[发明专利]化合物半导体制造用的水平反应炉

说明书

技术领域

本发明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。

本发明拟解决的课题

本发明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，本发明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，本发明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，本发明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

图1是本发明反应炉的概略图。

图2是具有多个基板容纳部分的接受器的概略平面图。

本发明实施方案

下面通过附图详细说明本发明。

图1是本发明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。本发明的反应炉，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。