JPH0497985A

JPH0497985A - 半導体薄膜気相成長装置

Info

Publication number: JPH0497985A
Application number: JP21582090A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kojima; 児島　誠司; Masayasu Ito; 正康伊藤
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1990-08-17
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 1992-03-30

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、半導体基板を出し入れする前室を持つ半導体
薄膜気相成長装置の排気配管系の改良に関するものであ
る。

（従来の技術）半導体薄膜の気相成長法において、有機金属の原料ガス
として、アルシン（ＡｓＨ，ｌ、ホスフィン（ＰＨ１）
　、　　）リメチルガリウム（以下ＴＭＧと略称する）
、トリメチルアルミニウム（以下ＴＭＡと略称する）、
トリメチルインジウム（以下Ｔ１４Ｉと略称する）等、
ドーピング材料として、トリメチル亜鉛（以下ＴＭＺｎ
と略称する）、シラン（ＳＬ）１４）、セレン化水素（
ＨＪｅ）等を用い、キャリアガスとして水素又は窒素を
用いて、これら各原料の混合ガスを作成し、この混合ガ
スを、半導体基板を保持したサセプタを収容し、５００
℃以上に加熱した石英製反応炉中に導入して、そこで熱
分解反応を起こさせることによってサセプタに保持した
半導体基板上に半導体薄膜（ＧａＡｓ　、　ＩｎＰ　、
　ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ等）を形成する。この反
応炉は基板の出し入れの際に大気に曝露すると、反応炉
内壁に水分や酸素が吸着され、そのままの状態で半導体
装置を成長させると、水分や酸素が不純物として半導体
薄膜結晶中に取り込まれるという悪影響が出る。この防
止策として、反応炉にゲートバルブを介して基板出し入
れのための前室を連設し、基板出し入れの際には、水素
又は窒素のキャリアガスで十分にパージされ水分や酸素
等の不純物を含まない状態の前室にゲートバルブを開い
て基板を移し、ゲートバルブを閉じた後、前室の扉を開
けて、薄膜成長基板の取り出し及び新規基板の取り付け
を用い、扉を閉じた後、前室内のキャリアガスによるパ
ージを完了した後、ゲートバルブを開いて基板を反応炉
内に移し、ゲートバルブを閉じた後、反応炉の加熱と、
反応炉内への原料ガスの導入を行ういわゆるロードロッ
ク方式により、反応炉内の大気による汚染を防ぐ方法が
採用されている。

第２図は、このようなロードロック方式による従来の半
導体薄膜気相成長装置を示したものである。

第２図において、１は反応炉、２は前室、３は１と２の
中間に設けられたゲートバルブである。

４は上端に基板サセプタ５を取りつけであるシャフトで
ある。このシャフトは反応炉、ゲートバルブ、前室を貫
通しており、回転すると共に上下に昇降するようになっ
ている。ゲートバルブは、シャフトが貫通した状態で、
反応器と前室の間が閉じられるようになっている。サセ
プタ５には基板６が取り付けられる０反応炉の外周には
、加熱コイル７が設けられている。８は原料ガス供給装
置で、中に、開閉口を有する原料ガス容器、ドーピング
材料容器群９が収納され、キャリアガス導入パイプ１０
が設けられている。この他に、反応器内の原料ガスの熱
分解に基づく薄膜成長の際に生じる反応生成物に含まれ
る粉体（ＡｓやＰ等）を捕捉するための粉末トラップ１
１、吸気用のロータリーポンプ１２、真空吸引用のター
ボ分子ポンプ１３、排気ガス中の有害物質除去用の除害
装置１４、排気用のブロワ−１５が、多数のバルブＶｌ
、■２、・・・Ｖ１２を介して図示のように配管連結さ
れている。

このような装置において、前室の扉２１を開いてサセプ
タ５に基板６を取りつけた後に扉２１を閉じて、前室２
内をキャリアガスでパージする時に、排気配管中には、
ｖ４を通して水分や酵素を含んだ気体が流入する。一方
、反応炉１中の未分解のままの原料ガスとキャリアガス
がｖ３を通って排気配管系Ａへ導かれる。さらに、原料
ガス供給装置８で不必要となった原料ガスもＶ１２を通
って排気配管系Ａへ導かれる。このようにｖ３、ｖ４、
Ｖ１２に接続されている排気管内には、原料ガスが流れ
ると共に前室のパージの際には空気が流れることになる
。このようにして集まった排気ガスは、キャリアガスと
共に大気中に放出される。また、反応炉内の圧力を一定
に保つために、排気ガスはブロワ−等により強制排気さ
れる。

（発明が解決しようとする課題）上述のようにｖ３、ｖ４、Ｖ１２の接続されている排気
配管内には、前室パージの際には空気が導かれ、半導体
薄膜の気相成長を行っている場合には原料ガスが流れる
。空気中の水分や酵素分は排気配管内面に吸着され、ま
た、原料ガスの有機金属等も排気配管内面に吸着される
。か（して吸着された水分、酸素、有機金属は酸化反応
を起こし、酸化物の粉体が配管内で生じる。また、この
ようなガスの通るｖ７の内部でも同様の粉体が生じる。

このため、配管内で生じた粉体が■７へ導かれたり、■
７内部で生じた粉体がｖ７の開閉を司るオーリングやバ
ッキング類に付着して、バルブを閉の状態にしても、粉
体の付着したオーリングバッキングを通して内部リーク
を生じることがあり、図中のターボ分子ポンプ１３等を
用いて反応炉や前室を真空引きする際にｖ７内部リーク
のために十分に真空度が上がらないという問題が頻繁に
生じた。このために薄膜成長した結晶の純度を長期間に
亙って維持することが困難であった。

したがって本発明の目的は、上記の如き欠点のない改善
された配管系を有する半導体薄膜気相成長装置を提供す
ることである。

（課題を解決するための手段）すなわち本発明は、基板上に半導体薄膜気相成長反応を
行わせる反応炉と半導体基板を出し入れする前室とを有
してなり、その前室を基板の出し入れの際に大気に曝露
する方式の半導体薄膜気相成長装置において、半導体基
板を取出後の該前室のキャリアガスによるパージの際に
排出する排気配管を、該反応炉からの排気配管と実質的
に独立とし、該反応炉からの排気配管の終点に位置する
排気ガスの除害装置の少な（とも直前又はそれ以降で合
流させるか、又は、直接排出することを特徴とする半導
体薄膜気相成長装置を提供するものである。

以下に、図面に従って本発明の詳細な説明する。

（実施例）第１図は、本発明の１実施態様を示す系統図である。図
示の反応器１、前室２、ゲートバルブ３は基本的に従来
のものと異ならず、また第２図と同符合は同図と同じも
のを示す。

第１図において１から１５までの各単位装置は、第２図
の従来装置の場合と同じである。しかし、その配管の仕
方が異なる。すなわち、第１図に見られるように、前室
バージ用の配管系Ｂの配管は除害装置１４の後段の位置
で直接排気用ブロワ−１５に接続されており、反応炉ｌ
を通る原料ガスの排気配管系Ｃと絶縁されている。

第１図に示す本発明の装置では、ゲートバルブ３の閉状
態で、前室２の扉２１を開いて基板の出し入れを行った
後、扉２１を閉じてｖ２からキャリアガスを導入してキ
ャリアガスによる前室内のパージを行い、排気は開状態
の■４、Ｖｌ２を通ってブロワ−１５に導かれ、Ｖｌｌ
を通って大気中に放出される。その後、■４を閉じ、ゲ
ートバルブ３を開いて、シャフト４を上昇させてサセプ
タ５を反応炉ｌ内に戻し、ゲートバルブ３を閉じた後、
Ｖｌを開いて反応炉内にキャリアガスで搬入される原料
ガスを導入する。反応炉ｌを出た原料ガスとキャリアガ
スの混合ガスは、粉体トラップ１１、■３、・・・ＶＩ
Ｏを有する排気配管系Ｃを経て、除害装置１４を通りブ
ロワ−１５により大気に放出される。

このように、第１図の装置においては、前室から排出さ
れるガスは、原料ガス排気配管とは独立の配管により排
気されている。それゆえ、前室からの排気ガスは、空気
及びキャリアーガスがらなり原料ガスをほとんど含まな
いから、特に除害する必要はなく、そのまま大気に放出
できる。第１図の実施例では、前室排気配管はブロワ−
１５の前に入れて、前室バージの際の吸引圧力を制御す
るようにしているが、特に前室の圧力を制御する必要の
ないときは、直接大気に放出することもできる。また、
前室からの排気配管をＶＩＯの直前又はＶＩＯと除害装
置１４の間で合流させることもできる。この方法により
、バルブ■７のリークの問題は解決される。前室のパー
ジガスに極く少量の原料ガスが含まれている場合でも、
除害装置の直前で合流させた場合は、極（わずかな原料
ガスの放出を防止される。

（発明の効果）本発明により、排気配管内での酸化物粉体の形成あるい
は反応炉の真空引きの際に真空を保つためのバルブ内の
酸化物粉体の形成を防ぐことができ、それにより前室や
反応炉の真空引きの際の真空度を良好に保つことができ
、薄膜成長の純度を高い状態で維持できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の配管系を有する半導体薄膜気相成長
装置の１例を示す図である。第２図は、従来の配管系を有する半導体薄膜気相成長装
置の１例を示す図である。図において、１・・・反応炉、２・・・前室、３・・・
中間ゲートバルブ、４・・・貫通シャフト、５・・・基
板サセプタ、６・・・基板、７・・・加熱コイル、８・
・・原料ガス供給装置、９・・・ドーピング材料容器群
、１０・・・キャリアガス導入パイプ、１１・・・粉末
トラップ、１２・・・吸気用ロータリーポンプ、１３・
・・真空吸弓用ターボ分子ポンプ、１４・・・除害装置
、１５・・・排気用ブロワ−１５、Ｖｌ、Ｖ２．　　・
・・Ｖｌ２・・・バルブ、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・排気配管系

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に半導体薄膜気相成長反応を行わせる反応
炉と半導体基板を出し入れする前室とを有してなり、そ
の前室を基板の出し入れの際に大気に曝露する方式の半
導体薄膜気相成長装置において、半導体基板取出後の該
前室のキャリアガスによるパージの際に排出する排気配
管系を、該反応炉からの排気配管系と実質的に独立とし
、該反応炉からの排気配管系の終点に位置する排気ガス
の除害装置の少なくとも直前又はそれ以降で合流させる
か、又は、直接排出することを特徴とする半導体薄膜気
相成長装置。