JPH0277115A - 気相成長用ウエハサセプタ - 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〕 この発明は半導体結晶の気相成長に用いるウェハサセプ
タに関するものである。

〔従来の技術〕

近年、ＧａＡｓ及びＡＩ！ＧａＡｓ　、Ｇａ１ａｐ及び
ＡｌＧａ１ｎｐ、　Ｉｎｐ及びＩｎＧｍＡｓｐ等の結晶
材料から成る半導体レーザや高周波デバイス等の開発。

製造が活発に行なわれている。こわらの半導体デバイス
にはいわゆるヘテロ構造を有する半導体結晶が用いられ
る。このヘテロ構造においてはへテロ界面における結晶
組成の切り換りの急しゅん性が重要となっている。

気相結晶成長法において、結晶組成の切り換りを急しゅ
んにするうえでは、供給する材料ガスの切り換りが素早
くなさすることが肝要となる。このため気相成長装置に
は種々の工夫がなされている。

第７図は例えば特願昭６２２８９９７１号に示された従
来の気相成長装置を示す模式斜視図、第８図は第７図に
示す気相成長装置での結晶成長の手順を示す模式断面図
である０図において、（１）は反応管、（１す、（ｌｂ
）は反応室、（２）は反応管（１）を縦方向の２つの反
応室（１１）、（ｌｂ）に分割するための仕切［、（３
）は半円筒形のサセプタ、（４）はサセプタホルダ、（
５）は両反応室（１＆）、（ｉｂ）間に材料ガスが混入
するのを防止するための仕切板で、サセプタホルダ（４
）を交互に回転させることによりサセプタ（３）を仕９
１板＋５１とともに回動させて、反応室の一方から他方
へ移動させるようになっている。（６）は上記サセプタ
（３）上に載置さｎたＱ　ａ　Ａ　ｓ等の結晶基板であ
る。

次に動作について、第８図（ａ）　、　（ｂ）を用いて
説明する。なお、第８図（ａ）は結晶成長中を示し、第
８図（ｂ）は待機中を示している。また、反応管（１）
の内部を左右２室に分割して形成さ口た反応室（１り。

（１ｂ）の一方を結晶成長用（第８図（λ））に、他方
を待機用（第８図（ｂ））に用いる。

まず、サセプタ（３）を待機用の反応室（１１）（第８
図（ｂ））に置き、サセプタ（３）を加熱する。このと
き、待機用の反応室（ｉｌｌ）には、第８図（ｂ）のよ
うにＨ，とＡ　ｓ　Ｈｌを流しておく、また、成長用の
反応室（ｌｂ）ニハ所望の流量に調整さｊｌ　？：Ｈ２
、Ａ　ｓ　Ｉ（ｓ　、ＴＭ　Ｇ　を流しておく。次に、
サセプタ（３）が所望の温度に達したとき、サセプタホ
ルダ（４）を１８０　　回転させることにより、半円筒
形に形成されているサセプタ（３）は、第８図（ロ）か
ら第８図（１）のように、成長用の反応室（１ｂ）に移
動し結晶成長が開始される。この結晶成長を終える場合
、第８図（ａ）において、サセプターホルダ（４）を１
８０　　回転させ、待機用の反応室（１ｍ）ｌζサセプ
タ（３）を移動させる。このとき、成長用の反応室（ｌ
ｂ）には１発熱体（サセプタ（３））が存在しなくなる
ため、熱による対流がほとんどなく、ガスの切替えが容
易となる。次に、２層目の成長に備えて、成長用の反応
室（１ｂ）側のガスの組成を所望の流量に一４整する。

更に、サセプターホルダ（４１を１８０　　回転させて
サセプタ（３）を成長用の反応室（１ｂ）に移動し、再
度結晶成長を行う。

上記のような動作により結晶基板（６）上に多層成長を
行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の気相成長装置は以上のように反応管内部を２分割
して成長室と待機室を設けていた。したがって反応管は
複雑な構造とならざるを得なかった。また反応管は通常
、石英を材料としているため複雑な構造の反応管の製作
は極めて困難であった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、反応管を単純な構造にすることができるとと
もに、結晶の組成の切換えを急しゅんにすることができ
る気相成長装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る第１成長装置においては、結晶基板を載
置加熱するサセプタを上下２つの部分で構成し、少くと
も一方が回転機構を有し、かつ下の表面に結晶基板を載
置し％丘部は下部の表面部を部分的に露出させるための
窓を有したふたの構造としたものである。

〔作　用〕

この発明における気相成長装置においては、サセプタ上
に載置された結晶基板が、２つの部分から構成さｎてい
るサセプタの上部に対して回転により見え隠れさせるこ
とができる。このことにより材料ガスの結晶基板への供
給を瞬時に断続させることができる。すなわち材料ガス
の切り換えを行う場合は、実質的な切り換えに要する時
間の間、結晶基板をゑた部の下に待機させておくことに
より、結晶基板に供給される材料ガスの切り換えを実質
的に短時間に行うことが可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を■について説明する。

第１図（ａ）はこの発明に係る気相成長装置に用いるウ
ェハサセプタの構造を示す斜視図、第１図（ｂ）は第１
図（ａ）のＸ方向から見た側面図％第２図は第１図に示
すウェハサセプタを縦形反応管に設置した気相成長装置
を示す模式断面図である。第１図に示すクエハサセブタ
下部（２）及びサセプタ上部（３２りの２つの部分から
成る。（６）は結晶基板。

（１１ｍ）は反応管、α力は材料ガス導入管、０９はガ
ス排出管、（至）はサセプタホルダである。

次に動作について説明する。

まず第１図に示したワエノ為サセプタ（３０＆）を用（
、Ｎ”（、−例としてＧａＡｓ／ＡＩ！ＧａＡｓ／Ｇｓ
＋Ａｓダブルへテロ構造の結晶を成長する場合について
説明する。

Ｇ　ａ　Ａ　ｓ結晶基板（６）をサセプタ下部（至）に
載置した後、こわをサセプタ上部（３２１）と共に縦形
の反応管（ｌ１ｍ）内に設置する（第２図）。この際サ
セプタ上部（至）は結晶基板（６）を覆う位置にセット
しておく。久に反応’ｆｆ　（１１ｍ）内に材料ガス導
入管αＱを通じて窒素０次いで水素を供給する。この状
態で通常の誘導加熱等の方法でウェハサセプタ（３０龜
）を所定の温度まで加熱する。次いで材料ガス導入管α
−を通じて、材料ガスであるトリメチルガリウム及びア
ルシンをキャリアガスの水素と共に反応管（１１λ）内
に供給する。材料ガスの流れが安定したとき、サセプタ
上部（ＳＺＸ）又はサセプタ下部（９）を１８０”回転
させ、結晶基板（６）が材料ガスの流れに晒されるよう
にする。この時点でＧλＡｓ結晶の成長が開始される。

所望の成長厚を保つのに必要な時間舒遇後、サセプタ上
部（３２ａ）又はサセプタ下部（至）を１８０　回転さ
せて、結晶ｔｓ！＋８）を再びサセプタ下部（３２λ）
で覆う、この時点でＧａＡｓ結晶の成長が停止する。

次に材料ガスをトリメチルガリウム、トリメチルアルオ
ニりム、アルシンに切換え、水素と共に反応管（１１り
内に供給する。材料ガスの流ｎが安定したとき、再びサ
セプタ上部（３２り又はサセプタ下部朋を１８０　　回
転させてＡ、／ＧａＡｓ結晶の成長を開始する。

以下同様の方法でＧ　ａ　Ａ　ｓ　／　Ａ　ｌ！Ｇ　ａ
　Ａ　ｓ　／Ｇ　ａ　Ａ　ｓの成長を行なった後、材料
ガスの供給を停止して、水素ガスのみ供給を続け、この
状態でウェハサセプタ（３Ｏａ）の加熱を停止して冷却
し１次いで供給ガスを水素ガスから窒素ガスに切換えた
後、結晶基板（６）を取出す、このようにすることによ
って、ＧａＡｓ／ＡｅＧａＡｓ界面及びＡＩ！ＧａＡｓ
／ＧａＡｓ界面での組成の遷移が急しゅんになっている
ダブルへクロ構造のエピタキシセル結晶を得ることがで
きる。

第１図に示すサセプタ下部（３２りは第３図ないし第５
図に示す。この発明の他の実施例によるサセプタ上部（
ａｚｂ）管（３ｚｃ）、（３ｚｄ）の形状でもよい。

第３図（ａ）はサセプタ下部（３２ｂ）とサセプタ下部
（９）から成るサセプタ（３０ｂ）を示す斜視図、第３
図（ｂ）は第３図（ａ）に示すＹ方向から児てサセプタ
上部（３２ｂ＞の断面図、第４図はサセプタを部（３２
Ｃ）とサセプタ下ｓ　０１）から成るウェハサセプタ（
３０ｃ）の上１ｍから見たサセプタ上部（３２Ｃ）の断
面図、第５図はサセプタ上部（３２ｄ）とサセプタ下部
（２）から成るウェハサセプタ（ｓｏｄ）を示す斜視図
である。

サセプタ下部（３ｏｂ）は半円形をなしており、また中
心部は空洞にはしていない。サセプタ上部（３２Ｃ）又
はサセプタ下部Ｃ３１）のいずれか一方が回転した場合
に結晶基板（６）のサセプタ（３２Ｃ）内への人口が片
側のみζζ設けである。

サセプタ下部（３ｚｄ）は上面１ζ材料ガス流が流入で
きる部分的窓を設けている。

百６因はこの発明の他の実施例の気相成長装置を示す模
式断面図である。図において、＋６１　、　Ｃ１４）　
。

（至）は第２図に示したものと同等である。（ｘｔｂ）
は石英反応管、（２）はウェハサセプタ、（１３はウェ
ハサセプタ（２）を回転させるだめの連結体、αηは材
料ガスの流れを結晶基板（６）上に集中させるためのガ
イド板で、クエハサセブタ＠民面の一部を覆う天蓋（至
）を有している。

次に第６図に示した気相成長装置の動作について説明す
る。

この気相成長装置を用いる場合の結晶成長の手屓は第２
図に示す実施例の気相成長装置を用いる場合に説明した
のと基本的に同様であり、この場合は材料ガスのガイド
板（１でが有している天ｉｏｉ′Ｏがサセプタ上部（３
２ｍ）に相当している。

また、上記実施例ではサセプタ上部（３２λ）、（３２
ｂ）。

（３ｚｃ）、（３ｚｄ）又はサセプタ下部Ｇυのいず０
か一方が回転する場合について説明したからウェハサセ
プタを単体としてこれを回転させることにより、上記実
施列と同様の効果を得ることも考えらｎる。

以上の説明では、成長結晶として、ＧλＡｓ。

Ａ　／　Ｇ　ａ　Ａ　ｓの場合について示したが、Ｉ　
ｎ　ｐ　、　ＩｒＧａＡｓｐＡ／ＧａＩｎｐ等他の材料
の場合でも差しつかえない。

また、反応管の形状として、第１の発明の実施例では、
縦形。第２の発明の実＃Ｊ例は横形の場合を示したが、
両発明共縦、横いずれの場合にでも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、ウェハサセプタ若し
くは反応管に火蓋部を設け、材料ガスの切換時には結晶
基板がこの天蓋部下で待機できるようにしたので、簡単
な構造の気相成長装置によりヘヲロ界面での結晶組成の
変化が急しゅんなヘフロエピタキシャル結晶を成長させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）はこの発明に係る気相成長用
ウェハサセプタの一実施例を示す斜視図及び断面図、第
２図は第１図に示すウェハサセプタを使用した気相成長
装置を示す模式断面図、第３図（ａ）　、　（ｂ）はこ
の発明のウェハサセプタの他の実施列を示す６図はこの
発明の他の実施例のウェハサセプタを用いて結晶成長を
行う際の気相成長装置の構成を示す模式断面図、第７図
は従来の気相成長装置の構成を示す模式斜視図％＠８図
（ａ）　、　（ｂ）は第７図に示す気相成長装置での結
晶成長の手順を示す模式断面図である。図において％（
６）は結晶基板、（１１λ）は反応管％（ｌｌｂ）は石
英反応管、ａ２はウェハサセプタａ３は連結体、α４は
材料ガス導入賃、（）はガス排出管、αηはガイド板、
α■は天蓋、（３Ｏａ）　。 （３ｏｂ）、（３ｏｃ）、（３ｏｄ）はウェハサセプタ
、０１）はサセプタ下部、■はサセプタの上の部分、（
３２ｍ）、（３２ｂ）。 （３ｚｄ）はサセプタ上部、（至）はサセプタホルダで
ある。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図 （ａ） （ｂ） 第２図 第５図 第６図 第７図 第８図 （（２）　　　　　　　　　　（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 気相結晶装置の反応管内に設置され、その表面部に結晶
   基板が載置される気相成長用ウェハサセプタにおいて、
   上記気相成長用ウェハサセプタが上下２つの部分から構
   成され、少くとも一方が回転機構を有し、かつ下部はそ
   の表面に結晶基板を載置し、上部は部分的に下部の表面
   を露出させるための窓を有したふたの構造としたことを
   特徴とする気相成長用ウェハサセプタ。