JPH065525A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の基板上に同時に均一なエピタキシャル
膜の形成を可能とし、その生産性の向上を図る。 【構成】 気相成長装置の反応室１は、ガス導入ライン
２と、ガス流路変更手段である複数のガス導入穴３、導
入された反応ガスをガス流の進行方向に断面が拡大する
ガス拡散部４、反応ガスを分解して結晶基板上に薄膜形
成する反応部５、ガス排気ライン６から構成されてい
る。ガス導入穴３はガス流をその進行方向に対して直角
な４方向に強制的に曲げるように形成してある。このよ
うな構成によって、反応ガスをガス導入ライン２からガ
ス拡散部４に導くときにガスの導入方向を強制的に変え
ることによって反応管の中央での流速を低下させ手、ガ
ス流速を均一にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機金属や水素化物を用
いた気相成長法による半導体デバイスの製造装置に係わ
り、特に複数の基板上に同時に且つ均一なエピタキシャ
ル層を形成して、その生産性の向上を図った気相成長装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の製造プロセスにおい
て、基板結晶表面上にエピタキシャル膜を形成する技術
として有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）が知られて
いる。特に最近ＡｌＧａＩｎＰ系の６００ｎｍ帯の半導
体レーザを製造する手法として用いられてきている。

【０００３】従来のＭＯＶＰＥ法によるエピタキシャル
膜の形成は、例えば次のような装置により実施された。
図５、図６はそれぞれ従来のＭＯＶＰＥ装置の反応室１
内部断面図、および反応室内部の詳細な構成図を示した
ものである。反応室１内部は、ガス導入ライン２、ガス
流の進行方向に断面が拡大するガス拡散部４、反応ガス
を分解して結晶基板上にエピタキシャル膜を形成する反
応部５と、ガス排気ライン６から構成されていた。ガス
導入ライン２から導入された反応ガスは、ガス拡散部４
でガス流の進行方向とは直交する方向に広がりながら反
応部５に導かれる。結晶基板を例えば７００度に加熱す
ると、反応ガスは分解し、結晶基板上にエピタキシャル
膜が形成される。このとき、ガス流の進行方向とは直交
する方向において、反応ガスの流速は、反応部５の中心
において最大値となり、側面近傍においては粘性抵抗に
より零となるため、反応ガス濃度は同じであっても、大
きな反応ガスの流速分布ができ、図３の従来例に示すよ
うに形成されたエピタキシャル膜の膜厚は中央において
厚く、周辺部で薄くなる傾向が顕著で、±１０％の膜厚
分布を生じた。

【０００４】エピタキシャル膜の形成においては、製品
の歩留まり向上の観点から膜厚は均一であることが要求
される。従来、ガス流の進行方向における膜厚の均一化
は、例えば、基板の上流側の面上で消費された反応成分
の濃度が下流側において補償され膜厚の均一性が確保さ
れるように、図５に示すように反応部５において下流に
行くに従いガスの経路がせまくなるように、反応部５上
面を傾斜することで可能であった。 一方、ガス流の進
行方向とは直交する方向においては、例えば、反応部５
の断面積を大きくして、反応ガスの等流速領域を大きく
したり、機械的手段により基板を回転する方法がとられ
てきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前者の方法では、装置
が大型化、大量の反応ガスを消費するため生産コストの
上昇につながる。一方、後者の場合、確かに確実な方法
ではあるが、用いる材料や気相成長条件上の制約から、
これだけでは十分な均一性は望めない。 このように、
従来の気相成長装置ではガスの流れの方向の膜厚分布は
比較的簡単に均一化できるが、ガス流と直交する方向で
は困難であった。特に複数枚の基板結晶を同時に処理す
る場合には深刻な問題となっていた。

【０００６】そこで、本発明はガスの流れと直交方向の
膜厚分布を均一とする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】上記目的を達成するため
本発明の気相成長装置は、ガス導入ラインと、ガス流の
進行方向に断面が拡大するガス拡散部と、反応ガスを分
解ののち結晶基板上に薄膜形成する反応部とを少なくと
も具備する反応室を有するものであって、反応部におい
てガス流速がガス流の進行方向と直交する面において均
一化するように反応室のガス導入ライン端部に近接して
ガス流路変更手段を設けたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、ガス流路変更手段をガス導入
ライン端部に近接して所定の形状で配置することによ
り、ガス拡散部の中央でのガス流は一旦遮蔽されるた
め、反応部におけるガス流速が均一化され、ガス流の進
行方向と直交する方向において結晶基板上に均一なエピ
タキシャル膜が形成できる。更に基板回転手段を設ける
ことにより、より均一なエピタキシャル膜の形成が可能
となる。

【０００９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て説明する。図１、図２はそれぞれ本発明の一実施例で
ある気相成長装置の反応室断面図、および反応室内部の
詳細な構成図である。図において、２はガス導入ライ
ン、４は導入された反応ガスを進行方向に断面が拡大す
るガス拡散部、５は反応ガスを分解して結晶基板上にエ
ピタキシャル膜を形成する反応部であり、石英で形成さ
れている。また、６はガス排気ラインである。３はガス
流路変更手段となるガス導入穴で、ガス流の進行方向に
対して垂直な４方向に設けてある。

【００１０】ガス導入ライン２内で混合された反応ガス
は、ガス導入穴３よりガス拡散部４に導入される際、ガ
ス流の導入方向をガス流の進行方向に対して垂直な４方
向に強制的に曲げられる。このようにして導入された反
応ガスは、ガス拡散部４でガス流の進行方向とは直交す
る方向に広がり反応部５に導かれる。結晶基板を例えば
７００度に加熱すると、反応ガスは分解し、結晶基板上
にエピタキシャル膜が形成される。成長されたエピタキ
シャル膜の基板内での膜厚分布は図３に示すように±２
％以内であり、従来例の±１０％に比べ大幅に改善され
た。これは、ガス流の進行方向とは直交する方向におい
ては、ガス導入穴３を設けることでガス拡散部４中央で
の流速は抑制され、等流速領域が広くなったためであ
る。

【００１１】なお、上記実施例ではガス流路変更手段が
ガス導入穴の場合について示したが、中央部での流速を
抑制するような構成であればよく、たとえば図４のよう
にガス導入ライン端部に近接して遮蔽球や遮蔽板を設け
ても良い。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、ガス流路変更手段をガ
ス導入ライン端部に近接して所定の形状で配置すること
により、反応部におけるガスの流速が均一化され、ガス
流の進行方向と直交する方向において結晶基板上に均一
なエピタキシャル膜が形成できる。よって半導体レーザ
等のデバイスの生産性の向上に極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のＭＯＶＰＥ装置の反応室断
面図

【図２】本発明の一実施例のＭＯＶＰＥ装置の反応室内
の詳細な構成図

【図３】形成したエピタキシャル膜の膜厚分布の比較例
を示す図

【図４】本発明の実施例のＭＯＶＰＥ装置の反応室内の
詳細な構成図

【図５】従来のＭＯＶＰＥ装置の反応室断面図

【図６】従来のＭＯＶＰＥ装置の反応室内の詳細な構成
図

【符号の説明】

１ 反応室 ２ ガス導入ライン ３ ガス導入穴 ４ ガス拡散部 ５ 反応部 ６ ガス排気ライン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス導入ラインと、ガス流の進行方向に断
   面が拡大するガス拡散部と、反応ガスを分解ののち結晶
   基板上に薄膜形成する反応部とを少なくとも具備する反
   応室を有する気相成長装置であって、反応部においてガ
   ス流速がガス流の進行方向と直交する面において均一化
   するようにガス導入ライン端部に近接してガス流路変更
   手段を設けたことを特徴とする気相成長装置。