JP2717971B2 - Vapor phase growth equipment - Google Patents

Vapor phase growth equipment

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JP2717971B2
JP2717971B2 JP20559388A JP20559388A JP2717971B2 JP 2717971 B2 JP2717971 B2 JP 2717971B2 JP 20559388 A JP20559388 A JP 20559388A JP 20559388 A JP20559388 A JP 20559388A JP 2717971 B2 JP2717971 B2 JP 2717971B2
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孔二 望月
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【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は縦型気相成長装置の構造に関し、 反応管壁から剥落した反応生成物が基板面に飛散、付
着することの防止を目的とし、 下方から原料ガスを供給し、上方から廃ガスを排出す
る構造の縦型気相成長装置に於いて、原料ガス供給口の
周囲に漏斗型の副排気口を設け、落下した反応生成物を
吸引する構造とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Overview] The present invention relates to the structure of a vertical vapor phase epitaxy apparatus, which aims to prevent the reaction products peeled off from the reaction tube wall from scattering and adhering to the substrate surface. In a vertical vapor phase growth apparatus having a structure for supplying gas and discharging waste gas from above, a funnel-shaped sub-exhaust port is provided around a raw material gas supply port to suck a dropped reaction product. I do.

これにより、該生成物が原料ガス供給気流に吹き上げ
られるのが防止される。
This prevents the product from being blown up into the source gas supply airflow.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明は、典型的には半導体層のエピタキシャル成長
に使用される縦型の気相成長装置に関わり、特に原料ガ
スを下方から供給し、廃ガスを上方から排出する型の気
相成長装置に関わるものである。
The present invention relates to a vertical vapor phase growth apparatus typically used for epitaxial growth of a semiconductor layer, and more particularly to a vapor phase growth apparatus that supplies a source gas from below and discharges a waste gas from above. Things.

半導体工業に於いては、結晶成長技術の進歩に伴って
特殊な構造の素子を形成することが可能になっており、
一方、それらの素子の特性を向上させるため更に精細な
結晶成長技術が求められている。
In the semiconductor industry, it has become possible to form devices with special structures with the progress of crystal growth technology,
On the other hand, a finer crystal growth technique is required to improve the characteristics of these devices.

そのような素子は例えば高電子移動度トランジスタ
(HEMT)、共鳴トンネリングホットエレクトロントラン
ジスタ(RHET)や超格子構造を有する素子であり、求め
られている精細な結晶成長技術の典型は原子層単位で成
長厚を正確に制御し得るエピタキシャル成長法、いわゆ
る原子層エピタキシーである。
Such devices include, for example, high electron mobility transistors (HEMTs), resonant tunneling hot electron transistors (RHETs), and devices with a superlattice structure. This is an epitaxial growth method capable of precisely controlling the thickness, that is, so-called atomic layer epitaxy.

超格子のような構造を気相エピタキシャル成長によっ
て実現するには、異なる原料ガスを急速に交換して供給
することが必須であり、そのためには反応管内の流れが
スムーズであり、ガスの一部が管内に滞留することのな
いような構造でなければならない。
In order to realize a superlattice-like structure by vapor phase epitaxial growth, it is essential to rapidly exchange and supply different source gases, for which the flow in the reaction tube is smooth and a part of the gas is The structure must be such that it does not stay in the pipe.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

そのような条件を満たすものとして、反応管を縦位置
に使用し、原料ガスを下方から供給して上方に抜く構造
の気相成長装置が多く用いられている。該装置の模式断
面図が、第3図に示されており、図中、1は石英などで
造られる反応管、2はサセプタ、3はサセプタの支持兼
移動用の保持具、4は結晶成長基板、5は加熱用のRFコ
イル、6は排気口、7は給気口である。
In order to satisfy such a condition, a vapor phase growth apparatus having a structure in which a reaction tube is used in a vertical position, and a raw material gas is supplied from below and discharged upward. A schematic cross-sectional view of the apparatus is shown in FIG. 3, where 1 is a reaction tube made of quartz or the like, 2 is a susceptor, 3 is a holder for supporting and moving the susceptor, and 4 is a crystal growth. The substrate 5 is an RF coil for heating, 6 is an exhaust port, and 7 is an air supply port.

この種の装置によるエピタキシャル成長は周知の技術
であるから、その詳細は延べないが、超格子構造をエピ
タキシャル成長させる場合、第1の原料ガスを所定時間
(通常、数秒〜十数秒程度)供給した後、キャリヤガス
等で置換し、第2の原料ガスを所定時間供給する。その
後更にキャリヤガスによる置換を挟んで、第1の原料ガ
スと第2の原料ガスを交互に供給し、所定の層数だけエ
ピタキシャル成長させる。
Since the epitaxial growth using this type of apparatus is a well-known technique, details thereof will not be described. However, in the case of epitaxially growing a superlattice structure, the first raw material gas is supplied for a predetermined time (typically, about several seconds to several tens of seconds). The gas is replaced with a carrier gas or the like, and the second source gas is supplied for a predetermined time. Thereafter, the first source gas and the second source gas are alternately supplied with the carrier gas interposed therebetween, and a predetermined number of layers are epitaxially grown.

このように、反応管内の異種ガスを可及的速やかに置
換するには、サセプタの熱によって生ずる上昇気流が、
管内のガスの滞留を惹起しない構造であることが要求さ
れ、その意味で、下方給気/上方排気が採用されている
のである。
As described above, in order to replace the different gases in the reaction tube as quickly as possible, the updraft generated by the heat of the susceptor is
A structure that does not cause gas to stay in the pipe is required, and in that sense, a lower supply / upper exhaust is employed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

エピタキシャル成長の実作業では、新しい基板をセッ
トする度に反応管を交換したり、洗浄したりすることは
稀で、何回かの成長を行った後に反応管を交換或いは洗
浄することが多い。これは、反応管の交換や洗浄が、単
に作業回数を減少させるだけでなく、装置の動作が安定
するまでに若干の時間を要するなど、装置の稼働率を低
下させることになるからである。
In the actual operation of epitaxial growth, it is rare that the reaction tube is replaced or cleaned every time a new substrate is set, and the reaction tube is replaced or cleaned after performing several times of growth. This is because replacing or washing the reaction tube not only reduces the number of operations, but also decreases the operation rate of the apparatus, such as requiring a certain amount of time for the operation of the apparatus to stabilize.

このように1個の反応管で繰り返し成長処理を行う
と、反応管の内壁やサセプタ表面にも反応生成物が付着
し、それが多量になると粉状の細片が剥離して落下する
ようになる。
As described above, when the growth process is repeatedly performed in one reaction tube, the reaction product adheres to the inner wall of the reaction tube and the surface of the susceptor. Become.

ところが反応管の下端は、ガスの流線を滑らかにする
ため、第3図の装置のように漏斗状になっているのが通
常であるから、管内を落下した剥離片はガス供給口に集
まり、原料ガスや置換ガスの流れに吹き上げられて反応
管内に飛散することが起こる。
However, since the lower end of the reaction tube is usually funnel-shaped as shown in the apparatus of FIG. 3 in order to smooth the gas flow lines, the separated pieces falling in the tube collect at the gas supply port. Then, it is blown up by the flow of the raw material gas or the replacement gas and scattered in the reaction tube.

飛散した微細片が基板表面に付着すると結晶成長が阻
害され、結晶の表面状態が劣悪なものとなるので、この
ような微細な異物の飛散は極力防止しなければならな
い。これは特に、原子層エピタキシーの如く、ガス送入
速度が大である場合に大きな問題となる。
If the scattered fine pieces adhere to the substrate surface, the crystal growth is hindered and the surface state of the crystal becomes poor. Therefore, such fine foreign matter must be prevented from scattering as much as possible. This is a serious problem particularly when the gas supply speed is high, such as in atomic layer epitaxy.

本発明の目的は、反応管の内壁やサセプタ表面から落
下した微細片が再び反応管内に戻されることのない気相
成長装置を提供することであり、それによって原子層単
位で厚みを制御された良好なエピタキシャル成長層を得
ることである。
An object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus in which fine pieces dropped from the inner wall or the susceptor surface of a reaction tube are not returned into the reaction tube again, whereby the thickness was controlled in atomic layer units. The purpose is to obtain a good epitaxial growth layer.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するため本発明の気相成長装置は、 基板より下方から原料ガスを供給し、基板より上方か
ら廃ガスを排出する構造をとると共に、 漏斗型の反応管底部に設けられた原料ガス供給口を囲
む形に副排気口が設けられ、落下してくる微小剥離片を
吸引除去する構造となっている。
In order to achieve the above object, a vapor phase growth apparatus of the present invention has a structure in which a source gas is supplied from below a substrate and a waste gas is discharged from above a substrate, and a source provided at the bottom of a funnel type reaction tube. A sub exhaust port is provided so as to surround the gas supply port, and has a structure for sucking and removing falling micro exfoliated pieces.

〔作用〕[Action]

第1図に本発明の気相成長装置の基本的な構造が模式
的に示されている。
FIG. 1 schematically shows the basic structure of the vapor phase growth apparatus of the present invention.

1〜7で示された部分は既に述べた第3図のものと同
じであるが、該図の装置では、ガス供給口7を取り囲ん
で副次的な排気口8が設けられているので、管壁から剥
落してきた縮小片は給気口に達する前にこの副次排気口
に吸い込まれ、給気口からの気流によって吹き上げられ
ることがない。
The parts indicated by 1 to 7 are the same as those already described in FIG. 3, but in the apparatus shown in FIG. 3, since a secondary exhaust port 8 is provided surrounding the gas supply port 7, The reduced piece peeled off from the pipe wall is sucked into the secondary exhaust port before reaching the air supply port, and is not blown up by the airflow from the air supply port.

従って、異物の付着によるエピタキシャル成長層の表
面状態の劣化は効果的に抑制され、良好な原子層エピタ
キシーが実現することになる。
Therefore, the deterioration of the surface state of the epitaxial growth layer due to the adhesion of foreign matter is effectively suppressed, and good atomic layer epitaxy is realized.

〔実施例〕〔Example〕

第2図に本発明の実施例である気相成長装置の構造が
模式的に示されている。該図に於いても、1〜8の数字
で指示された部分は、既述した第3図のものと同じであ
り、副排気口8が設けられている点も、第1図の基本構
造と同じである。
FIG. 2 schematically shows the structure of a vapor phase growth apparatus according to an embodiment of the present invention. Also in this figure, the parts indicated by numerals 1 to 8 are the same as those in FIG. 3 described above, and the point that the sub exhaust port 8 is provided also differs from the basic structure in FIG. Is the same as

該装置を用いるエピタキシャル成長作業も、大筋は周
知のエピタキシャル成長作業と同じであるが、該装置を
使用する場合は、主排気口のバルブ61と副排気口のバル
ブ81を調整し、反応管に送入された原料ガス或いは置換
ガスの10%程度を副排気口から排出せしめるようにす
る。
Although the epitaxial growth operation using the apparatus is roughly the same as the well-known epitaxial growth operation, when using the apparatus, the valve 61 of the main exhaust port and the valve 81 of the sub-exhaust port are adjusted and fed into the reaction tube. About 10% of the source gas or the replacement gas is discharged from the sub exhaust port.

管壁等から剥落してきた微細異物片は、この副排気口
に落下すると排気ガス流によって副排気口に引き込まれ
るので、再び反応管内に吹き上げられることはなく、エ
ピタキシャル成長層の表面は良好なものとなる。
When the fine foreign matter pieces peeled off from the tube wall or the like fall into the auxiliary exhaust port, they are drawn into the auxiliary exhaust port by the exhaust gas flow, so that they are not blown up into the reaction tube again, and the surface of the epitaxial growth layer is good. Become.

エピタキシャル成長される層は、例えばGaAs、AlGaA
s、InGaAs、AlInAsのような2元系或いは3元系のIII−
V化合物半導体であるが、Siのような単体の半導体材料
層の成長にも、本発明を適用することが出来る。
Layers to be epitaxially grown are, for example, GaAs, AlGaA
Binary or ternary III- such as s, InGaAs, AlInAs
Although the present invention is a V compound semiconductor, the present invention can be applied to the growth of a single semiconductor material layer such as Si.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の気相成長装置では送入
するガスの流速を増しても微小異物片が反応管内に吹き
上げられることがないので、成長層表面に異物が付着す
ることがなく、超格子構造の形成など原子層エピタキシ
ーに適したものとなっている。
As described above, in the vapor phase growth apparatus of the present invention, even if the flow rate of the gas to be supplied is increased, the fine foreign matter pieces are not blown up into the reaction tube, so that no foreign matter adheres to the growth layer surface, It is suitable for atomic layer epitaxy such as formation of a superlattice structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の気相成長装置の基本的な構造を示す模
式図、 第2図は実施例の気相成長装置の基本的な構造を示す模
式図、 第3図は従来の縦型気相成長装置の構造を示す模式図 であって、 図に於いて 1は反応管、 2はサセプタ、 3はサセプタ保持具、 4は基板、 5はRFコイル、 6は排気口、 7は給気口、 8は副排気口、 61,81はバルブ である。
FIG. 1 is a schematic view showing a basic structure of a vapor phase growth apparatus of the present invention, FIG. 2 is a schematic view showing a basic structure of a vapor phase growth apparatus of an embodiment, and FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of a vapor phase growth apparatus, In the figure, 1 is a reaction tube, 2 is a susceptor, 3 is a susceptor holder, 4 is a substrate, 5 is an RF coil, 6 is an exhaust port, 7 is a supply port. 8 is a sub exhaust port, and 61 and 81 are valves.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】加熱された結晶成長基板の下方から気相原
料を供給し、気相廃棄物を前記基板の上方から排出せし
める気相成長装置であって、 前記気相原料を供給する給気口を囲んで副次排気口が設
けられて成ることを特徴とする気相成長装置。
1. A vapor-phase growth apparatus for supplying a vapor-phase raw material from below a heated crystal growth substrate and discharging vapor-phase waste from above the substrate, wherein a gas supply for supplying the vapor-phase raw material is provided. A vapor deposition apparatus comprising a secondary exhaust port surrounding an opening.
JP20559388A 1988-08-18 1988-08-18 Vapor phase growth equipment Expired - Lifetime JP2717971B2 (en)

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