JPS6236812A - 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】 （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
有底回心管状部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）、１：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。カス導入日（４５）
より導入Ｓ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、管壁周辺での原ネ１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カス（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Ｌ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−に、上記サセプタ
（４１）が高温そ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収率が一■−らな
いばかりか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（４２
）Ｌ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１一部
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
−Ｆ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（２４
）を形成した同心管状構造とし、１１一つ、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）Ｊ−の結晶基板（２６）ｌ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−Ｌ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。

（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。

（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。

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２　ｒ　ｏ　）が、
下部に排気口（３）が設けられた反応管（１）（内ｆｐ
２ｒ５）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。−Ｆ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」
−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）、（ｉｏ）
・・・が穿設されている。

一方、−に記反応管（１）の周囲には冷却ジャケラ）（
１１）が設けられるとともに、−側下部には冷媒の給入
口（１２）が他側に部には冷媒の排出ｒ１（１３）が設
けられている。また、この冷却ジャケラ）（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−１−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ｒｌ（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）内を一卜昇して
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’））。

の結晶基板（１５）ｌ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）上面が配置される。

なお、この有底同心管（６）とサセプタ（４）の−１−
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ｐ　２　ｒ６以下とする
が、可能な限り２　ｒ　ｅに近い値とする。さらに、有
底同心管（６）の内径２　ｒ　３と円管（５）の外径２
ｒ２、内径２ｒ１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。

３′　　２　　□ 」−記円管（５）と有底同心管（６）の底部との間隙ｄ
１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）の実施例の他側を示し、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）の底部に開目し、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、上記有低同心菅（６ａ）とこのサセプタ（４ａ
）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） 」二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
、この有底同心管の一ヒ端部は」−、記反応管に固着さ
れ、住つ、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／＜ツ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）ドーピ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Ｌ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
。

【図面の簡単な説明】

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［１
（４）・・・サセプタ（５）・・・円管　（６）・・・
有底同心管（８）・・・八ツフル板　（１１）・・・冷
却ジャケット（１４）・・・ＲＦコイル 第１図 Ｎ　　　　＼ｒ 第６図 第７図 °１　）。 Ｏ。 Ｑ　　　　　　　　　　　　　　　０ ２３゜　　Ｏｏ 手続補正書（自発） 昭和６１年３月１１日 庁長官宇賀道部殿 事件の表示 昭和６０年特許願第１７６１７０号 発明の名称 半導体薄膜気相成長装置 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都千代田区丸の内２丁目６番１号名称（５２
９）古河電気工業株式会社 ４・１ 住１ 氏ど ５．７ ６、補正により増加する発明の数　　Ｏ７、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ８、補正の内容 （１）明細書第２ページ第５行ｆ）「有底同心管状部に
一様」を［有底同心管と反応管がつくる環状空間に一様
」に補正します。 （２）同書第３ページ第１６〜１７行の［するので収ｉ
がトらないばかりか対流が」を「するので原料収率が上
らない、また、対流が」に補正します。 −届一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。