JP2556211B2 - Apparatus for growing semiconductor crystal layer and method for growing the same - Google Patents
Apparatus for growing semiconductor crystal layer and method for growing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体結晶層を成長
させる装置と方法に関し、特に外部から半導体結晶層の
状態を観測でき、また外部から光を照射して半導体結晶
層を成長させる方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for growing a semiconductor crystal layer, and more particularly to a method for observing the state of the semiconductor crystal layer from the outside and irradiating light from the outside to grow the semiconductor crystal layer. .
【0002】[0002]
【従来の技術】有機金属気相成長法(以下、MOCVD
法という)、あるいは分子線ビームエピタキシー法を用
い、反応容器内に設置された基板上に、半導体結晶を成
長させる場合において、反応容器に、いかにして汚れな
い「覗き窓」を設けるかが問題となっている。それはこ
れらの方法により半導体結晶を成長させている途中で、
結晶が成長している状態を外部より観察したり、または
「覗き窓」を通して結晶層に光を照射して、成長してい
る結晶層に光エネルギーを与えることにより、成長状態
を変えたいという目的があるからである。2. Description of the Related Art Metalorganic vapor phase epitaxy (hereinafter MOCVD
Method) or the molecular beam epitaxy method is used to grow a semiconductor crystal on the substrate installed in the reaction vessel, the problem is how to provide a “peep window” that does not become dirty in the reaction vessel. Has become. It is during the growth of semiconductor crystals by these methods,
The purpose is to change the growth state by observing the growing state of the crystal from the outside, or by irradiating the crystal layer with light through a "peep window" and applying light energy to the growing crystal layer. Because there is.
【0003】従来、反応容器の「覗き窓」として、いく
つかの構造が提案されており、また使用されている。図
4はその一例として「覗き窓」を有する従来の装置を示
している。この装置は、反応容器1が石英パイプを使用
した二重管構造をしており、外側管のさらに外側には基
板8を加熱する誘導コイル12が巻かれている。内側管
は、基板8の上方に「覗き窓13」を開口している。内
側管の内部には反応ガスが供給され、基板表面に半導体
結晶層を成長させる。外側管には、例えば水素を流し、
反応ガスが外側管に流入しないようにしている。Conventionally, several structures have been proposed and used as the "viewing window" of a reaction container. FIG. 4 shows, as an example, a conventional device having a "viewing window". In this apparatus, the reaction vessel 1 has a double tube structure using a quartz pipe, and an induction coil 12 for heating the substrate 8 is wound further outside the outer tube. The inner tube has a “peep window 13” opened above the substrate 8. A reaction gas is supplied to the inside of the inner tube to grow a semiconductor crystal layer on the surface of the substrate. For example, hydrogen is flown in the outer tube,
The reaction gas is prevented from flowing into the outer tube.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの構造
の装置では、反応ガスによって内側管および外側管の内
面が汚れてしまい、何回も連続して使用できない欠点が
あった。内側管内面は常時反応ガスが流れるため、すぐ
に反応ガスの分解生成物が付着し、黒く汚れてしまう。
同様に外側管においても、外側管を流れる水素ガスが
「覗き窓」の近傍で乱流となり、反応ガスが外側管にま
で流入し、ちょうど「覗き窓」上部にある外側管の内面
に接触することにより、徐々にその部分を汚染して基板
を見えなくしてしまう。However, the apparatus of this structure has a drawback that the inner surfaces of the inner tube and the outer tube are contaminated by the reaction gas and cannot be used continuously many times. Since the reaction gas constantly flows on the inner surface of the inner pipe, decomposition products of the reaction gas immediately adhere to the inner tube and become blackened.
Similarly, in the outer tube as well, the hydrogen gas flowing through the outer tube becomes turbulent in the vicinity of the "viewing window", and the reaction gas flows into the outer tube and contacts the inner surface of the outer tube just above the "viewing window". As a result, the portion is gradually contaminated and the substrate becomes invisible.
【0005】そのため数回の使用で、反応容器全体を交
換しなければならない。反応容器を交換する際、反応容
器内部に空気中の水分が吸着しているので、その水分を
除去するために、真空ベーキング、ガスベーキング等の
複雑な工程を、数日にわたって何度も繰り返す必要があ
り極めて手間がかかる。Therefore, the entire reaction vessel must be replaced after several uses. When replacing the reaction vessel, moisture in the air is adsorbed inside the reaction vessel, so complicated steps such as vacuum baking and gas baking need to be repeated many times over several days to remove the moisture. It is extremely time-consuming.
【0006】ところで、半導体結晶層を成長させる方法
において、光を照射しながら成長させる方法がある。こ
の方法は、光を照射することによって、成長温度を著し
く低くできる特長があり、光を照射するために、反応容
器の外側に光源を配設する。光源は、「覗き窓」を透過
する光でエピタキシャル結晶層を照射する。この方法に
おいては「覗き窓」が汚れないようにすることが極めて
重要である。汚れた「覗き窓」は光を吸収して、エピタ
キシャル結晶層に光照射強度を低下させてしまう。By the way, there is a method of growing a semiconductor crystal layer while irradiating light. This method has a feature that the growth temperature can be remarkably lowered by irradiating light, and in order to irradiate light, a light source is arranged outside the reaction vessel. The light source illuminates the epitaxial crystal layer with light that passes through the "peep window." In this method, it is extremely important to keep the "viewing window" clean. The dirty "peep window" absorbs light and reduces the light irradiation intensity on the epitaxial crystal layer.
【0007】この発明は、これらの欠点を解決するため
に開発されたものであり、この発明の目的は「覗き窓」
が長時間にわたって汚れないようにして、結晶成長の状
態が観察できる半導体結晶層の成長装置を提供するにあ
る。またこの発明のもう一つの重要な目的は、汚れない
「覗き窓」を有する半導体結晶層の成長装置を利用し、
その「覗き窓」から光を効率よく照射することによっ
て、半導体結晶層を成長させる方法を提供するにある。The present invention was developed in order to solve these drawbacks, and the object of the present invention is "a viewing window".
Another object of the present invention is to provide a semiconductor crystal layer growth apparatus capable of observing the state of crystal growth while preventing contamination for a long time. Another important object of the present invention is to utilize a semiconductor crystal layer growth apparatus having a "peep window" which does not become dirty,
Another object of the present invention is to provide a method for growing a semiconductor crystal layer by efficiently irradiating light from the “peep window”.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明の結晶成長装置
と成長方法とは、前述の目的を達成するために、下記の
構成を備えている。まず、半導体結晶層の成長装置は、
反応容器1と、基板8を載せるために配設されているサ
セプター2と、サセプターを加熱するヒータ3と、基板
に向かって反応ガスを供給する反応ガス供給管4とを備
えている。The crystal growth apparatus and the growth method of the present invention have the following configurations in order to achieve the above-mentioned object. First, the semiconductor crystal layer growth apparatus is
It comprises a reaction vessel 1, a susceptor 2 arranged to mount a substrate 8, a heater 3 for heating the susceptor, and a reaction gas supply pipe 4 for supplying a reaction gas toward the substrate.
【0009】さらにこの装置は、反応容器1にガスを流
入させるための透明管5を備えている。透明管5は先端
よりも後端を細くした筒状で、少なくとも一部は反応容
器1の外部に表出しており、透明管5の先端は反応容器
内に開口されている。透明管5の後端はガスの供給源に
連結されており、透明管5にガスを流すことにより、反
応ガスによる透明管5の汚れを防止でき、透明管5を介
して基板8に成長させる半導体結晶状態を観察でき、さ
らに透明管5を介して光を基板8に照射できるように構
成されている。Further, this apparatus is equipped with a transparent tube 5 for allowing gas to flow into the reaction vessel 1. The transparent tube 5 has a tubular shape in which the rear end is thinner than the front end, at least a part of which is exposed to the outside of the reaction vessel 1, and the front end of the transparent tube 5 is opened inside the reaction vessel. The rear end of the transparent tube 5 is connected to a gas supply source, and by flowing the gas through the transparent tube 5, it is possible to prevent the transparent tube 5 from being contaminated by the reaction gas and to grow on the substrate 8 through the transparent tube 5. The semiconductor crystal state can be observed, and the substrate 8 can be irradiated with light through the transparent tube 5.
【0010】また、この発明の半導体結晶層の成長方法
は、上記構成を有する反応容器1の内部に配設されたサ
セプター2に基板8を載せ、サセプター2を加熱して、
基板8に向かって反応ガスを供給して、さらに、透明管
5の後端からガスを流しながら、透明管5の外部に配設
された光源9から放射する光を透明管5を介して基板8
に照射して半導体結晶層を成長させるものである。Further, in the method for growing a semiconductor crystal layer of the present invention, the substrate 8 is placed on the susceptor 2 arranged inside the reaction container 1 having the above-mentioned structure, and the susceptor 2 is heated,
The reaction gas is supplied toward the substrate 8 and the light emitted from the light source 9 disposed outside the transparent tube 5 is further passed through the transparent tube 5 while flowing the gas from the rear end of the transparent tube 5. 8
The semiconductor crystal layer is grown by irradiating the substrate.
【0011】[0011]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。但し、以下に示す実施例はこの発明の技術思想
を具体化するものを例示するものであって、この発明を
下記のものに特定するものではない。この発明は、特許
請求の範囲において、数々の変更を加えることができ
る。さらにこの明細書は、特許請求の範囲を理解しやす
いように、実施例に示される部材に対応する番号を、
「課題を解決するための手段」の欄に示される部材に付
記している。ただ特許請求の範囲に示される部材を、実
施例の部材に特定するものでは決してない。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the following embodiments are merely examples embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following. This invention can be modified in various ways within the scope of the claims. Further, in this specification, for easy understanding of the claims, the numbers corresponding to the members shown in the examples are
It is added to the members shown in the column of "Means for solving the problem". However, the members shown in the claims are not limited to the members of the embodiment.
【0012】図1に、本発明の構成を有する半導体結晶
層の成長装置の一例を示す。この装置は例えばGaN、
AlN、InN半導体結晶あるいはこれらの混晶をMO
CVD法でエピタキシャル成長させる装置である。この
装置は反応容器1と、サセプター2と、ヒータ3と、反
応ガス供給管4と、透明管5を備えている。FIG. 1 shows an example of a semiconductor crystal layer growth apparatus having the structure of the present invention. This device is, for example, GaN,
The AlN, InN semiconductor crystal or a mixed crystal of these is MO
This is an apparatus for epitaxial growth by the CVD method. This apparatus includes a reaction container 1, a susceptor 2, a heater 3, a reaction gas supply pipe 4, and a transparent pipe 5.
【0013】反応容器1は、ステンレスでもって外気か
ら遮断できる構造に作られている。図示しないが反応容
器1には、基板8を出し入れできる出入口が設けられ、
出入口には反応容器内部を気密に保つことができる蓋が
設けられている。さらに反応容器1には、内部のガスを
排気する排気口が開口されている。排気口は、真空ポン
プ6に連結され、真空ポンプ6で空気を強制的に排気で
きる。The reaction vessel 1 is made of stainless steel and has a structure capable of being shielded from the outside air. Although not shown, the reaction container 1 is provided with an entrance / exit through which the substrate 8 can be put in and taken out,
A lid that can keep the inside of the reaction vessel airtight is provided at the entrance and exit. Further, the reaction container 1 is provided with an exhaust port for exhausting the gas inside. The exhaust port is connected to the vacuum pump 6, and the vacuum pump 6 can forcibly exhaust air.
【0014】サセプター2はヒータ3に加熱される。し
たがって、サセプター2は耐熱性があり、しかも加熱状
態において、反応容器1内のガスと反応しない物質から
なっており、例えば炭素でできたサセプターの表面をさ
らに炭化ケイ素でコーティングした構造となっている。The susceptor 2 is heated by the heater 3. Therefore, the susceptor 2 has heat resistance and is made of a substance that does not react with the gas in the reaction vessel 1 in a heated state. For example, the surface of the susceptor made of carbon is further coated with silicon carbide. .
【0015】ヒータ3は、サセプター2の下側に、接近
するが接触しないように配設されており、下からサセプ
ター2を加熱する構造となっている。ヒータ3はオンオ
フあるいは、通電電流が制御されて、サセプター2を設
定温度に加熱する。ヒータ3はサセプター2に内蔵され
た温度センサー(図示せず)によって制御される。The heater 3 is disposed below the susceptor 2 so as to approach but not contact, and has a structure for heating the susceptor 2 from below. The heater 3 is turned on / off or the energization current is controlled to heat the susceptor 2 to a set temperature. The heater 3 is controlled by a temperature sensor (not shown) built in the susceptor 2.
【0016】ヒータ3はサセプター2を加熱できる全て
の位置に配設することができる。さらに図示しないが、
ヒータをサセプター内に設けて、サセプターと一体構造
にすることも可能である。The heater 3 can be arranged at any position where the susceptor 2 can be heated. Although not shown,
It is also possible to provide the heater inside the susceptor so as to be integrated with the susceptor.
【0017】反応ガス供給管4は、サセプター2の上に
設けられた基板8の上面に反応ガスを供給する。従っ
て、反応ガス供給管4は水平ないし多少傾斜して、反応
容器1を気密に貫通して固定されている。反応ガス供給
管4は、その先端を基板8の近傍まで延長している。The reaction gas supply pipe 4 supplies the reaction gas to the upper surface of the substrate 8 provided on the susceptor 2. Therefore, the reaction gas supply pipe 4 is fixed horizontally or slightly inclined so as to penetrate the reaction container 1 in an airtight manner. The reaction gas supply pipe 4 has its tip extended to the vicinity of the substrate 8.
【0018】例えばGaNのエピタキシャル層を基板8
上に形成する場合、反応ガス供給管4からは、水素と、
アンモニアガスと、トリメチルガリウム(TMG)ガス
の混合ガスを基板8の表面に向かって供給する。For example, an epitaxial layer of GaN is formed on the substrate 8
In the case of forming on the above, hydrogen is supplied from the reaction gas supply pipe 4,
A mixed gas of ammonia gas and trimethylgallium (TMG) gas is supplied toward the surface of the substrate 8.
【0019】透明管5は、例えば石英ガラスのように、
1000℃以上に加熱されるサセプターの温度にも耐え
られる性質を持った透明な材質で作られる。透明管5
は、反応容器1の上面を気密に貫通し、その上端を、反
応容器1の外部に突出させている。透明管5は、その先
端よりも後端を細くした筒状をしており、下方に向かっ
て開口面積が大きくなる円錐状となっている。透明管5
の後端はガスの供給源に連結されており、水素、窒素、
アルゴン、ヘリウム等の、単独で、あるいは混合して透
明管を汚すことのないガスを基板8に向けて流すことが
できる。さらに、透明管5は、それらのガスを基板8の
上面に均一に吹き付けることができるように、先端開口
部(下端開口部)の断面積が、基板8の面積にほぼ等し
くなるように設計されている。さらに透明管5の下端
は、基板8の上面に接近して開口している。透明管5の
下端と基板8との間隔は5mm〜50cm、好ましくは
10mm〜30cmの間隔に調整してある。The transparent tube 5 is made of quartz glass, for example.
It is made of a transparent material that can withstand the temperature of the susceptor heated to 1000 ° C or higher. Transparent tube 5
Penetrates the upper surface of the reaction vessel 1 in an airtight manner, and the upper end thereof is projected to the outside of the reaction vessel 1. The transparent tube 5 has a cylindrical shape with its rear end narrower than its front end, and has a conical shape whose opening area increases downward. Transparent tube 5
The rear end is connected to a source of gas, hydrogen, nitrogen,
A gas that does not contaminate the transparent tube, such as argon or helium, may be flowed toward the substrate 8 either alone or as a mixture. Further, the transparent tube 5 is designed such that the cross-sectional area of the tip opening (lower end opening) is substantially equal to the area of the substrate 8 so that those gases can be uniformly sprayed onto the upper surface of the substrate 8. ing. Further, the lower end of the transparent tube 5 approaches the upper surface of the substrate 8 and opens. The distance between the lower end of the transparent tube 5 and the substrate 8 is adjusted to 5 mm to 50 cm, preferably 10 mm to 30 cm.
【0020】透明管5は、最も好ましくは円錐状の形状
のものを使用するが、必ずしも円錐状とする必要はな
く、開口端に向かって断面積が大きくなる楕円錐状、あ
るいは多角錐状としてもよい。多角錐状の透明管にする
場合、多角形の、横断面形状の隅角を所定の曲率で湾曲
させるのがよい。The transparent tube 5 is most preferably a conical shape, but it does not necessarily have to be a conical shape, and may be an elliptic cone shape or a polygonal pyramid shape whose cross-sectional area increases toward the opening end. Good. In the case of a transparent tube having a polygonal pyramid shape, it is preferable that the corner angle of the polygonal cross section is curved with a predetermined curvature.
【0021】円錐状、あるいは隅角を所定の曲率で湾曲
させた多角錐状石英チューブは、従来、縦型MOCVD
装置の反応容器として使用されている。この形状にする
と、内部を流れるガスが均一な層流となって流れ、ガス
を均一に流すことができる。Conventionally, a vertical pyramid-shaped quartz tube has a conical shape or a polygonal pyramidal quartz tube whose corners are curved with a predetermined curvature.
It is used as a reaction vessel for the equipment. With this shape, the gas flowing inside becomes a uniform laminar flow, which allows the gas to flow uniformly.
【0022】さらに図2に示す装置は、透明管5の上方
に光源9を設けている。光源9は半導体結晶層に光を照
射して、低温で半導体結晶層を成長させることができ
る。光源9は、透明管5の上部に配設され、光源9から
放射される光は、レンズ10や反射鏡11で集束され
て、基板上に積層される半導体結晶層表面を均一に照射
する。このように光を集束して照射すると、より強い光
で半導体結晶層を照射できる特長がある。光源には、水
銀ランプやキセノンランプ等の紫外線ランプが使用され
る。光源に使用するランプは、200W〜数kWのもの
が使用できる。Further, in the apparatus shown in FIG. 2, a light source 9 is provided above the transparent tube 5. The light source 9 can irradiate the semiconductor crystal layer with light to grow the semiconductor crystal layer at a low temperature. The light source 9 is arranged above the transparent tube 5, and the light emitted from the light source 9 is focused by the lens 10 and the reflecting mirror 11 to uniformly irradiate the surface of the semiconductor crystal layer laminated on the substrate. When the light is focused and irradiated as described above, there is a feature that the semiconductor crystal layer can be irradiated with stronger light. An ultraviolet lamp such as a mercury lamp or a xenon lamp is used as the light source. The lamp used for the light source may have a power of 200 W to several kW.
【0023】さらに図3は筒状の反応容器1の一方から
反応ガスを供給して、基板8に半導体結晶層を成長させ
る装置を示している。この装置は、例えばGaAs、G
aAlAs等の結晶を成長させる場合によく用いられる
装置で、反応容器1の形状を水平に延長した筒状として
いる。反応容器1の内部にはサセプター2が配設され、
サセプター2を誘導コイル12で加熱する構造となって
いる。また基板8の上方には垂直に延長して透明管5を
配設している。透明管5は図1と図2とに示す装置と同
じ構造のものが使用できる。また透明管5の上端は、水
素、窒素等のガスの供給源に連結している。透明管5に
供給されたガスは、透明管5の内部を層流状態で均一に
流下し、反応ガスが透明管5の内部にまで入ってこない
ようにしている。Further, FIG. 3 shows an apparatus for supplying a reaction gas from one of the cylindrical reaction vessels 1 to grow a semiconductor crystal layer on the substrate 8. This device is, for example, GaAs, G
This is a device often used when growing crystals of aAlAs or the like, and the reaction vessel 1 has a horizontally extended cylindrical shape. A susceptor 2 is provided inside the reaction vessel 1,
The induction coil 12 heats the susceptor 2. A transparent tube 5 is provided above the substrate 8 so as to extend vertically. The transparent tube 5 may have the same structure as the device shown in FIGS. 1 and 2. The upper end of the transparent tube 5 is connected to a gas source such as hydrogen or nitrogen. The gas supplied to the transparent tube 5 uniformly flows down in the transparent tube 5 in a laminar flow state so that the reaction gas does not enter the inside of the transparent tube 5.
【0024】さらに図示しないが、図3に示す装置は、
図2に示す装置と同じように、透明管5の上方に光源を
配設して、基板に光を照射することもできる。Although not shown further, the device shown in FIG.
As in the device shown in FIG. 2, a light source may be provided above the transparent tube 5 to irradiate the substrate with light.
【0025】図1に示す半導体結晶層の成長装置を使用
して、下記の条件でGaN半導体結晶層を成長させた。 [実施例1] 洗浄してきれいなサファイア基板を、サセプター2
の上に載せ、反応容器1内にサセプター2を移す。 反応容器1を真空ポンプ9で排気した後、反応ガス
供給管からH2を流し、内部をH2で置換する。 その後、H2 ガスを供給しながら、サセプター2を
1050℃まで上昇させる。 この状態を10分間保持し、サファイア表面の酸化
膜を除去する。 水素を流しながら、サセプター2の温度を993℃
にまで下げて安定するまで静置する。 次に反応ガス供給管4から、窒素源としてアンモニ
アガスを5.0l/分の流量で、キャリアガスとして水
素を1.0l/分の流量で供給し、透明管5から、水素
を10.0l/分の流量で流し、温度が安定するまでこ
の状態を保持する。 続いて反応ガス供給管から、アンモニアガスと水素
に加えて、Ga源としてTMGガスを2.7×10-5モ
ル/分で60分間流し、GaNエピタキシャル層を成長
させる。この間サセプター2をゆっくりと回転させる。Using the semiconductor crystal layer growth apparatus shown in FIG. 1, a GaN semiconductor crystal layer was grown under the following conditions. [Example 1] A sapphire substrate that was cleaned and cleaned was replaced with a susceptor 2.
Then, the susceptor 2 is transferred into the reaction container 1. After the reaction container 1 is evacuated by the vacuum pump 9, H 2 is flown from the reaction gas supply pipe to replace the inside with H 2 . Then, the susceptor 2 is raised to 1050 ° C. while supplying H 2 gas. This state is maintained for 10 minutes to remove the oxide film on the sapphire surface. While flowing hydrogen, raise the temperature of the susceptor 2 to 993 ° C.
Lower to and keep still until stable. Next, ammonia gas as a nitrogen source is supplied from the reaction gas supply pipe 4 at a flow rate of 5.0 l / min, and hydrogen is supplied as a carrier gas at a flow rate of 1.0 l / min. Flow at a flow rate of / minute and keep this state until the temperature stabilizes. Subsequently, in addition to ammonia gas and hydrogen, TMG gas as a Ga source was allowed to flow at 2.7 × 10 −5 mol / min for 60 minutes from the reaction gas supply pipe to grow a GaN epitaxial layer. During this time, the susceptor 2 is slowly rotated.
【0026】の工程においてエピタキシャル層から放
射される赤外線を、0.96μmの赤外線強度を測定す
る単色型狭波長帯域の放射温度計14で検出する。放射
温度計14が検出した赤外線強度、すなわち温度を図5
に示している。図5に示すようにエピタキシャル層が成
長するに従い、赤外線強度が振動し、これを測定するこ
とによってエピタキシャル層の膜厚を知ることができ
る。また特定波長のレーザー光を照射し、この強度の変
化から膜厚を測定することもできる。Infrared rays radiated from the epitaxial layer in the step (1) are detected by a monochromatic narrow wavelength band radiation thermometer 14 which measures an infrared ray intensity of 0.96 μm. The infrared intensity detected by the radiation thermometer 14, that is, the temperature is shown in FIG.
Is shown in. As the epitaxial layer grows as shown in FIG. 5, the infrared intensity oscillates, and by measuring this, the film thickness of the epitaxial layer can be known. It is also possible to irradiate a laser beam of a specific wavelength and measure the film thickness from the change in this intensity.
【0027】この方法でGaNの成長を100回連続し
て行ったが、透明管5は全く汚れなかった。このため、
透明管5を介して半導体結晶層の成長状態を観察するこ
とができ、また放射温度計を使用して半導体結晶層の成
長状態を常に正確に知ることができた。Although GaN was grown 100 times continuously by this method, the transparent tube 5 was not contaminated at all. For this reason,
The growth state of the semiconductor crystal layer could be observed through the transparent tube 5, and the growth state of the semiconductor crystal layer could always be known accurately using a radiation thermometer.
【0028】[実施例2]図2に示す装置を使用して、
光源9から紫外線を照射しながらGaAs結晶層を成長
させた。サセプター2に載せる基板8には、GaAs結
晶を使用する。反応ガス供給管4から、As源としてア
ルシン (AsH3)、Ga源としてTMGガス、キャリ
アーガスとして水素を流す。[Embodiment 2] Using the apparatus shown in FIG.
A GaAs crystal layer was grown while irradiating ultraviolet rays from the light source 9. A GaAs crystal is used for the substrate 8 placed on the susceptor 2. From the reaction gas supply pipe 4, arsine (AsH 3 ) is supplied as an As source, TMG gas is supplied as a Ga source, and hydrogen is supplied as a carrier gas.
【0029】光源9には、500Wの水銀ランプを使用
する。水銀ランプから放射された紫外線をレンズで集光
して基板8を照射する。As the light source 9, a 500 W mercury lamp is used. Ultraviolet rays radiated from the mercury lamp are condensed by a lens and the substrate 8 is irradiated.
【0030】この状態で基板温度をヒータ3により約4
00〜500℃に加熱して、GaAsの光照射MOCV
D法による成長を行う。透明管5には、反応開始より反
応終了まで常に水素ガスを10.0l/分の流量で流
す。In this state, the substrate temperature is set to about 4 by the heater 3.
Light irradiation MOCV of GaAs by heating to 00-500 ° C
Growth is performed by the D method. Hydrogen gas is constantly flowed through the transparent tube 5 at a flow rate of 10.0 l / min from the start of the reaction to the end of the reaction.
【0031】この状態で60分間GaAsのエピタキシ
ャル層を成長させたが、透明管5は全く汚れずに、紫外
線を均一に反応中ずっと照射することができた。なお、
図2に示す装置を使用して、連続して100回、光照射
MOCVD法によるGaAs結晶層を成長させたが透明
管5は全く汚れなかった。このため、透明管5を透過し
て、紫外線を効率よくGaAs基板に照射することが可
能であった。In this state, the GaAs epitaxial layer was grown for 60 minutes, but the transparent tube 5 was not contaminated at all, and ultraviolet rays could be uniformly irradiated during the reaction. In addition,
Using the apparatus shown in FIG. 2, a GaAs crystal layer was grown 100 times in succession by the light irradiation MOCVD method, but the transparent tube 5 was not contaminated at all. Therefore, it was possible to efficiently irradiate the GaAs substrate with ultraviolet rays through the transparent tube 5.
【0032】[0032]
【発明の効果】この発明の半導体層の結晶成長装置は、
反応容器に「覗き窓」としての透明管を備えている。こ
の透明管は、先端よりも後端を細くした筒状で、少なく
とも一部は反応容器内の外部に表出しており、透明管の
先端は反応容器内に開口されている。さらに透明管の後
端からはガスが供給されている。この構造の装置は、透
明管の先端を反応容器内に開口しており、透明管の内部
でガスが乱流とならず、層流となるので、反応ガスが透
明管の内部に混入してきて、透明管を汚すことがない。The semiconductor layer crystal growth apparatus of the present invention is
The reaction vessel is equipped with a transparent tube as a “viewing window”. The transparent tube has a tubular shape with a rear end narrower than the front end, at least a part of which is exposed to the outside of the reaction vessel, and the front end of the transparent tube is opened inside the reaction vessel. Further, gas is supplied from the rear end of the transparent tube. In the device with this structure, the tip of the transparent tube is opened in the reaction vessel, and the gas does not become a turbulent flow inside the transparent tube but becomes a laminar flow, so the reaction gas enters the inside of the transparent tube. , Does not stain the transparent tube.
【0033】このため、この発明の装置は、極めて長時
間にわたって、透明管が反応ガスで汚れず、「覗き窓」
としての役割を果たし、半導体結晶層の成長状態を正確
に観測できる特長がある。ちなみに、本発明者が試作し
た装置は、数百時間使用しても、透明管の汚れをほとん
ど皆無にできる卓効を実現した。Therefore, in the device of the present invention, the transparent tube is not contaminated with the reaction gas for an extremely long time, and the "viewing window"
And has the advantage that the growth state of the semiconductor crystal layer can be accurately observed. By the way, the device prototyped by the present inventor has achieved the excellent effect of almost completely eliminating the contamination of the transparent tube even after being used for several hundred hours.
【0034】さらにまた、この発明の方法は、極めて長
時間使用しても汚れない「覗き窓」である透明管を使用
して半導体結晶層に光を照射する。このため、光源から
でた光は、減衰することなく、エピタキシャル結晶層を
効率よく照射して、光エネルギーを有効に利用して、半
導体結晶層を成長できる特長がある。Furthermore, according to the method of the present invention, the semiconductor crystal layer is irradiated with light by using a transparent tube which is a "viewing window" which does not become dirty even when used for an extremely long time. Therefore, the light emitted from the light source has a characteristic that the epitaxial crystal layer can be efficiently irradiated without being attenuated and the semiconductor crystal layer can be grown by effectively utilizing the light energy.
【0035】さらに、この発明の装置は、透明管が汚れ
ないので、これを交換する必要がなく、真空ベーキング
やガスベーキング等を利用したクリーニング手段を極減
し、半導体結晶層を効率よく生産できる特長がある。Further, in the apparatus of the present invention, since the transparent tube is not contaminated, it is not necessary to replace it, and the cleaning means utilizing vacuum baking, gas baking or the like is extremely reduced, and the semiconductor crystal layer can be efficiently produced. There are features.
【図1】 この発明の一実施例を示す半導体結晶層の成
長装置の概略断面図FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor crystal layer growth apparatus showing an embodiment of the present invention.
【図2】 この発明の他の実施例を示す半導体結晶層の
成長装置の概略断面図FIG. 2 is a schematic sectional view of a semiconductor crystal layer growth apparatus showing another embodiment of the present invention.
【図3】 この発明の他の実施例を示す半導体結晶層の
成長装置の概略断面図FIG. 3 is a schematic sectional view of a semiconductor crystal layer growth apparatus showing another embodiment of the present invention.
【図4】 従来の半導体結晶層の成長装置の概略断面図FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional semiconductor crystal layer growth apparatus.
【図5】 実施例1においてエピタキシャル結晶層から
放射される赤外線強度から測定された温度特性を示すグ
ラフ図FIG. 5 is a graph showing temperature characteristics measured from infrared intensity emitted from an epitaxial crystal layer in Example 1.
1…反応容器 2…サセプター 3…ヒ
ータ 4…反応ガス供給管 5…透明管 6…真
空ポンプ 7…ガス供給源 8…基板 9…光
源 10…レンズ 11…反射鏡 12…
誘導コイル 13…覗き窓 14…放射温度計DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction container 2 ... Susceptor 3 ... Heater 4 ... Reaction gas supply pipe 5 ... Transparent pipe 6 ... Vacuum pump 7 ... Gas supply source 8 ... Substrate 9 ... Light source 10 ... Lens 11 ... Reflector 12 ...
Induction coil 13 Peep window 14 Radiation thermometer
Claims (2)
器の内部に配設されているサセプターと、サセプターを
加熱する手段と、基板に向かって反応ガスを供給する反
応ガス供給管とを備える半導体結晶層の成長装置におい
て、反応容器に、ガスを流入させる透明管を備えてお
り、透明管は先端よりも後端を細くした筒状で、少なく
とも一部は反応容器の外部に表出しており、透明管の先
端は反応容器内に開口されており、さらに透明管の後端
はガスの供給源に連結されており、透明管を介して基板
の半導体結晶層の状態が観測できるように構成されてい
ることを特徴とする半導体結晶層の成長装置。1. A reaction container, a susceptor disposed inside the reaction container for mounting a substrate, a means for heating the susceptor, and a reaction gas supply pipe for supplying a reaction gas toward the substrate. In a semiconductor crystal layer growth apparatus, a reaction vessel is provided with a transparent tube through which gas flows, and the transparent tube has a tubular shape with a rear end narrower than a front end, and at least a part of the transparent tube is exposed to the outside of the reaction vessel. The front end of the transparent tube is opened in the reaction vessel, and the rear end of the transparent tube is connected to the gas supply source so that the state of the semiconductor crystal layer of the substrate can be observed through the transparent tube. An apparatus for growing a semiconductor crystal layer, which is configured.
端から、反応容器内にガスを流しながら、さらにまた、
透明管の外部に配設した光源より、透明管を介して、光
源から放射される光を基板に照射することを特徴とする
半導体結晶層の成長方法。2. The gas is caused to flow from the rear end of the transparent tube of the growth apparatus according to claim 1 into the reaction vessel, and further,
A method for growing a semiconductor crystal layer, comprising irradiating a substrate with light emitted from a light source through a transparent tube from a light source arranged outside the transparent tube.
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP3074822A JP2556211B2 (en) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | Apparatus for growing semiconductor crystal layer and method for growing the same |
| US07/780,469 US5334277A (en) | 1990-10-25 | 1991-10-22 | Method of vapor-growing semiconductor crystal and apparatus for vapor-growing the same |
| DE69132911T DE69132911T2 (en) | 1990-10-25 | 1991-10-24 | Process for the vapor deposition of a semiconductor crystal |
| EP91118176A EP0482648B1 (en) | 1990-10-25 | 1991-10-24 | Method of vapour growing a semiconductor crystal |
| US08/223,739 US5433169A (en) | 1990-10-25 | 1994-04-06 | Method of depositing a gallium nitride-based III-V group compound semiconductor crystal layer |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP3074822A JP2556211B2 (en) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | Apparatus for growing semiconductor crystal layer and method for growing the same |
Publications (2)
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|---|---|
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| JP2556211B2 true JP2556211B2 (en) | 1996-11-20 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP2556211B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (3)
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| KR102915695B1 (en) * | 2018-10-01 | 2026-01-21 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Fuzzy viewport for the quartz dome of the epitaxy reactor |
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1991
- 1991-03-13 JP JP3074822A patent/JP2556211B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
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| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US7616672B2 (en) | 1994-09-14 | 2009-11-10 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
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| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
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|---|---|
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