JPH06216033A - 半導体化学気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な多層薄膜が形成できると共に生産性が
向上した半導体化学気相成長装置を提供する。 【構成】 縦形円筒状の反応管１２内を、原料ガスの供
給ノズル１７，１７側とＧａＡｓウェーハ１５を載置す
るサセプタ１４側の上側空間２１と下側空間２２に二分
するように複数の貫通孔２３が穿設された整流板２０を
設けるようにしており、これによって装置の高さを高く
することなく一回に処理数量を多くするようサセプタ１
４を大きくしても、供給ノズル１７，１７から供給され
た原料ガスは整流板２０の貫通孔２３を通過することに
よって整流され、サセプタ１４上に載置された多数のＧ
ａＡｓウェーハ１５の上表面に均等に流れ、また供給ノ
ズル１７，１７とサセプタ１４間の距離が長くならない
ために原料ガスの切換えが短時間の内に行え、生産性が
向上すると共に良好な多層薄膜が形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体化学気相成長装
置に関し、特に化合物半導体基板を作成する有機金属化
学気相成長法に好適するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、ひ化ガリウム（ＧａＡｓ）
の半絶縁性結晶によって形成されたＧａＡｓウェーハの
表面に、有機金属化合物を気相エピタキシャル成長させ
る有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によってＧ
ａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰなどの薄膜を積層して化合物半
導体基板を作成する。このＧａＡｓウェーハの表面への
薄膜の積層は、有機金属気相成長装置（ＭＯＣＶＤ装
置）によって原料ガスを切り換えながら行われる。

【０００３】以下、従来のＭＯＣＶＤ装置について図６
乃至図９を参照して説明する。図６は構成の概略を示す
縦断面図であり、図７はサセプタ上へのＧａＡｓウェー
ハの載置状態を示す平面図であり、図８はＧａＡｓウェ
ーハを加熱した状態を示す要部縦断面図であり、図９は
サセプタの温度分布図である。

【０００４】図６乃至図８において、１はＭＯＣＶＤ装
置であって、これは下方向に向かって拡径する高さ約５
５０〜６００ｍｍの略円錐状縦形の反応管２と、この下
部に気密に取り付けられる下部ケース３を設けて構成さ
れる。下部ケース３には直径２インチの３枚のＧａＡｓ
ウェーハ４を所定の位置に載置でき、回転可能に構成し
たサセプタ５が設けられ、反応管２の上部には水平方向
に原料ガスを送出する供給ノズル６が、反応管２内に開
口するように取着されている。なお原料ガスは、図示し
ない原料ガス供給源からバルブが挿入された配管等を
経、供給ノズル６を介して反応管２内に供給され、排ガ
スは下部ケース３に形成されたガス排気口７から排出さ
れる。

【０００５】また、サセプタ５は図示しない駆動装置に
よって回転駆動されると共に、内部に組み込んだ加熱ヒ
ータ８によって載置したＧａＡｓウェーハ４を加熱する
ようになっている。加熱ヒータ８には近傍に熱電対９が
併設され、この熱電対９の測定温度は制御部１０に入力
されるようになっていて、測定温度が予め制御部１０に
設定された制御温度となるように加熱ヒータ８への通電
が制御部１０で制御される。 ＭＯＣＶＤ装置１には、
さらに図示しないものとして反応管２の上方に設けられ
たクリーンベンチ、及び反応管２を上下させるための駆
動装置や制御装置等が設けられている。

【０００６】そしてＧａＡｓウェーハ４の表面への薄膜
の積層は、先ず反応管２を持ち上げサセプタ５上の所定
の位置にＧａＡｓウェーハ４を載置し、再び反応管２内
を密閉状態にし、続いて反応管２内を減圧した状態でサ
セプタ５上に載置したＧａＡｓウェーハ４を加熱ヒータ
８を制御部１０で所定の温度となるように制御しながら
加熱し、供給ノズル６を介して反応管２内に原料ガスを
導入して行われる。なお積層する薄膜の種類によって原
料ガスの切り換えが、配管に挿入されたバルブを操作す
ることによって行われる。

【０００７】しかし、上記の従来技術においては、生産
量の増大に対応できるようにサセプタ５の直径を大きく
して載置できるＧａＡｓウェーハ４の数を増し、一度に
多量のＧａＡｓウェーハ４に薄膜を積層しようとする場
合、クリーンベンチ等を含めて約２ｍ程度の高さとなっ
ているＭＯＣＶＤ装置１の全体が、略円錐状の反応管２
の高さがその下部直径を大きくする必要から高くなるの
に合わせ、より高いものとなってしまい、既設の建屋等
が利用できなくなる。すなわち、例えばサセプタ５に載
置するＧａＡｓウェーハ４を７枚に増やそうとすると、
ＭＯＣＶＤ装置１の全体の高さが約３〜４ｍ程度のもの
となってしまう。

【０００８】さらに、略円錐状の反応管２の高さが高く
なると、供給ノズル６とサセプタ５の間の距離が大きく
なり、複数の薄膜を順次積層していく際に原料ガスの切
り換えを行っても、サセプタ５の近傍での原料ガスの切
換え速度が緩慢なものとなり、形成された所定の薄膜の
界面に不純な薄膜ができてしまう。このため、これによ
って形成された化合物半導体基板によって半導体素子を
作成した場合、半導体素子の特性は良好ではなく、製造
歩留も低いものとなったしまう。またＧａＡｓウェーハ
４に所定の薄膜を積層するに要する原料ガスの１枚当た
りのガス量も多くなってしまう。

【０００９】一方、加熱してＧａＡｓウェーハ４に複数
層の薄膜を連続的に積層して行く過程で、図８に示すよ
うにＧａＡｓウェーハ４に反りが発生する。これにより
サセプタ５との間でＧａＡｓウェーハ４には、接触して
いる部分の中央部と接触していない部分の外周縁部とで
温度分布が生じる。そして反りがさらに大きくなると共
に薄膜の成長にばらつきが多くなる。このため、このよ
うなＧａＡｓウェーハ４によって形成された素子等の特
性も良好なものとはいえず、歩留も低いものとなってい
た。

【００１０】また、ＧａＡｓウェーハ４が反ることによ
ってサセプタ５上での座りが悪くなり、サセプタ５が回
転することで、例えばサセプタ５上面に刻設された載置
凹部等の所定位置に嵌め込まれていたＧａＡｓウェーハ
４が離脱し、反応管２や下部ケース３内に飛散する虞が
あり、Ｓｉウェーハに比較して高価なＧａＡｓウェーハ
４を不良にし、損失を大きなものにしてしまうことにな
る。

【００１１】さらに、サセプタ５は制御部１０で制御さ
れながら加熱ヒータ８によって加熱されるものの周囲に
は原料ガスが通流することになるため、図９に示すよう
にサセプタ５は中心部よりも周辺部のほうが熱を奪われ
て温度が低く、均一な温度分布となっていない。このた
めサセプタ５上に載置されるＧａＡｓウェーハ４の温度
分布の均一性が悪く、歩留も上がらず、ＧａＡｓウェー
ハ４から採れるチップ数も増やせなかった。

【００１２】またさらにサセプタ５の温度は、加熱ヒー
タ８の近傍の温度を埋め込まれた熱電対９で測定し制御
部１０で制御しているので、ＧａＡｓウェーハ４の温度
が成膜に最適な温度となっているか否かは数枚のＧａＡ
ｓウェーハ４について成膜を行い、それらの評価を行っ
てからとなるため、成膜のプロセス条件を設定するため
の加熱温度設定に時間を要するものとなっていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように生産量の
増大に対応すべくサセプタを大きくし載置できるウェー
ハの枚数を増そうとすると、装置全体の高さが高くなり
既設の建屋等では納まらず、また供給ノズルとサセプタ
の間の距離が大きいために原料ガスの切換え速度が緩慢
なものとなり、形成された所定薄膜の界面に不純な薄膜
ができてしまったりし、さらにサセプタ上のウェーハは
反りが生じたり、通流する原料ガスの影響等によって温
度分布がついたりし、これによって作成された半導体素
子の特性は良好でなく、製造歩留も低い。このような状
況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とすると
ころは生産性を向上させながらも装置全体の高さが高く
ならず、既設の建屋等にも納めることができ、また急俊
な原料ガスの切換えが行えウェーハでの不純な薄膜の形
成が抑制でき、均一な温度分布が得られ良好な所定薄膜
が形成できる半導体化学気相成長装置を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体化学気相
成長装置は、上端部が閉塞された縦形円筒状の反応管
と、この反応管の側壁上部に取着され該反応管の内部に
原料ガスを送出する供給ノズルと、この供給ノズルの取
着部位より下方に位置して反応管内を上下に二分するよ
うに設けられた複数の貫通孔が穿設された整流板と、こ
の整流板の下方側に配置されたサセプタと、このサセプ
タ上に載置されたウェーハを加熱する加熱部とを備えた
ことを特徴とするものであり、さらに、供給ノズルは少
なくとも２つ設けられ、且つ該供給ノズルからは原料ガ
スが反応管の側壁内周面に沿った同一方向に送出される
ものであることを特徴とし、さらに、貫通孔が穿設され
た整流板の開口率が５乃至１５％であることを特徴と
し、さらに、加熱部が複数のヒータ部分からなる加熱ヒ
ータを備えてなり、且つ各ヒータ部分は発熱量がそれぞ
れ調節可能に設けられているものであることを特徴とす
るものであり、また、反応管の下方に上面にウェーハを
載置するサセプタを設け、且つサセプタを下方側から加
熱する加熱部を設け、ウェーハの上面に所定の膜成長を
行わせるようにした半導体化学気相成長装置において、
サセプタ上面に載置されたウェーハの上方近傍の温度を
走査しながら測定する温度測定部が設けられていると共
に、加熱部が複数のヒータ部分からなる加熱ヒータを備
え、温度測定部の測定温度に基づき各ヒータ部分の発熱
量をそれぞれ調節するようにしたことを特徴とするもの
であり、さらに、サセプタが、載置されたウェーハの下
面との間に空隙を有するものであることを特徴とするも
のである。

【００１５】

【作用】上記のように構成された半導体化学気相成長装
置は、縦形円筒状の反応管内を原料ガスの供給ノズル側
とウェーハを載置するサセプタ側との上下に二分するよ
うに複数の貫通孔が穿設された整流板を設けるようにし
ており、これによって装置の高さを高くすることなく一
回に処理するウェーハの数量を多くするようサセプタの
大きさを大きくしても、供給ノズルから供給された原料
ガスは整流板の貫通孔を通過することによって整流さ
れ、サセプタ上に載置された多数のウェーハの上表面に
均等に流れ、均一な薄膜の形成が行える。また供給ノズ
ルとサセプタ間の距離が長くならないために原料ガスの
切換えが短時間の内に行える。このため生産性を向上さ
せながらも装置全体の高さが高くならず、また急俊な原
料ガスの切換えが行えることによって不純な薄膜の形成
が抑制でき、良好な薄膜を形成することができる。

【００１６】また、上記のように構成された半導体化学
気相成長装置は、サセプタ上面に載置されたウェーハの
上方近傍の温度を走査しながら測定する温度測定部が設
けられていると共に、加熱部が複数のヒータ部分からな
る加熱ヒータを備え、温度測定部の測定温度に基づき各
ヒータ部分の発熱量をそれぞれ調節するようにしてお
り、この結果、ウェーハの上方近傍の温度を、複数に分
割された加熱ヒータのヒータ部分の発熱量をそれぞれ調
節することによって所望の温度分布、例えばサセプタ上
面に複数載置された各ウェーハの上方近傍の温度が均一
なものとすることができる。このため、均一で特性良好
な薄膜の形成を行うことができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例であるＭＯＣＶＤ装
置について図１乃至図５を参照して説明する。図１は構
成の概略を示す縦断面図であり、図２は反応管上部の横
断面図であり、図３はサセプタ上へのＧａＡｓウェーハ
の載置状態を示す平面図であり、図４は加熱ヒータの平
面図であり、図５は温度制御に係る接続図である。

【００１８】図１乃至図５において、１１はＭＯＣＶＤ
装置であって、これは上端部が閉塞された縦形円筒状の
ステンレス製の反応管１２と、この反応管１２の下部開
口に気密に取り付けられた下部ケース１３とを設けて構
成される。そして下部ケース１３には反応管１２の下部
開口に臨むようにして直径１８５ｍｍのサセプタ１４が
設けられており、このサセプタ１４の上面には直径２イ
ンチの７枚のＧａＡｓウェーハ１５が水平に載置される
ようになっている。

【００１９】反応管１２の円筒状の側壁１６の上部に
は、反応管１２の中心軸に対して対称な位置に、側壁１
６内周面に沿って同一回転方向となるように原料ガスを
送出する一対の供給ノズル１７，１７が取着されてい
る。そして供給ノズル１７，１７には、例えばＩｎＧａ
Ｐの発光ダイオードの半導体素子を形成するための化合
物半導体基板を製造するＡｓＨ₃ 、ＰＨ₃ 、（ＣＨ₃ ）
₃ Ｇａ、（ＣＨ₃ ）₃ Ａｌ、（ＣＨ₃ ）₃ Ｉｎ等の原料
ガスが、図示しない原料ガス供給源からバルブが挿入さ
れた配管１８等を経て分配され供給されるようになって
いる。また下部ケース１３の底部には、気相成長が行わ
れた後の排ガスを排出するためのガス排気口１９が設け
られている。

【００２０】さらに反応管１２内には、供給ノズル１
７，１７が開口する部分の下方近傍に、厚さ５ｍｍの金
属製の整流板２０が内部を径方向に横断するように設け
られていて、これによって反応管１２内は上下に二分さ
れて供給ノズル１７，１７開口側に上部空間２１が、ま
たサセプタ１４側に下部空間２２が区分されている。そ
して整流板２０には、開口率が１０％となるように、サ
セプタ１４の上表面に直交する方向に貫通する直径３ｍ
ｍの貫通孔２３が略均等に多数穿設されている。なお２
４は反応管１２内を冷却するために外側壁に設けられた
冷却機構である。

【００２１】一方、サセプタ１４はＧａＡｓウェーハ１
５を載置する上面部分に、ＧａＡｓウェーハ１５と略同
形状で、ＧａＡｓウェーハ１５の厚さと同程度の深さに
棚２５を有する凹部２６が形成されていて、この凹部２
６の棚２５に全外周縁部が約３ｍｍ程度載るようにして
ＧａＡｓウェーハ１５が載置される。そして凹部２６と
載置されたＧａＡｓウェーハ１５の下面との間には約１
〜２ｍｍ程度の空隙２７が形成されるようになってい
る。

【００２２】また、サセプタ１４は下部をサセプタホル
ダ２８の筒状部によって支持され、図示しない駆動装置
によって回転駆動されるようになっている。そしてサセ
プタホルダ２８の内部にはサセプタ１４の下部に近接し
て加熱部２９が固定されており、この加熱部２９には内
側ヒータ部分３０と外側ヒータ部分３１に分割された平
円板状の加熱ヒータ３２がサセプタ１４の上面に平行と
なるように組み込まれ、制御部３３によって給電端子３
０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂへの給電量を調節し加熱
ヒータ３２の発熱量を制御しながら上面に載置したＧａ
Ａｓウェーハ１５を加熱できるようになっている。なお
加熱部２９内には加熱ヒータ３２の両ヒータ部分３０，
３１の近傍に熱電対３４，３５が埋め込まれていて、各
ヒータ部分３０，３１近傍の温度の測定ができるように
なっている。

【００２３】さらに下部ケース１３の側壁上部には、駆
動機構３６により駆動される石英管等で形成された温度
測定管３７を、Ｏリング３８等を装着して気密にＧａＡ
ｓウェーハ１５の上方に出入させる挿入部３９が設けら
れている。この挿入部３９を介して挿入される温度測定
管３７は、先端部に熱電対４０を収納しており、温度測
定管３７が駆動機構３６によりサセプタ１４の上面と平
行な面内で半径方向Ａに、サセプタ１４の上方中央部分
から外周部分にかけて進退しながら走査することによ
り、ＧａＡｓウェーハ１５の直上面近傍の温度が測定で
きるようになっている。

【００２４】また制御部３３はＧａＡｓウェーハ１５の
直上面近傍の温度を予め設定可能にした制御器４１が備
えられている。さらに制御器４１には温度測定器４２が
接続されており、温度測定器４２から制御器４１に、温
度測定管３７に収納された熱電対４０が測定した温度に
対応する温度信号と、駆動機構３６からの温度測定管３
７の出入量を算出することによって得られる熱電対４０
が温度測定した位置に対応する測定位置信号とが出力さ
れる。

【００２５】さらに制御部３３には、加熱部２９の加熱
ヒータ３２の内側ヒータ部分３０及び外側ヒータ部分３
１の発熱量を夫々調節する加熱調節器４３，４４と、熱
電対３４，３５が接続されこれらにより測定した両ヒー
タ部分３０，３１の近傍の測定温度が入力されると共
に、制御器４１からの信号によって加熱調節器４３，４
４の加熱調節量を出力する温度調節器４５，４６とが備
えられている。

【００２６】そして制御器４１からは、制御器４１に予
め設定されたＧａＡｓウェーハ１５の直上面近傍の温度
と、熱電対４０の測定温度との温度差に対応する温度差
信号が、測定位置信号と共に温度調節器４５，４６に出
力されるようになっている。

【００２７】この他さらに図示しないものとして、ＭＯ
ＣＶＤ装置１１には、反応管１２の上方に設けられたク
リーンベンチ、及びサセプタ１４にＧａＡｓウェーハ１
５を載置する時、あるいは反応管１２の内部を清掃する
時に反応管１２を上下させるための駆動装置や制御装置
等が設けられている。

【００２８】このように構成されたものでＧａＡｓウェ
ーハ１５の表面に多層の薄膜を積層するには、先ず反応
管１２を上方に持ち上げておいてサセプタ１４上面の凹
部２６に７枚のＧａＡｓウェーハ１５を載置し、再び反
応管１２を下部ケース１３とを気密に組み合わせて反応
管１２内を密閉状態にする。続いて反応管１２内を数十
Ｔｏｒｒ程度に減圧した状態にし、サセプタ１４を回転
させながら内部に組み込まれた加熱ヒータ３２によって
上面に載置したＧａＡｓウェーハ１５を６００〜８００
℃程度の所定温度に加熱する。

【００２９】このＧａＡｓウェーハ１５の加熱に際し、
制御部３３の制御器４１に予めＧａＡｓウェーハ１５の
直上面近傍の温度を設定する。そして駆動機構３６によ
って温度測定管３７の先端部がサセプタ１４の中央部分
のＧａＡｓウェーハ１５の直上面近傍に位置するように
駆動し、この位置での温度測定を熱電対４０で行い、測
定温度信号と位置信号を温度測定器４２を介して制御器
４１に入力する。

【００３０】このとき測定温度と設定温度との間に差が
ある場合には、その差に基づいて温度調節器４５から加
熱調節量が出力され、加熱調節器４３で加熱ヒータ３２
の内側ヒータ部分３０の発熱量が調節される。この調節
によってサセプタ１４の中央部分に載置されたＧａＡｓ
ウェーハ１５の直上面近傍の温度が設定温度となる。

【００３１】さらに、駆動機構３６によって温度測定管
３７の先端部がサセプタ１４の外側部分のＧａＡｓウェ
ーハ１５の直上面近傍に位置するように駆動し、同じく
熱電対４０でこの位置の温度測定を行う。ここでも測定
温度信号と位置信号を温度測定器４２を介して制御器４
１に入力し、測定温度と設定温度との間に差がある場合
には、同様にその差に基づいて温度調節器４６から加熱
調節量が出力され、加熱調節器４４で外側ヒータ部分３
１の発熱量が調節される。

【００３２】この調節によってサセプタ１４の外側部分
に載置されたＧａＡｓウェーハ１５の直上面近傍の温度
が設定温度となる。このようにしてサセプタ１４の中央
部分から外周部分にかけての温度が均熱化されたものと
なる。なおＧａＡｓウェーハ１５の直上面近傍の温度が
設定温度となった時の各ヒータ部分３０，３１近傍の温
度は、熱電対３４，３５により測定され温度調節器４
５，４６に記憶される。

【００３３】続いて、ＧａＡｓウェーハ１５の直上面近
傍の温度が設定温度となった時点で、温度測定管３７を
駆動機構３６によって退行させ、下部ケース１３の内側
壁から突出しないようにして原料ガスの内部での通流を
妨げないようにする。そして以後は、熱電対３４，３５
により加熱ヒータ３２の各ヒータ部分３０，３１近傍の
温度を測定し、この測定温度と温度調節器４５，４６に
記憶された温度を基にして、各ヒータ部分３０，３１で
の発熱量を加熱調節器４３，４４で調節し、ＧａＡｓウ
ェーハ１５の直上面近傍の温度が設定温度となるように
する。

【００３４】次いでＧａＡｓウェーハ１５の表面に１層
目のｎ型ＧａＡｓの薄膜を形成するために、対応する原
料ガスのバルブが開かれ、配管１８を通じ供給ノズル１
７，１７から反応管１２内部に流れ方向が内周円の略接
線方向となるようにして原料ガスが所定流量で供給され
る。そして反応管１２内に供給された原料ガスは整流板
２０の上部空間２１で反応管１２の内周面に沿って同一
方向に回転しながら流れると共に混合され、整流板２０
の貫通孔２３を通過し流れ方向を反応管１２の軸方向と
なるように整流されて下部空間２２をサセプタ１４方向
に均等に流れる。

【００３５】供給された原料ガスは、高温となっている
各ＧａＡｓウェーハ１５の上表面に均等に供給され熱分
解反応を起こし、それによりＧａＡｓの薄膜を形成す
る。そして所定膜厚となるまで原料ガスの供給が行わ
れ、反応後の排ガスはガス排気口１９から連続して排出
され回収される。

【００３６】さらに、続けて１層目のｎ型ＧａＡｓの薄
膜上面に２層目のＩｎＧａＡｌＰの薄膜を形成するため
に、１層目の薄膜を形成するに要した原料ガスのバルブ
が閉じられ、次いで２層目を形成するために要する原料
ガスのバルブが開かれる。

【００３７】そして配管１８を通じ同様に供給ノズル１
７，１７から反応管１２内部に対応する原料ガスが供給
される。供給された原料ガスは整流板２０で整流され、
サセプタ１４上に均等に流れ、熱分解反応によりＧａＡ
ｓの薄膜の上表面にＩｎＧａＡｌＰの薄膜を形成する。
所定膜厚となるまで原料ガスの供給が行われ、反応後の
排ガスはガス排気口１９から連続して排出され回収され
る。この時、供給ノズル１７，１７とサセプタ１４との
間の距離が長くなっていないため反応管１２内の原料ガ
スの切り換えが短時間の内に行われ、１層目の薄膜と２
層目の薄膜の界面での不純な薄膜の形成が抑制されたも
のとなる。

【００３８】同様にバルブの開閉を行うことで反応管１
２内に供給される原料ガスが制御され、さらにＩｎＧａ
Ｐの薄膜、ＩｎＧａＡｌＰの薄膜、ｐ型ＧａＡｓの薄膜
が多層に亘って積層され、化合物半導体基板が製造され
る。これらの積層を行う過程においても原料ガスの切り
換えが短時間の内に行われ、各薄膜の界面でも不純な薄
膜の形成が抑制されたものとなる。なお各薄膜の形成に
当たっては反応管内の圧力やサセプタの回転速度、ある
いは成長時間、ＧａＡｓウェーハ温度、さらに原料ガス
種及び原料ガス量が適正に選定されて行われる。

【００３９】以上説明した通り本実施例によれば、反応
管１２の高さを高くしなくてすむために、ＭＯＣＶＤ装
置１１及びクリーンベンチ等を含む装置全体の高さが高
くならず、この状態でサセプタに載置できるＧａＡｓウ
ェーハの枚数が増し、これにより１バッチ当たりの処理
数が増加して生産性が向上する。

【００４０】また原料ガスが同方向に回転するように一
対の供給ノズル１７，１７を設け、さらに反応管１２内
を供給ノズル１７，１７側の上部空間２１と、ＧａＡｓ
ウェーハ１５を載置するサセプタ１４側の下部空間２２
の上下に二分するように複数の貫通孔２３が穿設された
整流板２０を設けているので、サセプタ１４上への原料
ガスの流れが均等なものとなり、各ＧａＡｓウェーハ１
５に積層される薄膜は均一性、組成等が良好なものとな
る。なお整流板２０の開口率については、５％〜１５％
において均一性、組成等が良好な薄膜が得られ、５％未
満であると原料ガスの送出圧力が増す等して、また１５
％を超えると下部空間２２での原料ガスの流れが乱流と
なってサセプタ１４上への原料ガスの流れが均等なもの
とならず、形成される薄膜は均一性、組成等が良好なも
のではなかった。

【００４１】さらに、反応管１２の高さが高くならず、
供給ノズル１７，１７とサセプタ１４との間の距離が長
くならないために反応管１２内の原料ガスの切り換えが
短時間の内に行われる。この急俊性に富む原料ガスの切
換えによって各薄膜の成長が行え、このため各薄膜の界
面での不純な薄膜の形成が抑制された化合物半導体基板
が製造でき、このウェーハによって作成された半導体素
子の特性は良好なものとなり、製造歩留も向上した。ま
たＧａＡｓウェーハ１５に所定の薄膜を積層するに要す
る原料ガスの１枚当たりのガス量も多くなることがなか
った。

【００４２】またさらに、ＧａＡｓウェーハ１５は、サ
セプタ１４上面に形成された凹部２６の棚２５に外周縁
部を載せるようにして置かれ、下面側でサセプタ１４と
の間に空隙２７が形成された状態となるため、サセプタ
１４と接触することによる影響を受け難くなって熱放射
を均一に受けるようになる。

【００４３】これにより、反りの発生が抑制されると共
に、ＧａＡｓウェーハ１５の面内で数１０℃有った温度
のばらつきが数℃以下となり、均熱性が向上したものと
なる。そして成長膜の膜厚のばらつきも数１０％から数
％以下となり、このウェーハにより製作される素子、例
えば半導体レーザでは発振波長のばらつきが±５ｎｍか
ら±２ｎｍ以下となるなど特性も向上し、歩留も向上す
る。また成膜過程でサセプタ１４の凹部２６に載置され
たＧａＡｓウェーハ１５の飛び散りもなくなる。

【００４４】さらに、加熱部２９が個々に温度調節可能
なヒータ部分に分割された加熱ヒータ３２によって構成
され、ＧａＡｓウェーハ１５の直上面近傍の温度が所定
温度となるよう夫々制御されるので、ＧａＡｓウェーハ
１５の載置数量を増したサセプタ１４でも、その中央部
分と外周部分での温度のばらつきが±５℃から±１℃以
下と温度分布が均一化したものとなる。そして成膜もサ
セプタ１４の中央部分と外側部分とで均一に行えること
となって、一度に成膜できるＧａＡｓウェーハ１５の数
が増し生産性が向上したものとなる。また成膜に際して
のプロセス条件の設定確認も、ＧａＡｓウェーハ１５の
直上面近傍の温度が容易に求められ短時間のうちに行う
ことができる。

【００４５】尚、上記の実施例においては、化合物半導
体基板に係るＭＯＣＶＤ装置について説明したが、これ
に限定されるものではなく他の半導体基板を製造するた
めの化学気相成長装置（ＣＶＤ装置）にも適用できるも
のであり、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施
し得るものである。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、縦形円筒状の反応管内を原料ガスの供給ノズル側と
ウェーハを載置するサセプタ側とに上下に二分するよう
に複数の貫通孔が穿設された整流板を設ける構成とした
ことにより、生産性を向上させながらも装置全体の高さ
が高くならず、また急俊な原料ガスの切換えが行えるこ
とによって不純な薄膜の形成が抑制でき、良好な薄膜を
形成することができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成を示す縦断平面図
である。

【図２】本発明の一実施例における反応管上部の横断面
図である。

【図３】本発明の一実施例におけるサセプタ上へのＧａ
Ａｓウェーハの載置状態を示す平面図である。

【図４】本発明の一実施例における加熱ヒータを示す平
面図である。

【図５】本発明の一実施例における温度制御に係る接続
図である。

【図６】従来例の概略構成を示す縦断面図である。

【図７】従来例におけるサセプタ上へのＧａＡｓウェー
ハの載置状態を示す平面図である。

【図８】従来例における成膜時のＧａＡｓウェーハの状
態を示す要部縦断面図である。

【図９】従来例におけるサセプタの温度分布図である。

【符号の説明】

１２…反応管 １３…下部ケース １４…サセプタ １５…ＧａＡｓウェーハ １６…側壁 １７…供給ノズル ２０…整流板 ２１…上部空間 ２２…下部空間 ２３…貫通孔 ２９…加熱部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蓑星 富夫 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地１ 東芝マイクロエレクトロニクス株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端部が閉塞された縦形円筒状の反応管
   と、この反応管の側壁上部に取着され該反応管の内部に
   原料ガスを送出する供給ノズルと、この供給ノズルの取
   着部位より下方に位置して前記反応管内を上下に二分す
   るように設けられた複数の貫通孔が穿設された整流板
   と、この整流板の下方側に配置されたサセプタと、この
   サセプタ上に載置されたウェーハを加熱する加熱部とを
   備えたことを特徴とする半導体化学気相成長装置。
2. 【請求項２】 供給ノズルは少なくとも２つ設けられ、
   且つ該供給ノズルからは原料ガスが反応管の側壁内周面
   に沿った同一方向に送出されるものであることを特徴と
   する請求項１記載の半導体化学気相成長装置。
3. 【請求項３】 貫通孔が穿設された整流板の開口率が５
   乃至１５％であることを特徴とする請求項１記載の半導
   体化学気相成長装置。
4. 【請求項４】 加熱部が複数のヒータ部分からなる加熱
   ヒータを備えてなり、且つ前記各ヒータ部分は発熱量が
   それぞれ調節可能に設けられているものであることを特
   徴とする請求項１記載の半導体化学気相成長装置。
5. 【請求項５】 反応管の下方に上面にウェーハを載置す
   るサセプタを設け、且つ前記サセプタを下方側から加熱
   する加熱部を設け、前記ウェーハの上面に所定の膜成長
   を行わせるようにした半導体化学気相成長装置におい
   て、前記サセプタ上面に載置された前記ウェーハの上方
   近傍の温度を走査しながら測定する温度測定部が設けら
   れていると共に、前記加熱部が複数のヒータ部分からな
   る加熱ヒータを備え、前記温度測定部の測定温度に基づ
   き前記各ヒータ部分の発熱量をそれぞれ調節するように
   したことを特徴とする半導体化学気相成長装置。
6. 【請求項６】 サセプタが、載置されたウェーハの下面
   との間に空隙を有するものであることを特徴とする請求
   項１及び請求項５記載の半導体化学気相成長装置。