JPS63299115A

JPS63299115A - 気相成長装置

Info

Publication number: JPS63299115A
Application number: JP13138087A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Asai; 浅井　裕充
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-12-06

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、半導体気相成長装置に関するもので、特に有
機金属気相成長装置で問題となる副生酸物汚染対策を施
した気相成長装置に関するものである。

（従来の技術）Ｓｌ、■−ｖ族半導体気相成長装置は、ＩＣ等の電子デ
バイスや半導体レーザを作製する上で不可欠の装置とな
っている。従来の気相成長装置を使った成長手順を第４
図に示す概念図で説明する。図の左側から原料ガスを石
英製反応管ｌに導入し、高周波コイル２によってカーボ
ンサセプタ４を加熱し、その原料ガスを熱分解し基板上
に薄膜を成長させる。この時、サセプタ４上や輻射によ
って加熱された反応管内壁で原料ガスが分解され、不必
要な副生成物が反応管内壁（図中の斜線部分）ｋ付着す
る。成長回数が進み、この付着物の量が多くなると、基
板導入時あるいは成長中に基板３上に落下し、基板表面
の汚染物となり、成長膜に多数の表面欠陥を生む。従来
、これらの付着物を防ぐために反応管の外側を水冷する
方法が採られてきえ。この方法は反応管内を冷やすこと
によって、そこでのガス分解を抑制し不必要な付着物を
防ぐ試みである。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、この従来の方法では、サセプタ近傍で分解され
た原料ガスによる副生成物の反応管内壁への汚染は取り
除くことは出来立い。そればかりか、反応管が冷えてい
るだけにそこへの副成生物の付着を促進、するという問
題点を残し九。従って、士数回程度の成長回数後には反
応管を成長装置から堰り外して洗浄しなければならなか
った。この洗浄作業によって、反応管、原料ガス導入口
、および排気口が大気に曝されるため、それらの部分へ
水分、酸素が吸着してしまう。この水分や酸素が成長膜
中にとシこまれるため反応管を交換した後の数回の成長
工程によって作製され九半導体薄膜の品質は著しく低下
するという問題がある。この問題は、特にＡＩを含む材
料を成長させる場合に顕著である。例えばＡｌＧａＡｓ
の成長の場合、吸着酸素あるいは水分によって半絶縁性
になる他、著しい場合には微小な酸化アルミニウムが生
成され、表面に多数の欠陥を生じる。

（発明の目的）本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもので
、その目的は反応管内壁に付着した副生成物による基板
表面への汚染と反応管交換時の大気からの汚染を解決し
、高純度で表面の清浄な半導体薄膜を成長させる装置を
提供するにある。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するため本発明は原料ガスを反応管に
導入し、原料ガスの熱分解によって基板上に薄膜を堆積
させる気相成長装置において、固定された反応管の内側
に移動可能の内管を設けると共に、前記の反応管と内管
との間にガス導入可能な通路を形成し、反応管を収める
反応室とゲートバルブを介して配置されている内管交換
室と、前記内管交換室には高真空排気装置及びガス導入
゛口が設けられ、さらに内管を反応管及び内管交換室の
間を移動させる移動手段を具備することを特徴とする気
相成長装置を発明の要旨とするものである。

しかして本発明は、大気を遮断する固定された反応管と
その内側に移動可能な別の内管を設け、その内管だけに
副生成物を付着させると共に、内管を移動させ反応管と
完全に分離した状態で内管を交換できる交換室を設けた
ところに主要な特徴がある。

次に本発明の実施例について説明する。

なお実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱
しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうろこと
は云うまでもない。

〔実施例〕

本発明の実施例として横型気相成長装置の基本構成を第
１図に示す。

図において１は反応管、２は高周波コイル、３は基板、
４はカーボンサセプタ、６は内管、７はサセプタ授受室
、８は油圧マグネットシリンダ、９は基板交換室、１０
は基板交換口、１１は内管交換室、１２は内管交換口、
１３はマグネットロッド、１４，１５，１６はゲートバ
ルブ、１７は高真空排気室、１８は高純度水素導入口、
１９は原料ガス導入口、２０は冷却水導入口、２１は排
気口を示す。この装置は、反応管ｌ、す七ブタ授受室７
、基板交換室９と内管交換室１１に大別出来る。

この様な基本構造を持った本装置の操作手順を次に説明
する。まず図の様に配置された状態で成長が始まる。即
ち、内管６内に原料ガスを流し、高周波コイル２によっ
てカーボンサセプタ４を加熱することでガスを分解し基
板３上に半導体薄膜を成長させる。この時、高純度水素
を反応管１と内管６の間に流す。この水素の流れは、原
料ガスが内管６の外に漏れることを防ぐと共に内管６を
冷却する働きも兼ねる（但し、水素の代わシに高純度不
活性ガスでもほぼ同じ役割を果たす）。従って、成長中
にできる副生成物は内管内のみ（図中の斜線部分）に堆
積する。成長後は、マグネットロッド１３で内管６とそ
の上に配置されたカーボンサセプタ４および基板３をサ
セプタ授受室７まで移動させゲートバルブ１４を閉じる
。その後油圧マグネットシリンダ８で内管６とサセプタ
４を分離させ、サセプタと基板を基板交換室９まで移動
させる。一方向管６はさらにマグネットロッド１３によ
って内管交換室１１まで移動させゲートバルプ１５でサ
セプタ授受室７と分離する。その後、内管交換口１２を
開は新しい内管と交換する。高真空排気装置１７で内管
交換室１１を真空にした後、高純度水素で内管交換室１
１を満たす（但し、水素で内管交換室を満たす工程は、
真空搬送の場合には必要がない）。新しい内管６の反応
室１への導入は上記で説明し九手顆を逆に行えば良い。

この様に、本装置を使えば反応管を大気に曝すことなく
副生成物の付いた内管を交換でき、且つ反応管１を常に
清浄に保つことが出来る。

第２図は縦型気相成長装置の場合の実施例を示す。図に
おいてｌは反応管、２は高周波コイル、３は基板、４は
カーボンサセプタ、５はフランジ、６は内管、７はサセ
プタ授受室、８は油圧マグネットシリンダ、９は基板交
換室、１０は基板交換口、１１は内管交換室、１２は内
管交換口、１３はマグネットロッド、１４，１５．１６
はゲートバルブ、１７は高真空排気室、１８は高純度水
素導入口、１９は原料ガス導入口、２ｏは冷却水導入口
、２１は排気口を示す。

次に本装置の操作手順を次に説明する。まず図の様に配
置された状態で成長が始まる。即ち、内管６内に原料ガ
スを流し、高周波コイル２によってカーボンサセプタ４
を加熱することでガスを分解し基板３上に半導体薄膜を
成長させる。この時、高純度水素を反応管ｌと内管６の
間に流す。この水素の流れは、原料ガスが内管６の外に
漏れることを防ぐと共に内管６を冷却する働きも兼ねる
。

従って、成長中にできる副生成物は内管内のみ（図中の
斜線部分）に堆積する。成長後は、マグネットロッド１
３で内管６とその上に配置されたカーボンサセプタ４お
よび基板３をサセプタ授受室７ｔで移動させゲートバル
ブ１４を閉じる。その後油圧マグネットシリンダ８で内
管６とサセプタ４を分離させ、サセプタと基板を基板交
換室９まで移動させる。一方円管６はさらにマグネット
ロッド１３によって内管交換室ｌｉｔで移動させゲート
バルブ１５でサセプタ授受室７と分離する。

その後、内管交換ロ１２ｆ：開は新しい内管と交換する
。高真空排気装置１７で内管交換室１１を真空にした後
、高純度水素で内管交換室１１を満たす。新しい内管６
の反応室１への導入は上記で説明した手順を逆に行えば
良い。

本発明は、副生成物の多い有機金属気相成長装置に特に
有効であるが、クロライドあるいはハライド系の気相成
長装置に対しても有効である。

（発明の効果）以上説明した様に、本発明の気相成長装置によれば反応
管には副生成物が付着しないので半永久的に反応管を取
り替える必要がなく、反応管、原料ガス導入口、排気口
等を大気に曝すことがない。

また内管の内側には一回の成長工程で生成される付着物
しか付かないので、成長中あるいは基板搬送中に基板表
面が汚染されることがない。大気中の水分や酸素の汚染
と成長中にできる副生成物の汚染を完全に防ぐことがで
きるので、高純度で表面の清−な半導体薄膜を成長させ
ることが出来る。

この効果を有機金属気相成長法によるＧａＡｓ成長を例
にとって説明する。第３図はＱａＡａの移動度と成長回
数の関係を示している。従来装置によって成長を行う場
合２０回の成長回数で反応管を取り替えなければならず
、しかも反応管を取シ替えた後の一回目及び二回目の成
長ではＱａＡｓの移動度がそれぞれ５００００．７００
００ｃｉ／ｖａとそれ以後の１２００００ｃｄ／ｖａに
比べ低いことが分かる。一方、本発明の装置では反応管
を取シ替える必要がなく、汚染がなく、高品質の薄膜が
えられる。従って高移動度１５００００ｃｍ／ｖｓのＱ
ａＡａを再現性良く成長させることが出来る効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構盤気相成長装置の構成図で、第２図
は同縦型気相成長装置の構成図であり、第３図はＱａＡ
ｓの移動度と成長口にの関係、第４図は従来の気相成長
装置の概略図を示す。ｌ・・・反応管、２・・−高周波コイル、３・・・基板
、４・・・カーボンサセプタ、５・０・７２ンジ、６・
・内管、７・・・サセプタ授受室、８・・・油圧マグネ
ットシリンダ、９・・・基板交換室、１０・・・基板交
換口、１１・・Φ内管交換室、１２・・・内管交換口、
１３・・・マグネットロッド、１４，１５，１６・・・
ゲートバルブ、１７・・・高真空排気装置、１８・・・
高純度水素導入口、１９・・・原料ガス導入口、２０・
・・冷却水導入口、２１・・・排気口第２図第３図成畏回数第４図

Claims

【特許請求の範囲】

原料ガスを反応管に導入し、原料ガスの熱分解によつて
基板上に薄膜を堆積させる気相成長装置において、固定
された反応管の内側に移動可能の内管を設けると共に、
前記の反応管と内管との間にガス導入可能な通路を形成
し、反応管を収める反応室とゲートバルブを介して配置
されている内管交換室と、前記内管交換室には高真空排
気装置及びガス導入口が設けられ、さらに内管を反応管
及び内管交換室の間を移動させる移動手段を具備するこ
とを特徴とする気相成長装置。