JPH0766140A - 半導体気相成長装置 - Google Patents
半導体気相成長装置Info
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- JPH0766140A JPH0766140A JP5215396A JP21539693A JPH0766140A JP H0766140 A JPH0766140 A JP H0766140A JP 5215396 A JP5215396 A JP 5215396A JP 21539693 A JP21539693 A JP 21539693A JP H0766140 A JPH0766140 A JP H0766140A
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Abstract
除去装置3の間、および粉塵除去装置と排気装置5の間
にそれぞれガス流量を制御可能な可変開口バルブ8,9
を配管を介して設置する。 【効果】 反応室の圧力変化をゆるやかにし、成長基板
への粉塵の付着を激減させ、成長層表面状態を良好にす
ることができる。
Description
良に関する。
MTやレーザダイオードの製造には、エピタキシャル結
晶がその出発材料として用いられている。これら素子の
性能向上のためには、結晶成長層の厚さ,組成,キャリ
ア濃度等を高精度で制御することが必要であり、この点
からエピタキシャル成長技術が重要視されている。エピ
タキシャル成長法にはMBEや気相成長法があるが、量
産性に優れていることから気相成長法の重要性が近年高
まっている。以下、従来例として、図3を参照して気相
成長装置の構成について述べる。
図である。ガス制御装置101より複数の原料ガスおよ
びキャリアガスを供給し、反応室102内で原料ガスを
反応させて、反応室内に設置されている基板上に半導体
層を成長させる。反応室102より排出された使用済原
料ガス等は、バルブ107を経て、使用済ガス中に存在
する粉塵を除去するための液体窒素トラップ103に導
かれ、その後バルブ104,可変開口バブル108を通
った後に、減圧成長用真空排気装置であるロータリーポ
ンプ105によって排出される。ロータリーポンプ10
5と可変開口バルブ108により、反応室102内の圧
力を大気圧から減圧状態まで制御することができる。ま
た、図3に示す気相成長装置においては、前記液体窒素
トラップ103を通る真空ラインとは別に、反応室内を
清浄化するために高真空排気装置106が備えられてい
る。反応室102内の圧力を制御する場合に、使用済ガ
ス中に含まれる粉塵の付着や堆積等により可変開口バル
ブ108が目詰まりし、動作が阻害されるのを防ぐため
に、粉塵を除去するため液体窒素トラップ103が可変
開口バルブ108の直前に設置してある。また、液体窒
素トラップ103はロータリーポンプ105及び配管系
に粉塵が入るのを防ぐ目的もある。特に、有機金属化合
物を原料に用いたMOCVD気相成長方法では、大量の
粉塵が成長中に生成されるので、安定に反応室102の
圧力を制御するためには、粉塵除去装置が不可欠であ
る。
導体層の成長を行う手順を示す。まず、反応室102内
を清浄化するために、バルブ110を開いて高真空排気
装置106により反応室内を真空排気する。この時点で
はバルブ107は閉まっており、バルブ104及び可変
開口バルブ108は開いている。反応室102内が10
-6Torr以下の圧力にまで真空排気されたら、バルブ
110を閉じる。次にガス制御装置101より原料ガス
等を反応室102内に供給し、反応室102内が所望の
圧力になった時点で反応室と液体窒素トラップとの間に
あるバルブ107を開き、その後に可変開口バルブ10
8により反応室内が所定の圧力になるように調整する。
そして反応室102内を所定の圧力にして半導体層の成
長を行う。
液体窒素トラップも大容量化し、バルブ107を開とし
て反応室102と液体窒素トラップ103を接続したと
きに生じる反応室内の急激な圧力変化が無視できなくな
ってきた。すなわち、反応室102に原料ガス等を流し
始めた段階では、液体窒素トラップ103内は10-3T
orr以下の圧力であり、原料ガス等が供給されて所望
の圧力とした反応室102内は、例えば100Torr
である。この反応室102と液体窒素トラップ103と
の間にあるバルブ107を開いたときに、その圧力差で
反応室102内に急激な圧力変化が生ずる。反応室10
2内の急激な圧力変化は、反応室内に付着している反応
生成物を剥離させ、これにより粉塵を発生させる。この
ため、反応室内に設置してある基板表面に粉塵が付着
し、成長した半導体層の表面モホロジーが悪化する結果
となる。
変動により、反応室内に設置されている基板上のゴミが
どのように増えるかを測定した。反応室は下側の直径が
20cm,高さが50cmの釣鐘型で、液体窒素トラッ
プは直径が20cm,高さが40cmの円柱型である。
例えば高真空排気装置106により反応室102内を1
0-6 Torr以下まで真空排気した後、バルブ110
を閉とし、徐々に反応室102内に窒素ガスを供給し
て、反応室102の圧力を100Torrにまで上昇さ
せる。次に、バルブ107を開けて反応室102内の圧
力を100Torrにした後に、反応室102を大気圧
に戻して、基板上の粉塵を測定した。図4にバルブ10
7を操作前後の反応室102内の圧力変化を、図5に反
応室内に設置してある3枚の3インチ基板(D,E,
F)表面に付着した1μm以上の粉塵の数の測定結果を
示す。図4に示すように反応室の圧力はバルブ操作によ
り瞬間的に大きな変動を起し、100Torrから50
Torrにまで下がる。また図5から、基板表面の1μ
m以上の粉塵は、平均してバルブ操作前の40個程度か
らバルブ操作後は1500個程度に激増しているのがわ
かる。この問題は、装置が大型化した場合に液体窒素ト
ラップの容量も大きくなるため、より一層顕著になる問
題である。
3に示した構成の従来の気相成長装置では、反応室と排
気系とをバルブ操作により接続したときに、反応室内の
圧力が大きく変動することが避けられなかった。このた
め反応室内に多量の粉塵が発生し、生じた粉塵が基板上
に付着するため成長後の結晶表面モホロジーが悪化し、
成長歩留低下の大きな要因となっていた。またこの問題
は装置が大型化した場合に反応室及び液体窒素トラップ
の容量も大きくなるため、より一層顕著になる。
めになされたもので、大型化した粉塵除去装置を使用し
ても反応室と排気系をゆるやかな圧力変化で接続でき、
反応室内に発生する粉塵量も抑制できる結果、成長歩留
を大幅に向上させることができる装置を提供することを
目的とする。
に本発明では、減圧下で複数の原料ガスを反応させて基
板上に半導体層を成長させる反応室と、この反応室を減
圧に排気する排気装置と、前記反応室と前記排気装置と
の間に配管を介して配置され、前記反応室から排出され
るガス中の粉塵を除去する粉塵除去装置とから構成され
る半導体気相成長装置において、前記反応室と前記粉塵
除去装置との間、および前記粉塵除去装置と前記排気装
置との間にそれぞれガス流量を制御可能な可変開口バル
ブが配管を介して設置されていることを特徴とする。
は、反応室の圧力変化を小さく抑えられるため、反応室
での粉塵の発生を抑制することができ、この結果成長結
晶の表面モホロジーが良好になり、成長歩留が大幅に向
上する。
半導体気相成長装置の一例を図1に示す。ガス制御装置
1より複数の原料ガスとキャリアガスが供給され、反応
室2内で原料ガスを反応させて、反応室内に設置されて
いる基板(図示せず)上に半導体層を成長させる。反応
室2より排出された使用済原料ガス等は、配管を介して
バルブ7,可変開口バルブ9を経て、使用済ガス中に存
在する粉塵を除去するための液体窒素トラップ3に導か
れ、その後配管を介してバルブ4,可変開口バルブ8を
通った後に、減圧成長用真空排気装置であるロータリー
ポンプ5によって排出される。本発明においては図3の
従来例で示したように、液体窒素トラップ3とロータリ
ーポンプ5との間に可変開口バルブ8を設けることに加
え、反応室2と液体窒素トラップ3との間にも可変開口
バルブ9を設けることをその特徴としている。ロータリ
ーポンプ5と可変開口バルブ8により、反応室2内の圧
力を大気圧から減圧状態まで制御することができる。ま
た図1に示す気相成長装置においても、反応室内を清浄
化するために、前記液体窒素トラップ3をラインとは別
に、高真空排気装置6が備えられている。反応室2内の
圧力を制御する場合に、使用済ガス中に含まれる粉塵の
付着や堆積等により可変開口バルブ8が目詰まりし、動
作が阻害されるのを防ぐために、粉塵を除去するための
液体窒素トラップ3が、可変開口バルブ8の直前に設置
してある。
半導体層の成長を行う手順を示す。まず反応室2内を清
浄化するために、バルブ10を開いて、高真空排気装置
6により反応室2内を真空排気する。この時点では、バ
ルブ7は閉まっており、バルブ4,可変開口バルブ8は
開いている。ここで可変開口バルブ9は、あらかじめバ
ルブ7を開けたとき大きな圧力変動を起さないよう、所
定の排気流量が流れるように開口量が調節されている。
反応室2内が10-6Torr以下にまで真空排気された
ら、バルブ10を閉じる。次にガス制御装置1より複数
の原料ガス及びキャリアガスを反応室2内に供給し、反
応室2内が所望の圧力になった時点で、反応室2と液体
窒素トラップ3との間にあるバルブ7を開く。そして可
変開口バルブ8により反応室内が所定の圧力になるよう
に調整しながら、可変開口バルブ9を最大開口にする。
そして、反応室を所定の圧力にして半導体層の成長を行
う。 このうよにすると、反応室の圧力変動が小さくな
るため、反応室内の粉塵の発生を抑制でき、半導体気相
成長を行う基板上への粉塵の付着を少なくすることがで
きる。また、バルブ9は開口が可変であるため、実際に
成長を行う場合には開口を最大にしておくことにより、
粉塵を大量に含んだガスが通過する場合でも目詰まり等
の障害が発生することを防ぐことができる。
す装置を用いて、反応室の圧力変動により、反応室2内
に設置されている基板上のゴミがどのように増えるかを
測定した。反応室は直径が20cm,高さが50cmの
釣鐘型で、液体窒素トラップは直径20cm,高さ40
cmの円柱形である。例えば高真空排気装置6により反
応室2内を10-6Torr以下まで真空排気した後、バ
ルブ10を閉とし、徐々に反応室に窒素ガスを供給して
反応室2内の圧力を100Torrにまで上昇せしめ
る。次に可変開口バルブ9は所定の間隔でわずかに開口
させた状態で、バルブ7を開けて反応室2と真空排気系
を接続し、可変開口バルブ8を調節することにより、反
応室内を100Torrにした後に反応室2を大気圧に
戻して基板上の粉塵を測定した。図2にバルブ7を操作
する前後の反応室2内の圧力変化を、図5に反応室2内
に設置してある3枚の3インチ基板(A,B,C)表面
に付着した 1μm以上の測定結果を、従来の方法に
よるものと比較して示す。図2に示すようにバルブ7を
開いた時の圧力変動は殆ど無視できる程度のものであ
る。また図5によれば、粉塵の測定結果はバルブ操作後
でも49個から最大でも102個であり、従来の方法に
よるものと比較して、その増加の程度ははるかに少ない
ことがわかる。
塵除去装置の容量が大きい場合でも、反応室と排気系を
接続したときの、反応室の圧力変化をゆるやかにし、成
長基板への粉塵の付着を激減させることができる。
る。
の基板上の粉塵数の変化を比較した線図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 減圧下で複数の原料ガスを反応させて基
板上に半導体層を成長させる反応室と、この反応室を減
圧に排気する排気装置と、前記反応室と前記排気装置と
の間に配管を介して配置され、前記反応室から排出され
るガス中の粉塵を除去する粉塵除去装置とから構成され
る半導体気相成長装置において、前記反応室と前記粉塵
除去装置との間、および前記粉塵除去装置と前記排気装
置との間にそれぞれガス流量を制御可能な可変開口バル
ブが配管を介して設置されていることを特徴とする半導
体気相成長装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5215396A JPH0766140A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 半導体気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5215396A JPH0766140A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 半導体気相成長装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0766140A true JPH0766140A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16671631
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5215396A Pending JPH0766140A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 半導体気相成長装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0766140A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016147443A1 (ja) * | 2015-03-18 | 2016-09-22 | 株式会社東芝 | ガス再利用装置、積層造形装置、及び積層造形方法 |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP5215396A patent/JPH0766140A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016147443A1 (ja) * | 2015-03-18 | 2016-09-22 | 株式会社東芝 | ガス再利用装置、積層造形装置、及び積層造形方法 |
JP2016174990A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-10-06 | 株式会社東芝 | ガス再利用装置、積層造形装置、及び積層造形方法 |
US10780495B2 (en) | 2015-03-18 | 2020-09-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gas-recycling device, additive manufacturing apparatus, and additive manufacturing method |
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