JPH05251360A

JPH05251360A - 膜形成装置

Info

Publication number: JPH05251360A
Application number: JP4730792A
Authority: JP
Inventors: Satoyasu Narita; 里安成田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-03-04
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1993-09-28

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ウエハ上に膜形成を行うために、ウ
エハを載置し、加熱するウエハ載置台を有する膜形成装
置に関し、膜形成中のウエハとウエハの周辺部に露出す
るウエハ載置部との間の温度分布を均一にし、かつウエ
ハの周辺部に露出するウエハ載置部に付着する形成膜の
剥離による塵の発生を防止することを目的とする。【構成】チャンバ１１と、チャンバ１１内への反応ガス
のガス導入口１４と、ウエハ載置台１２と、ウエハ１７
を加熱してウエハ１７近傍の反応ガスを活性化する、ウ
エハ載置台１２に内蔵されたヒータ２４とを有する膜形
成装置において、ウエハ載置台１２はウエハ１７の占有
面積よりも広い面積のウエハ載置部２３を有し、かつウ
エハ載置部２３であって、少なくとも載置されるウエハ
１７の周辺部に露出する部分はウエハ１７の半導体部材
と同じ種類の半導体部材からなることを含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（目次）・産業上の利用分野・従来の技術（図４）・発明が解決しようとする課題（図５）・課題を解決するための手段・作用・実施例（図１〜図３）・発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、膜形成装置に関し、更
に詳しく言えば、半導体基板上に膜形成を行うために、
半導体基板を載置し、加熱するウエハ載置台を有する膜
形成装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】図４（ａ）は化合物半導体基板上に膜形
成を行うＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）装置の構成
図、図４（ｂ）はウエハ載置台の詳細構成図である。

【０００４】図４（ａ），（ｂ）において、１は減圧状
態で化学気相成長によりウエハ７上に膜の成長が行われ
るチャンバ、６はチャンバ１内へ反応ガスを導入する円
筒状のガス導入口４と、チャンバ１内のウエハ載置台２
上のウエハ７に向かって広がる漏斗状を有するガス放出
口５とが一体的に設けられたガス放出管である。２はカ
ーボンにより形成されたウエハ載置台で、ガス放出口５
と対向する面に凹部２ａが形成されている。また、ウエ
ハ載置台２は、ウエハ７を加熱するため、高周波誘導コ
イル１０で加熱される。そして、膜を成長する際、凹部
２ａに載置されたウエハ７をウエハ載置台２より加熱
し、かつ回転軸３によりウエハ７を回転させながら、ウ
エハ７上に膜形成を行う。

【０００５】更に、８はガス放出管６を保持し、チャン
バ１内部を密閉するためのフランジ、９は反応ガスの排
出口である。次に、上記のＭＯＣＶＤ装置を用いて化合
物半導体基体からなるウエハ７上に化合物半導体膜の形
成を行う方法について説明する。

【０００６】まず、ウエハ７をチャンバ１内のウエハ載
置台２に搭載した後、排気口９に不図示の排気装置を接
続し、チャンバ１内を減圧する。次いで、高周波誘導コ
イル１０によりウエハ７を加熱する。このとき、ウエハ
７は直接加熱されずに、高周波誘導コイル１０によりに
より加熱されたウエハ載置台２からの熱が熱伝導及び熱
輻射によりウエハ７に伝わることによりウエハ７が間接
的に加熱される。

【０００７】ウエハ７温度が所定の温度に到達したら、
反応ガスをチャンバ１内に導入する。ウエハ７及びその
周辺のウエハ載置台２からの熱により、ウエハ７の周辺
の反応ガスは活性化し、ウエハ７上に化合物半導体膜が
堆積していく。

【０００８】この状態を所定の時間保持することより、
所定の膜厚の化合物半導体膜がウエハ７上に形成され
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
例においては、ウエハ７は直接加熱されずに、高周波誘
導コイル１０により加熱されたウエハ載置台２からの熱
が熱伝導及び熱輻射によりウエハ７に伝わることにより
ウエハ７が間接的に加熱される。従って、通常、ウエハ
載置台２とウエハ７との接触部以外のウエハ載置台２の
表面はウエハ７よりも温度が高い。このため、ウエハ７
の周縁部で温度差が生じるため、反応ガスの流れにも乱
れが生じる。特に、ウエハ７の周縁部でこの乱れは大き
くなる。その結果、ウエハ７の中心部と周辺部とで、形
成された化合物半導体膜の膜厚，組成及び形成膜内の導
電型不純物濃度に大きな分布が生じてしまう。

【００１０】図５は、ＩｎＰ基体上に形成されたλ＝
１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ膜のＰＬ波長（λ_PL）の面
内分布を示し、中心から両側に約２５ｍｍの範囲で最大
値と最小値の幅が２０ｎｍ程度ある。このバラツキは、
反応ガスの乱れによるＧａやＰの他の元素に対する組成
比のバラツキが原因していると考えられる。従って、特
性の要求が厳しくなるにつれて、このようなばらつきの
幅が問題となってくる。

【００１１】また、ウエハ７の周辺部に露出するウエハ
載置部も加熱されているので、この上にも化合物半導体
膜が堆積し、残存するため、続けて膜形成を行う際、こ
の部分の化合物半導体膜が剥離して塵が発生する場合が
ある。このため、この剥離した塵が膜形成中のウエハ７
に付着し、ウエハ７上に正常な膜が形成されないという
問題がある。

【００１２】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
て創作されたものであり、膜形成中のウエハとウエハの
周辺部に露出するウエハ載置部との間の温度分布を均一
にし、かつウエハの周辺部に露出するウエハ載置部に付
着する形成膜の剥離による塵の発生を防止することが可
能な膜形成装置の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題は、第１に、内
部に供給する反応ガスにより内部に載置したウエハ上に
膜形成を行うチャンバと、該チャンバ内に反応ガスを導
入するガス導入口と、前記ウエハが載置されるウエハ載
置台と、該ウエハ載置台を介して前記ウエハを加熱し、
ウエハ近傍の反応ガスを分解する加熱手段とを有する膜
形成装置において、ウエハ載置台はウエハの占有面積よ
りも広い面積のウエハ載置部を有し、かつ該ウエハ載置
部であって、少なくとも前記載置されるウエハの周辺部
に露出する部分は前記ウエハと同じ種類の材質からなる
ことを特徴とする膜形成装置によって達成され、第２
に、前記ウエハ載置部であって、少なくとも前記載置さ
れるウエハと接触する部分及び前記載置されるウエハの
周辺部に露出する部分は、前記ウエハと同じ種類の材質
からなることを特徴とする請求項１記載の膜形成装置に
よって達成される。

【００１４】

【作用】本発明の膜形成装置においては、載置される
ウエハの占有面積よりも広い面積のウエハ載置部であっ
て、少なくとも載置されるウエハの周辺部に露出する部
分が、ウエハの半導体部材と同じ種類の半導体部材で形
成されている。

【００１５】従って、加熱手段によりウエハを加熱した
場合、少なくとも載置されるウエハ及びその周辺部では
ほぼ同じように熱が伝導するので、載置されるウエハの
膜形成面及びその周辺部では熱分布は均一になる。これ
により、熱分布による反応ガスの流れの乱れを防止し、
反応ガスの分解を均一に行うことができるので、組成比
のばらつきが少ない、均質な膜をウエハ上に形成するこ
とができる。

【００１６】しかも、載置されるウエハと、ウエハ載置
部であって、載置されるウエハの周辺部に露出する部分
とは同じ材質からなるので、ウエハの周辺部に露出する
ウエハ載置部に膜が堆積された場合でも、ウエハの周辺
部に露出するウエハ載置部ではウエハ上と同様に結晶性
を持って膜が成長する。このため、ウエハ載置部の露出
部と形成膜との密着性は、ウエハと形成膜との密着性と
同様に強固になる。従って、ウエハ載置部からの形成膜
の剥離による塵の発生を大幅に防止することができる。

【００１７】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。図１（ａ）は化合物半導体基体、例え
ばＩｎＰ基体からなるウエハ上に膜形成を行うＭＯＣＶ
Ｄ（有機金属気相成長）装置の構成図、図１（ｂ）はウ
エハ載置台の詳細構成図である。

【００１８】図１（ａ）において、１１は減圧状態で化
学気相成長によりウエハ１７上に膜の成長が行われる直
径１４〜１５ｃｍ程度のチャンバ、１６はチャンバ１内
へ反応ガスを導入する円筒状のガス導入口１４と、チャ
ンバ１１内のウエハ載置台１２上のウエハ１７に向かっ
て広がる漏斗状を有するガス放出口１５とが一体的にけ
いせいされたガス放出管で、ガス放出口１５がウエハ載
置台１２のウエハ載置部を覆っている。

【００１９】１２は直径約８ｃｍ程度のカーボン基体２
０を有するウエハ載置台で、図１（ｂ）に詳細を示すよ
うに、ガス放出口１５と対向するウエハ載置部２３に、
ウエハ１７が収納される、ウエハ１７の厚さ程度の深さ
を有する凹部２２が形成されている。また、載置される
ウエハ１７の裏面と接触する領域及び載置されるウエハ
１７の周辺部に露出する領域、即ちウエハ載置部２３に
相当する領域には、ウエハ１７と同じ種類の半導体部材
である、厚さ約２〜３ｍｍのＩｎＰ体からなる埋込み体
２１が埋め込まれている。更に、カーボン基体２０は、
ウエハ１７を加熱するためのものであり、ウエハ載置部
２３と反対側の面が回転軸１３に固定されている。

【００２０】そして、膜を成長する際、高周波誘導コイ
ル（加熱手段）２４によりカーボン基体２０を加熱する
ことで、凹部２２に載置されたウエハ１７を加熱し、か
つ回転軸１３によりウエハ１７を回転させながら、ウエ
ハ１７上に膜形成を行う。なお、ウエハ載置台１２に形
成されている凹部２２は、ウエハ１７の表面近傍の反応
ガスの流れを均一にするために形成されている。

【００２１】また、１８はガス放出管１６を保持し、チ
ャンバ１２内部を密閉するためのフランジ、１９は反応
ガスをチャンバ１２の外部に排出するため、及びチャン
バ１１内部を減圧するために不図示の排気装置と接続さ
れている排出口である。

【００２２】次に、上記のＭＯＣＶＤ装置を用いてＩｎ
Ｐ基体（化合物半導体基体）からなるウエハ１７上にＩ
ｎＧａＡｓＰ膜（化合物半導体膜）の形成を行う方法に
ついて説明する。

【００２３】まず、チャンバ１１内に設置されたウエハ
載置台１２のウエハ載置部２３にウエハ１７を搭載した
後、排気口１９に接続された不図示の排気装置により、
水素を流したままチャンバ１１内を減圧する。次いで、
ウエハ載置台１３を回転させながら、高周波誘導コイル
２４によりウエハ１７を加熱し、約600 〜650 ℃程度に
昇温する。このとき、ウエハ載置部２３が、ウエハ１７
の半導体部材と同じ種類のＩｎＰ材で形成されているの
で、載置されるウエハ１７及びその周辺部ではほぼ同じ
ように熱が伝導し、このため、ウエハ１７の膜形成面と
その周辺部で熱分布は均一になる。なお、ウエハ１７加
熱の際、ウエハ１７からのリンの乖離を防ぐため、ホス
フィン（ＰＨ₃）ガスを同時に流している。

【００２４】次に、ウエハ１７の温度を保持したまま、
ガス導入口１４よりトリメチルインジウム（ＴＭＩｕ）
／トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）／アルシン（ＡｓＨ
₃）／ホスフィン（ＰＨ₃）の混合ガスを総流量６リッ
トル／分で導入し、チャンバ１１内の圧力を７６Ｔｏｒ
ｒに保持する。このとき、反応ガスはガス放出管１６内
部を管壁に沿って下に流れていく。そして、反応ガスが
漏斗状の部分に達すると、管壁に沿って広がり、ウエハ
１７上に降下していき、加熱されているウエハ１７の熱
により、反応ガスが分解してウエハ上にＩｎＧａＡｓＰ
膜が堆積されはじめる。このとき、ウエハ１７の膜形成
面とその周辺部で熱分布は均一になっているので、反応
ガスの流れに熱分布による乱れは生じず、かつ、分解も
均一に行われる。なお、このとき、ウエハ１７周辺部に
露出するウエハ載置部１２も同じように加熱されている
ので、このウエハ載置部２３上にもウエハ１７上と同じ
ようにＩｎＧａＡｓＰ膜が形成されていく。

【００２５】この状態を所定の時間保持することより、
所定の膜厚のＩｎＧａＡｓＰ膜がウエハ１７上に形成さ
れる。図２は、このようにしてウエハ１７上に形成され
たλ＝１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ膜のＰＬ波長
（λ_PL）の面内分布を調査したものである。図２におい
て、縦軸はλ_PLを示し、横軸はウエハ１７上の位置を示
す。

【００２６】調査結果によれば、中心から両側に約２５
ｍｍの範囲で最大値と最小値の幅が１０ｎｍと、従来の
場合に比較してバラツキが半減した。従って、組成比の
バラツキが小さい、均質なＩｎＧａＡｓＰ膜の形成が可
能となる。

【００２７】以上のように、本発明の実施例の膜形成装
置を用いた膜形成方法によれば、載置されるウエハ１７
の占有面積よりも広い面積のウエハ載置部２３が、ウエ
ハ１７の半導体部材と同じ種類のＩｎＰ材で形成されて
いるので、ウエハ載置台１２を高周波誘導コイル２４に
より加熱し、それによりウエハ１７を加熱した場合、少
なくとも載置されるウエハ１７及びその周辺部ではほぼ
同じように熱が伝導するので、ウエハ１７の膜形成面と
その周辺部で熱分布は均一になる。従って、熱分布によ
る反応ガスの流れの乱れを防止し、分解も均一に行うこ
とができるので、ウエハ１７上に均質なＩｎＧａＡｓＰ
膜の形成を行うことができる。

【００２８】しかも、ウエハ載置部２３であって、載置
されるウエハ１７の周辺部に露出する部分は、載置され
るウエハ１７と同じ種類のＩｎＰ材からなるので、ウエ
ハの周辺部に露出するウエハ載置部２３に形成膜が堆積
された場合でも、露出するウエハ載置部２３ではウエハ
１７上と同様に結晶性を持って形成膜が成長する。この
ため、ウエハ１７と形成膜との密着性と同様に、露出す
るウエハ載置部２３と形成膜との密着性は強固になる。
従って、ウエハ載置部２３からの形成膜の剥離による塵
の発生を大幅に防止することができる。

【００２９】なお、上記の実施例では、ウエハ載置部２
３であって、載置されるウエハ１７と接触する領域及び
載置されるウエハ１７の周辺部に露出する部分にウエハ
１７の半導体部材と同じ種類のＩｎＰ材からなる埋込み
体２１が形成されているが、図２（ａ）に示すように、
ウエハ17ａを収納する凹部22ａの深さ程度の厚さで、凹
部22ａの外側周辺部のみに薄く埋込み体21ａが形成され
ていてもよい。この場合でも、上記実施例と同様な作用
・効果を有する。

【００３０】また、加熱手段として高周波加熱コイル２
４を用いているが、ウエハ載置台12ｂに埋め込まれたヒ
ータ２５を用いてもよい（図２（ｂ））。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明の膜形成装置によ
れば、載置されるウエハの占有面積よりも広い面積のウ
エハ載置部であって、少なくとも載置されるウエハの周
辺部に露出する部分が、ウエハと同じ種類の材質で形成
されているので、加熱手段によりウエハ載置台を加熱す
ることでウエハを加熱した場合、載置されるウエハの膜
形成面及びその周辺部では均一な熱伝導等により熱分布
は均一になる。これにより、反応ガスの流れの乱れを防
止し、分解も均一に行うことができるので、ウエハ上に
組成比のばらつきが少ない、均質な膜の形成を行うこと
ができる。

【００３２】しかも、載置されるウエハと、少なくとも
ウエハの周辺部に露出するウエハ載置部とは同じ半導体
部材からなるので、ウエハの周辺部に露出するウエハ載
置部にはウエハ上と同様に結晶性を持って膜が堆積し、
このため、ウエハと膜との密着性と同様に、ウエハ載置
部と膜との密着性は強固になる。従って、ウエハ載置部
からの形成膜の剥離による塵の発生を大幅に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のＭＯＣＶＤ装置及びウ
エハ載置台の詳細について説明する構成図である。

【図２】本発明の第２及び第３の実施例に係るウエハ載
置台の詳細について説明する構成図である。

【図３】本発明の第１の実施例のＭＯＣＶＤ装置により
形成されたＩｎＧａＡｓＰ膜のλ_PL特性のウエハ面内分
布図である。

【図４】従来例のＭＯＣＶＤ装置及びウエハ載置台の詳
細について説明する構成図である。

【図５】従来例のＭＯＣＶＤ装置により形成されたＩｎ
ＧａＡｓＰ膜のλ_PL特性のウエハ面内分布図である。

【符号の説明】

１１チャンバ、１２ウエハ載置台、１３回転軸、１４ガス導入口、１５ガス放出口、１６ガス放出管、１７ウエハ、１８フランジ、１９排気口、２０カーボン基体、２１埋込み体、２２凹部、２３ウエハ載置部、２４高周波誘導コイル、２５ヒータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に供給する反応ガスにより内部に載
置したウエハ上に膜形成を行うチャンバと、該チャンバ
内に反応ガスを導入するガス導入口と、前記ウエハが載
置されるウエハ載置台と、前記ウエハを加熱してウエハ
近傍の反応ガスを分解する加熱手段とを有する膜形成装
置において、前記ウエハ載置台は前記ウエハの占有面積よりも広い面
積のウエハ載置部を有し、かつ該ウエハ載置部であっ
て、少なくとも前記載置されるウエハの周辺部に露出す
る部分は前記ウエハと同じ種類の材質からなることを特
徴とする膜形成装置。
【請求項２】前記ウエハ載置部であって、少なくとも
前記載置されるウエハと接触する部分及び前記載置され
るウエハの周辺部に露出する部分は、前記ウエハと同じ
種類の材質からなることを特徴とする請求項１記載の膜
形成装置。