JPH0645261A - 半導体気相成長装置 - Google Patents

半導体気相成長装置

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JPH0645261A JP19710192A JP19710192A JPH0645261A JP H0645261 A JPH0645261 A JP H0645261A JP 19710192 A JP19710192 A JP 19710192A JP 19710192 A JP19710192 A JP 19710192A JP H0645261 A JPH0645261 A JP H0645261A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は化合物半導体等の半導体気相成長装
置に関し、ヒーターの機械的強度を損なうことなくサセ
プタの温度分布を均一にすることにより、均一な特性
（発振波長分布等）の半導体装置を生成可能な半導体気
相成長装置を提供することを目的とする。 【構成】 水冷形反応室内で半導体基板２１を載置して
回転自在なサセプタ１と、サセプタ１を加熱するヒータ
ー２とを有して構成し、ヒーター２は、内側ヒーター３
及び外周ヒーター４に２分割され、内側ヒーター３及び
外周ヒーター４は電気的に並列接続され、外周ヒーター
４の温度は内側ヒーター３の温度より高くなるよう制御
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体等の半導体
気相成長装置に関し、特に、縦形水冷反応管を用いて、
有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法；Metal Organic Ch
emical VaporDeposition ）により薄膜を気相成長させ
て生成する場合に、ヒーターの機械的強度を損なうこと
なくサセプタの温度分布を均一にすることにより、均一
な特性（発振波長分布等）の半導体装置を生成する半導
体気相成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６（１）に、縦形水冷反応管を用いた
半導体気相成長装置の断面構造図を示す。同図（２）に
示すように、円盤形のサセプタ１上に複数のウェーハ２
１を載置して、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）に
より薄膜を気相成長させて生成するものである。
【０００３】また、図７は従来の半導体気相成長装置の
サセプタ部の断面構造図を、図８は従来の半導体気相成
長装置で用いられる一体形ヒーター１０２の側面図、平
面図、及び断面図をそれぞれ示す。
【０００４】図７及び図８に示すように、従来の半導体
気相成長装置では、ヒーター１０２は一体形にして、サ
セプタ受け１１内に組み込まれ、電流導入端子８ａ及び
８ｂに接続される構造となっていた。
【０００５】図６（１）に示すように、反応室は最適な
反応ガス流れとするため、また濃度勾配の関係から、末
広がりの形状となっている。このため、反応室の下部外
周側がサセプタ１に近く、しかも反応管壁面への反応生
成物付着防止の目的から水冷しているので、サセプタ１
外周側から熱が逃げ易い。
【０００６】また、サセプタ１を保持するためのサセプ
タ受け１１が外周側にあり、しかも回転機構と一体とな
っているため、サセプタ１外周側からサセプタ受け１１
への熱伝導により熱を奪われる。
【０００７】更に、気相成長中のガス流によりサセプタ
１外周側の温度が低下する等の要因により、サセプタ１
外周部の温度が大幅に低下し、サセプタ１外周部のウェ
ーハ２１の特性（温度に依存する半導体レーザの発振波
長分布）が不均一になる。
【０００８】以上のように、従来の半導体気相成長装置
では、外周側温度が低下することから、その問題を解決
するためにヒーター１０２の形状を外周側の発熱密度が
高くなるような形状とする必要がある。発熱密度を変え
ることは、カーボンヒーター１０２の断面積を変えるこ
とであるが、図８に示すように、外周側ほど極端に断面
積が小さくなるような断面形状にすることとなり、機械
的強度が弱くなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
半導体気相成長装置では、（１）サセプタ外周部の温度
が大幅に低下し、サセプタ外周部のウェーハの特性（温
度に依存する半導体レーザの発振波長分布）が不均一に
なる、（２）（１）の対策として、ヒーターを外周側ほ
ど断面積が小さくなるような断面形状にして、外周側の
発熱密度が高くなるようにする方法があるが、この場
合、ヒーターの機械的強度が弱くなる、という問題があ
った。
【００１０】本発明は、上記問題点を解決するもので、
その目的は、ヒーターの機械的強度を損なうことなくサ
セプタの温度分布を均一にすることにより、均一な特性
（発振波長分布等）の半導体装置を生成可能な半導体気
相成長装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１の特徴は、図１に示す如く、水冷形反
応室内で半導体基板２１を載置して回転自在なサセプタ
１と、前記サセプタ１を加熱するヒーター２とを具備
し、前記ヒーター２は、内側ヒーター３及び外周ヒータ
ー４に２分割され、前記内側ヒーター３及び外周ヒータ
ー４は、電気的に並列接続されていることである。
【００１２】また、本発明の第２の特徴は、請求項１に
記載の半導体気相成長装置において、前記外周ヒーター
４の温度は、前記内側ヒーター３の温度より高いことで
ある。
【００１３】
【作用】本発明の第１及び第２の特徴の半導体気相成長
装置では、水冷形反応室内で複数の半導体基板（ウェー
ハ）２１を回転するサセプタ１上に載置して気相成長を
行なう。このサセプタ１を加熱するヒーター２は、例え
ば図２に示すような角形ヒーター形状とし、内側ヒータ
ー３及び外周ヒーター４に２分割して固定されている。
これら内側ヒーター３及び外周ヒーター４は、電気的に
並列接続して一体化されており、外周ヒーター４の温度
が内側ヒーター３の温度より高くなるように、１台の温
度制御コントローラ（図示せず）によって温度制御され
ている。
【００１４】従来に比べて厚いヒーター２の断面構造を
持つので、ヒーター２の機械的強度を損なうことなくサ
セプタ１の温度分布を均一化することができ、均一な特
性（発振波長分布等）の半導体装置を生成することがで
きる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。
【００１６】図１に本発明の一実施例に係る半導体気相
成長装置のサセプタ部の断面構造図を示す。同図におい
て、図７（従来例）と重複する部分には同一の符号を附
す。尚、本実施例の半導体気相成長装置は、従来同様、
図６に示す断面構造の縦形水冷反応管を用いた半導体気
相成長装置において使用される。
【００１７】図１において、本実施例の半導体気相成長
装置は、その主要な構成要素として、水冷形反応室内で
半導体基板２１を載置して回転自在なサセプタ１、サセ
プタ１を加熱するヒーター２、実温を検知する熱電対９
並びに、サセプタ受け１１等を有して構成されている。
【００１８】図２にヒーター２の平面図、断面図、及び
等価回路をそれぞれ示す。同図に示すように、ヒーター
２は、内側ヒーター３及び外周ヒーター４に２分割さ
れ、内側ヒーター３及び外周ヒーター４を電気的に並列
接続して一体化し、ヒーター２を構成している。
【００１９】図３に内側ヒーター３の側面図、平面図、
及び断面図を示す。同図に示すように、内側ヒーター３
は厚さｈ１＝３［ｍｍ］のカーボンヒーターで１ターン
の断面積寸法は２［ｍｍ］×３［ｍｍ］である。
【００２０】図４に外周ヒーター４の側面図、平面図、
及び断面図を示す。同図に示すように、外周ヒーター４
は厚さｈ２＝５［ｍｍ］（ｈ２＞ｈ１）で、中央部を更
に２分割し、並列接続して（図２（２）及び（３）にお
いて、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４の直並列回路）温度
を上げるように構成されている。
【００２１】また図１に示すように、内側ヒーター３は
接続部品６ａ及び６ｂにより、外周ヒーター４は接続ブ
ロック５ａ及び５ｂにより、中継板７ａ及び７ｂに取付
けられ、更に、中継板７ａ及び７ｂは電流導入端子８ａ
及び８ｂに接続される構造となっている。
【００２２】温度制御は１台の温度制御コントローラ
（図示せず）によって行なわれており、ヒーター２上の
サセプタ１内に非接触で入っている熱電対９により実温
を検知し、設定温度（８００［℃］程度）になるように
制御される。
【００２３】尚、発熱密度は内側ヒーター３が外周ヒー
ター４より小さくなるよう設定されており、外周ヒータ
ー４の温度が内側ヒーター３の温度より高くなるよう制
御されている。
【００２４】図５にサセプタ１の中心からの距離Ｒに対
する生成された半導体レーザの発振波長λの実験結果を
示す。従来例のヒーター１０２による場合４［ｎｍ］の
ばらつきを生じていたのに対し、本実施例のヒーター２
によれば、従来の約半分の２［ｎｍ］のばらつきに抑え
ることができた。
【００２５】以上説明したように、本実施例によれば、 （１）サセプタ１の温度分布を均一化できたことによ
り、サセプタ１上に載置されるウェーハ２１の特性（半
導体レーザの発振波長）のばらつきが約±１．０［ｎ
ｍ］と良好となり、大幅に歩留りを向上させることが可
能となった。
【００２６】（２）ヒーター２の厚さを、従来より厚く
することができ、しかも固定箇所が４箇所と多いため、
破損しにくく扱い易い。
【００２７】（３）外周ヒーター４及び内側ヒーター３
は電気配線で一体化されるため、１台の温度コントロー
ラで制御可能となり、従来と同様の制御方式により温度
の均一化が図れる。
【００２８】（４）サセプタ１外周上に位置するウェー
ハ部分の特性が向上したため、ウェーハ内のペレット量
の増大が図れる。
【００２９】という利点を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、サセプタ
を加熱するヒーターを内側ヒーター及び外周ヒーターに
２分割し、これら内側ヒーター及び外周ヒーターを電気
的に並列接続して一体化し、外周ヒーターの温度が内側
ヒーターの温度より高くなるように温度制御することと
したので、従来に比べて厚いヒーターの断面構造を持
ち、ヒーターの機械的強度を損なうことなくサセプタの
温度分布を均一化することができ、均一な特性（発振波
長分布等）の半導体装置を生成することの可能な半導体
気相成長装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る半導体気相成長装置の
サセプタ部の断面構造図である。
【図２】実施例の半導体気相成長装置におけるヒーター
の構造説明図であり、図２（１）は平面図、図２（２）
は断面図、図２（３）は等価回路である。
【図３】内側ヒーターの構造説明図であり、図３（１）
は側面図、図３（２）は平面図、図３（３）は断面図で
ある。
【図４】外周ヒーターの構造説明図であり、図３（１）
は側面図、図３（２）は平面図、図３（３）は断面図で
ある。
【図５】サセプタの中心距離Ｒに対する生成された半導
体レーザの発振波長λの特性図である。
【図６】図６（１）は縦形水冷反応管を用いた半導体気
相成長装置の断面構造図であり、図６（２）はサセプタ
上にウェーハを載置した平面図である。
【図７】従来の半導体気相成長装置のサセプタ部の断面
構造図である。
【図８】従来例の半導体気相成長装置で用いられる一体
形ヒーターの構造説明図であり、図８（１）は側面図、
図８（２）は平面図、図８（３）は断面図である。
【符号の説明】
１ サセプタ ２，１０２ ヒーター ３ 内側ヒーター ４ 外周ヒーター ５ａ，５ｂ 接続ブロック ６ａ，６ｂ 接続部品 ７ａ，７ｂ 中継板 ８ａ，８ｂ 電流導入端子 ９ 熱電対 １１ サセプタ受け ２１ 半導体基板（ウェーハ） ｈ１ 内側ヒーターの厚さ ｈ２ 外周ヒーターの厚さ Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５ 抵抗 Ｒ サセプタ１の中心からの距離 λ 半導体レーザの発振波長

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水冷形反応室内で半導体基板を載置して
    回転自在なサセプタと、前記サセプタを加熱するヒータ
    ーとを有し、 前記ヒーターは、内側ヒーター及び外周ヒーターに２分
    割され、前記内側ヒーター及び外周ヒーターは、電気的
    に並列接続されていることを特徴とする半導体気相成長
    装置。
  2. 【請求項２】 前記外周ヒーターの温度は、前記内側ヒ
    ーターの温度より高いことを特徴とする請求項１に記載
    の半導体気相成長装置。
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