化合物半导体制造用的水平反应炉制造技术

本发明专利技术涉及可以形成大面积均匀薄膜的化合物半导体制造用水平反应炉。在化合物半导体制造用水平反应炉中，含有密闭的容器形状的反应炉外壳和具有几个容纳基板的基板容纳部分的上面，所述上面包括：位于上述反应炉外壳内部的接受器、接受器加热装置、从该接受器的中央下部供给Ｖ族气体的Ｖ族气体供应装置、向着上述接受器上面的中央，从上部供给Ⅲ族原料及输送气体的Ⅲ族原料及输送气体供应装置以及把反应炉内的反应气排出反应炉外部的反应气排出装置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体制造装置的反应炉，特别是涉及大面积的III-V族化合物半导体制造用的水平反应炉。现有技术满足计算机、通信、多媒体等未来信息领域所必须的高速化、大容量化、广域化、个人化、智能化、图像化的化合物半导体元件，大部分是通过取向生长法制造的。化合物半导体可以用作显示器用的发光二极管(LED)、光通信、CD/VD(激光唱片/录像盘)用的LD(激光唱片)、受光元件、高速计算机用元件、卫星通讯用元件等，可以推测今后可以用于移动通讯、高密度ODD(光学数字显示器)用的蓝色LD(激光二极管)、光计算机用元件等。彩色图像、图影及显示元件等所用的发光元件，可以把红色、绿色、蓝色的三色LED进行组合而实现全色显示。其中，蓝色LED是采用具有约450nm左右发光波长的III-V族氮化物类半导体材料AlN、GaN和InN等制造的。在制造III-V族氮化物半导体时，通常使用有机金属化学气相淀积(MOCVD)装置，该装置分成水平反应炉及垂直反应炉两种形式。采用MOCVD装置使III-V族化合物半导体取向薄膜生长时，作为III族原料，一般使用液态有机金属，通过输送气体(载气)将其供给反应炉。V族原料，主要是以气体状态直接地或通过输送气体进行稀释后供给反应炉。此时，为了得到质量好的取向薄膜生长，重要条件之一是控制基板上的反应气的流速，反应气的层流必须以与基板平行的方式形成。为了得到这样的流动，由于垂直反应炉的喷射器部分和接受器之间非常近，故必须使放置基板的接受器以高速(数百～数千rpm)旋转。与此相反，水平反应炉，由于反应气的流动易于与基板平行地形成比较好的层流，因此，薄膜的厚度比采用垂直反应炉时要均匀，这是其优点。然而，难以实现大面积生长，这是其缺点。涉及采用现有技术制造III-V族化合物半导体的文献，可以举出Nakamura等的美国专利5433169以及Crawley等的欧洲专利第0687749 A1号。本专利技术拟解决的课题本专利技术的目的是提供一种既能实现水平反应炉层流又能提高制造大面积均匀薄膜的III-V族化合物半导体制造用的水平反应炉。用于解决本课题的办法为了达到上述目的，本专利技术提供一种水平的反应炉，其特征在于，在该化合物半导体制造用水平反应炉中，设置有密闭的容器形状的反应炉外壳、位于所述反应炉外壳内部的接受器，该接受器上面有数个安放基板的基板放置部分、接受器加热装置、从上述接受器的中央下部供给V族气体的V族气体供应装置、对着上述接受器的上面中央从上部供给III族原料及输送气体的III族原料及输送气体供应装置以及用于把反应炉内的反应气体排出反应炉外的反应气体排出装置。优选的是，所述III族原料及输送气体供应装置的出口应处于上述V族气体供应装置的出口相对应的位置。另外，本专利技术的水平反应炉要求还包含在上述V族气体供应装置出口的上部形成一个使通过所述出口将供给的V族气体流动导向至半径方向外侧的V族气体流动的导向部分、从上述III族原料及输送气体供应装置出口形成隔离，使通过上述出口供应的III族原料及输送气体的流动导向半径方向外侧的III族原料及输送气体流动的导向部分。上述III族原料及输送气体流动导向部分，优选是其顶点向着上侧形成圆锥形。上述反应炉外壳的上板，从其中心愈往半径方向的外侧，高度愈低地形成倾斜。另外，本专利技术的化合物半导体制造用水平反应炉还要求有在V族气体到达基板前加热V族气体的加热装置和使上述接受器旋转的接受器旋转装置。附图的简单说明附图说明图1是本专利技术反应炉的概略图。图2是具有多个基板容纳部分的接受器的概略平面图。本专利技术实施方案下面通过附图详细说明本专利技术。图1是本专利技术实现的优选的大面积化合物半导体制造用水平反应炉的概略图。本专利技术的反应炉，在化合物半导体形成的反应工序中主要用于MOCVD(金属有机化合物气体淀积)工序，也可用于上述目的其他工序。图1示出的反应炉1包括密闭的容器形状的反应炉外壳10、容纳数个形成半导体膜的基板60的接受器20、用于加热接受器20上基板60的接受器加热装置70、V族气体供应装置40、III族原料及输送气体的供应装置30以及从反应炉外壳10排出反应气C的反应气排出装置50。反应炉外壳10是图1所示的密闭的容器形状，其内部容纳接受器20。反应炉外壳10的上板12与接受器20的上面22一起，具有使反应气C形成层流流动的功能，并覆盖上述接受器20的整个上面22。另外，在反应炉外壳10的上板12中央，形成一个与反应炉外壳10内部相通的III族原料及输送气体供应装置30的出口，以使III族原料及输送气体供入反应炉1内。在反应炉外壳10的侧面具有使形成半导体膜而残留的反应气C排至外部的反应气排出口55，在接受器20的外侧面和反应炉外壳10侧面之间形成反应气可以流通的通路。反应炉外壳10的下部面，一方面把反应炉外壳10的内部与外部隔断使保持密封状态，另一方面具有使V族气体A导向反应炉1内的V族气体供应管41和接受器20旋转的旋转部分25。如图2所示，在接受器20的上面，备有可以容纳多个半导体生长形成用基板60的多个基板容纳部分65，基板容纳部分65沿着接受器20的四周配置。另外，在接受器20中，在接受器20的中央形成用于供应V族气体A的V族气体供应装置40的出口。用于使接受器20旋转的接受器旋转部分25，优选从接受器20的下面向下延长而形成。另外，接受器20和旋转部分25也可以形成独立的部件。旋转部分25可采用其他的驱动源使其旋转，通过该旋转部分25及接受器20的旋转，在离接受器20中心相同距离的圆周方向容纳的多个基板60，可分别进行均质的薄膜生长。另外，在接受器旋转部分25的内侧空间设置用于加热接受器座20的加热器电线、温度气体传感器等。V族气体供应装置40，是把V族气体A从反应炉1的外部气体供应源导向反应炉外壳10的V族气体供应管41而构成的，其出口贯穿接受器20的中央延长至上面22，形成通过它把V族气体A喷射至上部。通过接受器20的中央供给的V族气体A，与III族原料及输送气体B混合，然后，沿着反应炉外壳10的上板12的内表面和接受器上面22之间形成的反应气体流动通路沿着半径方向的外侧以形成反应气体C的层流而流动。III族原料及输送气体供应装置30，是由III族原料及输送气体供应管31构成，该供应管31把来自反应炉1外部的III族原料及输送气体供应源的原料气导至反应炉外壳10内部，其出口在反应炉外壳10的上板12上形成，通过它供应的III族原料及输送气体B，与V族气体供应装置供应的V族气体A，在到达基板60前互相混合，形成反应气C。优选的是，上述III族原料及输送气体供应装置30的出口是对着接受器20中央形成的上述V族气体供应装置40的出口位置。从反应炉1中央的上部及下部分别供应的III族原料及V族气体A，一边形成层流流动一边互相接触及混合，从接受器20的中央向半径方向的外侧形成均匀的层流而进行流动，因此，在接受器上面22沿圆周方向容纳的全部基板20，同时形成均匀的薄膜。另外，如图1所示，反应炉外壳10的上板12，除中央的III族原料及输送气体供应装置30的出口部分外的其余部分，从反应炉外壳10的中心部分愈往半径方向的外侧愈向低倾斜。通过这样的构成，由于气体从中央往半径方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平反应炉，其特征是，在化合物半导体制造用水平反应炉中，具有：密闭的容器形状的反应炉外壳；位于上述反应炉外壳内部的接受器，该接受器上面具有多个容纳基板的基板容纳部分；接受器加热装置；从上述接受器的中央下部供给Ⅴ族气体的Ⅴ 族气体供应装置；向着上述接受器上面的中央，从上部供给Ⅲ族原料及输送气体的Ⅲ族原料及输送气体供应装置以及把反应炉内的反应气排出反应炉外部的反应气排出装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴根燮，南承宰，李喆鲁，白秉峻，
申请(专利权)人：汉沃克有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]