JPH03276717A

JPH03276717A - 気相成長装置

Info

Publication number: JPH03276717A
Application number: JP7550390A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Akagawa; 赤川　慶一; Hirosuke Sato; 裕輔佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1991-12-06

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、例えばペテロ構造の化合物半導体等の製造に
用いられる気相成長装置に関する。

（従来の技術）結晶基板上に化合物半導体の膜を気相成長させて化合物
半導体を製造する従来の気相成長装置は、例えば第３図
に示すように構成されている。

この図に示すように、従来の気相成長装置は、石英から
成る反応管１内に、支持棒２に固定されたサセプタ３が
配設され、サセプタ３上には結晶基板４が載置されてい
る。反応管１は、フランジ部１ａで０リング５を介在し
て気密状態で着脱自在に連結されており、フランジ部１
ａで分割される反応管１の上部側にはガス（成長ガス、
キャリヤガス、不活性ガス等）を供給する給気口］ｂが
形成され、フランジ部１ａて分割される反応管１の下部
側には反応管１内の未反応ガスの排気及び内部の圧力を
一定に調整する排気口１ｃが形成されている。また、反
応管１の外側には、サセプタ３（結晶基板４）を加熱す
る高周波コイル６が配設されており、反応管１の内壁面
１ｄは表面精度が良好で透明状態である。

従来の気相成長装置は上記のように構成されており、サ
セプタ３上に結晶基板４を載置して反応管１のフランジ
部１ａを気密状態で連結した後、高周波コイル６に通電
して反応管１内のサセプタ３を加熱し、結晶基板４を所
定温度に上昇させる。

そして、給気口１ｂから反応管１内に成長ガス（例えば
、アルシン（ＡＳＨ３）、）リメチルガリウム（ＴＭＧ
）、トリメチルアルミニウム）等と共にキャリヤガス（
例えば、■２等）を導入し、結晶基板４上に化合物半導
体の膜を気相成長させる。

この際、反応管１の結晶基板４の上方に位置する内壁面
１ｄも同時に高温となるので、給気口１ｂから成長ガス
等を導入した時に、反応管１の内壁面１ｄでも結晶成長
して堆積し、成長回数を重ねるごとに厚くなって反応生
成物７が堆積する。

そして、反応管１の内壁面１ｄに堆積した反応生成物７
は、ついにはその一部が剥離し、粉塵７ａとなって気相
成長中の結晶基板４上に落下する。

即ち、高周波コイル６で反応管１が加熱され、結晶成長
後に加熱が停止されると反応管］と反応生酸物７の熱膨
張率が大きく異なっているので、反応管１の内壁面１ｄ
と反応生成物７との間に隙間が生じて反応生成物７の一
部が剥離し、粉塵７ａとなって結晶基板４上に落下する
。結晶基板４は、上方から反応生成物７の粉塵７ａが付
着されることによって、結晶成長膜が不均一となったり
、組成が変わったりして不良品となってしまう。

このため、反応管１を所定の気相成長時間ごとにフラン
ジ部１ａから切り離して反応管１の内壁面１ｄを洗浄し
、堆積した反応生成物７を除去する必要があり効率が悪
かった。

また、成長ガスは一般に危険有害なガスが多く、しかも
反応管１の内壁面１ｄを洗浄する際も危険有害な薬品を
用いるので、反応管１．の内壁面１ｄの洗浄には十分な
注意を払う必要があった。

（発明が解決しようとする課題）前記したように従来の気相成長装置では、反応管１の内
壁面１ｄに堆積した反応生成物７の粉塵７ａが結晶成長
中の結晶基板４上に落下して付着することにより、結晶
基板４が不良品となってしまうので、反応管１の内壁面
１ｄを頻繁に洗浄して堆積した反応生成物７を除去する
必要があり効率が悪かった。

本発明は上記した課題を解決する目的でなされた、反応
管の内壁面に堆積する反応生成物の粉塵が結晶基板上に
落下するのを低減させて、結晶基板の気相成長不良を防
止することができる気相成長装置を提供しようとするも
のである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）前記した課題を解決するために本発明は、反応管内に設
けたサセプタ上に結晶基板を載置し、前記反応管のサセ
プタより上流側から成長ガスを導入して前記結晶基板上
に気相成長させる気相成長装置において、少なくとも前
記サセプタ上に載置される結晶基板より上流側に位置す
る前記反応管の内壁面の表面を他の部分より粗くして微
小凹凸面を形成したことを特徴とする。

（作用）本発明によれば、反応管の内壁面の表面を粗くして微小
凹凸面を形成して内壁面の表面積を大きくしたことによ
り、反応生成物が内壁面に形成した微小凹凸面に強固に
付着するので、反応生成物の粉塵が結晶基板上に落下す
るのを大幅に低減することができる。

（実施例）以下、本発明を図示の一実施例に基づいて詳細に説明す
る。尚、従来と同一部材には同一符号を付して説明する
。

第１図は、本発明に係る気相成長装置を示す断面図であ
る。この図に示すように、石英から成る反応管１内には
、結晶基板４を載置する円板状のサセプタ３と、サセプ
タ３を着脱自在に支持する支持棒２が配設されている。

反応管１は、上部に反応管１内にガス（成長ガス、キャ
リヤガス、不活性ガス等）を供給する給気口１ｂが形成
され、下部には反応管１内の未反応ガスの排気及び内部
の圧力を一定に調整する排気口］Ｃが形成されており、
反応管１の上部と下部は、Ｏリング５を介在したフラン
ジ部１ａて気密状態で着脱自在に連結されている。また
、反応管１の外側には、サセプタ３の周囲に沿ってサセ
プタ３（結晶基板４）を加熱する高周波コイル６が配設
されている。これらの構成は第３図に示した従来の気相
成長装置と同様である。

そして、本発明に係る気相成長装置では、反応管］の内
壁面１ｄの結晶基板４より上方側を、例えば弗化水素酸
でエツチングを施して内壁面１ｄの表面を粗くして微小
凹凸面８を形成しく斜線部分）、この部分の表面積を大
きくする。

そして、結晶基板４を載置したサセプタ３を、高周波コ
イル６に通電することによって加熱して結晶基板４を所
定温度に上昇させ、給気口１ｂから反応管１内に成長ガ
ス（対えば、アルシン（Ａｓ　Ｈ３）　、）リメチルガ
リウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム）等と共に
キャリヤガス（例えば、Ｈ２等）を導入し、結晶基板４
上に化合物半導体の膜を気相成長させる。

この時、反応管１のサセプタ３より上方に位置する内壁
面１ｄも高温になるので、この内壁面１ｄでも結晶成長
して反応生成物７が堆積するが、この内壁面１ｄには微
小凹凸面８が形成されているので反応生成物７は微小凹
凸面８上に堆積する。

そして、内壁面１ｄは微小凹凸面８によってその表面積
が大きくなっているので、この微小凹凸面８に反応生成
物７が強固に付着されることによって、反応生成物７の
一部が剥離して粉塵が結晶基板４上に落下することが大
幅に低減される。

この際、反応管１の内壁面１ｄに形成した微小凹凸面８
の表面粗さは、１０〜５００８程度の範囲になるように
形成されている。即ち、第２図に示した実験結果から明
らかなように、内壁面１ｄに微小凹凸面８を形成してい
ない従来の場合は表面粗さが５Ｓ程度であるが、内壁面
１ｄに形成した微小凹凸面８の表面粗さがＩＯ３程度か
ら反応生成物７が強固に付着される効果が得られる。こ
の図において、横軸は反応管１の内壁面１ｄに形成した
微小凹凸面８の表面粗さの大きさであり、縦軸は微小凹
凸面８の表面粗さに応じて反応生成物８が落下するまで
の時間（任意単位）を表している。尚、微小凹凸面８の
表面粗さが１００Ｓ以上では反応生成物８が落下するま
での時間は略−定になるが、表面粗さが５００Ｓ程度以
上になると、給気口１ｂから反応管１内に導入されるガ
スの流れを大幅に乱すようになるので、結晶基板４上の
結晶成長に悪影響が生じる。よって、微小凹凸面８の表
面粗さが１０〜５００３程度の時に反応生成物７が強固
に付着される効果が得られる。

このように、反応管１の内壁面１ｄに微小凹凸面８を形
成したことにより、結晶基板４上に反応生成物７の粉塵
の落下が大幅に低減されるので、気相成長中の結晶基板
４の膜厚が不均一になったり、組成が変わったりするこ
とがなくなる。

また、微小凹凸面８に堆積した反応生成物７の粉塵が結
晶基板４上に落下することが大幅に低減され、且つ落下
するまでの時間も大幅に長くなるので、反応管１をフラ
ンジ部１ａから切り離して内壁面１ｄの微小凹凸面８に
堆積した反応生成物７を洗浄する回数が大幅に減ること
によって、有害な原料ガスや危険有害な薬品との接触機
会を減らすことができる。

また、前期実施例では石英から成る反応管の場合であっ
たが、これに限らず反応管が金属製や他の材質の場合で
も同様に本発明を適用することができる。

［発明の効果コ以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明
によれば、反応管の内壁面に形成した微小凹凸面に反応
生成物が強固に付着されることにより、結晶基板上に反
応生成物の粉塵が落下することが大幅に低減されるので
、膜厚および組成の均一な結晶成長が可能な結晶基板を
得ることがてきる。

また、反応生成物の粉塵が結晶基板上に落下することが
大幅に低減され、且つ落下するまでの時間も大幅に長く
なることにより、反応管の内壁面の洗浄回数を大幅に減
らすことができるので、安全性が向上すると共に、効率
良く気相成長を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る気相成長装置を示す断面図、第
２図は、反応管の内壁面の表面粗さと内壁面に付着した
反応生成物の粉塵が落下するまでの時間との関係を示し
た図、第３図は、従来の気相成長装置を示す断面図であ
る。１・・・反応管　　　　１ａ・・・フランジ部１ｂ・・
・給気口　　　ＩＣ・・・排気口１ｄ・・・内壁面　　
　３・・・サセプタ４・・・結晶基板　　　６・・・高
周波コイル７・・・反応生成物　　７ａ・・・粉塵８・
・・微小凹凸面

Claims

【特許請求の範囲】

（１）反応管内に設けたサセプタ上に結晶基板を載置し
、前記反応管のサセプタより上流側から成長ガスを導入
して前記結晶基板上に気相成長させる気相成長装置にお
いて、少なくとも前記サセプタ上に載置される結晶基板
より上流側に位置する前記反応管の内壁面の表面を他の
部分より粗くして微小凹凸面を形成したことを特徴とす
る気相成長装置。
（２）前記微小凹凸面の表面粗さを１０乃至５００Ｓの
範囲に設定してなることを特徴とする請求項（１）記載
の気相成長装置。