JPS62105418A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は有機金属化合物を原料ガスと（−で用いる化合
物半導体の気相成長装置に関する。

従来の技術 光半導体デバイス、超高周波、超高速デバイス作成には
、有機金属化合物を原料ガスとして用いる気相成長法は
極めて重要な技術であり、組成及び厚みの制御は素子の
性能及び歩留りを大きく左右する。

従来の気相成長法において反応管の構造は縦型と横型の
二連りに分けられるが縦型、横型の反応管とも気相成長
方法は本質的には差がない。基本的には原料ガス及びキ
ャリアガスを反応管内に供給した時、ガス流の下流側に
配置さｔ１高周θに舌により加熱された半導体基板上及
びその近傍に到）ｔした原料ガスが熱分解反応Ｌ７、半
導体基板１．にエピタキシャル成長するものである。

発明が解決しようとする問題点 従来の縦型反応管を用いた場合には構造上容易に半導体
基板をのせた基板保持台を回転させることができ、しか
も、例えば、ドレル型構造の基板保持台を用いると複数
枚の半導体基板を一度に処理でき量産性を考えると極め
て有用である。しかしながら、エピタキシャル成長時に
基板保持台の温度上昇に起因して、半導体基板及びその
近傍のガス温度が上昇し、ガス流の対流が強烈に生じ、
反応管内に導入されたガス流を太きくみだし、その結果
、反応管上部の未反応原料ガスの温度が過度に上昇して
しまう。このため、エピタキシャル成長に関与する原料
ガスが熱分解反応を起してしまう。この熱分解反応は、
半導体基板の表面に到達する原料ガスの各成分元素比率
に重大な影響を与えるので、半導体基板上のエピタキシ
ャル層の組成及び厚みの面内均−性、結晶品質に大きな
障害を引き起こす。

丑だ、従来の横型の反応管を用いた場合には、原料ガス
の流れに対して半導体基板及びその近傍で下流に向い未
反応原料ガスが減少するので、下流側でエピタキシャル
層の厚みが減少する問題がある。

本発明は上記のような問題点に鑑みなさＪ１ノ（もので
、反応系の構造の工夫により上記の欠点及０−問題点を
解決し複数枚の半導体基板を一度に処理する場合でさえ
エピタキシャル層の組成及び厚みの面内均一性や結晶品
質を飛躍的に向−１−さ［たる気相成長装置を提イ１（
することを［１的とする。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決−４”る／こめ、気相成Ｊ５
う反応管内に原木・１ガスを供給１〜でエピタキシャル
成長する気相成長装置において、Ｊｉｉ＜　Ｆｌガス及
び非反応なキャリアガスを放１１状に反応管内に（Ｉ（
給する回転自在なガス導入管と、前記ガス導入管を中心
とした複数枚の半導体基板を搭載できる円盤状の回転自
在な基板保持台を配備し、前記基板保持台の表面は外周
部が中央部より高くなるように傾斜を形成し、前記ガス
導入管の反応管への導入空仕面積は上部で広くなるよう
形成したことを躬徴とするものである。

作　　用 ６　ベー。

この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、本発明による気相成長装置は本質的には横型
気相成長装置であるが、基板保持台とガス導入管が回転
自在であり、同一円周上でのエピタキシャル層の均一性
が向上し、原料ガスの混合が充分に行なえる。１だ、基
板保持台表面の外周部が中央部より高くなるよう傾斜し
ていることおよびガス導入管の先端部にある反応管への
ガス導入口の空孔形状が上部で広くなっていることによ
り、外周部に充分な原料ガスを供給でき従来横型気相成
長装置で問題となっていた下流側での原料ガスの減少に
よるエピタキシャル層の組成や膜厚の不均一性を改善で
きる。このような結果、複数枚の半導体基板を一度に処
理する場合でさえ、エピタキシャル層の組成や膜厚の面
内均一性や結晶品質を飛躍的に向上させることができる
。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の気相成長装置の一実施例を示６］・− す断面構造図、第２図は第１図における基板保持台の平
面図、第３図は第１図におけるガス導入管の導入部の一
例を示［７ている３、第２図において、円盤状のグラフ
ァイト製基板保持台１の中心部には原料ガス、例えば、
有機金属ガスのトリメチルガリウム（以下ＴＭＧ）を供
給する有機金属ガス導入管２と原料ガス、例えば、水素
化合物のアルシン及びキャリアガス、例えは、水素を供
給する水素化合物導入管３が配備されている。捷だ、基
板保持台１上にＧ　ａ　Ａ　ｓ基板４が配置されている
。

なお基板保持台は回転自在である。次に３図において、
有機金属ガス導入管２の先端に取り伺けられた導入部２
ａは複数の空孔２ｂを有し、空孔２ｂは上部はど広がっ
た形状となっている。水素化合物導入管３も同様の構成
で導入部３ａは複数の空孔３ｂを有している。なお、導
入管は回転自在である。

次に第１図において、６は反応管、６はガスｔｅｌ気ロ
アは抵抗加熱ヒーター、８ｒ１水素導入管である。同図
において第１．第２図と同じ構成部分には同し省号が利
しである。反応管５の中心部に配備された導入管を囲む
ように位置する基板保持台１）−にＧ　ａ　Ａ　ｓ基螢
４を成長温度６００℃〜７００℃に保／これるように抵
抗加熱ヒータ７で加熱する。

史に基板保持台１をエピタキシャル層の厚さの面内均一
性を高めるため矢印で示した方向に（ロ）転する。石英
製の有機金−ガス導入管２と水素化合物導入管３はその
導入部がＧ　ａ　Ａ　ｓ基板４と同等の高さになるよう
に配置し、基板保持台１の回転と同方向もしくは逆方向
に回転する。原料ガスのＴＭＧとアルシン、キャリアガ
スの水素は導入管２および３の先端部の空孔２ｂおＪ：
び３ｂを通り反応管６内に導入され、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基
板４面上に到達し熱分解反応を起こしてＧ　ａ　Ａ　ｓ
エピタキシャル層を成長する。排気ガスはガス排気口６
」：り排気される。

このとき、基板保持台２は中央部から外周部に向って表
面が高くなるよう例えば１０度程度傾斜させているので
、外周部で未反応な原料ガスが減少するような現象は大
巾に改善される。しかも、有機金属ガス導入管２および
水素化合物導入管３の先端に取り付けられた導入部２ａ
および３ａには上部はど面積の広い空孔２ｂおよび３ｂ
が設けられていて、原料ガスの流れは基板保持台１の中
央部より外周部の方が多くなる。その結果、外周部で未
反応な原料ガスが減少するような現象は大巾に改善され
る。

以上の本発明の気相成長装置に３しる実験の結果、従来
のようなエピタキシャル層の面内イ＼均−件は全く見ら
れなか−）／（０ 本実施例は不発、明合・制限するものでない。上記実施
例ではＧ　ａ　Ａ　ｓ基板へのＧ　ａ　Ａ　ｓエピタキ
シャル層の成長について示したが、他の結晶基板や原料
ガスでも同様であり、基板保持台に配置する結晶基板の
枚数、大きさも基板保持台の直径はある程度変えられる
ので制限ｉｔ、ない。例えば、基板保持台の直径を２０
ｃｍ程度とすると、φ２インチの結晶基板は７〜８枚配
置できる。１だ、ガス導入管の空孔の形状や数惜捷たは
基板保持台およびガス導入管の回転数２回転方向け任意
に変更し、ガス流を最適に制御するようにしてもよい。

９、＜。

発明の効果 以上の説明より明らかなように本発明の気相成長装置に
よれば、円盤状の基板保持台の表面を中央部より外周部
で高くなるように傾斜させ、前記基板保持台の中心部に
原料ガス導入管を配置しており、原料ガス導入管先端の
空孔形状の簡単な工夫により、複数枚の半導体基板を処
理する場合でも、エピタキシャル層の組成や膜厚の面内
均一性がよく、処理能力の向上と共に装置の歩留り向上
が可能となり、実用上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気相成長装置の一実施例を示す断面構
造図、第２図は第１図における基板保持１・・・・・・
基板保持台、２・・・・・・有機金属ガス導入管、３・
・・・・・水素化合物導入管、４・・・・・・Ｇ　ａ　
Ａ　ｓ基板、５・・・・・・反応管、６・・・・・・ガ
ス排気口、７・・・・・・抵抗加熱ヒータ、８・・・・
・・水素導入管、２ａ３ａ・・・・・・ガス導入部、２
ｂ、３ｂ・・・・・・空孔。 ３１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機金属化合物を用いた化合物半導体の気相成長
   装置において、回転自在な基板保持台と、前記基板保持
   台の中央部に配置され、原料ガス及びキャリアガスを前
   記基板保持台の中央部より外周部に向け放射状に導入す
   る回転自在なガス導入管とを具備したことを特徴とする
   気相成長装置。
2. （２）基板保持台の表面が外周部で高くなるように傾斜
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   気相成長装置。
3. （３）ガス導入管の導入口の空孔面積が上部に向け広く
   なっていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の気相成長装置。
4. （４）ガス導入管において、有機金属ガスと水素化合物
   がそれぞれ独立に反応管内に導入されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の気相成長装置。