JPH0642461B2 - 半導体薄膜気相成長装置 - Google Patents
半導体薄膜気相成長装置Info
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- JPH0642461B2 JPH0642461B2 JP17617085A JP17617085A JPH0642461B2 JP H0642461 B2 JPH0642461 B2 JP H0642461B2 JP 17617085 A JP17617085 A JP 17617085A JP 17617085 A JP17617085 A JP 17617085A JP H0642461 B2 JPH0642461 B2 JP H0642461B2
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- bottomed
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体薄膜気相成長装置に関し、より詳しくは
有底同心管と反応管がつくる環状空間に一様なガスの流
れを作り、小さなガス流量で均一、且つ、表面欠陥の少
ない半導体薄膜の成長を行える半導体薄膜気相成長装置
に関する。
有底同心管と反応管がつくる環状空間に一様なガスの流
れを作り、小さなガス流量で均一、且つ、表面欠陥の少
ない半導体薄膜の成長を行える半導体薄膜気相成長装置
に関する。
（従来の技術） 従来、バレル型縦型炉は第３図〜第５図に示される。第
３図に示されるように反応管（４０）の内の多角錐台状
のカーボンサセプタ（４１）上に基板結晶（４２）がお
かれ、外部のＲＦコイル（４３）を用いて高周波誘導に
より所定の温度に加熱される。ガス導入口（４５）より
導入された原料ガス（４６）は上記基板結晶（４２）表
面付近で熱分解等の反応により半導体薄膜を基板結晶
（４２）上に堆積された後、排気口（４７）より排気さ
れる構造になっている。なお、反応管の管壁は冷却ジャ
ケット（４４）に冷媒を流すことにより冷却されてお
り、管壁周辺での原料ガスの分解を抑制している。一
方、第４図に示すものは半球上のサセプタキャップ（４
８）をサセプタ（４１）上に設けてガス導入口（４５）
より導入された原料ガス（４６）の流れを乱さないよう
にしたものである。
３図に示されるように反応管（４０）の内の多角錐台状
のカーボンサセプタ（４１）上に基板結晶（４２）がお
かれ、外部のＲＦコイル（４３）を用いて高周波誘導に
より所定の温度に加熱される。ガス導入口（４５）より
導入された原料ガス（４６）は上記基板結晶（４２）表
面付近で熱分解等の反応により半導体薄膜を基板結晶
（４２）上に堆積された後、排気口（４７）より排気さ
れる構造になっている。なお、反応管の管壁は冷却ジャ
ケット（４４）に冷媒を流すことにより冷却されてお
り、管壁周辺での原料ガスの分解を抑制している。一
方、第４図に示すものは半球上のサセプタキャップ（４
８）をサセプタ（４１）上に設けてガス導入口（４５）
より導入された原料ガス（４６）の流れを乱さないよう
にしたものである。
しかしながら、第３図及び第４図に示されている半導体
薄膜気相成長装置はサセプタ（４１）の上部に大きな自
由空間があり、この部分での原料ガスの通過断面積が大
きいためにガス速度が小さく、その上、上記サセプタ
（４１）が高温であるのに対して反応管（４０）が低温
であるために対流がおこりやすい。そこで、均一な半導
体薄膜を成長させるためには原料ガスの流れを対流に打
ち勝って層流になるようにしなければならないが、それ
には大きなガス流量を必要とするので原料収率が上らな
い。また、対流があれば反応生成物が反応管（４０）の
上部に付着しこれが薄膜成長中に剥離し基板結晶（４
２）上に付着して表面欠陥の一因となる。
薄膜気相成長装置はサセプタ（４１）の上部に大きな自
由空間があり、この部分での原料ガスの通過断面積が大
きいためにガス速度が小さく、その上、上記サセプタ
（４１）が高温であるのに対して反応管（４０）が低温
であるために対流がおこりやすい。そこで、均一な半導
体薄膜を成長させるためには原料ガスの流れを対流に打
ち勝って層流になるようにしなければならないが、それ
には大きなガス流量を必要とするので原料収率が上らな
い。また、対流があれば反応生成物が反応管（４０）の
上部に付着しこれが薄膜成長中に剥離し基板結晶（４
２）上に付着して表面欠陥の一因となる。
さらに、第５図に示すものはサセプタ（４１）の上部に
設けたノズル（４９）から原料ガス（４６）をジェット
状に吹き出す構造になっているが、ノズル（４９）の上
部の空間のガスの置換えが速やかに行えないため急峻な
ドーピングプロファイルを得にくいといった問題があ
る。
設けたノズル（４９）から原料ガス（４６）をジェット
状に吹き出す構造になっているが、ノズル（４９）の上
部の空間のガスの置換えが速やかに行えないため急峻な
ドーピングプロファイルを得にくいといった問題があ
る。
そこで、本発明者らは、上記の観点に鑑みて先に第６図
及び第７図に示すような半導体薄膜気相成長装置（特願
昭５８−２０６２９４号）を提案した。この例において
は、反応管（２１）のガス導入口（２２）からサセプタ
（２３）の上面までの部分を、内側を有底の同心管部で
構成して外側のこの反応管部との間に環状空間部（２
４）を形成した同心管状構造とし、且つ、この環状空間
部（２４）にバッフル板（２５）を設けたもので、これ
により原料ガスが相対的に大きな速度で、且つ、一様に
サセプタ（２３）上の結晶基板（２６）上に供給される
ようにしたものである。
及び第７図に示すような半導体薄膜気相成長装置（特願
昭５８−２０６２９４号）を提案した。この例において
は、反応管（２１）のガス導入口（２２）からサセプタ
（２３）の上面までの部分を、内側を有底の同心管部で
構成して外側のこの反応管部との間に環状空間部（２
４）を形成した同心管状構造とし、且つ、この環状空間
部（２４）にバッフル板（２５）を設けたもので、これ
により原料ガスが相対的に大きな速度で、且つ、一様に
サセプタ（２３）上の結晶基板（２６）上に供給される
ようにしたものである。
（発明が解決しようとする問題点） ところが、第６図に示す装置でガス導入口を等間隔に３
個設けて実験を行なったところ、ガス導入口（２２）で
のガスの吹き出し速度が大きすぎ、バッフル板（２５）
があるにも拘わらずガス導入口（２２）直下でガス速度
が大きく、ガス導入口間で小さいといったガスの流れの
不均一を生じ、ガスが巻き上ることがあった。
個設けて実験を行なったところ、ガス導入口（２２）で
のガスの吹き出し速度が大きすぎ、バッフル板（２５）
があるにも拘わらずガス導入口（２２）直下でガス速度
が大きく、ガス導入口間で小さいといったガスの流れの
不均一を生じ、ガスが巻き上ることがあった。
したがって、本発明はこのような特願昭５８−２０６２
９４号で示した装置を改良し同心管状部に一様なガスの
流れを作り、小さなガス流で均一、且つ、表面欠陥の少
ない半導体薄膜気相成長装置を提案することを目的とす
る。
９４号で示した装置を改良し同心管状部に一様なガスの
流れを作り、小さなガス流で均一、且つ、表面欠陥の少
ない半導体薄膜気相成長装置を提案することを目的とす
る。
（問題点を解決するための手段） 上記目的は、バレル型縦型炉を有する半導体薄膜気相成
長装置において、反応管のガス導入口からサセプタ方向
に向ってガス導入円管を設けるとともに、この円管を覆
う有底同心管を設け、この有底同心管の上端部を上記反
応管に固着し、且つ、その近傍に複数の小孔が穿設して
なり、ガスは導入口側から下向に導入され、有底同心管
底部で向きをかえ、上部に流れさらに該複数の小孔から
吹き出したのち有底同心管と反応管の管壁とが作る環状
空間へ流れでるようにしたことを特徴とする半導体薄膜
気相成長装置により達成することができた。
長装置において、反応管のガス導入口からサセプタ方向
に向ってガス導入円管を設けるとともに、この円管を覆
う有底同心管を設け、この有底同心管の上端部を上記反
応管に固着し、且つ、その近傍に複数の小孔が穿設して
なり、ガスは導入口側から下向に導入され、有底同心管
底部で向きをかえ、上部に流れさらに該複数の小孔から
吹き出したのち有底同心管と反応管の管壁とが作る環状
空間へ流れでるようにしたことを特徴とする半導体薄膜
気相成長装置により達成することができた。
（実施例） 以下、第１図及び第２図に従い本発明の実施態様の１例
について説明する。
について説明する。
第１図において、符号（Ａ）は本発明による半導体薄膜
気相成長装置を示し、この半導体薄膜気相成長装置
（Ａ）は上部にガス導入口（２）（内径２ｒ０）が、下
部に排気口（３）が設けられた反応管（１）（内径２ｒ
５）と、この反応管（１）の内部に回転自在に設けられ
た多角錐台状のサセプタ（４）及び上記ガス導入口
（２）からこのサセプタ（４）方向に向って設けられた
円管（５）によって形成されるとともに、この円管
（５）の周囲には上端が上記反応管（１）に固着された
有底同心管（６）が設けられている。上記円管（５）は
この有底同心管（６）で覆われる。そして、有底同心管
（６）の上端部の近傍には複数の小孔（７）が穿設され
ている。（８）、（８）…は上記反応管（１）と有底同
心管（６）との環状空間部（９）に設けたバッフル板を
示し、このバッフル板（８）、（８）…の所定位置には
小孔（１０）、（１０）…が穿設されている。
気相成長装置を示し、この半導体薄膜気相成長装置
（Ａ）は上部にガス導入口（２）（内径２ｒ０）が、下
部に排気口（３）が設けられた反応管（１）（内径２ｒ
５）と、この反応管（１）の内部に回転自在に設けられ
た多角錐台状のサセプタ（４）及び上記ガス導入口
（２）からこのサセプタ（４）方向に向って設けられた
円管（５）によって形成されるとともに、この円管
（５）の周囲には上端が上記反応管（１）に固着された
有底同心管（６）が設けられている。上記円管（５）は
この有底同心管（６）で覆われる。そして、有底同心管
（６）の上端部の近傍には複数の小孔（７）が穿設され
ている。（８）、（８）…は上記反応管（１）と有底同
心管（６）との環状空間部（９）に設けたバッフル板を
示し、このバッフル板（８）、（８）…の所定位置には
小孔（１０）、（１０）…が穿設されている。
一方、上記反応管（１）の周囲には冷却ジャケット（１
１）が設けられるとともに、一側下部には冷媒の給入口
（１２）が他側上部には冷媒の排出口（１３）が設けら
れている。また、この冷却ジャケット（１１）の外側部
にはＲＦコイル（１４）が配設されている。（１５）は
上記サセプタ（４）上の結晶基板を示す。
１）が設けられるとともに、一側下部には冷媒の給入口
（１２）が他側上部には冷媒の排出口（１３）が設けら
れている。また、この冷却ジャケット（１１）の外側部
にはＲＦコイル（１４）が配設されている。（１５）は
上記サセプタ（４）上の結晶基板を示す。
半導体薄膜気相成長装置（Ａ）は上述のように構成され
ているので、その操作にあたっては、まず、ガス導入口
（２）から導入された原料ガスとキャリアガスはこのガ
ス導入口（２）の直下に設けられた円管（５）内を通過
してこの円管（５）の外周に設けられた有底同心管
（６）の底部に吹き付けられるとともに円管（５）と有
底同心管（６）との環状空間（１６）内を上昇してこの
有底同心管（６）の上端部近傍に穿設されている複数の
小孔（７）を通り抜け、反応管（１）と有底同心管
（６）とにより形成された環状空間部（９）に導入され
る。そして、この環状空間部（９）には小孔（１０）、
（１０）、（１０）…が穿設されたバッフル板（８）、
（８）…が設けられているので、ガスの流れはさらに均
一化されるようになっており回転状態のサセプタ（４）
上の結晶基板（１５）上に導入され、熱分解等の反応に
より半導体薄膜の均一な成長が行なわれる。
ているので、その操作にあたっては、まず、ガス導入口
（２）から導入された原料ガスとキャリアガスはこのガ
ス導入口（２）の直下に設けられた円管（５）内を通過
してこの円管（５）の外周に設けられた有底同心管
（６）の底部に吹き付けられるとともに円管（５）と有
底同心管（６）との環状空間（１６）内を上昇してこの
有底同心管（６）の上端部近傍に穿設されている複数の
小孔（７）を通り抜け、反応管（１）と有底同心管
（６）とにより形成された環状空間部（９）に導入され
る。そして、この環状空間部（９）には小孔（１０）、
（１０）、（１０）…が穿設されたバッフル板（８）、
（８）…が設けられているので、ガスの流れはさらに均
一化されるようになっており回転状態のサセプタ（４）
上の結晶基板（１５）上に導入され、熱分解等の反応に
より半導体薄膜の均一な成長が行なわれる。
一方、サセプタに関しては有底同心管（６）の底部と平
行にサセプタ（４）上面が配設される。
行にサセプタ（４）上面が配設される。
なお、この有底同心管（６）とサセプタ（４）の上面の
間隔ｄ２は２mm以下とし、これによりサセプタ（４）は
有底同心管（６）の底部に接触させずに自由に回転でき
る。また、有底同心管（６）の外径２ｒ４はサセプタ
（４）の上面の内接円の直径２ｒ６以下とするが、可能
な限り２ｒ６に近い値とする。さらに、有底同心管
（６）の内径２ｒ３と円管（５）の外径２ｒ２、内径２
ｒ１はガスの通過断面積が等しくなる様に次式の関係を
満足することが望ましい。
間隔ｄ２は２mm以下とし、これによりサセプタ（４）は
有底同心管（６）の底部に接触させずに自由に回転でき
る。また、有底同心管（６）の外径２ｒ４はサセプタ
（４）の上面の内接円の直径２ｒ６以下とするが、可能
な限り２ｒ６に近い値とする。さらに、有底同心管
（６）の内径２ｒ３と円管（５）の外径２ｒ２、内径２
ｒ１はガスの通過断面積が等しくなる様に次式の関係を
満足することが望ましい。
ｒ３ ２−ｒ２ ２＝ｒ１ ２ 上記円管（５）と有底同心管（６）の底部との間隙ｄ１
はサセプタ（４）の上部からの熱でガスが加熱されない
ようガス速度も速くする必要性からできる限り小さくす
ることが望ましい。
はサセプタ（４）の上部からの熱でガスが加熱されない
ようガス速度も速くする必要性からできる限り小さくす
ることが望ましい。
次に、第２図に示すものは本発明による半導体薄膜気相
成長装置（Ａ）の実施例の他例を示し、同図において第
１図と同符号は同じものを意味する。この例においては
円管（５ａ）の中央部にキャリアガス導入用の細管（１
７）を配設したもので、この導入細管（１７）の先端は
有底同心管（６ａ）の底部に開口し、基端はガス導入口
（２ａ）の側面より露出して固定されている。これによ
って、キャリアガスをサセプタ（４）に吹き付けること
ができ、上記有底同心管（６ａ）とこのサセプタ（４
ａ）の間隙にガスが淀むことを防止でき、より急峻な界
面を得ることができる。
成長装置（Ａ）の実施例の他例を示し、同図において第
１図と同符号は同じものを意味する。この例においては
円管（５ａ）の中央部にキャリアガス導入用の細管（１
７）を配設したもので、この導入細管（１７）の先端は
有底同心管（６ａ）の底部に開口し、基端はガス導入口
（２ａ）の側面より露出して固定されている。これによ
って、キャリアガスをサセプタ（４）に吹き付けること
ができ、上記有底同心管（６ａ）とこのサセプタ（４
ａ）の間隙にガスが淀むことを防止でき、より急峻な界
面を得ることができる。
（発明の作用、効果） 上記構成のように本発明による半導体薄膜気相成長装置
は、反応管のガス導入口からサセプタ方向に向って円管
を設けるとともに、この円管を覆う有底同心管を設け、
この有底同心管の上端部は上記反応管に固着され、且
つ、その近傍に複数の小孔が穿設される一方、上記有底
同心管と反応管との環状空間部に複数の小孔が穿設され
たバッフル板を適宜に設けたものである。したがって
（１）ガス導入口から導入された原料ガスとキャリアガ
スは均一化されてサセプタ上の結晶基板に導かれ、小さ
なガス流量で半導体薄膜の均一な成長が行なわれ、収率
が向上する（２）ドービングプロファイルやヘテロ界面
の急峻性が向上する。（３）反応生物が反応管の上部へ
付着することがなくなり、反応生成物による基板結晶の
表面欠陥がなくなった。
は、反応管のガス導入口からサセプタ方向に向って円管
を設けるとともに、この円管を覆う有底同心管を設け、
この有底同心管の上端部は上記反応管に固着され、且
つ、その近傍に複数の小孔が穿設される一方、上記有底
同心管と反応管との環状空間部に複数の小孔が穿設され
たバッフル板を適宜に設けたものである。したがって
（１）ガス導入口から導入された原料ガスとキャリアガ
スは均一化されてサセプタ上の結晶基板に導かれ、小さ
なガス流量で半導体薄膜の均一な成長が行なわれ、収率
が向上する（２）ドービングプロファイルやヘテロ界面
の急峻性が向上する。（３）反応生物が反応管の上部へ
付着することがなくなり、反応生成物による基板結晶の
表面欠陥がなくなった。
第１図は本発明による半導体薄膜気相成長装置の実施態
様の一例を示す断面図、第２図は第１図、他の例を示す
断面図、第３図ないし第７図は従来例を示す断面図であ
る。 符号（Ａ）…半導体薄膜気相成長装置 （１）…反応管、（２）…ガス導入口 （３）…排気口、（４）…サセプタ （５）…円管、（６）…有底同心管 （８）…バッフル板、（１１）…冷却ジャケット （１４）…ＲＦコイル
様の一例を示す断面図、第２図は第１図、他の例を示す
断面図、第３図ないし第７図は従来例を示す断面図であ
る。 符号（Ａ）…半導体薄膜気相成長装置 （１）…反応管、（２）…ガス導入口 （３）…排気口、（４）…サセプタ （５）…円管、（６）…有底同心管 （８）…バッフル板、（１１）…冷却ジャケット （１４）…ＲＦコイル
Claims (2)
- 【請求項１】バレル型縦型炉を有する半導体薄膜気相成
長装置において、反応管のガス導入口からサセプタ方向
に向ってガス導入円管を設けるとともに、この円管を覆
う有底同心管を設け、この有底同心管の上端部を上記反
応管に固着し、且つ、その近傍に複数の小孔を穿設して
なり、ガスは導入口側から下向に導入され、有底同心管
底部で向きをかえ、上部に流れ、さらに該複数の小孔か
ら吹き出したのち有底同心管と反応管の管壁とが作る環
状空間へ流れでるようにしたことを特徴とする半導体薄
膜気相成長装置。 - 【請求項２】上記有底同心管と反応管との環状空間部に
複数の小孔の穿設されたバッフル板を設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体薄膜気相成長
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17617085A JPH0642461B2 (ja) | 1985-08-10 | 1985-08-10 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17617085A JPH0642461B2 (ja) | 1985-08-10 | 1985-08-10 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6236812A JPS6236812A (ja) | 1987-02-17 |
| JPH0642461B2 true JPH0642461B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=16008884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17617085A Expired - Lifetime JPH0642461B2 (ja) | 1985-08-10 | 1985-08-10 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642461B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9402426B2 (en) | 2008-04-10 | 2016-08-02 | Asics Corporation | Upper garment |
| TW201122148A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Chemical vapor deposition device |
-
1985
- 1985-08-10 JP JP17617085A patent/JPH0642461B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6236812A (ja) | 1987-02-17 |
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