專利名稱：氣相生長裝置以及氣相生長方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于通過一邊加熱晶片一邊在高溫狀態(tài)下供給原料氣體來在晶片的表面上氣相生長出化合物半導(dǎo)體等的薄膜的氣相生長裝置，特別是涉及用于配置晶片的晶片收納體的材質(zhì)的特性。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，氣相生長法在產(chǎn)業(yè)界的各種領(lǐng)域得到利用。在氣相生長中，使在晶片上生長的薄膜的膜厚、組成以及摻雜濃度在面內(nèi)全區(qū)域的高度均勻化，這很顯然是必須的項目。這樣，作為面內(nèi)全區(qū)域的均勻化的實現(xiàn)方法，晶片加熱的均熱化就成了最重要的關(guān)鍵技術(shù)。
圖1是表示一般的氣相生長裝置的構(gòu)成例的剖視圖。如圖1所示，氣相生長裝置100包括反應(yīng)爐1、配置晶片2的晶片保持器3、載置晶片保持器3的襯托器4、設(shè)置在襯托器4的下側(cè)的加熱器5、旋轉(zhuǎn)自如地支承晶片保持器3以及襯托器4的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6、供給原料氣體和載氣的氣體導(dǎo)入管7、排出未反應(yīng)氣體的氣體排氣管8等。
圖9是表示晶片保持器3的詳細構(gòu)成的放大圖，(a)為俯視圖，(b)為A-A線剖視圖。晶片保持器3構(gòu)成為，在其一個面上，在同一圓周上形成有多個(圖9中為6個)用于配置晶片2的圓形凹坑3a，在相反面上則與襯托器4接觸。這里，晶片保持器3可以由單一或者多個部件構(gòu)成，但通常如圖9所示，由單一的部件構(gòu)成。
又，襯托器4由熱傳導(dǎo)率較高的材質(zhì)(例如鉬等)構(gòu)成，以均勻地傳遞來自加熱器5的熱量。另外，對于晶片保持器3，一般也使用熱傳導(dǎo)率較高的石墨或鉬等。
在上述構(gòu)成的氣相生長裝置中，通過用加熱器5從襯托器4的下側(cè)進行加熱而經(jīng)由襯托器4、晶片保持器3將熱量傳遞至晶片2，并使晶片2上升到規(guī)定的溫度。另外，通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6使襯托器4以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，由此一邊將從氣體導(dǎo)入管7導(dǎo)入的原料氣體和載氣均等地供給到晶片2的表面上，一邊進行薄膜的氣相生長。
但是，通過本發(fā)明的發(fā)明人的實驗可知，在上述那樣的氣相生長裝置100中，由于晶片2的表面溫度比晶片保持器3的表面溫度低，從而導(dǎo)致晶片2的周緣部分受到晶片保持器3的溫度的影響而比晶片2的中央部分溫度高。即，在以往的氣相生長裝置100中，晶片2的面內(nèi)溫度分布不均勻，所以要氣相生長出在晶片2的面內(nèi)全區(qū)域中均勻性優(yōu)良的薄膜是困難的。
本發(fā)明為解決上述問題而提出，目的在于提供一種可以氣相生長出在晶片的面內(nèi)全區(qū)域中具有良好的均勻性的薄膜的氣相生長裝置以及氣相生長方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的氣相生長裝置至少備有可密閉的反應(yīng)爐、設(shè)置在該反應(yīng)爐內(nèi)并用于將晶片配置在規(guī)定位置上的晶片收納體、用于向晶片供給原料氣體的氣體供給機構(gòu)、用于加熱前述晶片的加熱機構(gòu)，在前述反應(yīng)爐內(nèi)，通過利用前述加熱機構(gòu)經(jīng)由前述晶片收納體加熱晶片、并且在高溫狀態(tài)下供給原料氣體，在前述晶片的表面上形成生長膜，其中，前述晶片收納體包括形成有用于收納前述晶片的空部的熱流控制部、與該熱流控制部接合并用于將熱量傳遞到收納在前述空部中的晶片的熱流傳導(dǎo)部；在前述熱流控制部和前述熱流傳導(dǎo)部鄰接的平面以及曲面間存在均勻的熱阻Rg。
通過這樣地構(gòu)成晶片收納體，可以容易地調(diào)整從前述熱流傳導(dǎo)部朝向晶片2的表面的熱傳遞路徑中的熱阻R1與從前述熱流傳導(dǎo)部朝向前述熱流控制部表面的熱傳遞路徑中的熱阻R2之比R2/R1。另外，希望使前述熱阻比R2/R1為0.8以上、1.2以下。
由此，在熱量從晶片收納體的內(nèi)面(熱流傳導(dǎo)部的內(nèi)面)向晶片的表面以及晶片收納體的表面(熱流控制部的表面)傳遞時，在各自的熱傳遞路徑中的熱阻大致相等，所以可以進行同樣的熱傳導(dǎo)，使晶片表面以及晶片收納體表面的到達溫度相同。因此，可以避免由于晶片的表面溫度和晶片收納體的表面溫度存在差異而導(dǎo)致的晶片周緣部的表面溫度比晶片中央部的表面溫度上升的問題，可以均勻地保持晶片的面內(nèi)溫度分布。其結(jié)果，可以氣相生長出在晶片的面內(nèi)全區(qū)域內(nèi)具有良好的均勻性的薄膜。
另外，使前述熱阻Rg為1.0×10-6m2K/W以上、5.0×10-3m2K/W以下。并且，使前述熱流控制部和前述熱流傳導(dǎo)部之間的間隙距離在0.001mm至1mm的范圍內(nèi)并且是一樣的。由此，前述熱阻Rg與前述熱流傳導(dǎo)部和晶片之間的接觸熱阻大致相等，所以熱阻比R2/R1的調(diào)整變得容易。
另外，希望用具有配置在前述熱流傳導(dǎo)部上的晶片的熱傳導(dǎo)率的0.5倍以上、20倍以下的熱傳導(dǎo)率的材質(zhì)形成前述熱流控制部。雖沒有特別限定，但只要是具有不污染薄膜生長和反應(yīng)器內(nèi)的氣氛，則可采用多種材料制作熱流控制部。
另外，希望用熱傳導(dǎo)率比晶片高的材質(zhì)、例如具有50W/mK以上、450W/mK以下的熱傳導(dǎo)率的材質(zhì)形成熱流傳導(dǎo)部。
例如，可以用無定形碳、氮化鋁、石墨、硅、碳化硅、鉬、熱解碳化硼、氧化鋁中的任何一種形成前述熱流控制部，前述熱流傳導(dǎo)部則可以由鉬、石墨、金、銀中的任何一種形成。
另外，在使用上述那樣的氣相生長裝置、在前述反應(yīng)爐內(nèi)通過利用前述加熱機構(gòu)經(jīng)由前述晶片收納體加熱晶片、并且在高溫狀態(tài)下供給原料氣體、來在前述晶片的表面上形成生長膜的氣相生長方法中，使氣相生長薄膜時的前述晶片收納體表面和前述晶片表面的溫度差為2℃以內(nèi)。由此，晶片的面內(nèi)溫度分布變得均勻，所以可以氣相生長出在晶片的面內(nèi)全區(qū)域內(nèi)具有良好的均勻性的薄膜。
以下，對完成本發(fā)明的細節(jié)進行說明。
首先，對于晶片2的表面溫度比晶片保持器3的表面溫度低的原因，本發(fā)明的發(fā)明人著眼于晶片2以及晶片保持器3內(nèi)部中的熱傳遞路徑的不同。即，一般，晶片2和晶片保持器3的材質(zhì)不同，不能進行同樣的熱傳導(dǎo)，所以在各自的表面的到達溫度上產(chǎn)生了差異。
圖10是晶片2和晶片保持器3中的熱阻的概念圖。在圖10中，Tup是晶片保持器3的內(nèi)面溫度，Tsurf是晶片2或者晶片保持器3的表面溫度，Tdown是距晶片2和晶片保持器3的表面規(guī)定距離的位置上的假設(shè)面(以下稱為假想邊界面)上的溫度。如圖10所示，熱量沿從晶片保持器3的內(nèi)面通過晶片保持器3以及晶片2到達假想邊界面的熱傳遞路徑1熱傳導(dǎo)至晶片表面2，沿從晶片保持器3的內(nèi)面通過晶片保持器3到達假想邊界面的熱傳遞路徑2熱傳導(dǎo)至晶片保持器3的表面。這樣可知，對于晶片2的表面和晶片保持器3的表面，各自的熱傳遞路徑不同。
即，通過圖10所示的晶片2和晶片保持器3中的熱阻的概念圖，熱傳遞路徑1中的熱阻R1是將晶片保持器3部分的熱阻R1c、晶片保持器3和晶片2的接觸熱阻R1g、晶片2部分的熱阻R1w相加而得到的熱阻，熱傳遞路徑2中的熱阻R2是晶片保持器3部分的熱阻R2c。
另外，熱阻R通過下式(1)給出。
R=Lk···(1)]]>Rm2K/W熱阻Lm熱流方向的原材料的厚度kW/m·K熱傳導(dǎo)率由此，熱阻R1、R2可以用下式表示。
R1=R1c+R1g+R1w=Lck1c+R1g+Lwk1w···(2)]]>R2=R2c=Lck2c+Lwk2c···(3)]]>(其中，k1c＝k2c)這里，晶片2(InP、GaAs等)的熱傳導(dǎo)率k1w與晶片保持器3(石墨、鉬等)的熱傳導(dǎo)率k2c相比顯著地小，所以Lw/k1w＞Lw/k2c，而且在晶片2和晶片保持器3的接觸面上產(chǎn)生接觸熱阻R1g，所以，很明顯，R2比R1小。
R1＞R2...(4)另外，熱傳導(dǎo)受熱傳遞路徑中的熱通量支配。一般地，熱通量是指流過單位面積(單位m2)的能量(熱流)的量，用下式(5)給出。
q=-1Rtotal(Tdown-Tup)···(5)]]>qW/m2熱通量Rtotalm2K/W總熱阻
TupK上游側(cè)溫度TdownK下游側(cè)溫度另外，在圖10中，熱傳遞路徑1、2中的總熱阻R1total、R2total用下式表示。
R1total＝R1+R1a...(6)R2total＝R2+R2a...(7)(其中，R1a＝R2a)由上式(4)、(6)、(7)可知，R1total＞R2total。因此，熱傳遞路徑1中的熱通量q1比熱傳遞路徑2中的熱通量q2小。
q2＞q1...(8)另外，熱通量q1、q2可以使用晶片2的表面溫度T1surf、晶片保持器3的表面溫度T2surf如下式那樣表示。
q1=-1R1a(Tdown-T1surf)···(9)]]>q2=-1R2a(Tdown-T2surf)···(10)]]>由上式(8)、(9)、(10)可以導(dǎo)出晶片2的表面溫度T1surf比晶片保持器3的表面溫度T2surf低。
T2surf＞T1surf...(11)這樣可知，在以往的氣相生長裝置中，晶片2和晶片保持器3的熱傳導(dǎo)率存在較大的不同，所以會如上述那樣，在表面溫度T1surf、T2surf間產(chǎn)生差異。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人就縮小晶片2的表面溫度T1surf和晶片保持器3的表面溫度T2surf的差異的方法進行了研究，從上式(5)～(10)發(fā)現(xiàn)，使各自的熱傳遞路徑中的熱阻R1、R2相等即可(即，使熱阻比R2/R1接近1)。
這樣，本發(fā)明的發(fā)明人提出了用熱流控制部31和熱流傳導(dǎo)部32這兩個部件構(gòu)成晶片保持器3的方法。
該情況下，熱阻概念圖變成了圖3那樣，熱阻R1及熱阻R2可用下式表示。
R1=R1c+R1g+R1w=Lck1c+R1g+Lwk1w···(12)]]>(和式(2)相同)R2=R2c+R2g+R2w=Lck2c+R2g+Lwk2p···(13)]]>(其中，k1c＝k2c)即，使晶片2和熱流傳導(dǎo)部32的接觸熱阻R1g、熱流控制部31和熱流傳導(dǎo)部的接觸熱阻R2g的值接近，并且使晶片2部分的熱傳導(dǎo)率k1w和熱流控制部31部分的熱傳導(dǎo)率k2p的值接近，由此可以使R1和R2的值接近。
本發(fā)明是以上述發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)而完成的，在氣相生長裝置中，晶片保持器3包括形成有用于收納晶片的空部的熱流控制部、用于配置該熱流控制部以及晶片的熱流傳導(dǎo)部，在前述熱流控制部和前述熱流傳導(dǎo)部鄰接的平面以及曲面間存在均勻的熱阻R2g，使熱阻比R2/R1為0.8以上、1.2以下。
另外，使前述熱阻Rg為1.0×10-6m2K/W以上、5.0×10-3m2K/W以下，并且使前述熱流控制部和前述熱流傳導(dǎo)部之間的間隙距離在0.001mm至1mm的范圍內(nèi)并且是一樣的，R1g和R2g大致相等。另外，用具有配置在前述熱流傳導(dǎo)部上的晶片的熱傳導(dǎo)率的0.5倍以上、20倍以下的熱傳導(dǎo)率的材質(zhì)形成熱流控制部，可以使晶片2部分的熱傳導(dǎo)率k1w和熱流控制部31部分的熱傳導(dǎo)率k2p的值接近。
又，在上式(12)、(13)中，可以通過增大Lw或者Lc的值來使熱阻比R2/R1接近1，但由于溫度控制上、裝置的有效空間上、成本上的問題而難以實現(xiàn)，所以作為具體的對策，采用具有與晶片2的熱傳導(dǎo)率接近的熱傳導(dǎo)率的材質(zhì)作成晶片熱流控制部31。


圖1是表示本實施方式的氣相生長裝置的概略構(gòu)成的剖視圖。
圖2是表示由熱流控制部以及熱流傳導(dǎo)部構(gòu)成的晶片保持器3的詳細構(gòu)成的放大圖，(a)是俯視圖，(b)是A-A線剖視圖。
圖3是表示使用由熱流控制部以及熱流傳導(dǎo)部構(gòu)成的晶片保持器3的情況下的晶片2和晶片保持器3中的熱阻的概念圖。
圖4是實施例中的氣相生長裝置100的晶片2以及晶片保持器3附近的概略解析模型圖。
圖5是表示作為實施例而使用了由熱流控制部以及熱流傳導(dǎo)部構(gòu)成的晶片保持器的情況下的晶片以及晶片保持器內(nèi)部的溫度分布的解析結(jié)果。
圖6是表示作為比較例而使用了石墨制的晶片保持器的情況下的晶片以及晶片保持器的溫度分布的解析結(jié)果。
圖7是表示實施例中的晶片2和晶片保持器3的表面溫度分布的解析結(jié)果。
圖8時表示比較例中的晶片2和晶片保持器3的表面溫度分布的解析結(jié)果。
圖9是表示以往的晶片保持器3的詳細構(gòu)成的放大圖，(a)是俯視圖，(b)是A-A線剖視圖。
圖10是表示以往的氣相生長裝置中的晶片2和晶片保持器3中的熱阻的概念圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的氣相生長裝置(MOCVD裝置)的實施方式進行說明。
圖1是表示本實施方式的氣相生長裝置的概略構(gòu)成的剖視圖。圖2是表示晶片保持器3的詳細構(gòu)成的放大圖，(a)為俯視圖，(b)為A-A線剖視圖。
在以往技術(shù)中，以用石墨等熱傳導(dǎo)率較高的材質(zhì)形成的晶片保持器3作為晶片收納體，但在本實施例中，則用由石墨等熱傳導(dǎo)率較高的材質(zhì)構(gòu)成的熱流傳導(dǎo)部32和由具有與晶片的熱傳導(dǎo)率比較接近的熱傳導(dǎo)率的無定形碳(以下，簡單記作α-碳)構(gòu)成的熱流控制部31來構(gòu)成晶片收納體。
如圖1所示，氣相生長裝置100包括反應(yīng)爐1、配置晶片2的晶片保持器3、載置晶片保持器3的襯托器4、設(shè)置在襯托器4的下側(cè)的加熱器5、旋轉(zhuǎn)自如地支承晶片保持器3以及襯托器4的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6、供給原料氣體和載氣的氣體導(dǎo)入管7、排出未反應(yīng)氣體的氣體排氣管8等。
該氣相生長裝置100的各壁體由例如不銹鋼構(gòu)成。另外，氣體導(dǎo)入管7設(shè)置在上側(cè)壁體中央部，將例如三甲基銦(TMI)、三甲基鋁(TMAl)、三甲基鎵(TMG)等第13(3B)族原料氣體和砷化三氫(AsH3)、磷化氫(PH3)等第15(5B)族原料氣體以及作為載氣的氫氣(H2)等惰性氣體導(dǎo)入反應(yīng)爐內(nèi)。
晶片保持器3是在成型為圓盤狀的石墨制的熱流傳導(dǎo)部32上一體地形成有α-碳制的熱流控制部的一個部件，并載置于襯托器4上。另外，在熱流控制部31上，在同一圓周上形成有多個(圖3中為6個)用于配置晶片2的圓形凹坑3a。襯托器4由熱傳導(dǎo)率較高的材質(zhì)(例如鉬等)構(gòu)成，以均等地傳遞來自加熱器5的熱量，并由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6可旋轉(zhuǎn)地支承。另外，在襯托器4的下側(cè)，同心圓狀地配設(shè)有用于加熱晶片2的加熱器5。
在以往的氣相生長裝置中，一般使用熱傳導(dǎo)率較高的石墨或鉬等的同一材料形成晶片保持器3，但在本實施方式中，則是用石墨制的熱流傳導(dǎo)部32和α-碳制的熱流控制部31構(gòu)成的。
具體地說，使用熱傳導(dǎo)率為10W/m·K的α-碳作成為熱流控制部31，由此可以使配置在晶片保持器3上的晶片2的熱傳導(dǎo)率和晶片保持器3的熱傳導(dǎo)率接近。InP晶片的熱傳導(dǎo)率為14.3W/m·K，所以α-碳的熱傳導(dǎo)率為其大約0.7倍。
另外，熱流控制部31和熱流傳導(dǎo)部32的間隙在0.01～1mm的范圍內(nèi)并且是一樣的，接觸熱阻為1.0×10-6m2K/W以上、1.0×10-1m2K/W以下。
通過作成這樣的構(gòu)成，從加熱器5經(jīng)由襯托器4以及晶片保持器3朝向晶片2的表面以及晶片保持器3表面的熱傳遞路徑中的熱阻就變得相等，從而晶片2的表面和晶片保持器3表面達到大致相同溫度。因此，可以避免因晶片2和晶片保持器3的表面溫度的差異而導(dǎo)致的周緣部比中央部溫度高的問題，從而晶片2的面內(nèi)溫度分布容易變得均勻。
又，熱流傳導(dǎo)部32的材質(zhì)不僅限于石墨，例如也可以用鉬、金、銀等形成。另外，前述熱流控制部除α-碳之外，還可以用氮化鋁、石墨、硅、碳化硅、鉬、熱解氮化硼、氧化鋁等形成。
氣體排氣管8設(shè)置在反應(yīng)爐1的底面上。經(jīng)由氣體導(dǎo)入管7而從導(dǎo)入口導(dǎo)入到反應(yīng)爐1內(nèi)的原料氣體在反應(yīng)爐的上游側(cè)被分解并流向下游側(cè)，在晶片2上形成薄膜，未反應(yīng)的原料氣體則與載氣一起經(jīng)由排氣口從氣體排氣管8向外部排出。
另外，盡管沒有圖示，但在例如旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6的外周以及反應(yīng)爐的下側(cè)壁面的外壁上設(shè)置有水冷套，用這些水冷套以及加熱器5來控制反應(yīng)爐1內(nèi)的溫度。
在上述構(gòu)成的氣相生長裝置100中，通過加熱器5從襯托器4的下側(cè)進行加熱，由此使熱量經(jīng)由襯托器4、晶片保持器3傳至晶片2，使晶片2上升到規(guī)定的溫度。另外，通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6使襯托器4以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，由此從氣體導(dǎo)入管7導(dǎo)入的原料氣體和載氣均等地供給到晶片2的表面，氣相生長出薄膜。此時，晶片2的表面和晶片保持器3(熱流控制部31)表面的溫度大致相同，所以晶片2的面內(nèi)溫度分布變得均勻，從而可以氣相生長出均勻性優(yōu)良的薄膜。
以下，示出使用本實施例的氣相生長裝置進行關(guān)于熱傳導(dǎo)的模擬的結(jié)果，使本發(fā)明的特征之處更加明確。另外，使用以往的氣相生長裝置進行同樣的模擬，作為比較例。
模擬是在上述氣相生長裝置100中，將晶片2及其附近模型化，通過利用有限體積法的3維熱傳導(dǎo)解析而進行的。又，本實施例中，使用由石墨制的熱流傳導(dǎo)部32和α-碳制的熱流控制部31構(gòu)成的晶片保持器3，在比較例中則是使用石墨制成的晶片保持器3。
圖4是氣相生長裝置100的晶片2以及晶片保持器3(至從晶片2的外周向外10mm處)的概略解析模型圖。在圖4中，從晶片保持器3的底面至晶片2的距離為6.4mm。另外，晶片2是厚度為0.5mm、內(nèi)徑為50mm(2英寸)的InP晶片，反應(yīng)爐1內(nèi)為氫氣氣氛。另外，解析時的網(wǎng)格數(shù)為大約600萬網(wǎng)格。
另外，晶片2和熱流傳導(dǎo)部32之間的接觸熱阻(R1g)、熱流控制部31和熱流傳導(dǎo)部32之間的接觸熱阻(R2g)分別為2.0×10-4m2K/W。又，接觸熱阻R1g受互相接觸的部件之間的平面度、表面粗糙度、物質(zhì)的熱擴散系數(shù)的影響，可以通過將接觸面間的距離調(diào)整得較小，來使接觸熱阻R1g較小。
進而，作為解析條件，位于晶片2的上方35mm處的氫氣氣體邊界面的邊界條件為45℃，晶片保持器3的邊界面(內(nèi)面)的邊界條件則為650℃。
又，氫氣具有較低的普朗特數(shù)，所以熱擴散優(yōu)先于粘性擴散，另外在層流區(qū)域的雷諾數(shù)較低的區(qū)域內(nèi)可以忽略平流的影響，所以在本模型的熱傳導(dǎo)解析中近似地作固體處理。
另外，在本解析中，使用下表1所示的物理參數(shù)。
表1

圖5是表示作為實施例而使用了由熱流控制部和熱流傳導(dǎo)部構(gòu)成的晶片保持器3的情況下的晶片2以及晶片保持器3內(nèi)部的溫度分布的解析結(jié)果，圖6是表示作為比較例而使用了石墨制的晶片保持器3的情況下的晶片2以及晶片保持器3內(nèi)部的溫度解析結(jié)果。又，在圖5、圖6中，將晶片2和晶片保持器3的邊界部分放大，以使得解析結(jié)果明確。
另外，圖7是表示實施例中的晶片2和晶片保持器3的表面溫度分布的解析結(jié)果，圖8是表示比較例中的晶片2和晶片保持器3的表面溫度分布的解析結(jié)果。又，在圖7、圖8中，以晶片中心為0來表示直徑方向的位置上的表面溫度。
在實施例中，如圖5所示，晶片2和熱流傳導(dǎo)部31中的溫度梯度相等，在晶片2中為平行且均勻的等溫線分布。另一方面，在比較例中，如圖6所示，晶片2和晶片保持器3上部中的溫度梯度顯著不同，在晶片2中，溫度從中央部向周緣部變高。由此可知，在本實施例中，雖然熱傳遞路徑不同，也可以同樣地進行熱傳導(dǎo)。
另外，在實施例中，熱阻比R2/R1為1.06，與其相對，在比較例中，熱阻比R2/R1為0.24。
另外，在實施例中，如圖7所示，晶片的表面溫度和晶片保持器(熱流控制部)的表面溫度相同，都為大約634.0℃，與其相對，在比較例中，如圖8所示，晶片的表面溫度為大約636.0℃，晶片保持器表面溫度為大約638.0℃，其差為大約2.0℃。即，對于晶片2的周緣部(22～25mm)的表面溫度與中央部(0附近)的表面溫度之差，實施例中較小，可知晶片2的面內(nèi)溫度分布改善得均勻了。
這樣，在實施例中，晶片2周緣部的表面溫度受到的晶片保持器3的表面溫度的影響幾乎沒有了，所以可以將晶片2的面內(nèi)溫度分布保持得比較均勻。其結(jié)果，可以氣相生長出在晶片2的面內(nèi)全區(qū)域內(nèi)具有良好的均勻性的薄膜。
根據(jù)本實施例，在氣相生長裝置100中，用形成有用于收納晶片的空部的熱流控制部、和與該熱流控制部接合并用于將熱量傳導(dǎo)至收納在前述空部中的晶片的熱流傳導(dǎo)部構(gòu)成晶片收納部，使前述熱流控制部和前述熱流傳導(dǎo)部之間的接觸熱阻為1.0×10-6m2K/W以上、5.0×10-3m2K/W以下，并且，用具有配置在前述熱流傳導(dǎo)部上的晶片的熱傳導(dǎo)率的0.5倍以上、20倍以下的熱傳導(dǎo)率的材質(zhì)形成前述熱流控制部，所以在熱量從晶片收納部的內(nèi)面(熱流傳導(dǎo)部的內(nèi)面)向晶片以及晶片收納部的表面(熱流控制部的內(nèi)面)傳遞時，在各自的熱傳遞路徑中的熱阻大致相等。
即，熱傳導(dǎo)是按照同樣的熱通量進行的，所以可以使晶片和晶片收納體的表面的到達溫度相同。因此，由于晶片周緣部的表面溫度受到的晶片保持器的表面溫度的影響變小，所以可以將晶片的面內(nèi)溫度分布保持得一致，其結(jié)果，可以起到下述效果，即可以氣相生長出在晶片的面內(nèi)全區(qū)域內(nèi)具有良好的均勻性的薄膜。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性在以上的說明中，主要是就本發(fā)明的背景即縱型高速旋轉(zhuǎn)式的氣相生長裝置對本發(fā)明的發(fā)明人作出的發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明并不限于此，也可以在一般的氣相生長裝置、例如面朝下方式、橫型方式、自公轉(zhuǎn)方式的氣相生長裝置中利用。
另外，不限于使用InP晶片的情況，在使薄膜在Si、GaAs、GaN、藍寶石、玻璃、陶瓷晶片等上生長的情況下也是有效的。該情況下，也可以根據(jù)使用的晶片變更晶片保持器3(或者熱流控制部31)的材質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種氣相生長裝置，至少備有可密閉的反應(yīng)爐、設(shè)置在該反應(yīng)爐內(nèi)并用于將晶片配置在規(guī)定位置上的晶片收納體、用于向晶片供給原料氣體的氣體供給機構(gòu)、用于加熱前述晶片的加熱機構(gòu)，在前述反應(yīng)爐內(nèi)，通過利用前述加熱機構(gòu)經(jīng)由前述晶片收納體加熱晶片、并且在高溫狀態(tài)下供給原料氣體，在前述晶片的表面上形成生長膜，其特征在于，前述晶片收納體包括形成有用于收納前述晶片的空部的熱流控制部、與該熱流控制部接合并用于將熱量傳遞到收納在前述空部中的晶片的熱流傳導(dǎo)部；在前述熱流控制部和前述熱流傳導(dǎo)部鄰接的平面以及曲面間存在均勻的熱阻Rg。
2.如權(quán)利要求1所述的氣相生長裝置，其特征在于，從前述熱流傳導(dǎo)部的內(nèi)面朝向前述晶片的表面的熱傳遞路徑的熱阻R1與從前述熱流傳導(dǎo)部的內(nèi)面朝向前述熱流控制部的表面的熱傳遞路徑的熱阻R2之比R2/R1為0.8以上、1.2以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的氣相生長裝置，其特征在于，前述熱阻Rg為1.0×10-6m2K/W以上、5.0×10-3m2K/W以下。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的氣相生長裝置，其特征在于，前述熱流控制部和前述熱流傳導(dǎo)部之間的間隙距離在0.001mm至1mm的范圍內(nèi)并且是一樣的。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的氣相生長裝置，其特征在于，前述熱流控制部用具有配置在前述熱流傳導(dǎo)部上的晶片的熱傳導(dǎo)率的0.5倍以上、20倍以下的熱傳導(dǎo)率的材質(zhì)形成。
6.如權(quán)利要求1至5中的任一項所述的氣相生長裝置，其特征在于，前述熱流傳導(dǎo)部用具有50W/mK以上、450W/mK以下的熱傳導(dǎo)率的材質(zhì)形成。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項所述的氣相生長裝置，其特征在于，前述熱流控制部由無定形碳、氮化鋁、石墨、硅、碳化硅、鉬、熱解碳化硼、氧化鋁中的任何一種形成，前述熱流傳導(dǎo)部由鉬、石墨、金、銀中的任何一種形成。
8.一種氣相生長方法，使用備有可密閉的反應(yīng)爐、設(shè)置在該反應(yīng)爐內(nèi)并用于將晶片配置在規(guī)定位置上的晶片收納體、用于向晶片供給原料氣體的氣體供給機構(gòu)、用于加熱前述晶片的加熱機構(gòu)的氣相生長裝置，在前述反應(yīng)爐內(nèi)，通過利用前述加熱機構(gòu)經(jīng)由前述晶片收納體加熱晶片、并且在高溫狀態(tài)下供給原料氣體，在前述晶片的表面上形成生長膜，其特征在于，使氣相生長薄膜時的前述晶片收納體表面和前述晶片表面的溫度差為2℃以內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氣相生長裝置以及氣相生長方法，所述氣相生長裝置至少備有可密閉的反應(yīng)爐、設(shè)置在該反應(yīng)爐內(nèi)并用于將晶片配置在規(guī)定位置上的晶片收納體、用于向晶片供給原料氣體的氣體供給機構(gòu)、用于加熱前述晶片的加熱機構(gòu)，在前述反應(yīng)爐內(nèi)，通過利用前述加熱機構(gòu)經(jīng)由前述晶片收納體加熱晶片、并且在高溫狀態(tài)下供給原料氣體，在前述晶片的表面上形成生長膜，前述晶片收納體包括形成有用于收納前述晶片的空部的熱流控制部、與該熱流控制部接合并用于將熱量傳遞到收納在前述空部中的晶片的熱流傳導(dǎo)部，使前述熱流控制部和前述熱流傳導(dǎo)部的接觸熱阻為1.0×10
文檔編號H01L21/205GK1628371SQ0282913
公開日2005年6月15日 申請日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月13日
發(fā)明者清水英一, 牧野修仁 申請人:株式會社日礦材料