JP2004327534A - Organic metal material vapor phase epitaxy device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体基板上にエピタキシャル成長させる有機金属原料を収容した原料容器を冷媒で冷却しながら、その原料容器内にキャリアガスを導入して原料ガスを取出す原料ガス供給部を具備する有機金属気相成長装置に関する。
【0002】
例えば、GaAs,AlGaAs,GaAsP,InGaAsなどの化合物半導体の結晶薄膜を所定の半導体基板上にエピタキシャル成長させる場合、これらの化合物半導体を構成する各元素の有機金属原料を気体の状態で反応炉内に供給する原料ガス供給部を具備する有機金属気相成長装置が使用される。
【0003】
また、一般に有機金属原料は、空気と反応すると発火する性質を有するため密閉された専用の原料容器に収容されて取扱われるとともに、原料ガスを発生させる際には、有機金属原料表面の蒸気圧を極力一定にするために冷媒で冷却される。
【0004】
従来の有機金属気相成長装置の原料ガス供給部の一例の断面図を図2に示す。
【0005】
原料ガス供給部1は、例えば、水、あるいは、フッ素系不活性液体などの冷媒2が満たされた上方開放型の恒温槽3と、その冷媒2内に浸漬され、有機金属原料4を収容して密閉された原料容器5と、その原料容器5内にキャリアガス6aを供給するキャリアガス供給配管7と、原料容器5から原料ガスを含んだキャリアガス6bを取出す原料ガス取出配管8とで構成されている。
【0006】
また、原料容器5には、元々、2本の配管が取付けられている。1本は、ガス導入配管9であり、原料容器5内の有機金属原料4に一端を浸漬し、キャリアガス6aのバブルを発生させる役目をする。他の1本は、ガス導出配管10であり、有機金属原料4表面から発生する原料ガスを含んだキャリアガス6bを取出す役目をする。これらの配管9,10は、ニップル11を介して、それぞれキャリアガス供給配管7と原料ガス取出配管8に接続されている。また、各配管7,8,9,10の途中には、それぞれ開閉バルブ12が設けられており、キャリアガス6a,6bの流通および停止が自在となっている。
【0007】
尚、恒温槽3が上方開放となっているのは、冷媒2や原料容器5の出し入れを容易にするためと、冷媒2から大気への放熱を可能にし冷媒2の温度上昇を低減させるためである。
【0008】
この原料ガス供給部1で常温で固体あるいは液体である有機金属原料4を気化させる方法は、密閉された原料容器5内にキャリアガス6aとして、例えば、水素(H2)を送り込み、そのキャリアガス6aによって液体原料を泡立てて気化させたり、あるいは、固体原料を昇華させたりして気化するものである。ここで、原料容器5内の有機金属原料4は冷媒2で冷却され、収容された冷媒2の液量で決定される冷却能力の範囲において極力、温度均一性および温度安定性(経時的に温度を一定に保つこと)が確保されるようになっている。そして、気化した原料ガスを含むキャリアガス6bは反応炉(図示せず)に輸送され熱分解などを利用して、半導体基板(図示せず)上に結晶薄膜(図示せず)をエピタキシャル成長させる。
【0009】
ここで、結晶薄膜(図示せず)の厚さを均一な厚さに成長させるには、原料ガスが安定して反応炉(図示せず)に供給されることが重要であり、このためには、原料容器5内の蒸気圧が安定している必要があり、さらに、この蒸気圧を安定させるためには、有機金属原料4の表面温度を常に一定に保つことが重要となる。
【0010】
このため、例えば、冷媒2中に熱電対13を配置し、その測定値に基づいて、冷媒2を攪拌子14で攪拌するなどして、冷媒2の温度均一性を向上させる工夫が為されてきた(例えば、特許文献1。)。
【0011】
【特許文献1】
特開平9−227283号公報 (第2頁、0008段落,図3)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の有機金属気相成長装置の原料ガス供給部1では、恒温槽3が上方開放となっているため、冷媒2表面から大気への放熱が生じ、どうしても、冷媒2の上側と下側とで無視できない温度差が生じ温度均一性を低下させた。また、このように放熱による温度変化が生じた冷媒2を攪拌子14で攪拌しても、温度均一性は改善できても、温度安定性(経時的に温度を一定に保つこと)を確保することは困難であった。
【0013】
本発明の目的は、有機金属原料を収容した原料容器を冷却する冷媒の温度均一性および温度安定性をより向上させ、結晶基板上に均一な厚さの結晶薄膜を成長させることができる原料ガス供給部を具備した有機金属気相成長装置を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機金属気相成長装置は、
少なくとも、
冷媒が満たされた恒温槽と、
冷媒内に浸漬され、エピタキシャル成長させる有機金属原料を収容した原料容器と、
原料容器内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給配管と、
原料容器から原料ガスを含んだキャリアガスを取出す原料ガス取出配管とを備えた原料ガス供給部を具備する有機金属気相成長装置において、
恒温槽内に冷媒を順次供給する冷媒供給配管と、
恒温槽内の冷媒を順次排出する冷媒排出配管とを備え、
恒温槽内の冷媒を入換え可能としたことを特徴とする有機金属気相成長装置である。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の有機金属気相成長装置の原料ガス供給部の一例の断面図を図1に示す。尚、図2と同一部分には同一符号を付す。
【0016】
原料ガス供給部101は、例えば、水、あるいは、フッ素系不活性液体などの冷媒2が満たされた本発明の特徴である密閉型の恒温槽102と、冷媒2内に浸漬され、有機金属原料4を収容して密閉された原料容器5と、その原料容器5内にキャリアガス6aを供給するキャリアガス供給配管7と、原料容器5から原料ガスを含んだキャリアガス6bを取出す原料ガス取出配管8と、恒温槽102内に外部から新しい冷媒2を順次供給する本発明の特徴である冷媒供給配管103と、恒温槽102内から冷媒2を順次排出する本発明の特徴である冷媒排出配管104と、恒温槽102に供給する冷媒2の温度を所望の温度に制御する本発明の特徴である冷媒温度制御部105とで構成されている。
【0017】
また、原料容器5には、元々、2本の配管が取付けられている。1本は、ガス導入配管9であり、原料容器5内の有機金属原料4に一端を浸漬し、キャリアガス6aのバブルを発生させる役目をする。他の1本は、ガス導出配管10であり、有機金属原料4表面から発生する原料ガスを含んだキャリアガス6bを取出す役目をする。これらの配管9,10は、ニップル11を介して、それぞれキャリアガス供給配管7と原料ガス取出配管8に接続されている。また、各配管7,8,9,10の途中には、それぞれ開閉バルブ12が設けられ、キャリアガス6a,6bの流通および停止が自在となっている。
【0018】
また、恒温槽102は、有底筒状の容器部102aと蓋部102bとで構成されており、容器部102aに対して例えば、Oリング106などのシーリング材を介して、付属の止具107を用いて蓋部102bを装着することで恒温槽102を密閉できるようになっている。また、容器部102aおよび蓋部102bの壁材は、壁材内部に空間102cを設けた2重構造となっており、その空間102cは真空状態とし、全面に亘って均一な優れた断熱効果が得られるようになっている。
【0019】
また、冷媒供給配管103および冷媒排出配管104の途中には、それぞれ開閉バルブ12が設けられ、冷媒2の流通および停止が自在となっている。尚、原料ガス供給作業中は、流通状態とし恒温槽102内の冷媒2を温度制御された新たな冷媒2と入換えながら作業できるようになっている。
【0020】
この原料ガス供給部101で常温で固体あるいは液体である有機金属原料4を気化させる方法は、密閉された原料容器5内にキャリアガス6aとして例えば、水素(H2)を送り込み、そのキャリアガス6aによって液体原料を泡立てて気化させたり、あるいは、固体原料を昇華させたりして気化するものである。ここで、恒温槽102は、従来のように上方開放型ではなく密閉型であるため、冷媒2表面から大気への放熱がなく、冷媒2に放熱による温度差を生じさせることがない。また、恒温槽102内の冷媒2は、常に予め設定した温度に制御された新たな冷媒2と入換えられるため、従来のように恒温槽に収容された冷媒2の液量によって冷却能力が限定されてしまうことがない。そして、気化した原料ガスを含むキャリアガス6bは反応炉(図示せず)に輸送され熱分解などを利用して、半導体基板(図示せず)上に結晶薄膜(図示せず)をエピタキシャル成長させる。
【0021】
このようにして、原料容器5内の有機金属原料4を冷却する冷媒2の温度均一性および温度安定性(経時的に温度を一定に保つこと)を向上させることで、有機金属4表面の蒸気圧を一定させ、より品質のよい原料ガスの供給が可能となる。
【0022】
尚、上記では、恒温槽102内に順次供給する冷媒2の温度を予め設定した温度に制御して供給する方法で説明したが、恒温槽102内に温度センサ(図示せず)を配置して、その温度センサ(図示せず)の信号に基づいて制御する構成としてもよい。また、恒温槽102の壁材内部を真空状態とすることで説明したが、例えば、ポリウレタンやグラスウールや発泡ポリエチレンなどの断熱材で装填する構成であってもよいことは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】
本発明の有機金属原料気相成長装置の原料ガス供給部101によれば、冷媒2を満たした恒温槽102が密閉型であるため、冷媒2表面から大気への放熱がなく、冷媒2の上側と下側の温度ばらつきが少なく温度均一性が向上する。また、恒温槽102内の冷媒2を順次、所望の温度に制御された新たな冷媒2に入換えるため、温度安定性(経時的に温度を一定に保つこと)に優れている。また、恒温槽102の壁材を2重構造とし壁材内部の空間102cを真空状態とすると全面に亘って優れた断熱効果が得られ、温度均一性および温度安定性(経時的に温度を一定に保つこと)を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機金属気相成長装置の原料ガス供給部の一例の断面図
【図2】従来の有機金属気相成長装置の原料ガス供給部の一例の断面図
【符号の説明】
1 従来の原料ガス供給部
2 冷媒
3 従来の上方開放型の恒温槽
4 有機金属原料
5 原料容器
6a キャリアガス
6b 原料ガスを含んだキャリアガス
7 キャリアガス供給配管
8 原料ガス取出配管
9 ガス導入配管
10 ガス導出配管
11 ニップル
12 開閉バルブ
13 熱電対
14 攪拌子
101 本発明の原料ガス供給部
102 本発明の密閉型の恒温槽
102a 容器部
102b 蓋部
103 冷媒供給配管
104 冷媒排出配管
105 冷媒温度制御部
106 Oリング
107 止具[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides, for example, an organic apparatus having a source gas supply unit for introducing a carrier gas into a source container and extracting the source gas while cooling a source container containing an organic metal source to be epitaxially grown on a semiconductor substrate with a refrigerant. The present invention relates to a metal vapor deposition apparatus.
[0002]
For example, when a crystal thin film of a compound semiconductor such as GaAs, AlGaAs, GaAsP, or InGaAs is epitaxially grown on a predetermined semiconductor substrate, an organic metal raw material of each element constituting these compound semiconductors is supplied into the reaction furnace in a gaseous state. A metal organic chemical vapor deposition apparatus having a raw material gas supply unit is used.
[0003]
In general, an organometallic raw material has a property of igniting when it reacts with air, so that it is housed and handled in a closed dedicated raw material container.When generating a raw material gas, the vapor pressure of the surface of the organic metal raw material is reduced. It is cooled with a refrigerant to keep it as constant as possible.
[0004]
FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of a source gas supply unit of a conventional metal organic chemical vapor deposition apparatus.
[0005]
The raw material
[0006]
The
[0007]
The reason why the
[0008]
In the method of vaporizing the organometallic
[0009]
Here, in order to grow the thickness of the crystal thin film (not shown) to a uniform thickness, it is important that the source gas is supplied to the reaction furnace (not shown) stably. It is necessary that the vapor pressure in the
[0010]
For this reason, for example, a device has been devised to improve the temperature uniformity of the
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-9-227283 (
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the source
[0013]
An object of the present invention is to improve the temperature uniformity and temperature stability of a coolant for cooling a raw material container containing an organometallic raw material, and to increase the temperature of a raw material gas capable of growing a crystal thin film having a uniform thickness on a crystal substrate. An object of the present invention is to provide a metal organic chemical vapor deposition apparatus provided with a supply unit.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The metal organic chemical vapor deposition apparatus of the present invention is:
at least,
A thermostat bath filled with refrigerant,
A raw material container containing an organic metal raw material to be immersed in a coolant and epitaxially grown,
A carrier gas supply pipe for supplying a carrier gas into the raw material container,
In a metal organic chemical vapor deposition apparatus including a source gas supply unit having a source gas extraction pipe for extracting a carrier gas containing a source gas from a source container,
A refrigerant supply pipe for sequentially supplying the refrigerant into the constant temperature bath,
A refrigerant discharge pipe for sequentially discharging the refrigerant in the constant temperature bath,
An organometallic vapor phase epitaxy apparatus characterized in that a refrigerant in a thermostat can be exchanged.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an example of the source gas supply unit of the metal organic chemical vapor deposition apparatus of the present invention. The same parts as those in FIG.
[0016]
The raw material
[0017]
The
[0018]
The constant temperature bath 102 includes a bottomed cylindrical container portion 102a and a
[0019]
In the middle of the
[0020]
In the method of vaporizing the organometallic
[0021]
In this way, by improving the temperature uniformity and temperature stability (keeping the temperature constant over time) of the refrigerant 2 that cools the organometallic
[0022]
In the above description, the method has been described in which the temperature of the refrigerant 2 sequentially supplied into the constant temperature bath 102 is controlled and supplied to a preset temperature, but a temperature sensor (not shown) is disposed in the constant temperature bath 102. The control may be performed based on a signal from a temperature sensor (not shown). In addition, although the description has been made by setting the inside of the wall material of the thermostat 102 to a vacuum state, it is needless to say that the wall material may be loaded with a heat insulating material such as polyurethane, glass wool, or foamed polyethylene.
[0023]
【The invention's effect】
According to the source
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a source gas supply unit of a metal organic chemical vapor deposition apparatus of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of a source gas supply unit of a conventional metal organic chemical vapor deposition apparatus.
DESCRIPTION OF
Claims (5)
冷媒が満たされた恒温槽と、
前記冷媒内に浸漬され、エピタキシャル成長させる有機金属原料を収容した原料容器と、
前記原料容器内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給配管と、
前記原料容器から原料ガスを含んだキャリアガスを取出す原料ガス取出配管とを備えた原料ガス供給部を具備する有機金属気相成長装置において、
前記恒温槽内に前記冷媒を順次供給する冷媒供給配管と、
前記恒温槽内の前記冷媒を順次排出する冷媒排出配管とを備え、
前記恒温槽内の前記冷媒を入換え可能としたことを特徴とする有機金属気相成長装置。at least,
A thermostat bath filled with refrigerant,
A raw material container that is immersed in the refrigerant and contains an organic metal raw material to be epitaxially grown,
A carrier gas supply pipe for supplying a carrier gas into the raw material container,
In an organometallic vapor phase epitaxy apparatus including a source gas supply unit having a source gas extraction pipe for extracting a carrier gas containing a source gas from the source container,
A refrigerant supply pipe for sequentially supplying the refrigerant into the constant temperature bath,
A refrigerant discharge pipe for sequentially discharging the refrigerant in the constant temperature bath,
An organometallic vapor phase epitaxy apparatus wherein the refrigerant in the thermostat is exchangeable.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003117013A JP2004327534A (en) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | Organic metal material vapor phase epitaxy device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003117013A JP2004327534A (en) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | Organic metal material vapor phase epitaxy device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2004327534A true JP2004327534A (en) | 2004-11-18 |
Family
ID=33497051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003117013A Pending JP2004327534A (en) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | Organic metal material vapor phase epitaxy device |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
2003
- 2003-04-22 JP JP2003117013A patent/JP2004327534A/en active Pending
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