JPH0376111A - 気相成長方法及びその装置 - 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、周期律表■属とＶ属の原料成分、または、周
期律表ｒ１ｍと■属の原料成分を混合して気相成長ガス
とし、これを気相成長室内の所定の温度に昇温させた基
板上に供給して該基板上で加熱分解させ、該加熱分解に
伴う反応生成物を該基板面上に堆積させて薄膜を形成す
る気相成長方法及びその装置に関し、熱分解しにくい原
料成分、または、比較的低温で反応してしまう原料成分
を用いた場合に好適な気相成長方法及びその装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

気相成長方法は、通常、原料成分を予め混合して気相成
長ガスとし、これを気相成長室内の基板上に供給してい
る。

しかし、ホスフィン（ＰＨ３、Ｖ属の原料成分）のよう
に熱分解しにくい原料成分を含む気相成長ガスでは、ホ
スフィンの使用量が他の■属の原料成分に対して増加し
、コストの上昇をもたらすと共に、除害装置にも過大な
負担をかけることとなり、また、比較的低温で反応し易
い原料成分、例えば、トリメチルジンク（ＴＭＺｎ１１
Ｉ属の原料成分）とセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ、■属の原
料成分）を用いてＺｎ５ｅ薄膜を形成する場合にも、こ
れらを予め混合すると気相成長室に到達する前に一部反
応生成物を生成してしまい良好な気相成長が実施できな
いと言う不都合がある。

そこで、これらの原料成分を用いる場合には、個々に気
相成長室内に供給し、該気相成長室内で混合して気相成
長ガスとしている。

例えば、第３図に例示した従来装置では、ホスフィンと
トリメチルガリウム（ＴＭＧａ、ｍ属の原料成分）を用
いて基板上にガリウムリン（ＧａＰ）薄膜を形成する場
合は、ホスフィンをヒータ１を有するガス導入管２の該
ヒータ１で６００〜１０００℃に加熱して、また、トリ
メチルガリウムはガス導入管３を介してそのまま、各々
気相成長室４内の基板Ｐの上流側に導入し、ここで混合
して気相成長ガスとして基板Ｐ上に供給している。

上記装置によれば、ホスフィンは前記ヒータ１によって
一部分解され、多量の活性種を生成するので、加熱しな
い場合より少量のホスフィンで所望の薄膜を形成するこ
とができる。なお、トリメチルジンクとセレン化水素を
気相成長室内に個々に導入する場合には前記ヒータ１は
不要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記のように個々の原料成分を気相成長室４内
で混合するようにしても、例えば、ホスフィンとトリメ
チルガリウムを同時に気相成長室４内に供給した場合、
混合直後にトリメチルガリウムが高温のホスフィンに接
触して熱分解し、基板Ｐに到達する前に反応生成物が一
部生成されるため良好な気相成長が実施できない不都合
があった。また、トリメチルジンクとセレン化水素の場
合も気相成長室内で混合直後に反応するため同様の不都
合を生じていた。

そこで、これを避けるため、例えば、前記第３図の従来
装置のホスフィン用のガス導入管２の開口端を破線で示
したように基板面に近接させて前記混合時の反応生成物
の生成を防止することも提案されているが、このように
すると今度は基板面での混合状態が不十分となり、良好
な気相成長ガスが生成されず、やはり良好な気相成長が
実施できなかった。

本発明はこのような不都合を解決した気相成長方法及び
その装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記不都合に鑑み、本発明者は種々考究した結果、複数
の原料成分を基板面に平行（＝供給して該基板面上で混
合すると良好な気相成長ガスが生成されることを見い出
し、これに基づいて本発明を完成したものである。

本発明は前記知見に基づいてなされたもので、請求項１
に記載の発明は、複数の原料成分を各々、水平回転させ
た基板の基板面に、該基板面と同一高さで、かつ該基板
面に平行に供給し、該基板面上で混合して気相成長ガス
を生成すると共に、該気相成長ガスを該基板面上で加熱
分解して反応生成物を該基板面上に堆積させて薄膜を形
成することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、気相成長室の下部に基
板交換室を連設し、基板を載置した保持台を水平回転可
能かつ気相成長室と基板交換室間に昇降可能に設けた気
相成長装置において、複数の原料成分を各々供給するガ
ス導入管を気相成長室の側面に夫々設けるとともに、各
ガス導入管のフローチャンネルを気相成長室内に上昇し
ている保持台に近接するよう配置し、かつ各フローチャ
ンネルの下面部を気相成長室内で水平回転している基板
面と同一高さに設定したことを特徴とする。

〔作　用〕 本発明に係る気相成長ガス及びその装置によれば、個々
の原料成分は基板上で初めて混合し、直後に反応生成物
が生成されるので良好な気相成長が実施できる。

基板上に個々に供給された原料成分は、その供給端では
混合不十分であるが基板上を流通する過程での他の原料
成分と混合し、良好な気相成長ガスが形成される。そし
て、基板は前記の如く水平回転しているので、原料成分
の供給端で多少の混合不十分が生じても平均化し、基板
上には均一な薄膜が形成される。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明方法を応用した実施例装置の正面断面図
、第２図は第１図の■−■断面図で、この気相成長装置
１０は、円筒状の気相成長室１１の下部に、成膜基板と
未処理基板の交換を行う基板交換室１２が連設し、該基
板交換室１２には、上端に基板の保持と加熱とを行う保
持台１３を有して両室１１．１２間を昇降すると共に、
水平方向に回転可能に構成された軸部材１４が設けられ
ている。

また、気相成長室１１には、側面に３つのガス導入管１
５．１６．１７と１つのガス導出管１８が設けられてお
り、これらガス導入管１５．１６゜１７は、気相成長室
１１の側面に同一高さで、かつ、相互の角度を６０度に
して配置されていると共に、各々基板Ｐ側に向けて拡開
する扇形のフローチャンネル１９．２０，２１を有して
いる。

このフローチャンネル１９．２０．２１は、基板側開口
端の上面部が保持台１３の天井面を形成する円形の天板
２２に連設され、また、基板側開口端の下面部は保持台
１３上の基板面（基板Ｐは薄いので実質的に保持台１３
の上面部とほぼ同一）と同一高さで、かつ、保持台１３
の側面の形状に合わせて弧状に切り欠かれて該保持台１
３に近接されている。なお、図の実施例装置では、第１
のガス導入管１５をホスフィン導入用とするため、該ガ
ス導入管１５の出口端にヒータ２３を設けである。

次に、この気相成長装置１０を用いて、保持台１３上に
３枚の基板Ｐを配置し、該基板Ｐ上にＧａＰ薄膜を形成
する場合について説明する。

まず、基板交換室１２内で、保持台１３上に未処理基板
Ｐを載置し、軸部材１４を上動して該保持台１３を気相
成長室１１内の所定の位置にセットシ、基板Ｐの上面を
フローチャンネル１９，２０．２１の下面部と同一高さ
にする。

次いで、軸部材１４を介して保持台１３を水平方向に回
転すると共に、該保持台１３のヒータ（図示省略）を作
動して基板Ｐを所定の温度に昇温し、第１のガス導入管
１５にホスフィンを、第２のガス導入管１６にトリメチ
ルガリウムを各々キャリアガスに同伴させて導入する。

これによって、ホスフィンはヒータ２３で予熱され一部
分解された状態で基板面に供給され、方、トリメチルガ
リウムはそのまま基板面に供給されて該基板面上で熱分
解して前記熱分解されたホスフィンと混合して気相成長
ガスが生成されると同時に、この生成された気相成長ガ
スが該基板面上で反応して反応生成物が生成され該基板
面上に堆積して薄膜が形成される。

このように、原料成分は、各々基板面上で熱分解された
状態で混合し、直ちに反応を開始するか−、基板面上で
の反応なので反応生成物は基板面に堆積し良好な薄膜が
形成される。

なお、各フローチャンネルの開口端での原料成分は他の
原料成分との混合が十分ではないが、基板上を基板面と
平行に流通する過程で他の原料成分と混合し良好な気相
成長ガスが形成され、かつ、基板は前記の如く水平回転
しているので混合状態が均一化し、基板上には均一な薄
膜が形成される。

基板上に所定の薄膜が形成され成膜基板が得られたら、
気相成長ガスの導入を停止し、気相成長室１１内をパー
ジした後、軸部材１４を下動して保持台１３を基板交換
室１２内に搬送し、該保持台１３上に成膜基板と未処理
基板を移し替え、以下、軸部材１４を上動して再び気相
成長を実施する。

なお、前記実施例では、ガス導入管１５．１６を用いた
が、これに限定されず任意の２つのガス導入管を用いて
も良く、この場合、２つの原料成分の流れ方向が１８０
度以下、望ましくは１２０度以下の角度になるようにす
るのが好ましい。

また、前記実施例装置１０では、ガス導入管を３本設け
たので３種類の原料成分を同時に供給して気相成長を実
施できるが、原料成分を基板面と同一高さでかつ基板面
に平行に供給できるよう構成すれば、ガス導入管を任意
の本数設けてもよい。

さらに、前記実施例装置１０では、保持台１３の天井面
を形成する天板２２をフローチャンネル１９．２０．２
１の基板側開口端の上面部に連設したが、この天板２２
を保持台１３に着脱自在に設ければ、基板交換室１２内
で清浄済みの天板と容易に交換することができる。

以上の説明では、基板上にＧａＰ薄膜を形成する場合で
説明したが、Ｚｎ５ｅ薄膜を形成する場合も同様に実施
でき、この場合は、トリメチルジンクとセレン化水素と
が基板面上で混合され気相成長ガスを形成すると共に、
この気相成長ガスが基板面上で直ちに反応して反応生成
物が基板上に堆積し成膜基板が得られる。なお、Ｚｎ５
ｅ薄膜の形成では、前記ヒータ２３は不要である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明に係る気相成長方法及びその
装置によれば、複数の原料成分は、夫々水平回転してい
る基板の基板面に供給され、基板面上で混合されるから
、ホスフィンなどの熱分解しにくい原料成分、または比
較的低温で反応してしまう原料成分を用いた場合であっ
ても良好な気相成長を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明方法を応用した実施例装置で、
第１図はその断面正面図、第２図は第１図の■−■断面
図、第３図は従来装置の断面正面図である。 １０・・・気相成長装置　　１１・・・気相成長室１２
・・・基板交換室　　１３・・・保持台　　１５，１６
．１７・・・ガス導入管　　１８・・・ガス導出管１９
．２０．２１・・・フローチャンネル　　２２・・・天
板　　Ｐ・・・基板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の原料成分を各々、水平回転させた基板の基板
   面に、該基板面と同一高さで、かつ該基板面に平行に供
   給し、該基板面上で混合して気相成長ガスを生成すると
   共に、該気相成長ガスを該基板面上で加熱分解して反応
   生成物を該基板面上に堆積させて薄膜を形成することを
   特徴とする気相成長方法。 ２、気相成長室の下部に基板交換室を連設し、基板を載
   置した保持台を水平回転可能かつ気相成長室と基板交換
   室間に昇降可能に設けた気相成長装置において、複数の
   原料成分を各々供給するガス導入管を気相成長室の側面
   に夫々設けるとともに、各ガス導入管のフローチャンネ
   ルを気相成長室内に上昇している保持台に近接するよう
   配置し、かつ各フローチャンネルの下面部を気相成長室
   内で水平回転している基板面と同一高さに設定したこと
   を特徴とする気相成長装置。