JP2003347219A - Vapor growing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は気相成長装置、特に
半導体装置の製造に用いられる有機金属気相成長装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vapor phase epitaxy apparatus, and more particularly to an organometallic vapor phase epitaxy apparatus used for manufacturing a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図2は従来の有機金属気相成長(MOV
PE)装置30のシステム図である。水素ガスまたはチ
ッソガスのキャリアーガスはガスボンベ31から出たあ
と3系統に分かれる。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a conventional metal organic chemical vapor deposition (MOV).
2 is a system diagram of a (PE) device 30. FIG. The carrier gas of hydrogen gas or nitrogen gas is divided into three systems after leaving the gas cylinder 31.
【0003】第1系統32を通るキャリアーガスはマス
フローコントローラー(MFC)(1)33で流量を制
御されながら圧力制御バルブ34を通り反応槽35に至
る。The carrier gas passing through the first system 32 reaches a reaction tank 35 through a pressure control valve 34 while the flow rate is controlled by a mass flow controller (MFC) (1) 33.
【0004】第2系統36のキャリアーガスはMFC
(2)37で流量を制御されながらソース(1)38の
槽に入り、ソース(1)38の液体をバブリングし、蒸
発させ、ソース(1)38の蒸気を含んで圧力制御バル
ブ34を通り反応槽35に至る。ソース(1)38の液
体は有機金属であり、たとえばトリメチルインジウム
(TMI)である。The carrier gas of the second system 36 is MFC
(2) While controlling the flow rate at 37, the liquid enters the tank of the source (1) 38, bubbling and evaporating the liquid of the source (1) 38, and contains the vapor of the source (1) 38 and passes through the pressure control valve 34. The reaction tank 35 is reached. The liquid of the source (1) 38 is an organic metal, for example, trimethylindium (TMI).
【0005】第3系統39のキャリアーガスはMFC
(3)40で流量を制御されながらソース(2)41の
槽に入り、ソース(2)41の液体をバブリングし、蒸
発させ、ソース(2)41の蒸気を含んで圧力制御バル
ブ34を通り反応槽35に至る。ソース(2)41の液
体も有機金属であり、たとえばジエチルジンク(DEZ
n)である。The carrier gas of the third system 39 is MFC
(3) While the flow rate is controlled at 40, the liquid enters the source (2) 41 tank, bubbling and evaporating the liquid of the source (2) 41, and contains the vapor of the source (2) 41 and passes through the pressure control valve 34. The reaction tank 35 is reached. The liquid of the source (2) 41 is also an organic metal, for example, diethyl zinc (DEZ).
n).
【0006】反応槽35の中は真空ポンプ42により低
圧になっている。反応槽35の中にはサセプター43が
ありその上に半導体ウェハー44が載っている。サセプ
ター43にはヒーターが内蔵されているので半導体ウェ
ハー44を所定の温度に加熱することができる。The pressure inside the reaction tank 35 is reduced by a vacuum pump 42. A susceptor 43 is provided in the reaction tank 35, and a semiconductor wafer 44 is mounted thereon. Since the susceptor 43 has a built-in heater, the semiconductor wafer 44 can be heated to a predetermined temperature.
【0007】ソース(1)38および/またはソース
(2)41の有機金属分子の蒸気を含んだキャリアーガ
スは半導体ウェハー44に吹き付けられる。半導体ウェ
ハー44に衝突した有機金属分子は半導体ウェハー44
が高温になっているので速やかに分解し、残った金属原
子が半導体ウェハー44表面でエピタクシャル成長す
る。ソース(1)38を主たる金属、ソース(2)41
を不純物金属とすれば不純物を含んだエピタクシャル層
が形成できる。A carrier gas containing vapor of organometallic molecules of the source (1) 38 and / or the source (2) 41 is blown to the semiconductor wafer 44. The organometallic molecules that collide with the semiconductor wafer 44
Is rapidly decomposed because the temperature is high, and the remaining metal atoms grow epitaxially on the surface of the semiconductor wafer 44. Source (1) 38 is the main metal, Source (2) 41
Is an impurity metal, an epitaxial layer containing an impurity can be formed.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】例えば受光ダイオード
のInGaAs光吸収層、n−InPウインドウ層など
の不純物濃度は低くて、10E16/cm3オーダーで
ある(10Enで10のn乗を表わす)。したがってこ
のときソース(2)41を不純物とすると、ソース
(2)41のMFC(3)40を流れるキャリアーガス
流量は3cc/min程度である。For example, the impurity concentration of the InGaAs light absorption layer, the n-InP window layer, etc. of the light-receiving diode is low and is of the order of 10E16 / cm3 (10En represents 10 to the nth power). Therefore, at this time, if the source (2) 41 is an impurity, the flow rate of the carrier gas flowing through the MFC (3) 40 of the source (2) 41 is about 3 cc / min.
【0009】一方例えばレーザーダイオードのInPバ
ッファー層の不純物濃度はそれに比べて2桁も高く10
E18/cm3オーダーである。したがってこのときソ
ース(2)41を不純物とすると、ソース(2)41の
MFC(3)40を流れるキャリアーガス流量は30c
c/min程度にもなる。On the other hand, for example, the impurity concentration of the InP buffer layer of the laser diode is two orders of magnitude higher than that of the InP buffer layer.
It is on the order of E18 / cm3. Therefore, at this time, if the source (2) 41 is an impurity, the flow rate of the carrier gas flowing through the MFC (3) 40 of the source (2) 41 is 30 c
c / min.
【0010】MFCは精度良く流量制御のできる領域が
狭いので上に述べた例の両方を1台のMFCで制御する
ことはできない。そのため従来はMFC(3)40とは
流量領域の異なる別のMFC(4)45を設けMFC
(3)40とMFC(4)45を流量に応じて切り替え
ていた。そのため装置が複雑になりコストが高くなって
いた。Since the MFC has a narrow range in which the flow rate can be accurately controlled, it is impossible to control both of the above-mentioned examples with one MFC. Therefore, conventionally, another MFC (4) 45 having a different flow rate region from the MFC (3) 40 is provided and the MFC (4) 45 is provided.
(3) The 40 and the MFC (4) 45 are switched according to the flow rate. As a result, the apparatus becomes complicated and the cost increases.
【0011】本発明は桁違いに異なる流量のガスを1台
のMFCで精度良く制御することを目的とする。An object of the present invention is to precisely control gases of different flow rates by a single MFC.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】従来はMFCを通過する
ガスが連続的であった。しかし本発明ではMFCを通過
するガスをパルス的に制御するようにする。これはパル
ス的に開閉するバルブをMFCと直列に入れ、バルブの
開閉を自動制御して実現させる。バルブの開時間の比率
(デューティレイショ)を例えば1/10にすれば流量
は実質1/10になり、1/100にすれば流量は実質
1/100になる。Conventionally, gas passing through the MFC has been continuous. However, in the present invention, the gas passing through the MFC is controlled in a pulsed manner. This is realized by inserting a valve that opens and closes in a pulsed manner in series with the MFC, and automatically controls the opening and closing of the valve. If the ratio (duty ratio) of the valve opening time is, for example, 1/10, the flow rate is substantially 1/10, and if it is 1/100, the flow rate is substantially 1/100.
【0013】この場合不純物が間欠的に供給されること
になるが、成長中には不純物原子は固体中でも拡散する
ので不純物原子の分布が不均一になることはない。つま
り不純物原子の分布は従来と同じように均一になる。In this case, the impurities are supplied intermittently. However, during the growth, the impurity atoms are diffused even in the solid, so that the distribution of the impurity atoms does not become uneven. That is, the distribution of impurity atoms becomes uniform as in the conventional case.
【0014】デューティレイショの選び方は自由である
が例えば1、1/10、1/100の3種類とすれば1
台のMFCが3台のMFCの代りをすることができる。
このようにして装置が簡単になりコストが下げられる。The duty ratio can be freely selected. For example, if there are three types, ie, 1, 1/10, and 1/100, 1
Three MFCs can take the place of three MFCs.
In this way, the apparatus is simplified and costs are reduced.
【0015】請求項1記載の発明は流量がマスフローコ
ントローラーで制御されたキャリアーガスにより有機金
属の液体ソースをバブリングし蒸発させ、有機金属の蒸
気をキャリアーガスに載せて加熱された半導体ウェハー
に吹き付け、半導体ウェハー表面に有機金属の分解した
金属原子をエピタクシャル成長させる有機金属気相成長
装置において、キャリアーガスを間欠的に流すことを特
徴とする有機金属気相成長装置である。According to the first aspect of the present invention, a liquid source of an organic metal is bubbled and evaporated by a carrier gas whose flow rate is controlled by a mass flow controller, and a vapor of the organic metal is placed on the carrier gas and sprayed onto a heated semiconductor wafer. An organometallic vapor phase epitaxy apparatus for epitaxially growing metal atoms obtained by decomposing an organic metal on a semiconductor wafer surface, wherein a carrier gas is intermittently flown.
【0016】請求項2記載の発明は請求項1記載の有機
金属気相成長装置において、キャリアーガスを間欠的に
流すため、間欠的に自動開閉するバルブをマスフローコ
ントローラーに直列に接続したことを特徴とする有機金
属気相成長装置である。According to a second aspect of the present invention, in the metal organic chemical vapor deposition apparatus according to the first aspect, a valve for automatically opening and closing intermittently is connected in series to the mass flow controller in order to intermittently flow the carrier gas. Metal organic chemical vapor deposition apparatus.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】次に図を用いて本発明の実施の形
態を説明する。図1は本発明の有機金属気相成長(MO
VPE)装置の一例10のシステム図である。水素ガス
またはチッソガスのキャリアーガスはガスボンベ11か
ら出たあと3系統に分かれる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a metal organic chemical vapor deposition (MO) of the present invention.
FIG. 11 is a system diagram of an example 10 of a (VPE) device. The carrier gas of hydrogen gas or nitrogen gas is divided into three systems after leaving the gas cylinder 11.
【0018】第1系統12を通るキャリアーガスはマス
フローコントローラー(MFC)(1)13で流量を制
御されながら圧力制御バルブ14を通り反応槽15に至
る。The carrier gas passing through the first system 12 reaches the reaction tank 15 through the pressure control valve 14 while the flow rate is controlled by the mass flow controller (MFC) (1) 13.
【0019】第2系統16のキャリアーガスはMFC
(2)17で流量を制御されながらソース(1)18の
槽に入り、液体状のソース(1)18をバブリングし、
蒸発させ、ソース(1)18の蒸気を含んで圧力制御バ
ルブ14を通り反応槽15に至る。ソース(1)18の
液体は有機金属であり、たとえばトリメチルインジウム
(TMI)である。The carrier gas of the second system 16 is MFC
(2) While controlling the flow rate at 17, enter the tank of the source (1) 18 and bubbling the liquid source (1) 18;
The mixture is evaporated and contains the vapor of the source (1) 18 and reaches the reaction tank 15 through the pressure control valve 14. The liquid of the source (1) 18 is an organic metal, for example, trimethylindium (TMI).
【0020】第3系統19のキャリアーガスはまずパル
スバルブ20で通過時間のデューティーレイショを制御
され、次に通過時の流量をMFC(3)21で制御され
ながらソース(2)22の槽に入り、ソース(2)22
の液体をバブリングし、蒸発させ、ソース(2)22の
蒸気を含んで圧力制御バルブ14を通り反応槽15に至
る。The carrier gas of the third system 19 enters the tank of the source (2) 22 while the duty ratio of the passage time is first controlled by the pulse valve 20 and the flow rate at the time of passage is controlled by the MFC (3) 21. , Source (2) 22
Is bubbled and evaporated, and contains the vapor of the source (2) 22 and reaches the reaction tank 15 through the pressure control valve 14.
【0021】パルスバルブ20のデューティーレイショ
はバルブコントローラー23で例えば1/10とか1/
100に自由に設定できその設定値は自動的に維持制御
される。The duty ratio of the pulse valve 20 is, for example, 1/10 or 1 /
100 can be freely set and the set value is automatically maintained and controlled.
【0022】図ではパルスバルブ20がMFC(3)2
1の手前にあるが、これはMFC(3)21とソース
(2)22との間にあっても良い。In the figure, the pulse valve 20 is an MFC (3) 2
1, but may be between the MFC (3) 21 and the source (2) 22.
【0023】ソース(2)22の液体も有機金属であ
り、たとえばジエチルジンク(DEZn)である。The liquid of the source (2) 22 is also an organic metal, for example, diethyl zinc (DEZn).
【0024】反応槽15の中は真空ポンプ24により低
圧になっている。反応槽15の中にはサセプター25が
ありその上に半導体ウェハー26が載っている。サセプ
ター25にはヒーターが内蔵されていて半導体ウェハー
26を所定の温度に加熱することができる。The pressure inside the reaction tank 15 is reduced by a vacuum pump 24. The reaction tank 15 has a susceptor 25 on which a semiconductor wafer 26 is mounted. The susceptor 25 has a built-in heater and can heat the semiconductor wafer 26 to a predetermined temperature.
【0025】ソース(1)18および/またはソース
(2)22の有機金属分子の蒸気を含んだキャリアーガ
スは半導体ウェハー26に吹き付けられる。半導体ウェ
ハー26に衝突した有機金属分子は半導体ウェハー26
が高温になっているので速やかに分解し、残った金属原
子が半導体ウェハー26表面でエピタクシャル成長す
る。ソース(1)18を主たる金属、ソース(2)22
を不純物金属とすれば不純物を含んだエピタクシャル層
が形成できる。The carrier gas containing the vapor of the organometallic molecules of the source (1) 18 and / or the source (2) 22 is blown onto the semiconductor wafer 26. The organometallic molecules that collided with the semiconductor wafer 26
Is heated to a high temperature, so that it is quickly decomposed, and the remaining metal atoms grow epitaxially on the surface of the semiconductor wafer 26. Source (1) 18 is the main metal, Source (2) 22
Is an impurity metal, an epitaxial layer containing an impurity can be formed.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明ではMFCを通過するガスを連続
的ではなくパルス的にした。そのためにパルス的に開閉
するバルブをMFCと直列に入れ、バルブの開閉を自動
制御して実現させた。バルブの開時間の比率(デューテ
ィレイショ)は自由に設定でき、例えば1/10にすれ
ば流量は実質1/10になり、1/100にすれば流量
は実質1/100になる。According to the present invention, the gas passing through the MFC is pulsed, not continuous. For this purpose, a valve that opens and closes in a pulsed manner is inserted in series with the MFC, and the opening and closing of the valve is automatically controlled to be realized. The valve opening time ratio (duty ratio) can be freely set. For example, if the ratio is 1/10, the flow rate is substantially 1/10, and if it is 1/100, the flow rate is substantially 1/100.
【0027】この場合不純物が間欠的に供給されること
になるが、成長中には不純物原子は固体中でも拡散する
ので不純物原子の分布は従来と同じように均一になる。In this case, the impurities are intermittently supplied, but during the growth, the impurity atoms are diffused even in the solid, so that the distribution of the impurity atoms becomes uniform as in the conventional case.
【0028】デューティレイショの選び方は自由である
が例えば1、1/10、1/100の3種類とすれば1
台のMFCが3台のMFCの代りをすることができる。
そのため装置構成が簡単になりコストが下げられる。The duty ratio can be freely selected. For example, if there are three types, ie, 1, 1/10, and 1/100, 1
Three MFCs can take the place of three MFCs.
Therefore, the device configuration is simplified and the cost is reduced.
【図1】 本発明の有機金属気相成長(MOVPE)装
置の一例のシステム図FIG. 1 is a system diagram of an example of a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) apparatus of the present invention.
【図2】 従来の有機金属気相成長(MOVPE)装置
のシステム図FIG. 2 is a system diagram of a conventional metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) apparatus.
10 本発明の有機金属気相成長装置 11 ガスボンベ 12 第1系統 13 MFC(1) 14 圧力制御バルブ 15 反応槽 16 第2系統 17 MFC(2) 18 ソース(1) 19 第3系統 20 パルスバルブ 21 MFC(3) 22 ソース(2) 23 バルブコントローラー 24 真空ポンプ 25 サセプター 26 半導体ウェハー 30 従来の有機金属気相成長装置 31 ガスボンベ 32 第1系統 33 MFC(1) 34 圧力制御バルブ 35 反応槽 36 第2系統 37 MFC(2) 38 ソース(1) 39 第3系統 40 MFC(3) 41 ソース(2) 42 真空ポンプ 43 サセプター 44 半導体ウェハー 45 MFC(4) 10. Organometallic vapor phase epitaxy apparatus of the present invention 11 Gas cylinder 12 First system 13 MFC (1) 14 Pressure control valve 15 Reaction tank 16 Second system 17 MFC (2) 18 sources (1) 19 Third system 20 pulse valve 21 MFC (3) 22 sources (2) 23 Valve Controller 24 vacuum pump 25 Susceptor 26 Semiconductor wafer 30 Conventional Metalorganic Vapor Phase Epitaxy System 31 Gas cylinder 32 1st system 33 MFC (1) 34 Pressure control valve 35 Reaction tank 36 Second system 37 MFC (2) 38 sauces (1) 39 Third system 40 MFC (3) 41 Source (2) 42 vacuum pump 43 Susceptor 44 Semiconductor wafer 45 MFC (4)
Claims (2)
れたキャリアーガスにより有機金属の液体ソースをバブ
リングし蒸発させ、前記有機金属の蒸気を前記キャリア
ーガスに載せて加熱された半導体ウェハーに吹き付け、
前記半導体ウェハー表面に前記有機金属の分解した金属
原子をエピタクシャル成長させる有機金属気相成長装置
において、前記キャリアーガスを間欠的に流すことを特
徴とする有機金属気相成長装置。An organic metal liquid source is bubbled and evaporated by a carrier gas whose flow rate is controlled by a mass flow controller, and the organic metal vapor is placed on the carrier gas and sprayed on a heated semiconductor wafer.
A metal organic chemical vapor deposition apparatus for intermittently flowing the carrier gas in a metal organic chemical vapor deposition apparatus for epitaxially growing metal atoms decomposed of the organic metal on the surface of the semiconductor wafer.
いて、前記キャリアーガスを間欠的に流すため、間欠的
に自動開閉するバルブを前記マスフローコントローラー
に直列に接続したことを特徴とする有機金属気相成長装
置。2. The organic metal vapor phase epitaxy apparatus according to claim 1, wherein an intermittent automatic opening / closing valve is connected in series to said mass flow controller for intermittently flowing said carrier gas. Metallic vapor phase epitaxy.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002154989A JP2003347219A (en) | 2002-05-29 | 2002-05-29 | Vapor growing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002154989A JP2003347219A (en) | 2002-05-29 | 2002-05-29 | Vapor growing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003347219A true JP2003347219A (en) | 2003-12-05 |
Family
ID=29771613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002154989A Pending JP2003347219A (en) | 2002-05-29 | 2002-05-29 | Vapor growing device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2003347219A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007329252A (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Sharp Corp | Method and device for vapor phase epitaxial growth |
-
2002
- 2002-05-29 JP JP2002154989A patent/JP2003347219A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007329252A (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Sharp Corp | Method and device for vapor phase epitaxial growth |
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