JPH0368130A - 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、半導体薄膜の気相成長装置に関する。

近年１半導体装置の高集積化、超微細化にともない、半
導体装置の製造プロセスにおいて形成される各種薄膜の
組成品質についても、厳しい条件を課せられ、最良の品
質のものを作りだす必要がある。

３、発明の詳細な説明 ［概要］ 本発明は半導体薄膜の気相成長装置に関し成長方向に対
して特性変動の小さい半導体薄膜を形成する装置の開発
を目的とし。

反応管と内管と基板ホルダーと回転手段とを有（従来の
技術〕 第４図は従来例の説明図である。

図において、２５は基板、２６は基板ホルダー、２７は
ヒーター、２８は反応ガス、２９は反応管、３０は反応
生成物、　３１は内管である。

第４図（ａ）に示すように、従来の横型の気相成長装置
においては、成長中に基板２５及び基板ホルダー２６が
ヒーター２７により高温度に加熱されているため、基板
２５及び基板ホルダー２６の付近の反応ガス２８の一部
は分解されて２反応管２９の内壁に反応生成物３０が堆
積する。

第４図（ｂ）は第４図（ａ）の装置をＡ−Ａ’ラインで
カットした装置の断面図である。

この堆積した反応生成物３０は１反応ガス２８の分解を
助ける触媒として働く場合がある。

また、堆積した反応生成物３０が加熱されるため。

反応生成物３０がないときと比較して、より多くの反応
ガス２８が分解するようになる。これらのことにより１
反応管２９内の反応ガス２８の分布が堆積した反応生成
物３０の影響を受けて変化する。

反応管２９内の反応ガス２８の分布が変化すれば。

基板２５の表面上に成長する半導体薄膜の特性に影響を
与える。よって、成長を続けていくと１反応生成物３０
の堆積量が次第に増加し、それと同時に成長する半導体
薄膜の特性が所望の値から次第にずれて行くこと５二な
る。

この反応生成物３０による半導体薄膜の特性への影響を
抑えるため、第４図（ｃ）、（ｄ）に示すように１反応
管２９の内側に取外しの出来る内管３１を設けて、基板
２５を取り出す時に、同時に反応生成物３０の付いた内
管３１を洗浄した新しい内管３１と交換する方法が採ら
れてきた。

この方法では、成長前は、内管３１に反応生成物３０が
ないので、内管３１を用いない成長と比較すると、再現
性良く半導体薄膜が成長できるようになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述のような従来方法によると、内管の中でも
基板の真上方向に反応生成物の堆積が特に多い。これは
加熱された基板及び基板ホルダー付近に反応ガスが来る
と、ガスが膨張し分解した原料が上方に行きやすいため
である。

そのため、膜厚の比較的厚い薄膜を成長した時は２反応
生成物の影響が現れて、成長した半導体薄膜は成長方向
に対して特性変動を示すようになる。

本発明は、この成長方向に対する半導体薄膜の特性変動
を小さくする気相成長装置を開発することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

図において、■は反応管、２は内管、３は基板ホルダー
、４は回転対称軸、５は基板、６は反応生成物である。

そこで１本発明では、第１図に示すように５反応管ｌ内
の内管２を２回転対称軸４の回りを回転させることによ
り、内管２の内壁への反応生成物６の堆積を基板ホルダ
ー３の真上方向に集中させずに２分散させるようにして
、成長した半導体薄膜の影響を軽減する。

これによって、成長方向に対して特性変動の小さい半導
体薄膜を成長できるようになる。

〔作用〕

本発明では、成長中に内管がその回転対象軸の回りを回
転できるような内管回転機構を気相成長装置に設けるこ
とによって、内管内壁への反応生成物の堆積を基板ホル
ダーの真上方向に集中させずに１分散させるようにして
、成長した半導体薄膜に対する反応生成物の影響を軽減
するものである。

これによって、成長方向に対して特性変動の小さい半導
体薄膜を成長できる。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の装置概要図、第３図はＡ　
ｌＧａＡｓ成長層のＡｊ２組威比と表面からの深さの関
係図である。

図において、７は内管、８はモーター、９は回転軸、　
１０はベルｈｌｌは内管回転部、１２は回転対称軸、１
３はベアリング、１４はサセプター固定部。

１５は基板、１６はサセプター、　１７はサセプター支
持棒、１８は反応ガス導入管、１９は反応ガス、　２０
は反応管、２１はシール、２２は反応管固定部、２３は
高周波゛−フィル、２４は反応生成物である。

本発明に係る半導体薄膜気相成長装置において半導体薄
膜を成長する場合は、内管７を回転させながら成長を行
う。

そこで第２図（ａ）を例にとり１本発明の装置の回転機
構について説明する。

モーター８により回転軸９を回転する。回転軸９の回転
は内管回転用のヘルド１０により内管７を支えている回
転部１１に伝えられ、内管回転部１１及び内管７が回転
対象軸１２を中心として回転する。

内管回転部１１はベアリング１３を経て装置のサセプタ
ー固定部１４に連結している。

基（反１５を載せているサセプター１６及びこのサセプ
ター１６を支持しているサセプター支持棒１７はサセプ
ター固定部１４に直結しており回転しない。

なお、この時の内管７の回転速度は毎分数回転で十分で
あり、且つ、内管７はその回転対象軸１２を中心として
回転しているため、内管７の回転が反応ガス導入管１日
より供給される反応ガス１９の流れを乱す影響は無視で
きる。

内管７を囲む反応管２０はシール２１により反応管固定
固定部２２に固定され１周囲に加熱用の高周波コイル２
３が巻かれている。

次に１実施した成長例について述べる。

反応管２０内の内管７に５反応ガス導入管工８より。

反応ガス１９として、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を
９ＸＩＯ−’ｍｏｌ／ｍｉｎ、　トリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡ）を３ＸｌＯ−５ｍｏｌ／ｍｉｎ、アルシン
（Ａｓ）ｌ：ｌ）を３．６Ｘ１０−　’ｍｏｌ／ｍｉｎ
の割合で、水素１０　ｊ２　／ｍｉｎのキャリアガスと
共に供給する。

基板１５を高周波コイル２３のヒーターにより７００°
Ｃに加熱して、　　Ａ　Ｉ　ＧａＡｓの薄膜を基板１５
の表面上に毎分ｉ、ｏｏｏ人／ｍｉｎの成長速度で成長
する。

成長したＡ　１．　ＧａＡｓ膜のＡｎの組成比を５表面
からの深さでどう変化しているか２本発明の実施例と従
来の方法で比較した結果を第３図に示す。

第２図（ｂ）は第２図（ａ）のＡ−Ａ’でカットした断
面図である。

第２図（ｂ）で示すように、内管７を回転することによ
って、成長中に内管内壁に付着する反応生成物２４の堆
積物が基板１５の真上方向に集中しないので、第３図で
明らかなように従来例に比べてＡ　ｅ　ＧａＡｓ膜成長
１５のＡＩ２の組成比が成長層の表面でち内部と余り変
化せず、特性の変動の小さい半導体薄膜を成長すること
ができた。

〔発明の効果］ 以上のように２本発明によれば、成長中における内管内
壁への反応生成物の堆積を内管の回転対象軸に対して平
均化することができるため、成長する半導体薄膜の特性
に対する反応生成物の影響を軽減でき、これによって、
成長方向に対して特性変動の小さい半導体薄膜を成長で
きる。

従って１本発明は化合物半導体等の半導体装置の特性の
均一化に寄与するところが大きいと考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図 第２図は本発明の一実施例の装置概要図。 第３図はＡ　ｉ　ＧａＡｓ成長層のＡＮＮ組法比表面か
らの深さの関係図 第４図は従来例の説明図 である。 図において。 ■は反応管、　　　　　２は内管 ３は基板ホルダー、　　４は回転対称軸。 ５は基板、　　　　　　６は反応生成物７は内管、　　
　　　　８はモーター ９は回転軸、１０はベルト １１は内管回転部、１２は回転対称軸。 １３はベアリング、１４はサセプター固定部。 １５は基板１　　　　　１６はサセプター１７はサセプ
ター支持棒。 １８は反応ガス導入管、１９は反応ガス２０は反応管、
２１はシール ２２は反応管固定部、２３は高周波コイル２４は反応生
成物 である。 本発明ｆ）原ｆｆ説明図 茶１１ Ａ！（ｉｎ込成長層のＡ１組ボ比と表面η′らの蒙二の
間休図第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 反応管（１）と、内管（２）と、基板ホルダー（３）と
   、回転手段とを有し、 反応管は円筒管よりなるものであり、 内管は反応管内に挿入されているものであり、基板ホル
   ダーは内管内に挿入されるものであり、回転手段は内管
   を回転対称軸の回りに回転させるものであることを特徴
   とする気相成長装置。