JPH03131017A - 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】 〔概要〕 縦型の気相成長装置に関し。

チムニ型と同程度に原料の対流の影響をなくシ。

しかも基板の保持が容易な気相成長装置を提供し。

成長膜の膜厚９組成の分布を向上することを目的とし。

内部で気相成長を行う反応管（１）と、該反応管（１）
内に設けられ、高周波によって加熱される材料からなり
、被成長基板（５）を内側面に保持する凹部を有する第
１のサセプタ（４）と、該第１のサセプタ（４）と所定
の間隔をあけて該凹部と嵌まり合い原料ガスを供給する
複数の原料吹き出し口（Ｂａ）を表面に有する第２のサ
セプタ（８ｂ）と、該第２のサセプタ（８ｂ）と接続さ
れ、原料ガスを該反応管（１）の外部から該第２のサセ
プタ（８ｂ）へ導入する原料導入管（２）と、該反応管
（１）の周囲に設けられ、該反応管（１）の内部のガス
を排気する排気口（３）とを有し、前記原料ガスを該第
２のサセプタから該第１のサセプタと該第２のサセプタ
の間隙部に供給するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は縦型の気相成長装置に関する。

気相成長装置は半導体装置等の製造工程において種々の
成膜やエピタキシャル成長に広く使用されている。

〔従来の技術］ 第３図（１）〜（３）は従来の気相成長装置の反応管部
の断面図である。

第３図（１）は横型反応管、第３図（２）は縦型反応管
で上から原料を導入する例、第３図（３）はチムニ型と
呼ばれ縦型反応管で下から原料を導入する例である。

図において、１は反応管、２は原料導入口、３は排気口
、４はサセプタ、５は被成長基板、６は加熱用ＲＦコイ
ル、７とフランジである。

又、矢印は原料の流れを示す。

〔発明が解決しようとする課題〕 気相成長は、サセプタにより加熱されている基板付近で
原料を熱分解して基板上に堆積するものである。

この場合基板上を流れる原料は熱により上昇気流を生じ
対流を起こす。半導体デバイスを作成する場合は異なっ
た種類の半導体層を成長させる必要があり、そのために
は反応管内に導入する原料を変えなければならない。原
料の対流が生じていると、原料の置換を急峻に行うこと
ができず、デバイス形成に悪影響を及ぼす。

第３図（１）の横型反応管と第３図（２）の縦型反応管
では対流の影響を受けやすい。

第３図（３）のチムニ型は対流の影響はなくなるが。

基板の保持が難しい。特に、多数の基板を一度に成長さ
せる場合は困難である。

以上の従来例の欠点を除去するために。

本発明はチムニ型と同程度に原料の対流の影響をなくシ
、シかも基板の保持が容易な気相成長装置を提供し、成
長膜の膜厚２組成の分布を向上することを目的とする。

（課題を解決するための手段〕 上記課題の解決は、内部で気相成長を行う反応管（１）
と、該反応管（１）内に設けられ、高周波によって加熱
される材料からなり、被成長基板（５）を内側面に保持
する凹部を有する第１のサセプタ（４）と。

該第１のサセプタ（４）と所定の間隔をあけて該凹部と
嵌まり合い原料ガスを供給する複数の原料吹き出し口（
Ｂａ）を表面に有する第２のサセプタ（８ｂ）と。

該第２のサセプタ（８ｂ）と接続され、原料ガスを該反
応管（１）の外部から該第２のサセプタ（８ｂ）へ導入
する原料導入管（２）と、該反応管（１）の周囲に設け
られ、該反応管（１）の内部のガスを排気する排気口（
３）とを有し、前記原料ガスを該第２のサセプタから該
第１のサセプタと該第２のサセプタの間隙部に供給する
ようにした気相成長装置により達成される。

第１図は本発明の詳細な説明する反応管部の断面図であ
る。

図において、１は反応管、２は原料導入管、３は排気口
、４は第１のサセプタ、５は被成長基板。

６は加熱用高周波（ＲＦ）コイル、７はフランジ、　８
ａは複数の原料吹き出し口、　８ｂは第２のサセプタで
ある。

〔作用］ 本発明は１反応管を縦型とし、基板５は第１のサセプタ
４に垂直から数度傾けて保持し、流量制御と原料の予備
加熱機能を持つ第２のサセプタ８ｂにより基板の下方か
ら原料を流すようにして対流を防止している。

縦型反応管を用いたのは、サセプタ付近の構造を変える
だけで即実施可能であるためである。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例による気相成長装置の断面図
である。

図は第１図の反応管部の下にゲートバルブ９を介して試
料室１０を設けており、扉１１を開いて基板５を第１の
サセプタ４に装着する。

基板装着後、ゲートパルプを開いて、第１のサセプタ４
を反応管１内に上昇させ、基板５と第２のサセプタ８ｂ
とを所定の間隔に保つ。

間隔は中央で１０　ｍｍとし、上方で狭く、下方で広く
して流速を変えている。

第１のセサプタ４が上昇し、所定の位置につくと同時に
シール弁１２上のＯリング１３によって反応管１と試料
室１０は分離される。次いで排気口３から排気し所定の
圧力に保ち、原料導入管２から原料を流して、　ＲＦコ
イル６により第１のサセプタ４と第２のサセプタ８ｂを
加熱し、成長を行う。

成長後は第１のサセプタ４を試料室１０に下ろし。

扉１１を開いて基板５を取り出す。

第２のサセプタ８ｂをカーボンで作成して、　ＲＰ加熱
ができるようにして予備加熱機能を持たせているため、
この中を通過する原料は基板に到達する前に分解される
ため原料の利用効率が高いという利点がある。特に分解
しにくいフォスヒン（ＰＨ：Ｉ）等に対して効果が大き
い。

又、原料吹き出し口８ａは実施例では基板の下方と中央
から吹き出すようにして、基板内での膜厚。

組成の分布を均一にしている。

第１のサセプタ４はカーボンで作成され、中央の４角錐
状の凹部に垂直より数度傾けた角度で４枚の基板が立て
掛けられれるようになっている。

第２のサセプタ８ｂはカーボンで作成され、原料導入管
２に接続される中央のガス通路は第１のサセプタ４の凹
部の底に開口され、中央のガス通路から各基板の略中央
位置に向かって枝通路が開口されている。原料の流れは
各開口より第１のサセプタ４と第２のサセプタ８ｂとの
間の隙間を通って矢印のように排気口３に向かって流れ
対流を生じない。

この隙間は流れの下流はど狭くなっており、これは流速
を変えることにより下流側での分布を改善するものであ
り、横型の反応管では従来から行われている方法である
。

流量制御については、原料吹き出し口８ａに大きさの異
なる孔を開けることにより行った。即ち。

ガスの通路のコンダクタンスを変えることにより流量を
制御するもので、実施例では中心に１箇所。

側面に高さを変えて４箇所の孔を開けた。

次に実施例の効果を示す数値例を従来例と対比して説明
する。

第４図（１）、　（２）は横型反応管の膜厚分布を示す
図である。

第４図（１）は横型反応管における流れ方向の膜厚分布
、第４図（２）は横型反応管における流れと垂直方向の
膜厚分布を示す。

データは２インチＩｎＰ基板上に成長したＩｎＧａＡｓ
膜の分布であり、基板中心を基準にして流れ方向では±
１０％以上、流れに垂直方向で一１０％程度と非常に大
きい分布を示す。

第５図は縦型反応管における従来例の膜厚分布を示す図
である。

図は流れに垂直方向の膜厚分布を示す。

この例では、−３０％と横型よりも更に大きい分布を持
つ。

第６図（１）、　（２）は縦型反応管における本発明の
一実施例による膜厚分布を示す図である。

第６図（１）は流れ方向の膜厚分布、第６図（２）は流
れに垂直方向の膜厚分布を示す。

いずれの方向も、−３％と従来例に比べて非常に小さい
値となり９発明の効果が現れている。

第７図（１）、　（２）は対流によるガスの置換の影響
を示す図で、それぞれ従来例と実施例のＸ線ロッキング
カーブのデータである。

データはＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓ膜を同一条件で成
長させたときのものである。

第７図（１）の従来例では矢印のところに異常が見られ
る。これはＩｎＰｎ製成長後が次層のＩｎＧａＡｓのＡ
ｓに完全な置換がなされずにＴｎＧａＡｓＰの４元結晶
が界面に成長されているためと考えられる。

第７図（２）の実施例ではこのような現象はなく。

対流によるガスのよどみはないことが示されている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、チムニ型と同等に
原料の対流の影響をなくシ、シかも基板の保持が容易な
気相成長装置が得られ、成長膜の膜厚２組成の分布を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する反応管部の断面図。 第２図は本発明の一実施例による気相成長装置の断面図
。 第３図（１）〜（３）は従来の気相成長装置の反応管部
の断面図である。 第４図（１）、　（２）は横型反応管の膜厚分布を示す
図で、第４図（１）は流れ方向の膜厚分布、第４図（２
）は流れに垂直方向の膜厚分布。 第５図は縦型反応管における従来例の膜厚分布を示す図
。 第６図（１）、　（２）は縦型反応管における本発明の
一実施例による膜厚分布を示す図で、第６図（１）は流
れ方向の膜厚分布、第６図（２）は流れと垂直方向の膜
厚分布。 第７図（１）、　（２）は対流によるガスの置換の影響
を示す図で、それぞれ従来例と実施例のＸ線ロッキング
カーブのデータである。 図において。 １は反応管。 ２は原料導入管。 ３は排気口。 ４は第１のサセプタ。 ５は被成長基板。 ６は加熱用ＲＦコイル。 （１ ７・と・フランジ。 ８ａは原料吹き出し口。 ８ｂは第２のサセプタ 本発明の＃−或左左説明る図 第　１　図 従来例の断面図 第３図 （１）原木方向の分布 基板中に：かうの距１Ｋ（和風〕 （２）流れに！直方尚の分布 ネ真型ｙＣＥ−管の刀１厚分布 ′ｓ４図 基板中社からの距離（ｍｍ） 従未伊１の縦型反応管膜厚分布 第　５　図 （１）シ光れ方向の分布 基板中上がＳの距離（艙） （２）旋れに生立方向の分布 実施例の縦型又応管膜厚分布 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　内部で気相成長を行う反応管（１）と、 該反応管（１）内に設けられ、高周波によって加熱され
   る材料からなり、被成長基板（５）を内側面に保持する
   凹部を有する第１のサセプタ（４）と、該第１のサセプ
   タ（４）と所定の間隔をあけて該凹部と嵌まり合い原料
   ガスを供給する複数の原料吹き出し口（Ｂａ）を表面に
   有する第２のサセプタ（８ｂ）と、 該第２のサセプタ（８ｂ）と接続され、原料ガスを該反
   応管（１）の外部から該第２のサセプタ（８ｂ）へ導入
   する原料導入管（２）と、 該反応管（１）の周囲に設けられ、該反応管（１）の内
   部のガスを排気する排気口（３）とを有し、前記原料ガ
   スを該第２のサセプタから該第１のサセプタと該第２の
   サセプタの間隙部に供給するようにしたことを特徴とす
   る気相成長装置。