JPS6072223A - Device for growing semiconductor thin film - Google Patents
Device for growing semiconductor thin filmInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(発明の技術分野)
本発明は半導体薄膜特に化合物半導体薄膜を成長させる
に好適な半導体薄膜成長装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field of the Invention) The present invention relates to a semiconductor thin film growth apparatus suitable for growing semiconductor thin films, particularly compound semiconductor thin films.
(従来技術の説明)
GaAs、AlAs等の化合物半導体薄膜のエピタキシ
ャル成長法として、従来の液相エピタキシャル成長法と
は異なる有機金属化合物熱分解法が提案されている。こ
の方法は有機金属を熱分解することにより化合物半導体
薄膜を結晶成長させる方法でMO−CVD法と呼ばれて
いる。このMO−CVD法は、成長膜の組成及び成長速
度を原料物質輸送律則で制御可能であること、非可逆反
応であり基板エッチ作用の悪影響がないこと等の基本的
な特徴を有しているため、光半導体デバイス、超高周波
・超高速デバイスのための基幹技術として最近非常に注
目されている。(Description of Prior Art) As a method for epitaxially growing compound semiconductor thin films such as GaAs and AlAs, an organometallic compound thermal decomposition method, which is different from the conventional liquid phase epitaxial growth method, has been proposed. This method is called the MO-CVD method, and is a method of crystal-growing a compound semiconductor thin film by thermally decomposing an organic metal. The basic characteristics of this MO-CVD method include that the composition and growth rate of the grown film can be controlled by the raw material transport law, and that it is an irreversible reaction and does not have the adverse effects of substrate etching. Therefore, it has recently attracted much attention as a core technology for optical semiconductor devices and ultra-high frequency/ultra-high speed devices.
しかし、有機金属の熱分解反応、成長反応の理論が未整
備であるため、不明瞭な事象が多い。特に、反応塔の構
造、各種ガスの供給方法等により、成長エピタキシャル
層の品質が大きく左右される傾向があり、大きな課題と
なっ、ていた。However, many phenomena are unclear because the theories of thermal decomposition and growth reactions of organic metals are still underdeveloped. In particular, the quality of the grown epitaxial layer tends to be greatly influenced by the structure of the reaction tower, the method of supplying various gases, etc., which has been a major problem.
第1図はNo−11uVD法に用いられている従来の反
応塔の代表的な構造を簡略的に示゛す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a typical structure of a conventional reaction tower used in the No-11uVD method.
この構造では、反応塔1は石英ガラスで作られた二重構
造とし、内側の反応管2の外周囲に外側管3を設け、外
側管3の上下に設けられた流入・排出口4.5を経て冷
却水を流して反応管2の外壁を水冷する冷却装置を有す
る構造となっている。In this structure, the reaction tower 1 has a double structure made of quartz glass, with an outer tube 3 provided around the outer periphery of an inner reaction tube 2, and inlet/outlet ports 4.5 provided above and below the outer tube 3. The structure includes a cooling device that cools the outer wall of the reaction tube 2 by flowing cooling water through the tube.
反応管2の上部にはガス流入口6、また、下部にはガス
排出ロアが設けられており、ガス流入口6からエピタキ
シャル成長に関与する有機金属化合物ガス(例えば、G
a(CH3) 3、Al(CH3) 3等のガス)及び
水素化物ガス(例えば、ASH3、PH3等のガス)を
キャリヤガス(例えば、 H2、Ar等のガス)と共に
反応管内に供給し、反応後の不要ガスをガス流出管7か
ら排出させている。A gas inlet 6 is provided at the upper part of the reaction tube 2, and a gas discharge lower is provided at the lower part.
a(CH3) 3, Al(CH3) 3, etc.) and hydride gas (e.g., ASH3, PH3, etc.) are supplied into the reaction tube together with a carrier gas (e.g., H2, Ar, etc.), and the reaction is started. The remaining unnecessary gas is discharged from the gas outlet pipe 7.
また、エピタキシャル成長層が成長されるべき化合物半
導体基板8は反応管2中に支持体9により設置されたカ
ーボンペデスタル10の上面10aに搭載し、これを外
側管3の外周に設けた加熱装置である高周波誘導線輪1
1によって、800〜800℃に加熱するような構造と
なっている。そして、この基板8に対し均等にガスを供
給するために石英ガラス製のメツシュ部材12をガス流
入口6の下側に設け、これによりガス流入口6からの混
合ガス流を混合分散させている。Further, a compound semiconductor substrate 8 on which an epitaxial growth layer is to be grown is mounted on the upper surface 10a of a carbon pedestal 10 installed in the reaction tube 2 by a support 9, and this is a heating device provided on the outer periphery of the outer tube 3. High frequency induction wire ring 1
1, it has a structure that heats to 800 to 800°C. In order to uniformly supply gas to the substrate 8, a mesh member 12 made of quartz glass is provided below the gas inlet 6, thereby mixing and dispersing the mixed gas flow from the gas inlet 6. .
(従来技術の欠点)
MO−CVD法で均質な成長層を得るためには、有害な
反応が生じないような適切な低い温度で、熱分解反応を
行わせることが必要である。上述した従来の反応塔構造
では、エピタキシャル成長時におけるペデスタルの温度
上昇に起因して、化合物半導体基板及びペデスタル4=
J近のガスが温度上昇してしまい、これがため、混合ガ
ス流の対流13が強烈に生じ、ガス流入口6或いは混合
分散用メツシュ部材12を通過した混合ガス施工4を大
きく攪拌し、その結果、反応管2内における混合ガスの
温度が過度に上昇してしまう。これがため、エピタキシ
ャル成長に関与する混合ガスが化合物半導体8の付近に
到達する以前に、各成分ガスが熱分解反応を起してしま
う。この熱分解反応は、化合物半導体基板8の表面に到
達する混合ガスの各成分元素の比率に重大な影響を与え
るので、このような混合ガス流の対流は、基板表面での
面内不均一性を含めて、良質のエピタキシャル成長層を
実現するために極めて大きな障害となる。(Disadvantages of the prior art) In order to obtain a homogeneous growth layer using the MO-CVD method, it is necessary to carry out the thermal decomposition reaction at an appropriately low temperature so that no harmful reactions occur. In the conventional reaction tower structure described above, due to the temperature rise of the pedestal during epitaxial growth, the temperature of the compound semiconductor substrate and the pedestal 4 =
The temperature of the gas near J increases, and as a result, a strong convection 13 of the mixed gas flow occurs, which greatly stirs the mixed gas 4 that has passed through the gas inlet 6 or the mesh member 12 for mixing and dispersion. , the temperature of the mixed gas in the reaction tube 2 will rise excessively. Therefore, before the mixed gas involved in epitaxial growth reaches the vicinity of the compound semiconductor 8, each component gas undergoes a thermal decomposition reaction. This thermal decomposition reaction has a significant effect on the ratio of each component element of the mixed gas that reaches the surface of the compound semiconductor substrate 8. Therefore, the convection of such a mixed gas flow can reduce in-plane non-uniformity on the substrate surface. This is an extremely large obstacle to achieving a high-quality epitaxial growth layer.
(発明の目的)
本発明の目的はかかる従来の欠点を根本的に解決して、
原料混合ガスを低温に維持した状態で化合物半導体基板
に供給すると共に、反応後の高温の使用済ガス或いはそ
の他の不要ガスを原料混合ガスから確実に分離して排気
するようになし、しかも、高温の混合ガスにより発生す
る有害な微粉末が化合物半導体表面に落下しないような
構造とした半導体薄膜成長装置を提供するにある。(Object of the invention) The object of the present invention is to fundamentally solve the conventional drawbacks,
The raw material mixed gas is supplied to the compound semiconductor substrate while being maintained at a low temperature, and the high temperature spent gas or other unnecessary gas after the reaction is reliably separated from the raw material mixed gas and exhausted. An object of the present invention is to provide a semiconductor thin film growth apparatus having a structure that prevents harmful fine powder generated by a mixed gas from falling onto the surface of a compound semiconductor.
(発明の構成)
この目的の達成を図るため、本発明によれば、反応管内
にガス流路規制装置を設け、反応管内における混合ガス
と、化合物半導体基板との相対関係の根本的に改善する
ことにあり、従って、本発明の半導体薄膜成長装置によ
れば、反応管内に配設されたガス流路規制装置を具え、
このガス流路規制装置は、ガス流入口から供給された原
料ガスを混合させる空間を形成するための膨大部と、こ
の膨大部に連続して設けられペデスタルの表面上に搭載
した化合物半導体基板に向けて原料ガスを放射供給する
と共に、温度上昇ガスを原料ガスから分離するローI・
部とを有しかつガス流入口と、ペデスタルの表面との間
に配設された流路規制スペーサを有し、さらに、ガス流
路規制装置はこの流路規制スペーサの外壁と、反応管の
内壁との間に、反応管内の空間を上下に部分する隔壁を
有し、さらに、反応管のガス排出口側に下側排ガス口を
具えて成ることを特徴とする。(Structure of the Invention) In order to achieve this object, according to the present invention, a gas flow regulating device is provided in the reaction tube to fundamentally improve the relative relationship between the mixed gas in the reaction tube and the compound semiconductor substrate. In particular, therefore, the semiconductor thin film growth apparatus of the present invention includes a gas flow path regulating device disposed within the reaction tube,
This gas flow path regulating device consists of a large part for forming a space for mixing the raw material gas supplied from the gas inlet, and a compound semiconductor substrate mounted on the surface of the pedestal that is provided continuously with this large part. A low I/Row I/O system that radiates feedstock gas toward the target and separates the temperature-rising gas from the feedstock gas.
and a flow path regulating spacer disposed between the gas inlet and the surface of the pedestal, and further, the gas flow regulating device has an outer wall of the flow channel regulating spacer and a surface of the reaction tube. It is characterized by having a partition between the inner wall and the inner wall that vertically divides the space inside the reaction tube, and further comprising a lower exhaust gas port on the gas discharge port side of the reaction tube.
さらに、本発明の実施に当り、ガス流路規制装置には、
流路規制スペーサと、ペデスタルとの間の間隙部に、遮
蔽スペーサを設けるのが好適であ暮。Furthermore, in carrying out the present invention, the gas flow path regulating device includes:
It is preferable to provide a shielding spacer in the gap between the flow path regulating spacer and the pedestal.
さらに、本発明の実施に当り、ガス流路規制装装置には
、ペデスタルの表面上の化合物半導体基板の部分を除い
て、ペデスタルを覆り、%かつガス排出口に連通したシ
ース管を設けるのが好適である。Furthermore, in carrying out the present invention, the gas flow regulating device is provided with a sheath pipe that covers the pedestal except for the compound semiconductor substrate portion on the surface of the pedestal and communicates with the gas exhaust port. is suitable.
(実施例の説明)
以下、第2図に沿って本発明の実施例につき説明をする
。尚、これらの図において、第1図に示した構成成分と
同様な構成成分については同一符号を付して示し、その
詳細な説明は省略する。また、これら図は本発明の構成
が理解出来る程度に部分的に省略して概略的に示しであ
るにすぎない。(Description of Examples) Examples of the present invention will be described below with reference to FIG. In these figures, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted. Further, these figures are only shown schematically with some parts omitted to the extent that the structure of the present invention can be understood.
第2図は本発明の半導体薄膜成長装置の反応塔の一実施
例を示す略図的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of the reaction tower of the semiconductor thin film growth apparatus of the present invention.
本発明によれば、第2図からも明らかなように、反応塔
20の反応管2内にガス流路規制装置を配設する。エピ
タキシャル成長に関与する各種のガスは、Ga(CH3
) 3、A文(CH3) 3等の有機金属化合物ガス、
AsH3、PH3等の水素化物ガス、不純物添加用ガス
及びH2、Ar等のキャリヤガス等であり、これらの原
料ガス類は、数種づつのサブ・グループで混合した後に
反応塔上部中央の力゛ス流入d6から反応管2内へと供
給される。According to the present invention, as is clear from FIG. 2, a gas flow path regulating device is provided within the reaction tube 2 of the reaction tower 20. Various gases involved in epitaxial growth include Ga(CH3
) 3, A sentence (CH3) 3 etc. organometallic compound gas,
These raw material gases include hydride gases such as AsH3 and PH3, impurity addition gases, and carrier gases such as H2 and Ar. These raw material gases are mixed in several sub-groups and then heated to the center of the upper part of the reaction column. The gas is supplied into the reaction tube 2 from the inflow d6.
上述のガス流路規制装置はこれら原料ガスの流路な規制
し流入ガスの温度上昇を防ぐための、例えば、石英ガラ
ス製の流路規制スペーサ21を有している。このスペー
サ21はカス流入口6と、ペデスタル10との間に着脱
自在に挿入配設されている。The above-mentioned gas flow regulating device has a flow regulating spacer 21 made of, for example, quartz glass to regulate the flow of these raw material gases and prevent the temperature of the inflowing gas from rising. This spacer 21 is detachably inserted between the waste inlet 6 and the pedestal 10.
コ(7) ;2. /<−サ21は、図示例では、ガス
流入口6と連通ずるように配設された頚部22と、この
頚部22に連続した膨大部23と、この膨大部23に連
続したロート部24とからなっている。25はロート部
24の開口である。この膨大8B23はガス混合空間2
6を有し、その中央部分を、例えば、円筒状部分とする
。ロート部24はこの円筒状部分からペデスタル10の
上側表面10aの中央部に向けて下側へと傾斜した、テ
ーパ形状底面構造となっていて、その間025を形成し
ている端部を基板8の表面から適当に離間させ、よって
、ペデスタル10の表面中央部に搭載された化合物半導
体基板8に向・砂て、ガス混合空間2Bで混合された混
合原料ガスを、開口25から、均一に広角に放射供給出
来るように構成する。さらに又、このロート部24は、
ペデスタル10の上面10aで温度上昇を受け上昇流と
なったガス流ヲスペーサ21の開口25へ流入しないよ
うにすると共に、この開口25から供給される混合ガス
から完全に分離するように作用する。このスペーサ21
はこれを反応管2に対して固定すると共に、反応管2の
内壁付近のガス流が上部ガス規制域27へ泥流するのを
防止するための隔壁28を有している。Ko (7) ;2. In the illustrated example, the sacer 21 includes a neck 22 arranged to communicate with the gas inlet 6, an enlarged portion 23 continuous to the neck 22, and a funnel portion 24 continuous to the enlarged portion 23. It consists of 25 is an opening of the funnel portion 24. This huge 8B23 is gas mixing space 2
6, and its central portion is, for example, a cylindrical portion. The funnel part 24 has a tapered bottom structure that is inclined downward from this cylindrical part toward the center of the upper surface 10a of the pedestal 10, and the end part forming 025 is connected to the substrate 8. The mixed raw material gas mixed in the gas mixing space 2B is uniformly and widely spaced from the opening 25 toward the compound semiconductor substrate 8 mounted at the center of the surface of the pedestal 10 at an appropriate distance from the surface. Configure so that radiation can be supplied. Furthermore, this funnel portion 24 is
The gas flow which has become an upward flow due to the temperature rise on the upper surface 10a of the pedestal 10 is prevented from flowing into the opening 25 of the spacer 21, and is completely separated from the mixed gas supplied from the opening 25. This spacer 21
is fixed to the reaction tube 2 and has a partition wall 28 for preventing the gas flow near the inner wall of the reaction tube 2 from flowing into the upper gas regulation area 27.
この隔壁の設置箇所は、図示例では、膨大部23とロー
ト部24との境界部分としているが、この設置箇所はこ
こに限定されるものではない。この隔壁28を反応管2
の内側に設けた鍔状突起28で着脱自在に支持固定する
。この隔壁28により、反応管2内の空間が上下に部分
され、この場合、」二部ガス規制域27中のガスは反応
管2のカス流入口6側の上側端部に設けた上側排ガス口
30から専ら摺出する。In the illustrated example, the partition wall is installed at the boundary between the enlarged portion 23 and the funnel portion 24, but the installation location is not limited thereto. This partition wall 28 is connected to the reaction tube 2.
It is detachably supported and fixed by a flange-like projection 28 provided on the inside of the holder. This partition wall 28 divides the space inside the reaction tube 2 into upper and lower parts. Exclusively published from 30 onwards.
さらに、ガス流路規制装置には、その−構成部分として
、これと別体の、例えば、石英ガラス製のソース管31
を含ませることが出来る。図示のように、このシース管
31は混合ガス流が下部ガス規制域32へ混流するのを
防止するためのものである。このシース管31は、例え
ば、ペデスタル1oの表面10a上に搭載した半導体基
板8を適当な間隔を以って、取囲むような開口31aを
有していて、反応管2の下部に設けた支持体33に着脱
自在に取り付は固定する。このシース管31によって、
ペデスタルlOの、上面10a以外の他の面に接して加
熱されたガスが混合ガス流に混流するのを防止すること
が出来る。そして、このシース管31で囲まれているガ
ス規制域32中のガスはカス杉1出ロアがらυ1出させ
るようにする。そして、反応管2と、シース管31との
間を流れ落ちる混合カスを反応管2の下側端部に設けた
下側排ガス口34から排出する。さらに、カス流路規制
装置には、流路規制スペーサ21のロート部24と、ペ
デスタル表面10aとの間の間隙に設けた遮蔽スペーサ
35を含ませることが出来る。この遮蔽スペーサ35は
、ペデスタル10の表面10aからの輻射熱が流路規制
スペーサ21を加熱しないように作用すると共に、化合
物半導体基板8の付近で温度上昇を受けて上昇流となっ
たガス流を効果的に反応管2の内壁伺近へと案内誘導す
る働きをする。従って、この遮蔽スペーサ35は、上述
した作用働きをする任意の構造とし得る。図示例では、
例えば、石英ガラス製で、流路規制スペーサ21の開口
25から供給される混合カス流を半導体基板8へ通す中
央の開口35aと、この開口35aを規制し反応管2の
管壁に向かうに従って上方に傾斜しているロート状の傾
斜部35bと。Furthermore, the gas flow regulating device includes a separate source tube 31 made of quartz glass, for example.
can be included. As shown, this sheath tube 31 is for preventing the mixed gas flow from flowing into the lower gas regulation area 32 . This sheath tube 31 has, for example, an opening 31a that surrounds the semiconductor substrate 8 mounted on the surface 10a of the pedestal 1o at an appropriate interval, and a support provided at the bottom of the reaction tube 2. It is detachably attached and fixed to the body 33. With this sheath tube 31,
It is possible to prevent gas heated in contact with a surface other than the upper surface 10a of the pedestal IO from mixing with the mixed gas flow. Then, the gas in the gas regulation area 32 surrounded by this sheath pipe 31 is made to come out by υ1 from the Kasugi 1-exit lower. Then, the mixed residue flowing down between the reaction tube 2 and the sheath tube 31 is discharged from the lower exhaust gas port 34 provided at the lower end of the reaction tube 2. Further, the waste flow path regulating device can include a shielding spacer 35 provided in the gap between the funnel portion 24 of the flow path regulating spacer 21 and the pedestal surface 10a. This shielding spacer 35 acts to prevent the radiant heat from the surface 10a of the pedestal 10 from heating the flow path regulating spacer 21, and also effectively controls the gas flow that has become an upward flow due to the temperature increase near the compound semiconductor substrate 8. It serves to guide the reaction tube 2 toward the inner wall of the reaction tube 2. Accordingly, this shielding spacer 35 may be any structure that performs the functions described above. In the illustrated example,
For example, it is made of quartz glass and has a central opening 35a that allows the mixed waste flow supplied from the opening 25 of the flow path regulating spacer 21 to pass through to the semiconductor substrate 8, and a central opening 35a that regulates this opening 35a and that extends upward toward the tube wall of the reaction tube 2. and a funnel-shaped inclined part 35b which is inclined at .
この傾斜部35bの端部から内壁に向うに従ってド方に
傾斜しかつカス流を通す開口35cを有している曲折部
35dを有している。そしてこの曲折部35dを反応管
2の内壁に設けた鍔状の突起36に着脱自在に固定する
。The inclined portion 35b has a bent portion 35d which is inclined toward the inner wall from the end thereof and has an opening 35c through which the waste flow passes. The bent portion 35d is then removably fixed to a collar-shaped projection 36 provided on the inner wall of the reaction tube 2.
このような本発明の装置も従来の装置と同様に二重管構
造となっており、水或いはその他の冷却媒体によって、
反応塔を冷却出来るようになしてあり、また、加熱装置
である高周波誘導線輪11を具えていて、ペデスタルl
Oの表面上に搭載された化合物半導体基板8をエピタキ
シャル成長温度、例えば、600〜800°Cに加熱す
ることが出来る。The device of the present invention also has a double pipe structure like the conventional device, and is cooled by water or other cooling medium.
It is designed to be able to cool the reaction tower, and is also equipped with a high frequency induction wire ring 11 which is a heating device, and the pedestal l
The compound semiconductor substrate 8 mounted on the surface of O can be heated to an epitaxial growth temperature, for example, 600 to 800°C.
(動作の説明)
次に、上述した本発明の一実施例の反応塔構造における
本発明の特徴的な動作原理を説明する。(Description of Operation) Next, the characteristic operating principle of the present invention in the reaction tower structure of the embodiment of the present invention described above will be explained.
本発明においては、反応塔20の上部のガス流入口6を
経て反応管2の内部に供給された各種の原料ガスは、ス
ペーサ21の頚部22を通り混合空間26に入り、そこ
で良く程合された後、スペーサ21のロート部24によ
って、開口25がら、ペデスタル中心部の化合物半導体
基板8に向けて、広角に放射供給される。この原料ガス
流を図中簡略的に37で示す。この際、ペデステル10
の表面10aの半導体基板付近で温度上Aを受けた混合
ガス流は、ロート部24によって、反応管2の内壁伺近
へと導かれるため、供給されつつある原料ガス流37が
ら、上昇ガス1138として効果的に分離される。この
上昇ガス流38は隔壁28によって反応管2中をスペー
サ21に沿って上昇出来ず、冷却された管壁に沿って下
方へ流され、下側υ1ガスロ34から急速に排出される
。このように、温度上昇ガス流を下方へと案内誘導する
ので、流路規制スペーサ21内を通過する原料ガスはこ
れら温度上昇ガスによる影響を受けず、また、ペデスタ
ル10かもの熱輻射もスペーサ21で遮蔽出来るので、
原料ガス流の低温域流線37と、上昇ガス流の高温域流
線38とを完全に分離することが出来る。これがため、
化合物半導体基板8の表面に到達するまでの混合ガスの
温度を低く維持出来、よって、混合ガスの各成分カスの
有害な熱分解反応を最小限に押えることが出来るので、
化合物半導体基板への良好なエピタキシャル成長が行わ
せることが出来る。In the present invention, various raw material gases supplied into the reaction tube 2 through the gas inlet 6 at the upper part of the reaction tower 20 enter the mixing space 26 through the neck 22 of the spacer 21, where they are well balanced. Thereafter, the funnel portion 24 of the spacer 21 emits radiation at a wide angle through the opening 25 toward the compound semiconductor substrate 8 at the center of the pedestal. This raw material gas flow is simply indicated by 37 in the figure. At this time, pedestal 10
The mixed gas flow that has been subjected to temperature A near the semiconductor substrate on the surface 10a is guided by the funnel portion 24 to near the inner wall of the reaction tube 2, so that the rising gas 1138 is mixed with the raw material gas flow 37 that is being supplied. effectively separated as This rising gas flow 38 is prevented from rising along the spacer 21 in the reaction tube 2 due to the partition wall 28, but is forced to flow downward along the cooled tube wall and is rapidly discharged from the lower υ1 gas flow 34. In this way, since the temperature rising gas flow is guided downward, the raw material gas passing through the flow path regulating spacer 21 is not affected by these temperature rising gases, and the heat radiation of the pedestal 10 is also controlled by the spacer 21. It can be shielded by
The low temperature region streamline 37 of the raw material gas flow and the high temperature region streamline 38 of the rising gas flow can be completely separated. Because of this,
The temperature of the mixed gas can be maintained low until it reaches the surface of the compound semiconductor substrate 8, and therefore, the harmful thermal decomposition reaction of each component of the mixed gas can be suppressed to a minimum.
Good epitaxial growth on a compound semiconductor substrate can be performed.
また、上述した遮蔽スペーサ35によって、ペデスタル
10の表面10aからの熱輻射が流路規制スペーサ21
に伝わりに<〈シかつ」二重ガス流38を反応管2の内
壁付近へと効果的に案内誘導するので、このサラペーサ
35によって本発明の上述したような効果を一層有効的
に高めることが出来る。Further, the above-described shielding spacer 35 prevents heat radiation from the surface 10a of the pedestal 10 from reaching the flow path regulating spacer 21.
Since the double gas flow 38 is effectively guided to the vicinity of the inner wall of the reaction tube 2, the Sarapacer 35 can further effectively enhance the above-mentioned effects of the present invention. I can do it.
さらに、ペデスタル10を被覆するように設けたシース
管31によって、上述したように、混合ガス流が下部ガ
ス規制域32へ泥流するのを防止し、ペデスタル表面1
0a以外の他の面と接して加熱されたカスを専用のガス
排出1」7から排出する構造となしているので、このシ
ース管31も上述した本発明の効果を一層完全なものと
有効的に高めることが出来る。Further, the sheath pipe 31 provided to cover the pedestal 10 prevents the mixed gas flow from flowing into the lower gas regulation area 32 as described above, and prevents the pedestal surface from flowing into the lower gas regulation area 32.
Since the sheath pipe 31 has a structure in which the heated dregs that are in contact with other surfaces other than 0a are discharged from the dedicated gas discharge 1"7, the sheath pipe 31 also makes the effects of the present invention described above more complete and effective. It can be increased to
(発明の効果)
上述した第2図の実施例で説明したように、本発明の半
導体薄膜成長装置によれば、MO−CVD法の反応塔内
において、各種の原料ガスの混合ガスが化合物半導体基
板表面に到達するまでに有害な熱分解反応を起すのを防
止してエピタキシャル成長に関与する各成分元素の比率
を定量的に確保し、また、高温の混合ガスにより発生す
る有害な微粉末が化合物半導体基板表面上に落下するの
を防止し、さらにまた、化合物半導体基板表面に原料ガ
スを低温で、広角に放射して均一に供給することにより
、良好な結晶性、表面平担性、電導特性を有するエピタ
キシャル成長層を再現性よく成長させることか出来ると
いう従来装置では見られない優れた効果を奏し得る。(Effects of the Invention) As explained in the embodiment shown in FIG. It prevents harmful thermal decomposition reactions from occurring before reaching the substrate surface, quantitatively ensuring the ratio of each component element involved in epitaxial growth, and also prevents harmful fine powder generated by high-temperature mixed gas from becoming a compound. By preventing the material gas from falling onto the surface of the semiconductor substrate and evenly supplying the raw material gas to the surface of the compound semiconductor substrate at low temperature by emitting it over a wide angle, good crystallinity, surface flatness, and conductive properties can be achieved. It is possible to achieve an excellent effect that cannot be seen in conventional apparatuses, such as being able to grow an epitaxial growth layer having a high reproducibility with good reproducibility.
かかる本発明の半導体薄膜成長装置は、高効率発光素子
、超高速FET素子及びそれらの集積化素子等の構成基
材として用いられるエピタキシャル結晶層の結晶特性を
向上せしめるので、素子性能の向上、素子製造の歩留り
の向上等に太きくR献し得る。The semiconductor thin film growth apparatus of the present invention improves the crystal properties of epitaxial crystal layers used as constituent materials for high-efficiency light-emitting devices, ultra-high-speed FET devices, and integrated devices thereof, so that device performance can be improved and device performance can be improved. This can greatly contribute to improving manufacturing yields, etc.
尚、本発明は上述した実施例にのみ限定されるものでは
ないこと明らかである。例えば、カス流路規制装置の構
造は他の構造であっても良い。ようするに、温度上昇さ
れた使用済或いは不要ガス流と、原料ガス流とを効果的
に分離し、しかも、この分離された上昇ガス流を、冷却
されている反応管の内壁に沿って下方に案内誘導して4
ノ1出できるような構造となっていれば良い。It is clear that the present invention is not limited only to the embodiments described above. For example, the structure of the waste flow path regulating device may be another structure. This effectively separates the spent or unwanted gas stream at elevated temperature from the feed gas stream, and also guides the separated rising gas stream downward along the inner wall of the reaction tube where it is being cooled. Guide 4
It would be good as long as it has a structure that allows you to get 1 out of 1.
さらに、この反応塔は石英ガラス以外の他の材料を用い
て構成することが出来る。Furthermore, this reaction column can be constructed using other materials than quartz glass.
また、隔壁は流路規制スペーサと一体構造として形成し
ても良いし、別体としても良い。また、この隔壁はこれ
により上側ガス規制域と下側ガス規制域との間でのガス
流を完全に押えるようにしても良いし、がこ路規制スペ
ーサを加熱しない程度のガス流があっても良い構成配置
とするのが好適である。Further, the partition wall may be formed integrally with the flow path regulating spacer, or may be formed separately. Further, this partition wall may be configured to completely suppress the gas flow between the upper gas regulation area and the lower gas regulation area, or may be configured such that the gas flow is such that it does not heat the gas passage regulation spacer. It is preferable to have a good configuration and arrangement.
また、隔壁を設ける代りに、膨大部の外径を反応管の内
径とほぼ等しくし、その膨大部の下側端部を鍔状突起に
載せるように構成しても良い。Furthermore, instead of providing a partition, the outer diameter of the enlarged portion may be made approximately equal to the inner diameter of the reaction tube, and the lower end of the enlarged portion may be placed on the brim-like projection.
また、遮蔽スペーサ、シース管の構造成いは支持方法等
も別の構造、支持方法であっても良い。Furthermore, the structure and support method of the shielding spacer and sheath tube may be different from each other.
第1図は従来の半導体薄膜成長装置を示す断面FA。
第2図は本発明の半導体薄膜成長装置の一実施例を示す
略図的断面図である。
l・・・反応塔、 2・・・反応管
3・・・外側管、 4.5・・・流入・排出管6・・・
ガス流入管、 7・・・カス排出管8・・・化合物半導
体基板、9・・・支持体10・・・ペデスタル、 lo
a・・・ペデスタルの表面11・・・高周波誘導線輪、
12・・・メ・ンシュ部材13・・・混合ガス流の対
流、14・・・混合ガス流20・・・反応塔、 21・
・・流路規制スペーサ22・・・流路規制スペーサの頚
部
23・・・流路規制スペーサの膨大部
24・・・流路規制スペーサのロート部25・・・ロー
ト部の開口、 26・・・ガス混合空間27・・・上部
ガス規制域、 28・・・隔壁29.38・・・突起、
30・・・上側排ガス口31・・・シース管、 31
a・・・シース管の開口32・・・下部ガス規制域、
33・・・シース管の支持体34・・・下側排ガス口
35・・・遮蔽スペーサ、35a・・・遮蔽スペーサの
中央の開口35b・・・遮蔽スペーサの傾斜部
35c・・・遮蔽スペーサの開口
35d・・・遮蔽スペーサの曲折部
37・・・原料ガス流、 38・・・上昇ガス。
第1図
第2図FIG. 1 is a cross-sectional view FA showing a conventional semiconductor thin film growth apparatus. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the semiconductor thin film growth apparatus of the present invention. l...Reaction tower, 2...Reaction tube 3...Outer tube, 4.5...Inflow/discharge pipe 6...
Gas inflow pipe, 7... Waste discharge pipe 8... Compound semiconductor substrate, 9... Support body 10... Pedestal, lo
a...Pedestal surface 11...High frequency guide wire ring,
12... Menu member 13... Convection of mixed gas flow, 14... Mixed gas flow 20... Reaction tower, 21.
...Flow path regulating spacer 22... Neck portion 23 of flow path regulating spacer... Enlarged portion 24 of flow path regulating spacer... Funnel section 25 of flow channel regulating spacer... Opening of funnel section, 26...・Gas mixing space 27...Upper gas regulation area, 28...Partition wall 29.38...Protrusion,
30... Upper exhaust gas port 31... Sheath pipe, 31
a...Opening 32 of the sheath pipe...Lower gas regulation area,
33... Sheath pipe support 34... Lower exhaust gas port
35...Shielding spacer, 35a...Central opening 35b of shielding spacer...Slope portion 35c of shielding spacer...Opening 35d of shielding spacer...Bending portion 37 of shielding spacer...Source gas flow , 38...Rising gas. Figure 1 Figure 2
Claims (1)
化合物半導体基板をに;載出来る表面を有するペデスタ
ルと、 該反応管の外部に設けられ該反応管を冷却するための冷
却装置と、 前記化合物半導体基板を加熱するための加熱装置ξとを
有する、有機金属化合物熱分解法用の半導体薄膜成長装
置において、 前記反応管内に配設されたガス流路規制装置を其え、 該ガス流路規制装置は、前記ガス流入口から供給された
原料ガスを4R合させる空間を形成する膨大部と、この
膨大部に連続して設けられ前記ペデスタルの表面上に搭
載した前記化合物半導体基板に向けて原料ガスを放射供
給すると共に、温度上昇カスと、原料カスとを分離する
ためのロート部とを含み、前記カス流入口と、前記ペデ
スタルの表面との間に配設された流路規制スペーサを有
、し、 さらに、前記反応管の前記ガス排出口側に下側排ガス口
を具えて成ることを特徴とする半導体薄膜成長装置。 2、前記ガス流路規制装置は、前記流路規制スペーサと
、前記ペデスタルとの間の間隙部に、遮蔽スペーサを有
していることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
半導体薄膜成長装置。 3、前記ガス流路規制装置は、前記ペデスタルの表面上
の化合物半導体基板の部分を除いて、前記ペデスタルを
覆いかつ前記ガス排出口に連通したシース管を具えてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体
薄膜成長装置。 4、 前記ガス流路規制装置は該流路規制スペーサの外
壁と前記反応管の内壁との間に上下に空間を仕切る隔壁
を有することを特徴とする特許請求の範、囲第1項記載
の半導体薄膜成長装置。[Claims] 1. A reaction tube having a gas inlet and a gas outlet, and a pedestal disposed inside the reaction tube and having a surface on which a compound semiconductor substrate can be placed facing the gas inlet. A semiconductor thin film growth apparatus for organometallic compound pyrolysis, comprising: a cooling device provided outside the reaction tube for cooling the reaction tube; and a heating device ξ for heating the compound semiconductor substrate. In this method, the gas flow regulating device is disposed in the reaction tube, and the gas flow regulating device includes an enlarged portion forming a space for combining 4R of raw material gas supplied from the gas inlet; A funnel part is provided continuously in the ampullae and radiates and supplies raw material gas toward the compound semiconductor substrate mounted on the surface of the pedestal, and also includes a funnel part for separating temperature-increasing dregs and raw material dregs, It further comprises a flow path regulating spacer disposed between the waste inlet and the surface of the pedestal, and further comprising a lower exhaust gas port on the gas discharge port side of the reaction tube. Semiconductor thin film growth equipment. 2. The semiconductor thin film according to claim 1, wherein the gas flow regulating device has a shielding spacer in a gap between the flow channel regulating spacer and the pedestal. growth equipment. 3. A patent claim characterized in that the gas flow path regulating device includes a sheath pipe that covers the pedestal except for a portion of the compound semiconductor substrate on the surface of the pedestal and communicates with the gas discharge port. The semiconductor thin film growth apparatus according to item 1. 4. The gas flow regulating device has a partition wall that vertically partitions a space between the outer wall of the flow regulating spacer and the inner wall of the reaction tube. Semiconductor thin film growth equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17988583A JPS6072223A (en) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | Device for growing semiconductor thin film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17988583A JPS6072223A (en) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | Device for growing semiconductor thin film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6072223A true JPS6072223A (en) | 1985-04-24 |
Family
ID=16073596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17988583A Pending JPS6072223A (en) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | Device for growing semiconductor thin film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6072223A (en) |
-
1983
- 1983-09-28 JP JP17988583A patent/JPS6072223A/en active Pending
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