(57)【要約】【課題】  装置をコンパクトにでき、原料ガスを効率よく使用して、均一な半導体結晶を成長できるＭＯＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】  ガス排出口２６を有する反応菅１５と、この反応菅１５の上部に設けられ、反応菅１５に外部から結晶成長用のガスを供給するガス供給口を備えたフランジ１６と、反応菅１５中に基板１１を載置する載置台１２と、を有するＭＯＣＶＤ装置１０において、反応菅１５の内側にあって、かつガス供給口２６の下部のフランジ１６に対向配置された基板１１に対する前記結晶成長用のガスの流速を均一とする回転数で回転させる回転体２２を設けた。【選択図】      図１
2006229104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス排出口を有する反応菅と、前記反応菅の上部に設けられ、前記反応菅に外部から結晶成長用のガスを供給するガス供給口を備えたフランジと、前記反応菅中に基板を載置する載置台と、を有するＭＯＣＶＤ装置において、
前記反応菅の内側にあって、かつ前記ガス供給口の下部の前記フランジに対向配置された前記基板に対する前記結晶成長用のガスの流速を均一とする回転数で回転させる回転体を設けたことを特徴とするＭＯＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体結晶を作成するためのＭＯＣＶＤ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザ等の発光素子を構成する化合物半導体結晶等は、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて、結晶成長により作製される。ＭＯＣＶＤ装置においては、内部に所定の基板を配置すると共に、その基板上に所定の結晶を成長させるため反応ガスを流す反応管と、その反応管を外気に対して密閉するためのフランジとが用いられるのが一般的である。フランジには、反応ガスを導入するための配管が配置されている。
【０００３】
ここで、フランジを用いるのは、反応管の開閉を容易にできること、フランジによる密閉構造は気密性が高いので、反応管内部を容易に高真空状態にでき、ここに反応性ガスを導入することにより、反応管内部の反応ガスの純度の保持（不純物の混入の抑制）が容易であることである。
【０００４】
図４に、従来のフランジを有するＭＯＣＶＤ装置を示す。反応管１５にはフランジ１６が取り付けられており、フランジ１６には、反応管１５内部に複数の原料ガス２７を供給するための原料ガス配管２３、２４が取り付けられている。反応管１５内に導入される原料ガス２７の流れを改善するために、フランジ１６と反応管１５との間にはメッシュ２５を配置してある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】実開昭６３−５６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のフランジを用いるＭＯＣＶＤ装置においては、原料ガス配管２３、２４より導入され、フランジ１６内部を通過して反応管１５に達する原料ガス２７の濃度は、フランジ１６部では流れの垂直方向には均一となってはいない。フランジ１６と反応管１５との間に配置したメッシュ２５を通過することによって、濃度分布の改善は行われるものの十分ではなく、反応管１５内の所定位置に配置された基板上へ到達する原料ガス２７の濃度を、基板面内で均一にすることが困難であり、そのため、均一な半導体結晶を得ることも困難であった。これらを改善するために、フランジ１６と基板との距離を長く保つ必要があり、そのため反応管１５を長くすると共に、多量の原料ガス２７を供給する必要があり、装置の大型化と原料ガス２７の使用効率が悪いという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題を解決して、装置をコンパクトにでき、原料ガスを効率よく使用して、均一な半導体結晶を成長できるＭＯＣＶＤ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための手段として、本願発明は、ガス排出口を有する反応菅と、前記反応菅の上部に設けられ、前記反応菅に外部から結晶成長用のガスを供給するガス供給口を備えたフランジと、前記反応菅中に基板を載置する載置台と、を有するＭＯＣＶＤ装置において、前記反応菅の内側にあって、かつ前記ガス供給口の下部の前記フランジに対向配置された前記基板に対する前記結晶成長用のガスの流速を均一とする回転数で回転させる回転体を設けたことを特徴とするＭＯＣＶＤ装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、前記反応菅の内側にあって、かつ前記ガス供給口の下部の前記フランジに対向配置された前記基板に対する前記結晶成長用のガスの流速を均一とする回転数で回転させる回転体を設けたので、装置をコンパクトにでき、原料ガスを効率よく使用して、均一な半導体結晶を成長できるＭＯＣＶＤ装置を提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。
なお、説明の簡略のために、参照符号については、従来例と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【実施例】
【００１０】
図１は、本発明のＭＯＣＶＤ装置の実施例を示す構成図である。
図２は、本発明のＭＯＣＶＤ装置の実施例におけるフランジ部を示す構成図である。
図３は、本発明のＭＯＣＶＤ装置の実施例におけるフランジ部内の回転体を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、本発明の実施例であるＭＯＣＶＤ装置１０は、反応管１５と、反応管１５に接続するフランジ１６及び排気装置２６より構成される。フランジ１６は、反応管１６を密閉するものであり、所定の位置に、原料ガス配管２３、２４及びシャフト１８が配置されている。
【００１２】
原料ガス配管２４はガス供給装置１９に接続されており、ガス供給装置１９より所定の反応ガスを、原料ガス配管２４を経由して反応管１５に導入できる。
同様に、原料ガス配管２３は、気化器２０及び配管２８を介してガス供給装置２１に接続されており、気化器２０で気化して得られた所定の反応ガスを、配管２８を通して供給されるガス供給装置２１からのキャリアガスによって、原料ガス配管２３を経由して反応管１５に供給できる。
【００１３】
シャフト１８は外気に対してシールした状態で、一方の端がフランジ１６の内側に露出しており、図２に示すように、フランジ内で回転体２２の回転中心に連結して回転体２２を回転可能に保持している。シャフト１８の他方の端はフランジ１７の外部に出ており、モータ１７の軸に連結している。
【００１４】
反応管１５に接続する排気装置２６によって、反応管１５内の気体を排気することによって、反応管１５内を所望の気圧、例えば、５０Ｔｏｒｒの低圧に保持することができる。
反応管１５内部には、基板支持台１２が設けられており、この基板支持台１２上には、例えば、Ｓｉウエハーなどからなる半導体基板を配置するようになっている。基板支持台１２には、ヒーター１３が配置されている。ヒーター１３は、反応管１５の外部に配置された電源１４に接続しており、電源１４により、ヒーター１３に通電されて、基板１１を所定の成膜温度、例えば、３００℃程度に加温保持することができるようになっている。
【００１５】
上述した気化器２０には、ＰＺＴ（Ｌｅａｄ  Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  Ｔｉｔａｎａｔｅ）
や、ＳＢＴ（Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ  Ｂｉｓｍｕｔｈ  Ｔｉｔａｎａｔｅ）などの強誘電体膜の原料となる有機金属が、溶媒や加熱などにより気化した状態で貯蔵されている。ＰＺＴ膜の原料となる有機金属としては、例えば、Ｐｂ（Ｃ22Ｈ19Ｏ2）があり、ＳＢＴ膜の原料となる有機金属としては、例えば、Ｓｒ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2）2がある。これら原料は気化器２０で気化された後、キャリアガス供給装置２１により配管２８を通して供給される水素等のキャリアガスと混合され、原料ガス配管２３を通し、フランジ１６を介して反応管１５に供給される。
【００１６】
図２に示すように、フランジ１６の内部には、フランジ１６内を通過する原料ガス２７を攪拌するための回転体２２が設けられている。上述のように、回転体２２には、モーター１７の回転軸がシャフト１８を介して取り付けられているので、モーター１７を回転させることによって回転体２２を回転できる。回転体２２の回転数は、例えば５０ｒｐｍから２００ｒｐｍの範囲が適当である。
【００１７】
図３には、回転体２２の一例を示してある。ここでは、回転するシャフト１８に取り付けられた、回転することによって原料ガスを攪拌直交する２枚のはねからなる回転体２２を示してある。
この回転体２２により、フランジ１６内に供給される原料ガス２７は、フランジ１６内で均一に攪拌されたうえで、基板１１の面上に供給されるので、原料ガス２７は、均一に基板１１に達して、基板１１上には面内均一な結晶を形成することができる。
【００１８】
また原料ガスの反応管１５内部での濃度分布を均一にできるので、反応管１５の長さ（高さ）を大きくして、濃度勾配を緩和する必要がないので、反応管の高さを低くすることが可能であり、原料ガスの消費効率を高くすることが可能である。
以上、基板１１としてＳｉウエハーを用い、ＰＺＴやＳＢＴを結晶成長する例を説明したが、これに限定されるものではない。
【００１９】
例えばＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体ウエハーなどの基板１１を用い、例えば６７０℃程度の成膜温度に加熱し、気化器２０に装填したＧａＡｓ結晶の原料となる有機金属、例えばＴＭＧ（Ｔｒｉ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｇａｒｉｕｍ）とか、Ｉｎｐ結晶の原料となる有機金属、例えばＴＭＩ（Ｔｒｉ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｉｎｄｉｕｍ）をキャリアガス供給装置２１により配管を通して供給される水素等のキャリアガスと共に、原料ガス配管２３及びフランジ１６を介して反応管１５に供給する場合にも同様に適用されるものである。
【００２０】
この場合でも、フランジ１６内部には、フランジ１６内を通過する原料ガス２７を攪拌するための回転体２２の回転により、原料ガス２７がフランジ１６内で均一に攪拌され、基板１１面上に均一な原料ガス２７が供給されるので、基板１１上には、面内均一な結晶を形成することができる。また原料ガス２７の反応管１５内での濃度分布を均一にできるので、反応管１５の長さ（高さ）を大きくして、濃度勾配を緩和する必要がないので、反応管の高さを低くすることが可能であり、原料ガスのの消費効率を高くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のＭＯＣＶＤ装置の実施例を示す構成図である。
【図２】本発明のＭＯＣＶＤ装置の実施例におけるフランジ部を示す構成図である。
【図３】本発明のＭＯＣＶＤ装置の実施例におけるフランジ部内の回転体を示す図である。
【図４】従来例のＭＯＣＶＤ装置のフランジ部を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０…ＭＯＣＶＤ装置、１１…基板、１２…基板支持台、１３…ヒーター、１４…電源、１５…反応管、１６…フランジ、１７…モータ、１８…シャフト、１９…ガス供給装置、２０…気化器、２１…キャリアガス供給装置、２２…回転体、２３…原料ガス配管、２４…原料ガス配管、２５…メッシュ、２６…排気装置、２７…原料ガス、２８…配管。
【図１】
2006229104.tif 000003
【図２】
2006229104.tif 000004
【図３】
2006229104.tif 000005
【図４】
2006229104.tif 000006