JPH0779090B2 - Semiconductor crystal manufacturing equipment - Google Patents
Semiconductor crystal manufacturing equipmentInfo
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- JPH0779090B2 JPH0779090B2 JP21873588A JP21873588A JPH0779090B2 JP H0779090 B2 JPH0779090 B2 JP H0779090B2 JP 21873588 A JP21873588 A JP 21873588A JP 21873588 A JP21873588 A JP 21873588A JP H0779090 B2 JPH0779090 B2 JP H0779090B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体結晶の成長装置・特に気相エピタキシ
ャル装置のサセプタ構造に関するものである。The present invention relates to a susceptor structure for a semiconductor crystal growth apparatus, particularly a vapor phase epitaxial apparatus.
第２図は従来の気相成長装置の断面図であり、図におい
て、（１）は半導体基板、（２）は半導体基板（１）を
加熱設定するためのサセプタ、（３）はサセプタ（２）
を支えるサセプタホルダ、（４）は石英反応管、（５）
は高周波加熱コイル、（６）はエピタキシャル成長用の
原料ガスである。FIG. 2 is a sectional view of a conventional vapor phase growth apparatus. In the figure, (1) is a semiconductor substrate, (2) is a susceptor for heating and setting the semiconductor substrate (1), and (3) is a susceptor (2). )
Susceptor holder for supporting, quartz reaction tube (4), (5)
Is a high frequency heating coil, and (6) is a raw material gas for epitaxial growth.
次に動作について説明する。ここでは説明をわかりやす
くするために、気相成長装置はMOCVD装置を用いて、GaA
s基板上にAlGaAs層とGaAs層の多層エピタキシャル成長
させる例について述べる。GaAsの半導体基板（１）は石
英反応管（４）の外部から高周波加熱コイル（５）によ
り加熱されたサセプタ（２）上に設定されており、例え
ば800℃程度の成長温度まで上昇すればエピタキシャル
成長用の原料ガス（６）を石英反応管（４）内に導入す
る。AlGaAs層のエピタキシャル成長の場合、原料ガス
（６）はトリメチルガリウム（TMG）とトリメチルアル
ミニウム（TMA）とアルミン（AsH3）の混合ガスをH2ガ
スをキャリヤガスとして導入する。導入されたTMG,TMA,
及びAsH3は昇温されたGaAsの半導体基板（１）上で熱分
解し、AlGaAs層がエピタキシャル成長する。続いて原料
ガス（６）を切り替え、TMG及びAsH3を導入することに
より、上記AlGaAs層上に続いてGaAs層がエピタキシャル
成長する。これを繰り返し、GaAsとAlGaAs層の多層エピ
タキシャル成長を得る。Next, the operation will be described. In order to make the explanation easier to understand, here we used a MOCVD system as the vapor phase growth system, and
This section describes an example of multi-layer epitaxial growth of AlGaAs and GaAs layers on a s substrate. The GaAs semiconductor substrate (1) is set on the susceptor (2) heated by the high-frequency heating coil (5) from the outside of the quartz reaction tube (4). For example, if the growth temperature rises to about 800 ° C, epitaxial growth occurs. The raw material gas (6) for use in is introduced into the quartz reaction tube (4). In the case of epitaxial growth of the AlGaAs layer, the source gas (6) is a mixed gas of trimethylgallium (TMG), trimethylaluminum (TMA) and aluminum (AsH 3 ) introduced as H 2 gas as a carrier gas. Introduced TMG, TMA,
And AsH 3 are thermally decomposed on the heated GaAs semiconductor substrate (1), and the AlGaAs layer is epitaxially grown. Subsequently, the source gas (6) is switched and TMG and AsH 3 are introduced, so that a GaAs layer is epitaxially grown subsequently on the AlGaAs layer. This is repeated to obtain multilayer epitaxial growth of GaAs and AlGaAs layers.
しかしながら、上記従来の半導体結晶の製造装置では、
エピタキシャル層の膜厚を制御する場合、原料ガス
（６）の濃度を変えるか、あるいは高周波加熱コイル
（５）のパワーを調整して成長温度を変えるかの２つの
方法しかなかった。そのため、オングストローム（Ａ）
°オーダの非常に薄いエピタキシャル層の膜厚を多層に
形成するMQWレーザや、また逆に非常に厚いエピタキシ
ャル層を得るなど、膜厚制御に対する自由度が少ないと
いう問題があった。However, in the above conventional semiconductor crystal manufacturing apparatus,
In controlling the film thickness of the epitaxial layer, there are only two methods: changing the concentration of the source gas (6) or adjusting the power of the high frequency heating coil (5) to change the growth temperature. Therefore, Angstrom (A)
There is a problem that the degree of freedom in controlling the film thickness is low, such as MQW lasers that form a very thin epitaxial layer in the order of °, and conversely, a very thick epitaxial layer is obtained.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、非常に薄いエピタキシャル層から厚いエピタ
キシャル層まで幅広い膜厚制御のできる半導体結晶の製
造装置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a semiconductor crystal manufacturing apparatus capable of controlling a wide range of film thickness from a very thin epitaxial layer to a thick epitaxial layer.
この発明に係る半導体結晶の製造装置は、半導体基板を
設定したサセプタ内部に外部から操作できるしゅう動可
能なピストンを設けたものである。In the semiconductor crystal manufacturing apparatus according to the present invention, a slidable piston that can be operated from the outside is provided inside the susceptor in which the semiconductor substrate is set.
上記しゅう動可能なピストンは、外部からの高周波加熱
や放射熱により加熱されるような材料、例えばカーボン
などで構成されており加熱されている。この加熱体を成
長中に半導体基板上に近づけたり、遠ざけたりすること
により、半導体基板の温度を急激に上昇、下降すること
ができる。The slidable piston is made of a material that can be heated by high-frequency heating or radiant heat from the outside, such as carbon, and is heated. The temperature of the semiconductor substrate can be rapidly raised or lowered by bringing the heating body closer to or farther from the semiconductor substrate during growth.
以下、この発明に係る半導体結晶の製造装置の一実施例
の断面図を第１図（ａ），（ｂ）に示し、これにより説
明する。1 (a) and 1 (b) are cross-sectional views of an embodiment of a semiconductor crystal manufacturing apparatus according to the present invention, which will be described below.
図において、（１），（２），（４）〜（６）は第２図
の従来例に示したものと同等であるので説明を省略す
る。（７）はサセプタ（２）をくり抜いた内部を上下方
向、ピストン状にしゅう動する加熱体であり、（８）は
空洞である。In the figure, (1), (2), (4) to (6) are equivalent to those shown in the conventional example of FIG. (7) is a heating body that slides in a piston shape in the vertical direction inside the hollowed out susceptor (2), and (8) is a cavity.
結晶成長に当っては、第１図（ａ）に示すように、加熱
体（７）を半導体基板（１）に接近又は、接触させた状
態で、石英反応管（４）の外部から高周波加熱コイル
（５）により、サセプタ（２）及び加熱体（７）を誘導
加熱する。ここで加熱体（７）は誘導加熱されやすい、
例えばカーボンのような材料で構成されている。加熱体
（７）に接触した半導体基板（１）は、加熱体（７）か
らの熱伝導及び放射熱により高温に加熱される。この状
態で原料ガス（６）の入口よりTMA及びAsH3を導入すれ
ば、半導体基板（１）上にGaAs層がエピタキシャル成長
する。また、連続してAlGaAs層を成長するには、TMG、A
sH3ガスに加えてTMAを導入すれば良い。更に続けて数原
子層オーダの多層エピタキシャル層、いわゆるMQW層を
得るためには第１図（ｂ）に示すようにピストンを下方
へしゅう動して、発熱体（７）を半導体基板（１）から
遠ざける。これにより半導体基板（１）の裏側にが空洞
（８）ができ、そのため、半導体基板（１）の温度は急
激に低くなる。その結果、原料ガス（６）の熱分解率が
下がり、成長スピードを急激に遅くすることができ、ひ
いては、GaAsとAlGaAs層の数原子層オーダの多層エピタ
キシャル成長を得ることができる。また更に続けて厚い
エピタキシャル層を得るには、第１図（ａ）のように再
び発熱体（７）を半導体基板（１）に近づけると、原料
ガス（６）の熱分解率が上がり成長スピードが早くな
る。In crystal growth, as shown in FIG. 1 (a), high-frequency heating is performed from the outside of the quartz reaction tube (4) while the heating body (7) is close to or in contact with the semiconductor substrate (1). The coil (5) induction-heats the susceptor (2) and the heating body (7). Here, the heating element (7) is easily heated by induction,
For example, it is made of a material such as carbon. The semiconductor substrate (1) in contact with the heating body (7) is heated to a high temperature by heat conduction and radiant heat from the heating body (7). In this state, if TMA and AsH 3 are introduced from the inlet of the raw material gas (6), the GaAs layer is epitaxially grown on the semiconductor substrate (1). To continuously grow the AlGaAs layer, use TMG, A
TMA may be introduced in addition to sH 3 gas. Further, in order to obtain a multi-layer epitaxial layer of several atomic layer order, a so-called MQW layer, the piston is slid downward as shown in FIG. 1 (b), and the heating element (7) is attached to the semiconductor substrate (1). Keep away from. As a result, a cavity (8) is formed on the back side of the semiconductor substrate (1), so that the temperature of the semiconductor substrate (1) drops sharply. As a result, the thermal decomposition rate of the raw material gas (6) is lowered, the growth speed can be drastically slowed down, and as a result, multi-layer epitaxial growth of GaAs and AlGaAs layers in the order of several atomic layers can be obtained. In order to obtain a thicker epitaxial layer, the heating element (7) is brought closer to the semiconductor substrate (1) again as shown in FIG. 1 (a), the thermal decomposition rate of the source gas (6) increases and the growth speed increases. Will be faster.
以上はMOCVD法でGaAsとAlGaAsの多層エピタキシャル成
長法を例に説明したが、この発明はそれのみにとどまら
ず、他のIII−Ｖ族やII−VI族及びその結晶についても
同様であり、またMOCVDだけではなく、VPE成長でも同様
である。The above description has been made by taking MOCVD as an example of a multi-layer epitaxial growth method of GaAs and AlGaAs, but the present invention is not limited to this, and the same applies to other III-V groups, II-VI groups and their crystals. Not just for VPE growth.
以上のように、この発明によれば、発熱体をピストン状
にしゅう動させ半導体基板に近づけたり遠ざけたりする
という簡単な操作だけで半導体基板の温度を単独にコン
トロールできるため、成長速度の制御に対する自由度が
増え、厚いエピタキシャル層から、数原子オーダの薄い
エピタキシャル層まで、幅広くコントロールすることが
できるようになる効果がある。As described above, according to the present invention, the temperature of the semiconductor substrate can be independently controlled only by a simple operation of sliding the heating element in a piston shape to move it closer to or further from the semiconductor substrate. This has the effect of increasing the degree of freedom and enabling wide-ranging control from a thick epitaxial layer to a thin epitaxial layer of the order of several atoms.
第１図（ａ）（ｂ）はこの発明に係る半導体結晶の製造
装置の一実施例で、MOCVD装置の作動状況を示す断面
図、第２図は従来の気相成長装置の断面図である。 図において、（１）は半導体基板、（２）はサセプタ、
（４）は石英反応管、（５）が高周波加熱コイル、
（６）は原料ガス、（７）は加熱体、（８）は空洞であ
る。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。1 (a) and 1 (b) are cross-sectional views showing an operating state of a MOCVD apparatus, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional vapor phase growth apparatus, which is one embodiment of the semiconductor crystal manufacturing apparatus according to the present invention. . In the figure, (1) is a semiconductor substrate, (2) is a susceptor,
(4) is a quartz reaction tube, (5) is a high frequency heating coil,
(6) is a source gas, (7) is a heating element, and (8) is a cavity. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
つ原料ガスを供給する気相エピタキシャル成長装置にお
いて、上記サセプタ内部にしゅう動可能な発熱体を設け
たことを特徴とする半導体結晶の製造装置。1. A vapor-phase epitaxial growth apparatus for supplying a source gas while heating a susceptor on which a semiconductor substrate is installed, wherein an oscillating heating element is provided inside the susceptor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21873588A JPH0779090B2 (en) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | Semiconductor crystal manufacturing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21873588A JPH0779090B2 (en) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | Semiconductor crystal manufacturing equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0266935A JPH0266935A (en) | 1990-03-07 |
| JPH0779090B2 true JPH0779090B2 (en) | 1995-08-23 |
Family
ID=16724613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21873588A Expired - Lifetime JPH0779090B2 (en) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | Semiconductor crystal manufacturing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0779090B2 (en) |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP21873588A patent/JPH0779090B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0266935A (en) | 1990-03-07 |
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