JPH06310438A - 化合物半導体気相成長用基板ホルダおよび化合物半導体気相成長装置 - Google Patents

化合物半導体気相成長用基板ホルダおよび化合物半導体気相成長装置

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JPH06310438A
JPH06310438A JP9572793A JP9572793A JPH06310438A JP H06310438 A JPH06310438 A JP H06310438A JP 9572793 A JP9572793 A JP 9572793A JP 9572793 A JP9572793 A JP 9572793A JP H06310438 A JPH06310438 A JP H06310438A
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susceptor
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wafer
compound semiconductor
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Nobuaki Konno
信明 金野
Hirotaka Kinetsuki
弘隆 杵築
Masayoshi Takemi
政義 竹見
Kenzo Mori
健三 森
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Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＩｎＧａＡｓＰ系混晶組成の面内分布を小さ
くし、かつ混晶組成や組成分布形状の成長毎のばらつき
を小さくする。また、各ウエハ基板面内において結晶の
膜厚，組成，キャリア濃度が高均一な高速回転型ＭＯＣ
ＶＤ装置を得る。 【構成】 モリブデン製基板ホルダ１の材料ガスが接す
る部分に、平坦性の優れたＧａＡｓ多結晶膜２、及びＩ
ｎＰ多結晶膜３を形成することにより、基板ホルダ１表
面の放射率を基板の放射率に近い値で安定させることが
できる。 【効果】 組成分布や再現性が向上できるため、長波長
レーザダイオードの作成歩留りを高くでき、生産性が向
上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、化合物半導体気相成
長用基板ホルダおよび化合物半導体気相成長装置に関
し、特に化合物半導体の結晶成長を均一に行うことので
きる基板ホルダおよび高速回転型およびパンケーキ型化
合物半導体気相成長装置においてウエハ基板の自公転機
構を備えたものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下に従来の一般的な化合物半導体結晶
用気相成長装置（以下ＭＯＣＶＤ装置と称す）について
説明する。図１１は従来のＭＯＣＶＤ装置の基板ホルダ
の断面図である。図において、７はＩｎＰなどのウエハ
基板、１はその中央に前記ウエハ基板７を収容する凹部
１ａを有する、モリブデン製の基板ホルダ、１０は該基
板ホルダ１の左右両側部の表面上に形成されたポリ結晶
膜、９は上記基板ホルダ１下に配置された、上記ウエハ
基板７を加熱するための基板加熱用ヒータであり、これ
らは反応炉中に設置されている。
【０００３】次に従来のＭＯＣＶＤ装置の動作について
説明する。基板加熱用ヒータ９により、基板ホルダ１と
ウエハ基板７とが６００℃に加熱される。反応炉に導入
されたＰＨ3 やＡｓＨ3 等の材料ガスは、基板ホルダ１
又はウエハ基板７の熱輻射により分解し、ウエハ基板７
上にエピタキシャル成長をする。また、これと同時に基
板ホルダ１の左右両側部の表面上にはポリ結晶（多結
晶）１０が付着する。
【０００４】ところで、金属であるモリブデンの表面
と、ＩｎＰ等の半導体結晶基板表面とでは、図５(a) に
示すように、その放射率、即ちモリブデン，あるいは半
導体結晶基板表面から材料ガスへ熱の伝わる率が、モリ
ブデンが０．３，ＩｎＰ等の半導体結晶基板が０．１と
大きく異なるものであり、さらに気相成長用基板ホルダ
であるモリブデン１の表面においては、付着しているポ
リ結晶１０の量が成長毎に増加し、これがさらに放射率
（emissivity) を増大させ、該基板ホルダ１表面からの
放射率を、図５(a) 中に示す０．５としている。また、
このように、モリブデン表面とＩｎＰ半導体結晶基板表
面とでは上記放射率が異なることから、該各表面での材
料ガスであるＰＨ3 の分解効率も、図５(b) に示すよう
に、それぞれ０．０５５，０．０５０と異なるものとな
り、これによりＩｎＧａＡｓＰ結晶（Ｉｎ0.71Ｇａ0.29
Ａｓ1-x Ｐx ）におけるＰの取り込まれ率がウエハ基板
７の中央部分と、基板の周辺部分とでは大きく異なるこ
ととなり、ひいては成長されるＩｎＧａＡｓＰ系結晶の
組成が、図６に示すように、大きな面内分布（面内不均
一）を生ずるものとなった。図７は、このＩｎＧａＡｓ
Ｐ系結晶の組成の面内分布を、フォトルミネッセンス波
長で見たものである。
【０００５】そしてその結果、図８に示すように、モリ
ブデン１表面上に通常のエピタキシャル成長温度５７５
〜６７５℃でもってＩｎＰポリ結晶３を成長した場合、
成長形態は平坦ではなく、該図８に示すように、３次元
成長を起こすものであるため、モリブデンが材料ガスと
接する部分は、成長を重ねてもある放射率で安定すると
いうことが困難であり、成長毎に放射率が変化すること
となった。
【０００６】さらに、ＰＨ3 等、その分解効率の成長温
度に対する依存性が大きいガスを用いる場合において
は、該ＰＨ3 等のガスの分解効率は常に変化するもので
あり、このようなＶ族元素を２種類有するＩｎＧａＡｓ
Ｐ系などの混晶を成長する際には、気相成長膜の組成の
ランツーラン（run-to-run）ばらつきを非常に大きくす
るものであった。
【０００７】従来、上記組成のばらつきを防ぐ方法とし
て、特開平１−２０６６１８号（名称：有機金属気相成
長方法）に、グラファイト製サセプタを有するＭＯＣＶ
Ｄ装置において、該サセプタの上にＩｎＰ基板をセット
し、高周波誘導加熱によりこのサセプタを成長温度の６
３０℃に加熱し、キャリアガスとしてＨ2 を用いＩｎＧ
ａＡｓＰ等の混晶半導体およびＧａＡｓ等の化合物半導
体のエピタキシャル成長を行う方法が記載されており、
前記半導体基板の周囲にＩｎＰのダミー基板を１枚また
は複数枚設けることにより半導体基板全面にわたって均
一な結晶性および結晶組成を有するエピタキシャル層を
成長することが説明されている。
【０００８】また、Journal Of Crystal Growth 107(19
91)549-554(Elsevier Science Pub-lishers B.V.),P.54
9 〜P.554 には、ＩｎＰ／ＧａＩｎＡｓ（Ｐ）の層構造
を結晶成長させるＭＯＣＶＤ装置における側面部および
垂直方向の組成の制御について記載されており、上記層
構造を形成するために材料ガスとしてＡｓＨ3 を用いる
場合には、サセプタ上の温度分布を調整することにより
該材料ガスであるＡｓＨ3 の分解効率を均一化すること
が可能であるが、このとき最も問題となるのは、一般的
なトーマス・スワン型のＭＯＣＶＤ装置において、下層
のＩｎＧａＡｓを形成した後、上層のＩｎＰを形成する
際に供給する材料ガスであるＰＨ3 へのガスの切り換え
がうまくできないことから下層の膜厚を均一にできず、
これが上層に影響し組成のばらつきを生むこととなり、
これを防ぐために、材料ガスの切り換えのタイミングで
通常のガス流とは反対方向にパルス的に水素ガスを送り
込むことにより、下層の形成に用いた材料ガスであるＡ
ｓＨ3 を払拭した後、上層を形成するために用いる材料
ガスであるＰＨ3 を導入するようにしたから、下層のＧ
ａＩｎＡｓの膜厚を均一にでき、ＩｎＰ／ＧａＩｎＡｓ
の層構造において、結晶組成を均一にすることが説明さ
れている。
【０００９】また、基板ホルダ表面の放射率の変化を抑
える方法として特開平４−２６５８６号（名称：分子線
結晶成長用基板ホルダ）記載の分子線結晶成長法におい
て、基板を装着し、該基板の表面側から分子線が入射
し、裏面側からヒータの輻射熱によって加熱される分子
線結晶成長用基板ホルダであるインジウム張り付けによ
るホルダ、あるいはインジウムフリーホルダを用いて上
記基板上に結晶成長させる際、上記基板の温度を安定化
させる目的をもって、上記基板ホルダの表面の分子線入
射面全域あるいはその一部に窒化タンタル（ＴａＮ）、
あるいはグラファイトの分子線入射面構成物質を形成す
ることにより、該基板ホルダの放射率を結晶成長前から
０．５以上、即ち、結晶成長に伴う蒸着物生成後の放射
率に近い値としておくことにより、結晶成長中の放射率
の変化を抑え、基板ホルダからの輻射熱の変化を抑える
ことができることが説明されている。
【００１０】次に、従来の高速回転型およびパンケーキ
型のＭＯＣＶＤ装置を図を用いて、以下に説明する。図
１９(a) は従来の高速回転型のＭＯＣＶＤ装置の反応炉
内の基板ホルダおよびサセプタ部の上面図であり、図１
９(b) は図１９(a) におけるＡ−Ａ’の断面図である。
また、図２０は高速回転型反応炉のガスの流れを示した
図であり、図２０(a) は断面図、図２０(b) は上面図で
ある。図１９，図２０において、１００は回転軸，２０
０ａはサセプタ，３００ａは基板ホルダ，４００はウエ
ハ基板，５００はリアクタである。
【００１１】次に、動作について説明する。まず、ウエ
ハ基板４００を基板ホルダ３００ａ上に載せ、次に、サ
セプタ２００ａ上にウエハ基板４００を保持する基板ホ
ルダ３００ａを載せる。
【００１２】次に、上記サセプタ２００ａに直結し、さ
らにモータと連動している回転軸１００により所定の回
転数（例えば１０００ｒｐｍ）までウエハ基板４００を
基板ホルダ３００ａごと回転する。
【００１３】次に、結晶成長を行う場合、例えばＧａＡ
ｓ層を成長する場合には、上記基板ホルダ３００ａの回
転が所望の回転数（例えば１０００ｒｐｍ）に達した
後、Ｈ2 とＡｓＨ2 ガスを導入する訳であるが、このと
き図２０(a) ，(b) に示すように、５００ｒｐｍを超え
る高速回転をしているときには反応炉５００の上部より
供給されるＡｓＨ3 ，ＴＭＧ(Trimetchyl Gallium)，お
よびＨ2 等のガス９０は、最大の流速で６０ｃｍ／ｓｅ
ｃの速さで、ウエハ基板４００上を該ウエハ基板４００
と平行に基板ホルダ３００ａの中心から該基板ホルダ３
００ａの外周に向けて、かつ該基板ホルダ３００ａの回
転につられて渦巻き状の曲線を描いて流れることとな
る。
【００１４】次に、サセプタ２００ａを抵抗加熱，ラン
プ加熱またはＲＦ加熱等により所望の温度（例えば７０
０℃）まで加熱し、次にＴＭＧを流すことによりＧａＡ
ｓ層の成長が行われる。
【００１５】このときのサセプタ２００ａ上の温度分布
は、図２１に示すようにサセプタ２００ａの中心より外
周の方が高くなる。つまり、材料ガス流の下流に行くに
従い材料ガス９０が受ける温度は高くなることとなり、
この材料ガスの分解効率がガス流の上流と下流で変化
し、サセプタ２００ａ上にある結晶成長を行うところの
ウエハ基板４００において、その膜厚，結晶組成および
キャリア濃度の分布にガス流に沿った変化を生じるもの
であった。
【００１６】従来、上記膜厚，結晶組成の変化を防ぐ方
法，装置として以下のようなものがあった。ひとつは、
特開昭６１−２８７２１９号（名称：気相成長法）に記
載されているところのＭＯＣＶＤ装置であり、その概略
の上面図を図２２に示す。図２２において、ウエハ基板
を保持する自転用回転台６２０と、該自転用回転台６２
０を載せるための凹部３４０を有する公転用回転台３１
０をサセプタ２１０上に配置し、該公転用回転台３１０
の凹部３４０に歯車３２０を設け、この歯車３２０と上
記自転用回転台６２０に設けた歯車６１０を噛み合わ
せ、回転軸１１０を介して上記公転用回転台３１０と直
結した電動機により該公転用回転台３１０を約２０ｒｐ
ｍの速度で回転させ、かつこれに伴い上記歯車３２０，
６１０の作用により上記自転用回転台６２０も数十ｒｐ
ｍの速度で回転することとなり、上記ウエハ基板の自公
転が得られるという機構を有するものであり、上記ウエ
ハ基板の自公転機構によりウエハ基板上に成長する半導
体膜の膜厚を均一にすることができるものである。
【００１７】また、ひとつは特開昭６２−８５４２３号
（名称：有機金属熱分解気相結晶成長装置）に記載され
ているＭＯＶＰＥ装置であり、このＭＯＶＰＥ装置にお
いては、ＧａＡｓ基板を保持する円盤状の副支持台と、
該副支持台を載せて回転する主支持台をサセプタ上に配
置し、上記円盤状の副支持台の外周に歯車を設け、ま
た、主支持台の中心に開けられた穴に軸を通し、この軸
を用いて円盤状の歯車を回転しないように装置に固定す
るとともに、この歯車を前記主支持台の上面に配置し、
副支持台の歯車と円盤状の歯車とを噛み合わせ、主支持
台が回転することにより副支持台も回転することとな
り、ＧａＡｓ基板の自公転が得られるという機構を有す
るものであり、このＧａＡｓ基板の自公転機構により化
合物半導体薄膜を結晶成長させる時の膜厚ムラ，組成ム
ラを激減させることができるものである。
【００１８】また、もうひとつはJournal Of Crystal G
rowth 93(1988)207-215(Elsevier Science Publishers
B.V.),P.207 〜P.215 に記載されているＭＯＶＰＥ装置
であり、このＭＯＶＰＥ装置においては、該装置内に円
盤状のベースと、該ベース上で回転するための回転軸を
円盤の中心に有するメインプラットフォームと、該メイ
ンプラットフォーム上に７個のウエハ基板を保持する円
盤状のサテライトを配置し、それぞれのサテライトの中
心に回転軸が取り付けられているものとし、ベース上の
メインプラットフォーム、およびメインプラットフォー
ム上のサテライトはそれぞれ同じ原理をもって浮上回転
させられているものである。ここでこの原理とは、ベー
スおよびメインプラットフォームの上面にそれぞれ、上
記回転軸の軸受と円盤の中心から外周に向けて浅い３本
の渦巻き状の溝が掘られており、この溝の円盤の中心方
向の端にはガスを通す小さな穴があけられており、ベー
スの軸受にメインプラットフォームの回転軸が、メイン
プラットフォームの軸受にサテライトの回転軸がそれぞ
れ挿入され、これら上下２枚の円盤の下側の円盤の溝に
設けられた穴から水素ガスを噴き出すと、ガスは上記渦
巻き状の溝を円盤の中心から外周に向かって流れること
となり、上側の円盤を浮上させ、かつ回転させることと
なり、このようにして、サテライト上に保持したウエハ
基板の結晶成長膜厚および組成を均一に保つというもの
である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】従来のＭＯＣＶＤ装置
は以上のように構成されているので、成長されるＩｎＧ
ａＡｓＰ系混晶においてその組成の面内分布が大きく、
かつ成長毎に混晶組成や組成の面内分布が変化するとい
う問題点があり、モリブデン製の基板ホルダを用いたＭ
ＯＣＶＤ装置において、上記問題を解決することのでき
る装置および方法はなかったものである。
【００２０】また、従来の高速回転型のＭＯＣＶＤ装置
は上記のように構成されているので、ウエハ基板の公転
しかできず、図２０に示すウエハ基板に沿ったガスの流
れ方向に対し、膜厚や結晶組成およびキャリア濃度の分
布が生じる等の問題点があった。これらの問題点は、上
記先行技術により低速回転型のＭＯＣＶＤ装置などでは
解消できていたが、回転数が約１０００ｒｐｍに達する
高速回転型のＭＯＣＶＤ装置においては、上記先行技術
の機械的な機構を用いると装置の故障が発生し易く、成
長させるウエハ基板を増やした場合にはその機構が複雑
になって一層故障が増えることとなったり、あるいは高
速回転型のＭＯＣＶＤ装置には応用できないものである
等の問題があった。
【００２１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ＩｎＧａＡｓＰ系混晶における
組成の面内分布を小さくし、かつ混晶組成や組成の面内
分布のランツーラン（run-to-run）ばらつきを小さくす
ることのできるモリブデン製の化合物半導体気相成長用
基板ホルダを提供することを目的としている。
【００２２】また、この発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、ウエハ基板の自公転を行
うことができ、ガス流方向に依存せず膜厚，組成，キャ
リア濃度がウエハ基板全面にわたり均一な結晶を得るこ
とができる高速回転型のＭＯＣＶＤ装置を得ることを目
的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】この発明に係るモリブデ
ン製基板ホルダは、材料ガスが接する部分に、平坦性に
優れた膜として、エピタキシャル成長温度５７５℃以上
でＧａＡｓ多結晶を厚さ０．３μｍ以上に成長し、かつ
その上に上記成長温度５７５℃以上でＩｎＰ多結晶を、
厚さ０．３μｍ以上に成長したものである。
【００２４】またこの発明は、平坦性に優れた膜とし
て、モリブデン表面上にエピタキシャル成長温度５７５
℃以上でＩｎＧａＡｓＰ多結晶を厚さ０．３μｍ以上に
成長したものである。
【００２５】またこの発明に係るモリブデン製基板ホル
ダは、上記平坦性に優れた膜を形成する前に、モリブデ
ン表面上に、ＳｉＣ膜を予めコーティングしたものであ
る。
【００２６】またこの発明に係るモリブデン製基板ホル
ダは、モリブデン表面上に、エピタキシャル成長温度５
７５℃以上より低い成長温度４００〜５５０℃で、Ｉｎ
Ｐ多結晶を０．３μｍ以上成長したものである。
【００２７】この発明に係る化合物半導体気相成長装置
は、複数のウエハ基板を保持する構造を、その外側に気
体の流れを受ける複数枚の羽根を有しウエハ基板を設置
するウエハトレイが、上記高速回転するサセプタ上の基
板ホルダに、該サセプタに対し回転可能に保持されてな
るようにしたものである。
【００２８】またこの発明に係る化合物半導体気相成長
装置は、上記ウエハトレイを上記サセプタに対し回転可
能とする構造を、上記ウエハトレイが、その外周側面に
気体の流れを受ける複数枚の羽根を、その裏面の中心に
回転軸を有し、上記基板ホルダは複数の円形の貫通孔を
有し、上記サセプタが、その上面に上記ウエハトレイの
回転軸を受ける軸受を有し、上記ウエハトレイが上記基
板ホルダの貫通孔に収容され、上記サセプタに対し回転
可能に保持されてなるようにしたものである。
【００２９】またこの発明に係る化合物半導体気相成長
装置は、上記ウエハトレイを上記サセプタに対し回転可
能とする構造を、上記ウエハトレイが、その外周側面に
気体の流れを受ける複数枚の羽根を有し、上記基板ホル
ダは複数の円形の凹部を有し、該凹部の上面底部にはベ
アリングが配置され、上記基板ホルダの凹部に配置した
上記ベアリングを介して、上記ウエハトレイが上記サセ
プタに対し回転可能に保持されてなるようにしたもので
ある。
【００３０】またこの発明に係る化合物半導体気相成長
装置は、上記ウエハトレイを上記サセプタに対し回転可
能とする構造を、上記ウエハトレイが、その外周側面に
気体の流れを受ける複数枚の羽根を、その裏面の中心に
回転軸を有し、上記基板ホルダが複数の円形の凹部を有
し、該凹部の上面底部中央に上記ウエハトレイの回転軸
を受ける軸受を有するもので、該凹部の上面底部にベア
リングが配置され、上記基板ホルダの円形の凹部に配置
した上記ベアリングを介して、上記ウエハトレイが上記
サセプタに対し回転可能に保持されてなるようにしたも
のである。
【００３１】またこの発明に係る化合物半導体気相成長
装置は、上記ウエハトレイを上記サセプタに対し回転可
能とする構造を、上記ウエハトレイが、その裏面の中心
に上記サセプタの裏面まで貫通する回転軸を有するもの
で、該回転軸の他端に気体の流れを受ける複数枚の羽根
を有し、上記基板ホルダは上記ウエハトレイを収容する
複数の円形の貫通孔を有し、さらに、上記サセプタ裏面
にガス導入管を配管し、上記ウエハトレイの複数枚の羽
根に外部から導入したガスを吹き付ける構成としたもの
である。
【００３２】
【作用】この発明においては、ＭＯＣＶＤ装置のモリブ
デン製基板ホルダの表面に、まずＩｎＰ／ＧａＡｓポリ
結晶，あるいはＩｎＧａＡｓＰポリ結晶からなる平坦性
に優れた膜を、エピタキシャル成長により成長する、ま
たはＳｉＣ膜を予めコーティングした後に上記平坦性に
優れた膜を成長する、あるいはＩｎＰポリ結晶を低温成
長により平坦性に優れた膜を形成するようにしたから、
モリブデン製基板ホルダの表面の放射率、即ちウエハ基
板，あるいは基板ホルダから材料ガスへ熱の伝わる率
は、ウエハ基板の放射率に近い値で安定することとな
り、ウエハ基板，あるいは基板ホルダ上のＰＨ3 の分解
効率もウエハ基板上の分解効率に近い値で安定し、これ
によりＩｎＧａＡｓ系混晶におけるＰの取り込まれ率の
分布、即ちＩｎＧａＡｓ系混晶組成の分布も小さくな
り、混晶組成や、組成の面内分布のランツーラン（run-
to-run）ばらつきを抑制することができる。
【００３３】また、この発明においては、高速回転型の
ＭＯＣＶＤ装置の従来のサセプタを回転させる機構に加
えて、高速回転するサセプタ上に、複数の貫通孔あるい
は凹部を有する基板ホルダを設置し、該基板ホルダの複
数の貫通孔あるいは凹部に、複数枚の羽根を有し、ウエ
ハ基板を保持する複数個のウエハトレイを収容し、この
複数個のウエハトレイを回転軸もしくはベアリングによ
りそれぞれ回転可能に保持するようにしたから、該ＭＯ
ＣＶＤ装置の上方より供給され、上記高速回転するサセ
プタ上を該サセプタの回転につられて渦巻き状の曲線を
描いて流れる材料ガス、または外部から取り入れた水素
ガスを上記ウエハトレイの羽根に吹き付けることにより
複数個のウエハトレイがウエハ基板を載せてそれぞれ回
転せられることとなり、これにより各ウエハ基板は、上
記材料ガスの滞留時間を延ばし、該材料ガスの分解効率
を上げるためにする上記サセプタの高速回転、つまり該
ウエハ基板から見た公転に加えて、該ウエハ基板上を流
れる上記材料ガスの上流と下流での温度分布の違いによ
る該材料ガスの分解効率の差を補償するためにする上記
ウエハトレイの回転、つまり上記ウエハ基板の自転が得
られ、結晶成長を行っている間、上記ウエハ基板は、該
ウエハ基板上の上記材料ガスの流れに対しその位置を常
に変えることとなり、材料ガス流方向および該材料ガス
の分解効率の差に依存せず、膜厚，組成，キャリア濃度
がウエハ基板全面にわたり均一な結晶を得ることができ
る。
【００３４】
【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１は本発明の一実施例による化合物
半導体気相成長用基板ホルダを示し、図１１に示す基板
ホルダのモリブデン表面が露出している部分の断面模式
図を示す。図において、１はモリブデン製基板ホルダ、
２は該基板ホルダ１上に形成された膜厚３μｍ以上のＧ
ａＡｓポリ結晶膜、３は該ＧａＡｓポリ結晶膜２上に形
成された膜厚３μｍ以上のＩｎＰポリ結晶膜である。
【００３５】この基板ホルダは以下の手順で作製でき
る。まず、モリブデン製基板ホルダ１上に、通常エピタ
キシャル成長を行う温度である５７５℃以上の温度で、
ＧａＡｓポリ結晶を材料ガスが接する部分に厚さ０．３
μｍ以上に成長を行ってＧａＡｓポリ結晶膜２を形成
し、さらに、その上に成長温度５７５℃以上で、ＩｎＰ
ポリ結晶膜３を厚さ０．３μｍ以上に成長し、ＩｎＰポ
リ結晶膜３を形成する。
【００３６】本実施例の基板ホルダの作用，効果につい
て説明する。基板ホルダであるモリブデン１の表面に直
接、通常の成長温度５７５〜６７５℃でもってＩｎＰポ
リ結晶膜３を成長した場合は、上記図５(a) ，(b) 、図
６，図７，図８で示されるように、膜の平坦性がよくな
いことがわかった。しかし、本実施例１において、図１
に示すように、ＩｎＰポリ結晶膜３の形成に先立ってＧ
ａＡｓポリ結晶膜２を成長し、その後ＩｎＰポリ結晶膜
３を成長した場合には、該ＩｎＰポリ結晶膜３を、図９
に示すように、平坦性よく成長できる。その時の放射率
の分布を図１０に示し、本実施例１においては、基板ホ
ルダ１上には、平坦性の良いポリ結晶１０が付着してい
るため、該基板ホルダ１部の放射率もモリブデンの放射
率に等しい０．３となっているものである。
【００３７】このように、モリブデン製基板ホルダ１上
に平坦性に優れたＧａＡｓポリ結晶膜２を形成している
ため、その後にＩｎＰ又はＩｎＧａＡｓＰ系結晶３を成
長した後においても、モリブデン製基板ホルダ１表面の
放射率として、ウエハ基板７の放射率に近い値で安定し
たものを得ることができる。
【００３８】従って、該ＩｎＧａＡｓＰ系混晶を用いた
長波長レーザダイオードの作製歩留りを高くでき、生産
性を向上できるという効果がある。
【００３９】実施例２．上記実施例１は、モリブデン製
基板ホルダ１表面上にＧａＡｓ多結晶膜２及びＩｎＰ多
結晶膜３を順次成長したものであるが、図２に示す本発
明の第２の実施例は、モリブデン製基板ホルダ１表面１
上に、直接ＩｎＧａＡｓＰ多結晶膜４、例えば、Ｉｎ0.
71Ｇａ0.29Ａｓ0.63Ｐ0.37を、厚さ０．３μｍ以上に成
長したものである。このような構成とした本実施例２に
おいても、上記実施例１と同様、図１０に示すようにモ
リブデン製基板ホルダ１の表面の放射率が、ウエハ基板
７の放射率に近い値で安定したものを得ることができ
る。
【００４０】実施例３．また、図３は本発明の第３の実
施例による化合物半導体気相成長用基板ホルダを説明す
るための図で、本実施例３は、上記実施例１，２におい
て、ＧａＡｓポリ結晶膜２及びＩｎＰ多結晶膜３を、ま
たはＩｎＧａＡｓＰ多結晶膜４を成長する前に、モリブ
デン製基板ホルダ１の表面上に、ＳｉＣ膜５を１０〜５
００μｍ予めコーティングにより形成したものである。
【００４１】本実施例３においても、上記実施例１，２
と同様、図１０に示すように、モリブデン製基板ホルダ
１の表面の放射率が、ウエハ基板７の放射率に近い値で
安定したものを得られる効果がある。
【００４２】実施例４．また、図４は本発明の第４の実
施例による化合物半導体気相成長用基板ホルダを示し、
本実施例４は、モリブデン製基板ホルダ１の表面上に、
通常エピタキシャル成長を行う温度である５７５℃以上
の温度より低い成長温度４００〜５５０℃で、ＩｎＰを
０．３μｍ以上に成長することにより平坦な膜を形成す
るようにしたものである。
【００４３】本実施例４のように、通常のエピタキシャ
ル成長の温度より低温である４００〜５５０℃でＩｎＰ
のポリ結晶を成長することによっても、上記実施例１〜
３と同様、図１０に示すようにモリブデン製基板ホルダ
１表面の放射率が、ウエハ基板７の放射率に近い値で安
定したものを得られる効果がある。
【００４４】実施例５．なお、上記実施例１〜４では、
図１１に示すように、ウエハ基板を１枚成長できる基板
ホルダのモリブデン露出部分について本発明を実施した
ものを示したが、図１２に示すように、ウエハ基板７を
多数枚成長できる基板ホルダ１のモリブデン露出部分に
ついても本発明を実施することができる。
【００４５】本実施例４においても、図１０に示すよう
にモリブデン製基板ホルダ１表面の放射率が、ウエハ基
板７の放射率に近い値で安定したものを得られる効果が
ある。
【００４６】実施例６，７，８．以下、本発明の第６の
実施例について図１３(a) ，(b) を用いて説明する。図
１３(a) は本実施例６における直径２インチのウエハ基
板を６枚成長できるＭＯＣＶＤ装置内の基板ホルダを上
面から見た図であり、図１３(b) は図１３(a) における
Ａ−Ａ’間の断面図である。図１３(a) ，(b) におい
て、１は直径７インチのモリブデン製基板ホルダ，７は
ウエハ基板，１１ａは基板ホルダ１の中心からウエハ基
板７の外周の８分の５を覆う、化合物半導体単結晶また
はポリ結晶のカバー基板である。
【００４７】上記実施例１〜５では、モリブデン製基板
ホルダ１に直接ポリ結晶膜およびＳｉＣコーティング膜
５を形成したが、本実施例６では、この基板ホルダ１の
上に化合物半導体単結晶またはポリ結晶のカバー基板１
１ａを設置し、この上に上記実施例１〜５におけるよう
に上記カバー基板１１ａ上にポリ結晶膜およびＳｉＣコ
ーティング膜５を形成する。
【００４８】また、本発明の第７の実施例について図１
３(c) ，(d) を用いて説明する。図１３(c) は本実施例
７における基板ホルダを上面から見た図であり、図１３
(d) は図１３(c) におけるＣ−Ｃ’間の断面図である。
図(c) ，(d) において、１はモリブデン製基板ホルダ，
７はウエハ基板，１１ｃは基板ホルダ１とほぼ同じ大き
さであり、これに上記ウエハ基板７を設置するために上
記ウエハ基板７と同じ大きさの穴３０ｃを設けた化合物
半導体単結晶またはポリ結晶のカバー基板である。
【００４９】本実施例７は、上記実施例６におけるカバ
ー基板１１ａを、上記基板ホルダ１とほぼ同じ大きさで
あり、これに上記ウエハ基板７を設置するために上記ウ
エハ基板７と同じ大きさの穴３０ｃを設けたカバー基板
１１ｃとしたものである。
【００５０】また、本発明の第８の実施例について図１
３(e) ，(f) を用いて説明する。図１３(e) は本実施例
８における基板ホルダを上面から見た図であり、図１３
(f) は図１３(e) におけるＥ−Ｅ’間の断面図である。
図１３(e) ，(f) において、１はモリブデン製基板ホル
ダ，７はウエハ基板，１１ｅは基板ホルダ１とほぼ同じ
大きさであり、これにウエハ基板７を設置するためにウ
エハ基板７と同じ大きさの穴３０ｅを設けた化合物半導
体単結晶またはポリ結晶のカバー基板である。
【００５１】本実施例８では上記実施例６，７における
カバー基板１１ａ，１１ｃを、上記基板ホルダ１とほぼ
同じ大きさであり、これにウエハ基板７を設置するため
にウエハ基板７と同じ大きさの穴３０ｅを設けたカバー
基板１１ｅとしたものである。
【００５２】このような実施例６，７，８では、基板ホ
ルダ１上にカバー基板１１ａ，またはカバー基板１１ｃ
あるいはカバー基板１１ｅを設置し、その上にポリ結晶
膜およびＳｉＣコーティング膜５を形成するようにした
から、それぞれ上記実施例１〜５におけるよりもさら
に、材料ガスの分解効率の差が小さくなり、ウエハ基板
７上の組成の面内分布を小さくすることができる。
【００５３】実施例９．以下、この発明の第９の実施例
を図について説明する。図１４(a) は本実施例９におけ
るＭＯＣＶＤ装置の内部構造を説明するための図であ
り、その上面図である図１４(b) のＡ−Ａ’間における
断面図である。図１４(c) ，(d) は本実施例９によるウ
エハトレイの形状を説明するための図であり、図１４
(c) はその断面図，図１４(d) はその上面図である。
【００５４】図において、４００は直径２インチのウエ
ハ基板，１００はサセプタの回転軸，６００ａはウエハ
基板４００を載せるためのウエハトレイであり、これは
底辺から上方０．５ｍｍの位置に、円周における接線に
対し３０°右開きに取り付けられている、長さ５ｍｍ，
高さ３ｍｍの大きさの羽根６００ａ1 を４枚と、その裏
面の中心に回転軸６００ａ2 とを有するものである。３
００ｂは直径２インチのウエハ基板４００を載せた上記
ウエハトレイ６００ａを保持する６個の貫通孔３００ｂ
1 を有する直径７インチの基板ホルダ，２００ｂは上記
ウエハトレイ６００ａの回転軸６００ａ2 を受ける軸受
２００ｂ1 を有し、上記基板ホルダ３００ｂを設置する
サセプタである。
【００５５】次に、本実施例９における高速回転型のＭ
ＯＣＶＤ装置の動作について説明する。従来の高速回転
型のＭＯＣＶＤ装置と同様に、サセプタ２００ｂが高速
回転（例えば１０００ｒｐｍ）する場合、反応炉の上方
から導入されたＡｓＨ3 ，ＴＭＧ，およびＨ2 等の材料
ガス９０は流速が最大で６０ｃｍ／ｓｅｃの速さで基板
ホルダ３００ｂの中心へ向かい、そしてウエハ基板４０
０上を該ウエハ基板４００と平行に基板ホルダ３００ｂ
の中心から該基板ホルダ３００ｂの外周に向けて流れる
こととなる。このときサセプタ２００ｂは反時計回りに
高速回転しているため図２０(b) に示す如く上記材料ガ
ス９０はサセプタ２００ａの回転につられて渦巻き状の
曲線を描いて流れる。このガス流が本実施例９ではウエ
ハ基板４００を載せたウエハトレイ６００ａ周辺を流れ
ることとなり、回転軸６００ａ2 を有する上記ウエハト
レイ６００ａに取り付けられた４枚の羽根６００ａ1 に
上記曲線を描いて流れる材料ガス９０が当たり、該ウエ
ハトレイ６００ａは回転トルクを得ることとなる。この
ときこのウエハトレイ６００ａは、サセプタ２００ｂ上
で回転してさえいれば良く、特定の回転数を必要としな
いものである。
【００５６】次に、結晶成長を行う場合、例えばＧａＡ
ｓ層を成長する場合には従来のＭＯＣＶＤ装置と同様に
サセプタ２００ｂを抵抗加熱，ランプ加熱またはＲＦ加
熱等により所望の温度（例えば７００℃）まで加熱し、
次にＴＭＧを流すことによりＧａＡｓ層の成長が行われ
ることとなり、このときのサセプタ２００ｂ上の温度分
布は、図２１に示すようにサセプタ２００ａの中心より
外周の方、つまり材料ガス流の下流に行くに従い材料ガ
スが受ける温度は高くなることとなるが、上記ウエハ基
板４００は、上述の如く上記ウエハトレイ６００ａに載
せられて回転しているため、上記材料ガス９０の流れに
対し常にその位置を変えてＧａＡｓ層の成長が行われる
こととなる。
【００５７】本実施例９においては、上記ウエハ基板４
００から見た公転である上記サセプタ２００ｂの高速回
転に加えて、上記ウエハトレイ６００ａに載せて上記ウ
エハ基板４００を自転させるようにしたから、結晶成長
を行っている間、上記ウエハ基板４００は常に自公転し
ており、公転は上記材料ガス９０の滞留時間を延ばし、
該材料ガス９０の分解効率を上げ、自転は上記材料ガス
９０の上流と下流での温度分布の違いによる該材料ガス
９０の分解効率の差を補償するように、上記材料ガス９
０の流れに対し上記ウエハ基板４００の位置を常に変え
ることとなり、上記材料ガス９０の分解効率がガス流の
上流と下流とで異なっていても、結晶成長を行うウエハ
基板４００は、ガス流方向に依存せず膜厚，組成，キャ
リア濃度がウエハ基板４００全面にわたり均一な結晶を
得ることができる。
【００５８】実施例１０．以下、この発明の第１０の実
施例を図について説明する。図１５(a) は本実施例１０
における高速回転型ＭＯＣＶＤ装置の内部を示す一部上
面図であり、図１５(b) は図１５(a) のＡ−Ａ’間断面
図、図１５(c) は基板ホルダの一部上面図である。図１
５(a) 〜(c) において、２００はサセプタ，１００はサ
セプタ２００の回転軸，４００は直径２インチのウエハ
基板，６００ｂはウエハ基板４００を載せるためのもの
であり、上記実施例９と同様の形状を有し、同じ位置に
取り付けた４枚の羽根６００ｂ1 を有するウエハトレ
イ，３００ｃは上記サセプタ２００に設置され、上記ウ
エハ基板４００を載せた上記ウエハトレイ６００ｂを保
持する６個の凹部３００ｃ3 を有する直径７インチの基
板ホルダ，３００ｃ1 は上記基板ホルダ３００ｃの凹部
３００ｃ3 の上面底部に設けられた２本の円形の溝，３
００ｃ2 は上記溝３００ｃ1 に収容されたベアリングで
ある。
【００５９】次に、動作について説明する。上記実施例
９においてウエハトレイ６００ａは羽根６００ａ1 と回
転軸６００ａ2 を有することにより、材料ガス流の力を
受けて回転していたが、本実施例１０においては、この
回転する機構を以下のようにした。
【００６０】つまり、図１５(c) に示すように基板ホル
ダ３００ｃに凹部３００ｃ3 を設け、該凹部３００ｃ3
の上面底部に２本の円形の溝３００ｃ1 を設け、この溝
３００ｃ1 にＳｉＣ（シリコンカーバイト），モリブデ
ン製などの高温耐久性を有するベアリング３００ｃ2 を
収容する。この基板ホルダ３００ｃの凹部３００ｃ3
に、図１５(a) ，(b) に示すようにウエハ基板４００を
載せた、４枚の上記羽根６００ｂ1 を有する上記ウエハ
トレイ６００ｂを上記ベアリング３００ｃ2 を介して保
持する。これにより上記実施例９と同様にウエハトレイ
６００ｂに取り付けられた４枚の羽根６００ｂ1 に上記
基板ホルダ３００ｃを載せて回転するサセプタ２００の
回転につられて渦巻き状の曲線を描いて流れる材料ガス
９０が当たり、該ウエハトレイ６００ｂは回転トルクを
得ることができ、ベアリング３００ｃ2 上で回転する、
即ち、ウエハ基板４００の自転が得られることとなる。
【００６１】上記のように本実施例１０においても、上
記ウエハ基板４００から見た公転である上記サセプタ２
００の高速回転に加えて、上記ウエハトレイ６００ｂに
載せて上記ウエハ基板４００を自転させるようにしたか
ら、結晶成長を行っている間、上記ウエハ基板４００は
常に自公転しており、公転は上記材料ガス９０の滞留時
間を延ばし、該材料ガス９０の分解効率を上げ、自転は
上記材料ガス９０の上流と下流での温度分布の違いによ
る該材料ガス９０の分解効率の差を補償するように、上
記材料ガス９０の流れに対し上記ウエハ基板４００の位
置を常に変えることとなり、上記材料ガス９０の分解効
率がガス流の上流と下流とで異なっていても、結晶成長
を行うウエハ基板４００は、ガス流方向に依存せず膜
厚，組成，キャリア濃度がウエハ基板４００全面にわた
り均一な結晶を得ることができる。
【００６２】実施例１１．以下、この発明の第１１の実
施例を図について説明する。図１６(a) は本実施例１１
における高速回転型ＭＯＣＶＤ装置の内部を示す一部上
面図であり、図１６(b) は図１６(a) のＡ−Ａ’間断面
図、図１６(c) は基板ホルダの一部上面図である。図１
６(a) 〜(c) において、２００はサセプタ，１００はサ
セプタ２００の回転軸，４００は直径２インチのウエハ
基板，６００ｃはウエハ基板４００を載せるためのもの
であり、上記実施例９，１０と同様の形状を有し、同じ
位置に取り付けた４枚の羽根６００ｃ1 と、その裏面の
中心に回転軸６００ｃ2 を有するウエハトレイ，３００
ｄは上記サセプタ２００に設置され、上記ウエハトレイ
６００ｃを保持するための凹部３００ｄ3 を有する直径
７インチの基板ホルダ，３００ｄ2 は上記基板ホルダ３
００ｄの凹部３００ｄ3 の上面底部端に取り付けられた
ベアリング，３００ｄ1 は上記基板ホルダ３００ｄの凹
部３００ｄ3 の上面底部中央に設けられた上記ウエハト
レイの回転軸６００ｃ2 を受ける軸受である。
【００６３】次に、動作について説明する。本実施例１
１において、図１６(c) に示すように基板ホルダ３００
ｄに凹部３００ｄ3 を設け、この凹部の中心に軸受３０
０ｄ1 と上面底部端にＳｉＣ（シリコンカーバイト），
モリブデン製などの高温耐久性を有するベアリング３０
０ｄ2 を設ける。
【００６４】そして、図１６(a) ，(b) に示すように上
記基板ホルダ３００ｄの凹部３００ｄ3 に４枚の羽根６
００ｃ1 と、その裏面の中心に回転軸６００ｃ2 とを有
するウエハトレイ６００ｃを、基板４００をその上に載
せて、保持させる。これにより上記実施例９，１０と同
様にウエハトレイ６００ｃに取り付けられた４枚の羽根
６００ｃ1 に上記基板ホルダ３００ｄを載せて回転する
サセプタ２００の回転につられて渦巻き状の曲線を描い
て流れる材料ガスが当たり、該ウエハトレイ６００ｃは
回転トルクを得ることができ、ベアリング３００ｄ2 に
より上記実施例９よりも円滑に回転する、即ち、ウエハ
基板４００が上記実施例９よりも円滑に自転することと
なる。
【００６５】上記のように本実施例１１においても、上
記ウエハ基板４００は、サセプタ２００の回転である公
転と、このサセプタ２００上で回転している上記ウエハ
トレイ６００ｃに載せられて上記ウエハ基板４００が回
転している自転が得られるため、上記実施例９および１
０と同様の効果を得ることができる。
【００６６】実施例１２．以下、この発明の第１２の実
施例を図について説明する。図１７(a) は本実施例１２
における高速回転型ＭＯＣＶＤ装置の内部を示す一部断
面図であり、図１７(b) は本実施例１２における回転す
るサセプタの裏面を透視図的に装置上方から見た図であ
る。図１７(a) ，(b) において、２００ｃは６個の円筒
形の貫通孔２００ｃ1 を有するサセプタ，１００はサセ
プタ２００ｃの回転軸，４００はウエハ基板，７００は
ウエハ基板４００を載せるためのものであり、その裏面
の中心に上記サセプタ２００ｃを貫通する回転軸７００
ａ1 と、該回転軸７００ａ1 の他端に４枚の羽根７００
ａとを有する６個のウエハトレイ，３００ｅは上記サセ
プタ２００ｃの上に設置された、上記ウエハトレイ７０
０を保持する６個の貫通孔３００ｅ1を有する基板ホル
ダ，８００は上記羽根７００ａにガスを噴射し、上記ウ
エハトレイ７００を回転させるために設けられたガス導
入管であり，９００は上記噴射しているガスを疑似的に
表したものである。
【００６７】次に、動作について説明する。本実施例１
２において、回転するサセプタ２００ｃ上に設置された
基板ホルダ３００ｅに保持されているウエハトレイ７０
０は、上記サセプタ２００ｃを貫通する回転軸７００ａ
1 と、該回転軸７００ａ1 の他端、つまり上記サセプタ
２００ｃの裏面側に４枚の羽根７００ａを有しており、
この羽根７００ａにガス導入管８００を用いて外部から
取り入れた水素ガスを吹き付けることによりウエハトレ
イ７００が回転することとなる。
【００６８】このように本実施例１２においても、上記
実施例９〜１１と同様に上記サセプタ２００ｃの回転で
ある公転と、このサセプタ２００ｃ上で上記ウエハ基板
４００を載せて上記ウエハトレイ７００が回転している
自転とが得られるため、高速回転型ＭＯＣＶＤ装置の上
方より供給される材料ガス流に対し、上記ウエハ基板４
００は常にその結晶成長する位置が変わることとなり、
材料ガスの分解効率がガス流の上流と下流とで異なって
いても、結晶成長を行うウエハ基板４００において、材
料ガス流方向に依存せず膜厚，組成，キャリア濃度がウ
エハ基板４００全面にわたり均一な結晶を得ることがで
きる。
【００６９】実施例１３．以下、この発明の第１３の実
施例を図について説明する。図１８(a) は本実施例１３
における高速回転型ＭＯＣＶＤ装置の内部を示す一部断
面図であり、図１８(b) は本実施例１３におけるウエハ
トレイを下面から見た図である。図１８(a) ，(b) にお
いて、２００ｇは軸受を有するサセプタ，１００ｇはサ
セプタ２００ｇの回転軸，４００はウエハ基板，７００
ｇはウエハ基板４００を載せるためのものであり、サセ
プタ２００ｇの軸受に挿入する回転軸７００ｇ2と、そ
の裏面に８枚の羽根７００ｇ1 を有する６個のウエハト
レイ，３００ｇは上記ウエハトレイを保持しサセプタ２
００ｇの上に設置するところの６個の貫通孔３００ｇ1
を有する基板ホルダ，８００ｇは上記回転軸１００ｇ内
に配管されたガス導入管，８００ｇ1 は上記基板ホルダ
３００ｇの下面に、ウエハトレイ７００ｇを回転させる
ために設けられた上記羽根７００ｇ1 にガスを噴射する
ためのガス通路溝である。
【００７０】次に、動作について説明する。上記実施例
１２ではサセプタ２００ｃの裏面でウエハトレイ７００
の羽根７００ａにガス導入管８００を用いて外部から取
り入れた水素ガスを吹き付け、ウエハトレイ７００が回
転するようにしたが、本実施例１３においては、図１８
(a)に示すようにサセプタの回転軸１００ｇの内部にガ
ス導入管８００ｇを配設し、サセプタ２００ｇと基板ホ
ルダ３００ｇの間を上記ガス導入管８００ｇにより導入
された水素ガスが、上記基板ホルダ３００ｇの中心から
外側に向けて通り抜けるように該基板ホルダ３００ｇの
下面に放射状に６本のガス通路溝８００ｇ1 を設け、そ
の途中に図１８(a) ，(b) に示すように、その裏面に回
転軸７００ｇ2と羽根７００ｇ1 が取り付けられたウエ
ハトレイ７００ｇを配置し、上記通り抜ける水素ガスを
上記羽根７００ｇ1 に吹き付けることによりウエハトレ
イ７００ｇが回転するようにしたものである。
【００７１】このようにして本実施例１３においても、
上記実施例９〜１２と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ＭＯ
ＣＶＤ装置のモリブデン製基板ホルダの表面に、まず平
坦性の優れた膜として、ＧａＡｓ多結晶膜、及びＩｎＰ
多結晶膜を、あるいはＩｎＧａＡｓＰ層膜を形成するよ
うにしたため、ＩｎＧａＡｓＰ系混晶における組成の面
内分布が小さく、かつ混晶組成や組成の面内分布のラン
ツーラン（run-to-run）再現性を向上することができ、
該ＩｎＧａＡｓＰ系混晶を用いた長波長レーザダイオー
ドの作製歩留りを高くでき、生産性を向上できる効果が
ある。
【００７３】また、この発明においては、高速回転型の
ＭＯＣＶＤ装置の従来のサセプタを回転させる機構に加
えて、高速回転するサセプタ上に、複数の貫通孔あるい
は凹部を有する基板ホルダを設置し、該基板ホルダの複
数の貫通孔あるいは凹部に、複数枚の羽根を有し、ウエ
ハ基板を保持する複数個のウエハトレイを収容し、この
複数個のウエハトレイが回転軸もしくはベアリングによ
りそれぞれ回転可能となるようにしたから、該ＭＯＣＶ
Ｄ装置の上方より供給され、上記高速回転するサセプタ
上を該サセプタの回転につられて渦巻き状の曲線を描い
て流れる材料ガス、または外部から取り入れた水素ガス
をウエハトレイの羽根に吹き付けることにより、複数個
のウエハトレイがウエハ基板を載せてそれぞれ独立して
低速回転することができ、このようにウエハ基板が結晶
成長中に自公転することにより、膜厚，組成，キャリア
濃度がウエハ基板全面にわたり均一性の優れたウエハ基
板を得ることができる効果がある。
【００７４】また、この発明によれば、上記のように材
料ガス流または外部から取り入れた水素ガスを吹き付け
ることにより複数の羽根を有したウエハトレイがウエハ
基板を保持し回転する機構としたから、機械的な構造を
必要としない簡易な構造となり、結晶成長させるウエハ
基板の数を増やす場合でもサセプタを大きくするだけで
載せるウエハ基板を増やすことができるなど、ウエハ基
板の数および形状の変更に容易に対応でき、構造が複雑
にならず故障を少なくできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例による化合物半導体気
相成長装置の基板ホルダの断面模式図である。
【図２】この発明の第２の実施例による化合物半導体気
相成長装置の基板ホルダの断面模式図である。
【図３】この発明の第３の実施例による化合物半導体気
相成長装置の基板ホルダの断面模式図である。
【図４】この発明の第４の実施例による化合物半導体気
相成長装置の基板ホルダの断面模式図である。
【図５】従来の化合物半導体気相成長装置の基板ホルダ
を用いた場合における基板ホルダと半導体混晶基板との
材料ガスへの熱放射率，材料ガスの分解効率の違いを示
す図である。
【図６】従来の化合物半導体気相成長装置の基板ホルダ
を用いた場合における半導体混晶基板の組成の面内分布
図である。
【図７】上記半導体混晶基板の組成の面内分布をフォト
ルミネッセンス波長で見た図である。
【図８】従来の化合物半導体気相成長装置の基板ホルダ
を用いてＩｎＰポリ結晶をエピタキシャル成長させた断
面図である。
【図９】この発明の第１の実施例による化合物半導体気
相成長装置の基板ホルダを用いてＩｎＰポリ結晶をエピ
タキシャル成長させた断面図である。
【図１０】この発明の第１の実施例による化合物半導体
気相成長装置の基板ホルダを用いた場合における基板ホ
ルダと半導体混晶基板との材料ガスへの熱放射率の違い
を示す図である。
【図１１】従来の化合物半導体気相成長装置の基板ホル
ダの断面模式図である。
【図１２】従来の一度に複数枚のウエハ基板を処理でき
る化合物半導体気相成長装置の基板ホルダを示す断面模
式図である。
【図１３】この発明の第６〜８の実施例によるカバー基
板を取り付けた基板ホルダを上面から見た図およびその
断面図である。
【図１４】この発明の第９の実施例による化合物半導体
気相成長装置内部の上面図およびその断面図である。
【図１５】この発明の第１０の実施例による化合物半導
体気相成長装置内部の一部上面図およびその断面図であ
る。
【図１６】この発明の第１１の実施例による化合物半導
体気相成長装置内部の一部上面図およびその断面図であ
る。
【図１７】この発明の第１２の実施例による化合物半導
体気相成長装置内部の一部断面図および上面より透視図
的に裏面を見た図である。
【図１８】この発明の第１３の実施例による化合物半導
体気相成長装置内部の一部断面図およびウエハトレイを
下面から見た図である。
【図１９】従来の化合物半導体気相成長装置内部の一部
断面図である。
【図２０】化合物半導体気相成長装置内部のガスの流れ
を説明するための図である。
【図２１】化合物半導体気相成長装置内のサセプタ上の
温度分布を表す図である。
【図２２】従来の、ウエハ基板の自公転を機械的に得て
いた化合物半導体気相成長装置のサセプタの上面図であ
る。
【符号の説明】
１ モリブデン製基板ホルダ ２ ＧａＡｓポリ結晶膜 ３ ＩｎＰポリ結晶膜 ４ ＩｎＧａＡｓＰポリ結晶膜 ５ ＳｉＣコーティング膜 ６ 低温成長ＩｎＰポリ結晶膜 ７ ウエハ基板 ８ サセプタ ９ ヒータ １０ ポリ結晶膜 １１ カバー基板 ２０ 回転軸 ３０ 穴 ９０ 材料ガス １００ 回転軸 ２００ サセプタ ３００ 基板ホルダ ４００ ウエハ基板 ５００ リアクタ ６００ ウエハトレイ ７００ ウエハトレイ ８００ ガス導入管 ９００ ガス
【手続補正書】
【提出日】平成６年７月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】次に、結晶成長を行う場合、例えばＧａＡ
ｓ層を成長する場合には、上記基板ホルダ３００ａの回
転が所望の回転数（例えば１０００ｒｐｍ）に達した
後、Ｈ2 とＡｓＨ3 ガスを導入する訳であるが、このと
き図２０(a) ，(b) に示すように、５００ｒｐｍを超え
る高速回転をしているときには反応炉５００の上部より
供給されるＡｓＨ3 ，ＴＭＧ(Trimetchyl Gallium)，お
よびＨ2 等のガス９０は、最大の流速で６０ｃｍ／ｓｅ
ｃの速さで、ウエハ基板４００上を該ウエハ基板４００
と平行に基板ホルダ３００ａの中心から該基板ホルダ３
００ａの外周に向けて、かつ該基板ホルダ３００ａの回
転につられて渦巻き状の曲線を描いて流れることとな
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】
【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１は本発明の一実施例による化合物
半導体気相成長用基板ホルダを示し、図１１に示す基板
ホルダのモリブデン表面が露出している部分の断面模式
図を示す。図において、１はモリブデン製基板ホルダ、
２は該基板ホルダ１上に形成された膜厚０．３μｍ以上
のＧａＡｓポリ結晶膜、３は該ＧａＡｓポリ結晶膜２上
に形成された膜厚０．３μｍ以上のＩｎＰポリ結晶膜で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 健三 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社光・マイクロ波デバイス研究所内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 化合物半導体結晶基板（以下ウエハ基板
    と称す）を保持し、表面側より材料ガスが供給され、裏
    面側よりヒータの熱輻射によって加熱される化合物半導
    体気相成長用のモリブデン製の基板ホルダにおいて、 エピタキシャル成長温度５７５℃以上でＧａＡｓ多結晶
    を、その材料ガスが接する該ウエハ基板のモリブデンの
    表面上に厚さ０．３μｍ以上に成長し、 かつその上に上記成長温度５７５℃以上でＩｎＰ多結晶
    を、厚さ０．３μｍ以上に成長してなることを特徴とす
    る化合物半導体気相成長用基板ホルダ。
  2. 【請求項２】 化合物半導体気相成長用のモリブデン製
    の基板ホルダにおいて、 モリブデン表面上にエピタキシャル成長温度５７５℃以
    上でＩｎＧａＡｓＰ多結晶を厚さ０．３μｍ以上に成長
    してなることを特徴とする化合物半導体気相成長用基板
    ホルダ。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載の化合物半導体気
    相成長用基板ホルダにおいて、 モリブデン表面上に、ＳｉＣ膜を予めコーティングして
    いることを特徴とする化合物半導体気相成長用基板ホル
    ダ。
  4. 【請求項４】 化合物半導体気相成長用のモリブデン製
    の基板ホルダにおいて、 モリブデン表面上に、エピタキシャル成長温度５７５℃
    以上より低い成長温度４００〜５５０℃で、ＩｎＰ多結
    晶を０．３μｍ以上成長してなることを特徴とする化合
    物半導体気相成長用基板ホルダ。
  5. 【請求項５】 複数のウエハ基板を保持する基板ホルダ
    と、該基板ホルダを載せて高速回転するサセプタとを有
    し、前記サセプタの裏面または側面より加熱をした状態
    で、該サセプタの表面側上方より材料ガスを供給するこ
    とにより、前記ウエハ基板上に化合物半導体を気相成長
    させるようにした化合物半導体気相成長装置において、 その外側に気体の流れを受ける複数枚の羽根を有しウエ
    ハ基板を設置するウエハトレイが、上記高速回転するサ
    セプタ上の基板ホルダに、該サセプタに対し回転可能に
    保持されていることを特徴とする化合物半導体気相成長
    装置。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の化合物半導体気相成長装
    置において、 上記ウエハトレイを上記サセプタに対し回転可能とする
    構造は、 上記ウエハトレイが、その外周側面に気体の流れを受け
    る複数枚の羽根を、その裏面の中心に回転軸を有し、 上記基板ホルダは複数の円形の貫通孔を有し、 上記サセプタが、その上面に上記ウエハトレイの回転軸
    を受ける軸受を有し、 上記ウエハトレイが上記基板ホルダの貫通孔に収容さ
    れ、上記サセプタに対し回転可能に保持されてなるもの
    であることを特徴とする化合物半導体気相成長装置。
  7. 【請求項７】 請求項５記載の化合物半導体気相成長装
    置において、 上記ウエハトレイを上記サセプタに対し回転可能とする
    構造は、 上記ウエハトレイが、その外周側面に気体の流れを受け
    る複数枚の羽根を有し、 上記基板ホルダは複数の円形の凹部を有し、該凹部の上
    面底部にはベアリングが配置され、 上記基板ホルダの凹部に配置した上記ベアリングを介し
    て、上記ウエハトレイが上記サセプタに対し回転可能に
    保持されてなるものであることを特徴とする化合物半導
    体気相成長装置。
  8. 【請求項８】 請求項５記載の化合物半導体気相成長装
    置において、 上記ウエハトレイを上記サセプタに対し回転可能とする
    構造は、 上記ウエハトレイが、その外周側面に気体の流れを受け
    る複数枚の羽根を、その裏面の中心に回転軸を有し、 上記基板ホルダは複数の円形の凹部を有し、該凹部の上
    面底部中央に上記ウエハトレイの回転軸を受ける軸受を
    有するもので、該凹部の上面底部にベアリングが配置さ
    れ、 上記基板ホルダの円形の凹部に配置した上記ベアリング
    を介して、上記ウエハトレイが上記サセプタに対し回転
    可能に保持されてなるものであることを特徴とする化合
    物半導体気相成長装置。
  9. 【請求項９】 請求項５記載の化合物半導体気相成長装
    置において、 上記ウエハトレイを上記サセプタに対し回転可能とする
    構造は、 上記ウエハトレイが、その裏面の中心に上記サセプタの
    裏面まで貫通する回転軸を有し、かつ、該回転軸の他端
    に気体の流れを受ける複数枚の羽根を有し、 上記基板ホルダは上記ウエハトレイを収容する複数の円
    形の貫通孔を有し、 さらに、上記サセプタ裏面に上記ウエハトレイの複数枚
    の羽根に外部から導入したガスを吹き付けるガス導入管
    を配設してなるものであることを特徴とする化合物半導
    体気相成長装置。
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