JP2002367911A - Device and method for manufacturing vapor growth semiconductor - Google Patents

Device and method for manufacturing vapor growth semiconductor

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JP2002367911A
JP2002367911A JP2001172230A JP2001172230A JP2002367911A JP 2002367911 A JP2002367911 A JP 2002367911A JP 2001172230 A JP2001172230 A JP 2001172230A JP 2001172230 A JP2001172230 A JP 2001172230A JP 2002367911 A JP2002367911 A JP 2002367911A
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pressure
raw material
gas
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supply line
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Tomoyuki Takada
朋幸 高田
Masahiko Hata
雅彦 秦
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the fluctuation in the quantity of supplied material gas caused by the pressure variation at the initial stage of supplying in the case where the material gas is supplied from a bubbler to a reactor. SOLUTION: A vapor growth semiconductor manufacturing device 50 is so arranged as to grow a thin film crystal layer in vapor phase, by switching it to be supplied to either a material supply line 56 or a material vent line 58 to supply the material gas from the bubblers 70, 80, and 90 into the reactor 53. The first pressure controller 11 for regulating the pressure within the material supply line 56 and the second pressure controller 120 for regulating the pressure within the material vent line 58 are provided. The pressure is regulated so that the pressure within the material supply line 56 and the pressure within the material vent line 58 may be equal, thereby suppressing fluctuation from occurring in the quantity of supply into the reactor of material gas at switching of material gas.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、原料ガスの切り替
えを行うことによって基板上に薄膜気相成長層を形成す
ることができるようにした気相成長半導体製造装置及び
方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for producing a vapor-growth semiconductor, in which a thin film vapor-phase growth layer can be formed on a substrate by switching source gases.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体基板上に半導体薄膜結晶層を順次
気相成長させることにより薄膜結晶ウェーハを製造する
ため、単結晶薄膜の原料物質を気相として高温炉内に導
入し、その化学反応又は熱分解によって該高温炉内に予
め設けられている所定の半導体基板上に半導体薄膜を結
晶成長させるようにした気相成長半導体製造装置が用い
られている。
2. Description of the Related Art In order to manufacture a thin-film crystal wafer by sequentially growing a semiconductor thin-film crystal layer on a semiconductor substrate in a vapor phase, a raw material for a single-crystal thin film is introduced into a high-temperature furnace as a gas phase, and its chemical reaction or 2. Description of the Related Art A vapor growth semiconductor manufacturing apparatus has been used in which a semiconductor thin film is crystal-grown on a predetermined semiconductor substrate provided beforehand in the high-temperature furnace by thermal decomposition.

【0003】従来のこの種の気相成長半導体製造装置
は、図2に示されるように、サセプタ1上に載せられた
半導体基板2が収容されている反応器3の入口ポート3
Aに原料物質を気相として反応器3内に導入するための
原料供給ライン4が接続されており、原料供給ライン4
の入力端4Aには図示しない水素供給源からキャリアガ
スである水素が一定圧力で送り込まれており、半導体基
板2上に気相成長させるための原料物質を気相状態にし
て原料供給ライン4に供給できるようにするためのバブ
ラ10、20、30が原料供給ライン4に接続される構
成となっている。
[0003] As shown in FIG. 2, this kind of conventional vapor-phase grown semiconductor manufacturing apparatus has an inlet port 3 of a reactor 3 in which a semiconductor substrate 2 placed on a susceptor 1 is accommodated.
A is connected to a raw material supply line 4 for introducing the raw material as a gas phase into the reactor 3.
Is supplied as a carrier gas from a hydrogen supply source (not shown) at a constant pressure to a source material 4 for vapor-phase growth on the semiconductor substrate 2. Bubblers 10, 20, 30 for enabling supply are connected to the raw material supply line 4.

【0004】バブラ10は、恒温槽11によって温度調
節されており、バブラ10内に入れられている原料物質
12中にマスフローコントローラ13によって流量制御
された水素ガスをパイプ14を介して送り込むことによ
って原料物質を泡立たせ、これにより原料物質を蒸気と
することができる構成となっている。バブラ10と原料
供給ライン4とは、開閉弁15と流量調整弁16とが直
列に設けられているパイプ17によって接続されてお
り、開閉弁15を開くことによってバブラ10によって
気相状態となっている原料とキャリアガスである水素ガ
スとの混合ガスが原料供給ライン4に流量調節されて原
料ガスとして送り込まれ、原料供給ライン4を介して反
応器3内に供給される。
The temperature of the bubbler 10 is controlled by a thermostat 11, and a hydrogen gas whose flow rate is controlled by a mass flow controller 13 is fed into a raw material 12 contained in the bubbler 10 through a pipe 14. The material is foamed, so that the raw material can be turned into a vapor. The bubbler 10 and the raw material supply line 4 are connected by a pipe 17 in which an on-off valve 15 and a flow control valve 16 are provided in series. A mixed gas of the raw material and a hydrogen gas as a carrier gas is flow-regulated into the raw material supply line 4, sent as a raw material gas, and supplied into the reactor 3 via the raw material supply line 4.

【0005】反応器3には半導体サセプタ1を高周波誘
導加熱するためのコイル5が設けられており、これによ
り反応器3内に送り込まれた原料ガスが半導体基板2付
近で熱分解され、半導体基板2上にエピタキシャル結晶
を成長させることができる。反応後のガスは反応器3の
出口ポート3Bから排出され、排気ガスライン6に送り
出される。
The reactor 3 is provided with a coil 5 for high-frequency induction heating of the semiconductor susceptor 1, whereby the raw material gas sent into the reactor 3 is thermally decomposed near the semiconductor substrate 2, 2 can be grown with an epitaxial crystal. The gas after the reaction is discharged from the outlet port 3B of the reactor 3 and sent to the exhaust gas line 6.

【0006】開閉弁15が閉じられている場合に流量調
整弁16からの原料ガスを窒素ガスが所定の圧力をもっ
て供給されている排気ガスライン6内に逃すようにする
ため、開閉弁15と流量調整弁16との接続点と排気ガ
スライン6との間は、別の開閉弁18が設けられている
排出パイプ19によって接続されている。開閉弁15、
18は一方が閉じている場合には他方が開くよう図示し
ないプロセス制御ユニットによって開閉制御されてお
り、これにより流量調整弁16からの原料ガスを所定の
タイミングで所定の時間だけ原料供給ライン4に送り出
すことができる構成となっている。
When the on-off valve 15 is closed, the source gas from the flow control valve 16 is allowed to escape into the exhaust gas line 6 to which nitrogen gas is supplied at a predetermined pressure. The connection point with the regulating valve 16 and the exhaust gas line 6 are connected by a discharge pipe 19 provided with another on-off valve 18. On-off valve 15,
18 is controlled to open and close by a process control unit (not shown) so that when one is closed, the other is opened, so that the raw material gas from the flow control valve 16 is supplied to the raw material supply line 4 at a predetermined timing for a predetermined time. It can be sent out.

【0007】他のバブラ20、30も全く同様の構成と
なっているので、バブラ20、30の各部のうちバブラ
10の各部に対応する部分に20番台及び30番台の対
応する符号を付してそれらの説明を省略する。
Since the other bubblers 20 and 30 have exactly the same configuration, the portions corresponding to the portions of the bubbler 10 among the portions of the bubblers 20 and 30 are denoted by the corresponding reference numerals of the 20s and 30s. A description thereof will be omitted.

【0008】バブラ10、20、30内で上述の如くし
て作られた各原料ガスは対応する流量調整弁によって所
定の圧力状態に調整されて取り出されており、開閉弁1
5、18、25、28、35、38を開弁制御し、対応
する開閉弁15、25、35の開閉制御により各薄膜層
の形成に必要とされる量の原料ガスを所要のタイミング
で反応器3に送り込むことができるようになっている。
Each raw material gas produced as described above in the bubblers 10, 20, 30 is taken out after being adjusted to a predetermined pressure state by a corresponding flow control valve, and the open / close valve 1 is provided.
5, 18, 25, 28, 35, and 38 are controlled to open and control the corresponding on-off valves 15, 25, and 35 to react at a required timing the amount of source gas required for forming each thin film layer. It can be sent to the container 3.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来の気相成長半導体
製造装置は以上のように構成されているので、原料供給
ライン4に供給する原料ガスを切り替えるために各開閉
弁の開閉状態を変化させたときに、原料供給ライン内の
圧力が反応器内の圧力と同圧となっていない場合が生じ
ると、バブラから反応器に対して原料ガスが供給されは
じめたとき原料ガスの供給量が変動し、これにより原料
ガスの反応器への供給量が予定通りの量とならず、所要
の気相成長期間内における時間の経過に対して結晶成長
速度が一定にならないという不具合が生じる。
Since the conventional apparatus for manufacturing a vapor phase growth semiconductor is constructed as described above, the open / close state of each on-off valve is changed in order to switch the source gas supplied to the source supply line 4. If the pressure in the raw material supply line is not the same as the pressure in the reactor when the raw gas is supplied from the bubbler to the reactor, the supply amount of the raw gas changes. However, this causes a problem that the supply amount of the raw material gas to the reactor does not reach the expected amount, and the crystal growth rate does not become constant with the lapse of time in a required vapor phase growth period.

【0010】また、原料供給ラインに複数の原料を同時
に供給して半導体基板上に薄膜結晶層を混晶の結晶成長
により形成する場合には、原料ガス供給開始時に上述の
如き圧力変動が生じると、結晶の成長開始初期に組成ず
れが生じて予定の組成の結晶を成長させることができな
いという不具合を生じる。また、不純物ドープを行う場
合であると、成長開始初期のキャリアの濃度ずれが生
じ、出来上がった製品の電気的特性に影響を与え、品質
の低下や歩溜まりの低下を招くことになる。
In the case where a plurality of raw materials are simultaneously supplied to a raw material supply line to form a thin film crystal layer on a semiconductor substrate by mixed crystal growth, the above-described pressure fluctuation occurs at the start of the supply of the raw material gas. In addition, there arises a problem that a composition shift occurs in the initial stage of the crystal growth start, and a crystal having a predetermined composition cannot be grown. In addition, when impurity doping is performed, a carrier concentration shift occurs at the beginning of the growth, which affects the electrical characteristics of the finished product, resulting in a decrease in quality and a decrease in yield.

【0011】原料供給開始時における上述の問題を解決
するため、従来においては、バブラから供給される原料
ガスの流量を調整するための流量調整弁の開弁制御を圧
力センサとマイクロコンピュータとを用いて電子的に制
御し、これにより原料供給ライン内の圧力と反応器内の
圧力とが同圧状態となるようにしている。
In order to solve the above-mentioned problem at the time of starting the supply of the raw material, conventionally, the opening control of the flow control valve for adjusting the flow rate of the raw material gas supplied from the bubbler is performed by using a pressure sensor and a microcomputer. The pressure in the raw material supply line and the pressure in the reactor are kept at the same pressure.

【0012】しかし、上述した圧力調整を行うためには
各バブラ毎に流量調整用の高価な弁装置を設置しなけれ
ばならない上に、その開弁制御のために複雑な電子制御
装置を必要とするので、結局、気相成長半導体製造装置
が複雑、高価となり、半導体の製造コストを押し上げる
ことになるという問題点を有している。
However, in order to perform the above-described pressure adjustment, an expensive valve device for adjusting the flow rate must be provided for each bubbler, and a complicated electronic control device is required for controlling the valve opening. Therefore, there is a problem in that the vapor growth semiconductor manufacturing apparatus becomes complicated and expensive, which increases the semiconductor manufacturing cost.

【0013】本発明の目的は、従来技術における上述の
問題点を解決することができる気相成長半導体製造装置
及び方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for manufacturing a vapor phase grown semiconductor which can solve the above-mentioned problems in the prior art.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、反応器へ原料ガスを供給するための原料
供給ライン及び原料ガスを逃がすための原料ベントライ
ンにそれぞれ1つの圧力制御手段を設けて各ラインの圧
力を制御するように構成し、上流から供給するガスの種
類と流量を調整することによって原料供給ライン内圧力
を原料ベントライン内圧力と均等とし、これにより原料
ガス切り替え時に反応器内に供給される原料ガスの供給
量に変動が生じるのを抑えるようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a pressure control means for each of a raw material supply line for supplying a raw material gas to a reactor and a raw material vent line for releasing the raw material gas. The pressure in each source line is controlled by adjusting the type and flow rate of the gas supplied from the upstream to make the pressure in the raw material supply line equal to the pressure in the raw material vent line. This suppresses the occurrence of fluctuations in the supply amount of the raw material gas supplied into the reactor.

【0015】請求項1の発明によれば、半導体基板を収
容する反応器と、原料ガスを供給するためのバブラもし
くはボンベと、該反応器内に前記原料ガスを供給するた
め前記反応器の入口ポートに連結された原料供給ライン
とを有し、前記バブラもしくはボンベからの原料ガスを
選択的に前記原料供給ラインに供給すると共に非供給原
料ガスを原料ベントラインに排出するように前記バブラ
もしくはボンベからの原料ガスの切り替え供給を行って
前記半導体基板上に所要の薄膜結晶層を気相成長により
積層形成させるようにした気相成長半導体製造装置にお
いて、前記原料供給ライン内の圧力を制御するための第
1圧力制御装置と、前記原料ベントライン内の圧力を制
御するための第2圧力制御装置とを備え、前記第1及び
第2圧力制御装置によって前記原料供給ラインの圧力と
前記原料ベントラインの圧力との圧力差をなくすように
圧力制御して、前記原料ガスの切り替え時に前記反応器
内に供給される原料ガスの供給量に変動が生じるのを抑
えるようにしたことを特徴とする気相成長半導体製造装
置が提案される。
According to the first aspect of the present invention, a reactor accommodating a semiconductor substrate, a bubbler or a cylinder for supplying a source gas, and an inlet of the reactor for supplying the source gas into the reactor A source supply line connected to a port, wherein the bubbler or cylinder is configured to selectively supply source gas from the bubbler or cylinder to the source supply line and discharge non-supply source gas to a source vent line. To control the pressure in the source supply line in a vapor growth semiconductor manufacturing apparatus in which a required thin film crystal layer is formed by vapor deposition on the semiconductor substrate by switching and supplying the source gas from the semiconductor substrate. A first pressure control device, and a second pressure control device for controlling the pressure in the raw material vent line, wherein the first and second pressure control devices are provided. Therefore, the pressure is controlled so as to eliminate the pressure difference between the pressure of the raw material supply line and the pressure of the raw material vent line, and the supply amount of the raw material gas supplied into the reactor at the time of switching the raw gas changes. There is proposed a vapor phase growth semiconductor manufacturing apparatus characterized by suppressing the above.

【0016】請求項2の発明によれば、請求項1の発明
において、前記第1圧力制御装置が、前記原料供給ライ
ンであって前記バブラもしくはボンベからの原料ガスの
供給点よりも上流側に設けられた前記原料供給ライン内
の圧力を監視するための第1圧力監視手段と、前記供給
点よりも下流側に設けられ前記第1圧力監視手段に応答
して前記原料供給ライン内の圧力を調整するための第1
圧力調整器とを備えて成る気相成長半導体製造装置が提
案される。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first pressure control device is provided in the raw material supply line upstream of a raw gas supply point from the bubbler or the cylinder. First pressure monitoring means for monitoring the pressure in the raw material supply line provided, and the pressure in the raw material supply line provided downstream of the supply point in response to the first pressure monitoring means. First to adjust
A vapor phase growth semiconductor manufacturing apparatus including a pressure regulator is proposed.

【0017】請求項3の発明によれば、請求項1の発明
において、前記第2圧力制御装置が、前記原料供給ライ
ンと前記原料ベントラインとの差圧を監視するための差
圧監視手段と、前記排出点よりも下流側に設けられ前記
差圧監視手段に応答して前記原料ベントライン内の圧力
を調整するための第2圧力調整器とを備えて成る気相成
長半導体製造装置が提案される。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the second pressure control device includes a differential pressure monitoring means for monitoring a differential pressure between the raw material supply line and the raw material vent line. A second pressure regulator provided downstream of the discharge point to regulate the pressure in the raw material vent line in response to the differential pressure monitoring means. Is done.

【0018】請求項4の発明によれば、請求項1の発明
において、前記第2圧力制御装置が、前記原料ベントラ
インであって前記バブラもしくはボンベからの原料ガス
の排出点よりも上流側に設けられ前記原料ベントライン
内の圧力を監視するための第2圧力監視手段と、前記排
出点よりも下流側に設けられ前記第2圧力監視手段に応
答して前記原料ベントライン内の圧力を調整するための
第2圧力調整器とを備えて成る気相成長半導体製造装置
が提案される。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the second pressure control device is provided in the raw material vent line upstream of a discharge point of the raw material gas from the bubbler or the cylinder. A second pressure monitoring means provided to monitor the pressure in the raw material vent line; and a pressure provided in the raw material vent line provided downstream of the discharge point in response to the second pressure monitoring means. And a second pressure regulator for performing the above process.

【0019】請求項5の発明によれば、請求項1、2、
3、又は4の発明において、前記バブラもしくはボンベ
のキャリアガスと同じガスを前記原料供給ラインの上流
から供給すると共に、前記原料ベントラインの上流から
窒素ガスを供給するようにした気相成長半導体製造装置
が提案される。
According to the fifth aspect of the present invention, the first, second,
In the invention according to the third or fourth aspect, the same gas as the carrier gas of the bubbler or the cylinder is supplied from the upstream of the raw material supply line, and the nitrogen gas is supplied from the upstream of the raw material vent line. An apparatus is proposed.

【0020】請求項6の発明によれば、バブラもしくは
ボンベからの原料ガスを原料供給ラインまたは原料ベン
トラインのいずれかへ供給するように切り替えを行って
前記原料ガスを半導体基板を収容する反応器内に選択的
に供給して前記半導体基板上に所要の薄膜結晶層を気相
成長により積層形成させるための気相成長半導体製造装
置において、前記原料供給ライン内の圧力を制御するた
めの第1圧力制御装置と、前記原料ベントライン内の圧
力を制御するための第2圧力制御装置とを備え、前記第
1及び第2圧力制御装置によって前記原料供給ライン内
の圧力制御と前記原料ベントライン内の圧力制御とを行
い、前記原料ガスの切り替え時に前記原料ガスの前記反
応器内への供給量に変動が生じるのを抑えるようにした
ことを特徴とする気相成長半導体製造装置が提案され
る。
According to the sixth aspect of the present invention, the reactor is switched so as to supply the source gas from the bubbler or the cylinder to either the source supply line or the source vent line, and the source gas is stored in the reactor. For selectively controlling the pressure in the raw material supply line in a vapor-growth semiconductor manufacturing apparatus for selectively supplying the thin-film crystal layer on the semiconductor substrate by vapor-phase growth. A pressure control device, and a second pressure control device for controlling the pressure in the raw material vent line, wherein the first and second pressure control devices control the pressure in the raw material supply line and the raw material vent line. Pressure control is performed to suppress the occurrence of fluctuations in the supply amount of the source gas into the reactor when the source gas is switched. Phase growth semiconductor manufacturing apparatus is proposed.

【0021】請求項7の発明によれば、バブラもしくは
ボンベからの原料ガスを原料供給ラインまたは原料ベン
トラインのいずれかへ供給するように切り替えを行って
前記原料ガスを半導体基板を収容する反応器内に選択的
に供給して前記半導体基板上に所要の薄膜結晶層を気相
成長により積層形成させるための気相成長半導体製造方
法において、ベントラインに流す窒素の流量と圧力調整
器の設定とを変えることで原料供給配管内圧力とベント
ライン内圧力を原料ガス供給点で等しくなるよう調整
し、前記原料供給ライン内の圧力制御と前記原料ベント
ライン内の圧力制御とによって前記原料ガスの切り替え
時に前記原料ガスの前記反応器内への供給量に変動が生
じるのを抑えるようにしたことを特徴とする気相成長半
導体製造方法が提案される。
According to the seventh aspect of the present invention, the source gas supplied from the bubbler or the cylinder is switched to be supplied to either the source supply line or the source vent line, and the source gas is accommodated in the reactor. In a vapor-phase growth semiconductor manufacturing method for selectively forming a required thin film crystal layer on the semiconductor substrate by vapor-deposition, the flow rate of nitrogen flowing through a vent line and the setting of a pressure regulator are selected. The pressure in the raw material supply pipe and the pressure in the vent line are adjusted to be equal at the raw material gas supply point by changing the pressure, and the raw material gas is switched by the pressure control in the raw material supply line and the pressure control in the raw material vent line. A method for producing a vapor-phase grown semiconductor, characterized in that a variation in the supply amount of the source gas into the reactor is sometimes suppressed. It is.

【0022】請求項8の発明によれば、請求項7の発明
において、請求項1、2、3、、4又は6記載の気相成
長半導体製造装置を用い、前記原料ガスの切り替え時に
おける前記供給ライン内の圧力変動を2.5KPa以下
に抑えるようにして気相成長をおこなわせるようにした
気相成長半導体製造方法が提案される。
According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect of the present invention, the apparatus for producing a vapor phase grown semiconductor according to the first, second, third, fourth or sixth aspect is used, and A vapor growth semiconductor manufacturing method has been proposed in which vapor pressure growth is performed by suppressing the pressure fluctuation in the supply line to 2.5 KPa or less.

【0023】上記構成によると、バブラもしくはボンベ
からは原料ガスが水素ガス等のキャリアガスによって得
られ、原料供給ライン又は原料ベントラインのいずれか
に供給されるように原料ガスの切り替えが行われる。こ
の原料ガスの切り替えは、バブラもしくはボンベが原料
供給ライン又は原料ベントラインのいずれか一方に接続
されるように接続切替されることによって行うことがで
きる。
According to the above configuration, the source gas is obtained from the bubbler or the cylinder by the carrier gas such as hydrogen gas, and the source gas is switched so as to be supplied to either the source supply line or the source vent line. The switching of the source gas can be performed by switching the connection so that the bubbler or the cylinder is connected to either the source supply line or the source vent line.

【0024】原料供給ラインは第1圧力制御装置によ
り、原料ベントラインは第2圧力制御装置によって圧力
制御され、これによりバブラもしくはボンベが原料供給
ラインと原料ベントラインとの間で接続切替された場合
にバブラもしくはボンベから原料供給ラインへ供給され
る原料ガスの圧力が所要値からずれることによって原料
ガスの単位時間当たりの供給量が変動することのないよ
うにされる。
When the raw material supply line is pressure-controlled by the first pressure control device and the raw material vent line is pressure-controlled by the second pressure control device, the bubbler or cylinder is switched between the raw material supply line and the raw material vent line. Therefore, the supply amount of the source gas per unit time does not fluctuate because the pressure of the source gas supplied from the bubbler or the cylinder to the source supply line deviates from a required value.

【0025】この結果、バブラもしくはボンベからの原
料ガスの切り替えが行われても、バブラもしくはボンベ
から反応器内へ供給される原料ガスの供給量に変動が生
じるのを有効に抑えることができる。
As a result, even if the source gas is switched from the bubbler or the cylinder, it is possible to effectively suppress the fluctuation in the supply amount of the source gas supplied from the bubbler or the cylinder into the reactor.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態の一例につき詳細に説明する。図1は本発明
による気相成長半導体製造装置の実施の形態の一例を示
す構成図である。気相成長半導体製造装置50は、原料
ガスの切り替えを行うことによって基板上に所要の薄膜
気相成長層を形成することができるようにした半導体製
造装置であり、グラファイトの如き材料から成るサセプ
タ51上に載せられた半導体基板52が収容される反応
器53を備えている。反応器53の本体54の外周には
高周波誘導加熱用のコイル55が配設されており、コイ
ル55に高周波電流を流すことによりサセプタ51を加
熱して半導体基板52を所要の温度にすることができる
公知の構成となっている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an embodiment of a vapor growth semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention. The vapor growth semiconductor manufacturing apparatus 50 is a semiconductor manufacturing apparatus capable of forming a required thin film vapor growth layer on a substrate by switching a source gas, and a susceptor 51 made of a material such as graphite. There is provided a reactor 53 in which the semiconductor substrate 52 placed thereon is accommodated. A coil 55 for high-frequency induction heating is provided on the outer periphery of the main body 54 of the reactor 53, and a high-frequency current flows through the coil 55 to heat the susceptor 51 and bring the semiconductor substrate 52 to a required temperature. It has a known configuration that can be used.

【0027】反応器53の入口ポート53Aには気相と
された原料物質を反応器53内に導入するための原料供
給ライン56の一端が接続されている。原料供給ライン
56の他端には水素ガス供給源57が連結されていてキ
ャリアガスである水素が一定圧力で原料供給ライン56
内に送り込まれる構成となっている。
One end of a raw material supply line 56 for introducing a gaseous raw material into the reactor 53 is connected to the inlet port 53A of the reactor 53. A hydrogen gas supply source 57 is connected to the other end of the raw material supply line 56 so that hydrogen as a carrier gas is supplied at a constant pressure to the raw material supply line 56.
It is configured to be sent inside.

【0028】半導体基板52上に気相成長させるための
原料物質を気相状態にして原料供給ライン56の途中か
ら原料供給ライン56内に供給するため、バブラ70、
80、90が設けられている。
A bubbler 70 is used to supply a raw material for vapor phase growth on the semiconductor substrate 52 to the raw material supply line 56 from the middle of the raw material supply line 56 in a gaseous state.
80 and 90 are provided.

【0029】本実施の形態では、3種類の原料ガスを供
給できるようにバブラが3つ設けられているが、バブラ
の数は供給すべき原料ガスの数に応じた数とすることが
でき、3つに限定されるものではない。また、バブラに
代えて適宜のボンベより原料ガスを供給する構成とする
こともできる。
In this embodiment, three bubblers are provided so as to be able to supply three types of source gases. However, the number of bubblers can be set to a number corresponding to the number of source gases to be supplied. It is not limited to three. Further, a configuration in which the raw material gas is supplied from an appropriate cylinder instead of the bubbler may be adopted.

【0030】バブラ70は、恒温槽71によって温度調
節されており、バブラ70内に入れられている原料物質
72中にマスフローコントローラ73によって流量制御
されたキャリアガスである水素ガスをパイプ74を介し
て送り込むことによって原料物質72を泡立たせ、これ
により原料物質72を蒸気とすることができる構成とな
っている。バブラ70と原料供給ライン56とは、開閉
弁75が設けられているパイプ76によって接続されて
おり、開閉弁75を開くことによってバブラ70によっ
て飽和気相状態となっている原料とキャリアガスである
水素ガスとの混合ガスである原料ガスが原料供給ライン
56に送り込まれ、原料供給ライン56を介して反応器
3内に供給される構成となっている。
The temperature of the bubbler 70 is controlled by a thermostat 71, and hydrogen gas, which is a carrier gas whose flow rate is controlled by a mass flow controller 73, is fed into a raw material 72 contained in the bubbler 70 through a pipe 74. By feeding the raw material 72, the raw material 72 is foamed, so that the raw material 72 can be converted into steam. The bubbler 70 and the raw material supply line 56 are connected by a pipe 76 provided with an on-off valve 75, and are a raw material and a carrier gas which are in a saturated gas phase state by the bubbler 70 by opening the on-off valve 75. A raw material gas, which is a mixed gas with hydrogen gas, is fed into a raw material supply line 56 and supplied into the reactor 3 via the raw material supply line 56.

【0031】反応器53ではサセプタ51がコイル55
に高周波電流を流すことによって高周波誘導加熱されて
おり、これにより反応器53内に送り込まれた原料ガス
が半導体基板52付近で熱分解され、半導体基板52上
にエピタキシャル結晶を成長させることができる。反応
後のガスは反応器53の出口ポート53Bから排出され
る。
In the reactor 53, the susceptor 51 has a coil 55
The raw material gas sent into the reactor 53 is thermally decomposed in the vicinity of the semiconductor substrate 52, and an epitaxial crystal can be grown on the semiconductor substrate 52. The gas after the reaction is discharged from the outlet port 53B of the reactor 53.

【0032】開閉弁75が閉じられている場合にバブラ
70からの原料ガスを原料ベントライン58に逃がすこ
とができるようにするため、パイプ76と原料ベントラ
イン58との間は開閉弁77を設けた別のパイプ78に
よって接続されている。原料ベントライン58の上流側
端部には窒素ガス供給源59が接続され、窒素ガス供給
源59から窒素ガスが所定の一定圧力で原料ベントライ
ン58に送り込まれている。原料ベントライン58の下
流側端部にはベント装置60が設けられており、バブラ
10から原料ベントライン58内に逃がさせた原料ガス
は窒素ガスと共にベント装置60に送られる。
In order to allow the raw material gas from the bubbler 70 to escape to the raw material vent line 58 when the open / close valve 75 is closed, an open / close valve 77 is provided between the pipe 76 and the raw material vent line 58. It is connected by another pipe 78. A nitrogen gas supply source 59 is connected to the upstream end of the raw material vent line 58, and nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas supply source 59 to the raw material vent line 58 at a predetermined constant pressure. At the downstream end of the raw material vent line 58, a vent device 60 is provided, and the raw material gas released from the bubbler 10 into the raw material vent line 58 is sent to the vent device 60 together with the nitrogen gas.

【0033】一対の開閉弁75、77は、プロセス制御
装置61によって、一方が閉じている場合には他方が開
くように開閉制御されており、これによりバブラ70か
らの原料ガスを所定のタイミングで所定の時間だけ原料
供給ライン56に選択的に送り出すことができる構成と
なっている。バルブ切替え時の原料供給量を安定させる
為にはガスのたまりを最小限に抑えることが好ましく、
開閉弁75、77と1つのユニットに組み込んだブロッ
ク弁等を用いることが好ましい。
The pair of on-off valves 75 and 77 are controlled by the process control device 61 so that when one is closed, the other is opened, so that the source gas from the bubbler 70 is supplied at a predetermined timing. It is configured such that it can be selectively sent to the raw material supply line 56 for a predetermined time. In order to stabilize the raw material supply amount at the time of valve switching, it is preferable to minimize gas accumulation,
It is preferable to use the on-off valves 75 and 77 and a block valve incorporated in one unit.

【0034】他のバブラ80、90も全く同様の構成と
なっているので、バブラ80、90の各部のうちバブラ
70の各部に対応する部分に80番台及び90番台の対
応する符号を付してそれらについて同様の説明を繰り返
すのを省略する。
Since the other bubblers 80 and 90 have exactly the same structure, parts corresponding to the parts of the bubbler 70 among the parts of the bubblers 80 and 90 are denoted by the corresponding reference numerals of the 80s and 90s. The same description will not be repeated for them.

【0035】なお、所定のタイミングで所定の量だけ必
要な原料ガスを原料供給ライン56を介して反応器53
に送り込むための各バブラに対応して設けられた3組の
開閉弁75と77、85と87、及び95と97の開閉
時間制御それ自体は公知であるから、この点に関しての
詳しい説明は省略する。
At a predetermined timing, a required amount of a raw material gas is supplied through a raw material supply line 56 to the reactor 53 via a raw material supply line 56.
Since the opening / closing time control of three sets of on-off valves 75 and 77, 85 and 87, and 95 and 97 provided for each bubbler for feeding into the air is known per se, detailed description on this point is omitted. I do.

【0036】バブラ70、80、90から供給される各
原料ガスは、原料物質が水素ガスによるバブリングによ
って気相状態で且つ飽和状態とされている。このように
なっている原料ガスを所定の一定圧力で原料供給ライン
56に送り出すことにより、開閉弁75、85、95の
各開弁時間を制御するだけで、所望の原料ガスを所望の
タイミングで所望量だけ反応器53内に送り込むことが
できる。
Each source gas supplied from the bubblers 70, 80, and 90 is in a gaseous state and a saturated state by bubbling the source material with hydrogen gas. By feeding the raw material gas thus configured to the raw material supply line 56 at a predetermined constant pressure, the desired raw material gas can be supplied at a desired timing simply by controlling the opening time of the on-off valves 75, 85, and 95. A desired amount can be fed into the reactor 53.

【0037】このように、プロセス制御装置61による
開閉弁75、85、95の開閉制御は原料供給ライン5
6の内圧が所定値に保たれていることを前提にしている
ので、何等かの原因により原料供給ライン56内の圧力
と各バブラからの原料ガスの供給圧とが同一状態となら
ない場合が生じると、反応器53内に送り込まれる原料
ガスの量が変動し、半導体基板52上に気相成長させる
薄膜結晶層の組成や厚みが設計値よりずれてしまう等、
仕様通りの製品を製造できなくなる虞が生じる。
As described above, the opening / closing control of the opening / closing valves 75, 85, 95 by the process control device 61 is controlled by the raw material supply line 5.
Since it is assumed that the internal pressure at 6 is maintained at a predetermined value, the pressure in the raw material supply line 56 and the supply pressure of the raw material gas from each bubbler may not be in the same state for some reason. And the amount of the raw material gas fed into the reactor 53 fluctuates, and the composition and thickness of the thin film crystal layer to be vapor-phase grown on the semiconductor substrate 52 deviate from design values.
There is a possibility that a product as specified cannot be manufactured.

【0038】各バブラからの原料ガスを原料供給ライン
56内に供給するための切り替えを行ったときに原料供
給ライン56に供給される原料ガスの圧力が原料供給ラ
イン56の圧力と均等となるようにして上記不具合を生
じさせないようにするため、気相成長半導体製造装置5
0には圧力制御システム100が設けられている。圧力
制御システム100は、原料供給ライン56の内圧を所
定の一定値に維持するための第1圧力制御装置110
と、原料ベントライン58内の圧力を上記所定の一定値
と同じ圧力に維持するための第2圧力制御装置120と
を備えて成っている。
When the switching for supplying the source gas from each bubbler into the source supply line 56 is performed, the pressure of the source gas supplied to the source supply line 56 becomes equal to the pressure of the source supply line 56. In order to prevent the above-mentioned problems from occurring,
At 0, a pressure control system 100 is provided. The pressure control system 100 includes a first pressure control device 110 for maintaining the internal pressure of the raw material supply line 56 at a predetermined constant value.
And a second pressure control device 120 for maintaining the pressure in the raw material vent line 58 at the same pressure as the predetermined constant value.

【0039】第1圧力制御装置110は、原料供給ライ
ン56であって、原料供給ライン56におけるバブラ7
0、80、90からの各原料供給点S1、S2、S3の
いずれよりも上流側に設けられた圧力監視手段である第
1圧力計111と、原料供給点S1、S2、S3のいず
れよりも下流側に設けられた第1圧力調整弁112とを
備えており、第1圧力調整弁112は、第1圧力計11
1からの圧力検出信号U1に基づいて原料供給ライン5
6内の圧力が所定の圧力値Pとなるように第1制御ユニ
ット113によって制御される。
The first pressure control device 110 is a material supply line 56, and the bubbler 7 in the material supply line 56
A first pressure gauge 111 which is a pressure monitoring means provided upstream of each of the raw material supply points S1, S2, and S3 from 0, 80, and 90 and a raw material supply point S1, S2, and S3. A first pressure regulating valve 112 provided on the downstream side, and the first pressure regulating valve 112
Feed line 5 based on pressure detection signal U1 from
6 is controlled by the first control unit 113 so that the pressure in 6 becomes a predetermined pressure value P.

【0040】同様に、第2圧力制御装置120は、原料
ベントライン58であって、原料ベントライン58にお
けるバブラ70、80、90からの各原料排出点V1、
V2、V3のいずれよりも上流側に設けられた圧力監視
手段である第2圧力計121と、原料供給点S1、S
2、S3のいずれよりも下流側に設けられた第2圧力調
整弁122とを備えており、第2圧力調整弁122は、
第2圧力計121からの圧力検出信号U2に基づいて原
料ベントライン58内の圧力が所定の圧力値Pとなるよ
うに第2制御ユニット123によって制御される。
Similarly, the second pressure control device 120 is a raw material vent line 58, and each raw material discharge point V1, from the bubblers 70, 80, 90 in the raw material vent line 58,
A second pressure gauge 121 which is pressure monitoring means provided upstream of any of V2 and V3;
2, and a second pressure regulating valve 122 provided downstream of S3. The second pressure regulating valve 122 includes:
Based on the pressure detection signal U2 from the second pressure gauge 121, the second control unit 123 controls the pressure in the raw material vent line 58 to a predetermined pressure value P.

【0041】気相成長半導体製造装置50は以上のよう
に構成されているので、プロセス制御装置61の制御に
より開閉弁75、77、85、87、95、97を開閉
制御してバブラ70、80、90からの所望の原料ガス
を原料供給ライン56に送り込んだ場合、これらの開閉
弁の開閉動作による外乱や、バブラ70、80、90内
で生じる原料ガスの圧力変動、あるいは水素ガス供給源
57又は窒素ガス供給源59からの圧送されるガス圧力
の変動等により原料供給ライン56及び原料ベントライ
ン58内において圧力が変動しても、第1圧力制御装置
110により原料供給ライン56内の圧力が所定の一定
値Pに制御され、第2圧力制御装置120により原料ベ
ントライン58内の圧力も上記所定の一定値Pに制御さ
れるので、結局原料供給ライン56の内圧と原料ベント
ライン58の内圧とは常に略等しく、両者を均等な圧力
状態に保つことができる。
Since the vapor phase growth semiconductor manufacturing apparatus 50 is configured as described above, the open / close valves 75, 77, 85, 87, 95, and 97 are controlled to open and close under the control of the process control unit 61. , 90 from the source gas supply line 56, disturbances caused by the opening and closing operations of these on-off valves, pressure fluctuations of the source gas generated in the bubblers 70, 80, 90, or the hydrogen gas source 57. Alternatively, even if the pressure in the raw material supply line 56 and the raw material vent line 58 fluctuates due to the fluctuation of the pressure of the gas fed from the nitrogen gas supply source 59, the pressure in the raw material supply line 56 is increased by the first pressure control device 110. Since the pressure in the raw material vent line 58 is also controlled to the predetermined constant value P by the second pressure control device 120 and the second predetermined pressure P, Always substantially equal to the internal pressure of the inner pressure and the raw material vent line 58 of the supply line 56, it can be maintained both in uniform pressure conditions.

【0042】また原料ガスをベントラインから原料供給
ラインに切り替える際に原料ガスと同重量の水素ガスを
原料供給ラインからベントラインに切り替えることで圧
力変動を減少させることができる。また原料ライン56
では、流すキャリアガス流量と配管径に応じて圧力損失
が生じる。そのため各原料供給点S1、S2、S3では
内圧に差が生じる。しかし、ベントラインに流すガス流
量とベントラインの圧力設定値を調整することで原料供
給点S1と原料排出点V1、原料供給点S2と原料排出
点V2、原料供給点S3と原料排出点V3の内圧値を等
しくすることができる。
Further, when the source gas is switched from the vent line to the source supply line, the pressure fluctuation can be reduced by switching the hydrogen gas having the same weight as the source gas from the source supply line to the vent line. Raw material line 56
In this case, a pressure loss occurs depending on the flow rate of the carrier gas and the pipe diameter. Therefore, there is a difference in internal pressure at each of the raw material supply points S1, S2, and S3. However, by adjusting the gas flow rate flowing into the vent line and the pressure set value of the vent line, the raw material supply point S1 and the raw material discharge point V1, the raw material supply point S2 and the raw material discharge point V2, and the raw material supply point S3 and the raw material discharge point V3 can be adjusted. The internal pressure values can be equalized.

【0043】したがって、例えば開閉弁77が開いてい
て開閉弁75が閉じられている状態において、開閉弁7
7と75との開閉状態を逆にし、これによりバブラ70
から原料ベントライン58に逃がされていた原料ガスを
原料供給ライン56に送給するように原料ガスの切り替
えを行った場合、原料供給ライン56と原料ベントライ
ン58とは内圧が共にPで等しいので、バブラ70から
は原料供給ライン56に対して原料ガスの供給が所定の
一定圧力の下に予定通り行われ、反応器53内に送り込
まれる原料ガスの単位時間当たりの供給量が時間の経過
と共に変化することがない。他のバブラ80、90につ
いても同様である。
Therefore, for example, when the on-off valve 77 is open and the on-off valve 75 is closed,
The open / close state of 7 and 75 is reversed so that the bubbler 70
When the source gas is switched so that the source gas which has been released from the source gas to the source vent line 58 is supplied to the source supply line 56, the internal pressures of the source supply line 56 and the source vent line 58 are both equal to P. Therefore, the supply of the raw material gas from the bubbler 70 to the raw material supply line 56 is performed at a predetermined constant pressure as scheduled, and the supply amount of the raw material gas fed into the reactor 53 per unit time is changed over time. It does not change with. The same applies to the other bubblers 80 and 90.

【0044】この結果、各バブラからの原料ガスの反応
器53への供給量が予定通りの量となり、所要の気相成
長期間内における時間の経過に対して結晶成長速度を一
定にすることができ、気相成長によって形成される各薄
膜層の品質を改善することができる。また、原料供給ラ
イン56に複数のバブラから原料ガスを同時に供給して
半導体基板52上に薄膜結晶層を混晶の結晶成長により
形成する場合にも、これらの原料ガス供給開始時に原料
供給ライン56内の圧力が変動するのが良好に抑えられ
るので、結晶の成長開始初期に組成ずれが生じて予定の
組成の結晶を成長させることができないという不具合を
生じることもない。そして、不純物ドープを行う場合に
おいては、成長開始初期のキャリアの濃度ずれの問題を
解決することができる。したがって、半導体基板52上
に薄膜を仕様通りに形成することができ、出来上がった
製品の電気的特性の品質の向上や歩溜まりの改善を図る
ことができる。
As a result, the supply amount of the raw material gas from each bubbler to the reactor 53 becomes the expected amount, and the crystal growth rate can be kept constant with the lapse of time in the required vapor phase growth period. Thus, the quality of each thin film layer formed by vapor phase growth can be improved. Also, when a raw material gas is simultaneously supplied from a plurality of bubblers to the raw material supply line 56 to form a thin-film crystal layer on the semiconductor substrate 52 by mixed crystal growth, the raw material supply line 56 is started when the raw gas supply is started. Since the fluctuation of the internal pressure is satisfactorily suppressed, there is no problem that a composition deviation occurs at the beginning of the growth of the crystal and a crystal having a predetermined composition cannot be grown. In the case where impurity doping is performed, the problem of carrier concentration deviation at the beginning of growth can be solved. Therefore, a thin film can be formed on the semiconductor substrate 52 as specified, and the quality of the electrical characteristics of the finished product can be improved and the yield can be improved.

【0045】気相成長半導体製造装置50によれば、上
述の効果を達成するための圧力制御は、原料供給ライン
56及び原料ベントライン58にそれぞれ1つの圧力制
御装置を設ければよく、各バブラ毎に圧力調整手段及び
その制御手段を設けることが不要となる。この結果、高
価で複雑な圧力調整機構や圧力制御のための制御ユニッ
トの使用数を低減させることができ、安価で高性能の気
相成長半導体製造装置を実現することができる。
According to the semiconductor device 50 for vapor phase growth, the pressure control for achieving the above-mentioned effect can be achieved by providing one pressure control device for each of the raw material supply line 56 and the raw material vent line 58. It is not necessary to provide pressure adjusting means and control means for each time. As a result, the number of expensive and complicated pressure adjustment mechanisms and control units for pressure control can be reduced, and an inexpensive and high-performance vapor-growth semiconductor manufacturing apparatus can be realized.

【0046】一般に、圧力制御装置はその絶対圧が変動
することがあり、定期的な校正が必要である。各原料ラ
インに圧力制御装置を取り付けた場合は校正に要する時
間、工数がかかるという問題点があったが、本発明によ
る気相成長半導体製造装置50では校正する部品点数が
非常に少なく上記問題点の解決に有効である。
In general, the absolute pressure of the pressure control device may fluctuate, and requires periodic calibration. When a pressure control device is attached to each raw material line, there is a problem that time and man-hours required for calibration are required. However, in the vapor growth semiconductor manufacturing apparatus 50 according to the present invention, the number of components to be calibrated is very small and the above problem is caused. Is effective in solving the problem.

【0047】図1に示した実施の形態では、第2圧力制
御装置120が、原料ベントライン58の内圧を検出す
るための第2圧力計121の圧力検出信号U2に従っ
て、第2圧力調整弁122の開閉を第2制御ユニット1
23により制御して原料供給ライン56と原料ベントラ
イン58との間の圧力差をなくすように構成された場合
について説明した。しかし、この構成に代えて、原料供
給ライン56と原料ベントライン58との間の圧力差を
検出するための差圧計124を、水素ガス供給源57及
び窒素ガス供給源59の出力端近くに図1中点線で示さ
れるように設け、差圧計124からの差圧検出信号U3
を第2制御ユニット123に入力し、第2制御ユニット
123によって原料供給ライン56と原料ベントライン
58との間の圧力差をなくすように第2圧力調整弁12
2を開閉制御する構成とすることもできる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the second pressure control device 120 operates according to the pressure detection signal U 2 of the second pressure gauge 121 for detecting the internal pressure of the raw material vent line 58. Opening and closing of the second control unit 1
The case where the pressure difference between the raw material supply line 56 and the raw material vent line 58 is controlled under the control of the control unit 23 to eliminate the pressure difference has been described. However, instead of this configuration, a differential pressure gauge 124 for detecting the pressure difference between the raw material supply line 56 and the raw material vent line 58 is provided near the output ends of the hydrogen gas supply source 57 and the nitrogen gas supply source 59. 1, a differential pressure detection signal U3 from the differential pressure gauge 124 is provided.
Is input to the second control unit 123, and the second control unit 123 controls the second pressure regulating valve 12 so that the pressure difference between the raw material supply line 56 and the raw material vent line 58 is eliminated.
2 may be configured to control opening and closing.

【0048】[0048]

【実施例】原料供給ラインにキャリアガスである水素と
アルシンを流した状態で、原料供給ラインと排気ガスラ
インのバルブの切り替えによりトリメチルガリウム、及
び三塩化臭化炭素を一定時間供給し、炭素ドープGaA
s層を成長した。バルブ切り替え時の差圧変動を0.7
Torrに調整した場合は成長層のシート抵抗値は29
2Ωcm-2と設計通りであった。
EXAMPLE In a state where hydrogen and arsine, which are carrier gases, were supplied to a raw material supply line, trimethyl gallium and carbon trichloride bromide were supplied for a certain period of time by switching valves of a raw material supply line and an exhaust gas line, and carbon doping was performed. GaAs
The s layer was grown. 0.7 differential pressure fluctuation when switching valves
When adjusted to Torr, the sheet resistance of the grown layer is 29.
2Ωcm -2 , which was as designed.

【0049】(比較例)同様の結晶成長を差圧変動が>
2.6kPaの状態で実施した場合の成長層のシート抵
抗値は281Ωcm-2と設計に比べて低い値となった。
(Comparative Example) The same crystal growth is caused by a difference in pressure difference.
The sheet resistance of the grown layer when the test was performed at 2.6 kPa was 281 Ωcm −2 , which was lower than the design.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、原料供給
ライン及び原料ベントラインにそれぞれ1つの圧力制御
装置を設けるだけで原料ガスの供給初期における反応器
への供給量の変動を抑えることができ、各バブラ毎に圧
力調整手段及びその制御手段を設けることが不要とな
る。この結果、高価で複雑な圧力調整機構や圧力制御の
ための制御ユニット等の使用数を低減させることがで
き、安価で高性能の気相成長半導体製造装置及び方法を
実現することができる。
According to the present invention, as described above, the fluctuation of the supply amount to the reactor at the initial stage of the supply of the source gas can be suppressed only by providing one pressure control device for each of the source supply line and the source vent line. Therefore, it is not necessary to provide pressure adjusting means and control means for each bubbler. As a result, the number of expensive and complicated pressure adjusting mechanisms and control units for pressure control can be reduced, and a low-cost and high-performance vapor-growth semiconductor manufacturing apparatus and method can be realized.

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

【図1】本発明の実施の形態の一例を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of an embodiment of the present invention.

【図2】従来の気相成長半導体製造装置の一例を示す構
成図。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a conventional vapor growth semiconductor manufacturing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

50 気相成長半導体製造装置 51 サセプタ 52 基板 53 反応器 53A 入口ポート 53B 出口ポート 56 原料供給ライン 55 コイル 58 原料ベントライン 70、80、90 バブラ 71 恒温槽 72 原料物質 73 マスフローコントローラ 74 パイプ 75、77、85、87、95、97 開閉弁 76 流量調整弁 17 パイプ 100 圧力制御システム 110 第1圧力制御装置 111 第1圧力計 112 第1圧力調整弁 113 第1制御ユニット 120 第2圧力制御装置 121 第2圧力計 122 第2圧力調整弁 123 第2制御ユニット 124 差圧計 U1、U2 圧力検出信号 U3 差圧検出信号 Reference Signs List 50 vapor-growth semiconductor manufacturing apparatus 51 susceptor 52 substrate 53 reactor 53A inlet port 53B outlet port 56 raw material supply line 55 coil 58 raw material vent line 70, 80, 90 bubbler 71 constant temperature bath 72 raw material 73 mass flow controller 74 pipe 75, 77 , 85, 87, 95, 97 On-off valve 76 Flow control valve 17 Pipe 100 Pressure control system 110 First pressure control device 111 First pressure gauge 112 First pressure control valve 113 First control unit 120 Second pressure control device 121 First 2 pressure gauge 122 second pressure regulating valve 123 second control unit 124 differential pressure gauge U1, U2 pressure detection signal U3 differential pressure detection signal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA18 CA04 CA12 EA01 EA03 HA15 JA05 JA09 5F045 AB10 AC08 AC15 BB08 BB16 EE03 EE04 EE05 EG06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K030 AA18 CA04 CA12 EA01 EA03 HA15 JA05 JA09 5F045 AB10 AC08 AC15 BB08 BB16 EE03 EE04 EE05 EG06

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板を収容する反応器と、原料ガ
スを供給するためのバブラもしくはボンベと、該反応器
内に前記原料ガスを供給するため前記反応器の入口ポー
トに連結された原料供給ラインとを有し、前記バブラも
しくはボンベからの原料ガスを選択的に前記原料供給ラ
インに供給すると共に非供給原料ガスを原料ベントライ
ンに排出するように前記バブラもしくはボンベからの原
料ガスの切り替え供給を行って前記半導体基板上に所要
の薄膜結晶層を気相成長により積層形成させるようにし
た気相成長半導体製造装置において、 前記原料供給ライン内の圧力を制御するための第1圧力
制御装置と、前記原料ベントライン内の圧力を制御する
ための第2圧力制御装置とを備え、前記第1及び第2圧
力制御装置によって前記原料供給ラインの圧力と前記原
料ベントラインの圧力との圧力差をなくすように圧力制
御して、前記原料ガスの切り替え時に前記反応器内に供
給される原料ガスの供給量に変動が生じるのを抑えるよ
うにしたことを特徴とする気相成長半導体製造装置。
1. A reactor accommodating a semiconductor substrate, a bubbler or a cylinder for supplying a source gas, and a source supply connected to an inlet port of the reactor for supplying the source gas into the reactor. A supply line for selectively supplying source gas from the bubbler or the cylinder to the source supply line and switching supply of the source gas from the bubbler or the cylinder so as to discharge a non-supply source gas to the source vent line. Performing a vapor deposition on the semiconductor substrate to form a required thin film crystal layer by vapor phase growth, a first pressure control device for controlling a pressure in the raw material supply line; A second pressure control device for controlling the pressure in the raw material vent line, and the raw material supply line is controlled by the first and second pressure control devices. Pressure so as to eliminate the pressure difference between the pressure of the source gas and the pressure of the raw material vent line, so as to suppress a fluctuation in the supply amount of the raw material gas supplied into the reactor when the raw material gas is switched. An apparatus for producing a vapor-phase grown semiconductor, comprising:
【請求項2】 前記第1圧力制御装置が、前記原料供給
ラインであって前記バブラもしくはボンベからの原料ガ
スの供給点よりも上流側に設けられた前記原料供給ライ
ン内の圧力を監視するための第1圧力監視手段と、前記
供給点よりも下流側に設けられ前記第1圧力監視手段に
応答して前記原料供給ライン内の圧力を調整するための
第1圧力調整器とを備えて成る請求項1記載の気相成長
半導体製造装置。
2. The pressure control device according to claim 1, wherein the first pressure control device monitors a pressure in the raw material supply line provided in the raw material supply line and provided upstream of a raw gas supply point from the bubbler or the cylinder. And a first pressure regulator provided downstream of the supply point to adjust the pressure in the raw material supply line in response to the first pressure monitoring means. The apparatus of claim 1.
【請求項3】 前記第2圧力制御装置が、前記原料供給
ラインと前記原料ベントラインとの差圧を監視するため
の差圧監視手段と、前記排出点よりも下流側に設けられ
前記差圧監視手段に応答して前記原料ベントライン内の
圧力を調整するための第2圧力調整器とを備えて成る請
求項1記載の気相成長半導体製造装置。
3. The pressure control device according to claim 2, wherein the second pressure control device is provided with a differential pressure monitoring means for monitoring a differential pressure between the raw material supply line and the raw material vent line, and the differential pressure monitoring device is provided downstream of the discharge point. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising a second pressure regulator for adjusting a pressure in the raw material vent line in response to monitoring means.
【請求項4】 前記第2圧力制御装置が、前記原料ベン
トラインであって前記バブラもしくはボンベからの原料
ガスの排出点よりも上流側に設けられ前記原料ベントラ
イン内の圧力を監視するための第2圧力監視手段と、前
記排出点よりも下流側に設けられ前記第2圧力監視手段
に応答して前記原料ベントライン内の圧力を調整するた
めの第2圧力調整器とを備えて成る請求項1記載の気相
成長半導体製造装置。
4. The pressure control device according to claim 2, wherein the second pressure control device is provided upstream of a discharge point of the raw material gas from the bubbler or the cylinder in the raw material vent line and monitors a pressure in the raw material vent line. And a second pressure regulator provided downstream of the discharge point for adjusting the pressure in the raw material vent line in response to the second pressure monitoring means. Item 4. A vapor growth semiconductor manufacturing apparatus according to Item 1.
【請求項5】 前記バブラもしくはボンベのキャリアガ
スと同じガスを前記原料供給ラインの上流から供給する
と共に、前記原料ベントラインの上流から窒素ガスを供
給するようにした請求項1、2、3、又は4記載の気相
成長半導体製造装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein the same gas as the carrier gas of the bubbler or the cylinder is supplied from upstream of the raw material supply line, and nitrogen gas is supplied from upstream of the raw material vent line. Or the vapor growth semiconductor manufacturing apparatus according to 4.
【請求項6】 バブラもしくはボンベからの原料ガスを
原料供給ラインまたは原料ベントラインのいずれかへ供
給するように切り替えを行って前記原料ガスを半導体基
板を収容する反応器内に選択的に供給して前記半導体基
板上に所要の薄膜結晶層を気相成長により積層形成させ
るための気相成長半導体製造装置において、 前記原料供給ライン内の圧力を制御するための第1圧力
制御装置と、前記原料ベントライン内の圧力を制御する
ための第2圧力制御装置とを備え、前記第1及び第2圧
力制御装置によって前記原料供給ライン内の圧力制御と
前記原料ベントライン内の圧力制御とを行い、前記原料
ガスの切り替え時に前記原料ガスの前記反応器内への供
給量に変動が生じるのを抑えるようにしたことを特徴と
する気相成長半導体製造装置。
6. A source gas from a bubbler or a cylinder is switched to be supplied to either a source supply line or a source vent line, and the source gas is selectively supplied to a reactor accommodating a semiconductor substrate. A vapor pressure growth semiconductor manufacturing apparatus for laminating and forming a required thin film crystal layer on the semiconductor substrate by vapor phase growth, comprising: a first pressure control device for controlling a pressure in the raw material supply line; A second pressure control device for controlling the pressure in the vent line, and the first and second pressure control devices perform pressure control in the raw material supply line and pressure control in the raw material vent line, Vapor growth semiconductor manufacturing apparatus characterized in that fluctuations in the supply amount of the source gas into the reactor at the time of switching of the source gas are suppressed.
【請求項7】 バブラもしくはボンベからの原料ガスを
原料供給ラインまたは原料ベントラインのいずれかへ供
給するように切り替えを行って前記原料ガスを半導体基
板を収容する反応器内に選択的に供給して前記半導体基
板上に所要の薄膜結晶層を気相成長により積層形成させ
るための気相成長半導体製造方法において、 ベントラインに流す窒素の流量と圧力調整器の設定とを
変えることで原料供給配管内圧力とベントライン内圧力
を原料ガス供給点で等しくなるよう調整し、前記原料供
給ライン内の圧力制御と前記原料ベントライン内の圧力
制御とによって前記原料ガスの切り替え時に前記原料ガ
スの前記反応器内への供給量に変動が生じるのを抑える
ようにしたことを特徴とする気相成長半導体製造方法。
7. A source gas from a bubbler or a cylinder is switched so as to be supplied to either a source supply line or a source vent line, and the source gas is selectively supplied to a reactor accommodating a semiconductor substrate. In the method for manufacturing a vapor-growth semiconductor for laminating a required thin film crystal layer on the semiconductor substrate by vapor-phase growth, the flow rate of nitrogen flowing through a vent line and the setting of a pressure regulator are changed to supply raw material. The internal pressure and the pressure in the vent line are adjusted to be equal at the source gas supply point, and the reaction of the source gas during switching of the source gas is performed by controlling the pressure in the source supply line and the pressure control in the source vent line. A method for manufacturing a vapor-phase grown semiconductor, characterized in that fluctuations in the supply amount into the vessel are suppressed.
【請求項8】 請求項1、2、3、、4又は6記載の気
相成長半導体製造装置において前記原料ガスの切り替え
時における前記供給ライン内の圧力変動を2.5KPa
以下に抑えるようにして気相成長をおこなわせるように
した請求項7記載の気相成長半導体製造方法。
8. The gas phase growth semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a pressure fluctuation in the supply line at the time of switching the source gas is reduced to 2.5 KPa.
8. The method of manufacturing a semiconductor according to claim 7, wherein the vapor phase growth is performed while suppressing the temperature to below.
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