JPH01257323A

JPH01257323A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH01257323A
Application number: JP63191065A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshino; 明吉野; Nobunori Omori; 大森　宣典; Toshiji Onishi; 大西　利治
Original assignee: Daido Sanso Co Ltd
Current assignee: Daido Sanso Co Ltd
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1988-07-28
Publication date: 1989-10-13
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH0831416B2

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〕この発明は、真空室内、特に真空化学エピタキシー（Ｖ
ＣＥ）系において、化合物半導体層を成長させる半導体
の製造装置に関するものである。

〔従来の技術］近年、化合物半導体、特に■−Ｖ族化合物（例えばＧａ
Ａｓ）が、従来の珪素半導体よりも優れた性能を有する
としてその需要が増大している。

このような化合物半導体の製造方法として、超高真空中
で、エピタキシャル成長させる化合物に必要な原子を固
体材料からヒートガンによって１発させ、これを分子線
の形で基板に衝突させ、基板上に膜を成長させる分子線
エピタキシャル（〔ＭＢ　Ｅ　）　Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ
　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ）法や金属のメチルまたは
エチル化合物の蒸気をＩｌ、等のキャリアガスで送って
常圧ないし減圧の反応室に導入し、そこでＶ族の水素化
合物と混合したのち、加熱した基板上で反応させ結晶を
成長させる有機金属ＣＶ　Ｄ　（（ＭＯＣＶ　Ｄ　：ｌ
　Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ　ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐ
ｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のうち、分子線エピタキシャル法は
、大量生産が難しく市場の需要に見合うだけの供給をす
ることが困難であるという問題点を有している。また、
有機金属ＣＶＤ法は、生産能力は上記分子線エピタキシ
ャル法よりも高いが、使用する反応ガスが高価で、かつ
、その成長機構のために反応ガスの利用効率が悪（なる
という問題を有している。そのため、高価格を問題とし
ないような特殊用途以外に使用することは困難である。

また、上記有機金属ＣＶＤ法は、上記のように反応ガス
の利用効率が悪いことから大量の未反応ガス（毒性ガス
）を生じるうえ、蒸気圧の低い■族化合物をガス化し搬
送する目的で、大量に用いるＨ８等のキャリアガスが、
上記未反応ガスに加わるため大量の毒性廃ガスを生じ、
これの廃棄等に大きな問題を有している。このような有
機金属ＣＶＤ法による従来の装置は、第１１図に示すよ
うになっている。すなわち、真空室１内に配設されたヒ
ータ２の上に基板３を載置し、この基板３に向けて真空
室１内の上部側に配設されたノズル４から半導体成長用
のガス状化合物を矢印Ａのように吐出するようになって
いる。この装置は、基板３をヒータ２の上に載せ基板３
を下側から加熱するため、基板３の上方で矢印Ｂのよう
な熱対流が生じるとともに、ヒータ２によって加熱され
た基板３から放散される熱が基板３の上面近傍で矢印Ｃ
のように生じる。その結果、ノズル４から吐出されるガ
ス状化合物が上記矢印Ｂの熱対流。

矢印Ｃの放散熱により押し上げられてその流れが乱され
るため、基板３の上面に均一な膜成長が行われなくなる
。したがって、上記装置には、得られる半導体膜（半導
体層）の表面を平滑に仕上げることが困難であるという
大きな欠点がある。この欠点は、上記矢印Ｂの熱対流に
よって基板３面に到達しえず空中で接触反応して生成し
たＧａ・Ａｓ粒子フラッグが空間を浮遊しランダムに半
導体膜に付着するということにより助長される。さらに
、上記装置は、製造がバッチ式であり生産効率が悪く、
また供給するガスの種類を変える場合は、上記ノズル４
に連結された複数のガス供給管のバルブ５，６．７を切
り替えるようになっているため、ノズル４内に、直前に
使用した化合物が残留しこれが不純物となり良質の半導
体を得にくいという問題も有している。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、上
記ＭＢＥとＭＯＣＶＤの長所を組み合わせることにより
、半導体層表面が平滑で良質の半導体を、効率よく生産
できる半導体の製造装置の提供をその目的とする。

〔問題点を解決するための手段］上記の目的を達成するため、この発明の半導体製造装置
は、高度に真空になしうる真空室と、この真空室内に配
設された基板支持用の基板支持具と、反応ガス供給手段
と、基板の加熱手段とを（ｉｉｉｆえた半導体製造装置
において、真空室を複数の帯域に区分し、この複数の帯
域に、底面部と、その外周縁部から起立する排出路付き
の周壁と、この周壁で囲われた反応空間を開閉自在に蓋
する上板とからなる反応室をそれぞれ設け、上記各反応
室の上板に、基板を上記反応空間に接した状態で保持す
る保持部を設けるとともに、所定の反応室の底面部に、
上記保持部に保持された基板に対して反応ガスを吐出す
る反応ガス供給手段を設け、かつ反応室の上板の上方に
加熱手段を設けるとともに、上記上板を複数の反応室に
順次移動させる移動手段を設けるという構成をとる。

〔作用効果〕

すなわち、この発明の半導体製造装置は、真空室を高度
に真空にして反応ガス分子の平均自由行程を大きくしガ
ス分子を分子線として基板に効率よく衝突させるようし
ているため、反応ガスの利用効率が大幅に向上するよう
になる。また、この装置は、基板に対して、上方から加
熱を施し、下方から反応ガスを吐出させるため、熱対流
は基板の上側で生じ基板の下側では生じない。したがっ
て、基板の下側から吐出された反応ガスは、熱対流によ
って影響を受けることなく基板面に到達し、基板面に極
めて表面平滑性に富んだ半導体層を形成するようになる
。また、真空室を複数の独立した帯域に区分し、各帯域
に反応室を設けているため、所定の反応室で基板に対し
加熱・冷却を施し、次の反応室で基板に対して反応ガス
を吐出させるようにすることができ、それによって半導
体の連続生産が可能になり生産効率の大幅な向上を実現
できるようになる。また、真空室が複数の独立した帯域
に区分され各帯域にそれぞれ反応室が設けられているた
め、各反応室ごとで異なる種類の反応ガスの使用ができ
る。そのため、異種反応ガスが混入して不純分となり、
得られる半導体の品質の低下をもたらすということがな
い。そのうえ、この装置は、真空室が高度に真空になっ
ていて蒸気圧の低い■族化合物でもそのままガス化して
使用できるため、■族化合物のガス化ならびに搬送用の
キャリアガスが不要になる。そのため使用後のガスの廃
棄処理も少星ですむようになる。

つぎに、この発明を実施例にもとづいて詳しく説明する
。

〔実施例〕

第１図ないし第２図はこの発明の一実施例に用いる半導
体製造装置を示している。これらの図において２００は
真空化学エピタキシー（ＶａｃｕｕｍＣｈｅｍｉｃａｌ
　Ｅｐｉｔａｘｙ）系における円形の真空室であり、そ
の内部が３個の独立帯域１００ａ、１００ｂ、１００ｃ
に区分され、各帯域１００ａ、１０Ｑｂ、１００ｃにそ
れぞれ反応室１０が設けられている。上記各反応室ＩＯ
の作用は、基板着脱室５０に近い帯域１００ａの反応室
１０が基板３００の予熱、冷却用で、帯域１００ｂの反
応室１０が無ドープ層成長用で、帯域１００ｃの反応室
ｌＯがｎ型活性層の成長用である。このような各反応室
１０は、第３図および第４図に示すように、四角板状の
床板１２と、その四角板状の床板１２の四方の周縁部か
ら上方に向かって延びる周壁１６と、回転円板６１の切
欠部に装着された上板１８とから構成されている。上記
回転円板６１は、真空室２００よりも少し寸法が小さく
設定され、１回の作業終了ごとに、真空室２００の中心
に設けられた回転軸４００を中心にゆっくり回転し、各
反応室ｌＯの上板１８を回転方向側に位置する次の反応
室１０に移動させるようになっている。

そして、上記回転円＠、６１の各反応室１０に対応する
部分には、第５図に示すようにアーチ状の切欠部６０が
形成され、そこに上記上板１８が着脱自在に装着される
。１８ａは、上板１８の上面の４隅部に設けられたフッ
クであり、アーチ状切欠部６０に対する上板１８の装着
に利用される。３００は、上記上板１８に形成された穴
部に、表面を下側にして着脱自在に装着された基板であ
り、穴部の周縁に設けられた段部に支受されている。

より詳しく述べると、上記上板１８は上記アーチ状切欠
部６０と略同形状をしていて、上記アーチ状切欠部６０
の内周縁に形成された段部により着脱自在に支持され装
着される。この上板１８のアーチ状切欠部６０に対する
装着は、第６図に示すように、真空室２００の外周部に
連設された基板着脱室５０において、基板３００が装着
された上板１８のフック１８ａに、マジックハンド５１
の棒状アームを係合させて上板１８を持ち上げ、その状
態でマジックハンド５１を真空室２００内に延ばし上板
１８を回転円板６１のアーチ状切欠部６０の段部に！！
置することにより行われる。上板１８の載置後、マジッ
クハンド５１の棒状アームは、少し下降して上１反１８
のフック１８ａとの保合を解く。そして、その状態でマ
ジックハンド５１が基板着脱室５０に後退する。上板１
８の脱着は上記と逆の手順で行われる。第６図において
、５２は基板着脱室５０と真空室２００とを区切る弁、
５３は弁５２を開く前に基板着脱室５０を真空室２００
と同程度の真空状態にする真空ポンプである。上記各反
応室１００周壁には、外周に沿って所定間隙で排気口２
０が設けられ、反応室１０内の未反応ガスないし余剰反
応ガスを真空室１０に排出するようになっている。これ
ら排気口２０の全体の面積は反応室１０の上板１８の面
積の略４％に設定されている。１４はそれぞれ床板１２
における上記基板３００の真下の位置に一定間゛隔（２
５，４ｍｍ）で、かつ上記基板３００に対して垂直にな
るように穿設された直径３．２　ｍｍのノズル孔（下側
から上側にかけて逆向き円錐状になり、反応ガスを均一
吐出するようになっている）であり、反応室１０の下側
に配設された第１の混合室２４の天井部に穿設されてい
る孔２６または３４に連通している。この孔２６および
３４は第７図に示すように、同数個が交互に配設されて
おり、孔２６は・第１の混合室２４内に連通し、孔３４
は第１の混合室２４内を貫通しているダクト３２を介し
て混合室２４の下側に設けられた第２の混合室３０に連
通している。第１の混合室２４内には第２図に示すよう
に、側壁を貫通して原料注入管２２が連通しており、こ
の原料注入管２２からトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）
やトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）等の■族化合物（反
応ガス）が第１の混合室２４に送り込まれ、またｎ型な
らびにｐ型ドーパントが単独でもしくは上記■族化合物
とともに第１の混合室２４に送り込まれるようになって
いる。この化合物等は、第１の混合室２４内で均一に混
合されたのち孔２６およびノズル孔１４を通って、上方
に配設されている基板３００に向かって均一な分布状態
で吐出される。また、第２の混合室３０の側壁には、原
料注入管２日が連結されている。この原料注入管２８か
らｎ型、ｐ型ドーパントもしくはトリエチルアルミニウ
ム（ＴＥＡｌ）等の■族化合物等が第２の混合室３０に
送り込まれるようになっている。上記■族化合物は第２
の混合室３０およびダクト３２内で均一状態に混合され
たのち、孔３４を介してノズル孔１４から基板３００に
向けて均一な分布状態で吐出される。なお、上記ダクト
３２は、第１の混合室２４内において、反応ガスの流通
抵抗になり撹拌作用を奏するため、第１の混合室２４内
における反応ガスの混合性の向上に寄与する。また、上
記真空室２００の全体１回転円板６１．上板１８、反応
室１０および第１．第２の混合室２４．３０はステンレ
ス鋼でできており、ステンレス鋼製の支持体（図示せず
）で末持されている。４２はＡ　ｓ　Ｈ：１等の■族化
合物を反応室１０内に供給するための供給管であり、第
７図のように床板１２上の、孔２６．３４を左右同数に
２分割する位置に配設されている。そして、この供給管
４２には複数個の孔４２ａおよび孔４２ｂがそれぞれ一
定間隔を保った状態で左右２列に穿設されている。これ
により、上記Ｖ族化合物が反応室１０（第２図参照）内
に均一な分布状態で供給される。

第２図において、４４は反応室１０の上板１８の上方に
配設されたヒータ、４４ｃは均熱板であり、基板３００
を上方から主として輻射熱で加熱することにより、基板
３００を、その表面で半導体化合物が成長できる温度ま
で加熱すると同時に、その加熱により、熱対流等の影響
を受けることなく半導体層が基板３００の表面に均一に
成長しうるようにしている。上記ヒータ４４は第８図に
示すように板状カーボングラファイトに筋状切り込み４
４ａを交互に設け、両端に電極４４ｂを取り付けて構成
されている。このヒータ４４は面状に均一加熱可能であ
るが、ヒータ４４の下側に設けられた均熱板４４ｃによ
り、面状加熱の一層の均一化がなされるようになる。

上記の装置を用いての半導体の製造はつぎのようにして
行われる。すなわち、各帯域１００ａ。

１００ｂ、１００ｃの上板１８にそれぞれ４個の基板３
００を表面を下側にした状態で配設し、１日２交替の作
業を行うことにより、１週間に１１５２個の半導体を製
造することができる。これを第９図のＭＥ　Ｓ　Ｆ　Ｅ
Ｔエピタキシー層の成長プロセスのチャートおよび第１
図、第２図を用いてより詳しく説明する。まず、真空室
２００内を、真空度が１０−’ｌ−ルの真空状態にする
とともに、ヒータ４４に電荷を負荷してヒータ４４を発
熱させ雰囲気温度を６５０　’Ｃに加熱する。その状態
で、基板３００が取り付けられた上板１８を、基板着脱
室５０からマジックハンド５１を延ばして第１の帯域１
００ａに対応する回転円板６１のアーチ状切欠部６０に
取付け、そこで略１５分間加熱する。ついで基板３００
を上板１８ごと回転させて第２の帯域１００ｂの反応室
１０に移動させる。

この回転により、第１の帯域１００ａには、全ての処理
がなされた基板３００を有する上板１８が第３の帯域１
００ｃから到来する。そこで、上記マジックハンド５１
を用い、これを回転円板６１から取外したのち、空いた
スペースに、上記マジックハンド５１を用い未処理の基
板を有する上板１８を装着することが行われる。一方、
第２０帯域１００ｂに移動した上板１８の基板３００に
対しては、つぎのようにして反応ガスによる処理がなさ
れる。すなわち、第２の帯域１００ｂの反応室ｌＯと一
組になっている第１の混合室２４内に、トリメチルガリ
ウム（ＴＭＧａ）やトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）等
の■族化合物を送り込み混合室２４内で均一状態に混合
したのち、ノズル孔１４から、第２の帯域１００ｂの反
応室１０に位置する基板３００に向けて均一な分布状態
で吐出させる。これと同時に、供給管４２に、ＡＳＩＩ
：１またはアルキルアルシン等の■族化合物、例えばト
リエチルアルシン（ＴＥＡｓ）を送り込み、これを孔４
２ａおよび孔４２ｂから上記反応室１０内に過剰に吐出
させる。その結果、上記反応室１０内に供給されるＶ族
化合物は、上記■族化合物等とともに基板３００の表面
を横切って排気口２０の方へと拡散しながら流れていく
。その間に、ＡＳＨ３やＴＥＡｓは熱分解してＡｓ、に
なり、基板３００の表面に、上記ガリウム化合物のガリ
ウムとともに接触し、無ドープの砒化ガリウ１、（Ｇａ
Ａｓ）層等として成長する。また、基板３００に接触し
ない未反応の化合物は、上記反応室１０の排気口２０か
ら外部に排出され、真空室２００の側方に、排気手段に
よって吸い込まれる。上記ＧａＡｓ層は、毎時路２μｍ
の成長速度で成長させることが好ましく、厚みを略１０
’人に形成させることが好適である。この場合、上記無
ドープＧａＡｓ層内の不純分の濃度は１ｘｉｏ”原子／
　ｃ４以下になるように設定することが好ましい。

つぎに、上記処理を終えた基板３００を、回転円板６１
０回転により上板１８ごと第２の帯域１００ｂから第３
の帯域１００ｃの反応室１０に移動させる。この回転に
より、第１の帯域１００ａで加熱処理された基板３００
が第２の帯域１００ｂに到来する。一方、第３の帯域１
００Ｃに移動した基板３００に対しては、ドーピング処
理がなされる。すなわち、ｎ型ドーパントを、■族化合
物とともに、第１の混合室２４から第３の帯域１００ｃ
の反応室１０に吐出させるか、または単独で第２の混合
室３０から上記反応室１０に吐出させることにより、上
記基板３００の無ドープＧａＡｓ層の表面にｎ型活性層
が成長形成される。このｎ型活性層は、毎時路２μｍの
成長速度で成長させることが好ましく、その厚みが２Ｘ
１０３人で、その中のｎ型ドーパントの濃度が略２ＸＩ
Ｏ”原子／Ｃ＋ａになるようにすることが好適である。

そののち、上記■族化合物等のガスの供給をすべて停止
した状態で略１５分保持する。そして、さらに、回転円
板６１を回転させて上記の処理を終えた基板３００を第
１の帯域１００ａの反応室１０に戻し、そこで冷却する
。この回転円板６１の回転により、第２の帯域１００ｂ
で無ドープＧ　；］　Ａ　ｓ層を形成された基板３００
が第３の帯域１００ｃに到来し、ドーピング処理を受け
るようになる。

一方、第１の帯域１００ａで冷却された基板３００は、
上板１８ごと基板着脱室５０ヘマジツクハンド５１によ
り取り出される。この装置では、上記の操作を繰返すこ
とにより連続的に半導体を製造することができる。この
場合、上記装置の各反応室１０では同時に各反応室に課
された処理がなされることとなる。このような一連の処
理に要する時間は、第１　ＩＦ域１００ａでの加熱、冷
却にそれぞれ略１５分、第２帯域１００ｂでの無ドープ
層成長に略３０分、第３帯域１００ｃでのｎ型活性層の
成長に略１５分、無成長期間（ガス状化合物等の供給な
し）に略１５分かかり、合計で略１゜５時間となる。し
たがって、１２個の基板３００の製造に対して１．５時
間を要し、これを１日２交替で連続運転すると、１週間
で１１５２個の半導体を製造することができることにな
る。

つぎに、第１０図にＨＥＭＴエピタキシー層の成長プロ
セスのチャートを示す。すなわち、上記の方法と同様の
方法において、第２および第３の帯域１００ｂ、１００
ｃで、第２の混合室３０（第２図）からトリエチルアル
ミニウム（ＴＥ／１）等のＡｎを含有する■族化合物を
供給することによりＨＥＭＴエピタキシー層を成長させ
ることができる。この場合、まず、上記の方法と同様、
基板３００を、第１の帯域１００ａで加熱したのち、第
２の帯域１ｏｏｂでガス状の■族および■族化合物を用
いて、ドーパントの濃度がｌＸｌ０”原子／　ｃ＋ｆｌ
以下で、厚みが略１０’人のＧａＡｓ層を成長させ、さ
らに上記ガスに加えて、Ａｅ含有化合物を第２の混合室
３０から吐出させ、上記ＧａＡｓ層の表面に、厚みが３
０〜１００人で、無ドープのＡ　１２　Ｇ　ａ　１−ｚ
　Ａ　ｓ層を成長させる。さらに、第３の帯域１００ｃ
で、上記ガス等に加えてｎ型ドーパントを吐出させ、上
記Ａ２□Ｇ　ａ　＋−ｚＡｓ層の表面に厚みが５００人
のｎ゛型八へ２Ｇａ＋−ｚＡｓ層を成長させる。この場
合、上記の数Ｚは０．１〜０．９、好ましくは０．２〜
０．３である。

そののち、第２の混合室３０の原料供給管２８に設けら
れた排出弁（図示〜仕ず）を閉じることによって、上記
ガス等のうちのＡｆｆｉｆｆ化合物の供給を止め、ｎ型
ドーパントを含有する厚みが略１０″人のｎ型ＧａＡｓ
層を成長させる。そして、上記と同様、表面に半導体層
が形成された基板３００を第１の帯域１００ａで冷却し
たのち、半導体製造装置の外部に取り出し信号源電極等
を付す。このようにして、ＨＥ　Ｍ　Ｔ半導体を得るこ
とができる。この場合に要する時間も上記の方法の場合
と同様である。

なお、上記の装置において、ノズル孔１４から基板３０
０までの距離を、その真空状態での■族化合物のガス分
子の平均自由行程（ガス分子が他の分子と衝突して反応
するまでに進む距離）よりも短く、かつ基板３００の表
面への化合物の分散状態が均一になるように設定してお
く。これをより詳しく説明すると、各ノズル孔１４から
上方に逆向き円錐状に拡散してい（■族化合物等の先端
に形成される各回が互いに交わる位置に基板３００を配
設しておくとともに、基板３００に到達するガス分子の
分布状態およびその衝突速度が、ガス分子が基板３００
の表面に適当な速度で成長するために充分であるように
設定しておく。または、予め設定されたノズル孔１４か
ら基板３００までの距離に対応させて、真空室２００内
の真空度やガス状化合物の吐出速度を調節したり、孔２
６．３４およびノズル孔１４の個数、直径等を調節する
。これにより、規定厚み±５％の範囲内の厚み、より好
ましくは規定厚み±１％の範囲の厚みを存する半導体層
を得るようにする。また、ＴＥＧａおよびＡｓＨ，等か
らＧａＡｓを得る場合の反応速度は、一般に、基板３０
０の温度が高いほど早く進行するようになっているが、
基板３００の温度があまり高すぎると層状に形成された
ものが再蒸発し層成長速度を低下させる。このため基板
３００の温度は５００〜７００″Ｃが好ましく、特に好
ましいのは６００〜６５０℃である。また、反応室１０
内の真空状態は１Ｏ−ｈ）ル以下が好ましい、その外、
ＴＥＧａおよびＡｓＨ，等の速度、基板３００の温度等
の種々の条件の関係を下記の式（１）、　（２）、　（
３）で表すことができる。

この式（１）において、ｆは横丁に示す化合物のビーム
流束、Ｆはその流量、Ａは成長域面積、ａは排気口２０
の面積である。この排気口２０の面積ａは、成長域面積
Ａの４％程度であることが好ましく、４％を越すとＶ族
化合物が外部に過剰に徘出され反応室１０内での分布状
態が均一でなくなる。そのため、得られる半導体層の均
一性が悪くなる。また、４％以下になると、Ｖ族化合物
の反応室１０内部から外部への流れが悪くなり■族化合
物の利用効率が低下し効果的な半導体層の成長が得られ
なくなる。この式（１）はＡｓ、とＧａの密度比が、成
長域面積Ａと排気口２０の面積ａの比およびＡｓＨ，と
ＴＥＧａの流量比との積に比例することを示している。

λ−ｋＴｖｂ／　ｖｄａ　２Ｖｈｐ　−・−・−・（２
）この式（２）において、λは■族化合物の平均自由行
程、ｄ、は基板３００に衝突する分子の平均直径、Ｔは
温度、■、はノズル孔１４から吐出される■族化合物の
線分子の速度、ｖｈは基板３００の近傍で加熱された■
族化合物の分子の速度を示している。この式（２）によ
り反応室１０の形状を適正に設定することができ、ノズ
ル孔１４と基板３００との間の距離は、■族化合物の平
均自由行程λよりも小さく、かつ基板３００の表面でＶ
族化合物が均一に分布されるような距離にしておくこと
が重要である。

つぎに、反応室１０内の中央部から排気口２゜までの間
の圧力低下は、排気口２ｏを挟んだ反応室１０内と室外
との圧力差に比較して小さくなるようにしなければなら
ない。例えば反応室ｌｏの長さと幅が同じ場合であれば
、反応室ｌｏ内においてその中央部から側壁側までのコ
ンダクタンスＣａと、上記反応室１０の外部のコンダク
タンスＣｏとの比は下記の（３）式で表される。

Ｃａ／Ｃｏ　■４ｈ　／ａ　　　・・・・・・（３）こ
の式において、ｈはノズル孔１４から基板３００までの
距離、ａは排気口２ｏの面積を示している。この関係に
おいて、Ｃａ　／　Ｃｏが４になることが好ましい。す
なわち、反応室ｌｏ内での圧力変動は略２５％以下であ
ることが好ましい。さらに１．この反応室１０内に吐出
される■族化合物は、この反応室１０内の圧力変動に影
響されないように過剰に供給することが好ましい。その
場合でも従来の有機金属ＣＶＤ法と比べてその使用量は
１／２０程度ですむ。

二のように、この半導体の連続製造装置は、真空室２０
０内を３個の帯域１００ａ、１００ｂ。

１００ｃに区分し、その各帯域１００ａ、１００ｂ、１
００ｃに配設した反応室ｌＯに基板３００を順次移動さ
せながら連続的に異なる処理を行えるようになっている
。そのため、効率のよい生産ができる。また、それぞれ
の帯域１００ａ、１００ｂ、１００ｃに反応室１０が設
けられ、その反応室１０内で基板３００の処理がなされ
るため、反応ガスを有効に使用できるうえ、各帯域１０
０ａ、１ｏＯｂ、１００ｃの反応室１０でそれぞれ異な
る化合物を使用することができる。したがって、反応ガ
スの利用効率の向上を実現できるとともに、異種の化合
物が他の化合物に不純物となって混入することにより、
半導体層の品質が低下するという事態の発生が防止でき
る。そのうえ、上記の装置では、未反応のガス状化合物
を排出口２０から反応室１０の外部に排出することによ
り、反応室１０内に一定の流速の化合物の流れを生じさ
せるようにしているとともに、混合室２４．３０に連通
ずる複数個のノズル孔１４を２分割する位置に供給管４
２を配設しているため、基板３００の表面に均一状態で
Ｖ族化合物等を送ることができ■−Ｖ族化合物からなる
半導体層を均一な状態で成長させることができる。さら
に、キャリアガスを用いないため使用ガスが少量になり
、廃棄等の処理が容易になる。

なお、上記実施例において、反応室１０を円筒形にする
とともに、各上板１８もそれに合わせて円形にして独自
に各反応室１０に移動できるようにし、かつ各上板１８
をその反応室１０の中心を軸としてゆっくり回転させる
ようにするようにしてもよい、これにより、半導体層を
一層均一状態に形成しやすくなる。また、上記の実施例
では、反応室１０として、同形の装置を３個用いるよう
にしているが、これに限定するものではなく、さらに多
くの反応室を加え処理工程を増加させて多層状の半導体
を製造したり、加熱と冷却を別の装置で行ってもよい。

また、基板３００の各反応室ｌＯへの移動は、上記実施
例のように、回転円板６１０回転により上板１８を回転
させて行うことに限定するものでなく、上板１８および
混合室は固定しておき、底板１２を周壁１６ごと、次の
反応室へ移動させて行うようにしてもよい。さらに、第
１の帯域１ｏｔａで用いる反応室ｌＯは、ノズル等を設
けなく、単に加熱および冷却ができる室として構成して
もよいし、他の帯域１００　ｂ。

１００ｃの反応室１０もそこで行われる処理に対応して
混合室を１個にしたり、さらに下方に追加して３個にす
るなど変形させてもよい。また、上記の実施例では反応
室ｌＯの周壁１６に排気口２０を設けているが、周壁１
６に排気口２０を設けず、周壁１６と上板１８との隙間
を排気路にするようにしてもよい。また、上記実施例で
は、混合室２４と３０を隔離した室とし、それぞれの混
合室に連通したノズル孔１４から異なる原料ガスを反応
室１０に送るようになっているが、混合室２４および３
０を孔等により連通させ、それぞれの原料注入管２２．
２８から送られてくる原料ガスを混合室２４内で混合し
たのち反応室ｌＯに送るようにしてもよい。さらに混合
室に冷却用のジャケット等を設けてそれに冷却水等を送
ることにより、ガス状化合物を適正温度に冷却できるよ
うにしてもよい。これにより、ガス状化合物の温度が過
剰に高くなることを防止し、ガス状化合物の早期反応を
防止できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の平面図、第２図はそのＡ
−Ａ’における溜断面図、第３図はさらにその反応室ブ
ロックの断面図、第４図は上板を除いた状態の反応室の
斜視図、第５図は回転円板ブロックの平面図、第６図は
基板供給装置を含めた平面断面図、第７図は反応室のノ
ズル孔および供給管の分布状態を示す平面図、第８図は
ヒータの平面図、第９図はＭＥＳＦＥＴエピタキシー層
の成長プロセスのチャート図、第１０図はＨＥ　ＭＴエ
ピタキシー層の成長プロセスのチャート図、第１１図は
従来例の断面図である。１０・・・反応室　１２・・・床板　１４・・・ノズル
孔１６・・・周壁　１８・・・上板　２０・・・排気口
　２２゜２８・・・原料注入管　２４．３０・・・混合
室　３２・・・ダクト　４２・・・供給管　４４・・・
ヒータ　４４ｃ・・・均熱板　６１　・・・回転円板　
１００ａ、１００ｂ。１００ｃ・・・帯域　２００・・・真空室　３００・・
・基板４００・・・回転軸

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高度に真空になしうる真空室と、この真空室内に
配設された基板支持用の基板支持具と、反応ガス供給手
段と、基板の加熱手段とを備えた半導体製造装置におい
て、真空室を複数の帯域に区分し、この複数の帯域に、
底面部と、その外周縁部から起立する排出路付きの周壁
と、この周壁で囲われた反応空間を開閉自在に蓋する上
板とからなる反応室をそれぞれ設け、上記各反応室の上
板に、基板を上記反応空間に接した状態で保持する保持
部を設けるとともに、所定の反応室の底面部に、上記保
持部に保持された基板に対して反応ガスを吐出する反応
ガス供給手段を設け、かつ反応室の上板の上方に加熱手
段を設けるとともに、上記上板を複数の反応室に順次移
動させる移動手段を設けたことを特徴とする半導体製造
装置。
（２）上記反応室の底面部に反応ガス吐出用の複数のノ
ズル孔を設けるとともに、反応室の下側に第１および第
２の混合室を多段式に設け、これら第１および第２の混
合室にそれぞれ異種の反応ガスを注入する注入手段を設
け、上記第１の混合室の天井部にその混合室内の反応ガ
スを上記反応室の底面部の所定のノズル孔に導く出口を
設け、かつ上記第２の混合室の天井部にその混合室内の
反応ガスを取り出す出口を設けるとともに、この出口か
ら上記第１の混合室を通り抜けて上記反応室の底面部の
所定のノズル孔に延びる反応ガス流路を設けた請求項（
１）記載の半導体製造装置。
（３）上記反応室の底面部に設けられた反応ガス吐出用
の複数のノズル孔を実質的に同数からなるノズル孔群に
左右に分割するよう上記反応室の底面部上に設けられた
反応ガス吐出用の吐出源を設けた請求項（１）または（
２）記載の半導体製造装置。