JPS6332915A - 半導体気相成長装置 - 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） 本発明は半導体気相成長装置に関し、詳しくはサセプタ
の下部における原料ガスとキャリアガスの流れの乱れを
減少させることにより、半導体基板上に１＆長させるＦ
Ｍ膜の均一性を向上させる半導体気相成長装置に関する
。

（従来の技術） 従来、この種の半導体気相成長装置は、第２１４（ａ）
、（ｂ）及び第３図（ａ）、（ｂ）に示すように縦型の
円筒状反応管（２０）内のカーボン製サセプタ（２１）
上に１枚もしくは複数枚の半導体基板（２２）を取付け
るとともに、外部のＲＦコイル（２３）により高周波加
熱を行う一方、冷却シャケウド（２４）に冷奴、例えば
冷却水を通して反応管（２０）の周壁の温度コントロー
ルをしている。この装置において、上記円管状反応管（
２０）の上部のガス導入口（２５）から導入された原料
ガスとキャリアガスとからなる混合ガスは上記カーボン
製サセプタ（２１）の表面付近で反応し、半導体基板（
２２）上に半導体薄膜が成長する。この場合、サセプタ
（２１）と反応管（２０）間の幾何学的対称性のずれと
、排出ｎ（２６）による流れの非対称性による影響を減
少させ成長する半導体薄膜の厚み等を均一にするため、
通常上記サセプタ（２１）を一定の回転数で回転させな
がら成長を行っている。符号（２７）は半導体薄膜を成
長させた基板（２２）を取替えるための前室、（２８）
はゲートバルブ、（２９）は前室のパージガス導入口、
（３０）は開閉用扉を示す。また（３１）はサセプタホ
ルダー、（３２）は回転軸、（３３）は熱電対をそれぞ
れ示す、なお、第２図及び第３図において同部位は同符
号を付した。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、第２図に示すような従来の半導体気相成長装
置におけるサセプタホルダー（３１）は同図（ｂ）に示
すようにその上面端部がせいぜい面取しである程度なの
で、反応管（２０）のガス導入口（２５）から導入され
た反応ガスの流れが一部！Ａ離してしまい上記上面端部
の下流部から流れが大きく乱れ、その影響が上流部まで
及び半導体基板（２２）上に堆積した膜厚分布の均一性
が特に基板端部から１０ｍｍ内側の所が良好とはいえな
かった。また、第３図の半導体気相成長装置におけるサ
セプタ（２１）は同図（ｂ）に示すようにその角か面取
りをしであるたけであるから、サセプタの下流部てガス
の流れか剥離し、小さな渦か発生するとともに、回転軸
（３２）に沿って七ｙ１流か発生し、大きな渦が発生す
る。このような流れの乱れるｔ’ｆｆか上流まで伝わる
ことによって半導体基板（２２）の表面の膜厚の均一性
が悪化する。

上述のように第２図及び第３図に示す従来の半導体気相
成長装置てはサセプタ（２１）の下流部で反応ガスの流
れの′、Ａ雌かおき、各種の渦が発生する。この渦は周
期的に発生するので、その圧力変動か上流に影響を及ぼ
し、基板上の境界層の厚さを変化させる。この境界の厚
さの変動により堆積速度が変化する。またこの影響は、
下流に近い所はど大きいのて、ウェハのエツジ部の堆積
速度のバラツキを大きくさせる原因となる。これは通常
成長する条件では、Ｍ　ａ　ｃ　ｈ　ｌ￥Ｍか１よりは
るか小さい（Ｍ＝ｖ／ａ＜＜１．０　、ここでＶ：ガス
流速、ａ：音速）ことから考えても１分に考えられる。

したかって、膜厚の均一性の良いものか得にくい。特に
、多数枚数同時に成長させる場合には、サセプタ（２１
）の下流部に近い半導体基板（２２）の膜厚の均一性が
上流側の半導体基板（２２）に比べて膜厚均一性が悪化
する。しかし、上記基板間のバラツキを小さくすること
は難しい。また、サセプタ（２１）の下流部近傍の回転
軸（３２）に原料の反応生成物が付着し易く、この付着
物が回転軸（３２）を駆動するときにはかれおち、オー
リング等の軸のシール材を傷つけることも多くなり、整
備回数か多くなる結果となる。

本発明は上記の１９情に鑑みてなされたものであって、
特に、簡単な構造によってサセプタの下流部近傍の流れ
の乱れを減少させて圧力変動の少ない流れを作り、膜厚
の均一性をより一層向上させることかできる半導体気相
成長装置を提供することを目的とするものである。

（問題点を達成するための手段） 本発明の」二記目的は、反応管内で回転するサセプタ上
に半導体基板を取付け、この反応管内に原料ガスとキャ
リアガスを導入して半導体基板を加熱することにより熱
分解等の反応をさせて半導体基板上に半導体薄膜を成長
させる装置において、上記サセプタの下部にガス整流筒
を形成するとともに、このガス整流筒の内部より下方に
向けて整流ガス供給用管を介して整流ガスを吹き出させ
るようにしたことを特徴とする半導体気相成長装置によ
り達成された。

（実施例） 以下、図面によって本発明に係る半導体気相成長装置の
実施態様の一例について説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）において、符号（Ａ）は半導体気
相成長装置におけるサセプタ部を示すものて、この例に
おいてサセプタ部（Ａ）以外の部位は第２図及び第３図
に示す従来の半導体気相成長装置と同様であるから、図
示及びその説明は省略する。

まず、同図（ａ）に示す半導体気相成長装置におけるサ
セプタ部（Ａ）はサセプタホルダ（２）の側面部に上部
から略中央部にかけてテーパ部（７ａ）を有するガス整
流筒（７）を設けるとともに、底部には下方に整流ガス
吹き出し孔（８ａ）・・・か穿設された平板（８）を設
けた覆い部材（９）か取着されている。そして、この覆
い部材（９）の内部には整流ガス導入のための整流ガス
供給用管（９ａ）の先端か配されるとともに、この！１
流ガス供給用管（９ａ）はカーボンサセプタ（１）を回
転させるための回転軸（５）と−緒に回転するように形
成されている。（６）は上記カーボンサセプタ（１）上
に設けられたウェハ、（３）はカーボンサセプタ（１）
とシース熱電対（４）との間に介在されている毛細管を
示す。

サセプタ部（Ａ）は上述のように構成されているのて、
その使用にあたっては、まず、整流ガス供給用管（９）
内に整流ガスを通すことによって、この整流ガスはサセ
プタホルダ（２）の底部に設けた覆い部材（９）内に導
かれるとともに、この覆い部材（９）の下方に設けた平
板（８）の整流ガス吹き出し孔（８ａ）、（８ａ　）　
−より半導体気相成長装置の反応管（図示せず）内に吹
き出される。これによって、ガスａＲ筒（７）のＦ部で
の反応ガスの！Ａ離に伴う流れの乱れを著しく減少させ
ることができ、半導体基板上に均一な膜厚を成長させる
ことかできる。この場合、膜厚均一性が基板端部から５
ｍｍ内側の所まて良好であった（バラツキか±５％以内
）、また、吹き出すガスが反応管（図示せず）内の反応
ガスに比べて非常に低い温度なのて、上記整流ガス供給
管（９）等に対する反応生成物の付着か減少し、サセプ
タ（１）の回転や基板取り出しのための讐降時に付着物
がはかれ、シール用のオーリング等を劣化させることか
少なくなり、整備の回数を低減し、安全性を向上させる
ことかてきた。さらに、ウェハの場合、均一性増加の効
果は表面比で表わすと、２″ウエハの場合７８％の増加
となり顕著な効果を示すことかわかる。

次に、同図（ｂ）に示す半導体気相成長装置におけるサ
セプタ部（Ａ）はカーボンサセプタ（１０）の下部に断
熱性のガス整流筒（１１）を取着して反応管（図示せず
）の下流部で反応ガスの流れの乱れの発生する場所をサ
セプタ（１０）からできるだけ遠くするようにしたもの
である。

また、このカーボンサセプタ（１０）の底部には同図（
ａ）と同様に下方に整流ガス吹き出し孔（１２ａ）、（
１２ａ　）−か穿設された平板（１２）か設けられた覆
い部材（１３）が取着されるとともに、この覆い部材（
１３）の内部には整流ガス導入のための整流ガス供給用
管（１４）の先端が配されている。そして、この整流ガ
ス供給用管（１４）はカーボンサセプタ（ｌＯ）を回転
させるための回転軸（１５）と−緒に回転するように形
成されている。（１６）はカーボンサセプタ（ｌＯ）の
外側面に設けられたウェハ。

（１７）はサセプタホルダ、（１８）は毛細管。

（１９）は熱電対を示す。

サセプタ部（Ａ）は上述のように構成されているのて、
半導体薄膜成長を行うにあたっては、まず、！Ｉｉ流ガ
ス供給用管（１４）内に整流ガスを通すことによって、
この整流ガスはサセプタ（１０）の底部に設けた覆い部
材（工３）内に導かれるとともに、この覆い部材（１３
）の下方に設けた平板（１２）の整流ガス吹き出し孔（
１２ａ）。

（１２ａ）・・・より半導体気相成長装置の反応管（図
示せず）内に吹き出される。これによって、反応管内に
おけるカーボンサセプタ（１０）を回転させるための回
転軸（１５）に沿う反応ガスの上ｙｌ流がほとんど見受
けられなくなる。実際にＧａＡｓのエピタキシャル膜を
成長させたところ、前記第２図及びｆｆ５ａ図で示す従
来装置では、半導体ノ、（板端部から５ｍｍの所で均一
性が著しく悪かった（バラツキが±５％以上）が１本発
明の装置を用いると基板端部より３ｍｍの所で均一性が
悪くなった。２″ウエハの場合この均一性の増加は面積
比で表わすと２７％となり顕著な効果が１１多られたこ
とがわかる。

（発明の作用、効果） 上記構成のように、本発明に係る半導体気相成長装置に
よれば、サセプタの下部にガス整流筒を設けるとともに
、このガス整ａ？、３の内部より下方に向けて整流ガス
供給用管を介して整流ガスを吹き出させるように形成し
たものである。したかって、反応管内のサセプタ下流部
での反応ガスの乱れを著しく減少させることかできるの
で、半導体基板上に成長させるＦ！膜の均一性をｍ著に
高めることかてきるほか、反応生成物等の回転軸への付
着を防止でき、整備を行う頻度か減り、より一層安全性
か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明に係るパンケーキ及びへ
レル型半導体気相或艮装置におけるサセプタ部の説明図
、第２図（ａ）、（ｂ）及び第３１”４（ａ）、（ｂ）
は従来のパンケーキ及びバレル型気相成長装首の全体図
及びサセプタ部の説明図である。 符号の説明 Ａ−・−サセプタ部 （１）・・・カーボンサセプタ （２）・・・サセプタホルダ （７）・・・ガス整流筒 （８）　−・・モ板 （９）・・・覆い部材 （９ａ）・・・整流ガス供給用管 特許出願人　古河電気工業株式会社 代理人　弁理士　飯　１）敏　三′−−第１図 （ａ）　　　　　　　　　　　　（ｂ）第　　２　　図 （ａ）　　　　　（ｂ） 第　　３ （ａ） （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反応管内で回転するサセプタ上に半導体基板を取付け、
   この反応管内に原料ガスとキャリアガスを導入して半導
   体基板を加熱することにより熱分解等の反応をさせて半
   導体基板上に半導体薄膜を成長させる装置において、上
   記サセプタの下部にガス整流筒を設けるとともに、この
   ガス整流筒の内部より下方に向けて整流ガス供給用管を
   介して整流ガスを吹き出すようにしたことを特徴とする
   半導体気相成長装置。