JPH04354119A - 気相成長装置の基板支持構造 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気相成長装置の基板支持
構造に関し、更に詳しくは、基板上にエピタキシャル成
長させる半導体結晶薄膜の膜厚のばらつきを小さくする
ことができる気相成長装置の基板支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板の上に、その基板の結晶面方
位を維持したまま同じ結晶面の半導体単結晶薄膜を成長
させるエピタキシャル成長技術のうち、気相エピタキシ
ャル成長法は、急峻な界面形成が可能であり、また、大
面積の基板への成長が可能であるということから、高品
質の半導体薄膜の量産方法として不可欠になっている。

【０００３】この気相エピタキシャル成長法としては、
例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）やクロラ
イドＶＰＥ法などが知られている。これらの方法のうち
、ＭＯＣＶＤ法で半導体結晶を気相成長させる場合の１
例を説明する。用いる気相成長装置では、図３で示した
ように、ガス導入口１ａを有する例えば石英製の反応管
１の中に、例えば黒鉛から成る導電性サセプタ２が軸２
ａで回転するように配置される。そして、反応管１の外
周には例えば高周波誘導コイルのヒータ３が配設されて
いる。

【０００４】導電性サセプタ２の上には、図４で示した
平面図と図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である図５に示し
たような形状をした成長用トレイ４が固定され、更にこ
の成長用トレイの上に例えばＩｎＰ，ＧａＡｓのような
化合物半導体の基板５が載置されている。なお、基板５
を導電性サセプタ２の上に直接載置する場合もある。成
長用トレイ４はその平滑な上面に複数個（図では４個）
の小突起４ａが突設され、下面にはサセプタ２の上面に
冠着できるような凹没部４ｂが形成されている。この成
長用トレイ４は、一般に、厚みが約１ｍｍ程度であり、
直径は基板５の直径よりも２５〜３０ｍｍ程度大径にな
っている。

【０００５】反応管１の中を真空排気し、導電性サセプ
タ２を所定回転数で回転しながらヒータ３を動作するこ
とにより導電性サセプタにパワー入力してこれを発熱さ
せ、基板５の温度が所定の温度になるように制御する。 その状態を維持しながら、ガス導入口１ａから所定の原
料ガスをキャリアガスで、矢印のように、基板５の表面
に搬送する。

【０００６】基板５の表面では原料ガスの気相反応が起
こり、目的とする半導体結晶がエピタキシャル成長して
、その薄膜が成膜される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した装置において
、基板５として直径２インチ（５０．８ｍｍ）のＧａＡ
ｓ基板を用い、その上に厚み２μｍを目標にしてＧａＡ
ｓ薄膜をエピタキシャル成長させた場合、成膜された薄
膜における膜厚の分布を図６に示す。膜厚の最大値２．
１６μｍ、膜厚の最小値１．７５μｍ、平均膜厚１．９
６μｍ、その均一性は±１０．５％である。図６から明
らかなように、成膜されたＧａＡｓ薄膜では、その周縁
部の膜厚は中心部に比べて可成り厚くなっていて、膜厚
膜厚分布の均一性は±１０％前後になっている。

【０００８】ところで、２インチのＧａＡｓ基板の場合
、エピタキシャル成長させた薄膜における膜厚分布の均
一性は、個別素子向け基板では±７％程度、ＩＣ向け基
板では±１％程度のものが要求されているが、このよう
な要求を考慮すると、上記した±１０％前後の均一性で
は不都合である。前記したように、基板周縁部において
成膜した薄膜の膜厚が厚くなる現象は、次のような問題
に起因するものと考えられる。すなわち、図７の矢印で
示したように、基板５の中心に搬送されてきた原料ガス
とキャリアガスは、基板の周縁部５ａに向かって基板表
面に接触しながら流れていくが、そのとき、基板周縁部
５ａと成長用トレイ４の上面との間に段差があるため、
この部分でガスの流れが乱れるからである。

【０００９】本発明は上記したような問題を解決し、成
膜時における基板周縁部でのガス流の乱れを防止し、も
って膜厚分布の均一性を高めることができる気相成長装
置の基板支持構造の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、基板支持部材に座繰り部を
形成し、前記座繰り部に基板を収容して支持したことを
特徴とする気相成長装置の基板支持構造が提供される。

【００１１】

【作用】本発明においては、成長用トレイや導電性サセ
プタのような基板支持部材の表面に形成されている座繰
り部の中に基板が載置されるので、基板の周縁部と基板
支持部材との間の段差は小さくなる。そのため、基板周
縁部におけるガス流の乱れは抑制されることになり、結
果として、エピタキシャル成長する薄膜の膜厚分布の均
一性は高まることになる。

【００１２】

【実施例】以下に、基板支持部材が成長用トレイである
場合の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１にお
いて、成長用トレイ４には、その上面を切削加工して所
望の径と深さを有する座繰り部４ｃが形成されてここに
基板５が収容されている。

【００１３】座繰り部４ｃの直径は、ここに収容する基
板５の直径より若干大径になっていて、座繰り部４ｃの
側壁４ｄと基板５の周端５ｂとの間には若干のクリアラ
ンス６が形成されている。このクリアランス６が広すぎ
る、すなわち、座繰り部４ｃの径が基板直径に比べて大
きすぎると、基板５の中央に搬送されてきた原料ガス等
が上記クリアランス６にも回り込んで流れるようになり
、基板周縁部５ａにおけるガスの流れが乱れるようにな
る。このクリアランスの幅としては、ガス流速、ガス流
量との関係もあるが、概ね、０．１〜０．５ｍｍ程度で
あることが好ましい。

【００１４】また、座繰り部４ｃの深さは、収容する基
板５の厚みとの関係で決められるが、基板５の厚みに対
し±１０μｍ程度の深さであることが好ましい。深さが
上記範囲より外れて深すぎたりまたは浅すぎたりすると
、深すぎる場合は、成長用トレイ４の周壁部４ｅがガス
流の邪魔板として作用し、また浅すぎる場合は、図で示
した従来の場合と同じような状態になり、いずれにして
も、基板周縁部５ａにおけるガスの流れが乱れるからで
ある。とくに好ましい深さは、基板５の厚みと略同等の
場合である。このときには、基板周縁部５ａでガス流は
乱れることなく、中央から分流した状態を維持して流れ
ていくようになるからである。

【００１５】厚みが約４５０μｍである２インチ（５０
．８ｍｍ）ＧａＡｓ基板５を、直径５１ｍｍで深さ４５
０μｍの座繰り部４ｃを有する成長用トレイ４の前記座
繰り部４ｃに収容し、基板５の上に厚み２μｍを目標に
してＡｌＧａＡｓをエピタキシャル成長させた。得られ
たＡｌＧａＡｓ薄膜の膜厚を測定した。その分布状態を
図２に示した。膜厚の最大値２．２５μｍ、膜厚の最小
値２．１０μｍ、平均膜厚２．１８μｍ、その均一性は
±３．４５％であった。

【００１６】なお、実施例では成長用トレイ４に座繰り
部を設けた場合について説明したが、本発明では、成長
用トレイを用いることなく、導電性サセプタの表面に座
繰り部を設け、ここに基板を収容した支持構造であって
もよい。また、横型の装置、バレル型やチムニー型の装
置の場合でも、その成長用トレイやサセプタに座繰り部
を設ければ実施例と同様の効果を得ることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明構
造においては、基板が座繰り部に埋まり込んだ状態でそ
の表面に原料ガス等が流れるので、基板周縁部における
ガス流の乱れは抑制され、その結果、エピタキシャル成
長する薄膜の膜厚分布のばらつきは非常に小さくなる。

【００１８】また、座繰り部の表面は平滑加工されてい
るので、ここに収容された基板と座繰り部とは互いに密
着するので、基板の面内における温度分布ばらつきも少
なくなり、均一な成膜が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例構造を示す概略断面図である。

【図２】成膜された半導体薄膜の膜厚分布の状態を示す
グラフである。

【図３】気相成長装置例を示す概略断面図である。

【図４】従来の成長用トレイを示す概略平面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図６】従来の膜厚分布の状態を示すグラフである。

【図７】従来のガスの流れを示す概略図である。

【符号の説明】

１　　反応管 １ａ　　ガス導入口 ２　　導電性サセプタ ３　　ヒータ ４　　成長用トレイ ４ａ　　小突起 ４ｂ　　凹没部 ４ｃ　　座繰り部 ４ｄ　　座繰り部４ｃの側壁 ４ｅ　　座繰り部４ｃの周壁部 ５　　基板 ５ａ　　基板５の周縁部 ５ｂ　　基板５の周端 ６　　クリアランス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板支持部材に座繰り部を形成し、前
   記座繰り部に基板を収容して支持したことを特徴とする
   気相成長装置の基板支持構造。
2. 【請求項２】　　前記座繰り部の深さが、前記基板の厚
   みと略同じである請求項１の気相成長装置の基板支持構
   造。