JPH01187808A - 層を有する半導体装置又は物品のエピタキシヤル製造のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第一に、多数の計量されたガスを脈動式反応
器（ｐｕｌｓｅｄ　ｒｅａｃ１０ｒ）に送り、この反応
器において分子の分解及び原子のデポジッション（ｄｅ
ｐｏｓ　ｉ　ｔ　１ｏｎ）を行うことより成る、層を有
する半導体装置又は物品をエピタキシャル製造する方法
に関する。

加熱された基板にガス分子をデポジッションさせること
により製造されるＣＶＤ材料（ＣＶＤ−化学的蒸着）は
、ここ２５年間にその使用が増大してきた。この方法に
おけるデボジッシコンの均−性及び再現可能性は非常に
重要である。トランジスタ、チップ、レーザ及びＬＥＤ
のような半導体装置の製造においては、種々の組成及び
／又は種々のドーピングレベルの半導体の層が、お互い
の層上にエピタキシャルに（即ち連続的結晶格子配列を
持って）デポジッシ３ンせしめられる。通常は、上記の
ＣＶＤ法がこの目的に使用される。

慣用のＣＶＤ反応器は、ガス混合物を反応器に通し、そ
の過程において、ガス分子は加熱された基板上で分解さ
れ、次いで、成る原子は、結晶格子に挿入されるように
、前記基板上にデポジッションするという原理に従って
操作される。

連続流反応器の使用の欠点は、基板の列に沿って流れる
ガスの流れが消耗されるので、最後の基板にデポジッシ
ョンした層は最初の基板にデポジッションした層よりも
著しく薄くなるということである。この差は良好な再現
性を達成するのに許容されないことは明らかである。

ガス流の一部少量のみを基板上にデポジッションさせる
と共にガス流の残りは反応器で消耗されないように、ガ
ス流中の半導体成分を多くすることによって、・この空
乏効果（ｄｅｐｌｅｔｅ　ｅｆｆｅｃｔ）を克服するこ
とは知られている。高いレベルにガスの速度を増加させ
ることも可能であり、その場合には又、活性ガス成分の
大部分は消耗されない。このような場合には、層厚さの
均一性とガス混合物の利用度との妥協点を見付けること
が必要である。

成る化合物（例えば、特に周期律表の■族の金属の有機
金属化合物）は非常に高価であるので、高い利用度が経
済性として主に重要である。連続流反応器の使用はその
場合には経済的に魅力がない。

連続流反応器の他の欠点は、ガス混合物の１つの成分か
らガス混合物中の他の成分への切り替えが、反応器内の
ガス流における拡散及び対流とガスが弁のデッドスペー
スに一時的に残っていることの結果として成る種の汚れ
を伴うということである。

接合部のしばしば望まれる高い鮮鋭さを達成する′こと
ができるためには、過度に高いガス流速を選ぶことが必
要である。

層厚さの均一性とガス混合物の利用度との前記した妥協
は、脈動式反応器、即ち、ガス混合物を入り口及び出口
で弁によって周期的に計量送りすることができる反応器
を使用すれば、問題にならない。反応性ガス混合物は反
応室に脈動式に射出され、そしてそれが十分に反応する
とポンピングにより排出される。反応中は、ガスは基板
に沿ってもはや流れず、そしてガスを不経済に取り扱う
必要なく均一な層厚さを達成することができる。

基板上にデポジッションした眉間の接合部を原子的に鮮
鋭にするためには、サイクル毎にガスの組成を変えるこ
とができることが重要である。ガス混合物の組成を調節
するための慣用の反応器における通常の方法は、成分の
各々についてのマス７０−コントローラ（ｍａｓｓ　ｆ
ｌｏｗ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ）（ＭＦＣ）による。

これらのガス流コントローラは、ガスの正確な量を測定
するのが困難であるという欠点を持っている。このため
に、弁が必要であるが、これらの弁の慣性は過度の不正
確さをもたらす。実際には、ガス流コントローラの設定
は、エピタキシャル操作中は変わらず、そして接合部は
弁の助けにより種々のガスの流れを切り替えることによ
り成し遂げられる。各ガス流は、反応器に通すことがで
きるか又は三方ストップコックによって反応器をバイパ
スさせることができる。反応器のバイパスはやはり損失
を引き起こす。

本発明の第１の目的は、上記の欠点を回避することであ
り、そして量及び組成に関して非常に正確に調節するこ
とができるガス混合物を調製し、その組成を損失なしに
非常に迅速に変えることができることによって、層を有
する半導体装置及び物品を製造する方法を提供すること
である。

本発明に従えば、この方法は、前記ガスの各々を個々の
ガスピペットに供給し、然る後ガスピペットの内容物を
圧力差により周期的に脈動式反応器に送り、その際混合
物の組成はｌサイクル又はそれより多くのサイクル毎に
変えられることを特徴とする。

混合物の組成を１サイクル又はそれより多くのサイクル
毎に変えることができ、圧力差により排出されるガスピ
ペットの助けによる上記混合方法は、他のプロセスに使
用することもできる。半導体の分野では、半導体のエピ
タキシャル成長のための、ＭＢＥ　（分子ビームエピタ
キシー）反応器での本発明に従う混合方法の使用に注意
が向けられている。これらの反応器は、非常に低い圧力
（くｌＯ″″６ミリバール）に保たれている空間におい
て、加熱された基材に分子ビームを衝突させるという原
理に従って操作される。

一定の入り口側圧力では、ガスピペットの制御範囲は、
その最小容積及び最大容積により決定されるが、制御範
囲は入り口側圧力を調節することによって増加させるこ
とができることは明らかであろう。

かくして、入り口側圧力は予備の自由度（ｒｅｓｅｒｖ
ｅ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｒ　ｆｒｅｅｄｏｍ）である。サ
ーモスタットにより制御された液体容器中でＨ３の、よ
うなキャリヤガスを揮発性ＭＣ）（有機金属）化合物の
蒸気で飽和させることにより導入される有機金属化合物
については、これはＭＯサーモスタットの温度を調節す
ることになる。余分の自由度のおかげで、ガスピペット
の制御範囲は、容積制御範囲から得られよりも有効には
るかに大きい。

上記の方法の特徴は、入り口側と出口側との間に比較的
大きい圧力差があるということである。

結果として、弁を単に開閉することによってピペッティ
ングを達成することが可能である。圧力差が殆どないか
又は全熱ない場合には、所望の精度でガス混合物を製造
するためには、可動吸引装置が必要である。このために
、機械的に駆動される吸引装置及び弁が必要である。そ
の欠点は、′デッドスペース”をもＩこらすということ
である。

好ましくは、成分ガスは、それらが反応器に通される前
に共同の混合室で混合される。

混合物の成分ガスを多数の補助容器から混合室に送る目
的で、計量送り容器への各成分ガスの供給ラインにおけ
るソレノイド弁と、計量送り容器から混合室への出口ラ
インにおけるソレノイド弁を使用することより成る、ガ
ス混合物を計量送りするための方法及び装置が、スイス
特許第３５７゜２０６号から知られていることに留意さ
れたい。

特定の調節可能な周波数に従ってソレノイド弁の磁性コ
イルが作動される。これは、コノ磁性作動弁が特定の周
波数に従って繰り返し開閉されことと、各ガスが、短い
パルスにおいて、混合室に準一定流量（ｑｕａｓｉｃｏ
ｎｓｔａｎｔ　ｆｌｏｗ）で送られることを意味する。

サイクル毎にガス混合物の組成を変化させることは述べ
られていない。更に、弁の開閉だけでピペッティングを
可能とするのには、入り口側と出口側との圧力差が余り
にも低すぎる。

層を有する半導体装置又は物品をエピタキシャル製造す
る装置は、本発明に従えば、多数のガスピペットを備え
、その各々にガスの供給ラインと出口ラインが開口して
おり、該出口ラインは、各供給ラインと各出口ラインに
遮断弁を備えている混合室に延びており、反応器の圧力
を降下させる手段と、反応器中のガス混合物の組成を１
サイクル又はそれより多くのサイクル毎に変えることが
できるように前記弁を周期的に開閉させる制御手段を備
えていることを特徴とする特 入り口側圧力を調節することにより得られる前記の予備
の自由度は、ピペットへの供給ラインに調節可能な減圧
弁を取り付けることによっても実施することができる。

ガスピペットが、前記供給ラインの成る長さから成り、
それにシリンダが横方向に取り付けられており、このシ
リンダ内でプランジャを移動させることができるように
した場合に、ガスピペットの容積の迅速な変更を達成す
ることができる。速いステッピングモータとマイクロプ
ロセッサ制御の助けにより、このプランジャは２つのサ
イクル間で迅速に調節することができる。これはガス混
合物装置の自在性を高める。

好ましくは、遮断弁は、供給ラインの前記長さの両端に
位置付けられる。

半導体装置の製造に使用されることに加えて、化学的蒸
着は、金属の硬質及び／又は耐磨耗性層を施すため（例
えば、成る種の機械部品及び旋盤バイト上に）、又は光
学的用途の多層構造体（反射防止コーティング又は透過
フィルタ）のアセンブリのため、又は、特定の化学的又
は電気的性質、超伝導体等を持った層を施すためにも広
範に使用される。上記混合方法及び装置はこれらのすべ
ての用途に有用でありうる。

好ましくは、ガスが反応器をバイパスできるように、本
装置は遮断弁を有するバイパスラインも備えている。

上記弁は、閉じた状態でそれらの気密シール（ｈｅｒｍ
ｅｔｉｃ　５ｅａｌ）を失うことなく少なくとも百万回
迅速に切り替えることができなければならない。

ロッカー弁（ｒｏｃｋｅｒ　ｖａｌｖｅｓ）は、特にそ
れらが０７カー軸（ｒｏｃｋｅｒ　ａｘｌｅ）を有し、
このロッカー軸が、一端に弁体を有しそして中央区域に
両側で２つの○りフグ間に締着されているヒンジ軸（ｈ
ｉｎｇｅ　ａｘｌｅ）を有する場合に、上記の要求を満
足させることができる。

弁の制御は、切り替え速度及び信頼性も妨害してはいけ
ない。ロッカー弁の各々は、電磁石により制御可能とす
ることもできる。その際、本装置にはマイクロプロセッ
サ及びプログラムスイッチが取り付けられていて、選ば
れたプログラムに従って電磁石を作動させ、従って弁を
作動させるようになっている。ロッカー弁は、電磁、気
的に駆動させることもできる。この駆動方法は遅いが、
より強力であり、そして成る場合には電磁駆動の方が好
ましいことがある。

本発明を添付図面を参照して更に詳細に説明する。

第１図に略図で、示された装置は、ガス供給ラインに遮
断弁２を備えそ−してガス出口ラインに遮断弁３を備え
た化学的蒸着反応器ｌを備えて成る。

出口ラインには真空ポンプ４も配置されている。

弁６を備えたバイパスライン５が反応器をバイパスする
。反応器ｌの上流には混合室７があり、示された例では
７つのライン８がこの混合室７へと開いている。このラ
インの各々はガスピペット９に接続されており、ガスピ
ペット９は供給ライン１０を介してガスを充填されるこ
とができる。遮断弁１１及び１２．は、それぞれピペッ
トの供給側と出口側に配置されている。

反応器は、脈動式反応器、即ち、連続的に作動しないで
周期的に作動する反応器である。反応器に供給されるべ
きガス混合物の組成を非常に迅速にしかもサイクル毎に
変えることができることは非常に重要である。脈動式反
応器１に供給される前に混合室で混合されなければなら
ないガス成分は、ライン１０を経由して、弁１１を開き
そして弁１２を閉じて、圧力下にガスピペットに供給さ
れる。圧力は、図示されていない減圧弁によって設定さ
れる。更に詳細に説明するガスピペットの各々において
、予め設定されたガスを取り込むことができそして特定
の弁１１を閉じ、特定の弁１２を開いた後、圧力差（例
えば１バール乃至１ミリバール）により混合室７に排出
することができる。。充填されたピペット力別すべて空
になると、圧力は、弁２を閉じた状態で、例えば約１ミ
リバールから約４０ミリバールに増加するであろう。圧
力差はポンプ４により引き起こされる。混合室に供給さ
れるべきガスの量を設定するための追加の可能性は、入
り口側圧力を変えること、即ち前記特定の減圧弁を調節
することによって与えられる。

それによりガスピペット９の制御範囲は実質的に増加す
る。更に、混合室の使用は必須ではない。

ガスをライン８を経由して反応器に直接流すことができ
る。

上記の混合装置の最も重要な利点は、供給ガスの周期的
混合においては、組成の変更をサイクル毎に実施するこ
とができるということである。ｌサイクルずつ、弁１１
を開きそして弁１２を閉じることによるピペットの充填
及び弁ｌｌを閉じそして弁１２を開くことによる混合室
の充填が分かる。混合室の内容物は、弁３及び６が閉じ
ている間に弁２を経由して反応器に供給される。新たな
ガスの装入によるピペット９の充填、及びその前に形成
された混合物による反応器の充填は、同時に行なわれる
べきであり、換言すれば、反応器中の分解及びデポジッ
ションプロセス及び反応器からのボンピングアウトは混
合プロセスのサイクル時間中に行なわれるべきである。

反応器には、高い温度に至らしめられる薄い結晶のウェ
ーハ１３の形態にある基板が入っている。反応器に入れ
られたガスは基板の高温で分解し、その後原子は基板上
に沈着しく５ｅｔｔｌｅ）そして結晶格子と結合子る′
。

いわゆるドープ元素も又このようにして計量されて反応
器に供給される。異なるドープ元素間で迅速に切り替え
ることによって、例えばｎｐ接合及び同様なものを製造
することが可能である。

分解及び結晶格子の成長中は、ガスは基板に沿って流れ
ないので、基板上に成長した層はすべて均一な厚さであ
り、これは良好な再現性をもたらす。

更に、送り込まれたガスは実質的な程度に消費されうる
。

しかしながら、最も重要な利点は、この新規な混合装置
の結果として混合物の組成をサイクル毎に変えることが
できるということである。基板上の層間の接合部は原子
的に（ａ１０ｍｉｃａｌｌｙ）鮮鋭にすることができる
。ドープ元素も又格段に正確に結晶格子に導入すること
ができる。組成の変更は、例えば、ＧａＡｓ／ＧａｘＡ
　ｌ　ｌ−Ｘ　Ａｓ層構造又は四成分Ｉ−Ｖ化合物の層
構造において重要である。上記の混合装置を使用して、
ガス混合物の組成を下記の方法で変えることができる。

ａ）特定の成分を特定のサイクルから混合又は停止しな
ければならない場合には、そのサイクルから先は、特定
のピペットを関与させるか又はもはや関与させなくする
ことができる。

ｂ）特定の成分の量を特定のサイクルから変えなければ
ならない場合には、特定のガスピペットの設定を変える
ことができる。

Ｃ）特定の成分の量を２つの一定の百分率間で変えなけ
ればならない場合には、ピペット間の切り替えを伴って
、２つのピペットに成分を供給することができる。この
最後の方式は、例えば、Ｘが交互に２つの値を表すＧａ
ｘＡＩ−Ｘ　Ａ３多層構造に使用することができる。

ｄ）ガスピペットの制御範囲を増加させなければならな
い場合には、ラインｌＯの減圧弁の設定を変えることが
できる。サーモスタットで制御された液体容器中で、Ｈ
２の如きキャリヤガスをＭＯ（有機金属）化合物の蒸気
で飽和させることにより導入される有機金属成分の場合
には、これはＭＯサーモスタットの温度を調節すること
になる。

既に述べたとおり、これはガスの量の設定のだめの余分
の自由度を与える。

第２図は、混合装置の実際の態様の断面を示す。

対応する部品は同じ参照番号で示す。各々の場合に、供
給ラインｌＯの成る長さ１０ａ１弁１１及びガスピペッ
ト９の組み合わせがピペットブロック１４に取り付けら
れている。例えば、７つのこのようなブロックが、外側
が入角形の混合室７の入り口側のまわりに円をなして配
置されている。

混合室の残りの８番目の側部はブロック１５を配置され
ており、このブロック１５には、混合室７へと開口して
いる２つの管５及び１６が取り付けられている。ライン
５は、接続部１７を介して真空ポンプと直接連通してい
る既に述べたバイパスラインである。ライン１６は、ラ
イ？１８に接続されており、ライン１８は脈動式反応器
に通じている。

上記８つのブロックは混合室７の８つの側部に対してロ
ッキングポルト１９によって固定される。

０７カー弁（ｒｏｃｋｅｒ　ｖａｌｖｅｓ）２　＋　３
　＋　６　＋　１１及び１２の各々（第３図参照）は、
ロッカー軸（ａｘｌｅ）２１を備え、ロッカー軸２１は
その内側端部に弁体２２を備えそしてその外側端部でナ
ックル継ぎ手を介して操作ロッド２３に接続されている
。ロッカー軸のヒンジ軸２４は０リング２５間に締着さ
れている（ｃｌａｍｐｅｄ）。ロッカー軸は、その中央
位置から一側に約５″及び他方の側に５″の角度にわた
ってのみ揺動させる（ｒｏｃｋ）ことができる。低い揺
動行程の結果として、０リングの変形は僅かである。操
作の信頼性は格段に高い。

閉じた位置では、弁体２２は、シールリング２６と協働
し、シールリング２６はシールされるべき管の一端に固
定されている。断面において、このリン、グは、例えば
、星形又は十字形の形状を持ちそしてクアドリング（Ｑ
ａｄｒｉｎｇ）の名称で知られている。

各ロッカー弁の操作ロッド２３は、別々の電磁石２７（
第２図参照）に接続されている。７つのピペットブロッ
ク１４と１つのブロック１５を持っＩ；示された態様に
おいては、１６個のロッカー弁及び従って１６個の電磁
石２７がある。ピペットブロックの数は随意に選ぶこと
ができることは明らかである。電磁気装置又は圧電アク
チュエータを電磁石の代わりに使用することができる。

電磁石２７及びロッド２３を介してのロッカー弁の操作
は、マイクロプロセッサによって達成され、又は、簡単
な態様の場合には、プログラムスイッチ（シーケンスコ
ントローラ）によって達成される。

プログラムは、エピタキシャル半導体装置の構造が原子
的に鮮鋭な接合部を持った所望の多層成長を示すように
選ばれる。

示されたガスピペットは、ライン１０の長さｌＯａにお
いて、横断方向に入っているステンレス鋼製シリンダ２
８より成り−１このシリンダ２８内でプランジャ２９を
移動させることができる。プランジャの位置は調節、ノ
ブ３１を持ったマイクロメーターねじ３０によって決定
される。特定の態様においては、ピペットの容量は、０
．１乃至２ｃｍ３に調節することができ、混合室の容積
は４Ｑｃｍ’でありそして反応器の容積は１，５００ｃ
ｍ３である。

完全に排気された反応器から出発する場合には、混合物
の圧力は流れ通る各段階で係数４０にて減少させられる
（反応器における作動圧力は約１ミリバールである）。

これは、ガスの残りの部分ピペット内及び混合室内に残
っていることを意味する。次のサイクルが再び同じ組成
を有するべきか又は異なる組成を有するべきかの問題に
依存して、残りの部分をそのまま殊すか又は（弁１２及
び６を開き、弁２及び３を閉じて）ポンピングにより取
り出すことができる。更に、反応器に送って混合室を空
にする場合には、弁１２を開いておくか又はそれを閉じ
ておくかの選択がある。この選択は流体力学及び組成に
要求される精度を考慮することにより決定される。ピペ
ット設定は、弁プログラムに従って訂正されなければな
らない。

ガスピペットに供給されるべきガス又は蒸気（有機金属
化合物）は、結晶格子に組み込まれる周期律表の■族の
元素の化合物と、結晶格子に組み込まれる周期律表のＶ
族の元、素の化合物と、少量添加されてｐ型又はｎ型伝
導性及び電荷担体濃度を決定するドープ成分に分けるこ
とができる。下記の表は、通常の物質、続いてそれらの
機能（■族元素、Ｖ族元素、ｎ型又はｐ型ドープ剤）及
びそれらの物理的状態（シリンダ中のガス又は液体容器
中の有機金属成分）を示す。

ＴＭＧ　　ｌ−リンチルガリウム　　　　Ｉ［Ｉ　　　
　　　　（Ｇａ）　　ＭＯＴＭＡトリメチルアルミニウ
ム　　Ｉ［Ｉ　　　　　　　（ＡＩ）　　ＭＯＴＭＳｂ
トリメチルアンチモア、　　　　Ｖ　　　　　　　（Ｓ
ｂ）　　ＭＯＴＥＩｎ　　トリメチルインジウム　　　
ｍ　　　　　　　（Ｉｎ）　　ＭＯＡｓＨ３アルシン　
　　　　　　　　Ｖ　　　　　　　（Ａｓ）　　ガスＰ
Ｈ，ホスフィン　　　　　　　　ｖ　　　　　　　（ｐ
）　　ガスＤＥＺ　　ジエチル亜鉛　　　　　　　ｐ−
型　ドープ剤（Ｚｎ）　　ＭＯＨ２Ｓｅ　　セレン化水
素　　　　　　　ｎ−型ドープ剤（Ｓｅ）　　ガスＳｉ
Ｈ４シラン　　　　　　　　　　ｎ−型　ドープ剤（Ｓ
ｉ）　　ガスＣＰ２ＭｇジシクロペンタジェニルＭｇ　
　Ｉ）−型　ドープ剤（Ｍｇ）　　ＭＯ上記の表は、も
っばら、ＧａＡｓ、Ａ　ＩＸＧａ＋−ｘＡｓ、　Ｇａｘ
Ｉ　ｎ＋−ｘｓ　Ａｓｙ　Ｐ　＋−ｙ等のような■−■
半導体の成長に関する。更に、もちろん、Ｃｄ　Ｔ　ｅ
　ＳＨｇ　Ｔ　ｅ　ｓ　Ｃｄ　Ｓ　ｓ　Ｚ　ｎ　Ｓ　５
ＺｎＳｅ、Ｚｎ○、Ｃｄ　ＯＳＣｄｘＨｇ　ｌ−Ｘ　。

Ｔｅｙ５ｅ１−ｙ等のようなＩｔ−ＶＩ半導体もある。

これらも又上記システムで有効に製造することができる
。その場合に使用されるソースは例えば下表のとおりで
ある。

ＤＭＣジメチルカドミウム　　　　ＩＩ　　　　　　　
（Ｃｄ）　　ＭＯＤＥＣジエチルカドミウム　　　　　
Ｉ［（Ｃｄ）　　ＭＯＨｇ　　　水銀　　　　　　　　
　　　Ｉ［（Ｈｇ）　　蒸気Ｈ２Ｓｅ又はＨ２Ｓ　　　
　　　　　　　　　Ｖｒ　　　　　　　（Ｓｅ、Ｓｉ）
ガスＤＥＴ　　ジエチルテルル　　　　　　Ｖｌ　　　
　　　　（Ｔｅ）　　ＭＯＤＭＺ　　ジメチル亜鉛　　
　　　　　ＩＩ　　　　　　　（Ｚｎ）　　ＭＯＤＥＺ
　　ジエチル亜鉛　　　　　　　ＩＩ　　　　　　　（
Ｚｎ）　　ＭＯＣ４Ｈ４Ｓｅチオフェン　　　　　　　
Ｖｌ　　　　　　　（Ｓｓ）　　有機Ｃ４Ｈ８Ｓｅセレ
ノフェン　　　　　　　Ｖｌ　　　　　　　（Ｓｅ）　
　有機ＴＥＡ　　　トリエチルアルミニウム　　ｎ−型
ドープ剤　（ＡＩ）　　ＭＯＴＥＧ　　　ｌ−リエチル
ガリウム　　　　ｎ−型ドープ剤　（Ｇａ）　　ＭＯＮ
Ｈ３アンモニア　　　　　　　　ｐ−型ドープ剤　（Ｎ
）　　ガス上記脈動式反応器は、汎用的に使用可能なｃ
ＶＤ反応器であるので、Ｓｉエピタキシーにも使用でき
ることは明らかであろう。現時点では、すべての半導体
装置の９０％はシリコン製品である。

利点としては、層厚さ及び組成の均一性、接合部の鮮鋭
（ｓｈａｒｐｎｅｓｓ）及び多数の基板を含むより大き
い反応器にまでスケールアップできることを挙げること
ができる。

ピペット容積及び他のパラメータに関する下記のデータ
を、典型的な成長操作について与えることができる。

アルシンのピペット１ｃｍ３、トリメチルガリウムのピ
ペット１ｃｍ３、トリメチルガリウムのピペットを通過
するガス混合物：９０％Ｈ２，１０％トリメチルガリウ
ム（０℃のトリメチルガリウムサーモスタット）、基板
温度６３０°Ｃ，ｌ。

２００ミリ秒の成長時間、３００ミリ秒のボンピング時
間より成るサイクル期間、成長期間１時間、即ち、総計
２４００サイクル。約１ミリバールの反応器中の作動圧
力、これはサイクル中加熱及び反応にわたって幾分変わ
る。終了後、ＧａＡｓの層厚さは４．５ミクロンであり
、この層厚さはＧａＡｓ基板上にエピタキシャルに成長
せしめられる。

本発明の範囲内で多数の変更が可能であることは明らか
であろう。混合室７は必須ではなくそしてガスはライン
８を経由して反応器１３に直接供給することができる。

サイクル毎に、その組盛及び量を正確に調節することが
できる混合物を形成することが可能であることが本発明
の必須の特徴である。ガスは失われない。供給側と出口
側との相対的に高い圧力差が操作にとって必須である。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

１、多数の計量されたガスを脈動式反応器に送り、この
反応器において分子の分解及び原子のデポジッションが
行なわれるようにした、層を備えた半導体装置又は物品
のエピタキシャル製造方法であって、前記ガスを個々の
ガスピペットに供給し、次いで、このガスピペットの内
容物を圧力差により周期的に前記脈動式反応器に送り、
その際混合物の組成は、ｌサイクル又はそれより多くの
サイクル毎に変えられることを特徴とする方法。

２、多数の計量されたガスを分子ビームエピタキシャル
反応器（ＭＢＥ）に送り、この反応器において圧力を≦
約１０−’ミリバールの値に至らしめ、そして分子ビー
ムを加熱された基板に向けるようにした半導体装置のエ
ピタキシャル製造方法であって、前記ガスの各々を個々
のガスピペットに供給し、次いで、ガスピペットの内容
物を圧力差により周期的にＭＢＥ反応器に供給し、その
際混合物の組成は１サイクル又はそれより多くのサイク
ル毎に変えられることを特徴とする方法。

３、成分ガスを、前記反応器に供給する前に、共同混合
室で混合することを特徴とする上記１又は２に記載の方
法。

４、ガスピペットの制御範囲は入り口側圧力を調節する
ことにより変えられることを特徴とする上記ｌ乃至３の
いずれかに記載の方法。

５、多数のガスピペット（９）を備え、その各々に向け
てガスの供給ライン（ｌＯ）及び出口ライン（８）が開
口しており、この出口ラインは混合室（７）に延びてお
り、各供給ライン及び出口ラインには遮断弁（それぞれ
１１及び１２）が取り付けられており、そして反応器中
の圧力を降下させる手段（４）と、反応器中のガス混合
物の組成を１サイクル又はそれより多くのサイクル毎に
変えることができるように前記弁（１１，１２）を周期
的に開閉する制御手段を備えていることを特徴とする、
層を有する半導体装置又は物品をエピタキシャル製造す
る装置。

６、すべての出口ラインに共同である混合室（７）が、
前記出口ライン（８）と前記反応器（■３）との間に設
けられていることを特徴とする上記５に記載の装置。

７、前記ピペットへの供給ライン（１０）の各々に減圧
弁も設けられていることを特徴とする上記５又は６に記
載の装置。

８、前記ガスピペットは、供給ライン（１０）の成る長
さ（１０ａ）から成り、該供給ライン（ｌＯ）にはシリ
ンダ（２８）が横断方向に取り付けられており、該シリ
ンダ内でプランジャ（２９）を移動させることができる
ようになっていることを特徴とする上記５．６又は７の
いずれかに記載の装置。

９、遮断弁（それぞれ１１及び１２）が、供給ライン（
１０）の前記長さ（１０ａ）の両端に取り付けられてい
ることを特徴とする上記８に記載の装置。

１０、各ガスピペットはピペットブロック（１４）内に
収容されることと、多数の前記ブロックが混合室（７）
の入り口側のまわりに配列されていることを特徴とする
上記５乃至９のいずれかに記載の装置。

１１、ガスが反応器をバイパスすることができるように
、前記装置は遮断弁（６）を有するバイパスも備えてい
ることを特徴とする上記５乃至１０のいずれかに記載の
装置。

１２、遮断弁（２，１１，１２）はロッカー弁として構
成されていることを特徴とする上記５乃至１１のいずれ
かに記載の装置。

１３、前記ロッカー弁の各々は電磁石（２７）、によっ
て制御することができ、そして選ばれたプログラムに従
って前記電磁石を作動させて前記弁を作動させるために
、前記装置にマイクロプロセッサ又はプログラムスイッ
チが取り付けられていることを特徴とする上記１２に記
載の装置。

１４、多数のガスピペット（９）を備え、その各々に向
けてガスの供給ライン（ｌＯ）及び出口ライン（８）が
開口しており、各供給ライン及び出口ラインには遮断弁
（それぞれ１１及び１２）が配置され、プログラムされ
た方式で前記弁（１１，１２）を周期的に開閉する制御
手段が設けられていることを特徴とする上記５乃至１３
のいずれかに記載の装置に使用するのに適し、たガス混
合装置。

１５、その内側端部に弁体（２２）を備えそしてその中
央部分に、両側で２つのリング（２５）間に締着されて
いるヒンジ軸（２４）を備えたロッカー軸（２１）を有
することを特徴とする、上記１２又は１３に記載の装置
に使用するのに特に適した遮断弁。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う半導体装置の製造装置を略図で示
す。 第２図はガスの混合のために使用される装置の断面図で
ある。 第３図はロッカー弁の断面図である。 図において、ｌ・・・化学的蒸着反応器、２・・・遮断
弁、３・・・遮断弁、４・・・真空ポンプ、５・・・バ
イパスライン、６・・・弁、７・・・混合室、９・・・
ガスピペット、ｌＯ・・・供給ライン、１１．１２・・
・遮断弁、１３・・・薄い結晶性ウェーハ、２１・・・
ロッカー軸、２２・・・弁体、２３・・・操作ロッド、
２４・・・ヒンジ軸、２５・・・０リング、２６・・・
シールリング、２７・・・電磁石、２８・・・ステンレ
ス鋼製シリンダ、２９・・・プランジャ、である。 特許出願人　ステイヒテイング・カトリーケ・ウニベル
シテイト １冨画陥 巳 ド ■ ロロ ー・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多数の計量されたガスを脈動式反応器に送り、この
   反応器において分子の分解及び原子のデポジッションが
   行なわれるようにした、層を備えた半導体装置又は物品
   のエピタキシャル製造方法であって、前記ガスを個々の
   ガスピペットに供給し、次いで、このガスピペットの内
   容物を圧力差により周期的に前記脈動式反応器に送り、
   その際混合物の組成は、１サイクル又はそれより多くの
   サイクル毎に変えられることを特徴とする方法。 ２、多数の計量されたガスを分子ビームエピタキシャル
   反応器（ＭＢＥ）に送り、この反応器において圧力を≦
   約１０＾−＾６ミリバールの値に至らしめ、そして分子
   ビームを加熱された基板に向けるようにした半導体装置
   のエピタキシャル製造方法であって、前記ガスの各々を
   個々のガスピペットに供給し、次いで、ガスピペットの
   内容物を圧力差により周期的にＭＢＥ反応器に供給し、
   その際混合物の組成は１サイクル又はそれより多くのサ
   イクル毎に変えられることを特徴とする方法。 ３、多数のガスピペット（９）を備え、その各々に向け
   てガスの供給ライン（１０）及び出口ライン（８）が開
   口しており、この出口ラインは混合室（７）に延びてお
   り、各供給ライン及び出口ラインには遮断弁（それぞれ
   １１及び１２）が取り付けられており、そして反応器中
   の圧力を降下させる手段（４）と、反応器中のガス混合
   物の組成を１サイクル又はそれより多くのサイクル毎に
   変えることができるように前記弁（１１、１２）を周期
   的に開閉する制御手段を備えていることを特徴とする、
   層を有する半導体装置又は物品をエピタキシャル製造す
   る装置。 ４、多数のガスピペット（９）を備え、その各々に向け
   てガスの供給ライン（１０）及び出口ライン（８）が開
   口しており、各供給ライン及び出口ラインには遮断弁（
   それぞれ１１及び１２）が配置され、プログラムされた
   方式で前記弁（１１、１２）を周期的に開閉する制御手
   段が設けられていることを特徴とする上記５乃至１３の
   いずれかに記載の装置に使用するのに適したガス混合装
   置。 ５、その内側端部に弁体（２２）を備えそしてその中央
   ゾーンに両側で２つのリング（２５）間に締着されてい
   るヒンジ軸（２４）を備えたロッカー軸（２１）を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の装置に
   使用するのに適した遮断弁。