JPH069191B2 - 気相成長法による半導体製造装置 - Google Patents

気相成長法による半導体製造装置

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JPH069191B2
JPH069191B2 JP25416886A JP25416886A JPH069191B2 JP H069191 B2 JPH069191 B2 JP H069191B2 JP 25416886 A JP25416886 A JP 25416886A JP 25416886 A JP25416886 A JP 25416886A JP H069191 B2 JPH069191 B2 JP H069191B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は気相成長法による半導体製造装置に関する。
[従来の技術] 最近、半導体薄膜デバイスの製造技術として、例えばO
MVPE法や塩化物VPE法の気相成長法(VPE法)
を利用する試みがなされている。
OMVPE法は、通常液体や固体の状態でバブラーの中
に収められた有機金属化合物をH2などのキャリアガス
で蒸気化し、この有機金属化合物の蒸気を水素化物等と
同時に成長炉に導入し、熱、プラズマあるいは光のエネ
ルギーを用いて化学反応を励起し、化合物半導体を成長
させる気相成長法であり、有機金属としてGa(CH3)3
In(CH3)3、水素化物としてAsH3を用いてInGaAsをInP
基板上に成長させる例等がある。
一方、塩化物VPE法は、通常液体の状態でバブラーの
中に納められたV族元素の塩化物をH2などのキャリア
ガスでバブリングして塩化物の蒸気とし、これを成長炉
に導入し、あらかじめ成長炉に納められたIII族金属と
熱的に化学反応させ、化合物半導体を成長させる気相成
長法であり、塩化物としてASCl3とPCl3を用い、金
属としてInとGaを用いて、InGaAsPをInP基板上に成長さ
せる例等がある。
ところで、このようなOMVPE法や塩化物VPE法に
おいてバブラーから原料ガスを供給する場合は、バブラ
ー内に納められた液体あるいは固体原料の飽和蒸気圧が
バブラーの温度によって変化するため、原料ガスの流量
を精密に制御するためにはバブラーの温度を精度良く制
御することが不可欠となる。
このような要求から、従来は第8図に示すように、バブ
ラー13ないし15の各々に温度調節器16ないし18
を設け、各バブラー13ないし15の温度を独立に制御
する。
第8図において、1は原料ガス供給管であり、原料ガス
供給管1が三方バルブ7の一接続口に連結され、また、
キャリアガス供給管2a,3a及び4aがそれぞれ、温度調節
器16ないし18で温度調節されたバブラー13,14
及び15の円筒容器内に収容された上記液体又は固体原
料の内部に挿入されている。該バブラー13,14及び
15の各容器上部に原料ガス供給管2b,3b及び4bの一端
が該容器と通気可能に連結され、原料ガス供給管2a,3a
及び4aの他端は三方バルブ8,9及び10の各一接続口
に連結される。
また、三方バルブ7,8,9及び10の他の2個の接続
口はそれぞれキャリアガスを流す成長炉導入管5、並び
に排気装置12に原料ガスを排気するための排気管6に
連結される。該成長炉導入管5はさらに成長炉11に連
結され、該成長炉11で使用された原料ガスが排気装置
12によって排気される。
第9図は第8図のバブラー13,14及び15の一部破
断斜視図である。第9図において、バブラー13,14
及び15は円筒形状の容器で構成され、該容器内に上述
の液体又は固体原料が収容されるとともに、該バブラー
13,14及び15の円筒の上表面部にそれぞれ、キャ
リアガス供給管と原料ガス供給管2aと2b、3aと3b、4aと
4bが挿入され、そのうちキャリアガス供給管2a,3a及び4
aがバブラー13,14及び15の容器内に収容された
上記液体又は固体原料30の中に挿入されるように設け
られている。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、温度調節器16,17及び18によってバブ
ラー13,14及び15の温度を制御する場合でも設定
温度に対する変動は不可避であり、各バブラー13,1
4及び15毎に独立して設けた各温度調節器16,17
及び18によって各バブラー13,14及び15の温度
制御を行う従来法では、各バブラー13,14及び15
の温度変動に伴う各バブラー13,14及び15内に納
められた原料の飽和蒸気圧の変動が各バブラー13,1
4及び15間で時間的に不規則あるため、複数のバブラ
ー13,14及び15から成長時に同時に成長炉11へ
導入される各原料ガスの流量比が変動するという問題点
があった。
本発明の目的は以上の問題点を解決し、複数のバブラー
から成長時に同時に成長炉へ原料ガスを導入する際の各
バブラーの温度変動による各原料ガス流量比の変動を抑
制し得る気相成長法による半導体製造装置を提供するこ
とにある。
[問題点を解決するための手段] 本発明に係る気相成長法による半導体製造装置は、内部
に収容された液体又は固体原料の内部にキャリアガスを
流入することによって上記原料を蒸気化して原料ガスを
発生するバブラーと、 上記バブラーに連結され、上記原料ガスにより半導体の
結晶を気相成長させる成長炉とを備えた気相成長法によ
る半導体製造装置において、 上記バブラーが互いに隔離され、それぞれ上記原料を収
容するための複数の容器と、 それぞれ上記複数の容器に連結され、上記複数の容器に
それぞれ独立してキャリアガスを導入する複数のキャリ
アガス供給管と、 それぞれ上記複数の容器に連結され、上記複数の容器に
おいて発生された各原料ガスをそれぞれ独立して上記成
長炉に放出する複数の原料ガス供給管と、 上記バブラーの複数の容器を共通に温度制御する温度制
御手段とを備えたことを特徴とする。
[作用] 以上のように構成することにより、上記バブラーの複数
の容器内にそれぞれ上記原料が収容され、各キャリアガ
スがそれぞれ並列で独立して上記複数のキャリアガス供
給管を介して上記複数の容器に導入された後、上記各容
器で原料ガスを発生させ、当該原料ガスが上記複数の原
料ガス供給管を介してそれぞれ並列で独立して上記成長
炉に放出される。一方、上記バブラーの複数の容器が上
記温度制御手段によって同時に温度制御される。
従って、上記バブラーの各容器の温度が設定温度に対し
て変動しても、この温度変動に伴う上記バブラーの各容
器内の各原料の飽和蒸気圧の変動における圧力増減方向
及び時間的変化が同一であり、上記バブラーの各容器か
ら供給される各原料ガスの流量比の変動が最小限に抑制
される。
[実施例] 第1図は本発明の一実施例である気相成長法による半導
体製造装置のブロック図であり、第1図において第8図
と同一のものについては、同一の符号を付している。第
1図の半導体製造装置が第8図の従来例の装置と異なる
のは、2個のバブラー13及び14が、該バブラー13
及び14に対応する2個の容器20a及び20bを備える
1個のバブラー20に、置き換えられていることであ
る。
第2図は第1図のバブラー20の一部破断斜視図であ
り、第3図は第2図のA−A,線における横断面図であ
る。以下、第1図ないし第3図を参照して本発明に係る
気相成長法による半導体製造装置について説明する。
第1図において、原料ガス供給管1が三方バルブ7の一
接続口に連結される。また、バブラー20は外径約10
cm、長さ約15cmの円筒形状であってステンレス鋼にて
なり、キャリアガス供給管2a及び3aがそれぞれ、第2図
に示すように、バブラー20の互いに隔離された容器2
0a及び20b内に収容されている上述の有機金属化合物
又はV族元素の塩化物の液体又は固体原料30(以下、
気相成長用原料という。)内に挿入されるようにバブラ
ー20に連結される。この原料ガス供給管2b及び3bの一
端がバブラー20の容器20a及び20bの上表面部に、
該容器20a及び20bの内部と通気可能に連結され、一
方、該原料ガス供給管2b及び3bの他端が三方バルブ8及
び9の各一接続口に連結される。また、キャリアガス供
給管4aが、従来例と同様にバブラー15内に収容されて
いる気相成長用原料30の内部に挿入されるようにバブ
ラー15に連結される。原料ガス供給管4bの一端がバブ
ラー15の上表面部に該バブラー15の内部と通気可能
に連結され、一方、該原料ガス供給管4bの他端が三方バ
ルブ10の一接続口に連結される。ここで、バブラー2
0及び15は、それぞれ温度調節器16及び17によっ
て温度調節される。また、三方バルブ7,8,9及び1
0の他の2個の接続口は、それぞれキャリアガスを流す
成長炉導入管5、並びに排気装置12に原料ガスを排気
するための排気管6に連結され、該成長炉導入管5はさ
らに成長炉11に連結され、該成長炉11で使用された
原料ガスが排気装置12によって排気される。
以上のように構成された半導体製造装置において、例え
ばOMVPE法によって所定の半導体基板上に結晶軸を
そろえて所望の結晶を成長させる場合、成長炉11内に
上記半導体基板を置き、バブラー20の容器20a及び
20b、並びにバブラー15内に有機金属化合物を収容
する。その後、H2等のキャリアガスを原料ガス供給管2
a,3a及び4aを介して上記有機金属化合物内に流入するこ
とによって該有機金属化合物を蒸気化させ、該有機金属
化合物のガスを三方バルブ8,9及び10を介して成長
炉11に供給する。さらに、別途、熱、プラズマ又は光
のエネルギーを用いて化学反応を励起して、化合物半導
体の結晶を上記半導体基板上に成長させることができ
る。また、塩化物VPE法による場合も従来例と同様に
化合物半導体を基板上に成長させることができる。
以上の本発明の装置によれば、成長時に同時に成長炉1
1へ導入される原料ガスを供給するバブラー20の容器
20a及び20bを単一の温度調節器16によって同時に
温度制御するため、バブラー20の容器20a及び20b
の温度が設定温度に対して変動しても、この温度変動に
伴う容器20a及び20b内の各原料の飽和蒸気圧の変動
における圧力増減方向及び時間的変化が同一であり、従
って、バブラー20の容器20a及び20bから供給され
る各原料ガスの流量比の変動が最小限に抑制される。
第4図は第2図のバブラー20の第2の実施例であるバ
ブラー21の一部破断斜視図であり、第5図は第4図の
A−A'線についての横断面図である。このバブラー2
1はバブラー20とバブラー15の機能をともに備え、
3個の容器21a,21b及び21cを備えている。バブ
ラー21は外径約10cm、長さ約15cmの円筒形状であ
ってステンレス鋼にてなり、第5図に示すように、円筒
断面において120度ずつの領域に分割され互いに隔離
された3個の容器21a,21b及び21cを備えてい
る。各容器21a,21b及び21c内には気相成長用原
料30が収容され、各キャリアガス供給管2a,3a及び4a
が各容器21a,21b及び21c内の気相成長用原料3
0の内部に挿入されるようにバブラー21に連結され
る。また、原料ガス供給管2b,3b及び4bがそれぞれ、バ
ブラー21の上表面部に該バブラー21の各容器21
a,21b及び21cの内部と通気可能に連結される。さ
らに、バブラー21は温度調節器16によって温度調節
される。以上のように構成することによって、バブラー
21はバブラー20と同様の効果を有する。
第6図は第2図のバブラー20の第3の実施例であるバ
ブラー22の一部破断斜視図であり、第7図は第6図の
A−A'線についての横断面図である。第6図のバブラ
ー22が第4図のバブラー21と異なるのは、3個の各
容器22a,22b及び22cをそれぞれ分離させること
ができることであり、その他の構造はバブラー21と同
様である。このバブラー22は、第7図に示すように円
筒断面において120度ずつの領域に分割され、互いに
隔離されて形成された3個の容器22a,22b及び22
cを備え、ここで、第4図のバブラー21と同一形状で
ある1個の円筒形状のバブラー22を構成している。
以上のように構成することによって、バブラー22はバ
ブラー20及び21と同様の効果を有するとともに、各
容器22a,22b及び22cを分離することができるの
で、各容器22a,22b及び22cに収容される複数の
原料を別々に取り替えることができ、柔軟性のある運用
を行うことができる。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、内部に収容された
液体又は固体原料の内部にキャリアガスを流入すること
によって上記原料を蒸気化するバブラーが互いに隔離さ
れ、上記複数の容器にそれぞれ独立してキャリアガスを
導入する複数のキャリアガス供給管と、上記複数の容器
において発生された各原料ガスをそれぞれ独立して上記
成長炉に放出する複数の原料ガス供給管とを備え、上記
バブラーの複数の容器が上記温度制御手段によって同時
に温度制御される。
従って、上記バブラーの複数の各容器の温度が設定温度
に対して変動しても、この温度変動に伴う上記バブラー
の各容器内の各原料に飽和蒸気圧の変動における圧力増
減方向及び時間的変化が同一であり、上記バブラーの各
容器から供給される各原料ガスの流量比の変動が最小限
に抑制される。これによって、特に、例えばOMVPE
法や塩化物VPE法による混晶半導体成長の組成制御及
び再現性を従来例に比較して改善することができるとい
う利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である気相成長法による半導
体製造装置のブロック図、 第2図は第1図のバブラーの第1の実施例の一部破断斜
視図、 第3図は第2図のバブラーのA−A′線についての横断
面図、 第4図は第1図のバブラーの第2の実施例の一部破断斜
視図、 第5図は第4図のバブラーのA−A′線についての横断
面図、 第6図は第1図のバブラーの第3の実施例の一部破断斜
視図、 第7図は第6図のバブラーのA−A′線についての横断
面図、 第8図は従来例の気相成長法による半導体製造装置のブ
ロック図、 第9図は第8図のバブラーの一部破断斜視図である。 1,2b,3b,4b…原料ガス供給管、 2a,3a,4a…キャリアガス供給管、 5…成長炉導入管、6…排気管、 7,8,9,10…三方バルブ、 11…成長炉、12…排気装置、 15,20,21,22…バブラー、 20a,20b,21a,21b,21c,22a, 22b,22c…バブラーの容器、 30…気相成長用原料。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部に収容された液体又は固体原料の内部
    にキャリアガスを流入することによって上記原料を蒸気
    化して原料ガスを発生するバブラーと、 上記バブラーに連結され、上記原料ガスにより半導体の
    結晶を気相成長させる成長炉とを備えた気相成長法によ
    る半導体製造装置において、 上記バブラーが互いに隔離され、それぞれ上記原料を収
    容するための複数の容器と、 それぞれ上記複数の容器に連結され、上記複数の容器に
    それぞれ独立してキャリアガスを導入する複数のキャリ
    アガス供給管と、 それぞれ上記複数の容器に連結され、上記複数の容器に
    おいて発生された各原料ガスをそれぞれ独立して上記成
    長炉に放出する複数の原料ガス供給管と、 上記バブラーの複数の容器を共通に温度制御する温度制
    御手段とを備えたことを特徴とする気相成長法による半
    導体製造装置。
  2. 【請求項2】上記バブラーの複数の容器が分離可能に構
    成されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    気相成長法による半導体製造装置。
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KR100893437B1 (ko) * 2003-03-24 2009-04-17 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 카본 나노 구조물의 고효율 합성 방법, 장치 및 카본 나노 구조물

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