(57)【要約】【課題】反応ガスがサセプターに当たる際の渦流の発生を防止し、膜厚均一性を向上できるＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】反応炉及び基板２を加熱用ランプヒーター５により所定の温度まで上昇させ、基板２をセットしたサセプター４を所望の回転数で回転させながら、反応炉内下部中央の反応ガス導入管１より、反応ガスを供給する。この時、反応ガスは反応ガス分岐部６の分岐点で衝突し、1回目の攪拌が行われ、その後、反応ガス合流部７の合流部で合流する際に、２回目の攪拌が行われる。反応ガスは反応ガス導入管１開口部より放射状に反応炉内に供給され、反応炉内下部の反応ガス導入管１の開口部と同軸上に位置するサセプター４の下部表面に設けられた円錐形の反応ガス流動案内部８により、サセプター４の外周方向に案内され、基板上での成膜に伴い消費された後、反応ガス排出部３より排出される。【選択図】図１
2006013032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応炉内上部に基板を保持するサセプターを有し、前記サセプター上に表面を下側にして複数の基板を設置する気相成長装置であって、
前記反応炉の中央下部に設けられた反応ガス供給手段と、
前記反応ガス供給手段の途中に設けられた反応ガス攪拌手段と、
前記サセプターの下部表面に設けられ、前記反応ガスの流れを前記基板表面と水平になるよう案内するための反応ガス流動案内手段と、
前記反応ガスを前記反応炉外部に排出するための反応ガス排出手段と、を備えたことを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記反応ガス流動案内手段は、その頂点が下側を向いている円錐形であることを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記反応ガス供給手段における前記反応炉内部の開口部は、前記反応ガス案内部の円錐形と同じ角度で開口していることを特徴とする請求項２記載のＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記反応ガス攪拌手段は、分岐部と合流部を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記反応ガス排出手段は、前記サセプターと水平となる位置に配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水平反応炉を有するＣＶＤ装置において、ランプヒーター等の加熱方式を用い、反応炉内上部に回転機構を有した複数枚の基板をセットするサセプターを設け、サセプター下部表面に、反応炉内下部に設けた反応ガス導入管開口部と同軸上の位置に反応ガス流動案内部を備えた、ＣＶＤ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまでのＣＶＤ装置における、水平反応炉の構成を図２に示す。有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）を用いた化合物半導体の成長工程において、ＭＯＣＶＤ装置の反応炉内をランプヒーター５等で所定の温度で加熱し、回転機構を有したサセプター４を回転させながら、ＰＨ3、ＡｓＨ3等の反応ガスを供給する。サセプター４には基板２が複数枚セットされていて、反応炉内上部に設けられている。また、反応ガスは、反応炉内中央下部に設けられた反応ガス導入管１より反応炉へ図示しない箇所のガス管で混合されて反応炉内に導入される。
【０００３】
この時、反応ガスがサセプター４に衝突することにより攪拌効果が向上し、反応炉内に均一に反応ガスが供給される。よって、基板２の表面近傍では、ガス濃度が安定し、均一でかつ良質な化合物半導体薄膜が形成されるが、薄膜成長によって、反応ガスが消費されるため、均一な薄膜を形成するには基板２の表面近傍での反応ガスの流動性も大きく関係する。
【０００４】
これまでは、反応炉内下部中央に設けた反応ガス導入管１の中央から半径円周方向の反応ガス排出部３の外側に向かって、サセプター４との距離が短くなるよう傾斜をもたせ、反応ガスの流動性を良くしていた（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１６８０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の水平反応炉の構成では、反応炉内下部中央の反応ガス導入管より導入された反応ガスは反応炉内上部で衝突し、下部方向へ逆流しながら攪拌され安定した反応ガスとなり傾斜にそって流動し、反応ガス排出部より排出されていた。この時、反応炉内中央部で部分的に反応ガスによる渦流が発生するため、特に反応ガス導入管直上に位置したサセプター中央部近傍に位置する基板は、反応ガスの渦流の影響により薄膜の均一性が低下し易いという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、反応炉内での反応ガスの渦流を抑制し、更に反応ガスの流動性を向上したＣＶＤ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明のＣＶＤ装置は、反応炉内上部に基板を保持するサセプターを有し、前記サセプター上に表面を下側にして複数の基板を設置する気相成長装置であって、前記反応炉の中央下部に設けられた反応ガス供給手段と、前記反応ガス供給手段の途中に設けられた反応ガス攪拌手段と、前記サセプターの下部表面に設けられ、前記反応ガスの流れを前記基板表面と水平になるよう案内するための反応ガス流動案内手段と、前記反応ガスを前記反応炉外部に排出するための反応ガス排出手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記反応ガス流動案内手段は、その頂点が下側を向いている円錐形であることが好ましい。
【０００９】
前記反応ガス供給手段における前記反応炉内部の開口部は、前記反応ガス案内部の円錐形と同じ角度で開口していることがさらに好ましい。
【００１０】
前記反応ガス攪拌手段は、分岐部と合流部を有することがさらに好ましい。
【００１１】
前記反応ガス排出手段は、前記サセプターと水平となる位置に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明は反応ガス管部に反応ガス攪拌部を設けることにより、反応ガスの攪拌効果を向上させ安定した反応ガスの供給を可能にし、更に反応炉内上部のサセプター下部表面に円錐形の反応ガス流動案内部を設けることにより、反応炉内中央部で発生していた反応ガスの渦流を抑制し、サセプターにセットされている複数枚の基板上への反応ガスの流動性を向上させ、サセプターにセットされた複数枚の基板上に安定して均一性の良い薄膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態におけるＭＯＣＶＤ装置について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施形態におけるＭＯＣＶＤ装置の反応炉要部構成図である。
【００１４】
図１において、１は反応ガス導入管、２は基板、３は反応ガス排出部、４は反応炉内上部に設置された回転機能と基板保持部を有したサセプター、５は反応炉及び基板加熱用ランプヒーター、６は反応ガス分岐部、７は反応ガス合流部、８は反応ガス流動案内部、９は反応ガス分岐管である。以上のように構成されたＭＯＣＶＤ装置について、以下その動作を説明する。
【００１５】
まず、反応炉及び基板２を加熱用ランプヒーター５により所定の温度まで上昇させ、サセプター４上に、基板２をその表面を反応炉内下側に向くようにセットした後、所望の回転数で回転させながら、反応炉内下部中央の反応ガス導入管１より、図示しない箇所で混合されたＰＨ3、ＡｓＨ3等の反応ガスを供給する。この時、反応ガスは反応ガス導入管１と反応炉入口の間に設けられた反応ガス分岐部６の分岐点で衝突し、1回目の攪拌が行われる。その後、反応ガスは、反応ガス分岐管９を流れ、次に反応ガス合流部７の合流部で合流する際に、２回目の攪拌が行われる。
【００１６】
従って、反応炉内に導入される前に、反応ガス導入管1内を通過する反応ガスは十分に攪拌された状態で反応ガス導入管１開口部より放射状に反応炉内に供給される。供給された反応ガスは、反応炉内下部の反応ガス導入管１の開口部と同軸上に位置するサセプター４の下部表面に設けられた円錐形の反応ガス流動案内部８により、サセプター４の外周方向に案内され、基板上での成膜に伴い消費された後、反応ガス排出部３より排出される。
【００１７】
反応ガス流動案内部８を設けることで、サセプター４に反応ガスが直接衝突することが避けられ、ガスの流れがサセプターの面方向に沿ってスムーズになる。これにより、基板表面に到達するまでに十分に反応ガスが攪拌されるため成長膜厚等の面内、面間均一性が向上すると言う効果を確保しつつ、反応炉内中央部で発生していた反応ガスの渦流は抑制されるので、より均一な薄膜の成長が可能となる。
【００１８】
なお、サセプター４のみでなく、基板２を回転させても同様な効果が得られることはいうまでもない。
【００１９】
また、本実施の形態ではフェイスダウン方式のサセプターを用いているが、フェイスアップ方式のサセプターを用いても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００２０】
また、本実施形態では、反応ガス分岐管を二股形状としたが、複数の分岐形状としても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００２１】
なお、本実施の形態では、ＭＯＣＶＤ装置を例にとって説明したが、その他のＣＶＤ装置でも同様の効果が得られることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明のＣＶＤ装置は、化合物半導体薄膜等を基板上に成長する際の膜厚等の均一性を向上させることができ、特に水平反応炉タイプのＭＯＣＶＤ装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態におけるＭＯＣＶＤ装置の反応炉要部構成図
【図２】従来の技術におけるＭＯＣＶＤ装置の反応炉要部構成図
【符号の説明】
【００２４】
１  反応ガス導入管
２  基板
３  反応ガス排出部
４  サセプター
５  加熱用ランプヒーター
６  反応ガス分岐部
７  反応ガス合流部
８  反応ガス流動案内部
９  反応ガス分岐管
【図１】
2006013032.tif 000003
【図２】
2006013032.tif 000004