JPS62260316A - 化合物半導体薄膜の製法 - 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〕 本発明は高速演算素子又は発光デバイス作製に用いられ
る化合物半導体薄膜の製法に関する。

〔従来技術〕

半導体のエピタキシャル膜は、半導体メモリー、論理素
子及び発光素子、またはセンサーなどの基板材料として
開発が進められている。

ＣＶＤ法を用いて横型反応炉で半導体薄膜を作製した場
合、ガス流の層流状態を利用して基板上へのエピタキシ
ャルができるため良質の結晶成長が可能となる。

しかしながら横型反応炉でエピタキシャル成長させた場
合、流れ方向に沿って膜厚や組成が不均一になり易いと
いう欠点を有していた。

そこでマサチューセッツエ科犬学すンカーン研究所の報
告にもあるようにサセプターに回転機構を設けて膜厚の
分布を押さえようという試みがなされてきた。従来研究
されているものの概要を示す。基板を設置する石英製の
ロータリーテーブルにエンゲイジメントロッドをかみ合
わせ、順次がみ合せる位置を移動させることで基板テー
ブルを回し、膜厚の均一性を確保する構成である。この
際エンゲイジメントロッドの運動は、それにつながるマ
ニピュレーターを外部モーターで駆動させることで行な
っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の従来技術には以下の問題点を崩し、改善が望まれ
ていた。

１．　サセプターを回転させるのく専用のエンゲイジメ
ントロツド、マニピュレーター、サポートチューブ２外
部モーターが必要となり機構が複雑λ　回転のための駆
動源として外部モーターを必要としておシ全体として運
転のためのコストがかかる。

本発明の目的は上記の問題点を解決し、簡単な装置を用
い、安い運転コストでウェハー面内の均一性の良い化合
物半導体薄膜の製法を提供するところにある。

〔問題を解決するための手段〕

本発明の化合物半導体薄膜の製法は、サセプターの回転
機構として、石英製サセプターホルダーに回転翼を取付
けそれを専用のキャリアーガスラインからのキャリアー
ガスを吹き付けることによって回転させることを特徴と
する。

サセプターの回転のために単独の専用キャリアーガスラ
インを設けたことによシ、反応とは別に任意の流量を設
定でき、またガスを何の障害物もなく直接吹きつけるこ
とが可能となり、さらに回転翼の近傍に設置でき有効に
風力が働くので、わずかの風力での回転が可能でガス流
量の回転に対する効率を良くすることができる。これに
より少ないコストで回転の制御性が向上し、原料ガスの
流れに沿った方向に対して膜厚の分布のない、組成的に
も均一性の高い化合物半導体薄膜が得られることが可能
となった。

〔実施例　１〕 以下、本発明について実施例に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明に係る回転機構を示す。石英製反応管■
中に搬送系と直結した石英製シャフト■がありその中に
回転翼が固定された石英製サセプターホルダー〇が乗せ
られる。グラファイト製サセプター■は■中に取付けら
れ、その上に単結晶基板■がセットされる。サセプター
回転用の専用のキャリアーガスライン■は搬送用シャフ
トに沿ってシャフトの底部に設置され、キャリアーガス
の吹き出し口は回転翼の真下になるように調整する。回
転翼■は■から吹き出されるガスの方向に対し４０〜５
０度の傾きをもっておυキャリアーガスの風圧を受けて
回転するようになる。回転翼と一体となったサセプター
ホルダーが回転することにより目的とする単結晶基板の
回転が得られた。

回転翼を回すのに使われたが又はシャフトにあけられた
開口部■を通して再び反応管中に戻され、成長に使われ
た原料ガスとともに排気される。

第２図は回転翼の付いた石英製サセプターホルダー〇の
断面構造図である。回転翼■の取付けられた支柱とサセ
プターが置かれる平形台、サセプターホルダーが回転す
る際バランスをとるための円筒形の外周部から成る。重
量を軽くするため中は中空とした。サセプターホルダー
はシャフトと外周部の底部及び外周部の側面とで接触し
回転の際のバランスを保つ構造となっている。本実施例
では回転翼は平板を用いガスの流れに対して５０度の傾
＠をつけ合計６枚を並べたが、これらの設計は使用する
ガスの種類及び速度に応じて任意に決めることが可能で
ある。また回転翼の形状も平板に固執する必要はなく扇
風機型の回転翼など様々な種類が採用可能である。これ
らもすべて本発明の範ちゅうに入るものである。

第５図は搬送用石英シャフトのサセプターボルダ−の設
置される部分の断面図である。径の違う２つの円筒状の
穴が開けられここにプロペラのついたサセプターホルダ
ーがおさまる形となる。サセプターホルダーとの接触部
は半球状の突起■がリング状に作られており、サセプタ
ーホルダーとシャツトラ点接触させることでサセプター
の回転をスムーズに、かつ回転の際に余計な摩擦が生じ
ないようにしている。

第４図は本発明に係る回転機＃４を取付けたｃｖＤ装置
の概略図である。

原料ガスをキャリアーガスと混合して導入口０よシ反応
管■へ供給する。原料ガスは反応管の周囲より赤外線加
熱、抵抗加熱又は高周波加熱＠等により分解され基板■
上へ堆積する。未反応ガス及び残留ガスはパルプ■を介
して廃カス処理系０及び排気系υにより排気される。サ
セプター回転用のキャリアーガスライン■は反応に関与
するガスの流れを乱さないよう下流側から導入し回転翼
真下からガスを吹き付ける。本実施例ではＨ２をキャリ
アーガスとして用い１１　／ｓｉｎの流食で流したとき
基板の回転は６回／分であった。回転が定常状態のとき
キャリアーガスの流速を２００　ｄ／引］〜２１　／　
ｓｉｎまで変えたとき基板の回転は１回／分〜１５回／
分まで制御可能となった。

実施例としてシリコンのエピタキシャル成長を基板の回
転を６回／分として行なったところウェハー中心部が３
μｍのとき４インチウェハー全体に渡って膜厚の分布が
１チ以内に押さえられた。

同様な条件で低抵抗膜を成長させたとき、その比抵抗の
分布はウェハー面内で５％以内に入シ、物性的にも均一
な膜が生成可能となった。

本実施例では結晶成長に関与する原料ガスの流れを乱さ
ない様に、基板の下部からプロペラ回転用のキャリアー
ガスを供給したが専用のキャリアーガスラインを設けて
プロペラを回す方式ではこれ以外の方向でもこの発明の
範ちゅうに入るものである。

〔発明の効果〕

以上述べた様に本発明によれば、横型反応炉を用いたＣ
ＶＤ装置において、サセプターを回転させるために専用
のキャリアーガスラインを設けたことで基板の回転の制
御性が向上し、その結果ウェハー面内での膜厚の分布を
なくシ、均一性の良い化合物半導体薄膜が提供できる様
になった。

本発明が集積回路、光素子等のための薄膜製造プロセス
として、その果たす役割は犬であると確信する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサセプターの回転機構を示す図。 １、　石英製反応管、λ　単結晶基板、五　グラファイ
ト製サセプター、４．　　石英製サセプターホルダー、
Ｓ　搬送用シャフト、＆　　プロペラ、Ｚ　プロペラ回
転用キャリアーガス吹き出しライン、ａ　キャリアーガ
ス排気口 第２図は本発明に係る石英製サセプターホルダーの断面
構造図。 第３図は本発明に係る搬送用シャフトのサセプターホル
ダーとの接触部を示す図。 ９　点接触用半球リング 第４図は本発明に係る回転機構を取付けたＣＶＤ装置の
概略図。 １［Ｌ赤外加熱、抵抗加熱、又は高周波加熱による加熱
炉、１１．バルブ、１２．排気系、１五廃ガス処理系、
１４．原料ガス導入口 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 第牛図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 横型反応炉を用い、加熱帯中に置かれた単結晶基板上に
   原料ガスを供給して熱分解させ、該基板上にエピタキシ
   ャル成長させるＣＶＤ法において、サセプターを回転さ
   せるために専用のキャリアーガスラインを設けたことを
   特徴とする化合物半導体薄膜の製法。