JP2745819B2 - Vapor phase film growth equipment - Google Patents

Description

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

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体結晶等の成
長膜を製造する気相膜成長装置に係り、特に膜厚の均一
性を改善したもので、例えば有機金属気相成長装置（Ｍ
ＯＣＶＤ）に適用できる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vapor phase film growth apparatus for producing a growth film of a compound semiconductor crystal or the like, and more particularly to an apparatus having improved film thickness uniformity.
OCVD).

【０００２】[0002]

【従来の技術】気相膜成長装置、例えば薄膜形成に有効
なＭＯＣＶＤにおいては、図２に示すように成長炉２０
を縦型のパンケーキ型とし、低速回転するサセプタ２５
に載せた基板２４に垂直に原料ガスを吹き付けてエピタ
キシャル成長させるものがある。しかし、この縦型ＭＯ
ＣＶＤでは図示するようにガス流２２が大きく曲げられ
る。その結果、基板２４上のガス流境界層２３が平坦に
ならず、エピタキシャル層の厚さの分布は凹面状にな
る。2. Description of the Related Art In a vapor phase film growth apparatus, for example, MOCVD effective for forming a thin film, a growth furnace 20 is used as shown in FIG.
Into a vertical pancake mold, and a susceptor 25 that rotates at a low speed.
There is a type in which a source gas is blown vertically to the substrate 24 placed on the substrate to perform epitaxial growth. However, this vertical MO
In the CVD, the gas flow 22 is largely bent as shown. As a result, the gas flow boundary layer 23 on the substrate 24 does not become flat, and the distribution of the thickness of the epitaxial layer becomes concave.

【０００３】そこで従来、基板を載せたサセプタを高速
回転（１０００〜１５００ｒｐｍ）しながらエピタキシ
ャル成長を行う方式が提案された( 例えば、米国ＥＭＣ
ＯＲＥ社のTurboDisk(商品名))。この方式では上部より
サセプタに垂直に吹き付けた原料ガス流が、サセプタの
回転によりサセプタ中心に引きよせられた後、外周方向
へ吐き出されるためサセプタ上に均一なガス流境界層が
形成され、これにより均一なエピタキシャル層が基板上
に成長するとされている。Therefore, a method has been proposed in which epitaxial growth is performed while rotating a susceptor on which a substrate is mounted at a high speed (1000 to 1500 rpm) (for example, US EMC).
ORE TurboDisk (trade name)). In this method, the source gas flow blown vertically to the susceptor from the upper part is drawn to the center of the susceptor by the rotation of the susceptor, and then discharged in the outer peripheral direction, so that a uniform gas flow boundary layer is formed on the susceptor. It is stated that a uniform epitaxial layer grows on the substrate.

【０００４】この均一なエピタキシャル層が成長すると
される理由は次の原理によっている。半無限平面にガス
流が衝突した場合ガス流境界層は均一となる。サセプタ
を高速回転すると、あたかも半無限平面にガス流が衝突
した場合と同様な効果がもたらされる。図３に理想的に
いったときのガス流３２とガス流境界層３３の様子を示
す。The reason why this uniform epitaxial layer is grown is based on the following principle. When the gas flow collides with the semi-infinite plane, the gas flow boundary layer becomes uniform. Rotating the susceptor at high speed has the same effect as if the gas flow collides with a semi-infinite plane. FIG. 3 shows the state of the gas flow 32 and the gas flow boundary layer 33 when idealized.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際の高速回
転型の縦型ＭＯＣＶＤでは、図４に示すように排気口が
成長炉２０の下方に設けられているので、サセプタ２５
の外周辺へ向かう原料ガス流４２が曲げられて下方へ排
気されることになり、その曲げられた部分で「エッジ効
果」が生じ、サセプタ２５周辺部のガス流境界層４３が
薄くなる。その結果、通常の低速回転型成長炉ほどでは
ないが、周辺部のエピタキシャル膜厚が厚くなって均一
性が悪くなるという問題があった。However, in an actual high-speed rotation type vertical MOCVD, the exhaust port is provided below the growth furnace 20 as shown in FIG.
The raw material gas flow 42 toward the outer periphery of the susceptor 25 is bent and exhausted downward, and an "edge effect" occurs at the bent portion, and the gas flow boundary layer 43 around the susceptor 25 becomes thin. As a result, there is a problem that the epitaxial film thickness in the peripheral portion is increased and the uniformity is deteriorated, though not as much as in a normal low-speed rotation type growth furnace.

【０００６】この問題は縦型のものに限定されることな
く、原料ガスが基板に垂直に吹き付けられるものであれ
ば、成長炉が横型配置のものにも共通する。また、薄膜
のみならず厚膜であっても同様である。[0006] This problem is not limited to the vertical type, and is common to the horizontal type of the growth furnace as long as the source gas is blown vertically to the substrate. The same applies to a thick film as well as a thin film.

【０００７】本発明の目的は、半無限平面と同様なガス
流状態を強制的に作ることによって、上述した従来技術
の欠点を解消し、成長膜の均一性に優れ、しかも原料利
用効率の高い膜を成長できる気相膜成長装置を提供する
ことにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art by forcibly creating a gas flow state similar to that of a semi-infinite plane, to achieve excellent uniformity of a grown film and high efficiency in raw material utilization. An object of the present invention is to provide a vapor phase film growth apparatus capable of growing a film.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は実施例で示した
図１のように、成長炉１０内に導入される原料ガスが成
長炉１０外へ吸引排気される際に、成長炉１０内でサセ
プタ１５を回転しつつサセプタ１５に載せた基板１４に
原料ガスを垂直に吹き付けて膜を成長させる気相膜成長
装置に適用される。According to the present invention, as shown in FIG. 1 in the embodiment, when a raw material gas introduced into the growth furnace 10 is sucked and exhausted out of the growth furnace 10, the inside of the growth furnace 10 is removed. The present invention is applied to a vapor phase film growth apparatus for growing a film by vertically blowing a source gas onto a substrate 14 placed on the susceptor 15 while rotating the susceptor 15.

【０００９】基板１４に垂直に吹き付けられて吸引排気
される原料ガスを、その排気流量を制御しつつサセプタ
１５の径方向外方に導いて水平に吐き出す排気整流部３
０を設け、この排気整流部３０をサセプタ面の略延長面
上の成長炉１０の周壁に沿って設けるようにしたもので
ある。ここでサセプタ面の略延長面上とは、サセプタ面
と面一の延長面上以外にサセプタ面近傍の、サセプタ面
と平行な面の延長面上も含まれることを意味している。The exhaust gas rectification unit 3 guides the raw material gas blown vertically to the substrate 14 and sucked and exhausted to the outside in the radial direction of the susceptor 15 while controlling the exhaust gas flow rate to discharge the gas horizontally.
0, and the exhaust gas rectification unit 30 is provided along the peripheral wall of the growth furnace 10 on a substantially extended surface of the susceptor surface. Here, “substantially on the extension surface of the susceptor surface” means not only on the extension surface flush with the susceptor surface but also on the extension surface near the susceptor surface and parallel to the susceptor surface.

【００１０】また、排気整流部３０は、排気流速を上げ
るためのオリフィス１６と、粒子など排気物質の逆流を
防止する網１７と、排気流量を調整する弁１８と、排気
流量を測定しその測定結果に応じて上記弁を制御する弁
制御手段１９とから構成することが好ましい。The exhaust rectification section 30 includes an orifice 16 for increasing the exhaust flow velocity, a net 17 for preventing backflow of exhaust substances such as particles, a valve 18 for adjusting an exhaust flow rate, and measuring and measuring the exhaust flow rate. It is preferable to comprise a valve control means 19 for controlling the valve according to the result.

【００１１】さらに、排気整流部３０は、成長炉壁の全
周に設けるようにしてもよいが、サセプタ１５の回転中
心軸９に対して回転対称の位置に放射状に設けることが
技術的にも経済的にも望ましい。この場合、各排気整流
部３０を流れる排気流量を各々調節できるようにする。Further, the exhaust gas rectification unit 30 may be provided on the entire circumference of the growth reactor wall. Economically desirable. In this case, the flow rate of exhaust gas flowing through each exhaust rectification unit 30 can be adjusted.

【００１２】[0012]

【作用】サセプタ周辺の径方向外方の空間でガス流が下
方に曲がると、その影響を受けてサセプタ面上のガス流
がサセプタ面と平行にならず、特にサセプタ周辺部では
外側に向かって斜め下方に速度ベクトルを持った流れと
なる。従って、サセプタ周辺部のガス流境界層は中心部
に比べて薄くなり、形成膜厚は中心部に比べ厚くなって
しまう。これがいわゆる「エッジ効果」といわれるもの
であり、膜厚の均一性を悪くする。この原因は、サセプ
タ周辺部でガス流が下方に曲げられるためであり、これ
は排気口がサセプタより下方にあることに起因する。When the gas flow bends downward in the radially outer space around the susceptor, the gas flow on the susceptor surface does not become parallel to the susceptor surface due to the influence of the gas flow. The flow has a velocity vector diagonally downward. Therefore, the gas flow boundary layer around the susceptor is thinner than the central part, and the formed film thickness is thicker than the central part. This is the so-called “edge effect”, which deteriorates the uniformity of the film thickness. The reason for this is that the gas flow is bent downward around the susceptor, and this is due to the exhaust port being below the susceptor.

【００１３】従って、これを解決するためには、サセプ
タ面上を中心から外方に向かって流れるガス流から見
て、その速度ベクトルの行先がサセプタ面と平行な径方
向外方にあるようにすればよい。Therefore, in order to solve this problem, the destination of the velocity vector is located radially outward parallel to the susceptor surface when viewed from the gas flow flowing outward from the center on the susceptor surface. do it.

【００１４】即ち、図１に示すように排気整流部３０が
サセプタ１５面の延長面外方上の成長炉壁に設けられて
いれば、サセプタ１５上のガス流１２はサセプタ１５、
即ち基板１４上をこの面に平行に中心から外方に流れ
る。さらに、その排気流量が制御されれば原料ガス流の
均一性が確保され、周辺部でも厚くならず均一なガス流
境界層１３ができる。That is, as shown in FIG. 1, if the exhaust rectification section 30 is provided on the growth reactor wall on the outer side of the extension of the susceptor 15, the gas flow 12 on the susceptor 15
That is, it flows outward from the center on the substrate 14 in parallel with this surface. Furthermore, if the exhaust flow rate is controlled, the uniformity of the raw material gas flow is ensured, and a uniform gas flow boundary layer 13 can be formed without being thick even in the peripheral portion.

【００１５】このように基板１４上の原料ガス流をサセ
プタ１５面に平行に外周へ吐き出すことにより、回転型
の特徴である原料利用効率の向上を損なうことなく成長
膜の均一性を大幅に向上させることができる。By discharging the source gas flow on the substrate 14 to the outer periphery in parallel with the surface of the susceptor 15 as described above, the uniformity of the grown film is greatly improved without impairing the improvement of the source utilization efficiency which is a feature of the rotary type. Can be done.

【００１６】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図７を用
いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【００１７】図１は縦型ＭＯＣＶＤに適用した本実施例
の原理構成図を示す。縦型成長炉１０は、ガス導入口１
１との接続部にあたる肩部１９が下がっているパンケー
キ型ではなく、肩部１９が水平なフラット型構成をして
いる。この成長炉１０内に、サセプタ１５が回転自在か
つその面を水平にして設けられている。成長炉１０内に
導入され排気口３１より炉外へ吸引排気されることにな
る原料ガスは、まずサセプタ１５の中心部上方のガス導
入口１１よりサセプタ１５の中心に向かって吹きつけら
れ、次いでサセプタ１５の高速回転（例えば１０００ｒ
ｐｍ）によりサセプタ中心部へ吹き寄せられる。サセプ
タ１５上には基板１４が載せられサセプタ１５と共に回
転する。FIG. 1 is a diagram showing the principle of the present embodiment applied to a vertical MOCVD. The vertical growth reactor 10 has a gas inlet 1
It is not a pancake type in which the shoulder 19 corresponding to the connecting portion with the connector 1 is lowered, but has a flat flat configuration in which the shoulder 19 is horizontal. In this growth furnace 10, a susceptor 15 is provided rotatable and its surface is horizontal. The raw material gas to be introduced into the growth furnace 10 and to be sucked and exhausted out of the furnace through the exhaust port 31 is first blown from the gas inlet 11 above the center of the susceptor 15 toward the center of the susceptor 15, and then High speed rotation of the susceptor 15 (for example, 1000 r
pm) to the center of the susceptor. The substrate 14 is placed on the susceptor 15 and rotates together with the susceptor 15.

【００１８】サセプタ１５の基板載置面の延長面外方の
成長炉１０の炉壁には原料ガスを炉外に排出するための
排気口３１が設けられる。この排気口３の途中には、サ
セプタ中心部に吹き寄せられた原料ガスを、その排気流
量を制御しつつサセプタ１５の径方向外方に導いて水平
に吐き出す排気整流部３０が設けられている。この排気
整流部３０は上流から下流に向って順次設けられたオリ
フィス１６、逆流防止網１７、弁１８、弁制御手段１９
から構成される。オリフィス１６は排気流速を速くする
ために、また逆流防止網１７は粒子等の逆流を防止する
ために設けられている。弁１８は排気流量を調整するた
めに、弁制御手段１９は排気流量を測定しその測定結果
に応じて弁１８を制御するために設けられている。An exhaust port 31 for discharging a source gas to the outside of the furnace is provided on the furnace wall of the growth furnace 10 outside the extension surface of the substrate mounting surface of the susceptor 15. In the middle of the exhaust port 3, there is provided an exhaust rectifying unit 30 that guides the raw material gas blown to the center of the susceptor to the outside in the radial direction of the susceptor 15 while controlling the exhaust flow rate and horizontally discharges the exhaust gas. The exhaust rectification unit 30 includes an orifice 16, a backflow prevention net 17, a valve 18, and a valve control unit 19 which are sequentially provided from upstream to downstream.
Consists of The orifice 16 is provided to increase the exhaust flow velocity, and the backflow prevention net 17 is provided to prevent backflow of particles and the like. The valve 18 is provided for adjusting the exhaust flow rate, and the valve control means 19 is provided for measuring the exhaust flow rate and controlling the valve 18 according to the measurement result.

【００１９】このように構成される排気整流部３０は、
排気ガス流１２をサセプタ回転面と平行で径方向外方に
案内させるために、サセプタ回転面の延長面上に放射状
に又は全周に渡って設ける。The exhaust rectification unit 30 configured as described above is
In order to guide the exhaust gas flow 12 radially outward parallel to the susceptor rotation surface, the exhaust gas flow 12 is provided radially or over the entire circumference on the extension surface of the susceptor rotation surface.

【００２０】サセプタ中心に垂直にぶつかった原料ガス
はサセプタ１５の径方向外方に向かって基板１４上を水
平に流れ、そのまま水平かつ径方向外方にある排気整流
部３０に吸い込まれ成長炉１０から外部に排気される。
排気口３１から排出される排気流量は、それが多いと弁
制御手段１９により制御される弁１８の弁開度が小さく
なって減量され、逆に排気流量が少ないと弁制御手段１
９により制御される弁１８の弁開度が大きくなって増量
される。この過程で、エピタキシャル膜は加熱された基
板１４上で分解した原料がガス流境界層１３を拡散し基
板１４上に堆積して成長する。The raw material gas, which hits perpendicularly to the center of the susceptor, flows horizontally on the substrate 14 toward the outside of the susceptor 15 in the radial direction, and is sucked as it is into the exhaust rectification unit 30 which is horizontal and outside in the radial direction. Exhausted to the outside.
If the exhaust flow rate discharged from the exhaust port 31 is large, the valve opening degree of the valve 18 controlled by the valve control means 19 is reduced and decreased, and conversely, if the exhaust flow rate is small, the valve control means 1 is reduced.
The valve opening of the valve 18 controlled by the valve 9 is increased and increased. In this process, the raw material decomposed on the heated substrate 14 diffuses through the gas flow boundary layer 13 and deposits on the substrate 14 to grow the epitaxial film.

【００２１】次に、上記した縦型ＭＯＣＶＤの具体例に
ついて図５及び図６を用いて説明する。Next, a specific example of the above vertical MOCVD will be described with reference to FIGS.

【００２２】円盤状のサセプタ５１の下面側にヒータ５
２を設け、このヒータ５２によりサセプタ５１の温度を
４５０℃〜８００℃とする。このサセプタ５１上にはφ
４インチのＧａＡｓ基板５９を回転対称の位置に３枚載
せた円形トレイ５８が載置され、サセプタ５１と共に回
転する。ここでは５００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍの回転
数でトイレ５８を載せたサセプタ５１を回転した。な
お、基板５９とトレイ５８とは面一とする( 図５( ａ)
参照) 。原料はトリメチルガリウム、トリメチルアルミ
ニウム、トリメチルインジウム、アルシン、ジシランを
用いた。キャリアガスは水素を用い、上記原料と混合し
て原料ガスとし計１００ １／ｍｉｎの流量を、成長炉
６０の上部中央に設けたガス導入口５０より成長炉６０
内へ導入した。成長炉６０は天井部内壁がフラットタイ
プの円筒体で構成されている。導入された原料ガスは成
長炉６０に設けた複数の排気管５５から炉外へ排気され
る。排気管５５は、トレイ５８面の延長面上の成長炉壁
にサセプタ５１の回転中心軸６３に対して回転対称の位
置に放射状に設けられている。図示例では８本設けた場
合を示している。原料ガスを炉外へ吸引排気するために
成長炉内の圧力は２０torr〜大気圧とした。A heater 5 is provided on the lower surface of the disc-shaped susceptor 51.
2, the temperature of the susceptor 51 is set to 450 ° C. to 800 ° C. by the heater 52. Φ on this susceptor 51
A circular tray 58 in which three 4-inch GaAs substrates 59 are placed at rotationally symmetric positions is placed, and rotates together with the susceptor 51. Here, the susceptor 51 on which the toilet 58 was mounted was rotated at a rotation speed of 500 rpm to 2000 rpm. The substrate 59 and the tray 58 are flush (FIG. 5A).
See). The raw materials used were trimethylgallium, trimethylaluminum, trimethylindium, arsine, and disilane. Hydrogen is used as a carrier gas, and the raw material is mixed with the above raw material to obtain a raw material gas.
Introduced inside. The growth furnace 60 has a ceiling inner wall formed of a flat cylindrical body. The introduced source gas is exhausted from the plurality of exhaust pipes 55 provided in the growth furnace 60 to the outside of the furnace. The exhaust pipe 55 is provided radially at a position rotationally symmetric with respect to the rotation center axis 63 of the susceptor 51 on the growth furnace wall on the extension surface of the tray 58 surface. The illustrated example shows a case where eight are provided. The pressure inside the growth furnace was set at 20 torr to atmospheric pressure in order to suck and exhaust the source gas outside the furnace.

【００２３】上記した排気管５５の設置場所は、より正
確にはサセプタ５１上のトレイ５８に載った基板５９面
と平行で、その延長面と交わる炉壁６４上に描いた円よ
りやや上方に設けられる。この排気管５５の排気経路上
に排気整流部６１が介設され、これは上流側から下流側
に向って設けられたオリフィス５３と、逆流防止網５４
と、ニードルバルブ６８と、流量制御計６９とから構成
される。The location of the exhaust pipe 55 is more precisely parallel to the surface of the substrate 59 placed on the tray 58 on the susceptor 51 and slightly above the circle drawn on the furnace wall 64 intersecting the extension surface thereof. Provided. An exhaust rectifying section 61 is provided on the exhaust path of the exhaust pipe 55, and includes an orifice 53 provided from the upstream side to the downstream side, and a backflow prevention net 54.
, A needle valve 68 and a flow controller 69.

【００２４】基板５９に垂直に吹き付けられた原料ガス
を水平方向外方に案内して、排気管５５に排出させるオ
リフィス５３が形成されている。このオリフィス５３は
排気流速を上げるためにガス流路を狭くすることにより
形成されている。オリフィス５３の出口側にはダスト等
の逆流を防ぎ排気を放射状に均一に行うための網５４が
設けられる。なお、網５４はオリフィス５３の入口側に
設けてもよい。An orifice 53 is formed to guide the raw material gas blown vertically to the substrate 59 outward in the horizontal direction and discharge the gas to the exhaust pipe 55. The orifice 53 is formed by narrowing the gas flow path in order to increase the exhaust flow velocity. At the outlet side of the orifice 53, there is provided a net 54 for preventing backflow of dust and the like and uniformly exhausting the air radially. The net 54 may be provided on the inlet side of the orifice 53.

【００２５】排気管５５内には上流側に排気流量を調節
するためのニードルバルブ６８と、下流側に排気流量を
監視してその監視結果に応じてニードルバルブ６８の弁
体を制御して排気流量を調節するための流量制御計６９
とが介設される。これらにより各排気管５５から排気さ
れる排気流量は個別に調節され得るようになっている。
このオリフィス５３と網５４との存在により、ガス流は
基板５９に対して平行に流れ、オリフィス５３、網５４
を通過した後に成長炉外へ排気される。また、ニードル
バルブ６８と流量制御計６９との存在により、成長炉外
へ排気される排気流量の均一化が図れ、基板５９上のガ
ス流境界層が均一になる。なお、排気ガス流を基板５９
に平行に流すために成長炉６０の天井部内壁も水平にし
ておくことは重要である。In the exhaust pipe 55, a needle valve 68 for adjusting the exhaust flow rate is provided on the upstream side, and the exhaust flow rate is monitored on the downstream side, and the valve body of the needle valve 68 is controlled in accordance with the monitoring result. Flow controller 69 for adjusting the flow rate
And are interposed. Thus, the flow rate of exhaust gas exhausted from each exhaust pipe 55 can be adjusted individually.
Due to the presence of the orifice 53 and the mesh 54, the gas flow flows parallel to the substrate 59, and the orifice 53 and the mesh 54
Is exhausted outside the growth furnace after passing through. Further, the presence of the needle valve 68 and the flow controller 69 makes it possible to equalize the exhaust flow rate exhausted to the outside of the growth furnace, and to make the gas flow boundary layer on the substrate 59 uniform. Note that the exhaust gas flow is
It is important to keep the inner wall of the ceiling of the growth furnace 60 horizontal in order to make the flow parallel to

【００２６】このように排気整流部６１により基板５９
上のガス流境界層の厚さは均一となり、その結果エピタ
キシャル膜厚が均一となる。また、逆流を防ぐ網５４の
存在により粒子の舞い上がりがなくなるとともに、排気
がサセプタから外側に向ってサセプタ面上で放射状に均
一に行なわれるため表面欠陥のないエピタキシャル結晶
が得られる。さらにニードルバルブ６８，流量制御計６
９によりサセプタ面状の排気流即ちガス流れの均一性を
調整できるため、エピタキシャル特性の均一性を調整、
制御することができる。また、この排気整流部６５があ
るため基板５９上の空間で対流が発生せず炉内での原料
ガスの切り替えが高速に行われる。従って急峻な界面を
有するヘテロ接合エピタキシャル結晶を成長させること
ができる。次に具体例について述べると、成長温度６５
０℃、アルシンとトリメチルガリウム及びトリメチルア
ルミニウム、ｎ型のドーパントとしてＳｉ2 Ｈ6 を用い
て図７に示すようなｎ型ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ選択ド
ープ構造のエピタキシャル結晶を成長した結果、φ４イ
ンチウェハにおける膜厚バラツキは±１％以下であり、
同時成長した３枚のφ４インチウェハのバラツキは±２
％以下であった。As described above, the exhaust gas rectification section 61 allows the substrate 59
The thickness of the upper gas flow boundary layer is uniform, resulting in a uniform epitaxial film thickness. In addition, the presence of the net 54 for preventing the backflow prevents the particles from rising, and the exhaust is performed radially and uniformly on the susceptor surface from the susceptor to the outside, so that an epitaxial crystal having no surface defects can be obtained. Needle valve 68, flow controller 6
9, it is possible to adjust the uniformity of the susceptor plane exhaust flow, that is, the gas flow.
Can be controlled. Further, since the exhaust rectification section 65 is provided, convection does not occur in the space above the substrate 59, and the source gas is switched in the furnace at high speed. Therefore, a heterojunction epitaxial crystal having a steep interface can be grown. Next, a specific example will be described.
As shown in FIG. 7, an epitaxial crystal having an n-type GaAlAs / GaAs selective doping structure as shown in FIG. 7 was grown at 0.degree. Is ± 1% or less,
The variation of three simultaneously grown φ4 inch wafers is ± 2
% Or less.

【００２７】ｎ型ＧａＡｌＡｓのキャリア濃度のバラツ
キは±２％以下、Ａｌ混晶比のバラツキは±０．３％以
下であった。シートキャリア濃度は１．２×１０12ｃｍ
2 ±１％であり移動度は６２００±２％と非常に均一で
あった。The variation in carrier concentration of n-type GaAlAs was ± 2% or less, and the variation in Al mixed crystal ratio was ± 0.3% or less. The sheet carrier density is 1.2 × 10 12 cm
The mobility was 2 ± 1% and the mobility was very uniform at 6200 ± 2%.

【００２８】なお、ＩｎＧａＡｓの成長においても膜厚
バラツキはＧａＡｓと同等であり、キャリア濃度や混晶
比の均一性も良好であった。In the growth of InGaAs, the thickness variation was equivalent to that of GaAs, and the carrier concentration and the uniformity of the mixed crystal ratio were good.

【００２９】本実施例において、原料の利用効率を効果
的に高めるためにサセプタ回転数を５００ｒｐｍ以上と
することが望ましいが、原料の利用効率をそれ程望ま
ず、非常に均一なエピタキシャル膜成長を安定に行わせ
ることのみを目的とするのであれば、本発明は、サセプ
タ回転数が５００ｒｐｍ以下でも、あるいは２０００ｒ
ｐｍ以上でも基本的に有効である。In this embodiment, the susceptor rotation speed is desirably 500 rpm or more in order to effectively increase the utilization efficiency of the raw material. However, the utilization efficiency of the raw material is not so desired, and a very uniform epitaxial film can be stably grown. If the purpose of the present invention is only to make the susceptor rotation speed 500 rpm or less, or 2000 rpm
It is basically effective even at pm or more.

【００３０】また、上記実施例では成長炉を縦に配置し
た例を説明したが、横に配置した場合であっても原料が
基板に垂直に吹き付けられるものであれば本発明を適用
することは可能である。また、薄膜に限らず厚膜にも適
用できることはもちろんである。Further, in the above embodiment, an example in which the growth furnace is arranged vertically has been described. However, even if the growth furnace is arranged horizontally, the present invention can be applied as long as the raw material can be sprayed vertically on the substrate. It is possible. Further, it is needless to say that the present invention can be applied not only to a thin film but also to a thick film.

【００３１】また、本実施例では排気管をサセプタ面の
略延長面上に設けるようにしたが、サセプタ面の略延長
面上に設けるのは排気整流部のみで足り、排気整流部を
経た後に排気ガスがどの様に引き回されるかは本発明で
はあまり重要ではなく、従って排気管への経路が設けら
れているのであれば、排気管は従来同様に成長炉の下方
に設けられていてもよい。In this embodiment, the exhaust pipe is provided on the substantially extended surface of the susceptor surface. However, only the exhaust rectification portion is provided on the substantially extended surface of the susceptor surface. How the exhaust gas is routed is not critical in the present invention, so if a path to the exhaust pipe is provided, the exhaust pipe is conventionally provided below the growth furnace. Is also good.

【００３２】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、排気整流部を設けて基
板に垂直に吹き付けた原料ガスを排気流量を制御しつつ
水平に吐き出すようにしたので、半無限平面と同様なガ
ス流状態を強制的に作ることが可能となり、均一性に優
れた膜を成長できる。According to the present invention, since the exhaust gas rectifying section is provided to discharge the raw material gas blown vertically to the substrate horizontally while controlling the exhaust flow rate, the gas flow state similar to that of the semi-infinite plane is obtained. Forcibly, it is possible to grow a film having excellent uniformity.

【００３３】特にサセプタの回転数を１００ｒｐｍ以上
とすることにより原料利用効率の高い膜を成長できる。In particular, by setting the rotation speed of the susceptor to 100 rpm or more, a film having high raw material use efficiency can be grown.

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

【図１】縦型成長炉におけるガス流と排気方法の関係を
示す説明図であって、本実施例の原理構成図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a relationship between a gas flow and an exhaust method in a vertical growth furnace, and is a principle configuration diagram of the present embodiment.

【図２】縦型成長炉におけるガス流と排気方法の関係を
示す説明図であって、一般例の構成図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a gas flow and an exhaust method in a vertical growth furnace, and is a configuration diagram of a general example.

【図３】縦型成長炉におけるガス流と排気方法の関係を
示す説明図であって、理想例の構成図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a gas flow and an exhaust method in a vertical growth furnace, and is a configuration diagram of an ideal example.

【図４】縦型成長炉におけるガス流と排気方法の関係を
示す説明図であって、従来例の構成図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a gas flow and an exhaust method in a vertical growth furnace, and is a configuration diagram of a conventional example.

【図５】本発明の気相膜成長装置の実施例を示す構成
図。FIG. 5 is a configuration diagram showing an embodiment of a vapor phase film growth apparatus of the present invention.

【図６】本発明の気相膜成長装置の実施例を示す断面
図。FIG. 6 is a sectional view showing an embodiment of the vapor phase film growth apparatus of the present invention.

【図７】本実施例の成長特性評価に用いたＧａＡｌＡｓ
／ＧａＡｓ選択ドープ構造のエピタキシャル結晶断面
図。FIG. 7 shows GaAlAs used for evaluating the growth characteristics of the present example.
FIG. 5 is an epitaxial crystal cross-sectional view of a / GaAs selective doping structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

９ サセプタの回転中心軸 １０ 成長炉 １１ ガス導入口 １２ ガス流 １３ ガス流境界層 １４ 基板 １５ サセプタ １５ オリフィス １７ 逆流防止網 １８ 弁 １９ 弁制御手段 ３０ 排気整流部 ５０ ガス導入口 ５１ サセプタ ５２ ヒータ ５３ オリフィス ５４ 逆流防止網 ５５ 排気管 ５８ トレイ ５９ 基板 ６０ 成長炉 ６１ 排気整流部 ６３ サセプタの回転中心軸 ６８ ニードルバルブ ６９ 流量制御計 Reference Signs List 9 rotation center axis of susceptor 10 growth furnace 11 gas inlet 12 gas flow 13 gas flow boundary layer 14 substrate 15 susceptor 15 orifice 17 backflow prevention network 18 valve 19 valve control means 30 exhaust rectification unit 50 gas inlet 51 susceptor 52 heater 53 Orifice 54 Backflow prevention net 55 Exhaust pipe 58 Tray 59 Substrate 60 Growth furnace 61 Exhaust rectification unit 63 Susceptor rotation center axis 68 Needle valve 69 Flow controller

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 成長炉内に導いた原料ガスを成長炉外へ
吸引排気する際に、回転するサセプタに載せた基板に原
料ガスを垂直に吹き付けて膜を成長させる気相膜成長装
置において、 サセプタ面の略延長面上の成長炉壁に、基板に垂直に吹
き付けられて吸引排気される原料ガスを、その排気流量
を制御しつつサセプタの径方向外方に導いて水平に吐き
出す排気整流部を設けたことを特徴とする気相膜成長装
置。1. A vapor-phase film growth apparatus for growing a film by vertically blowing a source gas onto a substrate mounted on a rotating susceptor when sucking and exhausting a source gas introduced into the growth furnace out of the growth furnace, An exhaust rectification unit that guides a source gas, which is blown vertically to a substrate and sucked and exhausted, onto a growth furnace wall on a substantially extended surface of the susceptor surface, while controlling the exhaust flow rate, to the outside in the radial direction of the susceptor to discharge horizontally. An apparatus for growing a vapor phase film, comprising: 【請求項２】 上記排気整流部が、 排気流速を上げるオリフィスと、 粒子の逆流を防止する網と、 排気流量を調整する弁と、 排気流量を測定しその測定結果に応じて上記弁を制御す
る弁制御手段と から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
気相膜成長装置。2. An exhaust rectification unit comprising: an orifice for increasing exhaust flow velocity; a net for preventing backflow of particles; a valve for adjusting exhaust flow rate; and measuring the exhaust flow rate and controlling the valve in accordance with the measurement result. 2. The vapor phase film growing apparatus according to claim 1, further comprising: 【請求項３】 上記排気整流部がサセプタの回転中心軸
に対して回転対称の位置に放射状に設けられていること
を特徴とする請求項１または２に記載の気相膜成長装
置。3. The vapor phase film growth apparatus according to claim 1, wherein the exhaust rectification unit is provided radially at a position rotationally symmetric with respect to a rotation center axis of the susceptor.