JPH0639358B2 - 有機金属気相成長装置 - Google Patents

有機金属気相成長装置

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JPH0639358B2
JPH0639358B2 JP59250243A JP25024384A JPH0639358B2 JP H0639358 B2 JPH0639358 B2 JP H0639358B2 JP 59250243 A JP59250243 A JP 59250243A JP 25024384 A JP25024384 A JP 25024384A JP H0639358 B2 JPH0639358 B2 JP H0639358B2
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    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機金属気相成長装置即ち例えば各種半導体
装置の製造工程に適用される有機金属気相成長(MOCVD:M
etal Organic Chemical Vapor Deposition)に用いられ
る有機金属気相成長装置に係わる。
〔従来の技術〕
従来MOCVD等の気相結晶成長に用いられる気相反応装置
は、例えば第２図に示すように石英管よりなる横型の反
応管(1)の一端から他端に向かって原料ガスを送り込み
反応管(1)内の原料ガスの気流に沿うようにウェファ
(2)、即ち気相エピタキシャル成長されるサブストレイ
トを支持する支持台(3)、いわゆるサセプタが配置さ
れ、例えば高周波コイル(4)によってこの支持台(3)が加
熱されてウェファ(2)を所要の基板温度に加熱させ、こ
のウェファ上を接触して通過する原料ガスの熱分解反応
によってウェファ(2)上に所要のエピタキシャル成長
層、例えば化合物半導体層を気相成長させる。或いは第
３図に示すように同様に、例えば石英管よりなる縦型の
反応管(1)即ちベルジャを設け、その上方から下方に原
料ガスを送り込んでその原料ガスの気流にほぼ正対する
ように、即ち水平面内にウェファ(2)を配置した支持台
(3)、即ちサセプタを配置し、これを水平面内で回転す
るようにした気相反応装置が用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、上述したような気相反応装置を用いる場合、
ウェファに対して均一な気相成長を行い難いという欠点
がある。
即ち、第２図に示した横型構成のものにおいては、ウェ
ファが原料ガスの気流にほぼ沿って配置されるためにウ
ェファ上における原料ガス気流の上流と下流とで気相成
長速度に差が生じやすく、殊にウェファの数を増すにつ
れてその差は顕著になる。
また、第３図で説明した縦型の回転方式をとる場合にお
いても同様に、支持台の半径方向に関して気相成長速度
に差が生じたり、また成長層の組成に不均一性を招来す
る等の問題点がある。
本発明は特にその気相成長の条件設定に厳密性を有する
MOCVDにおいて、簡潔な構成を採って上述した問題点を
効果的に解消することのできるようにした、即ち複数の
ウェファに関して且つ各ウェファにおいて一様な気相成
長と一様な組成の気相成長層を形成することができるよ
うにした有機金属気相成長装置を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においては反応管、例えば縦型のベルジャ内にそ
の上方より下方に向かって反応気体、即ち原料ガスを送
り込んでその主たる流れの方向が例えばほぼ鉛直方向の
反応気体の流れを形成する。そして、この反応気体の主
たる流れの方向に対して直交することなく、また平行す
ることなく所要の傾きをもって気相成長を行う基板、即
ちウェファを載置する複数の支持台、即ちサセプタを、
反応気体の流れのほぼ中心軸を、中心としてその周りに
同心的に配置する。一方、この支持台に関連して各支持
台を夫々上述した傾きを保持して、即ちそのウェファの
載置面に沿ってこれらを回転即ち自転させる手段を設け
ると共に全支持台の相対的配置関係を保持した状態でこ
れら複数の支持台を上述した傾きを保持した状態で全体
的に回転即ち公転させる手段を設ける。
即ち、本発明においては、第１図に本発明装置の一例の
略線的断面図を示すように、回転駆動される回転軸(14)
の外周部に、それぞれウェファ(16)を載置する複数の円
板状の支持台(17)を、それぞれその中心軸を中心に回転
軸(14)の軸心と所要の角度を保持して回動自在に軸支
し、支持台(17)の外周には傘歯車(20)を配置してこの傘
歯車(20)が回転軸(14)を中心としてその回りに配置され
た固定の冠歯車(21)に噛合させ、支持台(17)の回転中心
軸の回転軸(14)に対する角度を、そのウェファの載置面
が有機金属気相成長原料ガスの供給気流に対して所要の
傾きを保持する角度に選定し、回転軸(14)の駆動によっ
て、この回転軸(14)の回りに支持台(17)が公転するとと
もに、この支持台(17)の傘歯車(20)と固定の冠歯車(21)
との噛合によって自転するように構成する。
〔作用〕
上述したように本発明による有機金属気相成長装置によ
れば、反応気体の気流に対して所要の傾きをもってウェ
ファの支持台が自転し且つ全体的に公転させるようにし
たので各支持台上のウェファは各部ほぼ一様な条件をも
って反応気体の流れに接触することになるので、その成
長速度、及び組成において全ウェファに関し、また各ウ
ェファの各部において均一とすることができる。
〔実施例〕
第１図を参照して本発明による有機金属気相成長装置の
一例を説明する。本発明においては、例えば石英ベルジ
ャよりなる縦型の反応管(11)を設け、そのほぼ軸心上に
上端に反応気体の供給口(12)を設け下方の例えば側方に
排出口(13)を設ける。このようにして例えば、反応管(1
1)のほぼ軸心を中心とする反応気体の主たる流れを形成
する。この軸心に沿う、即ち鉛直方向に沿う反応気体の
流れの軸心、言い換えれば反応管(11)の軸心上にこの軸
を中心として回転自在に枢支された回転軸(14)を設け
る。(15)はこの回転軸(14)を回転駆動する駆動モータを
示す。
回転軸(14)の上端の周囲には、夫々ウェファ(16)を載置
支持する複数個、例えば３個の円板状支持台(17)いわゆ
るサセプタを夫々支持台(17)の中心軸を中心として回転
自在に枢支する。各支持台(17)は、回転軸(14)に対して
等角間隔に配置する。例えば支持台(17)が３個設けられ
る場合、これら各支持台(17)は、回転軸(14)に対して12
0°の角間隔をもって配置される。各支持台(17)は、そ
の各ウェファ載置面が反応管(11)の内壁面側に向けら
れ、且つ互いに下方に向かって広がる傾きをもって配置
する。即ち各支持台(17)は、その板面方向、即ちウェフ
ァの載置面が気流の主たる流れの方向、即ち鉛直方向に
対して、従って回転軸(14)の中心軸に対して平行及び垂
直にあらざる所要の角度θ例えば80°〜10°の角度をも
って配置する。これら各支持台(17)の回転軸(14)に対す
る回転枢支は、例えば回転軸(14)の外周に突設した円柱
軸(18)に支持台(17)の背面に設けた円筒凹部を有するボ
ス(19)を嵌合させることによって回転自在に枢支するこ
とができる。そして、これら支持台(17)に関連してこれ
の自転手段を設ける。この自転手段は例えば各円板状支
持台(17)の外周面に傘歯車(20)を形成し、一方これらと
夫々噛み合う冠歯車(21)を、回転軸(14)の回りにこれと
同心的に且つ回転軸(14)と直交する水平面内に配置して
なる。
(22)は高周波コイルでこれに高周波を通電することによ
って支持台(17)を誘導加熱してウェファ(16)を所要の気
体温度に加熱するようになされている。
反応管(11)内に配置される支持台(17)はグラファイト或
いはＳｉＣによって構成され、回転軸(14)、冠歯車(2
1)、傘歯車(20)等は不純物ガスを放出することがなくま
た耐熱性に優れた石英、グラファイト、セラミック或い
はSiCによって構成される。支持台(17)は、その外周に
設けられる傘歯車(17)と共に全体として一体に成型する
こともできるし、支持台(17)をウェファ(16)を支持する
支持面と外周の傘歯車(20)と別体に異なる材料によって
構成して両者を合体する等種々の構成をとり得る。尚、
支持台(17)の特にそのボス(19)と、回転軸(14)の特にこ
れより突設した軸(18)とをグラファイトによって構成す
る場合は、両者の摺り合わせ、したがって支持台(17)の
回転を滑らかに行うことができる。
上述の本発明による有機金属気相成長装置において、気
相反応例えば化合物半導体AlGaAsの気相成長を行わんと
する場合、その供給口(12)よりキャリアガスの例えばＨ
２ガスと共に、反応気体、即ち原料ガスの例えばトリメ
チルアルミニウム、トリメチルガリウム及びアルシンの
各気体を、所定の割合をもって送り込む。このようにし
てその気流をサセプタ、即ち支持台(17)上のウェファに
接触させるものであるが、この場合駆動モータ(15)によ
って回転軸(14)を回転させる。このようにすると回転軸
(14)の回転によってこれに支持された全支持台(17)が回
転軸(14)の回りに互いの位置関係を保持した状態で回転
して公転する。すなわちこの回転軸(14)が公転手段とな
る。そして、これと共にこの公転に伴って冠歯車(21)と
支持台(17)の周面の傘歯車との噛合によって支持台(17)
が夫々その中心軸を中心として自転する。従ってこの支
持台(17)上に支持されたウェファ(16)は、これが自転し
つつ且つ反応管(11)の軸心を中心として回転するので、
支持台(17)上に支持されたウェファ(16)の各部は、ほぼ
同一条件下で、反応気体の流れに接触することになる。
尚、支持台(17)上には１枚のウェファ(16)を配置するこ
ともできるし、支持台(17)上に複数個配列することもで
きる。
〔発明の効果〕 上述したように本発明においては、反応管(11)内におい
てウェファ(16)が自転及び公転するようにしたことによ
って全ウェファ(16)に関して、また各ウェファの全域に
おいて一様に反応気体に接触することができて反応速度
のむらや組成むらを効果的に回避することができる。ま
た上述した本発明によれば、支持台(17)のウェファ(16)
の載置面即ちウェファ(16)の表面が反応気体の気流に正
対しないようにしたことによってウェファ(16)の表面で
気体のよどみ等が生じることがなく確実に常に新しい反
応ガスが接触しつつ気相成長を行うことができるので、
例えばエピタキシャル成長において多結晶の発生等の不
都合を回避することができる。
また、本発明においては、回転駆動される回転軸(14)に
よってウェファの支持台(17)の公転を行うとともに、そ
の自転をも行わしめるものであるが、特にこの自転を傘
歯車(20)と冠歯車(21)とによる歯車機構によって行うこ
とによって確実にその自転を行うことができるのでMOCV
Dにおける厳密な気相成長の条件設定に対しても各ウェ
ファに関して均一な気相成長を行うことができる。
更に、この歯車機構を支持台(17)の周面に設けた傘歯車
(20)とその公転軌跡に配置した冠歯車(21)とによって構
成したので全体として簡潔、小型に構成できるものであ
る。
また上述した例によれば、一般に支持台(17)は、その加
熱コイル(22)に近い外周部における加熱温度が大となり
がちであるが、上述した構成によるときは、支持台(17)
の外周においてその傘歯車(20)が冠歯車(21)に噛合し
て、これより熱が放散するようになされるので支持台(1
7)における中央部と外周部との温度差が比較的小さく抑
えられるという利点を有し、これによって更に気相反応
即ち例えば気相エピタキシャル成長が均一に行われると
いう利益がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による有機金属気相成長装置の一例の略
線的縦断面図、第２図及び第３図は従来の気相反応装置
の各例の略線的構成図である。 (11)……反応管、(14)……回転軸、(17)……支持台、(1
6)……ウェファ、(20)……傘歯車、(21)……冠歯車。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−74483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−148424（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−41669（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−44833（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭49−17196（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転駆動される回転軸の外周部に、それぞ
    れウェファを載置する複数の円板状の支持台が、それぞ
    れその中心軸を中心に上記回転軸の軸心と所要の角度を
    保持して回動自在に軸支され、 上記支持台の外周には傘歯車が配置されて該傘歯車が上
    記回転軸を中心としてその回りに配置された固定の冠歯
    車に噛合され、 上記支持台の回転中心軸の上記回転軸に対する角度は、
    上記ウェファの載置面が有機金属気相成長原料ガスの供
    給気流に対して所要の傾きを保持する角度に選定され、 上記回転軸の駆動によって、該回転軸の回りに上記支持
    台が公転するとともに、該支持台の傘歯車と上記固定の
    冠歯車との噛合によって自転することを特徴とする有機
    金属気相成長装置。
JP59250243A 1984-11-27 1984-11-27 有機金属気相成長装置 Expired - Lifetime JPH0639358B2 (ja)

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