JPH0613263Y2 - Ｍｏｃｖｄ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本考案は、良質な半導体結晶が成長可能なＭＯＣＶＤ装
置に関する。

(ロ)従来の技術 ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法は、膜厚制御性
に優れ、良質な結晶を成長可能な成長方法として現在多
く研究されている。

第３図は、例えばＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃ−ｙｓｔａ
ｌ Ｇｒｏｗｔｈ，６８（１９８４），Ｐ．４８３〜４
８９に示されている如き、従来のＭＯＣＶＤ装置の断面
図である。同図において(1)は反応管、(2)は反応管(1)
に連通し、当該反応管(1)に原料ガスを導入するガス導
入管、(4)は反応管(1)に連通する排気管で、他端は図示
していない排気ポンプに接続され、反応管(1)内を減
圧、排気する。(5)はグラファイト等からなるサセプタ
で、反応管(1)内に配される。(6)はサセプタ(5)上に載
置された基板で、この上に所望の結晶が形成される。
(7)はサセプタ(5)及び基板(6)が位置する反応管(1)の周
囲に設けられたＲＦ（高周波）コイルで、サセプタ(5)
を介して基板(6)を加熱する。(8)は反応管(1)の周囲に
設けられた冷却管で、図中矢印に示す様に水を流すこと
によって反応管(1)を冷却し、空中で反応した原料ガス
の不所望な反応物(11)をトラップ除去する。したがっ
て、斯る従来装置における結晶成長は基板(6)に達した
原料ガスのみが当該基板(6)上で分解し、堆積すること
によって行われる。即ち、以上の構成によって、斯る従
来装置は空中で反応した不所望な反応物が基板(6)に付
着しないので欠陥の少ない良質の結晶を形成可能であ
る。

(ハ)考案が解決しようとする課題 しかし乍ら、斯る従来装置では成長毎に冷却管(1)に反
応物(11)が付着していくため、遂には基板(6)上部の反
応管(1)に積み重なった反応物(11)が落下、飛散してし
まい、これが成長中の基板(6)上に付着することによっ
て成長結晶に欠陥が生じることになる。また、積み重な
った反応物(11)によって反応管(1)内の原料ガスの流れ
に乱れが生じ、成長むらが生じる。

従って、従来では３０〜４０回の成長毎に反応管(1)を
取りはずし、王水による洗浄を行わなければならなかっ
た。ところが、反応管(1)の洗浄を行うと、反応管(1)内
にH₂O等の不純物が残留するため、成長時の反応雰囲気
が変化してしまい、良好な結晶が得られない。そこで洗
浄後は２〜３回の予備成長を行う必要があり、このため
結晶成長工程のランニングコストが高くなると共に製造
歩留りが低下する等の問題が生じる。

(ニ)課題を解決するための手段 本考案は、反応管と、該反応管に連通するガス導入管及
びガス排気管と、前記反応管の内壁に沿って配された冷
却管と、を備えたＭＯＣＶＤ装置であって、上記課題を
解決するため、前記冷却管は前記反応管の長手方向に沿
ってスライド可能であり、及び／又は前記冷却管にはこ
れを振動させる振動手段が接続されていることを特徴と
する。

(ホ)作用 本考案装置は、反応管の中に冷却管を配し、これをスラ
イド可能とすることによって、基板周囲の冷却管に反応
物の付着量が多くなる毎に、当該冷却管をスライドさ
せ、基板周囲の冷却管を反応物の付着していないきれい
な面とすることができる。また、本考案装置は、冷却管
に振動手段を接続し、成長後、冷却管を振動させること
によって、基板上部の冷却管に付着し、落下、飛散し易
い状態となった反応物を取り除くことができる。

(ヘ)実施例 第１図は本考案装置の一実施例を示し、第３図の従来装
置と同じものには同番号を付してある。即ち、(1)は反
応管、(2)は反応管(1)に連通したガス導入管である。ま
た、(3)はステンレス製のフランジで、Ｏリングを介し
て反応管(1)と密着してある。これは第３図では省略し
ているが、周知の構成である。(4)は排気管で、フラン
ジ(3)を通って反応管(1)と連通される。(5)はサセプ
タ、(6)は基板、(7)はＲＦコイルで、従来装置と同様に
配置される。(8)は冷却管で、本考案装置においては、
反応管(1)の中に配される。斯る冷却管(8)は、反応管
(1)の内壁に沿う円筒形をなし、第１図の状態において
サセプタ(5)よりもフランジ(3)側で２本の管に集束さ
れ、フランジ(3)を通って外部に取り出されている。ま
た冷却管(8)は反応管(1)内で長手方向（図中左右方向）
にスライド可能となっている。尚、冷却管(8)の２本の
管は通常反応管(1)と同様にＯリングを介してフランジ
(3)と密着されている。(9)は任意の周波数を有する電圧
を発生する周知のマルチバイブレータ、(10)はマルチハ
ブレータ(9)に接続された圧電振動子である。圧電振動
子(10)は夫々２本の冷却管(8)に固着され、マルチバイ
ブレータ(9)から電圧を印加されるとその周波数に従い
冷却管(8)を振動させる。斯る振動手段はマルチバイブ
レータ(9)と圧電振動子(10)に限ることなく、モータを
用いた振動手段等、他の振動手段を用いてもよい。

而して本実施例装置では、結晶成長時においては従来装
置と同様に冷却管(8)に水を流すことによって、原料ガ
スが空中で反応して生成した不所望な反応物(11)を冷却
管(8)にトラップし、反応物(11)が基板(6)に付着するこ
とを防ぐ。また成長終了後においては、H₂ガスを流し、
サセプタ(5)を加熱しながらマルチバイブレータ(9)を用
いて冷却管(8)を振動させ、基板(6)上部の冷却管(8)に
付着した落下、飛散し易い状態の反応物(11)を除去す
る。この時、２つのマルチバイブレータ(9)の振動数
を、例えば５KHzと１KHzというように変えておけば、冷
却管(8)に定常波が発生せず効率よく反応物(11)を除去
できる。これにより、成長中に基板(6)上に飛来してく
る反応物(11)は大幅に減ることになる。ただし、斯るマ
ルチバイブレータ(9)と圧電振動子(10)の振動によって
すべての反応物(11)が除去されるわけではなく、成長回
数が増えるに従って振動によって除去されない反応物(1
1)が徐々に積み重なっていく。この場合、本実施例装置
においては、冷却管(8)を原料ガスの下流方向（図中右
方向）にスライドさせることによって、反応物(11)の付
着していない冷却管(8)の面を基板(6)周囲に配せばよ
い。これによって長期間にわたって反応管(1)を洗浄す
ることなく、結晶欠陥の少ない結晶成長を行うことがで
きる。

第２図は本実施例装置及び従来装置を用いてＩｎＧａＰ
結晶を作製する時の結晶成長回数に対する結晶欠陥密度
の変化を測定したものである。同図において実線は本実
施例装置で、上述の如く、マルチバイブレータ(9)の使
用及び冷却管(8)のスライドを行った場合(A)を示し、図
中矢印で示す回数の所で冷却管(8)のスライドを行っ
た。また一点鎖線は本実施例装置でマルチバイブレータ
(9)のみを使用した場合(B)を示し、破線は従来装置を用
いた場合(C)を示す。図から明らかな如く、本実施例装
置を用いれば従来装置に比して成長回数に対する結晶欠
陥密度を大幅に低くすることができる。また、図には示
していないが、本実施例装置において冷却管(8)のスラ
イドのみを行った場合についても従来装置に比して成長
回数に対する結晶欠陥密度を低くすることができる。

(ト)考案の効果 本考案装置によれば、反応管内に配された冷却管をスラ
イド可能とし、及び／又は前記冷却管に振動手段を接続
することによって、基板上部の冷却管に付着し、結晶成
長中に基板上に落下、飛散する反応物を極力抑えること
ができるので、長期間にわたって結晶欠陥の少ない結晶
成長を行うことができる。従って製造歩留りを改善でき
ると共に、ランニングコストを大幅に低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の一実施例を示す断面図、第２図は
本考案装置と従来装置において成長回数に対する結晶欠
陥密度の変化を示す特性図、第３図は従来装置を示す断
面図である。 (1)……反応管、(2)……ガス導入管、(3)……フラン
ジ、(4)……排気管、(5)……サセプタ、(6)……基板、
(7)……ＲＦコイル、(8)……冷却管、(9)……マルチバ
イブレータ、(10)……圧電振動子、(11)……反応物。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】反応管と、該反応管に連通するガス導入管
   及びガス排気管と、前記反応管の内壁に沿って配された
   冷却管と、を備え、前記冷却管は前記反応管の長手方向
   に沿ってスライド可能であり、及び／又は前記冷却管に
   はこれを振動させる振動手段が接続されていることを特
   徴とするＭＯＣＶＤ装置。