JPH06291066A - 半導体気相成長装置 - Google Patents

半導体気相成長装置

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JPH06291066A
JPH06291066A JP10180093A JP10180093A JPH06291066A JP H06291066 A JPH06291066 A JP H06291066A JP 10180093 A JP10180093 A JP 10180093A JP 10180093 A JP10180093 A JP 10180093A JP H06291066 A JPH06291066 A JP H06291066A
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JP
Japan
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susceptor
substrate
distance
wafer tray
grow
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Application number
JP10180093A
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English (en)
Inventor
Nozomi Matsuo
望 松尾
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 反応炉1中で複数の被成長基板4を略水平に
保持し、少なくとも前記複数の基板を回転軸3を中心に
300rpm以上2000rpm以下の速度で公転させ
る機構を有する半導体気相成長装置である。前記被成長
基板を保持する回転サセプタ12の直径が120mm以
上450mm以下、前記回転サセプタ外側と前記反応炉
の内壁との距離が15mm以上80mm以下の半導体気
相成長装置であって、前記被成長基板を保持する回転サ
セプタの外周端と最も近接する前記被成長基板の端部と
の距離を、前記回転サセプタの半径に対してその15%
以上、30%以下とした半導体気相成長装置である。 【効果】 同時に処理される複数の被成長基板上に均一
性良好な薄膜を成長させることが可能となり、量産性向
上に直結することから、産業上の有益性は極めて大き
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数枚の被成長基板上
に結晶薄膜を同時に気相成長させる際の生成結晶膜の均
一性を高める半導体気相成長装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4により従来の半導体気相成長装置を
説明する。図4(a)において、1は石英等で作られる
内径230mmの反応管、2は被成長基板を保持するカ
ーボン等で作られた直径150mmのサセプタ、3は前
記サセプタの回転を行う回転軸、4はサセプタ上に載置
された被成長基板であり、その表面に半導体の結晶膜が
成長する。5はサセプタの加熱を行うカーボン等で作ら
れたヒーター、6は前記ヒーターの支持台である。本例
ではヒーター5によって、被成長基板4を載置したサセ
プタ2を500〜700℃に加熱し、かつ、回転軸3に
よってサセプタ2を600〜1200rpmで回転させ
ながら、原料ガス7の熱分解を利用して被成長基板4上
に膜厚数μm以下の半導体薄膜が形成されるものであ
り、図4(b)に示すように被成長基板4は、サセプタ
2上に形成された溝内にほぼ水平に載置される。例え
ば、基板は直径50mm、反応炉の圧力は例えば76t
orrで、ガス流量は約30L/min、基板表面付近
におけるガス流速12cm/secである。本例は4枚
の被成長基板を同時に処理するものであり、言うまでも
なく、量産を目的とした半導体気相成長装置であり、従
って被成長基板面内での結晶膜厚や結晶中の組成等が均
一であることが要求されることはもちろん、同時に処理
される4枚の被成長基板上に形成される半導体薄膜の膜
厚、組成等の特性が同一である必要がある。前記サセプ
タの回転はこれらの均一性を実現するために実施される
ものであり、また、前記600〜1200rpmの回転
数により原料ガスの使用効率も、回転が低速の場合に比
べて増大することが知られている。均一性を実現するた
め、前記サセプタの回転数をはじめとして、反応炉内の
圧力、反応炉へのガス供給量、加熱温度等の作製条件を
調整することが試みられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、原料ガスとし
て、水素中に、TMIn(トリメチルインジウム)等の
有機金属ガスとPH3 等のハイドライドガスを含ませて
供給するいわゆるMOCVD(有機金属化学気相成長)
法において、上記の反応炉を採用すると、被成長基板上
に形成される半導体薄膜の特性に分布が生じる。例えば
膜厚を例にとると、図4(c)に示すように、サセプタ
の回転中心からサセプタの外周方向へ向かい、成長膜厚
が薄くなる傾向を呈し、反応炉圧力やガス供給量等の作
製条件や、回転数等を調整しても、例えば直径50mm
の被成長基板上における膜厚分布は±5%以下には改善
されない。また、膜厚以外の例えば結晶組成や結晶中の
不純物の分布も膜厚と同様にサセプタの回転中心からサ
セプタの外周方向に向かう分布を示し、量産に向けてよ
り均一性を向上する必要がある。本発明の目的は上記の
問題を解決して結晶膜の均一性を向上し、量産に適した
半導体気相気相装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記事情に鑑み
てなされたものであり、本発明の目的は,反応炉中で複
数の被成長基板を略水平に保持し、少なくとも前記複数
の基板を回転軸を中心に300rpm以上2000rp
m以下の速度で公転させる機構を有し、前記被成長基板
を保持する回転サセプタの直径が120mm以上450
mm以下、前記回転サセプタ外側と前記反応炉の内壁と
の距離が15mm以上80mm以下の半導体気相成長装
置であって、前記被成長基板を保持する回転サセプタの
外周端と最も近接する前記被成長基板の端部との距離
を、前記回転サセプタの半径に対してその15%以上、
30%以下としたことを特徴とする半導体気相成長装置
によって達成された。
【0005】本発明の特徴は反応炉中で複数の被成長基
板を略水平に保持し、少なくとも前記複数の基板を回転
軸を中心に300rpm以上、2000rpm以下の速
度で公転させる機構を有する半導体気相成長装置におい
て、前記被成長基板を保持する回転サセプタの外周端と
近接する前記被成長基板の端部との距離を前記回転サセ
プタの半径に対してその15%以上、30%以下とする
ことにある。この値が15%より小さいと形成される成
長膜がサセプタの外周寄りで著しく減少し、30%より
大きいと、反応炉が大きくなり原料効率が悪くなるなど
の問題がある。本発明においては、サセプタの直径は1
20mm以上450mm以下とする。120mm未満で
は被成長基板のサイズによっては本発明で規定する他の
条件を満足できない場合がある。またその上限は実用上
の生産効率から考えて450mm以下が好ましい。ま
た、回転サセプタ外側と反応炉の内壁との距離は15m
m以上80mm以下とする。十分なガス通路を確保する
上で、15mm以上とすることが必要であり、また反応
炉の大きさに対して原料ガスの使用量を不要に増大させ
ないために、その距離を80mm以下とするのが望まし
い。
【0006】
【実施例】次に本発明を図示の実施例に従って説明する
が、本発明はこれに限定されるものでないことはもちろ
んである。図1(a)、(b)は、本発明の半導体気相
成長装置の一実施例におけるサセプタ部の平面図及び正
面図である。同図において図4と同符号は同じものを示
す。この実施例においては、回転の中心に対する被成長
基板4の配置自体は、図4に示す従来例と同一とし、サ
セプタの外径を拡げることによってサセプタの外周端と
被成長基板端部との距離を調整しており、12はこの距
離がサセプタ半径の約20%となるように作製したサセ
プタ、12’はこの距離が約30%となるように作製し
たサセプタである。また、同図内には従来のサセプタ2
も同時に示してあり、前記の距離はサセプタ半径の約1
0%である。図2は図1に記載した3種類のサセプタを
用いた場合の、各々に対する基板4上の膜厚分布を比較
するものである。ここでも、従来の実施例と同様にMO
CVD法によって、InPの結晶膜を約5μm程度形成
した。図から分かるように、従来のサセプタ2では、サ
セプタの外周寄りで膜厚が減少する傾向があるのに対し
て、サセプタ12、サセプタ12’では前記膜厚の減少
傾向はほぼ解消する。詳細に検討した結果、上記距離が
サセプタ半径の15%程度以上から上記の効果は顕著と
なる。
【0007】なお、別の実施例では、図1と異なり、サ
セプタ外径は一定としたまま被成長基板の配置をサセプ
タのより中心に寄せることにより、サセプタ外周端と被
成長基板の端部を遠ざけた結果、図2と同様に膜厚分布
の改善が見られた。上記サセプタ外周端と被成長基板の
端部を大きく遠ざければ、効果はより確実になるものと
判断されるが、この場合、本反応炉構造においては、例
えばサセプタの外径を大きくすることにより、サセプタ
端部と反応管1壁面の距離が狭くなるため、サセプタ上
を通過したガスの排気通路が狭まり、逆にサセプタ端で
ガス流の乱れが生じるため、膜厚均一性の劣化が生じ
る。また、サセプタ端と反応管壁面の距離を確保するた
めに、反応管の内径を拡げる手段も考え得るが、この場
合には、反応管内部の体積が増大し、原料の使用量が増
大するという欠点がある。図2でも示されるように、サ
セプタ外周端と被成長基板の端部との距離が、サセプタ
半径の約20%であるサセプタ12と約30%であるサ
セプタ12’では分布にほとんど差は認められず、か
つ、実用上問題のない均一性が得られていることから、
不必要にこの距離を大きくすることは、上記の弊害を引
き起こす結果となり、好ましくない。検討の結果、15
%から30%の範囲が望ましい。
【0008】図3は本発明の他の実施例を示すものであ
る。本実施例においては、図1に示す実施例とは異な
り、被成長基板4をサセプタ上には直接載置せず、ウエ
ハートレー8上に載置し、このウエハートレー8をサセ
プタ12''上に載せて回転する構造としてある。この場
合には、ウエハートレー8外周端を前記サセプタ外周端
と考え、ウエハートレー外周端と被成長基板端部との距
離を、ウエハートレー半径の15%以上、30%以下と
すれば均一な膜が得られる。図3において、図1と同符
号は同じものを示す。
【0009】なお、本発明は以上に示した実施例に限っ
て適用されるものではなく、様々な応用が可能であるこ
とは言うまでもない。実施例では、結晶成長法としてT
MIn、PH3 を用いたMOCVD法を例にとって説明
したが、原料はこの他にもTEGa(トリエチルガリウ
ム)、AsH3 (アルシン)、TBP(ターシャリ−ブ
チル−ホスフィン)等々を用いることが可能であり、G
aAs(ガリウム−ヒ素)、InGaAsP(インジウ
ム−ガリウム−ヒ素−リン)等、様々な結晶材料を均一
に作製するために、本発明の半導体気相成長装置は有効
である。また実施例では膜厚分布にのみ着目して説明を
行ったが、本発明によって期待される境界層の均一化に
よって、結晶中の構成元素の組成分布や不純物濃度分布
をも均一化することが可能である。さらに、本発明の実
施例では4枚の被成長基板を図示したが、本発明は複数
枚の被成長基板の取扱いを対象としたものであり、枚数
は4枚に限られたものでなく、また基板は図示したよう
な円形である必要は全くない。加えて、本発明は反応炉
の作製に用いる部品の材質等にも制限を加えるものでは
なく、例えば反応管も、実施例で説明した石英製にとら
われることはなく、ステンレス等の他の材質で作製して
も問題はない。
【0010】
【発明の効果】以上、本発明によれば、同時に処理され
る複数の被成長基板上に均一性良好な結晶薄膜を形成す
ることが可能となり、量産性向上に直結することから、
産業上の有益性は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明に係る半導体気相成長装置の一
実施例のサセプタ部を従来例のものと対比して示す平面
図、(b)はそのサセプタ部の正面図である。
【図2】図1のサセプタ部を有する実施例の又は従来例
の半導体気相成長装置を用いた場合の被成長基板上に形
成された各部位の結晶膜の膜厚を示す。
【図3】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図4】(a)は従来の半導体気相成長装置の一例の説
明図、(b)は該装置のサセプタの断面図、(c)は該
装置より得られた被成長基板上に形成された膜厚分布を
示す図である。
【符号の説明】
1 反応管 2 従来のサセプタ 3 回転軸 4 被成長基板 5 加熱用ヒーター 6 ヒーター用支持台 7 原料ガス 8 ウエハートレー 12 改良されたサセプタ 12' 改良されたサセプタ 12'' ウエハートレー用サセプタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応炉中で複数の被成長基板を略水平に
    保持し、少なくとも前記複数の基板を回転軸を中心に3
    00rpm以上2000rpm以下の速度で公転させる
    機構を有し、前記被成長基板を保持する回転サセプタの
    直径が120mm以上450mm以下、前記回転サセプ
    タ外側と前記反応炉の内壁との距離が15mm以上80
    mm以下の半導体気相成長装置であって、前記被成長基
    板を保持する回転サセプタの外周端と最も近接する前記
    被成長基板の端部との距離を、前記回転サセプタの半径
    に対してその15%以上、30%以下としたことを特徴
    とする半導体気相成長装置。
JP10180093A 1993-04-06 1993-04-06 半導体気相成長装置 Pending JPH06291066A (ja)

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JP10180093A JPH06291066A (ja) 1993-04-06 1993-04-06 半導体気相成長装置

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JP10180093A JPH06291066A (ja) 1993-04-06 1993-04-06 半導体気相成長装置

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JPH06291066A true JPH06291066A (ja) 1994-10-18

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ID=14310226

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JP10180093A Pending JPH06291066A (ja) 1993-04-06 1993-04-06 半導体気相成長装置

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JP (1) JPH06291066A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009021533A (ja) * 2007-06-15 2009-01-29 Nuflare Technology Inc 気相成長装置及び気相成長方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009021533A (ja) * 2007-06-15 2009-01-29 Nuflare Technology Inc 気相成長装置及び気相成長方法

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