JPH02109321A - 半導体薄膜気相成長装置 - Google Patents
半導体薄膜気相成長装置Info
- Publication number
- JPH02109321A JPH02109321A JP26037488A JP26037488A JPH02109321A JP H02109321 A JPH02109321 A JP H02109321A JP 26037488 A JP26037488 A JP 26037488A JP 26037488 A JP26037488 A JP 26037488A JP H02109321 A JPH02109321 A JP H02109321A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- reactor
- susceptor
- opening
- thin film
- Prior art date
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
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〕
本発明は反応炉内に多角錐台または多角柱形状のサセプ
タを有する、いわゆるバレル型反応炉からなる半導体薄
膜気相成長装置に関するものである。
タを有する、いわゆるバレル型反応炉からなる半導体薄
膜気相成長装置に関するものである。
従来このようなバレル型反応炉の構造は、例えば第２図
に示すように高純度カーボンからなる多角錐台のサセプ
タ（１）の上面に石英ガラス製の半球形ガス導入部（２
′）を取り付け、これらを縦型の反応炉（３）内に回転
軸（４）で支持して縦方向に取り付け、該サセプタ（１
）側面にはつ工−ハ（５）を設置し、反応炉（３）の外
周面は冷却水の流れる冷却ジャケット（６）で覆い、さ
らにその外側にＲＦコイル（７）を設けたものである。
に示すように高純度カーボンからなる多角錐台のサセプ
タ（１）の上面に石英ガラス製の半球形ガス導入部（２
′）を取り付け、これらを縦型の反応炉（３）内に回転
軸（４）で支持して縦方向に取り付け、該サセプタ（１
）側面にはつ工−ハ（５）を設置し、反応炉（３）の外
周面は冷却水の流れる冷却ジャケット（６）で覆い、さ
らにその外側にＲＦコイル（７）を設けたものである。
また反応炉（３）上部には反応炉内にガスを流入するガ
ス吹き出し部（９′）を取り付けてあり、その吹き出し
部（９′）の開口（８）は反応炉（３）上面に形成し、
かつガス排気口（１０）を反応炉（３）の下部に設けで
ある。なおサセプタの形状は多角錐台の他に多角柱のも
のもあり、また半球形ガス導入部（２゛）はサセプタ（
１）と一体に成形された高純度カーボンの場合らある。
ス吹き出し部（９′）を取り付けてあり、その吹き出し
部（９′）の開口（８）は反応炉（３）上面に形成し、
かつガス排気口（１０）を反応炉（３）の下部に設けで
ある。なおサセプタの形状は多角錐台の他に多角柱のも
のもあり、また半球形ガス導入部（２゛）はサセプタ（
１）と一体に成形された高純度カーボンの場合らある。
上記装置を用いて半導体薄膜を成長させるには、次のよ
うな有機金属気相成長法を用いる。
うな有機金属気相成長法を用いる。
即ちサセプタ（１）側面に設置したウェーハ（５）を外
部のＲＦコイル（７）により所定の温度に高周波誘導加
熱し、原料ガスをキャリアガス（通常Ｈ２またはＩＬ２
）と共にガス吹き出し部（９′）を通して反応炉（３）
内へ導入する。この導入された原料ガスはウェーハ（５
）表面付近で熱分解反応を起こしてウェーハ（５）上に
半導体薄膜を成長させた後、ガス排気口（１０）から排
気される。なおこの際成長薄膜の均一性を向上させるた
め、サセプタ（１）は回転軸（４）によって回転し、ま
た反応炉（３）内面での原料ガスの分解を抑制するため
にその外面は冷却ジャケット（６）により冷却される。
部のＲＦコイル（７）により所定の温度に高周波誘導加
熱し、原料ガスをキャリアガス（通常Ｈ２またはＩＬ２
）と共にガス吹き出し部（９′）を通して反応炉（３）
内へ導入する。この導入された原料ガスはウェーハ（５
）表面付近で熱分解反応を起こしてウェーハ（５）上に
半導体薄膜を成長させた後、ガス排気口（１０）から排
気される。なおこの際成長薄膜の均一性を向上させるた
め、サセプタ（１）は回転軸（４）によって回転し、ま
た反応炉（３）内面での原料ガスの分解を抑制するため
にその外面は冷却ジャケット（６）により冷却される。
止ころがこのような構成の薄膜気相成長装置で半導体薄
膜を成長した場合、反応炉の構造に起因する対称性のズ
レによって導入されるガスの流れに偏りが生じ、反応炉
内のサセプタ上方の空間で渦が発生する。この結果次の
ような問題が起きていた。
膜を成長した場合、反応炉の構造に起因する対称性のズ
レによって導入されるガスの流れに偏りが生じ、反応炉
内のサセプタ上方の空間で渦が発生する。この結果次の
ような問題が起きていた。
■サセプタ上方の反応炉内面に反応生成物が付着し、こ
れがウェーハ上に落下して半導体薄膜の表面欠陥が増大
するという不良が発生する。
れがウェーハ上に落下して半導体薄膜の表面欠陥が増大
するという不良が発生する。
■渦の発生により反応炉内のガスの切替え時間が遅くな
り、半導体薄膜の界面の急峻性が劣化する。
り、半導体薄膜の界面の急峻性が劣化する。
上記問題の原因である対称性のズレとしては、下記の場
合が考えられる。
合が考えられる。
（Ａ）反応炉とサセプタの組み立て時のズレ。
（Ｂ）排気口の数が少ないことによる排気のズレ。
このうち（Ｂｌ に関しては、特開昭６１−５３５５２
号公報に示された方法によって大幅に改善することがで
きるが、（＾）については組ろ立て時に位置合わせを工
夫しても、反応炉とサセプタの中心軸のズレは１〜２艶
程度残ってしまう。
号公報に示された方法によって大幅に改善することがで
きるが、（＾）については組ろ立て時に位置合わせを工
夫しても、反応炉とサセプタの中心軸のズレは１〜２艶
程度残ってしまう。
そこでこの対策としては、キャリアガスの流量を大きく
したり、反応炉内を減Ｆ！する等して薄膜の成長を行う
方法が採られている。
したり、反応炉内を減Ｆ！する等して薄膜の成長を行う
方法が採られている。
しかしながら上記中心軸同志の偏心が１■程度ある場合
にはこのような対策を施しても反応炉内のガスの流れを
トレーサ法で確認すると、ガスの大きな巻き上がりはな
いもののガスの流れの非対称性が見られると共にサセプ
タ上部のガス導入部と反応炉内面との間で小さな渦が見
られ、問題点の十分な解決法とはなっていない。
にはこのような対策を施しても反応炉内のガスの流れを
トレーサ法で確認すると、ガスの大きな巻き上がりはな
いもののガスの流れの非対称性が見られると共にサセプ
タ上部のガス導入部と反応炉内面との間で小さな渦が見
られ、問題点の十分な解決法とはなっていない。
本発明はこれに鑑み種々検討した結果、反応炉内のガス
流を均一にし、かつガスの切替えも速やかに行える半導
体薄膜気相成長装置を開発したものである。
流を均一にし、かつガスの切替えも速やかに行える半導
体薄膜気相成長装置を開発したものである。
即ち本発明は上面に原料ガスを導入するガス吹き出し部
を開口し、下部に原料ガスの排出口を設けた反応炉内に
、側面にウェーハを取付は上面にガス導入部を設けた多
角錐台または多角柱のサセプタを設置した気相成長装置
において、ガス吹き出し部をその開口の方向への開き角
度が１０〜２０°をなすコーン形状とし、ガス導入部の
上面はサセプタの軸と直交する多角形平面または円形平
面とし、かつガス吹き出し部下端の開口の直径を前記多
角形の内接円または円形の直径より小さく形成し、さら
に反応炉の内側上面を開口から外側に向かって傾斜させ
、かつ該上面とガス導入部の上面とのなす角度を０〜１
５°としたことを特徴とするものである。
を開口し、下部に原料ガスの排出口を設けた反応炉内に
、側面にウェーハを取付は上面にガス導入部を設けた多
角錐台または多角柱のサセプタを設置した気相成長装置
において、ガス吹き出し部をその開口の方向への開き角
度が１０〜２０°をなすコーン形状とし、ガス導入部の
上面はサセプタの軸と直交する多角形平面または円形平
面とし、かつガス吹き出し部下端の開口の直径を前記多
角形の内接円または円形の直径より小さく形成し、さら
に反応炉の内側上面を開口から外側に向かって傾斜させ
、かつ該上面とガス導入部の上面とのなす角度を０〜１
５°としたことを特徴とするものである。
このようにガス吹き出し部をその開［１の方向への開き
角度が１０〜２６’をなすコーン形状としたのは、ガス
を−様な速度で反応炉内に導入するためである。
角度が１０〜２６’をなすコーン形状としたのは、ガス
を−様な速度で反応炉内に導入するためである。
またサセプタ上部のガス導入部の上面はサセプタの軸と
直交する多角形平面または円形平面とし、かつガス吹き
出し部下端の開口の直径を前記多角形の内接円または円
形の直径より小さく形成し、さらに反応炉の内側上面を
開口から外側に向かって傾斜させ、かつ該上面とガス導
入部の上面とのなす角度をＯ〜１５°としたのは、ガス
導入部の上面と反応炉内側の上面との間の空間でのガス
の流路が狭められることになるので、ガスの流速が大き
くなりガスの巻き返しや対流の影響を極めて小さくする
ことができるからである。
直交する多角形平面または円形平面とし、かつガス吹き
出し部下端の開口の直径を前記多角形の内接円または円
形の直径より小さく形成し、さらに反応炉の内側上面を
開口から外側に向かって傾斜させ、かつ該上面とガス導
入部の上面とのなす角度をＯ〜１５°としたのは、ガス
導入部の上面と反応炉内側の上面との間の空間でのガス
の流路が狭められることになるので、ガスの流速が大き
くなりガスの巻き返しや対流の影響を極めて小さくする
ことができるからである。
さらに従来のように半球形のガス導入部を用いた場合に
は、第３図に示すようにガスの流れがガス導入部（２′
）の半球の頂点（１））部分で分岐して反応炉（３）内
のガスの流れ（図中に矢印で示す）が不均一となるが、
本発明の上面が平面のガス導入部を使用すればガス流を
分岐する頂点部分がないのでその流れは均一流となる利
点を７７する。
は、第３図に示すようにガスの流れがガス導入部（２′
）の半球の頂点（１））部分で分岐して反応炉（３）内
のガスの流れ（図中に矢印で示す）が不均一となるが、
本発明の上面が平面のガス導入部を使用すればガス流を
分岐する頂点部分がないのでその流れは均一流となる利
点を７７する。
次に本発明の一実施例を説明する。
第１図に示すように高純度カーボンからなる多角錐台の
サセプタ（１）の上面に、石英ガラス製で上面が直径１
５０」の円形平面を有するガス導入部（２）を取り付け
、これらを縦型の反応炉（３）内に回転軸（４）で支持
して縦方向に取り付け、該サセプタ（１）側面にはウェ
ーハ（５） を設置し、反応炉（３）の外周面は冷却水
の流れる冷却ジャケット（６）で覆い、さらにその外側
にＲＦコイル（７） を設けた。また反応炉（３）上部
には直径５Ｇ−の開口（８）を反応炉（３）の内側上面
（１２）に形成したガス吹き出し部（９）を取り付け、
さらにその吹き出し部（９）は開き角度１５°で下方に
開いたコーン形状とし、また反応炉（３）の内側上面（
１２）は開口（８）から外側に向かって下方に傾斜させ
、しかもその面はガス導入部（２）の上面に対して３°
の角度を設けた。
サセプタ（１）の上面に、石英ガラス製で上面が直径１
５０」の円形平面を有するガス導入部（２）を取り付け
、これらを縦型の反応炉（３）内に回転軸（４）で支持
して縦方向に取り付け、該サセプタ（１）側面にはウェ
ーハ（５） を設置し、反応炉（３）の外周面は冷却水
の流れる冷却ジャケット（６）で覆い、さらにその外側
にＲＦコイル（７） を設けた。また反応炉（３）上部
には直径５Ｇ−の開口（８）を反応炉（３）の内側上面
（１２）に形成したガス吹き出し部（９）を取り付け、
さらにその吹き出し部（９）は開き角度１５°で下方に
開いたコーン形状とし、また反応炉（３）の内側上面（
１２）は開口（８）から外側に向かって下方に傾斜させ
、しかもその面はガス導入部（２）の上面に対して３°
の角度を設けた。
このような装置を用い、有機金属気相成長法によりＧａ
ＡｓおよびＡＩＧａＡＳの薄膜の成長を行った。
ＡｓおよびＡＩＧａＡＳの薄膜の成長を行った。
その結果これらの薄膜の表面欠陥数は直径２インチウェ
ーハ（外周端から５閣のリング状の範囲を除く）では２
０個以下であり、良好な薄膜が得られた。
ーハ（外周端から５閣のリング状の範囲を除く）では２
０個以下であり、良好な薄膜が得られた。
次に本発明装置によりＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの量子井
戸構造を成長したところ、ウェル幅２０オングストロー
ムのものが得られ、急峻なヘテロ界面の得られることが
確認された。
戸構造を成長したところ、ウェル幅２０オングストロー
ムのものが得られ、急峻なヘテロ界面の得られることが
確認された。
このように本発明によれば、反応炉とサセプタの中心軸
の偏心が１ｍａ＋程度あっても反応炉内のガス流の巻き
上がりを抑えることができ、表面欠陥数の少ない急峻な
界面を有する半導体薄膜の成長が可能になる等工業上顕
芹な効果を奏するものである。
の偏心が１ｍａ＋程度あっても反応炉内のガス流の巻き
上がりを抑えることができ、表面欠陥数の少ない急峻な
界面を有する半導体薄膜の成長が可能になる等工業上顕
芹な効果を奏するものである。
第１図は本発明の一実施例を示す側断面図、第２図は従
来例を示す側断面図、第３図は反応炉とサセプタの中心
軸が偏心している場合のガスの流れを示す側断面図であ
る。 １・・・・・・・・サセプタ ２．２′・・・・・・ガス導入部 ３・・・・・・・・反応炉 ４・・・・・・・・回転軸 ５・・・・・・・・ウェーハ ６・・・・・・・・水冷ジャケット ７・・・・・・・・ＲＦコイル ８・・・・・・・・開口 ９．９′・・・・・・ガス吹き出し部 ！θ・・・・・・・・ガス排気Ｃ］ １）・・・・・・・・頂点 １２・・・・・・・・反応炉の内側上面第 ■ 図 ↓ 第２図 ↓
来例を示す側断面図、第３図は反応炉とサセプタの中心
軸が偏心している場合のガスの流れを示す側断面図であ
る。 １・・・・・・・・サセプタ ２．２′・・・・・・ガス導入部 ３・・・・・・・・反応炉 ４・・・・・・・・回転軸 ５・・・・・・・・ウェーハ ６・・・・・・・・水冷ジャケット ７・・・・・・・・ＲＦコイル ８・・・・・・・・開口 ９．９′・・・・・・ガス吹き出し部 ！θ・・・・・・・・ガス排気Ｃ］ １）・・・・・・・・頂点 １２・・・・・・・・反応炉の内側上面第 ■ 図 ↓ 第２図 ↓
Claims (1)
- （１）上面に原料ガスを導入するガス吹き出し部を開口
し、下部に原料ガスの排出口を設けた反応炉内に、側面
にウェーハを取付け上面にガス導入部を設けた多角錐台
または多角柱のサセプタを設置した気相成長装置におい
て、ガス吹き出し部をその開口の方向への開き角度が１
０〜２０゜をなすコーン形状とし、ガス導入部の上面は
サセプタの軸と直交する多角形平面または円形平面とし
、かつガス吹き出し部下端の開口の直径を前記多角形の
内接円または円形の直径より小さく形成し、さらに反応
炉の内側上面を開口から外側に向かって傾斜させ、かつ
該上面とガス導入部の上面とのなす角度を０〜１５゜と
したことを特徴とする半導体薄膜気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63260374A JPH0744156B2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63260374A JPH0744156B2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02109321A true JPH02109321A (ja) | 1990-04-23 |
| JPH0744156B2 JPH0744156B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=17347037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63260374A Expired - Lifetime JPH0744156B2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744156B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62191494A (ja) * | 1986-02-19 | 1987-08-21 | Toshiba Corp | 気相成長装置 |
| JPS636832A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-12 | Toshiba Corp | 気相成長装置 |
| JPH01140816U (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-27 |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP63260374A patent/JPH0744156B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62191494A (ja) * | 1986-02-19 | 1987-08-21 | Toshiba Corp | 気相成長装置 |
| JPS636832A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-12 | Toshiba Corp | 気相成長装置 |
| JPH01140816U (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0744156B2 (ja) | 1995-05-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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