JPH05283339A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
- Publication number
- JPH05283339A JPH05283339A JP7483592A JP7483592A JPH05283339A JP H05283339 A JPH05283339 A JP H05283339A JP 7483592 A JP7483592 A JP 7483592A JP 7483592 A JP7483592 A JP 7483592A JP H05283339 A JPH05283339 A JP H05283339A
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- Japan
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- susceptor
- heating
- reaction gas
- heating means
- vapor phase
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Abstract
(57)【要約】
【目的】被成膜基板の直径もしくは幅よりも幅の広い水
平２面を、その形成する水平流路の上面および下面とし
て有する内管の前記下面の開口部に位置する, 加熱され
たサセプタ上の基板を反応ガスが層流状態で通過可能な
装置構成を提供する。 【構成】サセプタ２の上流側にサセプタに近接して反応
ガスを予備加熱するための予備加熱手段１２を設置し、
加熱時の上昇流により乱流化した反応ガスに層流復帰の
ための助走区間を与える。基板区間の層流化をより確実
にするためにサセプタ２の下流側にもサセプタに近接し
て加熱手段１３を設置して再乱流化位置をより下流側へ
移す。
平２面を、その形成する水平流路の上面および下面とし
て有する内管の前記下面の開口部に位置する, 加熱され
たサセプタ上の基板を反応ガスが層流状態で通過可能な
装置構成を提供する。 【構成】サセプタ２の上流側にサセプタに近接して反応
ガスを予備加熱するための予備加熱手段１２を設置し、
加熱時の上昇流により乱流化した反応ガスに層流復帰の
ための助走区間を与える。基板区間の層流化をより確実
にするためにサセプタ２の下流側にもサセプタに近接し
て加熱手段１３を設置して再乱流化位置をより下流側へ
移す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、主に化合物半導体膜
を被成膜基板上に成長させる有機金属気相成長装置を対
象としたものであり、上下方向に対向する，被成膜基板
の直径もしくは幅よりも幅の広い平行２面をそれぞれ、
その形成する水平流路の上面および下面として有する内
管を反応炉容器の内部に設置して反応ガスを水平方向に
流し、前記内管の下面に形成した開口部に配され上面に
組み付けられた被成膜基板の垂直軸まわりに回転駆動さ
れるサセプタを、サセプタの下方に位置する加熱手段に
より加熱することにより被成膜基板に成膜を行う気相成
長装置に関する。
を被成膜基板上に成長させる有機金属気相成長装置を対
象としたものであり、上下方向に対向する，被成膜基板
の直径もしくは幅よりも幅の広い平行２面をそれぞれ、
その形成する水平流路の上面および下面として有する内
管を反応炉容器の内部に設置して反応ガスを水平方向に
流し、前記内管の下面に形成した開口部に配され上面に
組み付けられた被成膜基板の垂直軸まわりに回転駆動さ
れるサセプタを、サセプタの下方に位置する加熱手段に
より加熱することにより被成膜基板に成膜を行う気相成
長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に、この種の有機金属気相成長装置
の従来の構成例を示す。被成膜基板１はサセプタ２の上
面に装着され、サセプタ２は上下移動並びに回転運動の
可能なサセプタ加熱用のヒータ３に搭載されている。反
応ガスは反応炉容器４の端部に設けられた反応ガス入口
５から入り、反応炉内部に設置されている内管６の中を
水平に被成膜基板１の上へと導かれる。反応ガスはヒー
タで加熱されたサセプタ２および被成膜基板１で加熱・
熱分解され、拡散して被成膜基板１へ到達し膜を形成す
る。被成膜基板上を通過したガスは排気出口７から排出
される。
の従来の構成例を示す。被成膜基板１はサセプタ２の上
面に装着され、サセプタ２は上下移動並びに回転運動の
可能なサセプタ加熱用のヒータ３に搭載されている。反
応ガスは反応炉容器４の端部に設けられた反応ガス入口
５から入り、反応炉内部に設置されている内管６の中を
水平に被成膜基板１の上へと導かれる。反応ガスはヒー
タで加熱されたサセプタ２および被成膜基板１で加熱・
熱分解され、拡散して被成膜基板１へ到達し膜を形成す
る。被成膜基板上を通過したガスは排気出口７から排出
される。
【０００３】反応炉容器４と内管６との間の空間にはス
ィープガス入口８から送り込まれたスィープガス (水素
ガスまたは窒素ガスあるいは不活性ガス) が流され、こ
の空間への反応ガスの洩れ出しを防止している。なお、
反応ガスの流路を形成する内管６は、上下方向に対向す
る水平２面６ａ, ６ｂを流路の上面および下面として有
し、サセプタ２を通過する反応ガスの流れの中央部と両
側とでガス流量を等しくして、流路断面の左右方向一様
に反応ガスを熱分解するようにし、垂直軸まわりに回転
する被成膜基板上に成長する薄膜の膜質および厚さが基
板の全表面で均一になるようにしている。
ィープガス入口８から送り込まれたスィープガス (水素
ガスまたは窒素ガスあるいは不活性ガス) が流され、こ
の空間への反応ガスの洩れ出しを防止している。なお、
反応ガスの流路を形成する内管６は、上下方向に対向す
る水平２面６ａ, ６ｂを流路の上面および下面として有
し、サセプタ２を通過する反応ガスの流れの中央部と両
側とでガス流量を等しくして、流路断面の左右方向一様
に反応ガスを熱分解するようにし、垂直軸まわりに回転
する被成膜基板上に成長する薄膜の膜質および厚さが基
板の全表面で均一になるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この種の気相成長装置
では、膜質および膜厚が均一な膜を成長させるためには
反応ガスが被成膜基板上を層流状に流れることが必要で
ある。従来の気相成長装置では、反応ガスを矩形断面を
もつ内管内に導き層流状態を得るとともに、内管が開口
部を有しても内管内の流れが乱されることのないよう
に、内管の外側にも別途スィープガス (水素または窒素
ガスあるいは不活性ガス) を流すことによってこの空間
とのガスの移動を抑える構成がとられている。また、被
成膜基板を装着するサセプタを回転運動の可能な加熱ヒ
ータに搭載させて回転させ、被成膜基板の層流状反応ガ
スの上流側に位置する部分と下流側に位置する部分とで
生じる膜成長の差を補う方式をとっている。
では、膜質および膜厚が均一な膜を成長させるためには
反応ガスが被成膜基板上を層流状に流れることが必要で
ある。従来の気相成長装置では、反応ガスを矩形断面を
もつ内管内に導き層流状態を得るとともに、内管が開口
部を有しても内管内の流れが乱されることのないよう
に、内管の外側にも別途スィープガス (水素または窒素
ガスあるいは不活性ガス) を流すことによってこの空間
とのガスの移動を抑える構成がとられている。また、被
成膜基板を装着するサセプタを回転運動の可能な加熱ヒ
ータに搭載させて回転させ、被成膜基板の層流状反応ガ
スの上流側に位置する部分と下流側に位置する部分とで
生じる膜成長の差を補う方式をとっている。
【０００５】一方、反応ガスの流れは加熱によって影響
を受ける。すなわち、サセプタあるいは被成膜基板の近
傍では、加熱面に直近の下層部のガスは上層部のガスに
比べてより高温となるため、水平方向に導かれる反応ガ
スの流れに対してほぼ直交する上昇流成分が生じる。特
に、加熱されたサセプタの最上流端の近傍では、上記の
上昇流成分の急激な増加により反応ガスの流れに渦流が
発生して層流条件が乱されるために、成長膜の均一性が
著しく損なわれる。すなわち、層流状に導入された反応
ガスは加熱条件の急激な変化によって乱れを生じ、再び
ほぼ層流状の流れとなるにはある助走区間を経ることが
必要となる。したがって良好な成長膜の均一性を得るに
は、被成膜基板の装着領域をサセプタの端部から隔たっ
た領域に設定する必要があり、所定の装着可能領域を確
保するには、回転駆動される加熱ヒータならびにサセプ
タの寸法を被成膜基板の装着領域より大幅に大型にしな
ければならないという問題点があった。
を受ける。すなわち、サセプタあるいは被成膜基板の近
傍では、加熱面に直近の下層部のガスは上層部のガスに
比べてより高温となるため、水平方向に導かれる反応ガ
スの流れに対してほぼ直交する上昇流成分が生じる。特
に、加熱されたサセプタの最上流端の近傍では、上記の
上昇流成分の急激な増加により反応ガスの流れに渦流が
発生して層流条件が乱されるために、成長膜の均一性が
著しく損なわれる。すなわち、層流状に導入された反応
ガスは加熱条件の急激な変化によって乱れを生じ、再び
ほぼ層流状の流れとなるにはある助走区間を経ることが
必要となる。したがって良好な成長膜の均一性を得るに
は、被成膜基板の装着領域をサセプタの端部から隔たっ
た領域に設定する必要があり、所定の装着可能領域を確
保するには、回転駆動される加熱ヒータならびにサセプ
タの寸法を被成膜基板の装着領域より大幅に大型にしな
ければならないという問題点があった。
【０００６】この発明の目的は、回転駆動される加熱ヒ
ータならびにサセプタの寸法を被成膜基板の装着に必要
な程度の寸法に抑えても、被成膜基板の装着領域が加熱
による反応ガスの流れの乱れの影響を受けないで、均一
な膜の成長が可能な気相成長装置を提供することにあ
る。
ータならびにサセプタの寸法を被成膜基板の装着に必要
な程度の寸法に抑えても、被成膜基板の装着領域が加熱
による反応ガスの流れの乱れの影響を受けないで、均一
な膜の成長が可能な気相成長装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明においては、本発明が対象とした，冒頭記
載の構成による気相成長装置を、サセプタの上流側にサ
セプタに近接して反応ガスを予備的に加熱するための第
２の加熱手段を備えた装置として構成する。この、第２
の加熱手段を備えた装置において、さらに、サセプタの
下流側にサセプタに近接して反応ガスを加熱するための
第３の加熱手段を設置するようにすればさらに好適であ
る。
に、この発明においては、本発明が対象とした，冒頭記
載の構成による気相成長装置を、サセプタの上流側にサ
セプタに近接して反応ガスを予備的に加熱するための第
２の加熱手段を備えた装置として構成する。この、第２
の加熱手段を備えた装置において、さらに、サセプタの
下流側にサセプタに近接して反応ガスを加熱するための
第３の加熱手段を設置するようにすればさらに好適であ
る。
【０００８】そして、これら第２, 第３の加熱手段は、
上面を反応ガスの加熱面とする発熱体であってもよく、
また、高熱伝導性材料からなり上面を反応ガスの加熱面
としてサセプタ下方の加熱手段からの熱を前記加熱面に
伝達する伝熱体であってもよい。
上面を反応ガスの加熱面とする発熱体であってもよく、
また、高熱伝導性材料からなり上面を反応ガスの加熱面
としてサセプタ下方の加熱手段からの熱を前記加熱面に
伝達する伝熱体であってもよい。
【０００９】
【作用】上記のごとく、サセプタの上流側にサセプタに
近接して反応ガスの予備加熱手段を設置すると、この領
域に加熱の助走領域が形成され、加熱によって生じる上
昇流による反応ガスの乱れがこの領域で完了するので、
サセプタならびにサセプタを搭載する加熱用ヒータの大
きさを被成膜基板を装着するに足る必要最小限の寸法に
抑えても、被成膜基板上では反応ガスの流れは層流状に
復しており、良好な膜質および膜厚の均一性を有する膜
成長を行うことができる。
近接して反応ガスの予備加熱手段を設置すると、この領
域に加熱の助走領域が形成され、加熱によって生じる上
昇流による反応ガスの乱れがこの領域で完了するので、
サセプタならびにサセプタを搭載する加熱用ヒータの大
きさを被成膜基板を装着するに足る必要最小限の寸法に
抑えても、被成膜基板上では反応ガスの流れは層流状に
復しており、良好な膜質および膜厚の均一性を有する膜
成長を行うことができる。
【００１０】また、さらに下流側に反応ガスの加熱手段
を設置すると、サセプタの下流部分での、加熱条件の急
激な変化に伴う反応ガスの流れの乱れ部分を被成膜基板
より下流側へと移行させることができるので、サセプタ
上での反応ガスの流れの層流状態の確保により有効であ
り、より良好な均一性を有する膜成長を行うことが可能
となる。
を設置すると、サセプタの下流部分での、加熱条件の急
激な変化に伴う反応ガスの流れの乱れ部分を被成膜基板
より下流側へと移行させることができるので、サセプタ
上での反応ガスの流れの層流状態の確保により有効であ
り、より良好な均一性を有する膜成長を行うことが可能
となる。
【００１１】上記サセプタ上流側の予備加熱手段 (第２
の加熱手段) およびサセプタ下流側の加熱手段 (第３の
加熱手段) を、上面を反応ガスの加熱面とする発熱体と
すれば、与えられた加熱面の寸法を維持して被成膜基板
上で層流状態を得るための温度調整が容易に可能にな
り、また、これらの加熱手段を、高熱伝導性材料からな
り上面を反応ガスの加熱面としてサセプタ下方の加熱手
段からの熱を前記加熱面に伝達する伝熱体とすれば、伝
熱体の構造が単純なため、流れ方向寸法の設定により、
基板上で層流状態を得ることが比較的安価に可能にな
る。
の加熱手段) およびサセプタ下流側の加熱手段 (第３の
加熱手段) を、上面を反応ガスの加熱面とする発熱体と
すれば、与えられた加熱面の寸法を維持して被成膜基板
上で層流状態を得るための温度調整が容易に可能にな
り、また、これらの加熱手段を、高熱伝導性材料からな
り上面を反応ガスの加熱面としてサセプタ下方の加熱手
段からの熱を前記加熱面に伝達する伝熱体とすれば、伝
熱体の構造が単純なため、流れ方向寸法の設定により、
基板上で層流状態を得ることが比較的安価に可能にな
る。
【００１２】
【実施例】図１に、本発明による気相成長装置構成の第
１の実施例を示す。図において、図３と同一部材には同
一符号が付されている。反応炉容器４の一端に設置され
た反応ガス入口５から導入され、内管６の内部を流れる
反応ガスが、ヒータ３に搭載され加熱されるサセプタ２
および被成膜基板１に達する直前の位置に、ヒータと同
様に上面を加熱面とする予備加熱ヒータ１１を配置す
る。本予備加熱ヒータ１１は石英ガラスからなる内管６
と組み合わせて反応ガス流路を形成している。被成膜基
板１およびサセプタ２は回転駆動が可能なヒータ３に搭
載されているので、回転状態にて膜成長を行うことによ
り、膜質および膜厚の均一性を向上することができる。
１の実施例を示す。図において、図３と同一部材には同
一符号が付されている。反応炉容器４の一端に設置され
た反応ガス入口５から導入され、内管６の内部を流れる
反応ガスが、ヒータ３に搭載され加熱されるサセプタ２
および被成膜基板１に達する直前の位置に、ヒータと同
様に上面を加熱面とする予備加熱ヒータ１１を配置す
る。本予備加熱ヒータ１１は石英ガラスからなる内管６
と組み合わせて反応ガス流路を形成している。被成膜基
板１およびサセプタ２は回転駆動が可能なヒータ３に搭
載されているので、回転状態にて膜成長を行うことによ
り、膜質および膜厚の均一性を向上することができる。
【００１３】図２は、本発明による気相成長装置構成の
第２の実施例を示す。図において、図３と同一部材には
同一符号が付されている。本実施例では、第１の実施例
において予備加熱ヒータ１１が設置されたサセプタの上
流側の位置に熱伝導性の高いカーボンあるいはＳｉＣ等
のセラミック材料で形成され、ヒータ３で側面を加熱さ
れて高温状態に保持される上流側加熱ユニット１２を配
置し、さらに被成膜基板１およびサセプタ２の下流側に
も同様のセラミック材料製の下流側加熱ユニット１３が
配置されている。
第２の実施例を示す。図において、図３と同一部材には
同一符号が付されている。本実施例では、第１の実施例
において予備加熱ヒータ１１が設置されたサセプタの上
流側の位置に熱伝導性の高いカーボンあるいはＳｉＣ等
のセラミック材料で形成され、ヒータ３で側面を加熱さ
れて高温状態に保持される上流側加熱ユニット１２を配
置し、さらに被成膜基板１およびサセプタ２の下流側に
も同様のセラミック材料製の下流側加熱ユニット１３が
配置されている。
【００１４】
【発明の効果】本発明においては、気相成長装置を上述
の構成としたので次のような効果が得られる。請求項第
１項の装置では、上流側の予備加熱手段設置領域で加熱
によって生じる反応ガスの乱れの領域が完了するので、
サセプタならびにサセプタを搭載する加熱用ヒータの大
きさを被成膜基板を装着するに足る必要最小限の寸法に
抑えても、被成膜基板上では反応ガスの流れは層流状に
復しており良好な膜質および膜厚の均一性を有する膜成
長を行うことができる。したがって、均一性向上のため
に成長時に回転させなければならないサセプタならびに
サセプタを搭載する加熱用ヒータの大きさが小型になる
ので、構造上で生ずる回転の制限条件が緩和され、高速
での回転も可能となる。また、所定の回転条件でサセプ
タに積載できる被成膜基板の装着可能領域が大幅に拡大
され、例えばサセプタの直径に近い直径の基板成膜が可
能になる。
の構成としたので次のような効果が得られる。請求項第
１項の装置では、上流側の予備加熱手段設置領域で加熱
によって生じる反応ガスの乱れの領域が完了するので、
サセプタならびにサセプタを搭載する加熱用ヒータの大
きさを被成膜基板を装着するに足る必要最小限の寸法に
抑えても、被成膜基板上では反応ガスの流れは層流状に
復しており良好な膜質および膜厚の均一性を有する膜成
長を行うことができる。したがって、均一性向上のため
に成長時に回転させなければならないサセプタならびに
サセプタを搭載する加熱用ヒータの大きさが小型になる
ので、構造上で生ずる回転の制限条件が緩和され、高速
での回転も可能となる。また、所定の回転条件でサセプ
タに積載できる被成膜基板の装着可能領域が大幅に拡大
され、例えばサセプタの直径に近い直径の基板成膜が可
能になる。
【００１５】請求項第２項の装置では、さらに下流側に
反応ガスの加熱手段が設置されているので、サセプタの
下流部分での加熱条件の急激な変化 (加熱停止) に伴う
反応ガスの流れの乱れ部分を被成膜基板より下流側へと
移行させることができるので、サセプタ上での反応ガス
の流れの層流状態の確保がより効果的に行われ、より良
好な膜質, 膜厚均一性を有する膜成長を行うことが可能
となる。
反応ガスの加熱手段が設置されているので、サセプタの
下流部分での加熱条件の急激な変化 (加熱停止) に伴う
反応ガスの流れの乱れ部分を被成膜基板より下流側へと
移行させることができるので、サセプタ上での反応ガス
の流れの層流状態の確保がより効果的に行われ、より良
好な膜質, 膜厚均一性を有する膜成長を行うことが可能
となる。
【００１６】そして、請求項第３項ないし第６項に記載
したように、第２または第３の加熱手段を発熱体とした
場合には、基板位置で反応ガスの層流状態を得るための
加熱面の温度調整が容易となり、異なる種類の化合物半
導体薄膜形成への対応が容易となる。また、伝熱体とし
た場合には、伝熱体の寸法設定のみにて比較的安価に反
応ガスの層流状態を得ることが可能になる。
したように、第２または第３の加熱手段を発熱体とした
場合には、基板位置で反応ガスの層流状態を得るための
加熱面の温度調整が容易となり、異なる種類の化合物半
導体薄膜形成への対応が容易となる。また、伝熱体とし
た場合には、伝熱体の寸法設定のみにて比較的安価に反
応ガスの層流状態を得ることが可能になる。
【図１】本発明による気相成長装置構成の第１の実施例
を示す装置本体の縦断面図
を示す装置本体の縦断面図
【図２】本発明による気相成長装置構成の第２の実施例
を示す装置本体の縦断面図
を示す装置本体の縦断面図
【図３】従来の気相成長装置の構成例を示す装置本体の
縦断面図
縦断面図
【符号の説明】 １ 基板（被成膜基板） ２ サセプタ ３ ヒータ（加熱手段） ４ 反応炉容器 ６ 内管 ６ａ 上面 ６ｂ 下面 １１ 予備加熱ヒータ（第２の加熱手段） １２ 加熱ユニット（第２の加熱手段） １３ 加熱ユニット（第３の加熱手段）
Claims (6)
- 【請求項１】上下方向に対向する，被成膜基板の直径も
しくは幅よりも幅の広い平行２面をそれぞれ、その形成
する水平流路の上面および下面として有する内管を反応
炉容器の内部に設置して反応ガスを水平方向に流し、前
記内管の下面に形成した開口部に配され上面に組み付け
られた被成膜基板の垂直軸まわりに回転駆動されるサセ
プタを、サセプタの下方に位置する加熱手段により加熱
することにより被成膜基板に成膜を行う気相成長装置に
おいて、前記サセプタの上流側にサセプタに近接して反
応ガスを予備的に加熱するための第２の加熱手段を設置
したことを特徴とする気相成長装置。 - 【請求項２】請求項第１項に記載の装置において、サセ
プタの下流側にサセプタに近接して反応ガスを加熱する
ための第３の加熱手段を設置したことを特徴とする気相
成長装置。 - 【請求項３】請求項第１項または第２項に記載の装置に
おいて、第２の加熱手段が、上面を反応ガスの加熱面と
する発熱体であることを特徴とする気相成長装置。 - 【請求項４】請求項第１項または第２項に記載の装置に
おいて、第２の加熱手段が、高熱伝導性材料からなり上
面を反応ガスの加熱面としてサセプタ下方の加熱手段か
らの熱を前記加熱面に伝達する伝熱体であることを特徴
とする気相成長装置。 - 【請求項５】請求項第２項に記載の装置において、第３
の加熱手段が、上面を反応ガスの加熱面とする発熱体で
あることを特徴とする気相成長装置。 - 【請求項６】請求項第２項に記載の装置において、第３
の加熱手段が、高熱伝導性材料からなり上面を反応ガス
の加熱面としてサセプタ下方の加熱手段からの熱を前記
加熱面に伝達する伝熱体であることを特徴とする気相成
長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7483592A JPH05283339A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7483592A JPH05283339A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283339A true JPH05283339A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13558796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7483592A Pending JPH05283339A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05283339A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001522138A (ja) * | 1997-11-03 | 2001-11-13 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 長寿命高温プロセスチャンバ |
| KR100442961B1 (ko) * | 2001-12-31 | 2004-08-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 박막 형성방법 |
| JP2009170676A (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Toshiba Corp | エピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法 |
| JP2011513971A (ja) * | 2008-02-27 | 2011-04-28 | エス． オー． アイ． テック シリコン オン インシュレーター テクノロジーズ | Ｃｖｄリアクタにおける気体状前駆体の熱化 |
| JP2015122503A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | ユ−ジーン テクノロジー カンパニー．リミテッド | 基板処理装置 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP7483592A patent/JPH05283339A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001522138A (ja) * | 1997-11-03 | 2001-11-13 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 長寿命高温プロセスチャンバ |
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