JPH10223536A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JPH10223536A
JPH10223536A JP2056797A JP2056797A JPH10223536A JP H10223536 A JPH10223536 A JP H10223536A JP 2056797 A JP2056797 A JP 2056797A JP 2056797 A JP2056797 A JP 2056797A JP H10223536 A JPH10223536 A JP H10223536A
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JP
Japan
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gas
source
supply source
gas supply
vapor phase
Prior art date
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Application number
JP2056797A
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English (en)
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Daisuke Imanishi
大介 今西
Sunao Yamamoto
直 山本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 気相成長を行う反応管内の圧力の変化を回避
する。 【解決手段】 ガスボンベを原料ガス供給源32とする
気相成長装置において、気相成長を行う反応管13に対
し、原料ガス供給源32のガスボンベからの原料ガス供
給と、キャリアガスとを切り換え供給する切り換え手段
100を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気相成長装置(C
VD装置)、特に高圧ガスボンベを原料ガス供給源とし
て用いる気相成長装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】例えば、LED(Light Emitting Diod
e)、HEMT(High Electron Mobility Transisitor)
を始めとする種々の半導体デバイスの装置における化合
物半導体の成膜、例えばエピタキシャル成長において
は、正確で、再現性のある原料の供給制御ができる有機
金属気相成長法(MOCVD法)等が適している。さら
にこれらの方法は、非平衡状態での結晶成長を特徴とし
ており、液相成長法(LED)では困難な多元系化合物
半導体混晶を得ることができる。
【0003】図3に、従来における一般的な気相成長装
置としての、有機金属気相成長装置(以下、MOCVD
装置とする)の概略図を示す。例えば、GaAs、Al
GaAs系、AlGaInP系等の化合物半導体層のM
OCVD法によるエピタキシーは、III族原料として
は、トリメチルガリウム(TMGa)、トリメチルアル
ミニウム(TMAl)、トリメチルインジウム(TMI
n)等の有機金属ガスを得る有機金属ガス供給源60が
設けられ、この場合V族原料を供給する原料ガス供給源
32としては、アルシン(AsH3 )、ホスフィン(P
3 )等の水素化物のガスボンベが用いられる。
【0004】有機金属ガス供給源60は、密閉槽11内
に有機金属原料が収容され、これに純化装置(図示せ
ず)により高純度化されたキャリアガス供給源12から
のキャリアガス、例えばH2 ガス、N2 ガスを、マスフ
ローコントローラ(以下、MFCという)17を通じ
て、流量制御して、キャリアガス供給管51から吹き込
み、バブリングを行って、キャリアガスとともに有機金
属ガスを、有機金属ガス取り出し管52から取り出し、
目的とする気相成長を行う反応管13に導く。
【0005】一方、図3中に示した原料ガス供給源32
の原料ガスを、MFC27を通じて流量制御して取り出
し、目的とする気相成長を行う反応管13に導く。
【0006】図3においては、それぞれ1つの有機金属
ガス供給源60と、原料ガス供給源32を代表的に示し
たが、実際には、各原料ごとにそれぞれ有機金属ガス供
給源60と、原料ガス供給源32が配置されている。
【0007】このようにして反応管13に送り込まれた
有機金属ガス供給源60からの有機金属ガス、および原
料ガス供給源32からの原料ガスは、高周波コイル等の
加熱手段14によって、一定温度に保たれたサセプタ1
5上の基板16に送り込まれ、そこで熱分解を起こして
基板16上に目的とする化合物半導体層の気相成長を行
う。
【0008】一方、特定の原料ガス供給源32からの原
料ガスによる気相成長を停止して、他の原料ガス供給源
32からの原料ガスによる気相成長を行うとき等には、
原料ガス供給源32からの原料ガスを、図3に示すバル
ブ91を閉じ、バルブ92を開くことにより、廃棄ライ
ン20に導き、反応管13には、送り込まれないように
する。
【0009】したがってこの場合、廃棄ライン20に導
かれた原料ガスは、使用されることなく排気されること
となるため、原料ガスは無駄になる。
【0010】そこで、この無駄を回避するため、気相成
長の停止あるいは切り換えを行う時は、有機金属ガス供
給源60に対するキャリアガスの供給を停止したり、原
料ガス供給源32のガスボンベのバルブ70を閉めたり
することにより原料ガスの供給を停止することが望まし
い。
【0011】しかしながら、この場合、原料ガス供給源
32のガスボンベのバルブ70を閉じても、原料ガス
は、原料ガス供給源32のガスボンベから、反応管13
に通じる配管内に残存する。
【0012】原料ガス供給源32のガスボンベに充填さ
れた原料ガスは、特に、MOCVD装置により、化合物
半導体膜を成膜する場合には、人体に有害な物質である
場合が多く、上述のように装置内に残存することは望ま
しくない。
【0013】そこで、図2に示すように、原料ガス供給
源32と反応管13との間に、装置の配管内に残存した
原料ガスを、装置外に排気することのできるパージライ
ン80を設けることが提案されている。すなわち、気相
成長を停止する際には、原料ガス供給源32のガスボン
ベのバルブ70を閉じるとともに、パージライン80の
バルブ81を開き、H2 ガス、あるいはN2 ガスを流す
ことにより、配管内に残存した原料ガスを排気するもの
である。
【0014】このような構成にすれば、気相成長を停止
する場合に、原料ガス供給源32のガスボンベのバルブ
70を閉じた場合であっても、気相成長装置内に原料ガ
スが残存することを防止することができる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルシ
ン(AsH3 )やホスフィン(PH3 )等の特殊V族ガ
スは、一般に粘性が高いことから、上述したように特定
原料による気相成長を停止して、他の原料ガスと交換し
たりする場合に、原料ガス供給源32のガスボンベのバ
ルブ70を閉じると、これら粘性の高い原料ガスの流れ
が止まるため、被気相成長基板上に気相成長を行う反応
管13内の圧力に変化が生じる。
【0016】このような反応管13内の圧力の変化は、
基板16上に気相成長させる化合物半導体の膜質の低
下、および組成変動の原因となる。
【0017】そこで、本発明者らは、鋭意研究を重ねた
結果、原料ガス供給源である原料ガスボンベのバルブを
閉じた際に生じる反応管13内の圧力の変化を回避する
ことのできる構成を有する気相成長装置を提供するに至
った。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともガ
スボンベを一部の原料ガス供給源として有する気相成長
装置において、気相成長がなされる反応管に対して、上
記ガスボンベによる原料ガス供給源からの原料ガスと、
キャリアガスとを切り換えて供給する切り換え手段を設
ける。
【0019】本発明によれば、ガスボンベによる原料ガ
スの粘性が高い場合においても、その原料ガスの切り換
え等において、この原料ガスボンベのバルブを閉じた際
に、これに見合ったキャリアガスの供給を行うことがで
きるので、気相成長を行う反応管内の圧力の変化を回避
することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の気相成長装置の
一実施例として、有機金属気相成長装置(MOCVD装
置)を挙げて説明する。
【0021】図1に本発明の気相成長装置の概略図を示
す。本発明の気相成長装置は、少なくとも高圧ガスボン
ベを一部の原料ガス供給源32に有する気相成長装置に
おいて、反応管13に対して、原料ガス供給源32の原
料ガスボンベからの原料ガス供給と、キャリアガス供給
源12からのキャリアガスとを、例えば気相成長中に、
バルブ100aおよび100bの開閉操作によって、切
り換えて供給する切り換え手段100を設けたものであ
る。
【0022】例えば、GaAs、AlGaAs系、Al
GaInP系等の化合物半導体のMOCVD法によるエ
ピタキシーは、III族原料としては、トリメチルガリウ
ム(TMGa)、トリメチルアルミニウム(TMA
l)、トリメチルインジウム(TMIn)等の有機金属
ガスを得る有機金属ガス供給源60が設けられ、この場
合V族原料を供給する原料ガス供給源32としては、ア
ルシン(AsH3 )、ホスフィン(PH3 )等の水素化
物が設けられる。このアルシン(AsH3 )、ホスフィ
ン(PH3 )等のV族の特殊原料ガスの供給源は、高圧
ガスボンベによるものであり、これらの特殊ガスは、そ
の粘性が高い。
【0023】有機金属ガス供給源60は、密閉槽11内
に有機金属原料が収容され、これに純化装置(図示せ
ず)により高純度化されたキャリアガス供給源12から
のキャリアガス、例えばH2 ガスや、N2 ガスを、マス
フローコントローラ(MFC)17を通じて、流量制御
して、キャリアガス供給管51から吹き込み、バブリン
グを行って、キャリアガスとともに有機金属ガスを、有
機金属ガス取り出し管52から取り出し、目的とする気
相成長を行う反応管13に導く。
【0024】一方、図1中に示した原料ガス供給源32
の原料ガスを、マスフローコントローラ(MFC)27
を通じて流量制御して取り出し、目的とする気相成長を
行う反応管13に導く。
【0025】図1においては、それぞれ1つの有機金属
ガス供給源60と原料ガス供給源32を代表的に示した
が、実際には、各原料ごとにそれぞれ有機金属ガス供給
源60と原料ガス供給源32が配置される。
【0026】このようにして反応管13に送り込まれた
有機金属ガス供給源60からの有機金属ガス、および原
料ガス供給源32からの原料ガスは、高周波コイル等の
加熱手段14によって、一定温度に保たれたサセプタ1
5上の基板16に送り込まれ、そこで熱分解を起こして
基板16上に目的とする化合物半導体層の気相成長例え
ばエピタキシャル成長を行う。
【0027】なお、気相成長を行うときには、切り換え
手段100のバルブ100aを閉じ、バルブ100bは
開いた状態としておく。この切り換え手段100のバル
ブ100aおよび100bは、互いに連動し、100a
を閉じたときには、100bが開くようになっており、
100aを開いたときには、100bが閉じるようにな
っている。
【0028】一方、この構成において、気相成長層の組
成を変更する場合、特に上述の特殊V族原料ガスの、例
えばホスフィン(PH3 )をアルシン(AsH3 )に変
更する場合、一旦ホスフィン(PH3 )を停止してアル
シン(AsH3 )の供給を行うことになるが、この場
合、ホスフィン(PH3 )原料ガス供給源32からの原
料ガスを、切り換え手段100のバルブ100bを閉じ
ることにより停止し、これと同時に切り換え手段100
のバルブ100aを開く。
【0029】このようにすることにより、キャリアガス
供給源12からのキャリアガスを、マスフローコントロ
ーラ37により流量制御して、原料ガスと切り換えて、
反応管13内に供給する。このとき、原料ガス供給源3
2からの原料ガスは、キャリアガスよりも粘性が高いた
め、同流量では圧力の変動を回避できない。
【0030】すなわち、この場合、従来の構成の気相成
長装置のように、原料ガス供給源32のバルブ70を閉
じて原料ガスを停止した場合に、反応管13内に生じる
圧力の変動を回避するに必要とされる量のキャリアガス
を反応管13内に供給するようにキャリアガスの供給量
を調節する。このようにすることにより、反応管13内
に圧力の変化が生じることを回避することができる。
【0031】また、さらに気相成長を開始する場合に
は、この気相成長を行うときに用いる原料ガス供給源3
2に対応して設けられた切り換え手段100のバルブ1
00aを閉じ、100bを開くことにより、反応管13
に対するキャリアガスの供給を止め、原料ガス供給源3
2から、原料ガスを反応管13に導くことができる。
【0032】なお、原料ガス供給源32と切り換え手段
100との間に、気相成長装置の配管内に残存した原料
ガスを、装置外に排気することのできるパージライン8
0を設けて、エピタキシャル成長を停止する際には、原
料ガス供給源32のガスボンベのバルブ70を閉じると
ともに、パージライン80のバルブ81を開き、H2
ス、あるいはN2 ガスを流すことにより、配管内に残存
した原料ガスを排気する。
【0033】上述した実施例においては、有機金属気相
成長装置(MOCVD装置)に適用する場合について説
明したが、本発明は、この例に限定されるものではな
く、原料ガスの供給源として、ガスボンベを使用するも
のであれば、いかなる気相成長装置についても適用する
ことができる。
【0034】また、ガスボンベによる特殊原料ガスにつ
いても、AsH3 、PH3 に限定されることなく、Si
4 、H2 Se等、種々のガスを使用する場合について
も適用することができる。
【0035】本発明は、少なくともガスボンベを一部の
原料ガス供給源32に有する気相成長装置において、気
相成長がなされる反応管13に対して、ガスボンベによ
る原料ガス供給源32の原料ガスと、キャリアガスとを
切り換えて供給する切り換え手段100を設けたもので
ある。
【0036】本発明によれば、原料ガス供給源32であ
るガスボンベのバルブを閉じて、原料ガスの切り換え、
あるいは停止を行う場合にも、気相成長を行う反応管1
3内の圧力の変化を回避することができ、気相成長させ
た半導体等の膜質の低減および組成の変動を効果的に回
避することができ、積層構造の半導体膜を成膜する場合
には、各半導体膜の組成の急峻性を保持することができ
た。
【0037】また、気相成長の切り換え、あるいは停止
をするときに、原料ガスの供給を原料ガスボンベのバル
ブを閉じて停止する構成としたため、原料ガスを廃棄す
ることを必要とせず、原料ガスの無駄を回避することが
できた。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、原料ガス供給源である
ガスボンベのバルブを閉じて、原料ガスの切り換え、あ
るいは停止を行う場合にも、気相成長を行う反応管内の
圧力の変化を回避することができ、気相成長させた半導
体等の膜質の低減および組成の変動を効果的に回避する
ことができた。
【0039】また、原料ガスの切り換え、あるいは停止
を行うときに、原料ガスの供給をガスボンベのバルブを
閉じて停止する構成としたため、原料ガスを廃棄するこ
とを必要とせず、原料ガスの無駄を回避することができ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の気相成長装置の概略図を示す。
【図2】従来の気相成長装置の概略図を示す。
【図3】従来の気相成長装置の概略図を示す。
【符号の説明】
11 密閉槽、12 キャリアガス供給源、13 反応
室、14 加熱手段、15 サセプタ、16 基板、1
7,27 マスフローコントローラ、32 原料ガス供
給源、51 キャリアガス供給管、52 有機金属ガス
取り出し管、60 有機金属ガス供給源、70,81
バルブ、80 パージライン、100切り換え手段、1
00a,100b バルブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスボンベを少なくとも原料ガス供給源
    の一部として有する気相成長装置において、 気相成長がなされる反応管に対して、上記ガスボンベに
    よる原料ガス供給源からの原料ガスと、キャリアガスと
    を切り換え供給する切り換え手段を設けたことを特徴と
    する気相成長装置。
JP2056797A 1997-02-03 1997-02-03 気相成長装置 Pending JPH10223536A (ja)

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JP2056797A JPH10223536A (ja) 1997-02-03 1997-02-03 気相成長装置

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JP2056797A JPH10223536A (ja) 1997-02-03 1997-02-03 気相成長装置

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JPH10223536A true JPH10223536A (ja) 1998-08-21

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ID=12030767

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JP2056797A Pending JPH10223536A (ja) 1997-02-03 1997-02-03 気相成長装置

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