JPH0362514A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JPH0362514A JPH0362514A JP19657089A JP19657089A JPH0362514A JP H0362514 A JPH0362514 A JP H0362514A JP 19657089 A JP19657089 A JP 19657089A JP 19657089 A JP19657089 A JP 19657089A JP H0362514 A JPH0362514 A JP H0362514A
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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
本発明は気相から固体の薄膜、例えばＳｉ。
Ｇｅ、化合物半導体等の結晶、Ｓｉ、２．Ａｕ、Ｏ，。
Ｓｉ３Ｎ４等の絶縁物を基板上に成長する装置に係り、
特に素子に用いる場合の歩出りが良い気相成長装置に関
する。
特に素子に用いる場合の歩出りが良い気相成長装置に関
する。
薄膜を基板上に成長させる気相反応装置は、量産性や制
御性の良さから特に半導体薄膜形成用として盛んに利用
されている。その中でも半導体レーザや受光素子に用い
られるＧａＡｓ、ＩｎＰ。 ＩｎＧａＡｓ等の化合物半導体を成長させるＭＯＣＶＤ
装置は、液相成長装置に比して良質の薄膜が得られると
して注目されている。しかし、該装置では、原料物質の
副反応や反応室内壁への生成物の付着等の問題から、先
行技術であるＳｉのＣＶＤの様に本格的な量産技術は確
立されていない。特に、成長じた薄膜の基板面内での厚
さや組成分布を改善し、歩出りを向上させる事が強く要
請されている。 従来の装置で、本発明に関連するものとして特開昭６１
−１０１４９２号公報記載の装置がある。 同装置では基板の高さ付近に部分排気口を設けているが
、下部排気口との排気カバランスの調節機構が無い。従
って基板付近でのガス流れが乱れ、面内分布を改善させ
るための基板回転機構等の補動機構が必要とされていた
。
御性の良さから特に半導体薄膜形成用として盛んに利用
されている。その中でも半導体レーザや受光素子に用い
られるＧａＡｓ、ＩｎＰ。 ＩｎＧａＡｓ等の化合物半導体を成長させるＭＯＣＶＤ
装置は、液相成長装置に比して良質の薄膜が得られると
して注目されている。しかし、該装置では、原料物質の
副反応や反応室内壁への生成物の付着等の問題から、先
行技術であるＳｉのＣＶＤの様に本格的な量産技術は確
立されていない。特に、成長じた薄膜の基板面内での厚
さや組成分布を改善し、歩出りを向上させる事が強く要
請されている。 従来の装置で、本発明に関連するものとして特開昭６１
−１０１４９２号公報記載の装置がある。 同装置では基板の高さ付近に部分排気口を設けているが
、下部排気口との排気カバランスの調節機構が無い。従
って基板付近でのガス流れが乱れ、面内分布を改善させ
るための基板回転機構等の補動機構が必要とされていた
。
上記従来の技術は、基板の面内分布を減少させて均一な
成長膜を得るために、反応室内において基板の自転およ
び公転機構やガス導入部の回転機構を設けている。しか
し、動力の伝達部や回転部の軸調節や位置の設定２点検
修理等が必要であり、その度毎に装置の停止や反応室の
外気開放といった処置をとらねばならなかった。 本発明の目的は、上記成長膜の均一化のための回転機構
やそれに類する補助機構を設ける事無く、大面積の基板
に面内均一の良質な成長膜を成長させる事の出来る気相
成長装置を提供する事にある。
成長膜を得るために、反応室内において基板の自転およ
び公転機構やガス導入部の回転機構を設けている。しか
し、動力の伝達部や回転部の軸調節や位置の設定２点検
修理等が必要であり、その度毎に装置の停止や反応室の
外気開放といった処置をとらねばならなかった。 本発明の目的は、上記成長膜の均一化のための回転機構
やそれに類する補助機構を設ける事無く、大面積の基板
に面内均一の良質な成長膜を成長させる事の出来る気相
成長装置を提供する事にある。
本発明の装置は複数の排気口を設けたものであり、上記
排気口は、例えば反応ガスの流線方向に対し排気ガスの
流線方向が平行から直角までの間の角度になるように反
応管に設置される。その結果、反応ガスの流れは各排気
口の排気力の影響を設け、多方向に流れる事になる。 各排気口における排気力は、排気口と排気ポンプとの間
に設けた排気力調節機構により制御される。各調節機構
は独立しているため、各排気口の排気力は独立して変化
させる事が出来る。従って反応管内の反応ガスの流れは
任意に変更する事が出来、成長膜の厚さや組成の面内分
布を自公転機構を設ける事なく均一化する事が出来る。
排気口は、例えば反応ガスの流線方向に対し排気ガスの
流線方向が平行から直角までの間の角度になるように反
応管に設置される。その結果、反応ガスの流れは各排気
口の排気力の影響を設け、多方向に流れる事になる。 各排気口における排気力は、排気口と排気ポンプとの間
に設けた排気力調節機構により制御される。各調節機構
は独立しているため、各排気口の排気力は独立して変化
させる事が出来る。従って反応管内の反応ガスの流れは
任意に変更する事が出来、成長膜の厚さや組成の面内分
布を自公転機構を設ける事なく均一化する事が出来る。
【作用１
本発明の作用の原理を第１図、第２図および第３図を用
いて説明する。 第１図は本発明の装置の反応管の横断面図であり、ガス
導入口５より導入された反応ガスは、高周波コイル８に
より誘導加熱されたグラファイト支持台１上の基板６上
で反応し、結晶を成長させる。反応ガスは、複数の排気
口２から排気手段３により排出される。 排気口２の取付は状態を第２図で説明する。第２図は第
１図で示した反応部の縦断面図であり。 排気口２は例えばガス流れに垂直な平面上に上下左右の
等間隔に配置されている。反応ガスはこの排気口２のそ
れぞれより排気される。その際、排気口２における排気
力を第３図で示す排気力１ｉｌｊＩ′Ｉ１機構により制
御を行う。 次に、第３図を用いて排気力調節機構を説明する。本発
明の排気力調節機構９は、ニードル弁９１、補償ガスの
Ｎ２９５の流量制御部９２および圧力計９３より構成さ
れている。まず、ニードル弁９１により排気ガス９０の
圧力の粗調節を行い、次に補償ガスを流して微調節を行
う。この圧力調節を行う事で基板付近の反応ガスの流れ
を、薄膜の厚さや組成が均一になる様最適化する事が出
来る。 また、上記作用を利用する事で、薄膜の成長速度や反応
管内のガス切換えを、ガス流量を変える事なく行う事が
出来る事になる。 【実施例】 以下、本発明の実施例を第４〜９図を用いて説明する。 ［実施例１］ ＩｎＧａＡｓの成長を行った。石英反応管４１の長さは
５００ｍ＋ｎ、内径は５０ｍｍφである。ガス導入口５
１から下流側へ約２５０ｍ＋ｎ離れた位置に、支持棒７
１で支えられたグラファイト支持台１１がある。支持台
上には直径５０ｍ１！ｌφのＩｎＰ単結晶基板６１が載
せられている６基板は高周波コイル８１によりグラファ
イト支持台１１が誘導加熱される事で加熱される。 支持台より下流側の反応管壁には第５図で示すように縦
横十字方向に４ケ所の排気口２１があり、反応ガスはこ
こからポンプ３１によって排気される。 各排気口と排気用ポンプ３１との間には排気力調節機構
１９が各々設けられており、各々の排気ラインの排気力
は独立して変える事が出来る。 方、成長相の反応ガスとして、Ａ ｓ Ｈ３を４０ｃｃ
／分、ＴＥＧを０．５ｃｃ／分、ＴＥＩを０．２ｃｃ／
分を用いて、ガス導入口５１よりＨ２雰囲気中の反応管
４１内へ供給した。同時に結晶基板６１を６５０℃にな
る様加熱し、１時間成長を行った。 成長終了後膜の厚さおよび組成の面内分布を測定したと
ころ、前者は±２０％、後者は±２％であった。次に、
各排気口の排気カバランスのみを、各々の排気力が等し
く、すなわち排気力調節機構１９中の圧力が等しくなる
様調節し、再度、同一のガス導入、温度条件で成長を行
った。その結果得られた膜は、厚さの分布は±１％、組
成の分布は±０．１％と、各々大幅に改善された。また
、上記と同じガス導入条件および成長温度の下で、４カ
所ある排気口のうち、反応管底のものの排気力のみを増
加させて成長を行ったところ、膜の成長速度はバランス
変更前の半分になった。これは反応管内に疑次的に反応
ガスの偏流が発生し、結晶基板６１上のガス流量が減少
したためである。 以上の事から、本発明による装置は厚さや組成の面内分
布が均一な良質の成長膜を得るのに極めて効果的である
事が分かる。 ［実施例２］ 本発明を適用した別の例を第６図および第７図で説明す
る。本実施例は縦型反応管を用いたものであり、従来は
基板回転機構が必須とされた型である。本実施例では第
６図の如き装置を用いて実施例１と同様ＩｎＰ結晶基板
６２上へＩｎＧａＡｓの成長を行なった。 結晶基板６２の直径は５０ｍｍφである。基板加熱はグ
ラファイト支持台１２を高周波コイル８２で誘導加熱す
る事で行なう。排気口２２の配置は、第７図の様に互い
に直角である。実施例１と同様に各排気口の排気力を排
気力調節機構２９で調節しながら成長を行なったところ
、ＩｎＧａＡｓ成長層の面内分布は厚さ±１％２組成±
０．１％となった。この結果、実施例１の横型管と同様
、縦型管においても同様の効果が得られた。 ［実施例３］ 本発明を適用した別の例を第８図および第９図を用いて
説明する。本図に示す実施例は、実施例２において４カ
所設置されている排気口を６カ所に増設したものである
。また、各排気口２３の取付は角度を鋭角にし、反応管
４３との取付は部でのガス流の乱れを少なくした構造に
なっている。 本装置を用いて実施例２と同様にＩｎＧａＡｓの成長を
行なったところ、厚さは±０．６％２組威は±０．０４
％の面内分布を持つ成長層が得られた。 実施例２に対して面内分布が向上した理由は、排気口２
３を増設した事により結晶基板６３上でのガス流れの制
御がより繊細に行なえるためである。
いて説明する。 第１図は本発明の装置の反応管の横断面図であり、ガス
導入口５より導入された反応ガスは、高周波コイル８に
より誘導加熱されたグラファイト支持台１上の基板６上
で反応し、結晶を成長させる。反応ガスは、複数の排気
口２から排気手段３により排出される。 排気口２の取付は状態を第２図で説明する。第２図は第
１図で示した反応部の縦断面図であり。 排気口２は例えばガス流れに垂直な平面上に上下左右の
等間隔に配置されている。反応ガスはこの排気口２のそ
れぞれより排気される。その際、排気口２における排気
力を第３図で示す排気力１ｉｌｊＩ′Ｉ１機構により制
御を行う。 次に、第３図を用いて排気力調節機構を説明する。本発
明の排気力調節機構９は、ニードル弁９１、補償ガスの
Ｎ２９５の流量制御部９２および圧力計９３より構成さ
れている。まず、ニードル弁９１により排気ガス９０の
圧力の粗調節を行い、次に補償ガスを流して微調節を行
う。この圧力調節を行う事で基板付近の反応ガスの流れ
を、薄膜の厚さや組成が均一になる様最適化する事が出
来る。 また、上記作用を利用する事で、薄膜の成長速度や反応
管内のガス切換えを、ガス流量を変える事なく行う事が
出来る事になる。 【実施例】 以下、本発明の実施例を第４〜９図を用いて説明する。 ［実施例１］ ＩｎＧａＡｓの成長を行った。石英反応管４１の長さは
５００ｍ＋ｎ、内径は５０ｍｍφである。ガス導入口５
１から下流側へ約２５０ｍ＋ｎ離れた位置に、支持棒７
１で支えられたグラファイト支持台１１がある。支持台
上には直径５０ｍ１！ｌφのＩｎＰ単結晶基板６１が載
せられている６基板は高周波コイル８１によりグラファ
イト支持台１１が誘導加熱される事で加熱される。 支持台より下流側の反応管壁には第５図で示すように縦
横十字方向に４ケ所の排気口２１があり、反応ガスはこ
こからポンプ３１によって排気される。 各排気口と排気用ポンプ３１との間には排気力調節機構
１９が各々設けられており、各々の排気ラインの排気力
は独立して変える事が出来る。 方、成長相の反応ガスとして、Ａ ｓ Ｈ３を４０ｃｃ
／分、ＴＥＧを０．５ｃｃ／分、ＴＥＩを０．２ｃｃ／
分を用いて、ガス導入口５１よりＨ２雰囲気中の反応管
４１内へ供給した。同時に結晶基板６１を６５０℃にな
る様加熱し、１時間成長を行った。 成長終了後膜の厚さおよび組成の面内分布を測定したと
ころ、前者は±２０％、後者は±２％であった。次に、
各排気口の排気カバランスのみを、各々の排気力が等し
く、すなわち排気力調節機構１９中の圧力が等しくなる
様調節し、再度、同一のガス導入、温度条件で成長を行
った。その結果得られた膜は、厚さの分布は±１％、組
成の分布は±０．１％と、各々大幅に改善された。また
、上記と同じガス導入条件および成長温度の下で、４カ
所ある排気口のうち、反応管底のものの排気力のみを増
加させて成長を行ったところ、膜の成長速度はバランス
変更前の半分になった。これは反応管内に疑次的に反応
ガスの偏流が発生し、結晶基板６１上のガス流量が減少
したためである。 以上の事から、本発明による装置は厚さや組成の面内分
布が均一な良質の成長膜を得るのに極めて効果的である
事が分かる。 ［実施例２］ 本発明を適用した別の例を第６図および第７図で説明す
る。本実施例は縦型反応管を用いたものであり、従来は
基板回転機構が必須とされた型である。本実施例では第
６図の如き装置を用いて実施例１と同様ＩｎＰ結晶基板
６２上へＩｎＧａＡｓの成長を行なった。 結晶基板６２の直径は５０ｍｍφである。基板加熱はグ
ラファイト支持台１２を高周波コイル８２で誘導加熱す
る事で行なう。排気口２２の配置は、第７図の様に互い
に直角である。実施例１と同様に各排気口の排気力を排
気力調節機構２９で調節しながら成長を行なったところ
、ＩｎＧａＡｓ成長層の面内分布は厚さ±１％２組成±
０．１％となった。この結果、実施例１の横型管と同様
、縦型管においても同様の効果が得られた。 ［実施例３］ 本発明を適用した別の例を第８図および第９図を用いて
説明する。本図に示す実施例は、実施例２において４カ
所設置されている排気口を６カ所に増設したものである
。また、各排気口２３の取付は角度を鋭角にし、反応管
４３との取付は部でのガス流の乱れを少なくした構造に
なっている。 本装置を用いて実施例２と同様にＩｎＧａＡｓの成長を
行なったところ、厚さは±０．６％２組威は±０．０４
％の面内分布を持つ成長層が得られた。 実施例２に対して面内分布が向上した理由は、排気口２
３を増設した事により結晶基板６３上でのガス流れの制
御がより繊細に行なえるためである。
【発明の効果】
本発明を適用した装置を用いると、基板の自公転機構や
反応ガス導入部の回転機構等の開動部を設ける事無く、
基板上に厚さや組成の分布が均一な成長膜を成長させる
事が出来る。そのため、素子用結晶としての歩止まりを
従来の装置の数倍に向上させる事が出来る。また、複雑
な構造を必要としないため、従来の装置を改造して本発
明を適用する事が可能である。
反応ガス導入部の回転機構等の開動部を設ける事無く、
基板上に厚さや組成の分布が均一な成長膜を成長させる
事が出来る。そのため、素子用結晶としての歩止まりを
従来の装置の数倍に向上させる事が出来る。また、複雑
な構造を必要としないため、従来の装置を改造して本発
明を適用する事が可能である。
第１図は本発明の実施例の横型反応管式の装置の側断面
図、第２図は前記装置の横断面図、第３図は排気力調節
機構の構成を示すブロック図、第４図は第１図の装置の
排気口の形状を変えた実施例の側断面図、第５図は第４
図の装置の横面図、第６図は実施例の縦型反応管式の装
置の縦断面図、第７図は第６図の装置の横面図、第８図
は排気口を増設した実施例の縦型反応管式装置の縦断面
図、第９図は第８図の装置の横断面図である。 ９．１９，２９，３９・・・排気力調節機構、２．２１
，２２，２３・・・排気口。 第６図
図、第２図は前記装置の横断面図、第３図は排気力調節
機構の構成を示すブロック図、第４図は第１図の装置の
排気口の形状を変えた実施例の側断面図、第５図は第４
図の装置の横面図、第６図は実施例の縦型反応管式の装
置の縦断面図、第７図は第６図の装置の横面図、第８図
は排気口を増設した実施例の縦型反応管式装置の縦断面
図、第９図は第８図の装置の横断面図である。 ９．１９，２９，３９・・・排気力調節機構、２．２１
，２２，２３・・・排気口。 第６図
Claims (3)
- １．反応部の基板位置よりもガス流の下流側に複数の排
気口を設けた事を特徴とする気相成長装置。 - ２．請求項１記載の気相成長装置に設置された排気力調
節機構において、排気抵抗をニードル弁と流量制御した
補償ガスを用いて制御する事を特徴とする排気力調節機
構。 - ３．排気口の排気流量を変化できる事を特徴とする請求
項１記載の気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19657089A JPH0362514A (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19657089A JPH0362514A (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0362514A true JPH0362514A (ja) | 1991-03-18 |
Family
ID=16359939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19657089A Pending JPH0362514A (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0362514A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04329626A (ja) * | 1991-05-02 | 1992-11-18 | Matsushita Electron Corp | 半導体素子の製造装置 |
| JP2009117844A (ja) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Applied Materials Inc | 基板処理チャンバのためのマルチポートポンピングシステム |
| CN115074704A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-09-20 | 拓荆科技(上海)有限公司 | 喷淋装置 |
-
1989
- 1989-07-31 JP JP19657089A patent/JPH0362514A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04329626A (ja) * | 1991-05-02 | 1992-11-18 | Matsushita Electron Corp | 半導体素子の製造装置 |
| JP2009117844A (ja) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Applied Materials Inc | 基板処理チャンバのためのマルチポートポンピングシステム |
| CN115074704A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-09-20 | 拓荆科技(上海)有限公司 | 喷淋装置 |
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