JPH0610672Y2 - エピタキシヤル成長炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はエピタキシャル成長炉に関するものである。

［従来の技術］ 化合物半導体のエピタキシャル成長技術で重要なのは半
導体の膜厚を均一にすることである。

膜厚を均一にするには成長条件や成長治具、およびエピ
タキシャル成長炉（以下成長炉と称す）の特性などが影
響するが、特に、成長炉の場合はその温度分布が大きな
影響を及ぼすことになる。

成長炉内の温度分布に関しては軸方向の場合はすでに検
討がなされ製作時に十分な調整が行なわれているが、こ
れと垂直方向の分布については製作時に一応の注意はな
されるものの十分な調整を行うことは一般に困難とされ
ている。

これに対して例えば第３図に示すような炉を上下二つに
分割した上下分割炉や、あるいは第４図に示すような四
つに分割した四分割炉等が用いられるようになった。

［考案が解決しようとする問題点］ 上述したように、成長炉内の温度分布を均一にする方式
として上下分割炉（第３図）や四分割炉（第４図）が開
発されたが、しかしこれらの炉を実際に使用してみる
と、分割部分の隙間の影響により通常の炉よりも均一性
が悪化する傾向がみられた。

従って、通常の炉を用いた場合と大差がないことになる
ので、以下には通常の成長炉を用いてエピタキシャル成
長を行なわせる場合の問題点について第５図により説明
する。

第５図は水平炉方式によりエピタキシャル成長を行なわ
せる場合を示すもので、１は成長炉、２はスライドボー
ト、３は原料溶液、４は基板、５は反応管、６は操作棒
を示す。

図は、成長炉１により反応管５に定められた温度分布を
形成した後、操作棒６により基板４を移動させ、原料溶
液３と接触させて表面に半導体薄膜を成長させるもので
ある。

図において成長炉１の冷却速度を０．１℃／分程度にし
てゆるやかな成長を行なわせると、成長した膜の厚さに
は成長炉の軸方向と垂直方向とにより明確なバラツキが
みられる。

これは成長中に溶液３に温度のバラツキが生ずると溶質
の拡散により温度の低い部分が厚く成長するためであ
る。すなわちこのような徐冷法を用いて成長させた場合
でも炉内の温度が均一でないと膜厚に差が生ずることに
なる。

本考案の目的は、炉内の温度を均一に調整できるエピタ
キシャル成長炉を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、化合物半導体のエピタキシャル成長に用いら
れるらせん状に巻かれたヒーターを有するエピタキシャ
ル成長炉において、前記らせん状に巻かれたヒーターの
近傍にこのヒーターの軸方向と平行に線状の補助ヒータ
ーが設けてあることを特徴とし、成長炉内の温度分布が
均一になるようにして目的の達成を計ったものである。

［作用］ 本考案のエピタキシャル成長炉では、らせん状に巻いて
ある通常のメインヒーターの外側にこれの軸方向と平行
に１本乃至複数本の補助ヒーターを取付け、各ヒーター
の電流を調整してメインヒーターでは成長炉の軸方向の
温度分布を形成するようにし、補助ヒーターでは垂直方
向の温度分布を形成するようにしてあるので、これらメ
インヒーターと補助ヒーターとの効果により、炉の水平
方向と垂直方向の温度差が僅少となり、成長炉内の温度
分布を水平，垂直方向とも略均一とすることが可能とな
る。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図により説明する。

第１図は本考案のエピタキシャル成長炉の一実施例の説
明図である。

図において７はメインヒーター、８〜１１は補助ヒータ
ーを示す。

この実施例は補助ヒーターを４本用いた場合を示す。

メインヒーター７はカンタル線がらせん状に巻かれ、三
つの温度領域を形成するように三つの部分に分割されて
おり、それぞれの電流を調整することにより成長炉の軸
方向の温度分布を調整することができる。

補助ヒーター８〜１１はメインヒーター７のコイルと直
角方向に配置されたカンタル線により構成され、これら
を流れる電流を調整することによりメインヒーター７の
軸方向に対し垂直方向の温度分布を調整することができ
る。

図に示す成長炉を用い８００℃に昇温した場合の温度分
布を第２図に示す。

図は成長炉の側面からみた温度分布を示すもので、同図
（ａ）は左右（水平）方向の温度分布、同図（ｂ）は上
下（垂直）方向の温度分布を示す。

各図で横軸は測定位置、縦軸は測定温度を示す。また実
線は温度分布調整前、点線は温度分布調整後の特性を示
す。

同図（ａ）より調整前は実線に示すように右上りとなる
温度分布を示したが、補助ヒーター８，１０を流れる電
流を調整することにより、同図点線に示すように略均一
の特性が得られた。

また、同図（ｂ）より上下方向の場合も実線に示すよう
に右上りの温度分布が示されていたが、補助ヒーター
９，１１の電流を調整することにより、同図（ａ）の場
合と同様に点線に示すような平坦な温度分布を得ること
ができた。

従来は成長炉にボートをセットした後、熱電対で炉内の
温度分布を測定しながらその調整を行っていたが、これ
ではボートのスライド方向とその垂直方向の間でどうし
てもスライド方向に対し基板の左側の部分が約１０％厚
く成長する傾向があったが、これを補助ヒーター８〜１
１を設置してその電流を調整することにより、膜厚のバ
ラツキを５％以内とすることが可能となった。

なお、本実施例では補助ヒーターを４本用いる場合を示
したが、補助ヒーターは１本で調整できる場合もあり、
また多数本使用する場合もあり、炉の状況により定めら
れる。

また、第１図では横形成長炉に適用する場合について示
したが、縦形成長炉に対しても同様に適用することがで
きる。

その他、本実施例は気相エピタキシャル成長炉、拡散炉
など、各種の円筒形電気炉に適用することが可能であ
る。

［考案の効果］ 以上に説明した如く、本考案によれば次のような顕著な
効果が得られる。

(1)メインヒーターの軸方向と平行に線状の補助ヒータ
ーを設けることにより、成長炉内における水平，垂直方
向の温度分布を均一にすることができる。

(2)成長炉内を均熱化することにより、エピタキシャル
成長時に半導体の膜厚を均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のエピタキシャル成長炉の一実施例の説
明図、第２図は温度分布説明図、第３図〜第５図は従来
例の説明図である。 ３：原料溶液， ４：基板、 ７：メインヒーター、 ８，９，１０，１１：補助ヒーター。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 杉本 洋 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社電線研究所内 審査官 山本 一正

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】化合物半導体のエピタキシャル成長に用い
   られるらせん状に巻かれたヒーターを有するエピタキシ
   ャル成長炉において、前記らせん状に巻かれたヒーター
   の近傍に該ヒーターの軸方向と平行に線状の補助ヒータ
   ーが設けてあることを特徴とするエピタキシャル成長
   炉。