JPH0817158B2 - 気相成長による半導体製造装置 - Google Patents

気相成長による半導体製造装置

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JPH0817158B2 JP60028035A JP2803585A JPH0817158B2 JP H0817158 B2 JPH0817158 B2 JP H0817158B2 JP 60028035 A JP60028035 A JP 60028035A JP 2803585 A JP2803585 A JP 2803585A JP H0817158 B2 JPH0817158 B2 JP H0817158B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は気相成長による半導体製造装置に関し更に詳
しくいえば、その内部に液体あるいは固体原料を有し該
原料をその内部にキャリアガスを流すことによって蒸気
化するバブラーから成長時に同時に成長炉に導入する複
数の原料ガスの流量比の変動の防止に関する。
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
OMVPE法や塩化物VPE法等の気相成長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納
められた有機金属をH2などのキャリアガスでバブリング
して有機金属の蒸気とし、これ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、化合物半導体等を成長する気
相成長法であり、有機金属としてGa(CH3とIn(C
H3、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。
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、化合物半導体等を成長する気相成長法であり、
塩化物としてAsCl3とPCl3,金属としてInとGaを用いてIn
GaAsP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法により混
晶半導体を成長する場合には、成長時に成長炉に導入す
る各原料ガスの流量比を一定に保つ必要がある。特に、
バブラーを原料ガス供給源とする場合は、原料ガスの流
量はバブラー内に導入されるキャリアガスの流量以外に
バブラー内の圧力によっても左右されるため、原料ガス
の流量を精密に制御するためにはバブラー内の圧力を一
定に保つことが不可欠となる。
このような要求から、従来は添付第2図に示すよう
に、バブラー〜の各原料ガス供給管〜にニード
ルバルブ〜、圧力計〜、バブラー内圧力調節用
キャリアガス導入管〜、制御バルブ〜を設け、
各バブラー〜の内の圧力を独立に制御する。
しかしながら、このような従来法では各バブラー内の
圧力を独立した圧力制御装置によって制御するため個々
の圧力制御装置の性能のバラツキ等によって異なるバブ
ラーから供給される原料ガスの流量比を精密に一定に保
つのが困難であるという欠点がある。
発明が解決しょうとする問題点 そこで、上記のような従来法の欠点を解決し、新しい
気相成長による半導体製造装置を開発することは、これ
ら技術の応用分野の拡大、例えば、混晶半導体薄膜デバ
イスの作製などにとって大きな意義を有するものと思わ
れる。
本発明の目的は、その内部に液体あるいは固体原料を
有し該原料をその内部にキャリアガスを流すことによっ
て蒸気化するバブラーから成長時に成長炉へ同時に導入
する複数の原料ガスの流量比の変動を防止し得る新たな
気相成長による半導体製造装置を提供することにあり、
それによって混晶半導体の成長における組成変動の低減
を図ることにある。
問題点を解決するための手段 本発明は上記のような気相成長による半導体製造装置
の現状に鑑みて、その諸欠点を改善すべく種々検討した
結果、従来のように各々のバブラーの原料ガス供給管に
独立してバブラー内圧力制御装置を設ける代りに、成長
時に成長炉へ同時に導入する複数の原料ガスを供給する
バブラーの原料ガス供給管はこれらを一つに統合し単管
の原料ガス供給管とし、該原料ガス供給管に一組のバブ
ラー内圧力制御装置を設けて同時に成長炉に導入する原
料ガスを供給する複数のバブラーのバブラー内圧力を同
時に同一圧力に制御することが上記本発明の目的を達す
る上で極めて有効であることを見出した。本発明はかか
る知見に基き完成されたものである。
即ち、本発明の気相成長による半導体製造装置は、成
長炉と、この成長炉に連結されて、成長に必要な原料ガ
スをこの成長炉に運ぶための導入管と、上記成長炉をバ
イパスして、排気装置に連結され、上記原料ガスを排気
装置に運ぶ排気管と、その内部にキャリアガスを流すこ
とによって原料を蒸気化し供給するバブラーをそれらの
一部として含む原料ガス供給源と、上記原料ガス供給源
の各々から上記導入管と上記排気管に分岐して連結さ
れ、上記分岐部分を三方弁を有するかあるいはこの分岐
管の各々にバルブを有する複数の原料ガス供給管を具備
する気相成長による半導体製造装置において、上記成長
炉への供給に関し、同一の時間的条件を要求される原料
ガスを供給する複数の原料ガス供給源の上記成長炉側の
原料ガス供給管同士を一つに統合し、単管の供給管と
し、上記統合部の下流側で前記単管を上記導入管と上記
排気管とに分岐して連結し、上記単管に設けられたニー
ドルバルブと、上記単管に連結された複数の原料供給源
の少なくとも一つの原料供給管のこのニードルバルブ上
流側に連結され、上記単管に連結された原料供給源のバ
ブラー内の圧力を調整するためにキャリアガスを流すバ
ブラー内圧力調整用キャリアガス導入管と、上記バブラ
ー内圧力調整用キャリアガス導入管上に設けられた制御
手段と、上記単管のニードルバルブ上流側、バブラ内圧
力調整用キャリアガス導入管の制御手段の下流側ないし
単管に連結された複数の原料供給源のいずれか一本の原
料ガス供給管のいずれか一つに設けられ、上記単管に連
結された原料ガス供給源のバブラ内の圧力を測定する圧
力計測手段とを更に備え、上記制御手段が、上記圧力計
測手段の出力に応じて、キャリアガスの流量を調節し、
上記単管に接続された複数の原料ガス供給源のバブラ内
圧力を同一時間的条件で調節するものである。
本発明の特徴は、以下の2点にある。
同一時間的条件で成長炉に供給すべき複数の原料ガス
の供給を単一の圧力制御システムで行っていること。
同一時間的条件で成長炉に供給すべき原料ガスを成長
炉へ供給する原料供給源からそれぞれ伸びる原料供給管
を単管とし、その単管にニードルバルブを設け、同一時
間的条件で、成長炉に供給すべき複数の原料ガスの供給
経路が同一配管条件となるようにしていること。
ここで、単一圧力制御システムとは、ひとつの圧力系
で複数の対象を制御するシステムであり、本発明におい
ては、複数の原料供給源から、反応炉へ原料を供給する
際、ひとつの圧力システムでそれぞれの供給を制御し、
それぞれの原料の供給比を正確に保つために用いられて
いる。そして、この単一圧力制御システムは正確な混晶
比を必要とする混晶半導体を気相成長を用いて製造する
半導体製造装置に適したシステムである。具体的には、
本発明の気相成長による半導体製造装置では、原料ガス
の供給源であるバブラへの圧力供給制御は、一つの圧力
システム、すなわち、単一圧力制御システムで制御さ
れ、夫々の原料ガスの供給比率の正確性を確保してい
る。
また、同一時間的条件とは、複数の原料ガスの供給の
際、供給時期、停止時期を同じにすることであり、例え
ば、原料ガスAと原料ガスBとに同一時間的条件が要求
されている場合には、成長炉へのこれらの原料ガスA、
Bの供給時期、供給停止時期が同じであることを意味す
る。
本発明の装置の1例を添付第1図に従って説明する
と、成長炉と、該成長炉に連結されてその内部にキ
ャリアガスを流す導入管と、成長炉をバイパスして
排気装置に連結されてその内部にキャリアガスを流す
排気管と、その内部に納められた液体あるいは固体原
料をその内部にキャリアガスを流すことによって蒸気化
するバブラー〜と、原料ガス供給管〜と、原料
ガス供給管〜の導入管と排気管への分岐部分に
設けられた三方バルブ〜と、原料ガス供給管およ
びに設けられたニードルバルブおよび、圧力計
およびと、原料ガス供給管およびに連結されて圧
力計およびの出力をそれぞれ受ける制御バルブお
よびを備えたバブラー内圧力調節用キャリアガス導入
管およびから主として構成され、成長時にバブラー
およびから同時に成長炉に導入される原料ガスの
原料ガス供給管を一つに統合し原料ガス供給管とし、
バブラー内圧力調節用キャリアガス導入管をバブラー
およびと原料ガス供給管が統合される地点の間の
それぞれに分岐して連結している。
作用 かくして、本発明の装置によれば、成長時に複数のバ
ブラーから同時に成長炉に導入される原料ガスの原料ガ
ス供給管を統合して単管の原料ガス供給管とし、該原料
ガス供給管に単一のバブラー内圧力制御装置を設けて複
数のバブラー内の圧力を同時に同一圧力に制御すること
によって、成長時に成長炉へ同時に導入する原料ガスを
供給する複数のバブラー内圧力の変動の違いによる上記
の複数の原料ガスの流量比の変動が効果的に防止され、
混晶半導体成長における組成変動が低減されることにな
る。
発明の効果 以上詳しく説明したように、本発明の気相成長による
半導体製造装置によれば、いわゆるOMVPE法や塩化物VPE
法による混晶半導体成長の際に従来みられたようなバブ
ラーを供給源とする原料ガスから供給される混晶半導体
の構成元素の組成変動を有利に回避し、その結果、組成
変動が少なく結晶性の優れた混晶半導体薄膜を成長で
き、混晶半導体薄膜デバイスの性能においても大きく改
善されるものと期待する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置を説明するための模式的な図であ
り、第2図は従来の気相成長(OMVPE)による半導体薄
膜成長装置を説明するための模式的な図である。 (主な参照番号) ,,,,,,……原料ガス供給管 ,……導入管 ,……排気管 ,,、,,,……三方バルブ ,……成長炉 ,……排気装置 ,,,,,……バブラー ,,,,……ニードルバルブ ,,,,……圧力計 ,,,……バブラー内圧力調節用キャリアガス
導入管 ,,,,……制御バルブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】成長炉と、 前記成長炉に連結されて成長に必要な原料ガスを前記成
    長炉に運ぶための導入管と、 前記成長炉をバイパスして排気装置に連結され、前記原
    料ガスを排気装置に運ぶ排気管と、 その内部にキャリアガスを流すことよって原料を蒸気化
    し供給するバブラーをそれらの一部として含む複数の原
    料ガス供給源と、 前記原料ガス供給源の各々から前記導入管と前記排気管
    に分岐して連結され、かつ前記分岐部分に三方弁を有す
    るかあるいは前記分岐管の各々にバルブを有する複数の
    原料ガス供給管とを具備する気相成長による半導体製造
    装置において、 前記成長炉への供給に関し、同一の時間的条件を要求さ
    れる原料ガスを供給する複数の原料ガス供給源の前記成
    長炉側の原料ガス供給管同士を一つに統合し、単管の供
    給管とし、この統合部の下流側で前記単管を前記導入管
    と前記排気管とに分岐して連結し、 前記単管に設けられたニードルバルブと、 前記単管に連結された複数の原料供給源の少なくとも一
    つの原料ガス供給管の前記ニードルバルブ上流側に連結
    され、前記単管に連結された原料供給源のバブラー内の
    圧力を調整するためのキャリアガスを流すバブラー内圧
    力調整用キャリアガス導入管と、 前記バブラー内圧力調整用キャリアガス導入管上に設け
    られた制御手段と、 前記単管の前記ニードルバルブ上流側、前記バブラ内圧
    力調整用キャリガス導入管の前記制御手段の下流側ない
    し前記単管に連結された複数の原料供給源のいずれか一
    本の原料ガス供給管のいずれか一つに設けられ、前記単
    管に連結された原料ガス供給源のバブラー内の圧力を測
    定する圧力計測手段とを更に備え、 前記制御手段が前記圧力計測手段の出力に応じて、キャ
    リアガスの流量を調節し、前記単管に接続された複数の
    原料ガス供給源のバブラー内の圧力を同一時間条件で調
    節する気相成長による半導体製造装置。
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