JPS6226811A - 半導体製造装置 - 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】 〔）既要〕 半導体の製造工程において、一枚の基板上に連続的に多
種類の成長あるいは処理を行う場合、反応室内に導入す
るガスを時間的に切換えて次の処理を行う方法、多数の
反応室を設けてこれらの反応室を基板が順次移動する方
法等が採られているが、それぞれ問題があり本発明では
筒易なる構造で上記処理を可能とする製造装置を述べる
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、気相成長その他ガスを使用して半導体の処理
を行う製造装置の改良に関する。

半導体の製造工程では、一つの基板上に多種類の物質を
連続的に成長させたり、あるいは酸化、拡散等の処理を
行なう等、加熱された基板を設置せる反応室にガスを導
入して処理を行う工程が多く用いられている。

本発明は、これらの多種類のガスを用いる気相処理を出
来るだけ簡単なる構造で、且つ品質を低下させることな
く連続処理可能とした製造装置を提供するものである。

〔従来の技術） 一般に広く使用されている気相処理装置を用いて、この
ような処理を行うことも勿論可能である。

この場合、一つの工程が終わると反応ガスを次の別のガ
スに切換えて次の工程に入る。

このような方法では、一つの反応と次の反応との間でガ
スの混入の問題があり、ガスの交換を完全とするため、
その間反応停止期間を設けたり、あるいは次の反応に導
入されるガスの流速を高くすること等の手段が用いられ
るが完全ではなく、また別の問題も生ずる。

多数の反応室を直線的に並べて、これらの反応室にそれ
ぞれ必要とする異なる反応ガスを流しておいて、順次基
板をこれら反応室を移動させる装置も実現しているが、
ガスの混入を防止するための機構、基板の移動装置等を
含めると装置全体が大きくなり、また取扱いも複雑で一
般に使用するには適合しないことが多い。

上記の問題を解決するため、最も筒車なる構造で且つ取
扱の容易な装置を第４図に示す。

第４図は反応室のみを図示しているが、反応室２は隔壁
１により２つの反応室２１．２２に分離されて、それぞ
れにソースガスを導入する導入口３゜４及びガス排出口
５が設けられている。

基板６は支持機構７に設置されたサセプタ８に搭載され
、支持機構は上下、左右に移動可能となっている。最初
基板は支持機構により反応室２１に設置されて、ガス導
入口３よりのソースガスにより気相処理が行われる。基
板は、反応室外に設けられた高周波コイル９によるサセ
プタ加熱により昇温しで反応が行われる。

反応室２１での気相処理が終了すれば、支持機構７をお
ろし、反応室２２側に移動した後、所定の位置設定する
。反応室２２には異種のソースガスが導入されているの
で、次の気相処理が開始される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記に述べた、第４図による装置を用いた方法では、二
つの反応室間のガス分離が完全でないことである。

また、反応室は隔壁１により分離されているが、基板を
移動させるためには一旦支持機構を下におろして移動さ
せるため、２室のソースガスの混合せる領域を横切るこ
とが必要である。

その結果、例えばＩｎＰとＩｎＧａＡｓを交互にエピタ
キシアル成長させる場合、ＩｎＰ層にＡｓあるいはＧａ
の混入、またＩｎＧａＡｓ層にＰの混入が避けられず、
半導体装置の品質の劣化を招く。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 上記問題点は、気相処理を行う反応室をカーテン状のガ
ス噴流により複数の反応領域に分離し、該反応領域をそ
れぞれ独立して気相処理を行なうことのできる反応室と
することよりなる本発明の製造装置によって解決される
。

」二記カーテン状のガス噴流としては、水素ガスを用い
ることが好都合であり、この他にも窒素、アルゴン等の
不活性ガスを流すことにより反応室間のガスの分離が行
われる。

〔作用〕

機械的なる隔壁を設けずに、カーテン状のガス噴流によ
り各反応室を分離しているので装置構造が筒車である。

また、基板を次の反応室に移動させるのが迅速に行われ
、移動の途中は水素ガス、あるいは不活性ガスで基板は
覆われるので不純物が混入する恐れがない。

〔実施例〕

本発明による一実施例を図面により詳細説明する。第１
図は半導体製造装置の全体の構成図、第２図、第３図は
装置の反応室の細部断面図及び上面図を示す。

本実施例では化合物半導体の異種接合成長を例にとって
説明する。このような例は化合物半導体ではへテロ接合
として多く用いられている。

Ｇａ、　Ａｓ、　Ｉ　ｎ、　Ａ１等の金属元素はメチル
化物、あるいはエチル化物等の有機金属化合物として用
いられ、これらの化合物は液体であるので、Ｈ２ガスボ
ンベ１０よりのガスでバブリングされて反応室に供給さ
れる。

第１図ではトリメチル・インジウム（ＣＨｉ）：＋　Ｉ
　ｎ。

及びトリメチル・ガリウム（ＣＨ：＋）：＋Ｇａを用い
た場合のバブラー１１及び１２を示す。

またＰＨｉガスはボンへ１３、Ａ　ｓ　Ｈ３ガスはボン
ベ１４によりに供給される。

図面で、１５は各ガス供給ラインでの流量計、Ｉ６はバ
ルブ、１７はＨ２ガス純化装置を示す。

第２図において反応室は２室、２１．２２に分離され、
またそれぞれの反応室のガス導入口は二重の導入口を持
っている。

反応室２１では直接基板上に成長層を析出するガスを導
入する導入口３１と、雰囲気ガスの導入口３２を備えて
いる。

反応室２２の構造も、同様にガス導入口４Ｌ４２を備え
ている。

本発明の特徴は、反応室２１．２２間に従来例で説明せ
る隔壁を設けず、反応室間の隔離は、高速ガス流による
カーテン機能によって行っていることである。

そのため細長いスリット状のガス噴出口Ｉ８を備え、Ｈ
２ガスあるいはＮｚ、Ａｒ等の不活性ガスを高速でカー
テン状に流す。

上記のごとき反応室の構成とガスの流れの制御により、
基板を搭載せる支持機構７は第１の反応室での処理が終
了すれば、一旦下げて第２の反応室に移動させる必要が
なく、直ちに第２の反応室に水平に移動することが出来
る。

ＩｎＰ基板を用いて、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓを交互に成
長させる場合、反応室２１では、ガス導入口３１より（
ＣＨ３）ｚＩｎ＋ＰＨ３＋Ｈ２ガスを、３２よりＰＨｚ
４−Ｈｚガスを供給してＩｎＰを成長させる。

また、反応室２２では、ガス導入口４１より（ＣＨｚ）
３１ｆｉ＋（ＣＨｉ）：＋Ｇａ　＋ＡｓＨｓ＋Ｈｚガス
を、４２よりＡｓ　Ｈ、＋　Ｈｚガスを供給して、Ｉｎ
ＧａＡｓを成長させる。

各反応室に供給されるガスは基板をその反応室に移動す
る数分前には定常状態にビルドアップしておくことが望
ましい。

本実施例では隔離用カーテンガスとしてＨ２ガスを用い
、ガス噴出口１８の寸法は幅Ｑ、３ｍｍ。

長さＦｔＯｍｍで、ガス流速は１０ｍ／ｓｅｃ　（ガス
流量約１５１７ｍ１ｎ）で上記の成長を交互に実施した
。

ＩｎＰ成長層へのＡｓ、Ｇａの混入、あるいはＩｎＧａ
Ａｓ層へのＰの混入はＸ線による組成測定で殆ど無視で
きる程度であった。

実施例以外にもＧａＡｓとＡｌＧａＡｓのへテロ接合、
導電性の異なるドーピングの接合等種々の接合形成に利
用出来る。

一ヒ記のごとき化合物半導体のＭＯＣＶＤ法のみならず
、クロライド法またはハイドライド法による気相成長に
も用いられる。

実施例で説明せるごとく反応室が２室に分離されている
場合のみならず３室以上の多室の場合にも適用可能であ
り、反応室が縦型のみでなく、横型の場合にも適用可能
である。

〔発明の効果〕

以上に説明せるごとく、本発明の製造装置構造を適用す
ることにより、装置構造は簡易化され、特に急峻なる組
成変化のある多重の接合形成で良好なる特性が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかわる製造装置の構成図、第２図は
本発明の反応室断面図、 第３図は本発明の反応室上面図、 第４図は従来の装置を説明するための断面図、を示す。 図面において、 １は隔壁、 ２．２１．２２は反応室、 ３　、４．３Ｌ３２．４Ｉ、４２はガス導入口、５はガ
ス排出口、 ６は基板、 ７は支持機構、 ８はサセプタ、 ９は高周波コイル、 １０は水素ボンベ、 １１はトリメチル・インジウム（ＴＭＩ）バブラ、１２
はトタメチル・ガリウム（ＴＭＧ）バブラ、１３はＰＨ
，ガスボンベ、 １４はＡｓＨ３ガスボンへ、 １５は流量計、 １６はバルブ、 １７はガス純化装置、 １８はガス噴出口、 をそれぞれ示す。 ？ト４芒り（＋：ｏ、ｒ＊コふ観１ち（冨−っ〕負バに
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Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）気相処理を行う反応室を、カーテン状のガス噴流
   により複数の反応領域に分離し、 該反応領域で、それぞれ独立して気相処理を行なわしめ
   る構造よりなることを特徴とする半導体製造装置。
2. （２）前記カーテン状のガス噴流として、水素ガス、あ
   るいは不活性ガスを流す機構を備えたことを特徴とする
   特許請求範囲第（１）項記載の半導体製造装置。