JPS63185017A - 結晶成長装置 - 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〕 本発明は化合物半導体の結晶成長に係り、特にヘテロ構
造作製時に組成の履歴現象のない制御性の良好な結晶成
長法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の結晶成長法は公特報昭６０−１９２３２３　、公
特報昭６０−１９６９３３に記載のように反応管構造を
冷却部分と加熱部分を形成しかつ加熱部分を上流に配置
して反応管中を流れるガスの流線を整流化するというも
のであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は基板加熱体上部の反応管壁への反応物の
付着を皆無にするという観点からは不十分であり、多数
回の使用上、組成の履歴現象を無くするといった実用上
からは問題が残っていた。

それは基板上流部の空間容積が大きいため対流現象が起
ることが原因となっていた。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を無くし、組成面
内均一性、Ｉｍ厚面内均−性に優れ、組成履歴現象のな
い制御性に優れた結晶成長法を提供することにある。

また本発明の他の目的の１つは、従来技術において、特
に常圧の結晶成長法で問題であった反応ガスの逆流現象
を防止し、結晶性が良く、かつ制御性の良い結晶成長法
を提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は以下に述べる反応管形状、治具形状を考案す
ることにより、達成される。つまり本発明は上記の従来
装置の欠点を除去し、成長装置内の基板上流部のガスの
流れを迅速にするために極力空隙部を少なくし、ガス流
の対流現象を防（ヒした。このために基板上流部の反応
管形状を円錐形状とし、既円錐内に基板ホルダーを配置
すること。

さらに基板上流部は加熱された基板ホルダーにより部分
に高い温度に保持されることにより、より一部ガスの整
流効果を持たせた。さらに基板より下流部の反応管壁は
空冷もしくは水冷構造とし。

かつ基板ホルダー−９゛部に反応管と相似型の整流サセ
プタを配置し、反応済ガスの逆流現象を防止した。また
基板配置部の反応管壁一基板の傾き角度（Δθ）を３度
〜７度とし、かつ基板ホルダー下部の構造を円形とする
ことにより、ガス流方向の結晶膜厚分布を±１０％以内
とした。

〔作用〕

以上述べた手段により１例えば基板上流部空隙の極小化
と基板ホルダーによる管壁加熱効果により、ガスの対流
現象と反応物の管壁への付着現象が完全に防１１−する
ことができる。したがって多数回の成長においても管壁
からの組成履歴現象を防止することができる。

また基板とｆ！！？壁との傾角Δθを３度〜７度とする
ことにより結晶膜厚の面内分布を飛跡的に向上すること
ができる。また基板ホルダー下部を円形とし、基板ホル
ダー下部に整流サセプタを配置し。

かつ基板下部を空冷もしくは水冷することによし１、反
応済ガスの整流化と、反応管下部からの逆流現象を完全
に防１）：することができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を第１図を用い有機金属の熱分解法
に適用した場合について詳しく説明する。

第１図は本発明の実施例を倒す模式図である。

反応管１の上部に原料ガスの導入管２とガス混合室３を
設け、円錐形状の一部を構成する反応管壁４と整流サセ
プタと基板支持サセプタを兼ねたサセプタ５とその上に
配置された基板ホルダー６、及び基板材料７が設けられ
ている。この時、基板ホルダー６は円錐形状部４の内部
に必らず配置され、かつ基板上端より下部分を水冷構造
とし、水の入口８と出口９を設ける。

また、基板ホルダー６の下部はガス上流からみて円形構
造としかつ外周部には高周波誘導加熱コイル１２が配置
され、反応管１の下部にはガスの排出孔１０が設けられ
ている。また１１は基板温度検出用の熱電対を示す。

本発明は基板上流部の空間を円錐形状とすることにより
ガス流速を向上し、かつ加熱ホルダーの熱ふく射効果に
より表面温度が高く保持されるように設計される。また
基板部分で反応済のガスをスムーズに流すために整流サ
セプタ５を配置、基板ホルダー、サセプタが同時に回転
可能にしたものである。

この実施例において、導入管２より原料ガスが送り込ま
れ、混合室３で２種以上のガスが均質化され反応室に導
入される。結晶成長は基板材料７を設−したホルダー６
を高周波誘導加熱法により６００〜９００℃に加熱し、
熱電対１１により温度を制御しながら行なう。反応済の
ガスは整流サセプタにより挟められた空間を迅速に下流
に流れ、排気孔１０より排気される。また第２図に示し
た様に円錐形状反応管壁４を基板ホルダー６、したがっ
て基板材料７との傾角Δθ　（θ１−ｏｚ）を３度〜７
度以内に設計することにより結晶の膜厚面内分布が均一
化される。Δθを３度としたところガス流方向の面内膜
厚は上流部が厚く下流部が薄くなり分布は±１０％であ
った。また７度としたところ上流部が厚く下流部が簿く
なり分布はやけは±１０％となった。ΔＯを５度とした
場合は分布は±３％となり、最も良い値が得られた、〔
発明の効果〕 本発明によれば、基板上流部の空間容積を極少化するこ
とと基板ホルダー上部の加熱効果によりガス流の迅速化
、管壁への付着物防止により、組成の履歴現象を防止で
き、かつ基板ホルダー下部にガス流整流サセプタを配置
して下部からの反応済ガスの逆流を防１ヒして、製品品
質の向上がはかれる。さらに管壁面と基板面の傾角を設
けることにより膜厚分布の均一な結晶を成長させること
が可能である。

尚、本実施例では縦型反応管について例示したが、横型
反応管においても同様の効果があることは云うまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するＭＯＣＶＤ装置の反応
管構造縦断面図、第２図は第１図の部分拡大図である。 １・・・反応管、２・・導入管、３・・・ガス混合室、
４・・・反応ｇ′壁、５・・・サセプタ、６・・・基板
ホルダー、７・・・基板材料、８・・・冷却水入口、９
・・・冷却水出口、１ｏ・・・ガス排出孔、１１・・・
ｒＩ！８電対。 ＋＋、 代理人　弁理士　小川勝〜虜−゛ 第　ｌ　の

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱分解法による化合物半導体の結晶成長装置におい
   て、基板ホルダーを円錐型反応装置内に配置し、基板上
   流部には冷却装置を配置せず、基板下流部には冷却装置
   を配置し、かつ反応済ガス通過部分を反応管と相似型の
   整流サプタタ構造としたことを特徴とする結晶成長装置
   。 ２、上記基板ホルダーの構造が少なくとも１枚以上の基
   板をセットすることが可能で、かつ基板がガス流に対し
   、３〜７度の傾角を持つ様に配置され、ガスの流れ方向
   から見たホルダー形状が円型であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の結晶成長装置。