JPH06349748A - 半導体気相成長装置 - Google Patents
半導体気相成長装置Info
- Publication number
- JPH06349748A JPH06349748A JP15610393A JP15610393A JPH06349748A JP H06349748 A JPH06349748 A JP H06349748A JP 15610393 A JP15610393 A JP 15610393A JP 15610393 A JP15610393 A JP 15610393A JP H06349748 A JPH06349748 A JP H06349748A
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- Japan
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- susceptor
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 反応管１中で複数の半導体基板４を回転軸３
を中心に速度５００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下で公
転させる半導体気相成長装置において、前記回転軸側に
対し周方向側を位置的に高くし、かつ、この傾斜角度を
１°以上１５°以下としたサセプタ８の傾斜面上に前記
半導体基板を配置する半導体気相成長装置。 【効果】 同時に処理される複数の半導体基板上の全面
に均一性良好な結晶薄膜を形成することが可能となり、
生産性向上に直結する。
を中心に速度５００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下で公
転させる半導体気相成長装置において、前記回転軸側に
対し周方向側を位置的に高くし、かつ、この傾斜角度を
１°以上１５°以下としたサセプタ８の傾斜面上に前記
半導体基板を配置する半導体気相成長装置。 【効果】 同時に処理される複数の半導体基板上の全面
に均一性良好な結晶薄膜を形成することが可能となり、
生産性向上に直結する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複数枚の半導体基板を同
時に処理する半導体気相成長装置に関するものである。
時に処理する半導体気相成長装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体気相成長装置の一例を図４
に示す。図４（ａ）及び（ｂ）において、１は石英等で
作られる内径２３ｃｍの反応管、２は被成長基板を保持
するカーボン等で作られた直径１５０ｍｍのサセプタ、
３は前記サセプタの回転を行う回転軸、４はサセプタ上
に載置された直径５０ｍｍの被成長基板、５はサセプタ
の加熱を行うカーボン等で作られたヒータ、６は前記ヒ
ータの支持台である。この例では、ヒータ５によって被
成長基板４を載置したサセプタ２を５００〜７００℃に
加熱し、かつ、回転軸３によってサセプタ２を１０〜５
０ｒｐｍで回転させながら、原料ガスの熱分解を利用し
て、被成長基板４上に膜厚数μｍ以下の半導体薄膜が形
成されるものであり、図４（ｂ）に示すように、被成長
基板４はサセプタ２上に形成された溝内にほぼ水平に載
置される。この例は、４枚の被成長基板を同時に処理す
るものであり、量産を目的とした半導体気相成長装置で
あり、従って、被成長基板面内での結晶膜厚や、結晶中
の組成等が均一であることが要求されることは勿論、同
時に処理される４枚の被成長基板上に形成される半導体
薄膜の膜厚、組成等の特性が同一である必要がある。前
記サセプタの回転はこれらの均一性を実現するために実
施されるものであり、その回転速度をはじめ、反応炉内
の圧力、反応炉へのガス供給量、加熱温度等の作製条件
の最適化が行われる。
に示す。図４（ａ）及び（ｂ）において、１は石英等で
作られる内径２３ｃｍの反応管、２は被成長基板を保持
するカーボン等で作られた直径１５０ｍｍのサセプタ、
３は前記サセプタの回転を行う回転軸、４はサセプタ上
に載置された直径５０ｍｍの被成長基板、５はサセプタ
の加熱を行うカーボン等で作られたヒータ、６は前記ヒ
ータの支持台である。この例では、ヒータ５によって被
成長基板４を載置したサセプタ２を５００〜７００℃に
加熱し、かつ、回転軸３によってサセプタ２を１０〜５
０ｒｐｍで回転させながら、原料ガスの熱分解を利用し
て、被成長基板４上に膜厚数μｍ以下の半導体薄膜が形
成されるものであり、図４（ｂ）に示すように、被成長
基板４はサセプタ２上に形成された溝内にほぼ水平に載
置される。この例は、４枚の被成長基板を同時に処理す
るものであり、量産を目的とした半導体気相成長装置で
あり、従って、被成長基板面内での結晶膜厚や、結晶中
の組成等が均一であることが要求されることは勿論、同
時に処理される４枚の被成長基板上に形成される半導体
薄膜の膜厚、組成等の特性が同一である必要がある。前
記サセプタの回転はこれらの均一性を実現するために実
施されるものであり、その回転速度をはじめ、反応炉内
の圧力、反応炉へのガス供給量、加熱温度等の作製条件
の最適化が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのような作製
条件の設定にもかかわらず、図４（ｂ）に示すような被
成長基板を水平に載置する半導体気相成長装置において
は、被成長基板上に形成される半導体薄膜の特性に分布
が生じる。例えば、ＭＯＣＶＤ法により、ＴＭＩｎ（ト
リメチルインジウム）とＰＨ3 （ホスフィン）を原料と
して反応炉圧力７６ｔｏｒｒ、総ガス流量３０リットル
／ｍｉｎの条件下で、ＩｎＰ基板上にＩｎＰの結晶膜を
作製した場合、その膜厚を例にとると、図４（ｃ）に示
すようにサセプタの回転中心からサセプタの周方向に向
かい、膜厚が次第に薄くなる傾向を呈し、反応炉圧力や
ガス供給量等の作製条件を調整しても、例えば直径５０
ｍｍの被成長基板上における膜厚分布は５〜１０％に達
する。また、膜厚以外の例えば結晶組成や結晶中の不純
物の分布も膜厚と同様にサセプタの回転中心からサセプ
タの周方向に向かって変化するので、量産のためにはよ
り均一性を向上する必要がある。
条件の設定にもかかわらず、図４（ｂ）に示すような被
成長基板を水平に載置する半導体気相成長装置において
は、被成長基板上に形成される半導体薄膜の特性に分布
が生じる。例えば、ＭＯＣＶＤ法により、ＴＭＩｎ（ト
リメチルインジウム）とＰＨ3 （ホスフィン）を原料と
して反応炉圧力７６ｔｏｒｒ、総ガス流量３０リットル
／ｍｉｎの条件下で、ＩｎＰ基板上にＩｎＰの結晶膜を
作製した場合、その膜厚を例にとると、図４（ｃ）に示
すようにサセプタの回転中心からサセプタの周方向に向
かい、膜厚が次第に薄くなる傾向を呈し、反応炉圧力や
ガス供給量等の作製条件を調整しても、例えば直径５０
ｍｍの被成長基板上における膜厚分布は５〜１０％に達
する。また、膜厚以外の例えば結晶組成や結晶中の不純
物の分布も膜厚と同様にサセプタの回転中心からサセプ
タの周方向に向かって変化するので、量産のためにはよ
り均一性を向上する必要がある。
【０００４】一方、このような問題点に関連して図３に
示す装置が開発されている。ここでは図３（ａ）に示す
ように半導体基板に約３０°の傾斜角を与えることによ
りサセプタ７の回転によって生じる遠心力で基板が落下
することを防止し、かつ、サセプタを１０００ｒｐｍの
高速で回転することによって均一化を目指している。し
かしながら、ここでは図３（ｂ）に示すように、半導体
の薄膜はやはり不均一な断面膜厚分布を示し、図４
（ｃ）とは分布形状が変化したものの、依然としてサセ
プタの外周方向で膜厚が薄くなる傾向を呈す。またこの
装置によれば、結晶膜表面の欠陥数が増大するという新
たな問題が生じた。これは図３（ａ）に示すように、サ
セプタ上で原料ガス流に渦を生じたことが原因と考えら
れる。図３において図４と同符号は同じものを示す。
示す装置が開発されている。ここでは図３（ａ）に示す
ように半導体基板に約３０°の傾斜角を与えることによ
りサセプタ７の回転によって生じる遠心力で基板が落下
することを防止し、かつ、サセプタを１０００ｒｐｍの
高速で回転することによって均一化を目指している。し
かしながら、ここでは図３（ｂ）に示すように、半導体
の薄膜はやはり不均一な断面膜厚分布を示し、図４
（ｃ）とは分布形状が変化したものの、依然としてサセ
プタの外周方向で膜厚が薄くなる傾向を呈す。またこの
装置によれば、結晶膜表面の欠陥数が増大するという新
たな問題が生じた。これは図３（ａ）に示すように、サ
セプタ上で原料ガス流に渦を生じたことが原因と考えら
れる。図３において図４と同符号は同じものを示す。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の事情
に鑑み、種々検討を重ねた結果、半導体基板を特定の速
度で公転させるに当り、サセプタの傾斜角度を特定の範
囲に規制することにより上記のようなガス流の渦の発生
を防ぎ、膜厚の均一性を著しく高めうることを見い出
し、この知見に基づき本発明をなすに至った。すなわち
本発明は、反応炉中で複数の半導体基板を回転軸を中心
に速度５００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下で公転させ
る半導体気相成長装置において、前記回転軸側に対し周
方向側を位置的に高くし、かつ、この傾斜角度を１°以
上１５°以下とした傾斜面上に前記半導体基板を配置す
ることを特徴とする半導体気相成長装置を提供するもの
である。
に鑑み、種々検討を重ねた結果、半導体基板を特定の速
度で公転させるに当り、サセプタの傾斜角度を特定の範
囲に規制することにより上記のようなガス流の渦の発生
を防ぎ、膜厚の均一性を著しく高めうることを見い出
し、この知見に基づき本発明をなすに至った。すなわち
本発明は、反応炉中で複数の半導体基板を回転軸を中心
に速度５００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下で公転させ
る半導体気相成長装置において、前記回転軸側に対し周
方向側を位置的に高くし、かつ、この傾斜角度を１°以
上１５°以下とした傾斜面上に前記半導体基板を配置す
ることを特徴とする半導体気相成長装置を提供するもの
である。
【０００６】
【実施例】次に本発明を実施例にもとづきさらに詳細に
説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明の半導体気相成
長装置の一実施例を示すものである。図１（ａ）におい
て８はサセプタであり、図１（ｂ）に示す断面図から明
らかなように、半導体基板は前記サセプタ上に形成され
た溝内に水平面に対して角度θの傾斜をもって載置され
る。図１（ｃ）は本実施例による気相成長の結果を示す
一例であり、サセプタの回転数１０００ｒｐｍにおい
て、θ＝３〜５°とすることにより、直径５０ｍｍの被
成長基板上に形成される半導体薄膜の膜厚分布は１〜２
％以内に改善されることが判明し、またこれと同時に、
面内の組成や不純物濃度の均一性も大幅に向上した。図
１において図４と同符号は同じものを示す。なお、前記
傾斜角θの最も好ましい範囲は、形成する半導体薄膜の
材料や、反応炉圧力、公転速度、原料ガス供給量の作製
条件によって異なる。この傾斜角θと膜厚分布との関係
を図２に示す。図２に示すように傾斜角１°未満では均
一性改善への寄与度は極めて小さく、また、１５°を越
える付近から逆に均一性が劣化し、また、結晶膜の品質
が損なわれる傾向を示した。後者の原因は、図３に示す
ように、急傾斜を設けることによって、反応炉内の原料
ガス流に流体力学的な渦を生じ、原料ガス中での寄生反
応等の不必要な反応を生じるためと考えられ好ましくな
い。従って、傾斜角θは１°以上、１５°以下とするこ
とが必要であり、好ましくは４〜１２°とする。なお、
以上の実施例は、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）と
ＰＨ3 （ホスフィン）を原料としてサセプタの回転数１
０００ｒｐｍで反応炉圧力７６ｔｏｒｒ、総ガス流量３
０リットル／ｍｉｎの条件下で、ＩｎＰ基板上にＩｎＰ
の結晶膜を作成した場合を基本に述べた。
説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明の半導体気相成
長装置の一実施例を示すものである。図１（ａ）におい
て８はサセプタであり、図１（ｂ）に示す断面図から明
らかなように、半導体基板は前記サセプタ上に形成され
た溝内に水平面に対して角度θの傾斜をもって載置され
る。図１（ｃ）は本実施例による気相成長の結果を示す
一例であり、サセプタの回転数１０００ｒｐｍにおい
て、θ＝３〜５°とすることにより、直径５０ｍｍの被
成長基板上に形成される半導体薄膜の膜厚分布は１〜２
％以内に改善されることが判明し、またこれと同時に、
面内の組成や不純物濃度の均一性も大幅に向上した。図
１において図４と同符号は同じものを示す。なお、前記
傾斜角θの最も好ましい範囲は、形成する半導体薄膜の
材料や、反応炉圧力、公転速度、原料ガス供給量の作製
条件によって異なる。この傾斜角θと膜厚分布との関係
を図２に示す。図２に示すように傾斜角１°未満では均
一性改善への寄与度は極めて小さく、また、１５°を越
える付近から逆に均一性が劣化し、また、結晶膜の品質
が損なわれる傾向を示した。後者の原因は、図３に示す
ように、急傾斜を設けることによって、反応炉内の原料
ガス流に流体力学的な渦を生じ、原料ガス中での寄生反
応等の不必要な反応を生じるためと考えられ好ましくな
い。従って、傾斜角θは１°以上、１５°以下とするこ
とが必要であり、好ましくは４〜１２°とする。なお、
以上の実施例は、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）と
ＰＨ3 （ホスフィン）を原料としてサセプタの回転数１
０００ｒｐｍで反応炉圧力７６ｔｏｒｒ、総ガス流量３
０リットル／ｍｉｎの条件下で、ＩｎＰ基板上にＩｎＰ
の結晶膜を作成した場合を基本に述べた。
【０００７】なお、本発明は以上に示した実施例に限っ
て適用されるものではなく、様々な設計上の変更が可能
であることは言うまでもない。実施例では反応管を石英
製としたが、ステンレス等のその他の材料で作製した反
応管でも本発明は何ら制限を受けるものではなく、ま
た、実施例に用いたカーボン製のヒータは、あくまでも
加熱手段の一例であり、高周波誘導加熱方式等の他の加
熱手段の選択は、反応炉設計において当然配慮すべきで
ある。また、サセプタはカーボン等で作製される例が多
いが、機械強度の面で難があり、モリブデン等の金属材
料で作製される場合も多々ある。
て適用されるものではなく、様々な設計上の変更が可能
であることは言うまでもない。実施例では反応管を石英
製としたが、ステンレス等のその他の材料で作製した反
応管でも本発明は何ら制限を受けるものではなく、ま
た、実施例に用いたカーボン製のヒータは、あくまでも
加熱手段の一例であり、高周波誘導加熱方式等の他の加
熱手段の選択は、反応炉設計において当然配慮すべきで
ある。また、サセプタはカーボン等で作製される例が多
いが、機械強度の面で難があり、モリブデン等の金属材
料で作製される場合も多々ある。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば、同時に処理される複数
の半導体基板上の全面に均一性良好な結晶薄膜を形成す
ることが可能となり、生産性向上に直結する。
の半導体基板上の全面に均一性良好な結晶薄膜を形成す
ることが可能となり、生産性向上に直結する。
【図１】本発明に係る半導体気相成長装置の一実施例を
表わし、（ａ）は内部の状態を示す斜視図、（ｂ）はサ
セプタの断面図、（ｃ）は（ｂ）の位置に対応するサセ
プタ上の半導体薄膜の断面膜厚分布を示すグラフであ
る。
表わし、（ａ）は内部の状態を示す斜視図、（ｂ）はサ
セプタの断面図、（ｃ）は（ｂ）の位置に対応するサセ
プタ上の半導体薄膜の断面膜厚分布を示すグラフであ
る。
【図２】サセプタの傾斜角度と断面膜厚分布との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図３】従来例の半導体気相成長装置の一例を示し、
（ａ）は断面図で表わす模式図、（ｂ）はサセプタ上の
半導体薄膜の断面膜厚分布を（ａ）との対応で示すグラ
フである。
（ａ）は断面図で表わす模式図、（ｂ）はサセプタ上の
半導体薄膜の断面膜厚分布を（ａ）との対応で示すグラ
フである。
【図４】従来の半導体気相成長装置の一例を示し、
（ａ）は内部の状態を示す斜視図、（ｂ）はサセプタの
断面図、（ｃ）は（ｂ）に対応するサセプタ上の半導体
薄膜の断面膜厚分布を示すグラフである。
（ａ）は内部の状態を示す斜視図、（ｂ）はサセプタの
断面図、（ｃ）は（ｂ）に対応するサセプタ上の半導体
薄膜の断面膜厚分布を示すグラフである。
１ 反応管 ２、７、８ サセプタ ３ 回転軸 ４ 被成長基板 ５ 加熱用ヒータ ６ ヒータ支持台
Claims (1)
- 【請求項１】 反応炉中で複数の半導体基板を回転軸を
中心に速度５００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下で公転
させる半導体気相成長装置において、前記回転軸側に対
し周方向側を位置的に高くし、かつ、この傾斜角度を１
°以上１５°以下とした傾斜面上に前記半導体基板を配
置することを特徴とする半導体気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15610393A JPH06349748A (ja) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | 半導体気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15610393A JPH06349748A (ja) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | 半導体気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06349748A true JPH06349748A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=15620377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15610393A Pending JPH06349748A (ja) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | 半導体気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06349748A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002324801A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-08 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 炉内のガスフローパターン認識方法 |
| WO2003071011A1 (de) * | 2002-02-22 | 2003-08-28 | Aixtron Ag | Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von halbleiterschichten |
| JP2013115215A (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 気相成長装置 |
| JP2013521655A (ja) * | 2010-03-03 | 2013-06-10 | ビーコ・インストゥルメンツ・インコーポレイテッド | 傾斜縁を有するウエハキャリア |
-
1993
- 1993-06-02 JP JP15610393A patent/JPH06349748A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002324801A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-08 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 炉内のガスフローパターン認識方法 |
| WO2003071011A1 (de) * | 2002-02-22 | 2003-08-28 | Aixtron Ag | Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von halbleiterschichten |
| JP2013521655A (ja) * | 2010-03-03 | 2013-06-10 | ビーコ・インストゥルメンツ・インコーポレイテッド | 傾斜縁を有するウエハキャリア |
| JP2013115215A (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 気相成長装置 |
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