JPH0744156B2 - 半導体薄膜気相成長装置 - Google Patents
半導体薄膜気相成長装置Info
- Publication number
- JPH0744156B2 JPH0744156B2 JP63260374A JP26037488A JPH0744156B2 JP H0744156 B2 JPH0744156 B2 JP H0744156B2 JP 63260374 A JP63260374 A JP 63260374A JP 26037488 A JP26037488 A JP 26037488A JP H0744156 B2 JPH0744156 B2 JP H0744156B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- susceptor
- thin film
- opening
- vapor phase
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は反応炉内に多角錐台または多角柱形状のサセプ
タを有する、いわゆるバレル型反応炉からなる半導体薄
膜気相成長装置に関するものである。
タを有する、いわゆるバレル型反応炉からなる半導体薄
膜気相成長装置に関するものである。
従来このようなバレル型反応炉の構造は、例えば第２図
に示すように高純度カーボンからなる多角錐台のサセプ
タ（１）の上面に石英ガラス製の半球形ガス導入部
（２′）を取り付け、これらを縦型の反応炉（３）内に
回転軸（４）で支持して縦方向に取り付け、該サセプタ
（１）側面にはウェーハ（５）を設置し、反応炉（３）
の外周面は冷却水の流れる冷却ジャケット（６）で覆
い、さらにその外側にRFコイル（７）を設けたものであ
る。また反応炉（３）上部には反応炉内にガスを流入す
るガス吹き出し部（９′）を取り付けてあり、その吹き
出し部（９′）の開口（８）は反応炉（３）上面に形成
し、かつガス排気口（10）を反応炉（３）の下部に設け
てある。なおサセプタの形状は多角錐台の他に多角柱の
ものもあり、また半球形ガス導入部（２′）はサセプタ
（１）と一体に成形された高純度カーボンの場合もあ
る。
に示すように高純度カーボンからなる多角錐台のサセプ
タ（１）の上面に石英ガラス製の半球形ガス導入部
（２′）を取り付け、これらを縦型の反応炉（３）内に
回転軸（４）で支持して縦方向に取り付け、該サセプタ
（１）側面にはウェーハ（５）を設置し、反応炉（３）
の外周面は冷却水の流れる冷却ジャケット（６）で覆
い、さらにその外側にRFコイル（７）を設けたものであ
る。また反応炉（３）上部には反応炉内にガスを流入す
るガス吹き出し部（９′）を取り付けてあり、その吹き
出し部（９′）の開口（８）は反応炉（３）上面に形成
し、かつガス排気口（10）を反応炉（３）の下部に設け
てある。なおサセプタの形状は多角錐台の他に多角柱の
ものもあり、また半球形ガス導入部（２′）はサセプタ
（１）と一体に成形された高純度カーボンの場合もあ
る。
上記装置を用いて半導体薄膜を成長させるには、次のよ
うな有機金属気相成長法を用いる。
うな有機金属気相成長法を用いる。
即ちサセプタ（１）側面に設置したウェーハ（５）を外
部のRFコイル（７）により所定の温度に高周波誘導加熱
し、原料ガスをキャリアガス（通常H2またはN2）と共に
ガス吹き出し部（９′）を通して反応炉（３）内へ導入
する。この導入された原料ガスはウェーハ（５）表面付
近で熱分解反応を起こしてウェーハ（５）上に半導体薄
膜を成長させた後、ガス排気口（10）から排気される。
なおこの際成長薄膜の均一性を向上させるため、サセプ
タ（１）は回転軸（４）によって回転し、また反応炉
（３）内面での原料ガスの分解を抑制するためにその外
面は冷却ジャケット（６）により冷却される。
部のRFコイル（７）により所定の温度に高周波誘導加熱
し、原料ガスをキャリアガス（通常H2またはN2）と共に
ガス吹き出し部（９′）を通して反応炉（３）内へ導入
する。この導入された原料ガスはウェーハ（５）表面付
近で熱分解反応を起こしてウェーハ（５）上に半導体薄
膜を成長させた後、ガス排気口（10）から排気される。
なおこの際成長薄膜の均一性を向上させるため、サセプ
タ（１）は回転軸（４）によって回転し、また反応炉
（３）内面での原料ガスの分解を抑制するためにその外
面は冷却ジャケット（６）により冷却される。
ところがこのような構成の薄膜気相成長装置で半導体薄
膜を成長した場合、反応炉の構造に起因する対称性のズ
レによって導入されるガスの流れに偏りが生じ、反応炉
内のサセプタ上方の空間が渦で発生する。この結果次の
ような問題が起きていた。
膜を成長した場合、反応炉の構造に起因する対称性のズ
レによって導入されるガスの流れに偏りが生じ、反応炉
内のサセプタ上方の空間が渦で発生する。この結果次の
ような問題が起きていた。
サセプタ上方の反応炉内面に反応生成物が付着し、
これがウェーハ上に落下して半導体薄膜の表面欠陥が増
大するという不良が発生する。
これがウェーハ上に落下して半導体薄膜の表面欠陥が増
大するという不良が発生する。
渦の発生により反応炉内のガスの切替え時間が遅く
なり、半導体薄膜の界面の急峻性が劣化する。
なり、半導体薄膜の界面の急峻性が劣化する。
上記問題の原因である対称性のズレとしては、下記の場
合が考えられる。
合が考えられる。
（Ａ）反応炉とサセプタの組み立て時のズレ。
（Ｂ）排気口の数が少ないことによる排気のズレ。
このうち（Ｂ）に関しては、特開昭61−53552号公報に
示された方法によって大幅に改善することができるが、
（Ａ）については組み立て時に位置合わせを工夫して
も、反応炉とサセプタの中心軸のズレは１〜2mm程度残
ってしまう。
示された方法によって大幅に改善することができるが、
（Ａ）については組み立て時に位置合わせを工夫して
も、反応炉とサセプタの中心軸のズレは１〜2mm程度残
ってしまう。
そこでこの対策としては、キャリアガスの流量を大きく
したり、反応炉内を減圧する等して薄膜の成長を行う方
法が採られている。
したり、反応炉内を減圧する等して薄膜の成長を行う方
法が採られている。
しかしながら上記中心軸同志の偏心が1mm程度ある場合
にはこのような対策を施しても反応炉内のガスの流れを
トレーサ法で確認すると、ガスの大きな巻き上がりはな
いもののガスの流れの非対称性が見られると共にサセプ
タ上部のガス導入部と反応炉内面との間で小さな渦が見
られ、問題点の十分な解決法とはなっていない。
にはこのような対策を施しても反応炉内のガスの流れを
トレーサ法で確認すると、ガスの大きな巻き上がりはな
いもののガスの流れの非対称性が見られると共にサセプ
タ上部のガス導入部と反応炉内面との間で小さな渦が見
られ、問題点の十分な解決法とはなっていない。
本発明はこれに鑑み種々検討した結果、反応炉内のガス
流を均一にし、かつガスの切替えも速やかに行える半導
体薄膜気相成長装置を開発したものである。
流を均一にし、かつガスの切替えも速やかに行える半導
体薄膜気相成長装置を開発したものである。
即ち本発明は上面に原料ガスを導入するガス吹き出し部
を開口し、下部に原料ガスの排出口を設けた反応炉内
に、側面にウェーハを取付け上面にガス導入部を設けた
多角錐台または多角柱のサセプタを設置した気相成長装
置において、ガス吹き出し部をその開口の方向への開き
角度が10〜20°をなすコーン形状とし、ガス導入部の上
面はサセプタの軸と直交する多角形平面または円形平面
とし、かつガス吹き出し部下端の開口の直径を前記多角
形の内接円または円形の直径より小さく形成し、さらに
反応炉の内側上面を開口から外側に向かって傾斜させ、
かつ該上面とガス導入部の上面とのなす角度を０〜15°
としたことを特徴とするものである。
を開口し、下部に原料ガスの排出口を設けた反応炉内
に、側面にウェーハを取付け上面にガス導入部を設けた
多角錐台または多角柱のサセプタを設置した気相成長装
置において、ガス吹き出し部をその開口の方向への開き
角度が10〜20°をなすコーン形状とし、ガス導入部の上
面はサセプタの軸と直交する多角形平面または円形平面
とし、かつガス吹き出し部下端の開口の直径を前記多角
形の内接円または円形の直径より小さく形成し、さらに
反応炉の内側上面を開口から外側に向かって傾斜させ、
かつ該上面とガス導入部の上面とのなす角度を０〜15°
としたことを特徴とするものである。
このようにガス吹き出し部をその開口の方向への開き角
度が10〜20°をなすコーン形状としたのは、ガスを一様
な速度で反応炉内に導入するためである。
度が10〜20°をなすコーン形状としたのは、ガスを一様
な速度で反応炉内に導入するためである。
またサセプタ上部のガス導入部の上面はサセプタの軸と
直交する多角形平面または円形平面とし、かつガス吹き
出し部下端の開口の直径を前記多角形の内接円または円
形の直径より小さく形成し、さらに反応炉の内側上面を
開口から外側に向かって傾斜させ、かつ該上面とガス導
入部の上面とのなす角度を０〜15°としたのは、ガス導
入部の上面と反応炉内側の上面との間の空間でのガスの
流路が狭められることになるので、ガスの流速が大きく
なりガスの巻き返しや対流の影響を極めて小さくするこ
とができるからである。
直交する多角形平面または円形平面とし、かつガス吹き
出し部下端の開口の直径を前記多角形の内接円または円
形の直径より小さく形成し、さらに反応炉の内側上面を
開口から外側に向かって傾斜させ、かつ該上面とガス導
入部の上面とのなす角度を０〜15°としたのは、ガス導
入部の上面と反応炉内側の上面との間の空間でのガスの
流路が狭められることになるので、ガスの流速が大きく
なりガスの巻き返しや対流の影響を極めて小さくするこ
とができるからである。
さらに従来のように半球形のガス導入部を用いた場合に
は、第３図に示すようにガスの流れがガス導入部
（２′）の半球の頂点（11）部分で分岐して反応炉
（３）内のガスの流れ（図中に矢印で示す）が不均一と
なるが、本発明の上面が平面のガス導入部を使用すれば
ガス流を分岐する頂点部分がないのでその流れは均一流
となる利点を有する。
は、第３図に示すようにガスの流れがガス導入部
（２′）の半球の頂点（11）部分で分岐して反応炉
（３）内のガスの流れ（図中に矢印で示す）が不均一と
なるが、本発明の上面が平面のガス導入部を使用すれば
ガス流を分岐する頂点部分がないのでその流れは均一流
となる利点を有する。
次に本発明の一実施例を説明する。
第１図に示すように高純度カーボンからなる多角錐台の
サセプタ（１）の上面に、石英ガラス製で上面が直径15
0mmの円形平面を有するガス導入部（２）を取り付け、
これらを縦型の反応炉（３）内に回転軸（４）で支持し
て縦方向に取り付け、該サセプタ（１）側面にはウェー
ハ（５）を設置し、反応炉（３）の外周面は冷却水の流
れる冷却ジャケット（６）で覆い、さらにその外側にRF
コイル（７）を設けた。また反応炉（３）上部には直径
50mmの開口（８）を反応炉（３）の内側上面（12）に形
成したガス吹き出し部（９）を取り付け、さらにその吹
き出し部（９）は開き角度15°で下方に開いたコーン形
状とし、また反応炉（３）の内側上面（12）は開口
（８）から外側に向かって下方に傾斜させ、しかもその
面はガス導入部（２）の上面に対して３°の角度を設け
た。
サセプタ（１）の上面に、石英ガラス製で上面が直径15
0mmの円形平面を有するガス導入部（２）を取り付け、
これらを縦型の反応炉（３）内に回転軸（４）で支持し
て縦方向に取り付け、該サセプタ（１）側面にはウェー
ハ（５）を設置し、反応炉（３）の外周面は冷却水の流
れる冷却ジャケット（６）で覆い、さらにその外側にRF
コイル（７）を設けた。また反応炉（３）上部には直径
50mmの開口（８）を反応炉（３）の内側上面（12）に形
成したガス吹き出し部（９）を取り付け、さらにその吹
き出し部（９）は開き角度15°で下方に開いたコーン形
状とし、また反応炉（３）の内側上面（12）は開口
（８）から外側に向かって下方に傾斜させ、しかもその
面はガス導入部（２）の上面に対して３°の角度を設け
た。
このような装置を用い、有機金属気相成長法によりGaAs
およびAlGaAsの薄膜の成長を行った。
およびAlGaAsの薄膜の成長を行った。
その結果これらの薄膜の表面欠陥数は直径２インチウェ
ーハ（外周端から5mmのリング状の範囲を除く）では20
個以下であり、良好な薄膜が得られた。
ーハ（外周端から5mmのリング状の範囲を除く）では20
個以下であり、良好な薄膜が得られた。
次に本発明装置によりGaAs/AlGaAsの量子井戸構造を成
長したところ、ウェル幅20オングストロームのものが得
られ、急峻なヘテロ界面の得られることが確認された。
長したところ、ウェル幅20オングストロームのものが得
られ、急峻なヘテロ界面の得られることが確認された。
このように本発明によれば、反応炉とサセプタの中心軸
の偏心が1mm程度あっても反応炉内のガス流の巻き上が
りを抑えることができ、表面欠陥数の少ない急峻な界面
を有する半導体薄膜の成長が可能になる等工業上顕著な
効果を奏するものである。
の偏心が1mm程度あっても反応炉内のガス流の巻き上が
りを抑えることができ、表面欠陥数の少ない急峻な界面
を有する半導体薄膜の成長が可能になる等工業上顕著な
効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す側断面図、第２図は従
来例を示す側断面図、第３図は反応炉とサセプタの中心
軸が偏心している場合のガスの流れを示す側断面図であ
る。 １……サセプタ 2,2′……ガス導入部 ３……反応炉 ４……回転軸 ５……ウェーハ ６……水冷ジャケット ７……RFコイル ８……開口 9,9′……ガス吹き出し部 10……ガス排気口 11……頂点 12……反応炉の内側上面
来例を示す側断面図、第３図は反応炉とサセプタの中心
軸が偏心している場合のガスの流れを示す側断面図であ
る。 １……サセプタ 2,2′……ガス導入部 ３……反応炉 ４……回転軸 ５……ウェーハ ６……水冷ジャケット ７……RFコイル ８……開口 9,9′……ガス吹き出し部 10……ガス排気口 11……頂点 12……反応炉の内側上面
Claims (1)
- 【請求項１】上面に原料ガスを導入するガス吹き出し部
を開口し、下部に原料ガスの排出口を設けた反応炉内
に、側面にウェーハを取付け上面にガス導入部を設けた
多角錐台または多角柱のサセプタを設置した気相成長装
置において、ガス吹き出し部をその開口の方向への開き
角度が10〜20°をなすコーン形状とし、ガス導入部の上
面はサセプタの軸と直交する多角形平面または円形平面
とし、かつガス吹き出し部下端の開口の直径を前記多角
形の内接円または円形の直径より小さく形成し、さらに
反応炉の内側上面を開口から外側に向かって傾斜させ、
かつ該上面とガス導入部の上面とのなす角度を０〜15°
としたことを特徴とする半導体薄膜気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63260374A JPH0744156B2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63260374A JPH0744156B2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02109321A JPH02109321A (ja) | 1990-04-23 |
| JPH0744156B2 true JPH0744156B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=17347037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63260374A Expired - Lifetime JPH0744156B2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744156B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62191494A (ja) * | 1986-02-19 | 1987-08-21 | Toshiba Corp | 気相成長装置 |
| JPS636832A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-12 | Toshiba Corp | 気相成長装置 |
| JPH0621235Y2 (ja) * | 1988-03-22 | 1994-06-01 | 日立電線株式会社 | 化合物半導体気相成長装置 |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP63260374A patent/JPH0744156B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02109321A (ja) | 1990-04-23 |
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|---|---|---|---|
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