气相生长装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种气相生长装置，可在晶片面内的整个区域气相生长具有良好均匀性的薄膜，该气相生长装置至少包括：可密闭的反应炉；晶片收容机构（晶片保持器），设置在该反应炉内，具有在表面侧保持晶片用的晶片放置部（配置孔）；气体供给机构（气体导入管），用来向着晶片供给原料气体；用来加热上述晶片的加热机构（加热器）；均热机构（托座），既保持上述晶片收容机构，又使来自上述加热机构的热量均匀化，在上述反应炉内，一边通过上述加热机构经上述均热机构以及上述晶片收容机构加热晶片，一边在高温状态下供给原料气体，由此使生长膜形成在上述晶片表面上，其中，在上述晶片收容机构的背面侧形成呈拱状下凹的凹部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及气相生长装置，该气相生长装置通过一边加热晶片一边在高温状态下供给原料气体，以使化合物半导体等的薄膜气相生长在晶片表面上，尤其涉及谋求晶片的面内温度分布均匀化的技术。
技术介绍
在现有技术中，气相生长法被利用在产业界的各种领域之中。在该气相生长法中，在生长于晶片上的薄膜的面内整个区域中膜厚、组成以及掺杂浓度为均匀，不言而喻这一点是必须的项目。而且，在面内整个区域的膜厚等的均匀化的实现手段中可以考虑各种方法，但是在加热晶片时的均热化是最重要的要素技术。图5是表示已有的一般气相成长装置的结构例的剖视图。如图5所示，气相成长装置100包括反应炉1、配置晶片2的晶片保持器3、放置晶片保持器3的托座4、设置在托座4的下侧的加热器5、旋转自如地支持晶片保持器3以及托座4的旋转机构6、供给原料气体或载流气体的气体导入管7和排出未反应气体的排气管8等。图6是表示晶片保持器3的详细结构的放大图，(a)是俯视图，(b)是沿着(a)的A-A线的剖视图。晶片保持器3按如下方式构成，使其单面的同一圆周上形成多个(图6中是6个)用于配置晶片2圆形配置孔3a，以相反一侧的面与托座4相接触。另外，托座4是由热传导率较高的材质(例如钼等)构成，从而均匀传递来自加热器5的热量。此外，一般来说，也可将热传导率较高的石墨或钼等用于晶片保持器3。在具有上述结构的气相成长装置中，通过用加热器5从托座4的下侧进行加热，从而经托座4、晶片保持器3而将热量传递给晶片2，使晶片2上升到规定的温度。此外，借助旋转机构6使托座4以规定的转速旋转，由此一边向晶片2表面均等供给从气体导入管7导入的原料气体或载流气体，一边进行薄膜的气相生长。此外，在图5、6中用一个部件构成放置晶片2的晶片保持器3，但是还提供了如下的气相生长装置，即在放置多个晶片的情况下，与各晶片相对应地设置多个晶片保持器，在托座的规定位置处放置上述多个晶片保持器(例如，参考专利文献1)。专利文献1特开平11-8119号公报但是，在上述气相生长装置100中判明出如下内容，在包含晶片2的整个晶片保持器3中，与晶片2相平行的面上的面内温度分布产生了大的不均匀。此外，在对晶片保持器自身的温度分布进行调查时还判明了如下内容，晶片保持器表面的中心部的温度变得比周边部的温度高(例如15℃以上)。这被认为，主要是由于加热器5的加热方式和设置位置、或者托座4、晶片保持器3以及晶片2的热传导率(热扩散率)的不同和接触热阻而引起的。即如托座4和晶片保持器3、晶片保持器3和晶片2那样的固体彼此之间的接触不是完全的面接触，而是不连续的面接触(是点接触的集合)，因而在各边界面上的热阻不均匀，从而引起晶片保持器3(包含晶片2)的温度分布的恶化。其结果是，在已有的气相生长装置中晶片2的面内温度分布不均匀，因而很难使均匀性优异的薄膜气相生长在晶片2的面内整个区域。
技术实现思路
本专利技术正是为了解决上述问题点而提出来的，目的是提供一种气相生长装置，该气相生长装置为了改善晶片的面内温度分布，可使具有良好的均匀性的薄膜气相生长在晶片的面内整个区域。本专利技术的气相生长装置，至少包括可密闭的反应炉；晶片收容机构(晶片保持器)，设置在该反应炉内，具有在表面侧保持晶片用的晶片放置部(配置孔)；气体供给机构(气体导入管)，用来向着晶片供给原料气体；加热机构(加热器)，用来加热上述晶片；均热机构(托座)，既保持上述晶片收容机构，又使来自上述加热机构的热量均匀化，在上述反应炉内，一边通过上述加热机构经上述均热机构以及上述晶片收容机构加热晶片，一边在高温状态下供给原料气体，使生长膜形成在上述晶片表面上，其中，在上述晶片收容机构的背面侧形成有呈拱状下凹的凹部。由此，在晶片收容机构和均热机构之间形成由热传导率较低的气体充满的空间，该空间越大、即拱状凹部的中心部(晶片收容机构的中心部)越大，则热量的传导效率会变得越差。因而，虽然在已有晶片收容机构中越是中心部温度会变得越高，但是根据本专利技术的晶片收容机构可知，可以降低中心部和周边部的温度差。此外，若设置在上述晶片收容机构处的拱状凹部的高度取为H、直径取为D，则可将高度和直径的比H/D取为0.01～2.00％。上述拱状凹部的高度和直径的比H/D优选为0.50～1.50％。由此，可使晶片收容机构的表面上的中心部和周边部的温度差在10℃以下。此外，设置在上述晶片收容机构上的拱状凹部的高度H优选为0.01～3.00mm。由此，因为可限制由拱状凹部所形成的空间，从而可以将空间导致的热传导效率降低抑制在最小限度。通过采用本专利技术，由于在晶片收容机构的背面侧形成呈拱状下凹的凹部，所以能使晶片收容机构的中心部和周边部的温度差变小，相对于放置在晶片收容机构上的晶片可使热量均匀传导。其结果是，晶片面内的整个区域的温度均匀，所以发挥出可以使具有良好均匀性的薄膜气相生长的效果。附图说明图1是表示实施方式的气相生长装置的概要结构的剖视图。图2是表示实施方式的晶片保持器3的详细结构的放大图，(a)是上表面图，(b)是剖视图。图3是表示形成在晶片保持器3中的拱状凹部3b的高度H(mm)和晶片保持器表面上的温度差ΔT(℃)之间关系的图形。图4是拱状凹部3b的高度和直径的比H/D与晶片保持器表面上的温度差ΔT(℃)之间关系的图形。图5是表示已有气相生长装置的概要结构的剖视图。图6是表示已有晶片保持器3的详细结构的放大图，(a)是上表面图，(b)是剖视图。附图标记说明1反应炉2晶片 3晶片保持器(晶片收容机构)3a配置孔3b拱状凹部3c接触部4托座(均热机构)5加热器(加热机构)6旋转机构7气体导入管(气体供给机构)8排气管100气相生长装置具体实施方式以下，参考附图对本专利技术所述的气相生长装置(MOCVD装置)的一实施方式进行说明。另外，显然本专利技术并不受到下述实施例的任何限定。图1是表示本实施方式所述的气相生长装置的结构例的剖视图。此外，图2是表示晶片保持器3的详细结构的放大图，(a)是俯视图，(b)是(a)中沿着A-A线的剖视图。如图1、2所示，气相生长装置100包括反应炉1、配置晶片2的作为晶片收容机构的晶片保持器3、既保持晶片保持器3又使来自加热机构的热量均匀化的作为均热机构的托座4、设置在托座4的下侧的加热器5、旋转自如地支持晶片保持器3以及托座4的旋转机构6、供给原料气体或载流气体的气体导入管7和排出未反应气体的排气管8等。该气相生长装置100的各壁体是由例如不锈钢构成。此外，气体导入管7被设置在上侧体中央部处，例如将三甲基铟(TMI)、三甲基铝(TMAI)、三甲基镓(TMG)等第13(3B)族原料气体和砷化氢(AsH3)、磷化氢(PH3)等第15(5B)族原料气体和作为载流气体的氢(H2)等惰性气体导入反应炉内。晶片保持器3按照如下方式构成，成型为圆盘状的部件，在其单面上的同一圆周上形成多个(在图2中是6个)用于配置晶片2的圆形配置孔3a形成在，以相反一面与托座4相接触。此外，本实施方式的晶片保持器3在与托座4相接触的一侧的面上，距周边部规定间隔地形成拱状下凹的凹部3b，晶片保持器3和托座4在周边部的接触面3c处接触。托座4是由热传导率较高的材质(例如是钼等)构成，从而均等传递来自加热器5的热量，通过旋转机构6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气相生长装置，至少包括：可密闭的反应炉；晶片收容机构，设置在该反应炉内，具有在表面侧保持晶片用的晶片放置部；气体供给机构，用来向着晶片供给原料气体；加热机构，用来加热上述晶片；均热机构，既保持上述晶片收容机构，又使来自上述加热机构的热量均匀化，在上述反应炉内，一边通过上述加热机构经上述均热机构以及上述晶片收容机构加热晶片，一边在高温状态下供给原料气体，由此使生长膜形成在上述晶片表面上，其特征在于，上述晶片收容机构在背面侧形成有呈拱状下凹的凹部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-2-25 049125/20041.一种气相生长装置，至少包括可密闭的反应炉；晶片收容机构，设置在该反应炉内，具有在表面侧保持晶片用的晶片放置部；气体供给机构，用来向着晶片供给原料气体；加热机构，用来加热上述晶片；均热机构，既保持上述晶片收容机构，又使来自上述加热机构的热量均匀化，在上述反应炉内，一边通过上述加热机构经上述均热机构以及上述晶片收容机构加热晶片，一边在高温状态下供给原料气体，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水英一，牧野修仁，川边学，
申请(专利权)人：日矿金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]