JPS63185889A - Vapor epitaxial growth device - Google Patents

Vapor epitaxial growth device

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JPS63185889A
JPS63185889A JP1558087A JP1558087A JPS63185889A JP S63185889 A JPS63185889 A JP S63185889A JP 1558087 A JP1558087 A JP 1558087A JP 1558087 A JP1558087 A JP 1558087A JP S63185889 A JPS63185889 A JP S63185889A
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JP
Japan
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reaction tube
substrate
gas flow
partition plate
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP1558087A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Maeda
正宏 前田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to form an epitaxial layer having clear boundary of epitaxial layer made on a wafer by change of gas and excellent facial uniformity, by setting both a specific gas flow changing means and a partition plate in a vapor epitaxial growth reaction tube. CONSTITUTION:A substrate 8 is set in a vapor epitaxial growth reaction tube 2 and raw material gases 3 and 9 are supplied to grow an epitaxial layer on the substrate 8. In the reaction tube 2 are set the following gas flow changing means 6 and partition plate 5. Namely, the partition plate 5 is horizontally set from a position in the upper stream of the substrate 8 arranged in the reaction tube 2 to a position in the downstream of the substrate 8 and divides the reaction tube 2. The gas flow changing means 6 is arranged at the tip part of the upper stream side of the partition plate 5 and can change the ratio of a raw material gas flowing at the side of the substrate 8 at a section in the direction perpendicular to the longer direction of the reaction tube 2 at the position of the gas flow changing means 6.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、気相エピタキシャル成長装置、詳しくは気相
エピタキシャル成長層境界が明瞭であり、面均−性が向
上したエピタキシャル層を形成する気層エピタキシャル
成長装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a vapor phase epitaxial growth apparatus, specifically a vapor phase epitaxial growth method for forming an epitaxial layer with clear vapor phase epitaxial growth layer boundaries and improved surface uniformity. Regarding equipment.

[従来の技術] 気相エピタキシャル成長装置を用いて、2層以上のエピ
タキシャル層を成長させる場合、各層の境界をウェハー
面の広範囲にわたり明瞭にするために、種々のガス流の
切り換え方法が提案されている。そのような例としては
、反応管に接続する配管に取り付ける切り換え弁の位置
を変更したり、上流の原料供給室を複数にして回転弁な
どにより切り換えたり、あるいはスライド式で開閉でき
るカバーを基板上に設置する方法などがある。
[Prior Art] When growing two or more epitaxial layers using a vapor phase epitaxial growth apparatus, various gas flow switching methods have been proposed in order to clearly define the boundaries between each layer over a wide area of the wafer surface. There is. Examples of this include changing the position of the switching valve attached to the piping that connects to the reaction tube, creating multiple upstream material supply chambers and switching them using a rotary valve, or installing a cover on the board that can be slid open and closed. There are several ways to install it.

上述のような従来のガス切り換え方法を使用した装置は
、単にガスの種類および流mを変えるだけであり、成長
が停止するのではないので、ガスの切り換えにより形成
される境界が不明瞭であった。また、ウェハー上を覆う
ことにより成長を一時的に停止させる方法は、ガス流速
が変化しないためエピタキシャル層の面内均一性が悪か
った。
Devices using conventional gas switching methods, such as those described above, simply change the type and flow of gas and do not stop growth, so the boundaries formed by gas switching are unclear. Ta. Furthermore, in the method of temporarily stopping growth by covering the wafer, the in-plane uniformity of the epitaxial layer was poor because the gas flow rate did not change.

[発明の目的] 本発明の目的は、上述のような問題点を解決して、ガス
の切り替えによりウェハー上に形成されるエピタキシャ
ル層の境界が明瞭であり、また、面均−性が良好である
エピタキシャル層を形成できる気相エピタキシャル成長
装置を提供することである。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method in which the boundaries of the epitaxial layer formed on the wafer by gas switching are clear and the surface uniformity is good. An object of the present invention is to provide a vapor phase epitaxial growth apparatus capable of forming a certain epitaxial layer.

[発明の構成コ 本発明の装置を添付の図面を参照して、以下に詳細に説
明する。第1図は、本発明の装置の一具体例であり、ヒ
ーターl、円筒状石英反応管2、成長用ガス人口3、原
料ソースポート4、仕切り板5、ガスの流れを変えるガ
ス流可変手段6、ロッド7、基板8およびガス人口9を
有して成る。ガス流可変手段6は、回転板であり、ロッ
ド7を回転させることにより回転させることができる。
[Configuration of the Invention] The apparatus of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a specific example of the apparatus of the present invention, which includes a heater 1, a cylindrical quartz reaction tube 2, a growth gas population 3, a raw material source port 4, a partition plate 5, and a gas flow variable means for changing the gas flow. 6, a rod 7, a substrate 8 and a gas port 9. The gas flow variable means 6 is a rotating plate, and can be rotated by rotating the rod 7.

ガス流可変手段6は、ガス流可変手段部分における反応
管の長手方向に垂直な断面の基板側の面積の割合を変化
させ、それにより、基板側に流れるガス流の割合を変化
させることができる。図の反応管の長手方向に垂直な面
とガス流可変手段との角度は、約30〜60°であるの
が好ましい。更に、基板側の断面積の割合を変化させる
方法の別法として、ガス流可変手段と仕切り板の接続部
分を軸として(即ち、紙面に垂直な方向を中心軸として
)、ガス流可変手段の角度を上下に変化させる方法を使
用してもよい。
The gas flow variable means 6 can change the proportion of the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the reaction tube on the substrate side in the gas flow variable means portion, thereby changing the proportion of the gas flow flowing toward the substrate side. . The angle between the plane perpendicular to the longitudinal direction of the reaction tube and the gas flow variable means is preferably about 30 to 60 degrees. Furthermore, as an alternative to the method of changing the proportion of the cross-sectional area on the substrate side, the gas flow variable means can be changed with the connecting portion of the gas flow variable means and the partition plate as the axis (i.e., the direction perpendicular to the plane of the paper is the central axis). A method of changing the angle up and down may also be used.

第1図の装置を使用して、ウェハー上にエピタキシャル
層を形成させるには、最初に回転板6を下向きにして、
原料ガスを供給し、反応管内を安定させる。次に、ロッ
ドを回転させて下向きになっている回転板6を上向きに
すると、回転板6に沿って反応管下流方向に流れるガス
のうちの基板側(即ち、仕切り板5の下側)を通過する
ガスの量は増加し、基板8上を通過するガスは、層流の
状態を維持しながらも、その流速は大きくなるので、面
内均一性が向上したエピタキシャル層を成長させること
ができる。
To form an epitaxial layer on a wafer using the apparatus shown in FIG.
Supply raw material gas and stabilize the inside of the reaction tube. Next, when the rod is rotated so that the rotary plate 6, which is facing downward, is turned upward, the substrate side (i.e., the lower side of the partition plate 5) of the gas flowing downstream of the reaction tube along the rotary plate 6 is The amount of gas passing increases, and the gas passing over the substrate 8 maintains a laminar flow state while increasing its flow velocity, making it possible to grow an epitaxial layer with improved in-plane uniformity. .

このようにして形成した層の上に、更に別のエピタキシ
ャル層を連続して成長させるには、上述の手順1こより
所望の第1層を形成した後、回転板6を再び下向きにし
てエピタキシャル成長を停止させた後、ガスの種類また
は流量の変更を行って反応管内の状態を安定させた後、
上述の手順を操り返して、再び別のエピタキシャル成長
を行う。
In order to continuously grow another epitaxial layer on the layer formed in this way, after forming the desired first layer from step 1 above, turn the rotary plate 6 downward again and start epitaxial growth. After stopping the reaction, change the gas type or flow rate to stabilize the condition inside the reaction tube.
Repeat the above steps to perform another epitaxial growth.

この操作を繰り返すことにより、エピタキシャル層界面
が広範囲にわたり明瞭なエピタキシャル層を形成させる
ことができる。
By repeating this operation, an epitaxial layer with a clear epitaxial layer interface over a wide range can be formed.

実施例1 第1図に示した装置を使用して、エピタキシャル層を形
成した。この場合、反応管2の内径は、100mmであ
り、基板としてGaAsを使用した。
Example 1 An epitaxial layer was formed using the apparatus shown in FIG. In this case, the inner diameter of the reaction tube 2 was 100 mm, and GaAs was used as the substrate.

室温のAsCQzを1.012/分のH,ガスでバブリ
ングすることによりASC+23と02との混合ガスの
状態で3から供給した。3および9の配管を通じて供給
したガスの全流量は、1.5Q/分であった。
By bubbling AsCQz at room temperature with H gas at 1.012/min, a mixed gas of ASC+23 and 02 was supplied from 3. The total flow rate of gas supplied through pipes 3 and 9 was 1.5 Q/min.

原料ソースポート4にはGaを入れた。ソースポート4
の温度は820〜870℃、基板8の温度は710〜7
40℃にして、GaAsを基板上にエピタキシャル層を
成長させた。1000ppm−ccのH,Sを9から供
給してドーピングする前に、回転板6を下向きにして成
長を一時停止させた。
Ga was put into the raw material source port 4. source port 4
The temperature of the substrate 8 is 820-870°C, and the temperature of the substrate 8 is 710-770°C.
An epitaxial layer of GaAs was grown on the substrate at 40°C. Before doping by supplying 1000 ppm-cc of H and S from 9, the rotating plate 6 was turned downward to temporarily stop the growth.

20秒後にトi t sをドーピングし、更に20秒後
、回転板6を上向きにしてエピタキシャル成長させた。
After 20 seconds, it was doped with it, and after another 20 seconds, epitaxial growth was performed with the rotary plate 6 facing upward.

このようにして得られたエピタキシャル層の深さ方向の
ドーパントの分布を第2図に示す。また、従来の成長装
置を使用して得られたエピタキシャル層の分布を破線で
示す。更に、面内均一性を上下端より6mm中央寄より
の点で測定したところ、従来の装置により成長させたエ
ピタキシャル層のばらつきが5〜lO%であるのに対し
、本発明の装置を使用して成長さけたエピタキシャル層
のばらつきは、3%以下(40mmφの基板を使用)と
なり、エピタキシャル層の品質が向上した。
FIG. 2 shows the dopant distribution in the depth direction of the epitaxial layer thus obtained. Also, the distribution of the epitaxial layer obtained using the conventional growth apparatus is shown by the dashed line. Furthermore, when the in-plane uniformity was measured at a point 6 mm from the top and bottom edges toward the center, the variation in the epitaxial layer grown using the conventional device was 5 to 10%, whereas the variation in the epitaxial layer grown using the device of the present invention was 5 to 10%. The variation in the epitaxial layer that was grown using the same method was 3% or less (using a 40 mmφ substrate), and the quality of the epitaxial layer was improved.

[発明の効果] 本発明の装置を使用することにより、エピタキシャル成
長においてガス流速およびガス種の切り換えに伴うエピ
タキシャル層境界か明瞭になり、面内均−性を向上さH
“ることかできるので、n型ドーパントを多層成長さ仕
るPET用、ショットキーダイオード用、ガンダイオー
ド用エピタキシャルウェハの成長、またはI nGaA
s/ I nP、 AQGaΔs/GaAsのへテロ構
造エピタキシャルウェハ、GaAs/InAs、fnG
aAs/Af2LnAsの多層へテロ構造エピタキノヤ
ルウエハ成長などの分野に本発明の装置を使用すると高
性能の製品を得ることができる。
[Effects of the Invention] By using the apparatus of the present invention, the epitaxial layer boundary becomes clear due to switching of gas flow rate and gas type during epitaxial growth, and in-plane uniformity is improved.
“Since it is possible to grow epitaxial wafers for PET, Schottky diodes, and Gunn diodes, where n-type dopants are grown in multiple layers, or InGaA
s/I nP, AQGaΔs/GaAs heterostructure epitaxial wafer, GaAs/InAs, fnG
High performance products can be obtained using the apparatus of the present invention in areas such as aAs/Af2LnAs multilayer heterostructure epitaxial wafer growth.

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

第1図は、本発明の装置の具体例の模式図であり、第2
図は、本発明の装置および従来の装置により成長させた
エピタキシャル層の深さ方向のドーパントの分布を示す
グラフである。 1・・ヒーター、2・・・反応管、 3・・・成長用ガス供給口、4・・・原料ソースポート
、5・・・仕切り板、6・・・ガス流可変手段、7・・
・ロッド、8・・・基板、9・・・ガス供給口。
FIG. 1 is a schematic diagram of a specific example of the device of the present invention, and FIG.
The figure is a graph showing the dopant distribution in the depth direction of epitaxial layers grown by the apparatus of the present invention and the conventional apparatus. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Heater, 2... Reaction tube, 3... Growth gas supply port, 4... Raw material source port, 5... Partition plate, 6... Gas flow variable means, 7...
- Rod, 8... Board, 9... Gas supply port.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、気相エピタキシャル成長反応管内に基板を配置して
原料ガスを供給して基板にエピタキシャル層を成長させ
る気相エピタキシャル成長装置であって、 該反応管は、ガス流可変手段および仕切り板を有して成
り、 該仕切り板は、反応管内に配置した基板より上流から基
板より下流にわたり水平に配置されて反応管を区切り、 該ガス流可変手段は、該仕切り板の上流側の先端部に配
置され、ガス流可変手段位置における反応管の長手方向
に垂直方向の断面において、基板側に流れる原料ガス流
の割合を変化させることが可能であることを特徴とする
気相エピタキシャル成長装置。 2、該ガス流可変手段が、回転板であり、回転板端に取
り付けたロッドを回転させることにより、回転板を回転
させることができる特許請求の範囲第1項記載の成長装
置。 3、該ガス流可変手段が、反応管長手方向に垂直な面か
ら約30〜60°傾いている特許請求の範囲第1項また
は第2項記載の成長装置。
[Scope of Claims] 1. A vapor phase epitaxial growth apparatus for growing an epitaxial layer on the substrate by disposing a substrate in a vapor phase epitaxial growth reaction tube and supplying source gas, the reaction tube comprising: a gas flow variable means; It has a partition plate, and the partition plate is arranged horizontally from upstream of the substrate disposed in the reaction tube to downstream of the substrate to partition the reaction tube, and the gas flow variable means is arranged on the upstream side of the partition plate. A vapor phase epitaxial growth apparatus, which is arranged at the tip and is capable of changing the proportion of the raw material gas flowing toward the substrate in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the reaction tube at the position of the gas flow variable means. . 2. The growth apparatus according to claim 1, wherein the gas flow variable means is a rotating plate, and the rotating plate can be rotated by rotating a rod attached to an end of the rotating plate. 3. The growth apparatus according to claim 1 or 2, wherein the gas flow variable means is inclined at about 30 to 60 degrees from a plane perpendicular to the longitudinal direction of the reaction tube.
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