JPH04175294A - 気相成長装置 - 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】 〔概要〕 有機金属化合物を原料とする化合物半導体のエピタキシ
ャル成長に使用される有機金属気相成長装置（以下、Ｍ
ＯＣＶＤ装置と云う、）の改良、特に、反応管がバレル
型の金属製であり、■族元素の原料としてアルシンが使
用されるＭＯＣＶＤ装置の改良に関し、 ■−ｖ族化合物半導体成長後のウェーハ交換時に、アル
シン等の有毒ガスを発生しないように改良された金属製
反応管を存するバレル型ＭＯＣＶＤ装置を提供すること
を目的とし、 原料ガス供給口とガス排気口とを有し、外壁に冷却手段
が具備されている金属製反応管と、この金属製反応管内
に配設されるサセプタとを有する気相成長装置において
、前記の金属製反応管の内面に石英、または、パイロリ
ティックボロンナイトライド、または、カーボンよりな
る内筒が設けられるように構成される。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、有機金属化合物を原料とする化合物半導体の
エピタキシャル成長に使用されるＭＯＣＶＤ装置の改良
、特に、反応管がバレル型の金属製であり、■族元素の
原料としてアルシンが使用されるＭＯＣＶＤ装置の改良
に関する。

〔従来の技術〕

バレル型のＭＯＣＶＤ装置には、伝統的には石英製の反
応管が使用されていたが、破損の危険をなくすために、
近年、金属製、特に、ステンレス製の反応管が使用され
るようになってきた。金属製反応管よりなるバレル型の
ＭＯＣＶＤ装置の構成図を第５図に示す０図において、
１はステンレス製の反応管であり、２ばウェーハを支持
するカーボン製のサセプタであり、３は石英製のサセプ
タ支持手段であり、４は原料ガス供給口であり、５はガ
ス排気手段（図示せず）に接続されるガス排気口である
。ステンレス製反応管１の内壁温度が高くなると、脱ガ
スによって成長膜質が悪くなるので、反応管１の冷却が
必要である。そのために、反応管１の外壁に水等の冷媒
を接触させて冷却する等の冷却手段８が設けられている
。なお、６は冷媒供給口であり、７は冷媒排出口である
。

〔発明が解決しようとする課題〕

サセプタ２にウェーハ１０を装着し、■族元素の原料と
してアルシンを使用してＩ−Ｖ族化合物半導体を成長し
た後ウェーハ２０を交換する際に、サセプタ２及びサセ
プタ支持手段３が反応管１の下方に移動されて大気に晒
された時に２０〜５０ｐＰｂのアルシンが検出された。

また、反応管１内に空気を送入したところ同様にアルシ
ンが検出された。

本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、■−
ｖ族化合物半導体成長後のウェーハ交換時に、アルシン
等の有毒ガスを発生しないように改良された金属製反応
管を有するバレル型ＭＯＣＶＤ装置を提供することにあ
る。

ＣｔＸＮを解決するための手段〕 上記の目的は、原料ガス供給口（４）とガス排気口（５
）とををし、外壁に冷却手段（８）が具備されている金
属製反応管（１）と、この金属製反応管（１）内に配設
されるサセプタ（２）とを有する気相成長装置において
、前記の金属製反応管（１）の内面に石英、または、パ
イロリティックボロンナイトライド、または、カーボン
よりなる内筒（９）が設けられている気相成長装置によ
って達成される。

なお、前記の内筒（９）は、前記の金属製反応管（１）
の前記のサセプタ（２）に対向する領域から前記のガス
排気口（５）に至る領域の内面に設けられることが好適
である。

また、前記の金属製反応管（１）の原料ガス流出側の直
径は原料ガス流入側の直径より大きく形成されることが
効果的である。

〔作用〕

作用については必ずしも明らかではないが、石英等の内
筒が設けられていない従来構造の気相成長装置において
は、冷媒で十分に冷却された金属製反応管の内壁に原料
または原料の分解生成物が接触し、付着するので、この
付着物は空気中の酸素や水分と容易に反応し易い状態で
付着しているものと推測される。したがって、この付着
物が大気に晒されると、空気中の酸素や水分と反応して
、付着物中に吸着されているアルシンが大気中に拡散し
易い状態に変化するためであると考えられる。

一方、内筒が設けられている本発明に係る気相成長装置
においては、内筒の温度が金属製反応管の温度より高く
なっているので、原料または原料の分解生成物は空気中
の酸素や水分が接触しても何等反応しない状態で内筒に
付着するものと推測される。したがって、大気に晒され
ても付着物中に吸着されているアルシン等の有毒ガスが
大気中に拡散し得ないものと考えられる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、本発明の二つの実施例に係る気
相成長装置について説明する。

災上班 第１図参照 第１図に気相成長装置の構成図を示す。図において、ｌ
は内径が例えば２００腫のステンレス製の反応管であり
、２はカーボン製のサセプタであり、３は石英製のサセ
プタ支持手段であり、４は原料ガス供給口であり、５は
ガス排気手段（図示せず）に接続されたガス排気口であ
り、８は水等の冷媒の供給口６と冷媒の排出ロアとを有
する反応管の冷却手段であり、９は２閣厚程度の石英製
内筒である。内筒９は必ずしも反応管１と密着していな
くてもよ（、原料ガスが内筒９と反応管１との間に回り
込まない程度の約１〜２■の隙間があってもよい、また
、内筒９は反応管１のサセプタ２に対向する領域からガ
ス排気口５に至る領域の内面に形成されるものとする。

ウェーハ１０をサセプタ２に装着し、ガス排気口５から
排気して反応管１内の圧力を５０Ｔｏｒｒとし、サセプ
タ２の内部に設けられた赤外線ランプ（図示せず）を使
用してサセプタ２を加熱して成長温度を６５０℃とし、
原料ガス供給口４からトリメチルガリウムとアルシンと
を供給してウェーハ１０上にガリウムヒ素層をエピタキ
シャル成長する。

１時間の成長後、アルシン検知器を使用してアルシンを
検出しながら、サセプタ２とサセプタ支持手段３とを反
応管１の下方に移動してウェーハｌＯを取り出したとこ
ろ、アルシンは全く検出されなかった。

なお、内筒９の材質をパイロリティックボロンナイトラ
イド（ＰＢＮ）、または、カーボンに代えても同様の効
果が得られた。

１２−■ 第３図参照 内筒９を設けた場合、反応管１内の気相の温度分布が変
化し、原料ガスの上流側における成長速度と下流側にお
ける成長速度との間に第３図に示すように差が発生した
。第３図において、グラフＡは石英製内筒を有する場合
であり、グラフＢはＰＢＮ製内筒を有する場合であり、
グラフＣは内筒を有しない場合である。

第２図参照 上流側と下流側の成長速度の差を少なくするために、第
２図に示すように反応管１の下流側の内径を上流側より
大きく形成する。

第４図参照 その結果、第４図に示すように上流側と下流側との成長
速度の差は少なくなった。なお、図中のグラフＡ、Ｂ、
Ｃにおける内筒の条件はそれぞれ第３図のグラフＡ、Ｂ
、Ｃにおける内筒の条件と同一である。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり、本発明に係る気相成長装置におい
ては、金属製の反応管の内面に石英、ＰＢＮ、または、
カーボンよりなる内筒がサセプタに対向する領域からそ
の下流側にかけて形成されているので、原料または原料
の分解生成物は高温の内筒に接触し、空気中の酸素や水
分と反応しない状態で付着すること＼なり、ウェーハ交
換時に反応管内面、サセプタ、サセプタ支持手段が大気
に晒されても有毒ガスを発生することがなくなり、安全
に作業することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、本発明の実施例に係る気相成長装置
の構成図である。 第３図、第４図は、原料ガスの流れ方向に対応する成長
速度を示すグラフである。 第５図は、従来技術に係る気相成長装置の構成図である
。 ｌ・・・反応管、 ２・・・サセプタ、 ３・・・サセプタ支持手段、 ４・・・原料ガス供給口、 ５・・・ガス排気口、 ６・・・冷媒供給口、 ７・・・冷媒排出口、 ８・・・冷却手段、 ９・・・内筒、 １０・・・ウェーハ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］原料ガス供給口（４）とガス排気口（５）とを有
   し、外壁に冷却手段（８）が具備されてなる金属製反応
   管（１）と、 該金属製反応管（１）内に配設されるサセプタ（２）と
   を有する気相成長装置において、前記金属製反応管（１
   ）の内面に石英、または、パイロリティックボロンナイ
   トライド、または、カーボンよりなる内筒（９）が設け
   られてなることを特徴とする気相成長装置。［２］前記
   内筒（９）は、前記金属製反応管（１）の前記サセプタ
   （２）に対向する領域から前記ガス排気口（５）に至る
   領域の内面に設けられてなることを特徴とする請求項［
   １］記載の気相成長装置。 ［３］前記金属製反応管（１）の原料ガス流出側の直径
   は原料ガス流入側の直径より大きく形成されてなること
   を特徴とする請求項［１］または［２］記載の気相成長
   装置。