JPS6272592A - Semiconductor vapor growth device - Google Patents

Semiconductor vapor growth device

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JPS6272592A
JPS6272592A JP60214201A JP21420185A JPS6272592A JP S6272592 A JPS6272592 A JP S6272592A JP 60214201 A JP60214201 A JP 60214201A JP 21420185 A JP21420185 A JP 21420185A JP S6272592 A JPS6272592 A JP S6272592A
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JP
Japan
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gallium
crusts
surface area
reaction tube
pieces
Prior art date
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Pending
Application number
JP60214201A
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Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Asai
浅井 市郎
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New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
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Publication date
Application filed by New Japan Radio Co Ltd filed Critical New Japan Radio Co Ltd
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Publication of JPS6272592A publication Critical patent/JPS6272592A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain prescribed characteristics of an epitaxial layer with good reproducibility even if the crusts of individual materials have variance in surface area by disposing plural boats contg. the materials. CONSTITUTION:For examples, Ga3 and 4 pieces of boats 4 contg. the Ga3 are disposed on the supply port side of, for example, AsCl3 in a growth reaction tube 1 and plural pieces (4 pieces) of supply ports 61, 63, 63, 64 for AsCl3 are formed oppositely thereto. The variance in the surface area arising from the ununiformity of the rugged state of the crusts on the surface of the Ga3 housed in the respective boats arises in the Ga. However, the surface area of the crusts contributing to the reaction has an average value of 4 pieces of the Ga3 and the average value is approximately equal to the average value of the surface area of the crusts of each Ga3 when the quantity of the Ga3 in the growth reaction tube 1 decreases and the Ga3 is exchanged. The variance of the crusts is thus extremely decreased and the film thickness of the epitaxial layer grown on the substrate 5 is made uniform. The epitaxial layer having a prescribed carrier concn. is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体気相成長装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a semiconductor vapor phase growth apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

たとえばG a A s等の■−■族半導体をエピタキ
シャル成長させる場合に用いられる従来の半導体気相成
長装置は、第2図に示すような構成になっている。
For example, a conventional semiconductor vapor phase growth apparatus used for epitaxially growing a ■-■ group semiconductor such as GaAs has a configuration as shown in FIG.

同図において、成長反応管1があり、この周囲には加熱
炉2が配置されている。この加熱炉2の駆動によって前
記成長反応管1内は所望の温度およびその分布を作り出
すようになっている。前記成長反応管1の一端には材料
ガスとなる三塩化ヒ素(AsCQ、)の供給口6、およ
びキャリアガスとなる水素(H2)の供給ロアがそれぞ
れ設けられている。また、前記成長反応管1の他端には
所望のキャリア濃度を得るためのドーピングガスの導入
管9、および成長反応管1内のガスを排気するための排
気口8がそれぞれ設けられている。
In the figure, there is a growth reaction tube 1, around which a heating furnace 2 is arranged. By driving the heating furnace 2, a desired temperature and its distribution are created within the growth reaction tube 1. One end of the growth reaction tube 1 is provided with a supply port 6 for arsenic trichloride (AsCQ), which is a material gas, and a lower supply port for hydrogen (H2), which is a carrier gas. Further, the other end of the growth reaction tube 1 is provided with a doping gas introduction tube 9 for obtaining a desired carrier concentration, and an exhaust port 8 for exhausting the gas inside the growth reaction tube 1.

前記成長反応管1内の前記AsCQ、の供給口6側には
ガリウム(Ga)3がガリウムボート4に収納されて配
置され、また前記排気口8側にはエピタキシャル成長す
べき基板5が配置されている。なお、図中符号11はガ
ス分、子を均質に混合させるためのバッファである。
Gallium (Ga) 3 is housed in a gallium boat 4 and placed on the AsCQ supply port 6 side in the growth reaction tube 1, and a substrate 5 to be epitaxially grown is placed on the exhaust port 8 side. There is. Note that the reference numeral 11 in the figure is a buffer for homogeneously mixing gas components and molecules.

このように構成されている半導体気相成長装置は次のよ
うにしてエピタキシャル成長層を得ることができる。ま
ず、加熱炉2によって、成長時の温度(T6)よりも高
温な温度(T8)に成長反応管1を加熱し、これにより
ガリウム3を熱する。
The semiconductor vapor phase growth apparatus configured as described above can obtain an epitaxially grown layer in the following manner. First, the growth reaction tube 1 is heated by the heating furnace 2 to a temperature (T8) higher than the temperature during growth (T6), thereby heating the gallium 3.

そして、供給管7からA s CD、 3を導入させ、
前記ガリウム3上に供給する。このAsCQ3のうちヒ
素(As4)がガリウム3に溶解し、飽和量以上にガス
を供給し続けると、非飽和量分はGaAsの固体となり
ガリウム3上に析出する。続いて、ガリウム3の温度を
(To)に降下させると、前記ガリウム3の表面にG 
a A sの膜いわゆるクラストが覆うようになる。
Then, A s CD, 3 is introduced from the supply pipe 7,
Supplied on the gallium 3. Of this AsCQ3, arsenic (As4) is dissolved in gallium 3, and if the gas is continued to be supplied in an amount greater than the saturated amount, the unsaturated amount becomes solid GaAs and precipitates on the gallium 3. Subsequently, when the temperature of the gallium 3 is lowered to (To), G is formed on the surface of the gallium 3.
A so-called crust comes to cover the a A s film.

この状態で、供給口6から再度A s CQ、を導入し
ていくと、前記A s CQ 3は水素(H2)により
直ちに(1)の式に示す反応がなされる。
In this state, when A s CQ is introduced again from the supply port 6, the A s CQ 3 is immediately reacted with hydrogen (H2) as shown in equation (1).

AsCQ、+3/2H,→3HCQ +1/4As4・
・・・・−(1)この(1)式から明らかなように、H
CQとAs4に分解していることから、このHCQとク
ラフトは(2)式に示すように、 HC41+ GaAs→GaCQ + 1/4As4+
 1/211.− (2)反応してGaCQを生じる。
AsCQ, +3/2H, →3HCQ +1/4As4・
......-(1) As is clear from this equation (1), H
Since it is decomposed into CQ and As4, this HCQ and Kraft are as shown in equation (2), HC41+ GaAs→GaCQ + 1/4As4+
1/211. - (2) React to produce GaCQ.

このGaCQとA s 4がガス下流に置かれた基板5
の表面に達すると、この近傍では前記(To)よりさら
に低温になっているため、(3)式に示すような逆反応
が生じる。
A substrate 5 on which this GaCQ and A s 4 are placed downstream of the gas
When reaching the surface of (To), the temperature near this area is even lower than that of (To), so a reverse reaction as shown in equation (3) occurs.

GaCQ + 1/4As4+ 1/211□−+Ga
As+HCQ =−(3)これにより、GaAsが基板
5上にエピタキシャル成長する。
GaCQ + 1/4As4+ 1/211□-+Ga
As+HCQ=-(3) As a result, GaAs is epitaxially grown on the substrate 5.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、従来のこのような装置にあっては、ガリ
ウムが所定量に減じてくると交換し、新たなガリウムを
設定するようにしているが、その反応過程においてガリ
ウム消費に伴ってガリウムの表面積が変化していくこと
になる。また、成長のたびにガリウムの表面積の変化に
ともなって、ガリウム面に形成されるクラストの表面状
態の凹凸も一定なものでなく、これにより前記クラスト
の表面積のばらつきが生じることになる。したがって、
基板上に成長されるエピタキシャル層の膜厚がばらつい
たり、キャリア濃度が変動しやすくなり、該層の所定の
特性が再現性よく得られないものであった。
However, in conventional devices like this, when gallium is reduced to a predetermined amount, it is replaced and new gallium is added, but as gallium is consumed during the reaction process, the surface area of gallium is reduced. Things are going to change. Furthermore, as the surface area of gallium changes each time it grows, the surface roughness of the crust formed on the gallium surface is not constant, which causes variations in the surface area of the crust. therefore,
The thickness of the epitaxial layer grown on the substrate tends to vary, the carrier concentration tends to fluctuate, and predetermined characteristics of the layer cannot be obtained with good reproducibility.

それ故1本発明は、このような事情に基づいてなされた
ものであり、その目的は、エピタキシャル層に所定の特
性が再現性よく得られるようにした半導体気相成長装置
を提供するにある。
Therefore, the present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor vapor phase growth apparatus that allows predetermined characteristics to be obtained in an epitaxial layer with good reproducibility.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このような目的を達成するため、本発明は、成長反応管
と、この成長反応管内に反応ガスを供給する供給口と、
前記成長反応管内に配置される材料と、この材料を収納
するボートと、前記成長反応管内に配置される基板と、
からなる半導体成長装置において、前記材料とこの材料
を収納するボーートが複数配置されるように構成したも
のである。
In order to achieve such an object, the present invention provides a growth reaction tube, a supply port for supplying a reaction gas into the growth reaction tube,
A material placed in the growth reaction tube, a boat for storing this material, and a substrate placed in the growth reaction tube;
This semiconductor growth apparatus is constructed such that a plurality of the materials and a plurality of boats for storing the materials are arranged.

〔作用〕[Effect]

このように構成すれば、たとえ個々の材料のクラストに
表面積のばらつきがあっても、クラストの表面積の大き
いものあるいは小さいものが混在することになる。そし
て成長反応管内の反応に寄与するクラストの表面積は複
数の材料のそれの平均値となる。そして、この平均値は
、成長反応管内の材料の量が低減しそれを交換した場合
の各材料のクラストの表面積の平均値とほぼ等しくなる
With this configuration, even if the crusts of individual materials vary in surface area, some crusts have a large surface area and some crusts have a small surface area. The surface area of the crust that contributes to the reaction within the growth reaction tube is the average value of the multiple materials. This average value is then approximately equal to the average value of the surface area of the crust of each material when the amount of material in the growth reaction tube is reduced and replaced.

したがって成長反応管内の反応として観た場合、前記ク
ラストのばらつきを極めて少なくすることができるよう
になる。
Therefore, when viewed as a reaction within the growth reaction tube, variations in the crust can be extremely reduced.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明による半導体気相成長装置の一実施例を
示す構成図である。第2図と同符号のものは同一材料を
示している。第2図と異なる構成は、ガリウム3とこの
ガリウム3を収納させたガリウムボート4にある。すな
わち、成長反応管1内におけるAsCQ、の供給口側に
おいて、ガリウム3とこのガリウム3を収納させたガリ
ウムボート4が4個配置されている。これら各ガリウム
3とこれを収納するガリウムボート4はそれぞれ従来と
同一のものであり、その量も従来と同じものとなってい
る。それぞれの各ガリウムボート4にはそれに対応づけ
られて4個のA s CQ 3の供給口61゜ 62.63.64が形成されており、たとえば供給口6
1から導入されるAsCQ、は図中最上段に位置づけら
れているガリウムボート4内のガリラム3と反応がなさ
れるようになっている。この場合において、第2図に示
したエピタキシャル成長層と同特性のものを得ようとす
る場合、成長反応管1にて反応に寄与させるAsCQ、
の量は第2図に示した際と同じでよいことから、その量
の174の量をそれぞれの供給口61,62,63゜6
4から導入させれば足りることになる。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a semiconductor vapor phase growth apparatus according to the present invention. The same reference numerals as in FIG. 2 indicate the same materials. The structure that differs from that in FIG. 2 lies in the gallium 3 and the gallium boat 4 that houses the gallium 3. That is, on the AsCQ supply port side in the growth reaction tube 1, gallium 3 and four gallium boats 4 containing the gallium 3 are arranged. Each of these gallium 3 and the gallium boat 4 that accommodates it are the same as the conventional one, and the amount thereof is also the same as the conventional one. Each gallium boat 4 has four A s CQ 3 supply ports 61, 62, 63, 64 formed in correspondence therewith, for example, the supply port 6
AsCQ introduced from 1 reacts with gallium 3 in gallium boat 4 located at the top in the figure. In this case, when trying to obtain an epitaxially grown layer with the same characteristics as shown in FIG. 2, AsCQ contributing to the reaction in the growth reaction tube 1,
Since the amount of 174 may be the same as shown in FIG.
It will be sufficient to introduce it from 4 onwards.

このように構成すれば、各ガリウムボート4に収納され
るガリウム3は、従来と同様その表面のクラストの凹凸
状態の不均一性からくる表面積のばらつきが生ずる。し
かし、その数が4個の場合、クラストの表面積の大きい
ものあるいは小さいものが混在することになり1反応に
寄与するクラストの表面積は前記4個のガリウム3のそ
れの平均値となる。そして、この平均値は、成長反応管
1内のガリウム3の量が低減しそれを交換した場合の各
ガリウム3のクラストの表面積の平均値とほぼ等しくな
る。したがって、成長反応管1内の反応として観た場合
、前記クラストのばらつきは極めて少なくなる。これに
より基板上に成長されるエピタキシャル層の膜ノ!メは
均一化され、キャリア濃度も所定のものが得られるよう
になる。
With this configuration, the gallium 3 stored in each gallium boat 4 has variations in surface area due to non-uniformity of the unevenness of the crust on its surface, as in the conventional case. However, when the number is four, crusts with large or small surface areas coexist, and the surface area of the crusts contributing to one reaction is the average value of the four gallium 3. This average value is approximately equal to the average value of the surface area of each crust of gallium 3 when the amount of gallium 3 in the growth reaction tube 1 is reduced and replaced. Therefore, when viewed as a reaction within the growth reaction tube 1, the variation in the crust becomes extremely small. This allows the epitaxial layer to grow on the substrate! The carrier density becomes uniform and a predetermined carrier concentration can be obtained.

また、このように構成すれば、ガリウム3の交換におい
てその仕込み量が従来の4倍になることから、交換回数
が減ることによる作業の手間が省けるようになる。
In addition, with this configuration, the amount of gallium 3 to be prepared during exchange is four times that of the conventional one, so that the number of exchanges is reduced, which saves time and effort.

上述した実施例では、ガリウムとこのガリウムを収納す
るガリウムボートを4個配置したものである。しかし、
必ずしも4個に限定されるものではなく、2個以上であ
ればよいことはいうもでもない。
In the embodiment described above, gallium and four gallium boats for storing the gallium are arranged. but,
It goes without saying that the number is not necessarily limited to four, but may be two or more.

また、上述した実施例では、ガリウムとガリウムを収納
するガリウムボートを成長反応管の軸方向に対し直角方
向へ複数個配置したものである。
Further, in the above embodiment, a plurality of gallium and gallium boats for storing gallium are arranged in a direction perpendicular to the axial direction of the growth reaction tube.

しかし、これに限定されるものではなく軸方向へ複数個
配置してもよいことはもちろんである。
However, it is needless to say that the invention is not limited to this, and a plurality of them may be arranged in the axial direction.

さらに、上述した実施例では、GaAsのエピタキシャ
ル成長について説明したものであるが、たとえばInP
なとのように■−■族の半、導体をエピタキシャル成長
する場合にも適用できるものである。
Furthermore, although the above-mentioned embodiments describe epitaxial growth of GaAs, for example, InP
This method can also be applied to the case of epitaxially growing semiconductors of the ■-■ group such as .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したことから明らかなように、本発明ニヨる半
導体気相成長装置によれば・エピタキシャル層に所定の
特性が再現性よく得られるようになる。
As is clear from the above explanation, according to the semiconductor vapor phase growth apparatus of the present invention, predetermined characteristics can be obtained in the epitaxial layer with good reproducibility.

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

第1図は本発明による半導体気相成長装置の一実施例を
示す構成図、第2図は従来の半導体気相成長装置の一例
を示す構成図である。 1・・・成長反応管、2・・・加熱炉、3・・・ガリウ
ム、4・・・ガリウムボート、5・・・基板、6.61
,62,63,64.7・・・供給口。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a semiconductor vapor phase growth apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an example of a conventional semiconductor vapor phase growth apparatus. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Growth reaction tube, 2... Heating furnace, 3... Gallium, 4... Gallium boat, 5... Substrate, 6.61
, 62, 63, 64.7... supply port.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 成長反応管と、この成長反応管内に反応ガスを供給する
供給口と、前記成長反応管内に配置される材料と、この
材料を収納するボートと、前記成長反応管内に配置され
る基板と、からなる半導体気相成長装置において、前記
材料とこの材料を収納するボートが複数配置されている
ことを特徴とする半導体気相成長装置。
A growth reaction tube, a supply port for supplying a reaction gas into the growth reaction tube, a material placed in the growth reaction tube, a boat for storing this material, and a substrate placed in the growth reaction tube. A semiconductor vapor phase growth apparatus characterized in that a plurality of the materials and a plurality of boats for storing the materials are arranged.
JP60214201A 1985-09-27 1985-09-27 Semiconductor vapor growth device Pending JPS6272592A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02107593A (en) * 1988-10-14 1990-04-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Cluster forming equipment for vapor phase epitaxial growth

Cited By (1)

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JPH02107593A (en) * 1988-10-14 1990-04-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Cluster forming equipment for vapor phase epitaxial growth

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