JPH04149097A - バレル型気相成長装置 - 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、バレル型サセプタを有する、■−Ｖ族化合物
半導体などの気相成長装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図は従来のバレル型気相成長装置の断面図である。

（例えば特開平１−２９４５９８号）垂直回転軸６で支
持したサセプタ１に複数の半導体基板２を装着し、チャ
ンバ３の頂部に設けたノズル４から原料ガスを供給する
。原料ガスはガス流８となって供給され、高周波誘導加
熱、抵抗加熱などの加熱手段により所定の温度に加熱さ
れた半導体基板２の表面で気相反応または熱分解反応に
より半導体基板２の上に結晶膜を、形成した後、チャン
バ３の下方の排気ロアから排出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような従来の気相成長装置は、複数の半導体基板
を同時に処理できるため量産性に優れている。しかし、
原料ガスが基板の表面に対してほぼ平行に通過するため
に、多量の原料ガスが結晶膜の形成に寄与せずそのまま
排出されてしまい、したがって成長効率すなわち原料の
利用効率が低いという問題かあった。

この発明は上記のような従来の装置の欠点を除き、成長
効率が大幅に改善された、バレル型サセプタを有する気
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〕

この発明は、半導体基板を装着するバし・ル型サセプタ
を垂直回転軸で支持し、前記サセプタをほぼ一定の間隔
を空けて包囲するチャンバを設け、前記チャンバの側面
に原料ガスを噴射するノズルを取り０１けたことを特徴
とする気相成長装置である。また、チャンバの側面にチ
ャンバ軸を中心として放射状に複数本のガス導入管を設
け、原料を噴射するノズルをベローを介して各ガス導入
管に取り付けたことを特徴とする。

さらに、各ノズルから噴射するガスの流量を、それぞれ
独立に制御する手段を設けたことを特徴とする。

〔作用〕 この発明の気相成長装置は、チャンバの側面に原料ガス
を噴射するノズルを取り付けたことを特徴とし、このノ
ズルから直接基板表面の付近に向かって原料ガスを噴射
する。したかって供給した原料ガスか有効に膜形成に寄
与し、高い成長効率か得られる。

またチャンバの側面にガス導入管を複数本設け、各ガス
導入管に対してベローを介してノズルを取り付けた。し
たがって、ノズルか１本しかない場合に比べてチャンバ
内のガスの流れが均一になり、形成される結晶膜の均一
性か改善できるとともに、ノズルをガス導入管に対して
自由に調節することが出来るために、成長効率および結
晶膜の均一性の観点から最適なノズルの角度および位置
を設定することが出来る。

さらに取り付１ノたノズルから噴射するガスの流量を独
立に制御するようにした結果、各ガス導入管から正確に
同し量のガスを供給することが出来る。

［７たがってサセプタに装着し７た各基板に対する原料
ガスの流れを均一にすることができ、成長する結晶膜の
厚みおよび不純物濃度なとの各ウェハ間での均一性か改
善される。

また、もしサセプタとチャンバの間の間隙に僅かな不均
一かあるな占の原因て結晶膜に不均一か生しるような場
合には、各ガス導入管からのガス供給量を微調整するこ
とによって、結晶膜の均一性を確保することも出来る。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す、バレル型気相成長装置
の断面概略図である。垂直回転軸６て支持したバレル型
のサセプタ１には複数の半導体基板２を装着することが
出来る。サセプタ１に対してほぼ一定の間隔を空けて包
囲するチャンバ３か設けられ、チャンバ３の側面に設け
られたガス導入管５にはベロー９を介してノズル４か取
り付けられている。

ガス導入管５の長さしは３００ｍｍ、直径φは２５ｍｍ
とし、チャンバ３に対して角度θ１−６０゜で取り伺け
た。

またサセプタ１の基板装着面は鉛直方向に対して角度θ
２−６°の傾きとし、基板２の中心とチャンバ３の内壁
面との間隔１は２０ｍｍとした。ガス導入管５はチャン
／＜３の周囲に放射状に、等間隔に４本設けた。

上記の実施例の気相成長装置を用いてＧ　ａ　Ａ　ｓ結
晶膜を成長した。

原料ガスの全供給量は毎分６０１とし、これを各ガス導
入管に分配して供給した。原料ガス中、トリメチルガリ
ウムの流量は毎分５０ｍ１とし、ＡｓＨａは水素中１０
％希釈したものを毎分８１の流量で供給した。

口径５０ｍｍのＧａＡｓ基板２は抵抗加熱によって６５
０℃に加熱した。

上記の条件で１時間成長したところ、ＧａＡｓ基板２の
中心部において厚み３，５μｍのＧａＡｓ結晶膜が得ら
れた。

比較のためガス流量および温度条件を同じにして、第４
図に示す従来の気相成長装置で同様の成長を行った。得
られたＧａＡｓ結晶膜の厚みは基板中心部において１μ
ｍであった。

本発明の気相成長装置で成長した場合と従来の気相成長
装置で成長した場合の、結晶膜の厚みの比較を第２図に
示す。同じ流量条件で成長した場合、本発明の装置では
従来の装置に比べて約３．５倍の厚みか得られることが
確認できた。第２図に見られるとおり、直径５０ｍｍの
基板の面内における膜厚の分布は±６％以下となってお
り、従来の装置に比べて遜色ないものであった。

」−記の実施例において、ノズルはベローを介してガス
供給管に取り付け、その角度および位置を調節できるよ
うにし、た。しかし、例えば常時一定条件で膜を形成す
るような用途においては、ノズルの角度・位置を固定し
た方が機構が簡素になり、ガスのリークなとの問題も少
ない。そのような場合にはノズルをベローを介さすに直
接所定の角度でチャンバに取りイ」けるのが望ましい。

原料ガスをサセプタ１に吹き付ける角度は、実施例にお
いてはθ１＋θ２−６６°としたが、この角度は３０°
から８０°程度の範囲で適宜選択することか出来る。３
０°よりも小さくなると従来の気相成長装置と同様にガ
ス流８か基板２に対してほぼ平行に流れることになり、
成長効率か悪い。

一方、８０°よりも大きくなるとガス流８か基板２に対
して直角に近い角度で流れることになり、基板２の表面
」二を通過するガスの流れが面内において不均一になり
やすく、結晶膜の均一性か損なわれる。

また、第３図に示すように各ノズル毎にガス流量調節器
１０を設け、ガス供給源１１から供給される原料ガスを
各ノズル毎に独立に制御するように装置を構成すれば、
チャンバとサセプタの中心軸のわずかなずれなとに起因
するチャンバ内のガスの流れの不均一を補正することが
出来るので、さらに結晶膜の均一性を改善することか出
来る。

〔発明の効果〕

本発明は、上記の構成を採用することにより、原料ガス
を有効に結晶膜の形成に使用することを可能にし、複数
のウェハを同時に処理するバレル型気相成長装置におい
て成長効率の高い気相成長を行うことができるという優
れた効果を奏する。

また、成長する結晶膜の均一性も良好なものが得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す、バレル型気相成長装置
の断面概略図である。 第２図は本発明および従来の気相成長装置を使用して成
長した結晶膜の厚みの、基板面内での分布を示すグラフ
である。 第３図は本発明の別の実施例を示す気相成長装置の概念
図である。 第４図は従来のバレル型気相成長装置の断面概略図であ
る。 １・・　　・サセプタ ２・　・・・半導体基板 ３・　　・　　・チャンバ ４・・　　・ノズル ５・　・　・ガス導入管 ６・・　　・垂直回転軸 ７・　　　・排気口 ８・・　・・ガス流 ９・　　・・・ベロ ガス流量調節器 ガス供給源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板を装着するバレル型サセプタを垂直回
   転軸で支持し、前記サセプタをほぼ一定の間隔を空けて
   包囲するチャンバを設け、前記チャンバの側面に原料ガ
   スを噴射するノズルを取り付けたことを特徴とするバレ
   ル型気相成長装置。
2. （２）チャンバの側面にチャンバ軸を中心として放射状
   に複数本のガス導入管を設け、原料を噴射するノズルを
   ベローを介して各ガス導入管に取り付けたことを特徴と
   する請求項（１）記載のバレル型気相成長装置。
3. （３）各ノズルから噴射するガスの流量を、それぞれ独
   立に制御する手段を設けた ことを特徴とする請求項（２）記載のバレル型気相成長
   装置。