JPH03197383A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JPH03197383A JPH03197383A JP33740389A JP33740389A JPH03197383A JP H03197383 A JPH03197383 A JP H03197383A JP 33740389 A JP33740389 A JP 33740389A JP 33740389 A JP33740389 A JP 33740389A JP H03197383 A JPH03197383 A JP H03197383A
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- induction heating
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- susceptor
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
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〕
本発明は誘導加熱による気相成長装置に関するものであ
る。
る。
誘導加熱による結晶基板の加熱方法はＳｌの気相成長や
■−ｖ族化合物半導体の有機金属気相成長法（ＭＯＶＰ
Ｅ）などに用いられている。
■−ｖ族化合物半導体の有機金属気相成長法（ＭＯＶＰ
Ｅ）などに用いられている。
基板のみを加熱するコールドウオールの加熱方法の中で
はランプ加熱に比べて反応管の汚れの影響を受けないこ
と、抵抗加熱に比べて加熱速度の速いことが特徴で一般
的に用いられている加熱方法である。
はランプ加熱に比べて反応管の汚れの影響を受けないこ
と、抵抗加熱に比べて加熱速度の速いことが特徴で一般
的に用いられている加熱方法である。
第５図に一般的な横型反応管において誘導加熱による気
相成長装置の構成を示す０図において５１が断面円形の
石英反応管であり、その内部に高周波コイル１２から誘
導加熱されるカーボン製サセプター５３が設置されてい
る。加熱源としては従来より真空管を使用した高周波発
振器を用い、使用周波数は数百ＫＨｚを用いる。しかし
最近は効率の高い、サイリスクインバータ一方式の高周
波発振器が増えており、発信周波数は３０ＫＨｚ程度が
用いられている（鈴木順−特開昭５８−１８２８１８）
。
相成長装置の構成を示す０図において５１が断面円形の
石英反応管であり、その内部に高周波コイル１２から誘
導加熱されるカーボン製サセプター５３が設置されてい
る。加熱源としては従来より真空管を使用した高周波発
振器を用い、使用周波数は数百ＫＨｚを用いる。しかし
最近は効率の高い、サイリスクインバータ一方式の高周
波発振器が増えており、発信周波数は３０ＫＨｚ程度が
用いられている（鈴木順−特開昭５８−１８２８１８）
。
第５図に示す従来より用いられて来た一般的なカーボン
サセプターを用いるとキャリアガスの上流側の表面温度
が下流側に比べて低いという問題点を赤外線放射温度計
によるカーボンサセプターの表面温度測定より発見した
。このことはカーボンサセプター上に結晶基板５４を設
置し、結晶成長を行なった場合に成長温度の差を反映し
て上流側と下流側で成長速度や結晶組成、不純物濃度等
に影響を及ぼし、均一性の低下を生じさせていた。
サセプターを用いるとキャリアガスの上流側の表面温度
が下流側に比べて低いという問題点を赤外線放射温度計
によるカーボンサセプターの表面温度測定より発見した
。このことはカーボンサセプター上に結晶基板５４を設
置し、結晶成長を行なった場合に成長温度の差を反映し
て上流側と下流側で成長速度や結晶組成、不純物濃度等
に影響を及ぼし、均一性の低下を生じさせていた。
本発明はこれらの問題点を解決し、均一な結晶成長が可
能な気相成長装置を提供することにある。
能な気相成長装置を提供することにある。
本発明は４つあり、その１つは、高周波を用いた誘導加
熱装置および結晶成長用基板を設置する誘導加熱用カー
ボンサセプターを備えた気相成長装置において、誘導加
熱用カーボンサセプターをガスフロー整形用絶縁体と一
体化したことを特徴とする気相成長装置、２つ目は、誘
導加熱用カーボンサセプターをガスフロー整形用絶縁体
と一体化し、かつ下流側のカーボンサセプターの厚みを
誘導電流浸透深さ以下と薄くし、下流側の発熱量を減少
させたことを特徴とする気相成長装置、３つ目は、誘導
加熱用カーボンサセプターの不純物濃度を変化させ、下
流側の発熱量を減少させたことを特徴とする気相成長装
置、４つ目は、誘導加熱用カーボンサセプターの気孔率
を変化させ、下流側の発熱量を減少させたことを特徴と
する気相成長装置である。
熱装置および結晶成長用基板を設置する誘導加熱用カー
ボンサセプターを備えた気相成長装置において、誘導加
熱用カーボンサセプターをガスフロー整形用絶縁体と一
体化したことを特徴とする気相成長装置、２つ目は、誘
導加熱用カーボンサセプターをガスフロー整形用絶縁体
と一体化し、かつ下流側のカーボンサセプターの厚みを
誘導電流浸透深さ以下と薄くし、下流側の発熱量を減少
させたことを特徴とする気相成長装置、３つ目は、誘導
加熱用カーボンサセプターの不純物濃度を変化させ、下
流側の発熱量を減少させたことを特徴とする気相成長装
置、４つ目は、誘導加熱用カーボンサセプターの気孔率
を変化させ、下流側の発熱量を減少させたことを特徴と
する気相成長装置である。
第５図に示すような従来より用いられてきた一般的なカ
ーボンサセプターを用いた場合上流側の温度が低くなる
理由として以下の２点が考えられる。まず第一に上流側
から室温のキャリアガスにより冷却されていること、第
二に上流側のカーボンサセプターの厚さが薄いことであ
る。誘導加熱によるカーボンサセプターの発熱量は次式
によって決まる。
ーボンサセプターを用いた場合上流側の温度が低くなる
理由として以下の２点が考えられる。まず第一に上流側
から室温のキャリアガスにより冷却されていること、第
二に上流側のカーボンサセプターの厚さが薄いことであ
る。誘導加熱によるカーボンサセプターの発熱量は次式
によって決まる。
Ｐ＝１２２ｒ＝＝ＫＮ２１１”ρＸ１０−６／ｄ （％
ＩＩ／ｃｆｌｔ ）・・・・・・（１） Ｐ：単位表面積当たりに発生するエネルギー（Ｗ／ｃａ
ｔ ＞ １１ ：コイルの電流（Ａ） ■、：導体に流れる電流（Ａ） ｄ：誘導電流浸透の深さくｃＩｍ） ｒ：導体の等価抵抗くΩ／−） ρ：導体の比抵抗（μΩ１） Ｋ：コイルと導体の係数 Ｎ：コイルの巻数 ここで電流浸透の深さ：ｄは次式によって決まる。
ＩＩ／ｃｆｌｔ ）・・・・・・（１） Ｐ：単位表面積当たりに発生するエネルギー（Ｗ／ｃａ
ｔ ＞ １１ ：コイルの電流（Ａ） ■、：導体に流れる電流（Ａ） ｄ：誘導電流浸透の深さくｃＩｍ） ｒ：導体の等価抵抗くΩ／−） ρ：導体の比抵抗（μΩ１） Ｋ：コイルと導体の係数 Ｎ：コイルの巻数 ここで電流浸透の深さ：ｄは次式によって決まる。
ｄ＝５０３６ ｐ ｕｆ （ｃｓｅ） ”−（
２）μ：導体の比透磁率 ｆ：周波数（Ｈｚ） ここで真空管式誘導加熱の場合周波数を３００ＫＨｚと
するカーボンサセプターの電流浸透深さは０．３ｃｍ程
度となり、第５図に示したカーボンサセプターでは上流
部の一部が誘導電流浸透深さ以下となり、発熱量は低下
する。一方サイリスターインバーター式誘導加熱の場合
周波数を３０ＫＨｚとするカーボンサセプターの誘導電
流浸透深さは１ｃｍ程度となり一層上流部の発熱量は低
下する。
２）μ：導体の比透磁率 ｆ：周波数（Ｈｚ） ここで真空管式誘導加熱の場合周波数を３００ＫＨｚと
するカーボンサセプターの電流浸透深さは０．３ｃｍ程
度となり、第５図に示したカーボンサセプターでは上流
部の一部が誘導電流浸透深さ以下となり、発熱量は低下
する。一方サイリスターインバーター式誘導加熱の場合
周波数を３０ＫＨｚとするカーボンサセプターの誘導電
流浸透深さは１ｃｍ程度となり一層上流部の発熱量は低
下する。
そこで本発明は、カーボンサセプターの厚みを上流部か
ら下流部まで均一とし、キャリアガスフローのための模
型の形状はカーボンサセプターに誘導加熱を受けない絶
縁物を組み合わせて一体化することによってガスフロー
に乱れがなくかつ上流部から下流部まで均一な発熱量を
得られる気相成長装置が可能となった。
ら下流部まで均一とし、キャリアガスフローのための模
型の形状はカーボンサセプターに誘導加熱を受けない絶
縁物を組み合わせて一体化することによってガスフロー
に乱れがなくかつ上流部から下流部まで均一な発熱量を
得られる気相成長装置が可能となった。
さらに本発明は、上流側から室温のキャリアガスにより
冷却されていることによって上流部の冷却量が大きくな
ってしあまうことに対して、下流部のカーボンサセプタ
ーの厚さを誘導電流深さ以下とし下流部の発熱量を低下
させ、実質的にカーボンサセプターの表面温度の均一化
を計っている。この場合誘導電流浸透深さが大きくなる
サイリスターインバータ一方式の低周波誘導加熱方式の
方がより有効である。
冷却されていることによって上流部の冷却量が大きくな
ってしあまうことに対して、下流部のカーボンサセプタ
ーの厚さを誘導電流深さ以下とし下流部の発熱量を低下
させ、実質的にカーボンサセプターの表面温度の均一化
を計っている。この場合誘導電流浸透深さが大きくなる
サイリスターインバータ一方式の低周波誘導加熱方式の
方がより有効である。
さらに本発明は、誘導加熱用カーボンサセプターの不純
物濃度を変化させ、（１）式における導体の比抵抗を変
化させ下流側の発熱量を減少させ、実質的にカーボンサ
セプターの表面温度の均一化を計った。
物濃度を変化させ、（１）式における導体の比抵抗を変
化させ下流側の発熱量を減少させ、実質的にカーボンサ
セプターの表面温度の均一化を計った。
さらに本発明は、誘導加熱用カーボンサセプターの気孔
率を変化させ、（１）式における導体の比抵抗を変化さ
せガス流下流側の発熱量を減少させ、実質的にカーボン
サセプターの表面温度の均一化を実現した。
率を変化させ、（１）式における導体の比抵抗を変化さ
せガス流下流側の発熱量を減少させ、実質的にカーボン
サセプターの表面温度の均一化を実現した。
〔実施例１〕
第１図に本発明による気相成長装置の構造断面図を示す
０石英反応管５１内に結晶基板ホルダー１１が設置され
、石英反応管の周囲に誘導加熱装置の高周波コイル１２
が配置されている。半導体結晶基板５４を保持する結晶
基板ホルダー１１はガス導入口側が薄くなっている模型
の形状を有した石英構造体１０の上に均一な厚さのカー
ボンプレート１３、すなわち、カーボンサセプターが石
英製ビス１４により固定・一体止された構造である。
０石英反応管５１内に結晶基板ホルダー１１が設置され
、石英反応管の周囲に誘導加熱装置の高周波コイル１２
が配置されている。半導体結晶基板５４を保持する結晶
基板ホルダー１１はガス導入口側が薄くなっている模型
の形状を有した石英構造体１０の上に均一な厚さのカー
ボンプレート１３、すなわち、カーボンサセプターが石
英製ビス１４により固定・一体止された構造である。
本実施例に用いた基板ホルダーを気相成長装置内で水素
気流中で高周波加熱により７００℃に加熱したところ、
サセプター表面温度は上流側の方が下流側より５℃高温
であった。一方策５図に示す従来構造のカーボンサセプ
ターでは同一条件下で２０℃上流側の方が高温であった
。
気流中で高周波加熱により７００℃に加熱したところ、
サセプター表面温度は上流側の方が下流側より５℃高温
であった。一方策５図に示す従来構造のカーボンサセプ
ターでは同一条件下で２０℃上流側の方が高温であった
。
〔実施例２〕
第２図に本発明による気相成長装置の構造断面図を示す
、結晶基板ホルダー２１は横型の形状を有した石英構造
体１０の上に、上流側の厚さが１１、下流側の厚さが０
．５ＣＩ＋のカーボンプレート２３で成るカーボンサセ
プターが石英製とス１４により固定・一体止されている
。この他の部分は実施例１１と同じである。
、結晶基板ホルダー２１は横型の形状を有した石英構造
体１０の上に、上流側の厚さが１１、下流側の厚さが０
．５ＣＩ＋のカーボンプレート２３で成るカーボンサセ
プターが石英製とス１４により固定・一体止されている
。この他の部分は実施例１１と同じである。
本実施例に用いた基板ホルダーを気相成長装置内で水蒸
気流中で７００℃加熱した。用いた高周波発振器はサイ
リスターインバータ一方式のもので誘導周波数は３０Ｋ
Ｈｚである。サセプター表面温度は周辺部を除いて±２
℃以内と極めて均一であることがわかった。
気流中で７００℃加熱した。用いた高周波発振器はサイ
リスターインバータ一方式のもので誘導周波数は３０Ｋ
Ｈｚである。サセプター表面温度は周辺部を除いて±２
℃以内と極めて均一であることがわかった。
〔実施例３〕
第３図に本発明による気相成長装置の構造断面図を示す
、結晶基板ホルダー３１はガス流の上流側が高純度カー
ボン３３、下流側がシリコン含有率の高いカーボン３４
で成るカーボンサセプターが横型の形状を有した石英構
造体１０の上にそれぞれ石英製ビス１４に固定・一体止
されている。
、結晶基板ホルダー３１はガス流の上流側が高純度カー
ボン３３、下流側がシリコン含有率の高いカーボン３４
で成るカーボンサセプターが横型の形状を有した石英構
造体１０の上にそれぞれ石英製ビス１４に固定・一体止
されている。
上流側のカーボンサセプターの抵抗率は１３００μΩ／
ｃｍで下流側は１８００μΩ／Ｃ１ｌとなっている。こ
の他の部分は実施例１と同じである。
ｃｍで下流側は１８００μΩ／Ｃ１ｌとなっている。こ
の他の部分は実施例１と同じである。
本実施例に用いた基板ホルダーを気相成長装置内で水素
気流中で７００℃に加熱した。サセプター表面温度は周
辺部を除いて±２℃以内と極めて均一であることがわか
った。
気流中で７００℃に加熱した。サセプター表面温度は周
辺部を除いて±２℃以内と極めて均一であることがわか
った。
〔実施例４〕
第４図に本発明による気相成長装置の構造断面図を示す
、結晶基板ホルダー４１はガス流の上流側が気孔率の低
いカーボン４２、下流側が気孔率の高いカーボン４３で
成るカーボンサセプターが横型の形状を有した石英構造
体１０の上にそれぞれ石英製ビス１４にて固定・一体止
されている。上流側のカーボンサセプターのかさ密度は
１．８５ｇ／−抵抗率は１２００μΩ１で下流側は密度
は１．５５ｇ／−抵抗率は４７００μΩ１となっている
。この他は実施例１と同じである。
、結晶基板ホルダー４１はガス流の上流側が気孔率の低
いカーボン４２、下流側が気孔率の高いカーボン４３で
成るカーボンサセプターが横型の形状を有した石英構造
体１０の上にそれぞれ石英製ビス１４にて固定・一体止
されている。上流側のカーボンサセプターのかさ密度は
１．８５ｇ／−抵抗率は１２００μΩ１で下流側は密度
は１．５５ｇ／−抵抗率は４７００μΩ１となっている
。この他は実施例１と同じである。
本実施例に用いた基板ホルダーを気相成長装置内で水蒸
気流中で７００℃に加熱した。サセプター表面温度は周
辺部を除いて±２℃以内と極めて均一であることがわか
った。
気流中で７００℃に加熱した。サセプター表面温度は周
辺部を除いて±２℃以内と極めて均一であることがわか
った。
本発明によれば高周波を用いた誘導加熱装置および結晶
成長用基板を設置する誘導加熱用カーボンサセプターを
備えた気相成長装置において、誘導加熱用カーボンサセ
プターをガスフロー整形用絶縁体と一体化したことによ
り、また誘導加熱用カーボンサセプターをガスフロー整
形用絶縁体と一体化し、かつガス流下流側のカーボンサ
セプターの厚みを誘導電流浸透深さ以下と薄くし、下流
側の発熱量を減少させたことにより、また誘導加熱用カ
ーボンサセプターの不純物濃度を変化させ、下流側の発
熱量を減少させたことにより、また誘導加熱用カーボン
サセプターの気孔率を変化させ、下流側の発熱量を減少
させたことによりカーボンサセプター表面の温度分布が
均一になることがわかった。
成長用基板を設置する誘導加熱用カーボンサセプターを
備えた気相成長装置において、誘導加熱用カーボンサセ
プターをガスフロー整形用絶縁体と一体化したことによ
り、また誘導加熱用カーボンサセプターをガスフロー整
形用絶縁体と一体化し、かつガス流下流側のカーボンサ
セプターの厚みを誘導電流浸透深さ以下と薄くし、下流
側の発熱量を減少させたことにより、また誘導加熱用カ
ーボンサセプターの不純物濃度を変化させ、下流側の発
熱量を減少させたことにより、また誘導加熱用カーボン
サセプターの気孔率を変化させ、下流側の発熱量を減少
させたことによりカーボンサセプター表面の温度分布が
均一になることがわかった。
第１図は本発明の第１の実施例を説明するための気相成
長装置の構造断面図。 第２図は本発明の第２の実施例を説明するための気相成
長装置の構造断面図。 第３図は本発明の第３の実施例を説明するための気相成
長装置の構造断面図。 第４図は本発明の第４の実施例を説明するための気相成
長装置の構造断面図。 第５図は本発明の詳細な説明するための気相成長装置の
構造断面図。 １１．２１．３１．４１・・・基板ホルダー １２・・
・高周波コイル、１３．２３・・・カーボンプレート、
１４・・・石英製ビス、１０・・・石英構造体、３３・
・・高純度カーボン、３４・・・シリコン含有カーボン
、４２・・・低気孔率カーボン、４３・・・高気孔率カ
ーボン、５１・・・石英製反応管、５３・・・カーボン
製サセプタ、５４・・・半導体結晶基板、５５・・・ガ
ス導入口。
長装置の構造断面図。 第２図は本発明の第２の実施例を説明するための気相成
長装置の構造断面図。 第３図は本発明の第３の実施例を説明するための気相成
長装置の構造断面図。 第４図は本発明の第４の実施例を説明するための気相成
長装置の構造断面図。 第５図は本発明の詳細な説明するための気相成長装置の
構造断面図。 １１．２１．３１．４１・・・基板ホルダー １２・・
・高周波コイル、１３．２３・・・カーボンプレート、
１４・・・石英製ビス、１０・・・石英構造体、３３・
・・高純度カーボン、３４・・・シリコン含有カーボン
、４２・・・低気孔率カーボン、４３・・・高気孔率カ
ーボン、５１・・・石英製反応管、５３・・・カーボン
製サセプタ、５４・・・半導体結晶基板、５５・・・ガ
ス導入口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、高周波を用いた誘導加熱装置および結晶成長用基板
を設置する誘導加熱用カーボンサセプターを備えた気相
成長装置において、誘導加熱用カーボンサセプターをガ
スフロー整形用絶縁体と一体化したことを特徴とする気
相成長装置。 ２、高周波を用いた誘導加熱装置および結晶成長用基板
を設置する誘導加熱用カーボンサセプターを備えた気相
成長装置において、誘導加熱用カーボンサセプターをガ
スフロー整形用絶縁体と一体化し、かつ下流側のカーボ
ンサセプターの厚みを誘導電流浸透深さ以下と薄くした
ことを特徴とする気相成長装置。 ３、高周波を用いた誘導加熱装置および結晶成長用基板
を設置する誘導加熱用カーボンサセプターを備えた気相
成長装置において、誘導加熱用カーボンサセプターの不
純物濃度を変化させ、下流側の発熱量を減少させたこと
を特徴とする気相成長装置。 ４、高周波を用いた誘導加熱装置および結晶成長用基板
を設置する誘導加熱用カーボンサセプターを備えた気相
成長装置において、誘導加熱用カーボンサセプターの気
孔率を変化させ、下流側の発熱量を減少させたことを特
徴とする気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1337403A JP2570873B2 (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1337403A JP2570873B2 (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03197383A true JPH03197383A (ja) | 1991-08-28 |
| JP2570873B2 JP2570873B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=18308305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1337403A Expired - Fee Related JP2570873B2 (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2570873B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5820686A (en) * | 1993-01-21 | 1998-10-13 | Moore Epitaxial, Inc. | Multi-layer susceptor for rapid thermal process reactors |
| JP2003068669A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Denso Corp | 半導体基板の熱処理方法及び装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4067858B2 (ja) * | 2002-04-16 | 2008-03-26 | 東京エレクトロン株式会社 | Ａｌｄ成膜装置およびａｌｄ成膜方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63287015A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 化合物半導体薄膜気相成長装置 |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP1337403A patent/JP2570873B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63287015A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 化合物半導体薄膜気相成長装置 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2570873B2 (ja) | 1997-01-16 |
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