導体ウェハを装着する
回転式サセプタを配置し、該ウェハ上にエピタキシャル
成長を行う有機金属気相成長装置において、ウェハを予
め真空保持する真空準備室を設け、該真空準備室と成長
室を搬送管で接続し、該搬送管を介して成長室のサセプ
タにウェハを搬送する搬送機構を設け、該搬送機構によ
りウエノ〜をサセプタ上に装着するときにサセプタを所
定の位置に停止する手段を設けたことを特徴とする有機
金属気相成長装置である。

なお、サセプタの停止位置決め手段として円盤状カムを
サセプタの回転軸に付設し、ロッドの端部を該カムに当
接させることにより、該カムの切り込み部に位置すると
きにサセプタの回転を停止させることができる。位置検
出用ロッドの先端には車輪を設けることにより、位置設
定を円滑に行うようにすることもできる。

（作用） 第１図は、本発明の１具体例である有機金属気相成長装
置の正面断面図である。この装置は、真空準備室２、成
長室１０及び搬送機構１を装置の基本構成とするもので
、本発明の特徴は、搬送機構１によりウェハ６を成長室
１０内のサセプタ１３に確実にセット可能とするため、
サセプタ１３を搬送機構１の位置と関連付けて停止でき
るようにしたことにある。

即ち、真空準備室２には、側面の扉５を開けると、ウェ
ハホルダー用のカセット８を誘導するためのレール９が
中に向かって敷かれており、真空準備室２の上方には搬
送機構１が没けられている。この搬送機構１は、カセッ
ト８からウェハホルダー７を取り出し、搬送管１１を介
して成長室１０のサセプタ１３上にセットする機能を備
えている。搬送管１１には、ゲートバルブ１２が設けら
れており、真空準備室２を大気に開放したり、所定の真
空を得るまで、成長室１０と遮断するために用いられる
。なお、真空準備室２には独自の真空排気系３と接続さ
れている。

成長室１０には、サセプタ１３がその中央に置かれてお
り、回転機構１５と回転軸１４により回転することがで
きる。サセプタ１３の内側には加熱用ヒータ１９が設け
られており、成長室１０の側壁に設けた端子２０に接続
している。また、成長室１０の周囲には冷却水流路１６
が設けられており、冷却水は入口１７から導入して出口
１８へ排出する。成長室１０は真空排気系２１と原料ガ
ス供給系４と接続されている。

サセプタ１３の位置決め停止手段は回転軸１４に固定し
た円盤状カム２２とロッド２３の組み合わせよりなる。

第２図は該手段の平面図である。図のサセプタ１０が４
つのウエハホルダー７を保持するものであるから、該カ
ム２２の切り込み部も４カ所有する。成長室１０の側壁
に設けた直線導入機構２４に摺動可能に支持されたロッ
ド２３は該カム２２の外周に当接し、上記の切り込み部
に入るとサセプタ１３の回転が停止させられる。その際
、ロッドの当接を円滑にするために、ロッド先端に車輪
を設けることが好ましい。

次に、半導体ウェハ上に気相成長させる手順を説明する
。まず、エピタキシャル成長用半導体ウェハ６はホルダ
７にセットされ、該ホルダ７はカセット８に納められる
。次いで、扉５を開けて該カセット８をレール９に沿っ
て真空準備室２に挿入する。扉５を閉じた後、上記準備
室２は真空排気系３と接続して排気される。一方、成長
室１０には、別の真空排気系２１により真空に保持され
ている。上記準備室２の真空度が成長室１０と同じにな
ったことを確認してから、搬送管１１のゲートバルブ１
２を開け、ウェハ６をホルダ７とともに搬送装置ｌによ
ってカセット８から取り出し、成長室１０内のサセプタ
１３に装着する。このときに、サセプタ１３のウェハホ
ルダー７の位置は、搬送機構ｌの真下に位置することが
大切であり、サセプタ１３へのウェハ６のセットを確実
なものとする。この位置決めは回転軸１４に固定した円
盤状カム２２の切り込み部にロッド２３が挿入すること
により決定される。第１図のサセプタ１３はウェハホル
ダー７を４つセットすることが可能であり、従って、第
２図のように円盤状カム２２には４つの切り込みを設け
ることにより、各々のウェハホルダーの位置でサセプタ
を順次停止することにより、ウエノλをサセプタ上にセ
ットする。

その後、ゲートバルブ１２を閉じ、成長室１０の流路１
６に冷却水を流して、回転機構１５によりサセプタ１３
を回転させながら、ヒータ１９でウニ／Ｘ５を成長温度
に加熱し、次いで、成長室１０の頂部から原料ガスを供
給することにより、ウェハ上にエピタキシャル成長を行
う。所定の成長を終了した時に、成長室１０の温度を下
げ、真空排気した後、ゲートバルブ１２を開けて搬送装
置１によりウェハ６をホルダ７とともにサセプタ１３か
ら取り出して真空準備室２のカセット８に回収シ、ケー
トバルブ１２を閉じてから、大気圧にリークして扉５を
開けてウエノＸ６を外部に取り出す。

このように、簡単なカム機構を付設することにより、サ
セプタ１３を所定位置に正確に停止することができるの
で、搬送機構１によるサセプタ１３へのセットが確実に
なり、装置の操作性が向上した。

（実施例） 第１図の装置を用いて、ＧａＡｓウェハにＧ　ａＡ　ｓ
層及びＡ　Ｉ　０．３Ｇ　ａ　ａ、ｔＡ　ｓ層をエピタ
キシャル成長により形成してＨＥＭＴ構造を作成した。

３インチのＧａＡｓウェハをホルダにセットして真空準
備室に送り、該室内を１０−　’−１０−＠Ｔｏｒｒに
真空排気した。一方、成長室は１０−”Ｔｏｒｒ台まで
真空排気されており、ゲートバルブを開けて、ウェハを
ホルダとともに真空準備室から成長室に移し、サセプタ
にセットした。その後、成長室の冷却水流路に冷却水を
流し、サセプタを回転速度１５ｒｐｓで回転させながら
ヒータに通電してウェハを加熱し、Ｇ　ａＡ　ｓウェハ
のＡｓ抜けを防ぐため５００℃でアルシンを導入し、次
いでウェハの温度を成長温度である６８０℃に調整し、
有機金属ガスを成長室の頂部から流して気相成長を行っ
た。原料ガス組成は、Ｇ　ａＡ　ｓ層の形成時に、０℃
に保持したトリメチルガリウムを水素でバブリングした
ガスを１５．０ｃｃ／分、水素ベース１０％アルシンを
１０００ｃｃ／分を１００分間流し、また、Ａ　Ｉｏ、
３Ｇ　ａａ、ｔＡ　ｓ層の形成時には、２０℃に保持し
たトリメチルアルミニウムを水素でバブリングしたガス
を２０ＣＣ／分、０℃に保持したトリメチルガリウムを
水素でバブリングしたガスを１５．０ｃｃ／分、水素ベ
ースｌＯ％アルシンヲ１０００ｃｃＺ分を９０分間流し
た。まず、上記の成長を圧力１０Ｔｏｒｒの条件で交互
に５回繰り返して慣らし運転を行った。その後、上記と
同様な条件でエピタキシャル成長を行い、ＨＥＭＴ構造
を作成した。得られたウェハは、液体窒素温度における
シートキャリア濃度が７×１０目Ｃｌｍ−”、移動度が
８５．０ＯＯＣ１１”／　Ｖ　ｓｅｃであり、ウェハ面
内のバラツキは約５％以下と良好な結果を得た。

（発明の効果） 本発明は、上記構成を採用することにより、簡単な位置
決め停止手段を付設し、搬送機構によるサセプタへのウ
ェハホルダーのセットを確実なものとなし、気相成長装
置の操作性を向上させた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一つの具体例である有機金属気相成長
装置の断面図であり、第２図は第１図のサセプタ位置決
め停止手段を説明するための平断面図である。 ｌ：搬送装置、２：真空準備室、３：真空排気系、４：
原料ガス供給系、５：扉、６：ウェハ、７：ホルダー、
８：カセット、９：レール、１０：成長室、１１：搬送
管、１３：サセプタ、１４：回転軸、１９：ヒータ、２
０：ヒータ端子、２１：真空排気系、２２：円盤状カム
、２３：ロブド、２４：直線導入機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）縦型成長室の中央に半導体ウェハを装着する回転
   式サセプタを配置し、該ウェハ上にエピタキシャル成長
   を行う有機金属気相成長装置において、ウェハを予め真
   空保持する真空準備室を設け、該真空準備室と成長室を
   搬送管で接続し、該搬送管を介して成長室のサセプタに
   ウェハを搬送する搬送機構を設け、該搬送機構によりウ
   ェハをサセプタ上に装着するときにサセプタを所定の位
   置に停止する手段を設けたことを特徴とする有機金属気
   相成長装置。
2. （２）サセプタの停止位置決め手段として、サセプタの
   回転軸に付設した円盤状カムと、該カムの周面と接触を
   保ち、サセプタを所定の位置に停止させるためのロッド
   とを用いたことを特徴とする特許請求の範囲（１）記載
   の有機金属気相成長装置。