JPS62293610A - 半導体薄膜気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｉ　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、特に気相成長
時に基板交換室、ゲートバルブや基板取付は台の支持棒
等への反応生成物の付着を訪１ト１−たものであり、か
つガス仕切体を置いたことによる乱流の影響を小さくす
るためのものである。

（従来の技術） 半導体薄膜の気相成長において、ＧａＡｓ等の■−Ｖ族
化合物半導体は成長室の残留酸素によって結晶特性が劣
化する。この為ｍ−ｖ族化合物半導体を成長させる気相
成長装置の成長室を空気にさらさないで基板の交換がで
きる様に基板交換室を設けることが多い。横型気相成長
装置は、第５図に示すように原料ガスの導入口（２）と
排出口（３）を設けた反応室（１）の外周に水冷ジャケ
ット（イ）を介してＲＦコイル（５）を設け、反応室（
１）の排出口（３）側端部にゲートバルブ（６）を介し
て基板交換室（７）を同軸状に取付け、内部に両室（１
）（７）内を移動する基板αつ取付けのためのサセプタ
（６）を設けたものである。基板交換室（７）にはパー
ジガスの導入口（８）と排出口（９）と基板交換口αＱ
が設けられ、更に後端にサセプタαａ移動用の支持棒（
２）が移動可能に取付けられている。

縦型気相成長装置は、第４図に示すように第５図に示す
横型気相成長装置を縦方向に配置したものである。

このような装置により半導体薄膜を気相成長させるには
、サセプタを基板交換室内に移動させ、ゲートパルプを
閉じて基板交換口を開き、サセプタに基板を取付ける。

次に基板交換口を閉じてパージガスの導入口と排出口を
開き、基板交換室内をパージした後、パージガスの導入
口と排出口を閉じるか又は開いたまま（通常は閉じる）
ゲートパルプを開き、基板を反応室内に挿入する。この
ようにして、原料ガス導入口より反応室内にキャリアガ
ス、原料ガスを導入し、基板をＲＦコイルにより所定温
度に加熱し、基板近傍の原料ガスを反応させて基板上に
半導体薄膜を成長させる。この時縦型気相成長装置では
支持棒を回転して基板に回転を与える。次に原料ガスの
導入を停止し、基板の温度を下げた後、基板を基板交換
室に移しゲートパルプを閉じ基板交換口を開いて基板を
取換える。

（発明が解決しようとする問題点） 反応室内における基板上の半導体薄膜気相成長時に、第
６図乃至第７図に矢印で示すように原料ガスが基板交換
室内に入り込み、反応生成物が基板交換室ゲートバルブ
や支持棒に付着し、ゲートパルプの開閉及び支持棒の移
動を困難にするばかりか、ゲートパルプを閉じた時にリ
ークを生じ、支持棒のシール部からもリークを生ずるよ
うになる。

このようなリークは気相成長させた半導体薄膜の特性を
劣化するばかりか、原料ガスが外部に漏れると安全性が
損なわれることになる。これを回避するため、ゲートパ
ルプや支持棒の洗浄やシール用０リングの交換を頻繁に
行なう必要があり、一方ゲートパルプや支持棒の洗浄直
後に気相成長させた半導体薄膜は特性が悪く、これが装
置の正常な稼動率を著しく低下する欠点がある。

そこでこれらの問題点を解決すべ〈発明者らは先に「半
導体薄膜気相成長装置」（特願昭６０−１１８３７９号
）を開発した。この装置は反応室と基板交換の間にガス
仕切板を設けてゲートパルプ及び支持棒の反応生成物に
よる汚染を防止するものである。仕切板を設けることに
より所期の目的は達成するもののガス仕切板の表面が平
板状であるとパージガスの流れがこの平板に衝突してガ
ス仕切板上に付着した反応生成物が舞い上がりこれが反
応室内の基板上に付着して製品の歩留りを低下させるお
それがあった。

（問題点を解決するための手段） 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、半導体薄膜の気相
成長時に基板交換室ゲートバルブや支持棒に反応生成物
が付着するのを防止することができ、かつ歩留りが良好
な半導体薄膜気相成長装置を開発したもので、原料ガス
の導入口と排出口を設けた反応室の排出口側端部に、ゲ
ートパルプを介して基板交換室を取付け、内部に両室内
を移動できるサセプタを設け、反応室内の原料ガスの流
れの中で基板を加熱することにより、基板上に半導体薄
膜を成長させた後、基板を基板交換室内に移して交換す
る装置において、サセプタより原料ガスの流れの下流側
に、装置内壁との間に間隙を有する移動可能の算盤玉状
のガス仕切体を設け、反応室内で基板上の半導体薄膜成
長時に、反応室の排出口とゲートパルプ間に該算盤玉状
のガス仕切体を配置することを特徴とするものである。

これを第１図に示す横型気相成長装置を例に説明すると
、原料ガスの導入口（２）と排出口（３）を設けた反応
室（１）の外周に水冷ジャケット０）を介してＲＦコイ
ル（５）ヲ設け、反応室（１）の排出口（３）側端部に
ゲートパルプ（６）を介して基板交換室α）を同軸状に
取付け、内部に両室（１）（７）内を移動する基板取付
は用サセプタ（２）とサセプタ（６）の後方で装置内壁
との間に間隙を有する移動可能の算盤玉状のガス仕切体
（１４を設けたものである。基板交換室（７）にはノく
−ジガスの導入口（８）と排出口（９）と基板交換口◇
Ｑが設けられ、更に後端にサセプタαつ移動用の支持棒
（至）とガス仕切体α→移動用の支持棒αＧが移動可能
に取付けられ、ガス仕切体α→にはサセプタ（６）移動
用の支持棒（至）を通す貫通口が設けられ、サセプタ（
６）とサセフリ（６）より原料ガスの流れの下流側でガ
ス仕切体α・Ｏとが移動できるようになっている。また
第２図は縦型気相成長装置の例を示すもので、第１図に
示す横型気相成長装置を縦方向に配置し、かつガス仕切
体α→をサセプタ（６）の支持棒に固定して、サセプタ
（６）の後方でサセプタ（２）と共に移動するようにし
たものである。

ここで算盤玉状のガス仕切体とは例えば第５図〜第５図
に示すように両面に略円錐状の山を有すにＲを付けて、
なだらかな面としガスの流れをスムーズにすることもで
きる。第５図（ａ）、■）は横型気相成長装置に用いる
ものです七ブタ移動用の支持棒の挿通孔αＱが中心より
はずれて穿孔しである。

縦型気相成長装置には第４図および第５図に示すものが
用いられるもので中心にサセプタ移動用の支持棒の挿通
孔００が穿孔しである。また本発明においては必要に応
じて第２図に示すように反応室の排出口（３）とゲート
バルブ（６）の間の装置内壁に上記の算盤玉状の仕切体
の外周面と接触するように突出部α力を設けてガスの遮
断を一層効果的にすることができる。この突出部は横型
、縦型のいずれにも適用できるものであるが、ガスの遮
断効果を上げるため第４図（ａ）に示すように算盤玉状
仕切体の外周部に上記の突出部に合うように鍔αカを設
けることもできる。

このようにして反応室内に基板を挿入し、原料ガスの流
れの中で基板を加熱することにより、基板周辺の原料ガ
スを反応させて、基板上に半導体薄膜を成長させる時、
ガス仕切体を反応室の排出口とゲートバルブ間に配置す
るものである。

（作　用） 本発明によれば基板上の半導体薄膜の成長時に反応室の
排出口とゲートパルプ間にガス仕切体があるため、第１
図および第２図に矢印で示すように原料ガスが基板交換
室内に進入するのを阻止し、ゲートバルブ、支持棒や基
板交換室内壁に反応生成物が付着するのを有効に防止す
ることができる。

さらにガス仕切体表面が反応室側に向かい円錐状となっ
ているのでガスの流れが仕切体に衝突して舞い上ること
がなく流れが乱されないため仕切体表面に付着した反応
生成物が舞い上がることがない。したがって反応生成物
が反応室内の基板上に付着して製品の歩留りが低下する
ことは皆無となる。

更に半導体薄膜の成長時にパージガスの導入口を開いた
ままにしパージガスの排気口を閉じれば、第１図及び第
２図に矢印で示すようにガス仕切体の周辺からパージガ
スが反応室内に吹き出す。このときガス仕切体表面が基
板交換室側に向かい円錐状となっているため反応室側に
向かい流れが加速されるため、原料ガスの基板交換室へ
の進入を一層効果的に防止することができる。しかも上
記の構造であるため、パージガスの流量が小量でも、有
効に作用し反応室内の原料ガスの流れを乱すことなくゲ
ートバルブと支持棒のシール寿命を伸ばし、基板交換室
内の汚染をほとんど無くすることができる。

そのため保守の必要性は反応室内の洗浄とサセプタのガ
スエツチングだけとなり装置の稼動率を大巾に向上する
ことができる。さらに、反応室内へ反応生成物が舞い上
がることもなく製品の歩留り低下が防止できる。

（実施例） 石英ガラスからなるガス仕切体を用いて第１図に示す本
発明装置を組立て、キャリアガス、パージ用ガスに市、
原料ガスにアルシン（ＡｓＨ＊　）及びトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）ｉ用いてＧａＡｓ基板上にＣａ　Ａｓ薄
膜を成長させた。先ずサセプタとガス仕切体を基板交換
室内に移動させて、ゲートバルブを閉じてから基板交換
口を開いてサセプタ上にＣａＡＳ基板を取付け、しかる
後基板交換口を閉じてからパージガス導入口と排出口を
開いて基板交換室内をパージし、続いてゲートバルブを
開いて基板を反応室内に挿入品ると共に、ガス仕切体を
反応室の排出口とゲートパルプ間に配置した。このよう
にして基板交換室のパージガス排出口を閉じ、パージガ
ス導入口を少し開いた状態として反応室内に原料ガスを
導入し、基板を所定温度に加熱して基板上にＧａＡｓ薄
膜ヲ成長させた後、原料ガスの導入を止め基板温度を下
げてから基板を基板交換室内に移し、ゲートバルブを閉
じてから基板交換口を開いて基板の交換を行なった。こ
のようにして基板上のＧａＡｓ薄膜の成長を数回繰返し
、ゲートパルプとサセプタへの反応生成物の付着状態を
調べ、第６図に示す従来装置の場合と比較した。

その結果従来装置では５〜１０回の繰返し毎にゲートパ
ルプと支持棒の洗浄と、Ｑ　ＩＪソング交換が必要であ
った。これに対し本発明装置では２０回繰返し後もゲー
トパルプと支持棒には何等異常が認められず、装置の稼
動率が大巾に向上した。

さらに先願発明の装置と比較すると本発明の装置におい
ては製品の歩留りが５０％程度向上した。

（発明の効果） このように本発明によれば基板上の半導体薄膜の気相成
長時の基板交換室ゲートバルブ及び支持棒の反応生成物
による汚染を防止し、装置のメンテナンスの回数が減少
し、装置の稼動率全署しく向上し、かつ製品歩留りを著
しく改善するなど工業上顕著な効果を奏するものである
。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明横型装置の一例を示す説明図、第２図は
本発明縦型装置の一例を示す説明図、第５図、第４図及
び第５図は本発明のガス仕切体の一例を示す説明図で夫
々（ａ）は側面図（ｂ）は平面図、第６図は従来の横型
気相成長装置の一例を示す説明図、第７図は従来の縦型
気相成長装置の一例を示す説明図である。 １・・・反応室、２・・・原料ガス導入口、５・・・原
料ガス排出口、ヰ・・・水冷ジャケット、５・・・ＲＦ
コイル、６・・・ゲートパルプ、７・・・基板交換室、
８・・・パージガス導入口、９・・・パージガス排出口
、１０・・・基板交換口、１１・・・基板、１２・・・
サセプタ、１３・・・支持棒、１埠・・・ガス仕切体、
１５・・・突出部、１６・・・挿通孔、１７・・・鍔 特許出願人　古河電気工業株式会社 第１図 第２図 第３図　　　　第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原料ガスの導入口と排出口を設けた反応室の排出口側端
   部に、ゲートバルブを介して基板交換室を取付け、内部
   に両室内を移動できる基板取付台を設け、反応室内の原
   料ガスの流れの中で基板を加熱することにより、基板上
   に半導体薄膜を成長させた後、基板を基板交換室内に移
   して交換する装置において、基板取付け台より原料ガス
   の流れの下流側に、装置内壁との間に間隙を有する移動
   可能の算盤玉状のガス仕切体を設け、反応室内で基板上
   の半導体薄膜成長時に、反応室の排出口とゲートバルブ
   間に該算盤玉状のガス仕切体を配置することを特徴とす
   る半導体薄膜気相成長装置。