JPH08181076A - Thin film forming method and device - Google Patents

Thin film forming method and device

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JPH08181076A
JPH08181076A JP26707695A JP26707695A JPH08181076A JP H08181076 A JPH08181076 A JP H08181076A JP 26707695 A JP26707695 A JP 26707695A JP 26707695 A JP26707695 A JP 26707695A JP H08181076 A JPH08181076 A JP H08181076A
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JP
Japan
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gas
substrate
flow path
gas flow
susceptor
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JP26707695A
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Japanese (ja)
Inventor
Izumi Iwasa
Shigeyuki Otake
Akira Sakamoto
Masachika Yamamoto
朗 坂本
茂行 大竹
将央 山本
泉 岩佐
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
富士ゼロックス株式会社
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Abstract

PURPOSE: To provide an epitaxial growth method and a vapor growth device through which it is carried out, wherein an atomic growth layer of high quality is grown at a high speed. CONSTITUTION: Material gases different from each other in content are supplied through gas flow paths 11 and 13 provided inside a reaction oven to form the flows of gases. A substrate 3 is so set as to be movable in parallel with the direction of a gas flow on the same plane with the inner walls of the gas flow paths 11 and 13. A first process wherein the surface of the substrate 3 is introduced into the flow path 11, brought into contact with a flow of gas, and made to adsorb elements contained in it and a second process wherein the the surface of the substrate 3 is introduced into the flow path 13, brought into contact with a flow of gas, and made to react on elements contained in it to form an atomic layer thin film are provided, whereby an atomic layer is made to grow through a chemical vapor growth method.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法および薄膜形成装置に係り、特にガリウム砒素(GaAs) The present invention relates to relates to a manufacturing method and apparatus for forming a thin film semiconductor device, in particular a gallium arsenide (GaAs)
半導体等の原子層エピタキシャル成長方法に関する。 About atomic layer epitaxial growth method such as a semiconductor.

【0002】 [0002]

【従来の技術】半導体のエピタキシャル成長法においては、高品質の薄膜を短時間で均一に成長することが要求される。 BACKGROUND OF THE INVENTION Semiconductor epitaxial growth method, it is required to grow uniformly in a short time a high-quality thin film. その方法の1つとして、原子層エピタキシャル成長法(ALE法)が研究されている。 One of the methods, atomic layer epitaxy (ALE) method have been studied. GaAsのALE成長を例にとると3族(Ga)の原料としてはトリメチルガリウム(TMG)、5族(As)の原料としてはアルシン( AsH 3 )が通常使用される。 Taking GaAs of ALE growth Example Group 3 as the raw material of (Ga) trimethyl gallium (TMG), as a raw material of Group 5 (As) arsine (AsH 3) are normally used. 基板上を流れる原料ガスを順次、5族元素/パージ用水素/3族元素/パージ用水素と切り替えることで、1サイクルあたり、1原子層の成長を行う。 The raw material gas flowing over the substrate sequentially by switching the group V element / purge hydrogen / Group 3 element / purge hydrogen, per cycle, the growth of one atomic layer performs. その結果、自己停止機構とよばれる現象によって膜厚を1原子層単位で制御することができ、しかも大面積にわたって厚さの均一な膜を作ることができる。 As a result, it is possible to control the phenomenon called self-limiting mechanism thickness in one atomic layer unit, moreover it is possible to make a uniform film thickness over a large area. 通常のMOCVD装置を用いてALE成長を行うことは、弁の開閉により、ガスを切り替えることによって可能である(特開平1−290221号)。 Performing the ALE growth using conventional MOCVD apparatus, the opening and closing of the valve is possible by switching the gas (Japanese Patent Laid-Open No. 1-290221). しかしこの方式では、反応炉中のガスの混合を防ぐために十分にパージ時間をとる必要があり、通常は1サイクルあたりの所要時間が10秒以上、最も短いものでも1サイクル当たりの所要時間が4秒で、成長速度にして高々0.5オングストローム/sにしかならない。 However, in this method, it is necessary to take sufficient purge time in order to prevent mixing of the gases in the reactor, usually 1 time required per cycle 10 seconds or more, the time required per cycle also the shortest 4 in seconds, not only to at most 0.5 Å / s in the growth rate. また基板温度についてALEウィンドウと呼ばれる温度範囲内だけで原子層成長が実現できるが、この温度は500℃前後で低いために、表面での反応速度も遅く吸着に時間がかかり、速度を速くすることができない、炭素が不純物として膜中に大量に取り込まれて膜質が悪いという問題もある。 The thing atomic layer deposition only in a temperature range called the ALE window for the substrate temperature can be achieved, which for this purpose the temperature is low at about 500 ° C., it takes time for the reaction speed slow adsorption at the surface, to increase the speed can not, there is also a carbon is a problem of poor film quality is incorporated into a large amount in the film as an impurity.

【0003】このように通常のMOCVD装置を用いたALE法の問題点は膜質が悪いことおよび成長速度が遅いことである。 [0003] The problem with this way ALE method using a conventional MOCVD device is that it is slow bad and the growth rate of the film quality.

【0004】また異なる原料ガスを定常的に流しておき、そこに基板を移動する場合には、ガス間の混合を防止しなくてはならない。 [0004] or leave put different material gas constantly, when there moving the substrate must be prevented mixing between gases. そこで異なる原料ガス流の間に、不活性ガスのガス流を介在させる方法(特開平2− Therefore during different feed gas stream, a method of interposing a gas flow of inert gas (JP-2-
74029号)も提案されている。 No. 74029) has also been proposed. しかしながらガス中の分子は拡散係数が大きく(1〜10cm 2 /s)、1秒間に1cm以上拡散するため、例え、異なる原料ガスのガス流の間に不活性ガスのガス流が、介在していても、これらの原料ガスは容易に混合してしまうという問題があった。 However molecules in the gas is larger diffusion coefficient (1~10cm 2 / s), for spreading 1cm or more per second, for example, the gas flow of the inert gas between the gas flow different raw material gas, intervene even, there is a problem that these raw material gases would be readily mixed.

【0005】高速のガスを基板にふきつけるパルスジェットエピタキシャル法が提案され、基板温度600℃前後でのALEが実現された。 [0005] the proposed high-speed gas pulse jet epitaxy blown onto the substrate, ALE before and after the substrate temperature 600 ° C. is achieved. しかしこの場合、膜質は向上するが反応炉中のガスの混合を防ぐためのパージ時間を長くする必要があり、成長速度の高速化は困難である。 However, in this case, the film quality is improved but it is necessary to lengthen the purge time to prevent mixing of the gases in the reactor, the growth rate is difficult.

【0006】また、基板にあたる原料ガスをさらに高速で切り替える方法として、反応路中に複数の区画を作って回転するサセプタ上の基板にガスを吹き付け、サセプタを回転することにより基板を移動して基板にあたる原料ガスを順次切り替える方法が提案されている(Appl.P Further, as a method to switch faster the material gas corresponding to the substrate, blowing a gas to the substrate on the susceptor rotating create a plurality of compartments in the reaction path, by moving the substrate by rotating the susceptor substrate sequentially switching method a raw material gas has been proposed falls (Appl.P
hys.Lett.62(19)1993 ,Atomic Layer epitaxy of GaAs hys.Lett.62 (19) 1993, Atomic Layer epitaxy of GaAs
with a 2μm/h growth rate )。 with a 2μm / h growth rate). この方法によれば1 According to this method 1
サイクル当りの所要時間を1秒以下にまで短縮できる。 The time required per cycle can be shortened to less than one second.
しかも流路の仕切り板が境界層を削り取るので、高温でのALEが可能である。 Moreover, since the partition plate of the flow path scraping boundary layer, it is possible to ALE at high temperatures. しかしこの装置では、原料ガスは基板面に対し垂直に吹き付けられており、基板とそれを移動するための機構が流れを遮るためにガス流が渦を作り、置換に時間がかかるので、一旦ガスが混合してしまうとALE成長ができなくなる。 However, in this apparatus, the raw material gas is blown perpendicularly to the substrate surface, a mechanism for moving the substrate and that it creates a gas flow vortex to block the flow, because it takes time for replacement, once gas There can not be will and ALE growth are mixed. またヘテロ界面をつくる場合、このための原料ガスの切り替えに時間がかかるという欠点がある。 Also when making hetero interface, there is a disadvantage that the time to switch the feed gas for this takes.

【0007】 [0007]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の成長装置では、原料ガスの切り替えを円滑にし、短時間で膜質の良好な原子層エピタキシャル成長層を得ることはできないという問題があった。 THE INVENTION Problems to be Solved] Thus, the conventional growing apparatus, the switching of the source gas is smoothly, making it impossible to obtain a good atomic layers epitaxially grown layer of film quality in a short time.

【0008】本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、高速でかつ高品質の原子層成長層を得ることのできるエピタキシャル成長法およびこれを実施するための気相成長装置を提供することを目的とする。 [0008] The present invention has been made in light of the circumstances, it aims to provide a vapor phase growth apparatus for carrying it and the epitaxial growth method capable of obtaining a high-speed, high-quality atomic layer growth layer to.

【0009】 [0009]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の特徴は、 Means for Solving the Problems] A first aspect of the present invention,
原子層エピタキシャル成長法において、反応炉内に配設された第1および第2のガス流路に、第1の元素を含む第1の原料ガスと、第2の元素を含む第2の原料ガスとがそれぞれ供給排出され、第1および第2のガス流路に沿って、第1および第2のガス流が形成されるとともに、基板が、前記第1および第2のガス流の方向と平行な平面上で移動可能に構成されており、前記基板表面を前記第1のガス流路に導き、前記基板表面に平行に第1 In atomic layer epitaxy, the first and second gas flow passage disposed in the reaction furnace, and a second source gas containing a first material gas containing the first element, a second element There are provided discharge respectively, along the first and second gas flow paths, the first and second gas flow is formed, the substrate is, the direction parallel to the first and second gas flow is movably configured on a plane, leads to the substrate surface in the first gas flow path, the first parallel to the substrate surface
のガス流を接触させ、少なくとも第1の元素を吸着させる第1の工程と、続いて、前記基板表面を前記第2のガス流路に導き、前記基板表面に平行に第2のガス流を接触させ、前記第1の元素と反応させ、原子層薄膜を生成する第2の工程とを含み、化学的気相成長法により原子層成長を行うようにしたことにある。 Of the gas flow into contact with a first step of adsorbing at least a first element, followed by guiding the substrate surface to the second gas flow path, the second gas flow parallel to the substrate surface contact is reacted with the first element, and a second step of generating an atomic layer thin film is to have to perform an atomic layer deposition by chemical vapor deposition.

【0010】望ましくは、前記第1および第2の流路内で第1および第2のガス流が層流をなすようにガスを供給排出する。 [0010] Preferably, the first and second gas flow in the first and second flow paths to supply and discharge the gas to form a laminar flow.

【0011】望ましくは、化合物半導体の原子層エピタキシャル成長法において、反応炉をガス流とほぼ平行に複数の区画に区切り、それぞれの区画に、少なくとも2 [0011] Preferably, in the compound semiconductor of the atomic layer epitaxy, separate the reactor substantially parallel to a plurality of compartments and a gas stream, in each of the compartments, at least 2
種類の原料ガスおよび不活性ガスを流し、加熱および移動可能に形成されるとともに、基板を載置してなるサセプタを、前記基板が前記不活性ガスおよび原料ガスのガス流とほぼ平行となるように前記反応炉の壁面に配置し、各区画の前記ガス流の方向と平行な平面上で前記サセプタを動かし、前記基板を各区画の前記ガス流に順次接触させることにより原子層成長を行うようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法にある。 Flowing type of raw material gas and an inert gas, while being heated and movably formed, the susceptor is formed by placing the substrate so that the substrate is substantially parallel to the gas flow of the inert gas and the raw material gas to the place on the wall of the reactor, moving the susceptor on a direction parallel to the plane of the gas flow in each compartment, performing atomic layer deposition by sequentially contacting the substrate to the gas flow in each compartment in a method of manufacturing a semiconductor device which is characterized in that the.

【0012】本発明の第2の特徴は、原子層エピタキシャル成長法による薄膜形成装置であって、ほぼ平行な複数のガス流路に区切られた反応炉と、前記各ガス流路に不活性ガスおよび原料ガスを供給排出するガス供給排出手段と、前記ガス流路に形成されるガス流に、基板表面が平行となるように基板を担持し、前記各ガス流に順次基板表面を接触させるように移動せしめる搬送手段を備えたサセプタとを具備したことを特徴とする薄膜形成装置にある。 A second aspect of the present invention, there is provided a thin film forming apparatus according to an atomic layer epitaxy, and the reactor, separated into substantially parallel plurality of gas passages, the inert gas to the each gas flow path and a gas supply and discharge means for supplying and discharging the raw material gas, the gas stream formed in the gas flow path, carries a substrate such that the substrate surface is in parallel, so as to contact sequentially substrate surface to the respective gas flow in the thin film forming apparatus characterized by comprising a susceptor provided with a conveying means for moving.

【0013】望ましくは、前記サセプタは回転円盤である。 [0013] Preferably, the susceptor is rotated disk.

【0014】また望ましくは、前記流路に加え、サセプタの周縁部に、不活性ガスを供給排出する第2のガス流路を具備している。 [0014] Preferably, in addition to the flow path, the peripheral portion of the susceptor is provided with a second gas flow path for supplying and discharging an inert gas.

【0015】また望ましくは、サセプタを反応炉の上側の壁面に配置した基板を下向きに取り付ける。 [0015] Preferably, attaching a substrate arranged a susceptor in the upper wall of the reactor downwards.

【0016】また望ましくは、円筒状の反応炉を、該円筒の中心に対して対称な複数の流路に分割し、該反応炉の円筒の中心を回転軸として、外壁に沿ってサセプタを回転する。 [0016] Preferably, the cylindrical reactor is divided into a plurality of flow paths symmetrical with respect to the center of the cylindrical, as the rotation axis center of the cylinder of the reactor, rotating the susceptor along the outer wall to.

【0017】さらにまた望ましくは、断面ドーナッツ状の筒体からなる反応炉を、該筒体の中心に対して対称な複数の流路に分割し、該反応炉の円筒の中心を回転軸として、内壁に沿ってサセプタを回転する。 [0017] still yet preferably, the reactor comprising a section donut-shaped cylindrical body is divided into a plurality of flow paths symmetrical with respect to the center of the cylindrical body, as a rotation axis center of the cylinder of the reactor, rotating the susceptor along the inner wall.

【0018】本発明の第3の特徴は、化学的気相成長法による半導体製造装置であって、反応炉と、前記反応炉の中心から外周部にむけて放射状に配設された複数のガス流路と、前記各ガス流路に、それぞれ同一または異なる元素を含む複数種の原料ガスを供給排出することによりガス流を形成するガス供給排出手段と、基板表面が、 A third aspect of the present invention is a semiconductor manufacturing device by chemical vapor deposition, the reactor, a plurality of gas arranged radially toward the outer periphery from the center of the reactor and the flow path, the each gas flow path, and a gas supply and discharge means for forming a gas stream by supplying and discharging a plurality of kinds of raw material gas containing the same or different elements, respectively, the substrate surface,
前記ガス流に対して平行となるように、前記ガス流路の内壁に沿って、前記基板を担持し、前記各ガス流に順次基板表面を接触させるように、基板表面に平行な平面内で前記基板を移動せしめる搬送手段を備えたサセプタとを具備したことを特徴とする。 So as to be parallel to the gas flow, along the inner wall of the gas passage, and carrying the substrate, said into contact sequentially substrate surface on each gas stream, in a plane parallel to the substrate surface characterized by comprising a susceptor provided with a conveying means for moving the substrate.

【0019】望ましくは、前記複数のガス流路の間に1 [0019] Preferably, 1 between the plurality of gas flow paths
つ以上のパージガス流路を配設したことを特徴とする。 Characterized by being arranged One or more purge gas flow path.

【0020】望ましくは、前記複数のガス流路は、中心から外周部にむけて流路幅が広がり、扇形をなすように構成されていることを特徴とする。 [0020] Preferably, the plurality of gas flow paths, the flow path width is spread toward the outer periphery from the center, characterized in that it is configured so as to form a fan.

【0021】望ましくは、前記複数のガス流路は、中心から外周部にむけて流路の高さが、前記中心からの距離に対応して減少せしめられていることを特徴とする。 [0021] Preferably, the plurality of gas passages, the height of the flow passage toward the outer periphery from the center, characterized in that it is caused to decrease in correspondence with the distance from the center.

【0022】また望ましくは、前記複数のガス流路の一部は、前記扇形の中心角が他のものと異なるように構成されていることを特徴とする。 [0022] Preferably, a portion of the plurality of gas passages, characterized in that the central angle of the fan is configured to be different from the others.

【0023】望ましくは、前記複数のガス流路は、それぞれのガス流路を流れるガスの流量に応じて流路幅または高さが変化せしめられ、前記ガス流路の断面積が変化せしめられていることを特徴とする。 [0023] Preferably, the plurality of gas flow paths, the flow path width or height in accordance with the flow rate of gas flowing through each of the gas passages contain altered cross-sectional area of ​​the gas flow path is caused to change and said that you are.

【0024】望ましくは、前記複数のガス流路は、表面が平面研磨された石英製のブロックに切削加工することにより前記ブロック表面に形成された複数の溝と、表面に被処理基板を載置するための凹部を具備し、前記ブロック表面と密着するように符合して配設されたサセプタとによって形成される。 [0024] Preferably, the plurality of gas channels, placing a plurality of grooves whose surface is formed on the block surface by cutting a block of quartz which is surface polishing, the substrate to be processed on the surface comprises a recess for, is formed by a susceptor sign to arranged so as to be in close contact with the block surface.

【0025】 [0025]

【発明の実施の形態】ところで、低温ではTMG(トリメチルガリウム)の吸着反応にもアルシンの吸着反応にも時間がかかる。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION By the way, it takes time to adsorption reaction of arsine in the adsorption reaction of the TMG (trimethyl gallium) at low temperatures. 従ってALEの高速化をはかるためには、基板温度を高温にすることが必要である。 To increase the speed of ALE therefore, it is necessary to make the substrate temperature to a high temperature. また膜質を向上させるためにも、高温成長が望ましい。 Also in order to improve the film quality, high temperature growth is preferable.

【0026】そこで本発明者らは、ALEの機構を考察した。 [0026] Accordingly, the present inventors have studied the mechanism of ALE. 交互供給の第1ステップでアルシンを供給すると、GaAs基板の表面はヒ素原子で覆われる。 Supplying arsine in the first step of the alternating supply, the surface of the GaAs substrate is covered with arsenic atoms. 第2ステップのパージの間に一部のヒ素原子は蒸発するが、ALE Although some of the arsenic atoms during the purge of the second step is evaporated, ALE
を行うためには1原子層以上のヒ素原子が基板表面に付着していなければならない。 1 atomic layer or more arsenic atoms must not adhere to the substrate surface in order to perform. しかしながら、蒸発時間は高温ほど速いから、パージ時間は高温ほど短くしなければならない。 However, the evaporation time is because the faster the high temperature, the purge time must be shorter at higher temperatures. 第3ステップでTMGを供給する。 Supplying TMG at a third step. このとき、まず1原子層以上の余分なヒ素原子は蒸発する。 At this time, excess arsenic atoms least first one atomic layer is evaporated. 次に丁度1原子層のガリウムが付着し、それ以上のガリウムは付着することができない。 Then adhering gallium just one atomic layer, more gallium can not be attached. これは付着したガリウムがメチル基で覆われるためであって、自己停止機構とよばれている。 This is for the purpose of gallium deposited is covered with a methyl group, are referred to as self-limiting mechanism. 従来メチル基の表面滞在時間は有限であり、滞在時間以上にわたる長時間の自己停止は困難だと考えられていた。 The surface stay time of the conventional methyl group is finite, a long period of time of self-stop over staying more than time was thought to be difficult.

【0027】しかしながら本発明者らは表面の観察により自己停止時間はメチル基の滞在時間よりも長いことを見出だした。 [0027] However, the present inventors have found that self-stop time by observation of the surface we have found longer than the residence time of the methyl group. GaAs基板上のメチル基の滞在時間を測定した結果を図15に示す。 The result of measuring the residence time of the methyl groups on the GaAs substrate shown in FIG. 15. 例えば、460℃での自己停止時間は100秒以上であり、メチル基の滞在時間33秒よりも長い。 For example, the self-stop time at 460 ° C. is at least 100 seconds, longer than the residence time 33 seconds methyl group. 600℃でのメチル基の滞在時間は0.1 Residence time of the methyl group at 600 ° C. 0.1
秒に過ぎないが、十分にTMGを供給すれば、さらに長時間自己停止状態に保つことができる。 Only seconds, but if sufficiently supplying TMG, it can be maintained for a longer time in the self-halt state. 第4ステップのパージで、メチル基が蒸発する。 Purge the fourth step, a methyl group evaporates. メチル基が残っていると炭素が膜中に取り込まれて膜質が劣化するが、高温では短時間でメチル基が蒸発する。 Carbon When remnants methyl group deteriorates the film quality is incorporated in the film, but in a high temperature short time methyl groups evaporates.

【0028】従って高温でALEを行うためには、AL [0028] To perform the ALE at elevated temperature therefore, AL
Eサイクルの時間を短くすることが必要で必然的に高速になる。 It is necessary necessarily fast to shorten the time of the E cycle. すなわち、短時間に大量のTMGを供給することにより高温でも自己停止が実現される。 That is, the self-stop is realized even at high temperatures by supplying a large amount of TMG short time. 高温では、吸着したヒ素が蒸発しやすいため、ヒ素のパージ時間を短くすることが必要である。 At high temperatures, since the easily adsorbed arsenic evaporates, it is necessary to shorten the purge time of arsenic. また、アルシンの吸着反応もTMGの吸着反応も低温では時間がかかるが高温では加速されるので供給時間を短くすることができる。 Further, the adsorption reactions adsorption reaction of TMG arsine is also time consuming at low temperatures can shorten the supply time because it is accelerated at elevated temperatures.

【0029】なお従来のように、弁によるガス切り替えでは、1秒以下のパージ時間で反応炉内のガスを完全に置換するのは困難である。 It should be noted as in the prior art, the gas switching by the valve, it is difficult to completely replace the gas in the reactor at 1 second or less purge time. 特に渦やガスのたまりがあるときには、ガスを置換するまでの時間は10秒以上になる。 Especially when there is a reservoir of the vortex or gas, the time to replace the gas becomes more than 10 seconds. GaAs表面の観察によれば、例えば、分圧150Pa According to the observation of the surface of GaAs, for example, partial pressure 150Pa
のアルシンの供給を停止してからアルシン分圧が0.1 Arsine partial pressure after stopping the supply of arsine is 0.1
Paになるまでに10秒かかった。 It took 10 seconds to become Pa. また、原料ガスを定常的に流して基板を移動する場合には、ガスの混合を防止しなくてはならない。 Further, when the raw material gas constantly flowing move a substrate, it must be prevented mixed gas. ガス中の分子は拡散係数が大きく(1〜10cm 2 /s)、1秒に1cm以上拡散する。 Molecules in the gas is larger diffusion coefficient (1~10cm 2 / s), it diffuses more 1cm per second. 従って仕切り板のない装置では、たとえ、間に不活性ガスを介在させても、2種類の原料ガスは容易に混合する。 Thus in device without the partition plate, for example, it is interposed inert gas between the two types of material gases are easily mixed. 流れが層流ではなく対流、渦などが生じている場合には、 Flow convection rather than laminar flow, when the vortex like has occurred,
原料ガスの混合はさらに加速されるという問題があったが、本発明ではこの問題を解決することができる。 Although there is a problem that mixing of the raw material gas is accelerated, the present invention can solve this problem.

【0030】すなわち、仕切り板を配設して複数の流路を形成し、この流路に沿って層流を形成することにより、拡散および対流を防止するという効果があり、ガスの混合を良好に防止することができるため、本発明によれば、高速で高品質の原子層成長を行うことが可能となる。 [0030] That is, by arranging the partition plate to form a plurality of flow paths, by forming a laminar flow along the flow path, has the effect of preventing diffusion and convection, better mixing of gas since it is possible to prevent, according to the present invention, it is possible to perform high-quality atomic layer deposition at a high speed.

【0031】また、前記サセプタを回転円盤にし、回転により、順次基板を各流路のガスに接触させるようにすれば、例えば2種類の原料ガスを用いる場合、間に不活性ガスの流路を1つ形成することにより、1つの原料ガスとの接触後、次の原料ガスとの接触に先立ち、不活性ガスとの接触が、必ず、介在することになる。 Further, to the susceptor rotating disk, the rotation, if into contact successively substrate to a gas of each flow path, e.g., two in the case of using a raw material gas, the flow path of the inert gas between the by one form, after contact with the one of the source gas, prior to contact with the next material gas, contact between the inert gas is always made to the intervention. 従って効率よく原料ガスの混合を防止しつつ成長が進行する。 Therefore growth proceeds while preventing the mixing of efficiently feed gas. また、円盤上の回転軸を中心とする同一円周上に所定の間隔で基板を配列すれば、同時に多数枚の基板に対して同一条件で原子層成長を行うことができ、生産性が向上する。 Also, if array substrate at a predetermined interval on the same circumference around the rotation axis on a disk, it is possible to perform atomic layer deposition under the same conditions for a number of substrates simultaneously, the productivity is improved to.

【0032】また、サセプタの周縁部に、不活性ガスを流すことにより、サセプタの周縁部の隙間でも前記不活性ガスが所望の圧力を維持するようにし、原料ガスのサセプタ周縁への回り込みを防ぎ、原料ガスの混合を抑制することができる。 Further, the peripheral portion of the susceptor, by flowing an inert gas, in the gap of the peripheral portion of the susceptor as the inert gas to maintain the desired pressure, preventing the diffraction of the susceptor periphery of the raw material gas , it is possible to suppress the mixing of the raw material gas.

【0033】また、サセプタを反応炉の上側の壁面に配置することにより、ガス流路を流れるガスの温度は上部程高温になり、自然対流が抑止されてガスの流れが安定化する。 Further, by arranging the susceptor in the upper wall of the reactor, the temperature of the gas flowing in the gas channel become hot enough top, it is suppressed natural convection flow of gas stabilized. この場合、基板は真空吸着などの方法で、反応炉の上側壁面に形成された凹部に固定されるようにし、 In this case, the substrate as a method such as vacuum suction, is fixed in a recess formed in the upper wall of the reactor,
基板表面と反応炉の上部壁面とが一致するようにし、基板表面に平行にガス流を供給すれば、基板の存在による乱流の発生もなく、基板表面に対して、均一にガスが供給され信頼性の高い原子層成長が可能となる。 As the substrate surface and the upper wall surface of the reactor is matched, be supplied in parallel to the gas flow to the substrate surface, without the occurrence of turbulence due to the presence of the substrate, to the substrate surface, uniformly gas is supplied high atomic layer deposition reliability becomes possible. また望ましくは、円筒状の反応炉を、該円筒の中心に対して対称でかつ円筒軸に平行であって外壁が前記円筒の周面に沿った複数の流路に分割し、該反応炉の円筒の中心を回転軸として、外壁に沿ってサセプタを回転することにより、装置設計に自由度がでて、3種類以上の原料ガスを同時に使用できるようになるとともに、生産性が向上する。 Also preferably, the cylindrical reactor is divided into a plurality of flow paths outer wall which is parallel to the symmetry a and the cylinder axis along the circumferential surface of the cylindrical respect to the center of the cylinder, of the reactor the center of the cylinder as a rotation axis, by rotating the susceptor along the outer wall, out freedom in device design, it becomes to be able to use three or more types of material gases at the same time, the productivity is improved. さらにまた、該円筒の中心に対して対称でなくても、各流路に流すガス種によって中心角が異なるように構成しても良い。 Moreover, even if not symmetrical with respect to the center of the cylinder may be configured such that the center angle is different depending on the gas species to flow in each flow path. この構成は、ガス種によって吸着時間にばらつきがある場合に特に有効である。 This arrangement is particularly effective when there are variations in adsorption time by the gas species.

【0034】さらに望ましくは、断面ドーナッツ状の筒体からなる反応炉を、該筒体の中心に対して対称でかつ円筒軸に平行であって内壁が前記円筒の周面に沿った複数の流路に分割し、該反応炉の円筒の中心を回転軸とし、該内壁に沿ってサセプタを回転するようにすれば、 [0034] More preferably, a plurality of flow of the reaction furnace, the inner wall which is parallel to the symmetry a and the cylindrical axis with respect to the center of the cylindrical body along the peripheral surface of the cylinder made of sectional donut-shaped cylindrical body dividing the road, the center of the cylinder of the reactor and the rotation axis, it suffices to rotate the susceptor along the inner wall,
前記反応炉と同様の効果が得られ、かつまた回転部を小型化することができる。 Same effects as those of the reactor can be obtained, and also it is possible to reduce the size of the rotation unit.

【0035】さらに本発明の第3によれば、サセプタ上に複数のガス流路が中心から周辺に向かって放射状に配置されることで、サセプタの移動によりその上に載置された基板が順次それぞれのガス流に接するとともに、2 [0035] Further, according to the third invention, it is arranged radially towards the periphery a plurality of gas flow paths from the center on the susceptor, successively a substrate placed thereon by the movement of the susceptor with contact respectively gas flow, 2
種類以上の基板表面に接触させることができる。 It can be contacted on more than one surface of the substrate. これにより1回転で2層の成長を行うことや、2種類の層を交互に成長させることなども可能となる。 Accordingly and performing the growth of the two layers in one revolution, it is possible such as by growing two kinds of layers alternately. そして、それぞれの流路は基板およびサセプタ面に対して平行にガス流を形成するようにガスを供給排気することで、ガスを基板に吹き付けることにより発生する渦やそれによる滞留を防止することができ、流路に沿って層流を形成することが可能となる。 Then, each of the channel by supplying the exhaust gas to form a parallel gas flow to the substrate and the susceptor surface, it is possible to prevent stagnation vortices and by it generated by blowing a gas to the substrate can, it is possible to form a laminar flow along the flow path. 従って、ガスの切り替えや圧力変動による流路間のガス混合を有効に防止することが可能となる。 Therefore, it is possible to effectively prevent gas mixing between the flow path by the switching or pressure fluctuations of the gas. また、基板表面に平行な閉じられた流路を構成することで、仕切り板で区切って吹き付ける場合のように、 Further, by forming the flow path closed parallel to the substrate surface, as in the case of spraying, separated by a partition plate,
吹き付けたガスがうずを形成し上方で滞留したり、さらには周辺へ拡散し混合することがないようにすることができる。 Or staying above blowing gas forms a vortex, more can be made to not be mixed diffused into the periphery.

【0036】単原子層成長では原料の供給分圧から計算できる単位時間に基板面に入射する原料分子の数は10 [0036] The number of source molecules incident on the substrate surface in unit time can be calculated from the feed partial pressure of the material in the monoatomic layer grown 10
0層/秒よりもはるかに大きい。 Much larger than the 0-layer / sec. このような分圧で供給した場合、1%の分圧が残った場合でも1層/秒程度の原料が供給される。 If supplied in such a partial pressure of 1% partial pressure remained about L1 / sec even when the raw material is supplied. この場合、交互供給での成長と同時にガスの残留による成長が無視できない速度で起こる。 In this case, growth at the same time growth by residual gases in the alternate feeding occurs at non-negligible rate.
このような問題は、複数の原料ガスの流路の間に1つ以上のパージ用流路を設けるようにすれば、ガスの残留による成長は排除することができる。 Such a problem, by providing the one or more purge flow path in between the flow path of the plurality of raw material gas, the growth due to residual gases can be eliminated. 例えば、原料ガスの流路の両脇にパージのための流路を設けることにより、サセプタと流路のギャップを通じて隣接する流路にもれた原料ガスを排除することができる。 For example, by providing a flow path for purging on both sides of the flow path of the raw material gas, it is possible to eliminate the source gas leaked into the flow path adjacent through gaps of the susceptor and the flow path. 例えば、すべての流路の大きさ、形状および流量が一定であった場合に、流路外への流出量が大きく、10%であった場合には、1つのパージのための流路を介して次の原料ガスに移動した場合に、次の原料ガス中での濃度は約1%である。 For example, all of the flow path size, when the shape and flow rate is constant, a large outflow quantity of the flow path outside the case was 10%, through a flow path for one purge Te when moving to the next material gas, the concentration in the next material gas is about 1%. この条件で2つのパージ用流路があれば約0.1% About 0.1% if flow path for the two purge in this condition
までガス濃度を下げることができる。 It is possible to reduce the gas concentration to.

【0037】また、中心から放射状に配置された流路であるため、それぞれの原料の後に必要な数のパージ用の流路を設けることが可能である。 Further, since a flow path arranged radially from the center, it is possible to provide a number flow path for purging required after each raw material.

【0038】回転するサセプタにのせた基板は半径方向で速度が変化するため、幅の一定な流路あるいは吹き付ける形式のものでは、原料ガスとの接触時間が半径方向で異なる。 [0038] Since the rate of substrate placed on a rotating susceptor in a radial direction changes, intended constant flow path or spraying format width, the contact time of the raw material gas is different in the radial direction. 従って、厳密に均一な原子層成長を達成しようとすると接触時間は原料の吸着時間を最も接触時間の短い部分に合わせる必要が生じ、成長速度を犠牲にすることになる。 Thus, strictly trying to achieve a uniform atomic layer deposition and a contact time it is necessary to match the short portion of the most contact time adsorption time of the material, will be the growth rate at the expense. そこで流路を扇形にし流路の幅を半径方向に大きくすることで、ガスとの接触時間を半径方向で一定にすることができる。 Therefore the channel width of the fan-shaped flow path is made larger in the radial direction, it can be kept constant the contact time of the gas in the radial direction.

【0039】また流路を扇形とすると、流路の断面積は、高さを一定にしたままでは円周方向に増大する。 Further when the flow path and fan, the cross-sectional area of ​​the flow path, will remain the height constant increases in the circumferential direction. そこでガス流の流速低下による拡散や滞留を防ぐために、 Therefore, in order to prevent diffusion and retention by the flow velocity reduction of the gas flow,
変形方向に流路の高さを小さくするようにすれば断面積を一定にすることができ、流速を半径方向で一定にすることができる。 If the deformation direction so as to reduce the height of the channel can be the cross-sectional area constant, it can be kept constant velocity in the radial direction.

【0040】ところで、それぞれの流路にはキャリアガスとともに原料ガスを流す。 [0040] Incidentally, each of the flow path flowing a raw material gas together with the carrier gas. 一方、キャリアガスを多く流すことで、原料の分圧は減少する。 On the other hand, by flowing a large amount of carrier gas, the partial pressure of the raw material is reduced. 原料の分圧を高くすることで反応時間を短くすることや単原子層成長が起きる基板の温度を調整することができる。 It is possible to adjust the temperature of the substrate is possible and monoatomic layer grown to shorten the reaction time caused by increasing the partial pressure of the raw material. また原料の分圧を低くすることにより表面に吸着する余分な原子を減らすことも可能である。 Further reducing the extra atoms adsorbed on the surface by lowering the partial pressure of the raw material are also possible. そのためには、特定のガスを流す流路の断面積を小さくすることや大きくすることによって原料ガスの消費量が一定のままその分圧を変化させることが可能である。 For this purpose, it is possible the consumption of the raw material gas is to change the constant while the divided by that or greater to reduce the cross-sectional area of ​​the flow path for flowing a specific gas.

【0041】一方、それぞれの流路の断面積を一定にしたままで、各流路に流れるガス投入量に著しい違いがある場合には、流路によって圧力に変化が生じる。 On the other hand, while the cross-sectional area of ​​the flow paths at a constant, if there are significant differences in the gas input amount flowing in each flow path, a change in pressure caused by the flow path. この圧力変化はそれぞれの流路間の隙間(ギャップ)を通じてガスが圧力の低い流路に流れ出すことで調整される。 The pressure change gas through the gap (gap) between the flow paths is adjusted by flowing the low channel-pressure. これによりガスの混合が促進されることになる。 This makes that the mixing of the gas is promoted.

【0042】そこで流路の断面積をガス投入量に応じて増減させるようにすれば、各流路での圧力を一定にすることができ、圧力差によるガスの混合を防止しつつ、原料ガスの分圧を増大したり減少させたりすることができる。 [0042] Therefore if the cross-sectional area of ​​the flow channel to increase or decrease depending on the gas input amount may be the pressure at each flow path constant, while preventing mixing of the gas by the pressure difference, the raw material gas or it can reduce or increase the partial pressure of.

【0043】例えば、複数のガス流路の一部は、前記扇形の中心角が他のものと異なるように構成することにより、ガス流量に応じて断面積を調整すれば、圧力差をなくすことができる。 [0043] For example, some of the plurality of gas passages, by the central angle of the sector is configured to be different from the others, by adjusting the cross-sectional area in response to the gas flow, to eliminate the pressure difference can. また、前記複数のガス流路は、それぞれのガス流路を流れるガスの流量に応じて流路幅または高さを変化させれば、前記ガス流路の断面積が変化せしめられ、同様に圧力差をなくすことができる。 The plurality of gas flow paths be changed the channel width or height in accordance with the flow rate of gas flowing through each of the gas flow path, the cross-sectional area of ​​the gas flow path is made to vary, similarly pressure it is possible to eliminate the difference. さらにまた、流路が扇形を構成している場合、流路の高さを中心からの距離に応じて減少させるようにすれば、半径方向でのガス流速の減少を、補償することができ、半径方向でのガス流速の低下を低減することが可能となる。 Furthermore, if the flow path constitutes a sector, if to reduce in accordance with the distance from the center of the height of the channel, it is possible to decrease the gas flow velocity in the radial direction, to compensate, it is possible to reduce the decrease in the gas flow velocity in the radial direction. これにより、単原子層成長にとって有害な反応生成物をガス流とともに高速に基板上から取り除くことができる。 Thus, the adverse reaction products for a single atomic layer deposition can be removed from the substrate at a high speed together with the gas stream.

【0044】一般に、石英で流路を形成する場合には、 [0044] In general, when forming a flow passage in quartz,
溶着などを用いるために加工精度が悪く、加工後の熱処理によっても歪みを生じる。 Poor machining accuracy for the like welding, distorted by heat treatment after machining. 従ってこのような方法でサセプタの面とギャップを少なくして精度よく基板を溝に対向させることは難しい。 Therefore it is difficult to face accurately substrate with less surface and gaps of the susceptor in this way into the groove. そこで平面研磨した石英のブロックに切削加工を施すことにより加工精度を高め、サセプタ面と対向させることにより隙間(ギャップ)を小さくしてガスの漏れの少ない流路を構成することができる。 So increasing the machining accuracy by performing cutting a block of flat polished quartz, to reduce the gap (gap) by facing the susceptor surface can constitute a leak less gas flow passage.

【0045】 [0045]

【実施例】以下、本発明について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0046】図1は、本発明の第1の実施例の原子層エピタキシャル成長装置を示す図である。 [0046] Figure 1 is a diagram showing a first embodiment of an atomic layer epitaxial growth apparatus of the present invention.

【0047】この原子層成長装置は、図1に示すように、ほぼ平行な複数のガス流路11,12,13に区切られた反応炉1と、前記各ガス流路11,12,13にそれぞれ5族原料であるアルシンと(キャリアガスとしての)水素、水素、3族原料であるTMGと(キャリアガスとしての)水素とを流すように構成されたガス供給排出手段(図示せず)と、前記ガス流路に流されるガス流に、基板表面が平行となるように基板3を担持し、前記各ガス流に順次基板表面を接触させるべく、基板3を移動せしめるサセプタ4とを具備したことを特徴とする。 [0047] The atomic layer deposition apparatus, as shown in FIG. 1, the reactor 1 that are separated in substantially parallel plurality of gas passages 11, 12 and 13, wherein each gas passage 11, 12, 13 it is a group V material, respectively arsine and (as the carrier gas), hydrogen, a group III material TMG and (as the carrier gas) configured gas supply and discharge means to flow and hydrogen (not shown) , the gas stream is flowed into the gas flow path, carries the substrate 3 so that the substrate surface is in parallel, in order to contact sequentially substrate surface to the respective gas flow was and a susceptor 4 for moving the substrate 3 it is characterized in. ここで21は第1の仕切り板、22は第2の仕切り板である。 Here 21 is the first partition plate, 22 is a second partition plate. そしてガスはマニホールド5および排気管6 The gas manifold 5 and an exhaust pipe 6
を経てロータリーポンプにより排気せしめられる。 It is caused to exhaust by a rotary pump through. またサセプタ4は回転軸7の回転によって矢印Aの方向に回転せしめられるようになっている。 Also so that the susceptor 4 is rotated in the direction of arrow A by the rotation of the rotary shaft 7.

【0048】次に、この原子層成長装置を用いて気相成長を行う方法について説明する。 Next, a description will be given of a method of performing vapor deposition using the atomic layer deposition apparatus. ここではそれぞれの流路に定常的にガスを流す。 Here constantly flow gas into the flow paths. まずGaAs(001)基板をサセプタ4上に載置し、流路11のアルシン雰囲気中で6 The GaAs (001) substrate was placed on the susceptor 4 First, 6 in arsine atmosphere of the channel 11
00℃に加熱する。 Heated to 00 ℃. このとき基板表面には1.5ないし2原子層のヒ素が付着する。 Arsenic in this case 1.5 to 2 atomic layers on the substrate surface is adhered.

【0049】そして、サセプタ4を回転すると、基板は、ついでガス流路12の水素中に移動する。 [0049] When rotating the susceptor 4, the substrate is then moved in the hydrogen gas passage 12. このとき一部のヒ素は脱離するが、短時間では1.5原子層のヒ素が付着している。 At this time, a part of the arsenic Suruga elimination, attached arsenic 1.5 atomic layer in a short time.

【0050】さらに、サセプタ4を回転して、ガス流路13のTMG中に基板を移動すると過剰のヒ素が脱離して、1原子層のヒ素上に1原子層のガリウムが結合し、 [0050] Further, by rotating the susceptor 4, excess arsenic Moving the substrate during TMG gas channel 13 is eliminated, gallium 1 atomic layer is bonded on arsenic one atomic layer,
ガリウム層はメチル基で覆われる。 Gallium layer is covered with a methyl group.

【0051】そしてさらにサセプタ4を回転して、ガス流路12の水素中に基板を移動するとメチル基が表面から脱離する。 [0051] and further by rotating the susceptor 4, moving the substrate in a hydrogen gas channel 12 is a methyl group desorbed from the surface. ガリウムは安定であるため、表面は1原子層のガリウムで覆われる。 Since gallium is stable, the surface is covered with gallium 1 atomic layer. さらに基板を回転して流路1 Flow path 1 further rotates the substrate
1のアルシン中に移動すると再び、基板表面には1.5 Again Moving in one of arsine, the substrate surface 1.5
ないし2原子層のヒ素が付着して1サイクルが完結する。 To 1 cycle adheres arsenic diatomic layer is completed.

【0052】このように、ガス流路11でアルシン、ガス流路12で水素、ガス流路13でTMG、再びガス流路12で水素……というように、順次アルシン、水素、 [0052] Thus, arsine in the gas channel 11, the hydrogen in the gas flow path 12, TMG gas flow path 13, so that again a hydrogen ...... in gas channel 12, sequentially arsine, hydrogen,
TMG、水素の順でガスに順次接触する。 TMG, sequentially contacting the gas in the order of hydrogen. このようにしてGaAsの原子層エピタキシャル成長が達成されていく。 Thus GaAs atomic layer epitaxial growth is gradually achieved.

【0053】この方法において、基板温度600℃、T [0053] In this method, a substrate temperature of 600 ° C., T
MGの分圧を0.3Pa、アルシンの分圧を12Paとしたとき、1サイクル当り2.8オングストロームすなわち1原子層/サイクルのGaAsの成長が達成された。 0.3Pa the partial pressure of MG, when the 12Pa the partial pressure of the arsine per cycle 2.8 Angstroms i.e. one atomic layer / cycle GaAs growth has been achieved. このとき基板の回転数は60rpm,成長速度は1μm / Rotational speed of the case substrate 60 rpm, growth rate 1 [mu] m /
hであった。 It was h.

【0054】なお、TMGの分圧は0.3Pa以上とするのが望ましい。 [0054] Incidentally, the partial pressure of TMG may be desirable to over 0.3 Pa. これは分圧が低いと、短時間では十分な吸着がおきないためである。 This in partial pressure is low, because the sufficient adsorption does not occur in a short time. またアルシンの分圧は1 The partial pressure of the arsine 1
pa〜60paとした。 It was pa~60pa. 低温では、分圧を高くして早く反応を進める必要がある。 At low temperature, it is necessary to advance the fast reaction by increasing the partial pressure. さらにまた、基板温度が高いほど、ヒ素蒸発の速度が早くなり、長時間水素中にあると表面に付着したまま残っているヒ素が1原子層以下になってしまう。 Furthermore, as the substrate temperature increases, the rate of arsenic evaporation faster, arsenic that remain attached to the surface for a long time in the hydrogen becomes less than 1 atomic layer. この時間は500℃では30秒、600 This time is 500 ° C. 30 seconds, 600
℃では3秒であるため、水素中には1秒以上停止することはできない。 Since ℃, 3 seconds, it is impossible to stop or one second in the hydrogen. また、基板の回転数を下げると成長速度は減少して、しだいに0.75原子層/サイクルに近づいた。 Moreover, the growth rate decreasing the rotational speed of the substrate is reduced, approached gradually 0.75 atomic layer / cycle. このようにして本発明の方法によれば高速で高品質のGaAs層を得ることが可能となる。 Thus it is possible to obtain a high quality GaAs layer at a high speed according to the method of the present invention.

【0055】原料ガスの一部はサセプタの回転に引きずられて、ガス流路11および13からガス流路12へと流出して混合する。 [0055] Some of the raw material gas is dragged by the rotation of the susceptor, mixed flow out from the gas channel 11 and 13 into the gas flow channel 12. アルシンの供給量が相対的に大きいときには、サセプタを矢印Aの方向に回転することにより、混合したガスによる不要な成長を抑えることができる。 When the supply amount of arsine is relatively large, by rotating the susceptor in the direction of arrow A, it is possible to suppress an unnecessary growth by mixed gas. 逆にTMGの供給量が相対的に大きいときには、サセプタを矢印Aの反対方向に回転することにより、混合したガスによる不要な成長を抑えることができる。 When the supply amount of TMG is relatively large conversely, by rotating the susceptor in the opposite direction of the arrow A, it is possible to suppress an unnecessary growth by mixed gas.

【0056】なお、前記実施例において、ヘテロ界面を形成する場合には、例えば流路13の原料ガスをTMG [0056] In the above embodiment, the case of forming a hetero interface, for example a raw material gas flow path 13 TMG
からTMA(トリメチルアルミニウム)に切り替えることにより、同様に高速成長を行うことが可能となる。 By switching to TMA (trimethyl aluminum) from, it is possible to perform the same fast growth.

【0057】次に本発明の第2の実施例について説明する。 [0057] Next will be described a second embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第2の実施例の原子層エピタキシャル成長装置を示す図である。 Figure 2 is a diagram showing an atomic layer epitaxial growth apparatus of the second embodiment of the present invention.

【0058】この原子層成長装置は、図2に示すように、サセプタ4上に搭載される基板3の表面を境界面として上下2層に分け、上層側は前記第1の実施例と同様に3つの流路に区分し、下層側の流路9には水素を上層側と同程度の圧力で流し、サセプタの周縁の隙間から、 [0058] The atomic layer deposition apparatus, as shown in FIG. 2 is divided into upper and lower layers to the surface of the substrate 3 mounted on the susceptor 4 as a boundary surface, the upper side as in the first embodiment three divided in the flow path, the hydrogen in the flow path 9 on the lower layer side flowed at the upper side and the same degree of pressure, the gap between the periphery of the susceptor,
ガスが流出するのを防止している。 Gas is prevented from flowing out. ここで21は第1の仕切り板、22は第2の仕切り板である。 Here 21 is the first partition plate, 22 is a second partition plate. 8は回転軸7 8 axis of rotation 7
を回転せしめるモータである。 A motor for rotating the.

【0059】他の構成については前記第1の実施例と同様に形成される。 [0059] Other configurations are formed in the same manner as in the first embodiment.

【0060】なお、前記実施例では、下層側の水素は上層側のガス圧と同程度となるようにしたが、下層側をやや低くしてもよい。 [0060] In the above embodiment, the hydrogen of the lower layer was formed so as to be gas pressure about the same upper side may be the lower side somewhat lower. この場合は、下層に流出した原料ガスは上層にもどることなく下層側から排出されるので、 In this case, since the raw material gas flowing out to the lower layer is discharged from the lower side without returning to the upper layer,
ガスの混合が抑えられるという効果がある。 There is an effect that mixing of the gas is suppressed.

【0061】さらにまた、下層側も上層側と同様に3つに分割し、それぞれ上層側と同じガスを流すようにしてもよい。 [0061] Furthermore, the lower layer side is divided into three as with the upper side, each may be allowed to flow the same gas as the upper side. これによりさらに、ガスの混合が抑えられる。 Thus Furthermore, mixing of the gas is suppressed.

【0062】次に本発明の第3の実施例について説明する。 [0062] Next will be described a third embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第3の実施例の原子層エピタキシャル成長装置を示す図である。 Figure 3 is a diagram showing a third embodiment of an atomic layer epitaxial growth apparatus of the present invention.

【0063】この原子層成長装置は、図3に示すように、分割されるガス流路11,12,13のうち中央に位置する流路12をさらに流路12a,12bの2つに分割したことを特徴とするもので、他の構成については前記第2の実施例と同様に形成される。 [0063] The atomic layer deposition apparatus, as shown in FIG. 3, further flow path 12a the channel 12 located in the center of the gas passage 11, 12 and 13 to be divided, and divided into two 12b characterized in that, for the other configurations are formed in the same manner as in the second embodiment. かかる構成により、3族原料と5族原料とが直接混合するのを防止することができる。 With this configuration, it is possible to group III of the raw material and group V material is prevented from mixing directly.

【0064】次に本発明の第4の実施例について説明する。 [0064] Next explained is the fourth embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第4の実施例の原子層エピタキシャル成長装置を示す説明図である。 Figure 4 is an explanatory diagram showing a fourth embodiment of an atomic layer epitaxial growth apparatus of the present invention.

【0065】この原子層成長装置は、図4に示すように、断面八角形の筒状の反応炉1を、該円筒の中心に対して対称でかつ円筒の中心軸と平行となるように8個の流路11,12,13,12,11´,12,13´, [0065] The atomic layer deposition apparatus, as shown in FIG. 4, the reactor 1 of the octagonal cross-section of the tubular, so as to be parallel to the symmetry a and the center axis of the cylinder with respect to the center of the cylinder 8 number of flow path 11,12,13,12,11', 12,13',
12に分割し、該反応炉の中心を回転軸7として、外壁に沿ってサセプタ4を回転し、このサセプタ4の表面に載置された基板3が順次、原料ガスに高速で接触するようにしたことを特徴とするもので、他の構成については前記第1〜3の実施例と同様に形成される。 Divided into 12, as a rotation axis 7 of the center of the reactor, rotating the susceptor 4 along the outer wall, so that substrates 3 placed on the surface of the susceptor 4 successively contacts at a high speed in the material gas characterized in that the, other components are formed in the same manner as in the first to third embodiments. なお、この装置では、サセプタは基板の厚さと同程度のざぐりを有し、基板を載置したとき、表面が凹凸なく滑らかになるように構成されている。 In this apparatus, the susceptor has a thickness approximately the same counterbore substrate, when the substrate is placed, the surface is configured to be uneven without smooth. この8角形のサセプタにおいては、それぞれの面が平面であるため、回転途中で仕切り板とのギャップが大きくなり、ガスの混合が大きくなるという欠点があるが、パージガスとの流速を増加させる方法と、パージ用の流路を増設し12角形とするなどの方法で解決することができる。 In this octagonal susceptor, for each surface is planar, a gap between the partition plate in the middle of the rotation is increased, there is a disadvantage that mixing of the gas increases, a method of increasing the flow rate of the purge gas it can be solved by a method such as an expansion to 12 square the flow path for purging.

【0066】成膜に際しては、サセプタ4の回転により、基板3はまずガス流路11でアルシンに接触し、ついでガス流路12で水素、さらにガス流路13でTM [0066] In film formation, TM by the rotation of the susceptor 4, the substrate 3 first contacts the arsine in the gas flow path 11, and then hydrogen gas channel 12, further gas channel 13
G、ガス流路12で水素そして再び、ガス流路11´でアルシンというように、順次アルシン、水素、TMG、 G, and hydrogen in the gas flow passage 12 again, so that arsine in the gas flow path 11 ', sequentially arsine, hydrogen, TMG,
水素の順でガスに順次接触する。 Sequentially contacting the gas in the order of hydrogen.

【0067】このようにしてGaAsの原子層エピタキシャル成長の1サイクルが完結し、高速で高品質のGaAs層を得ることが可能となる。 [0067] Thus one cycle of GaAs atomic layer epitaxial growth is complete, it becomes possible to obtain a high quality GaAs layer at high speed.

【0068】なお、前記実施例ではサセプタを1回転する間に2サイクルの原子層エピタキシャル成長が起きる。 [0068] The atomic layer epitaxial growth of two cycles occurs during one rotation of the susceptor in the previous examples. しかしガス流路13にはTMG,ガス流路13´にはTMAというように別種の原料ガスを流せば、サセプタ4の回転により基板はまずガス流路11でアルシンに接触し、以下水素、TMG、水素、アルシン、TMA、 However, the gas flow path 13 TMG, the gas channel 13 'be allowed to flow another type of raw material gas such as TMA, the substrate is first in contact with arsine gas flow path 11 by the rotation of the susceptor 4, the following hydrogen, TMG , hydrogen, arsine, TMA,
水素の順でガスに順次接触する。 Sequentially contacting the gas in the order of hydrogen. こうすればサセプタを1回転する間にGaAs/AlAs超格子構造が原子層エピタキシャル成長する。 GaAs / AlAs superlattice structure is grown atomic layer epitaxial during one rotation of the susceptor This way.

【0069】流路の数および流路に流す原料ガスの組み合わせにより、様々な構造の超格子を作成することが可能である。 [0069] The combination of the raw material gas flowing to the number and the channel of the channel, it is possible to create a superlattice of various structures.

【0070】次に本発明の第5の実施例について説明する。 [0070] Next will be described a fifth embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第5の実施例の原子層エピタキシャル成長装置を示す説明図である。 Figure 5 is an explanatory view showing a fifth atomic layer epitaxial growth apparatus of an embodiment of the present invention.

【0071】この原子層成長装置は、図5に示すように、外壁が断面円形をなし、内壁が断面八角形をなすドーナッツ筒状の反応炉1を、該ドーナッツ筒の中心に対して対称でかつドーナッツ筒の軸に平行となるように8 [0071] The atomic layer deposition apparatus, as shown in FIG. 5, the outer wall forms a circular cross section, the reactor 1 donut cylindrical inner wall forms a cross-section octagonal, symmetrical with respect to the center of the donut cylinder and so as to be parallel to the axis of the donut tube 8
個の流路11,12,13,12,11´,12,13 Number of flow path 11,12,13,12,11', 12, 13
´,12に分割し、該反応炉の中心を回転軸7として、 ', It is divided into 12, as a rotation axis 7 of the center of the reactor,
内壁に沿ってサセプタ4を回転し、このサセプタ4の表面に載置された基板3が順次、原料ガスに高速で接触するようにしたことを特徴とするもので、他の構成については前記第4の実施例と同様に形成される。 Rotating the susceptor 4 along the inner wall, the substrate 3 placed on the surface of the susceptor 4 are sequentially it was in contact at a high speed to the raw material gas characterized in, the first for other configurations 4 embodiment and are formed in the same manner.

【0072】この装置でも、前記第4の実施例と同様にして高速で高品質の原子層エピタキシャル成長を行うことが可能となる。 [0072] In this apparatus, it is possible to perform high-quality atomic layer epitaxial growth of a high speed in the same manner as the fourth embodiment.

【0073】また本発明の第4の実施例の変形例として、図6に示すように、第4の実施例と同様に形成された断面八角形の筒状の反応炉1の各流路11,12,1 [0073] As a modification of the fourth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, the fourth embodiment as well-formed cross-section octagonal tubular reactor each flow channel 11 of the 1 , 12,1
3,12,11´,12,13´,12に対応して、基板載置部(ざぐり)を有する筒状のサセプタ4Qを配設し、該反応炉の中心を回転軸7として、外壁に沿ってサセプタ4を回転し、このサセプタ4Qの表面に載置された各基板3が順次、原料ガスに高速で接触するようにしたことを特徴とするもので、他の構成については前記第4の実施例と同様に形成される。 3,12,11', 12,13', corresponding to 12, arranged a cylindrical susceptor 4Q having a substrate mounting portion (counterbore) as a rotation axis 7 of the center of the reaction furnace, the outer wall along rotating susceptor 4, the susceptor 4Q each substrate 3 placed on the surface of the sequentially, it was in contact at a high speed to the raw material gas characterized in, the fourth for other configurations It is formed similarly to the embodiment. なお、この装置では、 It should be noted that, in this apparatus,
同時に多数の基板に対して原子層成長を行うことが可能となり、生産性が大幅に向上する。 At the same time can be for a number of substrates performing atomic layer growth becomes, the productivity is greatly improved.

【0074】また、さらに生産性を高めるためには、流路に沿って複数列の基板載置部を配設するようにしてもよい。 [0074] In order to further increase the productivity, it may be disposed a substrate placement portion of the plurality of rows along the flow path.

【0075】さらにまた本発明の第5の実施例の変形例として、図7に示すように、第5の実施例と同様に形成された内壁断面八角形の筒状の反応炉1の各流路11, [0075] As a modification of the fifth embodiment of the Furthermore, the present invention, as shown in FIG. 7, the fifth embodiment similarly-formed inner wall section octagonal cylindrical of each flow of the reactor 1 road 11,
12,13,12,11´,12,13´,12に対応して、基板載置部(ざぐり)を有する筒状のサセプタ4 12,13,12,11', 12,13', corresponding to 12, a cylindrical susceptor 4 with a substrate mounting portion (counterbore)
Sを配設し、該反応炉の中心を回転軸7として、外壁に沿ってサセプタ4Sを回転し、このサセプタ4Sの表面に載置された各基板3が順次、原料ガスに高速で接触するようにしたことを特徴とするもので、他の構成については前記第5の実施例と同様に形成される。 Disposed to S, as a rotation axis 7 of the center of the reactor, rotating the susceptor 4S along the outer wall, each substrate 3 placed on the surface of the susceptor 4S sequentially contacts at a high speed in the material gas characterized in that the the like, for other configurations are formed in the same manner as the embodiment of the fifth. なお、この装置でも、同時に多数の基板に対して原子層成長を行うことが可能となり、生産性が大幅に向上する。 Also in this apparatus, it is possible to perform atomic layer deposition for a large number of substrates simultaneously, the productivity is greatly improved.

【0076】また、さらに生産性を高めるためには、前記図6に示した実施例と同様に流路に沿って複数列の基板載置部を配設するようにしてもよい。 [0076] In order to increase further the productivity, it may be disposed a substrate placement portion of the plurality of rows along the same way the passage in the embodiment shown in FIG. 6.

【0077】また、このような筒状の反応炉を用いることにより、ガスの導入部が近接して設けられ得、同種のガスを複数の流路に供給する場合、同一条件で分割することができ、装置構成が簡略化される。 [0077] Further, by using such a tubular reactor, resulting arranged close the introduction of the gas, when supplying the same type of gas in a plurality of channels, to be divided in a same condition can, apparatus configuration can be simplified.

【0078】次に、本発明の第6の実施例の原子層エピタキシャル成長装置について説明する。 Next, a description will be given of a sixth atomic layer epitaxial growth apparatus of an embodiment of the present invention. 図8(a) および図8(b) は、本発明の第6の実施例の原子層エピタキシャル成長装置を示す平断面図および側断面図である。 Figures 8 (a) and 8 (b) is a sixth cross-sectional plan view and a sectional side view showing an atomic layer epitaxial growth apparatus according to an embodiment of the present invention. この原子層成長装置は、反応炉1の中心からほぼ放射状にのびた複数のガス流路11,12,13に区切られた反応炉1と、前記各ガス流路11,12,13にそれぞれ5族原料であるアルシンと(キャリアガスとしての)水素、水素、3族原料であるTMGと(キャリアガスとしての)水素とを流すように構成されたガス供給排出手段(図示せず)と、前記ガス流路に流されるガス流に、基板表面が平行となるように基板3を担持し、前記各ガス流に順次基板表面を接触させるべく、基板3を移動せしめるサセプタ4とを具備したことを特徴とする。 The atomic layer deposition apparatus includes a reactor 1 which is divided into a plurality of gas passages 11, 12, 13 extend substantially radially from the center of the reactor 1, respectively 5 group to the respective gas flow paths 11, 12, 13 raw material is arsine and (as the carrier gas), hydrogen, a group 3 TMG and as a raw material constituting gas supplying and discharging means so as to flow a (carrier as a gas) hydrogen (not shown), the gas wherein the gas stream flows through the flow path, the substrate 3 carrying such substrate surface are parallel, in order to contact sequentially substrate surface to the respective gas flow, by comprising a susceptor 4 for moving the substrate 3 to. ここでガスはマニホールド5および排気管6を経てロータリーポンプにより排気せしめられる。 Here the gas is caused to discharge by a rotary pump through a manifold 5 and an exhaust pipe 6. またサセプタ4は回転軸7の回転によって矢印Bの方向に回転せしめられるようになっている。 Also so that the susceptor 4 is rotated in the direction of arrow B by the rotation of the rotary shaft 7. また、反応炉1は、平面研磨のなされた石英ブロックに切削加工を施すことで流路11,1 Also, the reactor 1, the flow path by applying cutting to a quartz block was made of surface polishing 11,1
2,13となる溝を形成し、この溝をサセプタ4と対向させることでギャップを小さくし、ガスの漏れの少ない流路を構成することができる。 Forming a groove to be 2, 13, the grooves reduce the gap by causing face the susceptor 4, it is possible to construct a leak less gas flow passage. ここでギャップは1mm以下にすることができた。 Here, the gap was able to 1mm or less. また8は基板を加熱するためのヒータであり、9はガス導入部である。 The 8 is a heater for heating the substrate, 9 is a gas introduction portion.

【0079】次に、この原子層成長装置を用いて気相成長を行う方法について説明する。 [0079] Next, a method of performing vapor deposition using the atomic layer deposition apparatus. ここではそれぞれの流路に定常的にガスを流す。 Here constantly flow gas into the flow paths. まずGaAs(001)基板をサセプタ4上に載置する。 First, the GaAs (001) substrate placed on the susceptor 4. 流路11にガス導入部9からアルシンガスとキャリアガスとしての水素ガスを流し、放射状に流れてサセプタの周縁部から下方に向かって流れ、排気管6よりガスを排出する。 The flow path 11 flowing hydrogen gas as arsine gas and carrier gas from the gas inlet 9 flows downward from a peripheral portion of the susceptor to flow radially discharging gas from the exhaust pipe 6. この状態で、基板4 In this state, the substrate 4
が流路11内におさまるようにして、ヒータ8によりアルシン雰囲気中で600℃に加熱する。 There was a fit into the channel 11, is heated to 600 ° C. in an arsine atmosphere by the heater 8. このとき基板表面にはアルシンから供給されるAsに覆われる。 At this time, the substrate surface is covered with As supplied from arsine.

【0080】そして、サセプタ4を回転すると、基板はガス流路12の水素中に移動する。 [0080] When rotating the susceptor 4, the substrate is moved in the hydrogen gas passage 12. ここで、アルシンはパージされ流路中のアルシン濃度は十分に低くなる。 Here, arsine arsine concentration is purge flow path is low enough. さらにサセプタ4を回転することでこんどは、ガス流路1 More now by rotating the susceptor 4, gas channel 1
3のTMG中に基板は移動する。 The substrate is moved in a three-of TMG. ここでは、前記ヒ素上に1原子層のガリウムが結合する。 Here, gallium 1 atomic layer is bonded onto the arsenic.

【0081】そしてさらにサセプタ4が回転すると、ガス流路12の水素中に基板が移動し、水素でパージされる。 [0081] When the addition susceptor 4 is rotated, the substrate is moved in the hydrogen gas passage 12, it is purged with hydrogen. さらにサセプタを回転して流路11に移動すると再び、基板3はアルシン雰囲気に入り、表面はヒ素で覆われる。 Again further moves in the flow path 11 by rotating the susceptor, the substrate 3 enters the arsine atmosphere, the surface is covered with arsenic.

【0082】このように、ガス流路11でアルシン、ガス流路12で水素、ガス流路13でTMG、再びガス流路12で水素……というように、順次アルシン、水素、 [0082] Thus, arsine in the gas channel 11, the hydrogen in the gas flow path 12, TMG gas flow path 13, so that again a hydrogen ...... in gas channel 12, sequentially arsine, hydrogen,
TMG、水素の順でガスに順次接触する。 TMG, sequentially contacting the gas in the order of hydrogen. このようにしてGaAsの原子層エピタキシャル成長が達成される。 Such GaAs atomic layer epitaxial growth in the is achieved.

【0083】なお、前記実施例では、サセプタは順次移動するようにしたが、一定速度で回転していればよく、 [0083] In the above embodiment, the susceptor was to be sequentially moved, it is sufficient to rotate at a constant speed,
必ずしも移動、停止、移動、停止を繰り返す必要はない。 Always moving, stopping, and moving, it is not necessary to repeat the stop.

【0084】また、半径方向での搬送速度の差が問題になる場合には、サセプタ上の基板をさらに自転させるようにしてもよい。 [0084] Further, when the difference of the conveying speed in the radial direction becomes a problem may be caused to further rotate the substrate on the susceptor. さらにまた、ガス導入部9はこの構造に限定されることなく、先端が、サセプタ4の直上までくるようにし、横方向にガスを噴出させるようにしてもよい。 Furthermore, gas inlet 9 is not limited to this structure, tip, and to come up to directly above the susceptor 4, the lateral direction may be jetting gas. また流路幅を扇形にすることなく、破線で示すように一定にしてもよい。 Also without the channel width to the sector, it may be constant as shown by a broken line.

【0085】この方法において、基板温度600℃、T [0085] In this method, a substrate temperature of 600 ° C., T
MGの分圧を0.3Pa、アルシンの分圧を12Paとしたとき、1サイクル当り2.8オングストロームすなわち1原子層/サイクルのGaAsの成長が達成された。 0.3Pa the partial pressure of MG, when the 12Pa the partial pressure of the arsine per cycle 2.8 Angstroms i.e. one atomic layer / cycle GaAs growth has been achieved. このとき基板の回転数は60rpm,成長速度は1μm / Rotational speed of the case substrate 60 rpm, growth rate 1 [mu] m /
hであった。 It was h.

【0086】なお、TMGの分圧は0.3Pa以上とするのが望ましい。 [0086] Incidentally, the partial pressure of TMG may be desirable to over 0.3 Pa. これは実施例1でも述べたように、分圧が低いと、短時間では十分な吸着がおきないためである。 This is because, as described in the first embodiment, when the partial pressure is low, because the sufficient adsorption does not occur in a short time. またアルシンの分圧は1pa〜60paとした。 The partial pressure of the arsine was 1pa~60pa. 低温では、分圧を高くして早く反応を進める必要がある。 At low temperature, it is necessary to advance the fast reaction by increasing the partial pressure.

【0087】このようにして本発明の方法によれば高速で高品質のGaAs層を得ることが可能となる。 [0087] it is possible to obtain a high quality GaAs layer at high speed, according to the method of this manner, the present invention.

【0088】次に、前記第6の実施例の変形例を図9に示す。 [0088] Next, a modified example of the sixth embodiment in FIG. この装置では図9に示すように流路12をさらに流路12a,12bの2つに分割し、それぞれに水素を流すようにしたことを特徴とするもので、他の構成については前記第6の実施例と同様に形成される。 Further the flow passage 12a of the channel 12 as shown in FIG. 9 in this device, is divided into two 12b, characterized in that it has to flow hydrogen respectively, said for other configurations sixth It is formed similarly to the embodiment.

【0089】流路とサセプタとのギャップが大きくなった場合、原料ガスの一部はサセプタの回転に引きずられて、ガス流路11および13からガス流路12へと流出してさらに次の流路13および11の流路に流出してガスが混合し1原子層以上の不要な成長を引き起こす。 [0089] If the gap between the channel and the susceptor is increased, part of the raw material gas is dragged by the rotation of the susceptor, the following additional flow flows out of the gas passage 11 and 13 into the gas flow channel 12 It flows out to the flow path of the road 13 and 11 cause unwanted growth or gas mixture 1 atomic layer. 上記図9の構成はこれを防止するためになされたもので、 Configuration of FIG. 9 has been made in order to prevent this,
流路とサセプタのギャップが大きくなっても、ガスの混合を防ぎ、混合したガスによる不要な成長を抑えることができる。 Even if the gap of the flow channel and the susceptor is increased, it is possible to suppress an unnecessary growth by preventing mixing of the gas and mixed gas.

【0090】この例では、流路12を完全に2つの流路12a,12bに分割したが、流路12の中央部のみ仕切り板21を配置し、供給および排出は共通にしてもよい。 [0090] In this example, fully two flow paths 12a the channel 12 has been divided into 12b, and the partition plate 21 is disposed only the central portion of the passage 12, supply and discharge may be common. この原子層エピタキシャル成長装置は、図10(a) The atomic layer epitaxial growth apparatus, FIG. 10 (a)
および図10(b) に平断面図および側断面図を示すように、各流路をざぐりによって形成した、石英製の容器本体100とこれに符合する石英製の蓋体200とから構成され、この蓋体200に破線でしめすようなざぐりを形成し、該円筒の中心に対して対称となるように放射状にのびた扇形の8個の流路11,12,13,12,1 And as shown in the sectional plan view and a side sectional view in FIG. 10 (b), is composed of each flow path was formed by counterbore, quartz lid 200. which conforms to this the quartz container body 100, forming a counterbore such as that shown by the broken line in the lid 200, the eight flow paths of the fan-shaped extending radially so as to be symmetrical with respect to the center of the cylindrical 11,12,13,12,1
1´,12,13´,12を形成している。 1 ', 12,13', to form a 12. そしてこの流路にはそれぞれ、キャリアガス供給管23と原料ガス供給管24が接続され、蓋体側からサセプタ上面に吹き付けられ、中心部から周縁部にむかう流路にキャリアガスおよび原料ガスが供給される。 And each of the the passage, is connected a carrier gas supply pipe 23 and the raw material gas supply pipe 24 is sprayed from the cover side to the susceptor top surface, the carrier gas and the raw material gas is supplied to the flow path toward the peripheral portion from the central portion that. また20は各流路に設けられたガス排出管であり、ガスはここから排出される。 The 20 is a gas discharge pipe provided in each flow path, gas is discharged from here. さらにキャリアガスが流される流路12は中央部で共通になっており、各流路にはキャリアガス供給管23 Furthermore the carrier gas is flowed channel 12 has become common in the central portion, each flow channel carrier gas supply pipe 23
から供給されたキャリアガスが4分割してそれぞれに供給される。 Carrier gas supplied from is supplied to each divided into four. そして各流路12の中央部には仕切り板25 The partition plate 25 in the central portion of each flow path 12
が配設され、ここでそれぞれが2分割され、それぞれが自然に層流を形成するように構成されている。 There are disposed, wherein the each divided into two, each of which is configured to form a laminar flow naturally. gは回転を円滑にするためのギャップであり、サセプタ4は回転軸7を中心として所定の速度で回転せしめられる。 g is a gap to facilitate rotation, the susceptor 4 is rotated at a predetermined speed about an axis of rotation 7.

【0091】次に本発明の第7の実施例について説明する。 [0091] Next will be described a seventh embodiment of the present invention. 図11(a) および図11(b) は、本発明の第7の実施例の原子層エピタキシャル成長装置を示す平断面図および側断面図である。 FIGS. 11 (a) and 11 (b) is a seventh cross-sectional plan view and a sectional side view showing an atomic layer epitaxial growth apparatus according to an embodiment of the present invention.

【0092】この原子層成長装置は、図11に示すように、円筒状の反応炉1内に、該円筒の中心に対して対称となるように放射状にのびた扇形の8個の流路11,1 [0092] The atomic layer deposition apparatus, as shown in FIG. 11, a cylindrical reactor within a fan-shaped eight flow paths 11 extending radially so as to be symmetrical with respect to the center of the cylinder, 1
2,13,12,11´,12,13´,12を形成し、サセプタ4の中心に位置する回転軸7を軸として、 2,13,12,11', 12,13', 12 is formed, as the axis of the rotary shaft 7 is located in the center of the susceptor 4,
サセプタ4を回転し、このサセプタ4の表面に載置された基板3が順次、原料ガスに高速で接触するようにしたことを特徴とするもので、他の構成については前記第6 Rotating the susceptor 4, the substrate 3 placed on the surface of the susceptor 4 are sequentially it was in contact at a high speed to the raw material gas characterized in, said the other configuration sixth
の実施例と同様に形成される。 It is formed similarly to the embodiment. なお、この装置では、サセプタは基板の厚さと同程度のざぐりを有し、基板を載置したとき、表面が凹凸なく滑らかになるように構成されている。 In this apparatus, the susceptor has a thickness approximately the same counterbore substrate, when the substrate is placed, the surface is configured to be uneven without smooth.

【0093】そしてこのガス流路11には5族原料であるアルシンとキャリアガスとしての水素、ガス流路12 [0093] The hydrogen as arsine and the carrier gas is a Group V raw material to the gas flow path 11, the gas flow passage 12
には水素、さらにガス流路13には3族原料であるTM The hydrogen, more the gas flow path 13 is a group III material TM
Gと水素を流すとともに、ガス流路11´、12、13 With flow G and hydrogen gas passages 11 ', 12, 13
´にもそれぞれ5族原料であるアルシンとキャリアガスとしての水素、水素、3族原料であるTMGと水素を流すことで、1回転で2原子層の成長が可能となる。 Hydrogen as arsine and the carrier gas is a group V material, respectively to 'hydrogen, by flowing TMG and hydrogen is group III material, growth of 2 atomic layers can be performed with one revolution.

【0094】また、ガス流路13にはTMG,ガス流路13´にはTMAというように別種のガスを流せば、サセプタを1回転する間にGaAs/AlAsのヘテロ構造を形成することが可能となる。 [0094] Also, the gas channel 13 TMG, be allowed to flow another type of gas such as TMA is the gas flow path 13 ', capable of forming a heterostructure of GaAs / AlAs during one rotation of the susceptor to become.

【0095】成膜に際しては、サセプタ4の回転により、前記第6の実施例と同様にして、GaAsの原子層エピタキシャル成長の1サイクルが完結し、高速で高品質の [0095] In the film formation by the rotation of the susceptor 4, the sixth embodiment and in the same one cycle is complete the GaAs atomic layer epitaxial growth of high quality at high speed
GaAs層を得ることが可能となる。 It is possible to obtain a GaAs layer.

【0096】また、前記第7の実施例の変形例として、 [0096] As a modification of the seventh embodiment,
図12に示すように、中心から放射状にのびた扇形の8 As shown in FIG. 12, the sector extending radially from the center 8
個の流路11,12,13,12,11´,12,13 Number of flow path 11,12,13,12,11', 12, 13
´,12においてそれぞれの流路の中心角を変化させることによって、基板3がそれぞれの流路に流れるガスに接触する時間を変えることができるようにしたことを特徴とするもので、他の構成については前記第7の実施例と同様に形成される。 ', By changing the center angle of the flow paths in 12, the substrate 3 is characterized in that it has to be able to change the time in contact with the gas flowing in the flow paths, other configurations the formed similarly to the embodiment of the seventh. このようにそれぞれの流路での基板の滞在時間を調整することにより、それぞれの原料の吸着・反応時間に応じて、反応の遅いものでは中心角を大きく、早いものでは小さくすることで成長速度も早くすることができ、原料も効率よく使用することが可能となり、生産性が向上する。 By adjusting the residence time of the substrate in this manner, in the flow paths, the growth rate by depending on the adsorption and reaction time for each material, intended slow reaction increasing the central angle, than QUICKLY reduced can also be early, raw materials also becomes possible to use efficiently, thereby improving productivity.

【0097】さらにまた前記第7の実施例の第2の変形例として、図13に示すように、中心から放射状にのびた扇形の8個の流路11,12,13,12,11´, [0097] Furthermore, the a second modification of the seventh embodiment, as shown in FIG. 13, eight of the flow path of the fan-shaped extending radially from the center 11,12,13,12,11',
12,13´,12においてそれぞれの流路の高さを流路ごとに変化させたことを特徴とするもので、他の構成については前記第7の実施例と同様に形成される。 12,13', characterized in that the varied for each flow path height of the flow paths in 12, Other components are formed in the same manner as the embodiment of the seventh.

【0098】ところで、原料によってガス流の原料の分圧を高くするためにキャリアガスの流量を少なくする必要がある場合があるが、この構成によればそれぞれの流路に流れるガスの流速を一定に保ちながら、流量を変化させることが可能となる。 [0098] Incidentally, although it may be necessary to reduce the flow rate of the carrier gas in order to increase the partial pressure of the raw material gas stream by the raw material, the flow rate of gas flowing through the flow paths according to this configuration constant keeping, it becomes possible to vary the flow rate. また流路を小さくすることでキャリアガスの流量を少なくし、分圧を高くしたまま十分なガス流速を得ることも可能となる。 Further by reducing the flow rate of the carrier gas by reducing the flow path, it is possible to obtain a sufficient gas flow rate while increasing the partial pressure.

【0099】さらにまた、前記第7の実施例の第3の変形例として、図14に示すように、中心から放射状にのびた扇形の8個の流路11,12,13,12,11 [0099] Furthermore, as a third modification of the seventh embodiment, as shown in FIG. 14, eight of the flow path of the fan-shaped extending radially from the center 11,12,13,12,11
´,12,13´,12においてそれぞれの流路の高さを中心から遠ざかるにつれて小さくしたことによって、 ', 12,13' by the smaller as away from the center of the height of the flow paths at 12,
流路の断面積が流れ方向に沿って一定になるようにしたことを特徴とするもので、他の構成については前記第7 Sectional area of ​​the flow path along the flow direction characterized in that the set to be constant, the for other configurations seventh
の実施例と同様に形成される。 It is formed similarly to the embodiment.

【0100】この構成によれば、サセプタ上のガス流速を半径方向で一定にできるため、周縁部でガスの流速が著しく小さくなるのを防ぐことができる。 [0100] According to this configuration, since it a constant gas flow rate on the susceptor in a radial direction, it is possible to prevent the gas flow rate becomes extremely small at the peripheral portion.

【0101】なお、流路を扇形にすることなく、図14 [0101] It should be noted that, without the flow path in the sector, as shown in FIG. 14
に破線で示すように流路幅をほぼ一定とし、それぞれの流路の高さを中心から遠ざかるにつれて小さくすることによって、半径方向での基板の搬送速度の減少を、原料ガスの圧力増加により、吸着速度を高め、補償することができ、半径方向での成長速度のばらつきを低減することが可能となる。 The almost constant and, by reducing with increasing distance from the center heights of the flow paths, the decrease in the conveying speed of the substrate in the radial direction, the pressure increase in the raw material gas flow path width as indicated by a broken line in, enhanced adsorption rate, can be compensated, it is possible to reduce variations in the growth rate in the radial direction. この構成によれば、サセプタ上のガス流速を半径方向で一定にできるため、周縁部でガスの流速が著しく小さくなるのを防ぐことができる。 According to this configuration, since it a constant gas flow rate on the susceptor in a radial direction, it is possible to prevent the gas flow rate becomes extremely small at the peripheral portion.

【0102】なお、前記実施例では、GaAsの原子層成長について説明したが、他のIII-V族半導体や、II- VI [0102] In the above embodiment has been described GaAs atomic layer deposition, or other III-V semiconductor, II- VI
族半導体の原子層成長など化合物半導体の原子層成長の他、シリコンなどの原子層成長にも適用可能である。 Other groups semiconductor atomic layer deposition such as a compound semiconductor of atomic layer deposition, is also applicable to atomic layer deposition, such as silicon.

【0103】さらにまた、前記実施例では、原料ガスのガス流の間に不活性ガスのガス流が介在するように構成したが、必ずしも不活性ガスのガス流が介在する必要はなく、基板表面が所定の時間、ガス流から離間する領域(壁あるいは真空領域)を形成するようにしてもよい。 [0103] Furthermore, in the above embodiment, the gas flow of the inert gas between the gas flow of the raw material gas is constructed so as to be interposed, not necessarily the gas flow of the inert gas is interposed, the substrate surface There predetermined time, it may be formed a region (wall or vacuum region) away from the gas stream.

【0104】加えて、反応炉の構造および材質は、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、適宜変形可能である。 [0104] In addition, the structure and material of the reactor is not in any way limited to the exemplary embodiment, within a scope not departing from the gist of the present invention may be appropriately modified.

【0105】 [0105]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれば、高速で高品質の原子層成長を行うことが可能となる。 As has been described in the foregoing, according to the present invention, it is possible to perform high-quality atomic layer deposition at a high speed.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1の実施例の気相成長装置を示す図。 It shows a vapor deposition apparatus of the first embodiment of the present invention; FIG.

【図2】本発明の第2の実施例の気相成長装置を示す図。 It shows a vapor deposition apparatus of the second embodiment of the present invention; FIG.

【図3】本発明の第3の実施例の気相成長装置を示す図。 It shows a vapor deposition apparatus of the third embodiment of the present invention; FIG.

【図4】本発明の第4の実施例の気相成長装置を示す図。 It shows a vapor deposition apparatus of the fourth embodiment of the present invention; FIG.

【図5】本発明の第5の実施例の気相成長装置を示す図。 5 is a diagram showing a vapor deposition apparatus of a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施例の気相成長装置の変形例を示す図。 It illustrates a modification of the vapor deposition apparatus of the fourth embodiment of the present invention; FIG.

【図7】本発明の第5の実施例の気相成長装置の変形例を示す図。 It illustrates a modification of the vapor deposition apparatus of a fifth embodiment of the present invention; FIG.

【図8】本発明の第6の実施例の気相成長装置を示す図。 [Figure 8] Figure 6 showing the vapor phase growth apparatus of an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第6の実施例の気相成長装置の変形例を示す図。 6 illustrates a modification of the vapor phase growth apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図10】本発明の第6の実施例の気相成長装置の変形例を示す図。 6 illustrates a modification of the vapor phase growth apparatus according to an embodiment of the invention; FIG.

【図11】本発明の第7の実施例の気相成長装置を示す図。 [Figure 11] Figure 7 showing a vapor phase growth apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第7の実施例の気相成長装置の変形例を示す図。 7 illustrates a modification of the vapor phase growth apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図13】本発明の第7の実施例の気相成長装置の変形例を示す図。 [Figure 13] Figure 7 showing a modification of the vapor growth apparatus of an embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第7の実施例の気相成長装置の変形例を示す図。 [Figure 14] Figure 7 showing a modification of the vapor growth apparatus of an embodiment of the present invention.

【図15】ガリウムヒ素基板上のメチル基の滞在時間を示す図。 15 is a diagram showing a residence time of methyl groups on the gallium arsenide substrate.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 反応炉 11,12,13 ガス流路 3 基板 4 サセプタ 5 マニホールド 6 排気管 7 回転軸 20 ガス排出管 21 第1の仕切り板 22 第2の仕切り板 23 キャリアガス供給管 24 原料ガス供給管 25 仕切り板 100 容器本体 200 蓋体 1 reactor 11, 12, 13 gas channel 3 substrate 4 susceptor 5 manifold 6 an exhaust pipe 7 the rotating shaft 20 a gas exhaust pipe 21 first partition plate 22 and the second partition plate 23 the carrier gas supply pipe 24 source gas supply pipe 25 partition plate 100 container body 200 lid

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 将央 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Yamamoto SusumuHisashi Ebina, Kanagawa Prefecture Hongo 2274 address Fuji zero box Co., Ltd. Ebina house

Claims (11)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 原子層エピタキシャル成長法において、 反応炉内に配設された第1および第2のガス流路に、第1の元素を含む第1の原料ガスと、第2の元素を含む第2の原料ガスとが、それぞれ供給排出され、第1および第2のガス流路に沿って、第1および第2のガス流が形成されるとともに、 前記第1および第2のガス流の方向と平行であって、かつ前記第1および第2の流路それぞれの少なくとも1つの内壁と同一平面上で、基板が移動可能となるように構成されており、 前記基板表面を前記第1のガス流路の内壁に導き、前記基板表面に平行に第1のガス流を接触させ、少なくとも第1の元素を吸着させる第1の工程と、 続いて、前記基板表面を前記第2のガス流路の内壁に導き、前記基板表面に平行に第2のガス流を接触させ 1. A atomic layer epitaxy, the first and second gas flow passage disposed in the reaction furnace, the includes a first raw material gas containing the first element, a second element and 2 of the raw material gas is supplied discharged respectively, along the first and second gas flow paths, the first and second gas flow is formed, the first and direction of the second gas flow a parallel to, and the first and second flow paths on each of the at least one inner wall flush, the substrate is configured to be movable, the substrate surface wherein the first gas guided on the inner wall of the flow path, the parallel contacting the first gas stream to the substrate surface, a first step of adsorbing at least a first element, followed by the said substrate surface second gas channel guidance of the inner wall contacting the second gas stream in parallel to the substrate surface 前記第1の元素と反応させ、原子層薄膜を生成する第2の工程とを含み、化学的気相成長法により原子層成長を行うようにしたことを特徴とする薄膜形成方法。 Wherein is reacted with the first element, the second and the step, a thin film forming method is characterized in that to perform an atomic layer deposition by chemical vapor deposition to produce atomic layer thin film.
  2. 【請求項2】 原子層エピタキシャル成長法による半導体製造装置であって、 ほぼ平行な複数のガス流路に区切られた反応炉と、 前記各ガス流路に、それぞれ異なる元素を含む複数種の原料ガスを供給排出することによりガス流を形成するガス供給排出手段と、 基板表面が、前記ガス流に対して平行となるように、前記ガス流路の内壁に沿って、前記基板を担持し、前記各ガス流に順次基板表面を接触させるように、基板表面に平行な平面内で前記基板を移動せしめる搬送手段を備えたサセプタとを具備したことを特徴とする薄膜形成装置。 2. A semiconductor manufacturing apparatus according to an atomic layer epitaxy, a plurality of kinds of raw material gases including a reaction furnace that is divided into substantially parallel plurality of gas passages, wherein each gas flow path, the different elements are a gas supply and discharge means for forming a gas stream by supplying the discharge, the substrate surface, so as to be parallel to the gas flow, along the inner wall of the gas flow path, carries the substrate, the into contact sequentially substrate surface to each gas flow, a thin film forming apparatus characterized by comprising a susceptor provided with a conveying means for moving the substrate in a plane parallel to the substrate surface.
  3. 【請求項3】 前記サセプタは回転円盤であることを特徴とする請求項2に記載の薄膜形成装置。 3. A thin-film forming apparatus according to claim 2, wherein the susceptor is rotating disk.
  4. 【請求項4】 前記ガス流路に加え、前記サセプタの周縁部に、不活性ガスを供給排出する第2のガス流路を具備したことを特徴とする請求項2に記載の薄膜形成装置。 4. In addition to the gas flow path, the peripheral portion of the susceptor, the thin film forming apparatus according to claim 2, characterized by comprising a second gas flow path for supplying and discharging an inert gas.
  5. 【請求項5】 化学的気相成長法による半導体製造装置であって、 反応炉と、 前記反応炉の中心から外周部にむけて放射状に配設された複数のガス流路と、 前記各ガス流路に、それぞれ同一または異なる元素を含む複数種の原料ガスを供給排出することによりガス流を形成するガス供給排出手段と、 基板表面が、前記ガス流に対して平行となるように、前記ガス流路の内壁に沿って前記基板を担持し、前記各ガス流に順次基板表面を接触させるように、基板表面に平行な平面内で前記基板を移動せしめる搬送手段を備えたサセプタとを具備したことを特徴とする薄膜形成装置。 5. A semiconductor manufacturing apparatus according to a chemical vapor deposition method, a reactor, a plurality of gas passages disposed radially toward the outer periphery from the center of the reactor, each gas the flow channel, so that the gas supply and discharge means for forming a gas stream by supplying and discharging a plurality of kinds of raw material gas containing the same or different elements, respectively, the substrate surface is parallel to the gas flow, the the substrate carrying along the inner wall of the gas passage, wherein into contact sequentially substrate surface on each gas stream, and a susceptor provided with a conveying means for moving the substrate in a plane parallel to the substrate surface thin film forming apparatus characterized by the.
  6. 【請求項6】 前記複数のガス流路の間に1つ以上のパージガス流路を配設したことを特徴とする請求項5記載の薄膜形成装置。 6. The thin film forming apparatus according to claim 5, characterized in that disposed one or more purge gas flow path between the plurality of gas passages.
  7. 【請求項7】 前記複数のガス流路は、中心から外周部にむけて流路幅が広がり、扇形をなすように構成されていることを特徴とする請求項5記載の薄膜形成装置。 Wherein said plurality of gas flow paths, the flow path width is spread toward the outer periphery from the center, the thin film forming apparatus according to claim 5, characterized in that it is constituted as a fan.
  8. 【請求項8】 前記複数のガス流路は、中心から外周部にむけて流路の高さが、前記中心からの距離に対応して減少せしめられていることを特徴とする請求項7記載の薄膜形成装置。 Wherein said plurality of gas passages, the height of the flow passage toward the outer periphery from the center, according to claim 7, characterized in that it is caused to decrease in correspondence with the distance from the center apparatus for forming a thin film.
  9. 【請求項9】 前記複数のガス流路の一部は、前記扇形の中心角が他のものと異なるように構成されていることを特徴とする請求項5記載の薄膜形成装置。 9. Some of the plurality of gas passages, the thin film forming apparatus according to claim 5, wherein the central angle of the fan is configured to be different from the others.
  10. 【請求項10】 前記複数のガス流路は、それぞれのガス流路を流れるガスの流量に応じて流路幅または高さが変化せしめられ、前記ガス流路の断面積が変化せしめられていることを特徴とする請求項5記載の薄膜形成装置。 Wherein said plurality of gas flow paths, the flow path width or height is made to change in accordance with the flow rate of gas flowing through each of the gas flow path, the cross-sectional area of ​​the gas flow path is caused to change thin film forming apparatus according to claim 5, wherein a.
  11. 【請求項11】 前記複数のガス流路は、表面が平面研磨された石英製のブロックに切削加工することにより前記ブロック表面に形成された複数の溝と、表面に被処理基板を載置するための凹部を具備し、前記ブロック表面と密着するように符合して配設されたサセプタとによって形成されることを特徴とする請求項5記載の薄膜形成装置。 Wherein said plurality of gas channels, the surface is placed and a plurality of grooves formed in the block surface by cutting a block made of quartz, which is surface polishing, the substrate to be processed on the surface recess comprising a thin film forming apparatus according to claim 5, characterized in that it is formed by a susceptor sign to arranged so as to be in intimate contact with said block surface for.
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