氣相生長裝置的製作方法
2023-05-02 20:09:06 1
專利名稱：氣相生長裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣相生長裝置，其能夠使原料氣體流向保持在外延襯託器上的半導體晶片，從而使半導體晶體的薄膜(外延層)在所述晶片的表面(正面)上生長，特別涉及使外延襯託器自轉和公轉的天象儀型氣相生長裝置。
背景技術：
半導體晶體的生長法中的一種為氣相生長法。在氣相生長法中，原料使用氣體，使原料氣體流至被加熱的半導體晶片表面，從而使半導體晶體的薄膜在半導體晶片的表面上生長。由於原料使用了氣體，因此，具有能夠使厚度為數nm的超薄膜生長的優點。另外，作為原料氣體，可使用高純度的有機金屬·氫化物·載體氣體，由於無需分子束外延法那樣的超真空，因此，生產率很高。
作為這種氣相生長法中所使用的氣相生長裝置中的一種，有能夠使保持半導體晶片的外延襯託器自轉和公轉的天象儀型氣相生長裝置，其具有薄膜的膜厚均勻性優良的優點。圖7示意地表示這種天象儀型氣相生長裝置的一個例子。這種氣相生長裝置1』能夠使原料氣體3』通過向下方開口的原料氣體導入口2』從下方導入裝置內，並使原料氣體3』在裝置內熱分解。經熱分解後的排出氣體4』通過設置在裝置側壁上的多個(例如6個)氣體排出口5』從裝置的中央以放射狀向側面排出。在裝置內，設有保持半導體晶片6』的自轉外延襯託器7』、公轉外延襯託器8』以及加熱半導體晶片6』的加熱器9』，公轉外延襯託器8』的中心與馬達10』的軸11』相連，以便能夠通過馬達10』的驅動而轉動。半導體晶片6』具有表面和背面，使表面向下的方式將其保持在自轉外延襯託器7』上。自轉外延襯託器7』通過軸承12』可自由轉動地安裝在公轉外延襯託器8』上。
圖8為圖7中C部的放大圖。自轉外延襯託器7』和公轉外延襯託器8』分別在相對的面上設有安裝軸承12』的槽，在這些槽與槽之間容納有軸承12』。通過所述軸承12』自由轉動地安裝在公轉外延襯託器8』上的自轉外延襯託器7』，以從軸承12』的位置以及安裝軸承12』的槽的位置向側面伸出的狀態與小齒輪13』設置成一體。另一方面，對應所述小齒輪13』，內齒輪14』與氣相生長裝置1』的內壁面設置成一體，從而使小齒輪13』與內齒輪14』嚙合。15』為小齒輪13』與內齒輪14』的嚙合部分。圖10為放大所述嚙合部分15』的俯視圖。
圖9為從上方見到的氣相生長裝置1』的內壁面的內齒輪14』與自轉外延襯託器7』和公轉外延襯託器8』的位置關係的俯視圖。另外，畢竟圖7為示意圖，因此，與圖9的尺寸關係不一定一致。從圖9可知，在這種裝置中，在較大的圓板狀公轉外延襯託器8』的周邊部，以圓環狀排列設置12個自轉外延襯託器7』，在各個自轉外延襯託器7』上設有6個爪16』，利用這些爪保持半導體晶片6』。
下面，對所述氣相生長裝置1』的動作加以說明。若通過馬達10』使公轉外延襯託器8』轉動，則各個自轉外延襯託器7』與公轉外延襯託器8』一起以公轉外延襯託器8』的中心為轉動軸轉動。此時，由於各個自轉外延襯託器7』也與內齒輪14』相嚙合，因此，它們以各自的自轉外延襯託器7』的中心為轉動軸獨立轉動。這樣，半導體晶片6』以保持於自轉外延襯託器7』上的狀態在公轉同時進行自轉。在這種狀態下，若從圖7的原料氣體導入口2』導入原料氣體3』，則原料氣體3』在被加熱器9』加熱的半導體晶片6』的表面上熱分解，並且半導體晶體的薄膜在該表面上生長。由於半導體晶片6』進行公轉及自轉，因此，能夠使具有高均勻性的半導體晶體的薄膜在半導體晶片6，的表面上生長。
作為這種生長裝置的現有技術，雖與本發明沒有直接關係，但還是提出了具有自轉公轉型機構的裝置(例如，參見專利文獻1-日本特開平10-219447號公報。)但是，若採用圖7～圖10所示的氣相生長裝置1』，由於一體設置在保持半導體晶片6』的自轉外延襯託器7』上的小齒輪13』設置在軸承12』及安裝軸承12』的槽的水平方向外側位置處，因此，根據該例子具體來說，自轉外延襯託器7』的直徑遠大於半導體晶片6』的直徑。結果，對於圖9的情況而言，例如，作為保持直徑為76mm的半導體晶片6』的自轉外延襯託器7』，若考慮其與內齒輪14』的位置關係，在圓板上的公轉外延襯託器8』的周邊部以圓環狀排列設置12個自轉外延襯託器7』則是極限。若設置在公轉外延襯託器8』上的自轉外延襯託器7』的數量一少，則存在利用一個氣相生長裝置、在一個工序中生產的、半導體晶體的薄膜在表面上生長的半導體晶片數量較少，從而生產率低下的問題。
發明內容
因此，本發明的目的在於解決上述問題，並通過改變一體設置在自轉外延襯託器上的小齒輪的位置，能夠增加在一個工序中生產的、半導體晶體的薄膜在表面上生長的半導體晶片數量，從而能可靠地提高半導體晶片的生產率。
為了解決上述目的，本發明採用了以下結構。
本發明的第一方案的氣相生長裝置，其具有原料氣體導入口、加熱半導體晶片的加熱器及氣體排出口，同時，具有保持各個半導體晶片的多個自轉外延襯託器及通過各個軸承分別將這些自轉外延襯託器可自由轉動地設置在其上的圓板狀公轉外延襯託器，以環狀使所述多個自轉外延襯託器排列設置在所述圓板狀公轉外延襯託器的周邊部上的同時，使分別形成在所述多個自轉外延襯託器外周部的小齒輪與位於這些小齒輪外側的公用的內齒輪嚙合，其特徵在於使所述小齒輪與所述自轉外延襯託器一體形成，從而使所述小齒輪位於所述軸承的上部。
本發明的第二方案的氣相生長裝置，其具有原料氣體導入口、加熱半導體晶片的加熱器及氣體排出口，同時，具有保持各個半導體晶片的多個自轉外延襯託器及通過各個軸承分別將這些自轉外延襯託器可自由轉動地設置在其上的圓板狀公轉外延襯託器，以環狀使所述多個自轉外延襯託器排列設置在所述圓板狀公轉外延襯託器的周邊部上的同時，使分別形成在所述多個自轉外延襯託器外周部的小齒輪與存在於這些小齒輪內側的公用的外齒輪嚙合，其特徵在於使所述小齒輪與所述自轉外延襯託器一體形成，從而使所述小齒輪位於所述軸承的上部。
本發明的第三方案的氣相生長裝置，在本發明的第一或第二方案的基礎上，在外周部上一體形成有小齒輪的所述自轉外延襯託器的周端面和所述公轉外延襯託器的周端面位於大致同一面上。
本發明的第四方案的氣相生長裝置，在本發明的第一或第二方案的基礎上，所述原料氣體導入口在下方開口，從而從下向所述圓板狀公轉外延襯託器的中心導入原料氣體，並在側面開有多個排氣口，以便從所述氣體排出口，從所述圓板狀公轉外延襯託器的中心向側面以放射狀排放排出氣體。
本發明的第五方案的氣相生長裝置，在本發明的第四方案的基礎上，在多個所述自轉外延襯託器上，以使半導體晶片的表面向下的方式保持各個半導體晶片。
採用本發明的氣相生長裝置，由於不使一體設置在通過軸承可自由轉動地安裝在公轉外延襯託器上的自轉外延襯託器上的小齒輪的位置向所述自轉外延襯託器的水平方向外側突出，而是使其位於所述軸承的上部，因此，能夠減小所述自轉外延襯託器的直徑。並且，由於以此方式能夠增加安裝在公轉外延襯託器上的自轉外延襯託器的數量，因此，能夠增加在一次工序中生產的、半導體晶體薄膜在表面上生長的半導體晶片的數量，從而能夠可靠地提高半導體晶片的生產率。
圖1是表示本發明的一個實施例的氣相生長裝置的斷面的示意圖。
圖2是圖1的A部的放大圖。
圖3是表示圖1內部的公轉外延襯託器、自轉外延襯託器及內齒輪的位置關係的俯視圖。
圖4是圖3的B部的放大圖。
圖5是表示本發明的另一實施例的氣相生長裝置的斷面的示意圖。
圖6是表示本發明又一實施例的氣相生長裝置的斷面的的示意圖。
圖7是表示現有技術的實施例的氣相生長裝置的斷面的的示意圖。
圖8是圖7的C部的放大圖。
圖9是表示圖7內部的公轉外延襯託器、自轉外延襯託器及內齒輪的位置關係的俯視圖。
圖10是圖9的B部的放大圖。
具體實施例方式
下面，根據圖中所示的實施形式對本發明進行說明。
實施例1
圖1是表示本發明的一個實施例的氣相生長裝置的斷面的示意圖。氣相生長裝置1在下方設有原料氣體導入口2，以從下向圓板狀的公轉外延襯託器8的中心導入原料氣體3。另外，在側面還設有氣體排出口5，以便從圓板狀的公轉外延襯託器8的中心向側面以放射狀排放排放氣體4。另外，直徑76mm的14塊半導體晶片6在與公轉外延襯託器8同一個面上，分別藉助於自轉外延襯託器7向下保持它們的表面。藉助於利用加熱器9加熱，原料氣體3在被加熱的半導體晶片6的表面上進行分解，從而使館自轉外延襯託器7上的半導體晶片6實現晶體生長。自轉外延襯託器7分別通過軸承12可自由轉動地載置於公轉外延襯託器8上。小齒輪13一體形成在自轉外延襯託器7的外周部上。在所述小齒輪13的外側，具有一體設置在氣相生長裝置1的內壁上的公用的內齒輪14，所述小齒輪13和所述內齒輪14分別如圖所示那樣嚙合。公轉外延襯託器8在中心部連接有馬達10的軸11，並通過馬達10的驅動而轉動。如前所述，由於自轉外延襯託器7的小齒輪13與內齒輪14嚙合，因此，若通過馬達10使公轉外延襯託器8轉動時，則自轉外延襯託器7在公轉的同時自轉。在本實施例中，如圖2所示，使一體設置在自轉外延襯託器7的外周部上的小齒輪13的位置不向自轉外延襯託器7外周部的水平方向外側伸出，而使其位於軸承12的上部。這樣，通過改變小齒輪13的形成位置，如圖3所示，與圖9的現有技術的情況相比，能夠一次性減小自轉外延襯託器7自身的尺寸(直徑)。結果，例如在圖9的現有技術的情況下，雖然設有12塊直徑76mm的半導體晶片，但在本實施例中，則可設置14塊半導體晶片。在這種情況下，由於增加半導體晶片的片數，半導體晶片的生產率提高大約17％。因此，對於圖9及圖3的例子而言，雖然現有技術中的自轉外延襯託器7的直徑為111mm，但本發明的自轉外延襯託器的直徑卻為99mm。公轉外延襯託器的直徑越大，這種自轉外延襯託器的直徑縮小產生的效果就越明顯。
實施例2本發明不局限於上述實施例，可進行各種變形後實施。圖5是表示本發明的另一實施例的氣相生長裝置的斷面的示意圖。圖1的實施例中，雖通過將馬達10的軸11安裝在公轉外延襯託器8的中心，以使公轉外延襯託器8轉動，但在圖5的實施例中，通過在公轉外延襯託器80的外周上設置外齒輪18，並使所述外齒輪18與連接在馬達100的軸連的驅動齒輪17嚙合，從而使公轉外延襯託器80轉動。
另外，圖6是表示本發明又一實施例的氣相生長裝置的斷面的的示意圖。在圖5的實施例的情況下，自轉外延襯託器7的小齒輪13與裝置內壁的內齒輪14嚙合，自轉外延襯託器7一邊與公轉外延襯託器80的轉動一起公轉，一邊自轉。但是，在圖6的實施例中，自轉外延襯託器70的小齒輪與連接在馬達200的軸上的外齒輪18嚙合，並藉助於馬達200的驅動使其轉動，進行自轉動作。
權利要求
1.一種氣相生長裝置，其具有原料氣體導入口、加熱半導體晶片的加熱器及氣體排出口，同時，具有保持各個半導體晶片的多個自轉外延襯託器及通過各個軸承分別將這些自轉外延襯託器可自由轉動地設置在其上的圓板狀公轉外延襯託器，以環狀使所述多個自轉外延襯託器排列設置在所述圓板狀公轉外延襯託器的周邊部上的同時，使分別形成在所述多個自轉外延襯託器外周部的小齒輪與位於這些小齒輪外側的公用的內齒輪嚙合，其特徵在於使所述小齒輪與所述自轉外延襯託器一體形成，從而使所述小齒輪位於所述軸承的上部。
2.一種氣相生長裝置，其具有原料氣體導入口、加熱半導體晶片的加熱器及氣體排出口，同時，具有保持各個半導體晶片的多個自轉外延襯託器及通過各個軸承分別將這些自轉外延襯託器可自由轉動地設置在其上的圓板狀公轉外延襯託器，以環狀使所述多個自轉外延襯託器排列設置在所述圓板狀公轉外延襯託器的周邊部上的同時，使分別形成在所述多個自轉外延襯託器外周部的小齒輪與存在於這些小齒輪內側的公用的外齒輪嚙合，其特徵在於使所述小齒輪與所述自轉外延襯託器一體形成，從而使所述小齒輪位於所述軸承的上部。
3.根據權利要求1或2所述的氣相生長裝置，其特徵在於在外周部上一體形成有小齒輪的所述自轉外延襯託器的周端面和所述公轉外延襯託器的周端面位於大致同一面上。
4.根據權利要求1或2所述的氣相生長裝置，其特徵在於所述原料氣體導入口在下方開口，從而從下向所述圓板狀公轉外延襯託器的中心導入原料氣體，並在側面開有多個排氣口，以便從所述氣體排出口，從所述圓板狀公轉外延襯託器的中心向側面以放射狀排放排出氣體。
5.根據權利要求4所述的氣相生長裝置，其特徵在於在多個所述自轉外延襯託器上，以使半導體晶片的表面向下的方式保持各個半導體晶片。
全文摘要
本發明的氣相生長裝置，通過改變一體設置在自轉外延襯託器上的小齒輪的位置，能夠增加在一次工序中生產的、半導體晶體薄膜在表面上生長的半導體晶片的數量。其具有原料氣體導入口、加熱半導體晶片的加熱器及氣體排出口，同時，具有保持各個半導體晶片的多個自轉外延襯託器及通過各個軸承分別將這些自轉外延襯託器可自由轉動地設置在其上的圓板狀公轉外延襯託器，以環狀使所述多個自轉外延襯託器排列設置在所述圓板狀公轉外延襯託器的周邊部上的同時，使分別形成在所述多個自轉外延襯託器外周部的小齒輪與位於這些小齒輪外側的公用的內齒輪嚙合，其特徵在於使所述小齒輪與所述自轉外延襯託器一體形成，從而使所述小齒輪位於所述軸承的上部。
文檔編號C23C16/458GK1761037SQ20051005694
公開日2006年4月19日 申請日期2005年3月24日 優先權日2004年10月12日
發明者永井久隆 申請人:日立電線株式會社