JPH0715133Y2 - Reaction tube of semiconductor thin film forming equipment - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、半導体薄膜結晶成長装置の反応管に係り、特
に、有機金属気相成長法（MOVPE:Metal−organic Vapor
Phase Epitaxy又はMOCVD:Metal−organic Chemical Va
por Deposition）を用いる装置の反応管の構造に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to a reaction tube of a semiconductor thin film crystal growth apparatus, and more particularly to a metal organic vapor phase epitaxy method (MOVPE: Metal-organic Vapor Growth Method).
Phase Epitaxy or MOCVD: Metal-organic Chemical Va
por Deposition) is the structure of the reaction tube of the device using.

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、例えばJournal
of Applied Physics vol.52 No.4,April 1981,第2792〜
279頁に示すものがあった。(Conventional Technology) Conventionally, as a technology in such a field, for example, Journal
of Applied Physics vol.52 No.4, April 1981, No. 2792-
There was one shown on page 279.

まず、有機金属気相成長法（MOVPE）及びその成長装置
について、Inp結晶の成長を例にして第３図を参照しな
がら説明する。First, the metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) and its growth apparatus will be described with reference to FIG. 3 by taking the growth of Inp crystal as an example.

原料として、一般にフォスフィン(PH₃)１とトリメチル
インジウム（TMI）２又はトリエチルインジウム（TEI）
を用い、これらのガスを水素等のキャリアガス３によ
り、反応室である石英製の反応管４に導入する。この反
応管４の外部には高周波加熱用コイル７が設けられ、そ
の反応管４の内部には、カーボンでできたサセプタ（ホ
ルダ）６上に基板（単結晶InP基板）５がセットされて
いる。この基板５は、高周波加熱によりサセプタ６とと
もに600〜750℃の高温に加熱される。この熱により、基
板５上に到達したPH₃1,TMI2は分解してP₂（又はP₄）,In
を生成し、これらが基板５上に達し、InP単結晶とな
る。As raw materials, generally phosphine (PH ₃ ) 1 and trimethylindium (TMI) 2 or triethylindium (TEI)
These gases are introduced into a reaction tube 4 made of quartz, which is a reaction chamber, by a carrier gas 3 such as hydrogen. A high-frequency heating coil 7 is provided outside the reaction tube 4, and inside the reaction tube 4, a substrate (single crystal InP substrate) 5 is set on a susceptor (holder) 6 made of carbon. . The substrate 5 is heated to a high temperature of 600 to 750 ° C. together with the susceptor 6 by high frequency heating. By this heat, PH ₃ 1, TMI ₂ reaching the substrate 5 is decomposed into P ₂ (or P ₄ ), In
Are generated, these reach the substrate 5, and become an InP single crystal.

ガスの切換は反応管４に入る成長ライン８と、反応管４
に入らないベントライン９の切換により行う。また、10
は排気ポンプである。The gas is switched between the growth line 8 entering the reaction tube 4 and the reaction tube 4
This is done by switching the vent line 9 that does not enter Also, 10
Is an exhaust pump.

なお、この図においては、Inp単結晶を成長させるため
の系のみが記載されているにすぎないが、GaInAsPのラ
イン及びｎタイプ,pタイプのドーパントのラインも取り
付けることができることは言うまでもない。このように
設置することにより、InP,GaInAsP等の多層構造の結晶
成長が可能となる。Although only the system for growing the Inp single crystal is shown in this figure, it goes without saying that GaInAsP lines and n-type and p-type dopant lines can also be attached. By installing in this way, it is possible to grow crystals of a multilayer structure such as InP and GaInAsP.

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、かかる従来の半導体薄膜形成装置の反応
管においては、 （１）ガス切換の際、ベントライン９が反応管４とは異
なる配管で、通常は反応管４に比べて、極端に細いた
め、ベントライン９と成長ライン８に圧力差が生じる。(Problems to be solved by the invention) However, in such a conventional reaction tube of a semiconductor thin film forming apparatus, (1) the vent line 9 is a pipe different from the reaction tube 4 at the time of gas switching, and usually the reaction tube 4 Since it is extremely thin as compared with, the pressure difference occurs between the vent line 9 and the growth line 8.

この圧力差のため、ガスの流量が変動したり、ガスの
「切れ」が悪くなり、必要な組成の結晶が得られなかっ
たり、急峻な結晶界面が得られないという問題があっ
た。Due to this pressure difference, there are problems that the flow rate of the gas fluctuates, the “cut” of the gas deteriorates, crystals of the required composition cannot be obtained, and a sharp crystal interface cannot be obtained.

（２）結晶成長中は、加熱されたサセプタ６付近で原料
ガスが分解されるが、分解したIn,P等がInP基板５上だ
けでなく、サセプタ６の上部、側部の反応管４内壁及び
後方内壁に、固体物（ゴミ）として堆積するようにな
る。特に、サセプタ６上部の反応管４内壁に付着した固
体物の量が増えると、結晶成長中、又は次回の結晶成長
時に基板５上に落下するようになり、その部分に単結晶
が成長しないという問題があった。(2) During crystal growth, the source gas is decomposed near the heated susceptor 6, but the decomposed In, P, etc. are not only on the InP substrate 5, but also on the inner walls of the reaction tube 4 at the upper and side portions of the susceptor 6. And, they will be deposited as solid matter (dust) on the rear inner wall. In particular, when the amount of solid matter attached to the inner wall of the reaction tube 4 above the susceptor 6 increases, the solid matter will drop onto the substrate 5 during crystal growth or at the next crystal growth, and no single crystal grows in that portion. There was a problem.

本考案は、上記問題点を除去し、組成の制御性が良く、
界面の急峻な結晶が得られ、しかもゴミの落下がない半
導体薄膜形成装置の反応管を提供することを目的とす
る。The present invention eliminates the above problems and has good composition controllability,
It is an object of the present invention to provide a reaction tube of a semiconductor thin film forming apparatus in which a crystal having a sharp interface is obtained and dust does not drop.

（課題を解決するための手段） 本考案は、上記目的を達成するために、半導体薄膜を結
晶成長させるための半導体薄膜形成装置における反応管
において、排気用ベントラインが接続される外管（11）
と、結晶成長ラインが接続され、前記外管（11）よりは
短く設置される内管（12）と、この内管（12）内に設け
られ、半導体薄膜を結晶成長させる基板（16）がセット
されるサセプタ（15）の上部及び側面部に開口部を有す
るダスト防止用カバー（18）と、このダスト防止用カバ
ー（18）の開口部にサセプタ（15）及び基板（16）を覆
う蓋（19）とを設け、前記外管（11）と内管（12）とに
二系列のガスを導入し、ガスの流出口付近で前記外管
（11）と内管（12）の圧力が等しくなるようにガスを合
流させるようにしたものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides an outer tube (11) to which an exhaust vent line is connected in a reaction tube in a semiconductor thin film forming apparatus for crystal growth of a semiconductor thin film. )
And an inner tube (12) connected to a crystal growth line and shorter than the outer tube (11), and a substrate (16) provided in the inner tube (12) for crystal-growing a semiconductor thin film. A dust prevention cover (18) having openings in the upper and side surfaces of the susceptor (15) to be set, and a lid covering the susceptor (15) and the substrate (16) in the opening of the dust prevention cover (18). (19) is provided, two series of gases are introduced into the outer pipe (11) and the inner pipe (12), and the pressures of the outer pipe (11) and the inner pipe (12) are increased near the gas outlet. The gas is made to join so as to be equal.

（作用） 本考案によれば、上記のように、反応管の構成を外管
（11）と内管（12）の２本にし、ガス導入部分を成長ラ
インとベントラインに分離し、ガス出口付近で合流する
ようにしたので、ガス切換時の圧力変動がなくなり、結
晶組成が安定し、界面の急峻な多層構造の結晶を得るこ
とができる。(Operation) According to the present invention, as described above, the reaction tube is composed of the outer tube (11) and the inner tube (12), and the gas introduction part is separated into the growth line and the vent line, and the gas outlet is provided. Since the merging is performed in the vicinity, pressure fluctuation at the time of gas switching is eliminated, the crystal composition is stable, and a crystal having a multilayer structure with a sharp interface can be obtained.

また、内管（12）の内側のサセプタ（15）付近に、容易
に取換可能なダスト防止用カバー（18）をセットできる
ようにしたので、各成長毎に切り換えることができ、基
板（16）上にゴミ（P,Inの多結晶等がフレーク、粉末に
なったもの）が落下することがなくなり、表面のきれい
な結晶が得られる。Further, since a dust exchange cover (18) that can be easily replaced can be set near the susceptor (15) inside the inner pipe (12), it can be switched for each growth and the substrate (16 ) No dust (flake or powder of P, In polycrystal, etc.) falls onto the surface, and a crystal with a clean surface can be obtained.

更に、内管（12）内には半導体薄膜を結晶成長させる基
板（16）がセットされるサセプタ（15）の上部及び側面
部に開口部を有するダスト防止用カバー（18）が設けら
れ、しかも、このダスト防止用カバー（18）の開口部に
サセプタ（15）及び基板（16）を覆う蓋とを設けるよう
にしたので、結晶成長時に、サセプタ（15）の上部及び
側面部、つまり、ダスト防止用カバー本体（18）の蓋
（19）の内壁に付着する固体物（ゴミ）は、蓋（19）の
みを取り替えることにより、容易に除去することができ
る。Further, inside the inner tube (12), a dust prevention cover (18) having openings in the upper and side surfaces of a susceptor (15) on which a substrate (16) for crystal growth of a semiconductor thin film is set is provided, and Since the opening of the dust prevention cover (18) is provided with the lid that covers the susceptor (15) and the substrate (16), the upper and side surfaces of the susceptor (15), that is, the dust, are prevented during crystal growth. Solid matter (dust) attached to the inner wall of the lid (19) of the prevention cover body (18) can be easily removed by replacing only the lid (19).

（実施例） 以下、本考案の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１図は本考案の実施例を示す半導体薄膜形成装置の反
応管の構成図であり、第１図（ａ）はその反応管の断面
図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ線断面図であ
る。第２図はその反応管のダスト防止用カバーの分解斜
視図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a reaction tube of a semiconductor thin film forming apparatus showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a sectional view of the reaction tube and FIG. 1 (b) is FIG. 1 (a). 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view of the dust prevention cover of the reaction tube.

図に示すように、本実施例の反応管は、外管11と、その
外管11の内部に設けられる内管12から構成されており、
外管11のガス導入口14はベントラインに接続され、内管
12のガス導入口13は成長ラインに接続される。このよう
に、上記反応管は、ガス導入部では成長ラインとベント
ラインに分かれているが、ガス出口部分では合流するよ
うに構成されている。このため、内管12内の反応部分の
圧力と、ベントラインの反応管内部Ｂの圧力は略等しく
なる。As shown in the figure, the reaction tube of the present embodiment is composed of an outer tube 11 and an inner tube 12 provided inside the outer tube 11,
The gas inlet 14 of the outer pipe 11 is connected to the vent line, and the inner pipe
The 12 gas inlets 13 are connected to the growth line. In this way, the reaction tube is divided into a growth line and a vent line at the gas introduction part, but is joined at the gas exit part. Therefore, the pressure of the reaction portion in the inner pipe 12 and the pressure of the reaction pipe inside B of the vent line become substantially equal.

次に、この半導体薄膜形成装置の内管の構造について説
明する。Next, the structure of the inner tube of the semiconductor thin film forming apparatus will be described.

第２図に示すように、内管12の内側にダスト防止用カバ
ー本体18、把手21及び蓋19を具備するダスト防止用カバ
ーを配置する。ここで、ダスト防止用カバー本体18は反
応部分20に開口部を有し、この開口部に対応したサセプ
タ（基板ホルダ）15及び基板16を覆う蓋19が、ダスト防
止用カバー本体18に着脱自在に設けられる。As shown in FIG. 2, a dust prevention cover including a dust prevention cover main body 18, a handle 21 and a lid 19 is arranged inside the inner tube 12. Here, the dust prevention cover main body 18 has an opening in the reaction portion 20, and the lid 19 covering the susceptor (substrate holder) 15 and the substrate 16 corresponding to the opening is detachably attached to the dust prevention cover main body 18. It is provided in.

このように構成したので、結晶成長時に、サセプタ15の
上部及び側面部、つまりダスト防止用カバー本体18の蓋
19の内壁に付着する固体物（ゴミ）は、蓋19のみを取り
替えることにより、容易に除去することができる。な
お、図において、17は排気のためのポンプである。With this configuration, during crystal growth, the top and side surfaces of the susceptor 15, that is, the lid of the dust prevention cover body 18, are covered.
Solid matter (dust) attached to the inner wall of 19 can be easily removed by replacing only the lid 19. In the figure, 17 is a pump for exhaust.

なお、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、
本考案の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本考案の範囲から排除するものではない。The present invention is not limited to the above embodiment,
Various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

（考案の効果） 以上、詳細に説明したように、本考案によれば、次のよ
うな効果を奏することができる。(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, the following effects can be achieved.

（１）内管内には、半導体薄膜を結晶成長させる基板が
セットされるサセプタの上部及び側面部に開口部を有す
るダスト防止用カバーが設けられ、しかも、このダスト
防止用カバーの開口部にサセプタ及び基板を覆う蓋とを
設けるようにしたので、結晶成長時に、サセプタの上部
及び側面部、つまりダスト防止用カバー本体の蓋の内壁
に付着する固体物（ゴミ）は、蓋のみを取り替えること
により、容易に除去することができる。(1) Inside the inner tube, there is provided a dust prevention cover having openings in the upper and side surfaces of the susceptor on which the substrate for crystal growth of the semiconductor thin film is set, and the susceptor is provided in the opening of the dust prevention cover. Since a lid for covering the substrate is provided, solid matter (dust) attached to the upper and side surfaces of the susceptor, that is, the inner wall of the lid of the dust prevention cover body during crystal growth can be replaced by replacing only the lid. , Can be easily removed.

（２）反応管の構成を外管と内管の２本にし、ガス導入
部分を成長ラインとベントラインに分離し、ガス出口付
近でガスを合流させるようにしたため、ガス切換時の圧
力変動がなくなり、結晶組成が安定し、界面の急峻な多
層構造の結晶を得ることができる。(2) The structure of the reaction tube is two, an outer tube and an inner tube, the gas introduction part is separated into a growth line and a vent line, and the gas is merged near the gas outlet. Thus, a crystal having a stable crystal composition and a steep interface can be obtained.

（３）内管の内側のサセプタ付近に、容易に取換可能な
ダスト防止用カバーをセットできるようにしたので、各
成長毎に取り換えることができ、基板上にゴミ（P,Inの
多結晶等がフレーク、粉末になったもの）が落下するこ
とがなくなり、表面のきれいな結晶が得られる。(3) A dust prevention cover that can be easily replaced can be set near the susceptor inside the inner tube, so it can be replaced after each growth, and dust (P, In polycrystal) can be replaced on the substrate. Flakes, powders, etc.) do not fall, and crystals with a clean surface can be obtained.

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

第１図は本考案の実施例を示す半導体薄膜形成装置の反
応管の構成図、第２図はその反応管のダスト防止用カバ
ーの分解斜視図、第３図は従来の半導体薄膜形成装置の
概略構成図である。 11……外管、12……内管、13,14……ガス導入口、15…
…サセプタ（基板ホルダ）、16……基板、17……ポン
プ、18……ダスト防止用カバー本体、19……蓋、20……
反応部分、21……把手。FIG. 1 is a block diagram of a reaction tube of a semiconductor thin film forming apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a dust prevention cover of the reaction tube, and FIG. 3 is a conventional semiconductor thin film forming apparatus. It is a schematic block diagram. 11 …… Outer tube, 12 …… Inner tube, 13,14 …… Gas inlet, 15…
… Susceptor (board holder), 16… Board, 17… Pump, 18… Dust prevention cover body, 19… Lid, 20 ……
Reaction part, 21 ... Handle.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−226919（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−8136（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−119743（ＪＰ，Ｕ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-63-226919 (JP, A) Actually open 59-8136 (JP, U) Actually open 60-119743 (JP, U)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項１】半導体薄膜を結晶成長させるための半導体
薄膜形成装置における反応管において、 （ａ）排気用ベントラインが接続される外管と、 （ｂ）結晶成長ラインが接続され、前記外管よりは短く
設置される内管と、 （ｃ）該内管内に設けられ、半導体薄膜を結晶成長させ
る基板がセットされるサセプタの上部及び側面部に開口
部を有するダスト防止用カバーと、 （ｄ）該ダスト防止用カバーの開口部にサセプタ及び基
板を覆う蓋とを設け、 （ｅ）前記外管と内管とに二系列のガスを導入し、ガス
の流出口付近で前記外管と内管の圧力が等しくなるよう
にガスを合流させてなる半導体薄膜形成装置の反応管。1. A reaction tube in a semiconductor thin film forming apparatus for crystal-growing a semiconductor thin film, comprising: (a) an outer tube to which an exhaust vent line is connected; and (b) a crystal growth line, which is connected to the outer tube. (C) a dust prevention cover having openings in the upper and side surfaces of a susceptor in which the substrate for crystal growth of a semiconductor thin film is set, and ) A lid for covering the susceptor and the substrate is provided in the opening of the dust prevention cover, and (e) two series of gases are introduced into the outer pipe and the inner pipe, and the inner pipe and the inner pipe are provided near the gas outlet. A reaction tube of a semiconductor thin film forming apparatus in which gases are joined so that the pressures of the tubes become equal.