JPS62287618A - 物質を基板上に堆積させる方法および装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 本発明は、化学蒸着法を用いて基板上に物質を堆積させ
る方法およびその装置に関するものである。更に特に本
発明は、極めて薄くかつ眉間が急峻な遷移領域である多
層構造を生せしめるかかる方法およびその装置に関する
ものである。

化学蒸着法は、例えば半導体装置の製造において、基板
上に物質を蒸着させるのに長い間用いられてきた。かか
る方法の１つである有機金属熱分解法（ＭＯＣＶＤ）は
、他の方法では使用することのできないアルミニウムを
使用することができるので、多くの高性能エレクトロニ
クおよびオプトエレクトロニク装置の製造に好適である
。更に、ＭＯＣＶＤ固有の特徴は、アルミニウムをエピ
タキシャル層成長に理想的に適合させることであり、こ
のことは新しい装置構造に不可避的に伴われる事項であ
る。

ＭＯＣＶＤによる成長法においては、１または２以上の
膜成分がガス状反応物形態で反応圏に搬送される。有機
金属反応物はバブラーに入れられ、これにキャリヤガス
が通されバブリングされて有機金属が蒸発され、反応圏
に搬送される。所望化合物は、反応物の熱分解により基
板上に単層として形成され、次いで加熱基板上に原子ま
たは分子種の組合せが形成される。かかる成長法は流速
を電子式のマスフローコントローラで固定することによ
り、従って種々のガス状反応物の分圧を固定することに
より制御することができる。複雑な多層エピタキシャル
構造は、１のガス組成物を、従来のガス混合系を用いる
他のものと交換することにより容易に形成される。

反応器として一般に知られている現在の化学蒸着装置は
、基板を収容するための堆積チャンバ、すなわち容器と
、ガス混合マニホールドと、誘導結合された無線周波（
ＲＦ）発生器の如き熱源とを備えている。チャンバは代
表的には、工業的な高い容積製産性用に一般に用いられ
る垂直な釣鐘形容器と、研究用に好適な水平の円筒管と
の２形状の１つである。かかるチャンバには基板支持用
のグラファイトサスセプタが取り付けられており、基板
が反応性ガス流に対し所望の角度で配置される。

かかるチャンバの例は米国特許第３３０６７６８号、同
第３８５０６７９号、同第４０６６４８１号、同第４３
６９０３１号、同第４４４６８１７号およびビー・ダニ
エル・ダブカス氏著のアニュアル　レビュー　オブ　マ
テリアルサイエンシーズ１９８２、第１２巻、第２４３
頁および第２６９頁、表題「メタル　オーガニック　ケ
ミカルベイパー　デボジッション」に開示されている。

これら従来のチャンバの設計上の１つの欠点は、基板表
面近傍に反応物流を集中させることができないことであ
る。比較的大きな容積のチャンバは、該チャンバの入口
から出口までの間でガスの乱流を促進し、不均一堆積を
もたらす。また、容積が大きい結果、基板間におけるガ
ス流の速度が低下し、反応物が基板の前縁部で堆積する
に従い更に堆積の不均一化が生ずる。

殆どの堆積装置の第２構成部品であるガス混合マニホー
ルドは、ガス流を多数の給源からチャンバに通す。従来
のマニホールドは代表的には、種々のガス給源をチャン
バ入口に連通ずるステンレススチール管から構成された
直線配列のガス流管路である。ガス流管路には入口バル
ブが配置され、種々の反応性ガスが引き続いてチャンバ
に導入される。電子式のマスフローコントローラは各管
路におけるガス流を制御する。マス流速および一連のバ
ルブは、複雑な多層物質構造の成長を自動操作化するセ
ントラルプロセッサにより制御される。

従来のマニホールドはあまり高度ではない装置を製造す
るのには適しているが、今日の高速固体装置に要求され
る、眉間の組成物の急峻な遷移を正確に生せしめるのに
十分な反応ガス流を制御することができない。反応ガス
は、各入口バルブのマニホールド下流の任意「デッドス
ペース」、スなわち容積内に停滞する傾向がある。これ
らガスは一般にチャンバ内に分散して、次の堆積層を汚
染する。この結果、眉間は急峻な遷移よりはむしろ緩慢
なものとなる。例えば、前記米国特許第３３０６７６８
号のマニホールドは、フローメータとバルブとを用いて
各反応性ガス流を制御するものではあるが、バルブとプ
ロセスチャンバとの間に大きな容積があり、流れがフロ
ーメータにより遮断された後でもかかる大きな容積から
チャンバ内に反応物が分散し得る。同様の欠点は、チャ
ンバへの反応ガス注入用の直線状マニホールドを夫々使
用する前記米国特許第３８５０６７９号および同第４４
４６８１７号明細書に開示された装置の如き他の装置に
おいても見られる。各ガス流路における大口弁はマニホ
ールドの出口から異なった距離に位置し、このため各反
応性ガスの「デッドスペース」の容積が異なるので問題
はより大きくなる。類似した欠点を持つ他のマニホール
ドは、米国特許第４２７９６７０号および同第４４７６
１５８号明細書に開示されている。

化学蒸着における多くの発展は、堆積法を改善すること
に集約されてきた。当該分野における最初の特許である
前記米国特許第３３０６７６８号は、基板を比較的低温
に維持し乍ら該基板を酸化物でコーティングする方法に
関するものである。また前記米国特許第３８５０６７９
号は、反応物を蒸発させ、これをノズルにより基板に指
向する方法に関するものである。

しかし、これらの方法やその他の方法は堆積層の均一厚
を正確に維持することができない。この理由は、かかる
方法では一定の流れに維持されないために、プロセスチ
ャンバ全体に亘り一定圧が維持されないからである。一
定の流れは、種々の反応物をチャンバに流入、排出する
連続的切り換えに直面するため、維持するのが困難であ
る。各ガスは異なる流速を有し得るので、プロセスチャ
ンバに入る全ガス流においていずれか他の所で補償を要
する。また圧力も、閉じたバルブの背後において維持さ
れるガスにおいて高まり、ガスが最終的にチャンバに入
る際にサージを引き起こす。

この高められた圧力はＭＯＣＶＤ法では特に問題であり
、かかる方法ではバブラー内における圧力サージか大き
な気泡を生ぜしめ、反応性ガス流を分裂し得る。前記米
国特許第４０６６４８１号に開示された装置は、ガス流
が堆積プロセスにおいて要求されない場合にかかるガス
流を停止させるよりはむしろ排気に向けることにより圧
力サージを多少なりとも最小にするものである。しかし
、かかる米国特許の装置では、変化する反応性ガス流が
堆積の均一化に与える影響が補償されていない。

従って、本発明の目的は、化学蒸着法を用いて物質を基
板上に堆積させる優れた方法およびその装置を提供する
ことにある。

本発明の他の目的は、装置内の［デッドスペース」を最
小にすることにある。

本発明の更に他の目的は、連続層の堆積前に、反応性ガ
スが停滞する装置をパージすることにある。

本発明の更に他の目的は、眉間におけるヘテロ接合での
遷移の急峻性（ｓｈａｒｐｎｅｓｓ）および層厚を正確
に制御することにある。

本発明の更に他の目的は、堆積チャンバ全体に亘すガス
の一定の流れを維持して基板上に均一な堆積を生せしめ
ることにある。

本発明の更に他の目的は、ガスが堆積処理中に装置に流
入、流出する切り換えの際に堆積チャンバ内を一定圧に
維持することにある。

これら目的を達成するために、物質を基板上に堆積させ
る装置にはプロセスチャンバと、複数個のガス給源と、
各ガス給源からのガス流をプロセスチャンバに指向する
マニホールド手段とを備える。マニホールド手段はガス
流を受け入れるための複数個の入口と、プロセスチャン
バへの１つの出口とを有する。各入口とマニホールド手
段の出口との間には、ガス流を各ガス給源からプロセス
チャンバへ流入、流出する切り換え用の入口バルブ手段
がある。各入口バルブ手段は、各入口バルブの下流にお
けるマニホールド内の任意「デッドスペース」が同じと
なるように、出口から等距離に配置する。マニホールド
手段は、マニホールドを介して放射状に延在して共通の
個所で出口と連通ずる入口を有するのが好ましい。出口
は、マニホールド内で前記共通個所まで軸線方向に延在
する。放射状形状は、マニホールド内の「デッドスペー
ス」を最小にする。

本発明の一面は、マニホールド手段が、入口バルブ手段
の作用に応じてプロセスチャンバから各ガス流を排出す
るための、該入口バルブ手段と連通ずるベント手段を備
えていることである。このベント手段は、ガスを連続的
に流すことができ、これにより、堆積処理中にガス流を
プロセスチャンバに流入、流出する切り換えの際に圧力
変動を最小とすることができる。

本発明の他の面は、反応性ガスを受け入れるための第１
入口と、パージガスを受け入れるための第２入口とがバ
ルブ手段で、マニホールド出口と連通していることであ
る。反応性ガス流を、入口バルブ手段の作用によりプロ
セスチャンバからベント手段に流入されるように切り換
えた場合、第２入口からのパージガス流は反応性流と入
れ換り、停滞反応性ガスのマニホールド手段内の任意「
デッドスペース」がパージされることになる。また、本
装置は第２入口ガス流を制御するためのコントロール手
段を備えている。このコントロール手段は、ベント手段
に切り換えられる反応性ガス流が交換されるようにパー
ジガス流を調整することによって各入口バルブ手段を通
過するガス流を一定に維持する。

堆積中にプロセスチャンバ内を一定の圧力に維持するの
を補助するため、本装置はベントチャンバと、プロセス
チャンバ内の圧力とほぼ等しい圧力でベントチャンバを
維持するための手段とを備えることができる。

本発明の方法は、ガスの一定の流れを生ぜしめ、これに
よりプロセスチャンバにおいて一定圧力を生ぜしめ基板
上への堆積の均一性を改善する。本発明の方法は、少な
くともｌの反応性ガス流をプロセスチャンバに、またこ
れと−緒に非反応性ガス流を所定の一定のガス流を維持
するのに十分な速度で注入することを含む。層堆積を終
了したら、もはや不必要な任意反応性ガスをプロセスチ
ャンバから流出するよう切り換え、また非反応性ガス流
を所定流を維持するために補償的に調整する。

この調整は、第２反応性ガス流を次の堆積工程のための
プロセスチャンバに流入されるよう切り換えるか否か、
また第２ガス流の速度に応じて、増加させ、減少させ、
若しくはそのままとすることができる。

本発明の前述のおよび他の目的、特徴ならびに利点は、
以下に詳述する好適例からより一層明らかにする。

第１図は物質を基板上に堆積させる本発明の系または装
置の配置図である。該装置１０は例えばＭＯＣＶＤのよ
うな多くの既知方法によりエピタキシャル層が成長した
基板１４を内在するプロセス又は反応チャンバ１２を備
える。かかる層を形成する物質は、例えばマニホールド
１６を介してプロセスチャンバへガス流を注入する給源
１８のような多数の給源からの反応ガスにより運搬され
る。ガス給源１８からのガス流を、プログラムされたマ
イクロコンピュータのようなプロセスコントローラ２４
により監視制御される入ロバルプ２２を切り替えること
によりプロセスチャンバ１２に入れたり排出する。

非反応性ガス給源２６でマニホールド１６を介してガス
流を注入して、給源１８からのマニホールドのガスをパ
ージする。示されるガス給源は、キャリヤガスを液体給
源に通してバブリングすることにより得る。あるいはま
た、以下に示すバブラーや浴を必要としないガスまたは
「水素化物」タイプの給源を使用することもできる。

第１図に示す如く、バルブ２２によりプロセスチャンバ
１２から出た際の反応性ガス流は、ベント２８を介して
ベントチャンバ３２に直接流入する。ベントチャンバ３
２中の圧力をプロセスチャンバ１２中の圧力とほぼ等し
く設定して給源１８からの反応性ガス流は、該ガス流が
２個のチャンバ間を出たり入ったりする際停滞しないよ
うにする。チャンバ１２及び３２の間のいかなる圧力差
も差動キャパシタンスマノメータのような圧力変換器３
４によりフィードバックして感知する。変換器３４は両
チャンバにおける圧力を感知し、それに応答してベント
チャンバ３２へ補償ガス流を注入する補償源３６を制御
する。あるいはまた、変換器は絞りバルブ（図示せず）
を制御してベント２８を圧縮する。

２個のチャンバ１２及び３２内の圧力を、チャンバ内の
ガスを排気４０へ排出する真空ポンプ３８により制御す
る。かかるチャンバ１２及び３２の出口はポンプ３８に
連結する共通導管４２で結合する。ポンプ３８の吸込を
、位置コントローラ４５を介する導管４２内の絞りバル
ブ４４により制御する。次にコントローラ４５の設定は
、コンパレータ４６により制御する。

コンパレータ４６は、キャパシタンスマノメータのよう
な真空変換器４８により検出されるチャンバ１２中の圧
力を可調整基準源５２により提供される基準値と比較す
る。コンパレータ４６は応答して連続制御信号を位置コ
ントローラ４５に発して、基準圧力を維持するのに適当
な設定条件でバルブ４４を設定する。

ガス給源１８．２６及び３６の構造をより詳細に考慮し
て、冬型のガス源から出たガス流を、操作方法において
記載される方法でプロセスコントローラ２４の指示下で
、従来のマスフローコントローラ５４ａ〜５４ｃにより
制御する。パージガス源２６及び補償ガス源３６は給源
５５から水素のような非反応性ガス流を供給する。反応
性ガス源１８はＭＯＣＶＤのような化学堆積方法に利用
される多くの反応性ガスの任意のガスを表わす。第１図
において、ガス源１８は金属有機化合物を表し、それを
介して水素のようなキャリヤガスをバブリングさせて該
化合物を蒸気形態でプロセスチャンバ１２に注入する。

該化合物は、従来のバブラー中に含まれており、該バブ
ラーは従来の温度制御再循環浴５８中に浸漬したステン
レス鋼アンプル５６から成り、該浴は浸漬した化合物の
蒸気圧を正確に制御する。アンプル５６に入り、また出
る供給ライン６２は、アンプルが交換されるべき際にガ
ス流を停止する一連のバルブ６４を備える。ガス源は背
圧変換器６８を備え、装置１０内の圧力が堆積プロセス
の間に変化しないようにアンプル５６内の圧力を一定に
保持する。アンプル５６内の圧力を、好ましくはほぼ周
囲圧力に保持して反応性ガス流を分裂させ得る大きな気
泡の形成を回避する。

第２図はマニホールド１６及びプロセスチャンバ１２の
一部を切欠いて示した斜視図である。例えばヌブロバル
ブカンパニー（Ｎｕｐｒｏ　Ｖａｌｖｅ　Ｃｏｍｐａｎ
ｙ）、〔オハイオ州つィロービー〕製の三方ＢＹ切り換
えバルブのような多数の従来のベローズ切り換えバルブ
２２ａ　、　２２ｂをマニホールド１６に放射状に設置
する。各バルブに給源１８及び２６からのガス流を各々
受け入れる第１及び第２マニホールド人ロア２及び７４
を併設する。入ロア２はバルブキャビティ７６と連通し
、キャビティ内に付勢ロッド７８に連結するバルブ部材
７７を設けてプロセスチャンバ１２へ通じるマニホール
ド出ロア９とベント間で反応性ガス流を切り換える。バ
ルブキャビティ７６からの第１出口は入口通路８０に連
通し、該通路はマニホールド１６内部で出口通路８２ま
で放射状に延在する。該通路８２はマニホールドを介し
てマニホールド出ロア９まで軸線方向に延在する。第２
図に示す如く、数個の入口通路８０の各々は等しい長さ
を有し、出口通路８２内の共通位置８６で会合する。従
ってバルブ２２の各々は共通位置８６から等距離にある
ので、マニホールド出ロア９からも等距離にある。業界
で知られているように、バルブ２２の下流にあるマニホ
ールド１６内の、バルブキャビティ７６からの第１出口
の長さおよび入口通路８０の部分から成るかかる「デッ
ドスペース」は、プロセスチャンバへのガス流れが終わ
った際反応性ガスが停滞するスペースである。バルブを
放射状に配置することはかかるスペースを最小にし、各
反応性ガス流に対して該スペースを一様にする。

プロセスチャンバ１２から切り換えにより排出される反
応性ガス流をバルブキャビティ７６の第２出口を介して
ベント２８に導くベント通路８８に搬送する。バルブ２
２ｂを、ベント通路８８へ反応性ガス流を入ロア２を介
して搬送するように設定したそのバルブ部材７８と一緒
に示すが、バルブ部材７８は非反応性ガス流を入口通路
８０に維持する。他方バルブ２２ａを、入ロア２を介し
反応性ガス流を入口通路８゜に搬送してチャンバ１２に
併設した入ロア４を介して非反応性ガス流を一緒にする
ように設定したそのバルブ部材７８と一緒に示す。

種々のタイプの物質を基板１４上に堆積する方法におい
て、バルブ２２を所定の程度に作動させて反応性ガス流
をベントチャンバ３２とプロセスチャンバ１２との間に
前進流および逆流として流すように切り換える。プロセ
スチャンバ１２に同時に流ス反応性ガス流は、化学蒸着
プロセスで混合して基板上に異なる堆積物を生成する。

流れをベントチャンバ３２へ切り換えた後「デッドスペ
ース」に残留するはずの反応性ガスのガス源２６からの
パージ用非反応性ガスの連続流によりプロセスチャンバ
１２へ直ちに払拭される。従って異なるエピタキシャル
層の幅と境界は、反応性ガス流が終った後、ガ層流が連
続的にプロセスチャンバへ流される従来の装置より更に
正確に制御することができる。

反応性ガス流のマニホールド１６をパージする以外に、
給源２６からの非反応性ガス流を調整して各入口通路８
０を介してプロセスチャンバ１２への一定ガス流を維持
する。コントローラ２４は、主流れコントローラ５４ａ
または別のバルブ（図示せず）を介して非反応性ガス流
を制御する手段として作用する。入ロア２を通る反応性
ガスは、入口通路８０がらベント通路８８に切り換えら
れるので、プロセスコントローラ２４は入ロア４を通る
非反応性ガス流を増す。

プロセスチャンバ１２の一部分を第２図に示し、更に詳
細に第３図に示す。チャンバ１２は石英シリンダ９０を
備えこのシリンダ９０は、マニホールド出ロア９に連結
する取外し自在のガス流チャンネル９２を包囲する。ガ
ス流チャンネル９２の壁は、ガス流チャンネル９２とシ
リンダ９０との間のスペースが大気圧以下に維持される
ので、チャンネルで排気されるにも拘らず比較的薄くす
ることができる。ガス流チャンネル９２は、石英管を備
え、この石英管はマニホールド出ロア９からの全ガス流
を受取るための方形断面の末広入口部９４およびサスセ
プタキャリヤ９８を支持するための第２の縦方向部分９
６を有する。この部分９６は反応性ガス流を基板１４お
よびサスセプタキャリヤ９８に接近させるように形成し
て乱流を相互で減し、一層容量の大きいプロセスチャン
バにより与えられるよりも基板上の速度を大きく維持す
る。この第２の部分９６はまたサスセプタキャリヤ９８
内に取付けた基板１４の前縁上に反応性ガスの層流をつ
くるための一体のランプ１０２を備える。この層流は、
基板全体に亘り基板の前縁から後方部分へ生ずる堆積勾
配よりむしろ均一な堆積を促進する。

第３図に最もよく示しである如く、サスセプタキャリヤ
９８は対流を減らすため傾斜した形状を有し、反応ガス
流が支持された基板上を通過する際反応性ガス流を加速
する。この傾斜形状はガス流がチャンネル９２内を通過
する幅を漸次狭くする。

第４図はサスセプタキャリヤ９８を分解して示す。

基板ウェハ１４をサスセプタ１０４中に取外し自在に維
持し、サスセプタ自体はキャリヤ本体から取外すことが
できる。キャリヤは、その裏面を介して連結された伸縮
自在の棒１０６によりフローチャンネル９２に挿入し、
ここから取出される。

第３図はまた装置１０の他の構成部材の側面を示す。Ｒ
Ｆコイル１０８はサスセプタ１０４への電磁結合により
基板１４に堆積反応用の熱を供給する。負荷ドア／熱電
対アセンブリイ１１０は、従来の設計によるもので、プ
ロセスチャンバ１２を気密封とし、またサスセプタ９８
をフローチャンネル９２に挿入し、またここから取出す
ための手段を提供する。第３図に示すベントチャンバ３
２は、有効反応領域とほぼ同じ容量を有するように設計
しであるので、フローチャンネルのガス流と同じガス流
の場合はぼ同じ内圧を有する。

垂直型プロセスチャンバ１１０と一緒にマニホールド１
６を使用する第２の例の装置１０を第５図に示す。第１
の例における如く、ガス源１８および２６からのガス流
をマニホールド１６を介してプロセスチャンバ１１０に
注入するかまたはベント２８を介してベントチャンバ３
２（図示せず）に搬送するが、これは処理工程により決
める。チャンバ１１０内にガス流をマニホールド１６か
ら受取るフローチャンネル１１２はグラファイトカルゼ
ル（ｃａｒｏｕｓｅｌ）　１１４上に狭い通路を画成す
る石英ドームを備える。内部熱源１１６はカルゼル１１
４の後にあってカルゼルを加熱し、これにより載置され
た基板ウェハ１４を加熱する。

第５図に示す如く、カルゼル１１４をモータ１２０によ
りギヤ１１８およびチェノ１１９を介して駆動する回転
軸１１７により回転自在に支持する。軸１１７をブシュ
１２２および軸受１２４により支持し、軸受けブシュと
関係なく回転させることができる。熱源１１６はカルゼ
ル１１４の下で固定スタンド１２５上に！！！Ｌ、この
スタンド１２５は軸受１２６を介して軸１１７に関係な
く位置する。マニホールド１６およびスタンド１２５、
軸１１７およびモータ１２０を含む装置の基本部分を、
複数個のクランプ１２８によりプロセスチャンバ１０８
に取付ける。

フローチャンネル１１２およびチャンバ１１０内の矢印
は、カルゼル１１４が回転する際のガス流の方向を示す
。この回転により流入ガス流は混合され、基板ウェハは
ガス流の異なる部分に曝され、堆積の均一性が改善され
る。チャンネル１１２を流通するガスは真空ポンプ３８
（図示せず）によりチャンバから引出される際チャンバ
出口１３０で集められる。

装置１０を用いて行う方法は、マニホールド１６におけ
る「デッドスペース」を除去し、プロセスチャンバ１２
およびベントチャンバ３２の圧力を等しくして厚さの極
めて薄く且つ急峻な遷移のエピタキシャル層を生成する
。かかる層はレーザーダイオード、オプトエレクトロニ
クス装置および高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）
に組合される。この方法で等しい圧力は、ガス源１８の
如きガス給源からの反応ガスのプロセスチャンバ内への
流入および流出を切り換える際プロセスチャンバ１２と
ベントチャンバ３２を通るガス流を一定に維持すること
により、達成される。プロセスチャンバ１２の圧力に等
しい圧力の場合、ベントチャンバ３２は反応性ガス流中
の乱れを最小にする圧力制御容器として作用する。ガス
流速を各チャンバ１２および３２において一定にして同
じ圧力を維持すべきであるが、これ等は同じにする必要
はない。各チャンバにおける実際の流れは、チャンバの
形状が同等の圧力を生せしめる場合には異なってもよい
。

第６図に、操作方法の工程図を示す。この工程図は、堆
積を実施するためにプロセスコントローラにより行われ
る工程を示す。プロセスコントローラ２４は、適当な様
式でプログラムされたＩＢＭＰＣまたは１ＩＰ９８３６
の如き市場で入手し得る多くのコントローラまたはマイ
クロコンピュータとすることができる。

最初に、堆積を行うため実施する処理工程を負荷し、記
録させる（工程１３２）。すべてのガス流、反応性（Ｒ
Ｇ）　、非反応性（ＮＲＧ）および補償（ＣＧ）ガス流
を出し、ＭＦＣ５４ａ〜５４ｃが安定するまでベントチ
ャンバ３２に反応性ガス流を排出する（工程１３４）。

プロセスチャンバ１２を通る非反応性ガス流を、堆積に
望ましい一定の全体的または総合的流れ、従ってそのよ
うな圧力に達するまで調整する。従ってベントチャンバ
３２への補償ガス流を圧力変換器３４からＭＰＣ５４Ｃ
への信号を介して調整してプロセスチャンバ１２におけ
る圧力に等しい圧力を得る。

第１処理工程は、第１堆積層に対し所望の反応性ガス流
を選定することにより始まる（工程１３６）。

次いで、堆積に応じて、異なる所定速度で流すことので
きる一つ以上のガス流を切り換えてプロセスチャンバ１
２へ通して堆積を行う（工程１３８）。

用いられた各パルプ２２を通る関連する非反応性ガスを
コントローラ２４の指示でＭＦＣ５４ａにより対応する
量を同時に減らして（工程１４０）バルブに対する一定
流量を維持する。この動作はコントローラ２４による反
応性ガス流の実際の監視に応答してまたは予めプログラ
ムした操作の一部として行うことができる。いずれの方
法でもプロセスチャンバ１２への全ガス流は一定速度に
維持される。ベントチャンバ３２への補償ガス流は反応
性ガス流の損失を補償するのに対応する量だけ増す（工
程１４２）。

第１処理工程における堆積は、工程が完了するまで継続
する（工程１４４．１４６　）。

第１処理工程が終結した際、次の工程においては必要と
されないかかる反応性ガス流をベントに切り換えて（工
程１４８　）　、プロセスチャンバへ流入する関連した
非反応性ガス流を調整、即ち対応量（工程１５２）だけ
増量する。また補償ガス流における変化はベントチャン
バーを通過する流れを一定に保持することにも貢献する
（工程１５４）。

かかる処理工程及び次工程は必要とされる反応性ガス流
を選定しく工程１３６）プロセスチャンバ１２（工程１
３８）内へ切り換えることで第１工程の如く行われる。

種々の速度の反応性ガス流をプロセスチャンバ１２に流
入、流出するよう切り換える際に、該プロセスチャンバ
に流入する金塊れが一定　−のままであるように、随伴
する非反応性ガス流を適宜調整する。

個別に記載して示した多くの工程は、同時に行うことが
でき、原則として一定の流量、従って一定の圧力が各チ
ャンバ１２及び３２内で維持される場合には、他の手段
により実施することが可能である。更に反応性ガス流は
異なる速度にすることが可能で、従ってこれに応答して
非反応性および補償ガス流の異なる補償変化を必要とす
る。例えば、別の非反応性ガス流を、反応性ガス流の縮
度化を補償するのに添加することが可能で、その際バル
ブ２２に関連する各個別の非反応性ガス流をマニホール
ド１６内の「デッドスペース」をパージするのに一定速
度を保持する。

ガス流速を変え、尚プロセスチャンバおよびベントチャ
ンバへの全流量を一定に維持する方法の一例を、ＭＦＣ
５４ｂおよびバルブ２２を流通する単一反応性ガス流に
対し、第７図および第８図で相対的流速により示す。堆
積法を始める前に、反応性ガスを排出し、全プロセスチ
ャンバガス流は非反応性ガスである。第１処理工程Ｐ１
において、反応性ガス流がチャンバ１２に流入し、ベン
トチャンバ３２から流出するように設定する。同時に非
反応性ガス流を減じてチャンバ１２への全流量を一定に
維持し、補償ガス流を増してチャンバ３２への全ガス流
を一定に維持する。第２処理工程Ｐ２において、反応性
ガス流がプロセスチャンバ１２から流出しベントチャン
バ３２へ流入するように切り換える。同時に、非反応性
ガス流をその前のレベルまで増し、補償ガス流をその前
のレベルまで減する。このようにしていずれの切り換え
中においても圧力の変動は殆ど生じない。本例は本発明
を制限せんとするものではなく、プロセスチャンバおよ
びベントチャンバ内で一定の全ガス流、従って一定圧力
を維持するための一手段を単に示すものである。

実際にこの方法および装置を用いて５０オングストロー
ムのように薄い堆積層が得られ、ペテロ接合遷移厚さは
低圧で１０オングストロームで、大気圧で２５オングス
トロームのように薄かった。

次いで生長条件をＮ−ＧａＡｓ設定値に戻すように変え
、生長を約４５分間とした（３μ）。次工程ではＰ型ド
ーピングのためシランをジメチル亜鉛（ＤＭＺ）に置き
換えた。この処理を約１５分間行い（１μ）、処理後基
板を８００℃に再加熱し、前記の如＜　ＴＭＡを導入し
た。この試験を５８秒で終了し、Ａ　Ｉｔ　ＧａＡｓ窓
層を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の化学蒸着装置の配置図、第２図は第１
図の装置に用いるマニホールド及びプロセスチャンバの
一部を切欠いて示す斜視図、第３図は第２図のプロセス
チャンバの縦断面図、第４図は第２図のチャンバで使用
するサスセプタを分解して示す斜視図、 第５図は第１図の装置で用いる第２番目の例のマニホー
ルド及びプロセスチャンバの断面図、第６図は本発明の
方法を示した堆積方法の工程図、 第７図はプロセスチャンバを通過するガス流を示す線図
、 第８図は第１図の装置で使用するベントチャンバーを通
過するガス流を示す線図である。 １〇一本発明の装置 １２・・・プロセスチャンバ（又は反応チャンバ）１４
一基板　　　　　　　１６・−・マニホールド１８．２
６−・・ガス源 ２４−・−プロセスコントローラ ２８・−ベント　　　　　　３２−ベントチャンバ３４
−・・圧力変換器　　　　３６−補償源３８・−・真空
ポンプ　　　　４５・−コントローラ４６−・・コンパ
レータ　　　４８・・−真空変換器５４ａ”ｃ−・−マ
スフローコントローラ５６−アンプル　　　　　５８・
−再循環浴６８・・・圧力変換器　　　　９０−・石英
シリンダ９２．１１２−　フローチャンネル ９８・−・サスセプタキャリヤ １０４−・・サスセプタ　　　１０８−ＲＦコイル１１
０・・−・垂直型プロセスチャンバ１１４・・−グラフ
ァイトガルゼル １１６−・−内部熱源　　　　１１７−回転軸１２０−
・モータ　　　　　１２２−フ′シ二１２４、１２６−
軸受　　　　１２５−固定スタンド１３０−一一チャン
バ出口 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物質を基板上に堆積させる装置において；プロセス
   チャンバと； 夫々ガス流を生成する複数個のガス源と； 上記ガス源からのガス流を受け入れるための複数個の入
   口および上記ガス流を上記プロセスチャンバに向けるた
   めの１個の出口を有するマニホールド手段と； 上記マニホールド手段の各入口と出口と間のに設けられ
   、上記ガス源の夫々からのガス流を上記プロセスチャン
   バに流入または流出するよう切り換えるための入口バル
   ブ手段とを備え、該バルブ手段を上記出口から等距離に
   設けたことを特徴とする物質を基板上に堆積させる装置
   。 ２、上記マニホールド手段の入口は該マニホールド手段
   内の共通の位置において上記出口と連通している特許請
   求の範囲第１項記載の装置。 ３、上記マニホールド手段が放射状方向のマニホールド
   を備え、上記入口のそれぞれは上記マニホールドを放射
   状方向に貫通して共通位置において上記出口と連通し、
   該出口は上記マニホールド内で軸線方向に上記共通位置
   まで延在している特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４、上記マニホールド手段は、上記入口バルブ手段と連
   通していて、該入口バルブ手段の作動に応答して上記ガ
   ス流のそれぞれを上記プロセスチャンバから排気するた
   めのベント手段を備え、該ベント手段によって上記ガス
   流における圧力変動を最小にする特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 ５、有機金属源を備え、上記ガス源の１つはキャリヤガ
   ス流を上記有機金属源に通して有機金属物質を上記プロ
   セスチャンバに搬送させる特許請求の範囲第４項記載の
   装置。 ６、上記入口バルブ手段は三方バルブ、上記マニホール
   ド入口と連通する上記バルブの入口、上記マニホールド
   出口と連通する上記バルブの第１出口および上記マニホ
   ールドのベント手段と連通する上記バルブの第２出口と
   を備える特許請求の範囲第４項記載の装置。 ７、第１および第２の入口が上記バルブ手段における出
   口と連通していて、上記第２入口からのガス流が上記バ
   ルブ手段と前記第１入口からのガスの出口との間に上記
   マニホールド手段内のスペースをパージする特許請求の
   範囲第４項記載の装置。 ８、前記第１入口のガス流を上記出口と上記バルブ手段
   との間で切り換えた際に上記出口へのガス流を一定に維
   持するよう上記第２入口のガス流を制御するための手段
   を備える特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９、上記プロセスチャンバ内のフローチャンネルおよび
   該フローチャンネル内に上記基板を取付けるためのキャ
   リヤを備え、上記フローチャンネルの第１部分は上記マ
   ニホールド出口と連通して該出口からのガス流を受け入
   り、上記フローチャンネルの第２縦部分は上記ガス流を
   上記基板上に通して上記ガス中の物質を上記基板上に堆
   積させる特許請求の範囲第１項記載の装置。 １０、上記フローチャンネルの第２部分内に傾斜路を備
   え、該傾斜路は上記基板キャリヤと衝合してガス流を上
   記傾斜路に沿って物質キャリヤの前縁と一致する所定の
   角度で上昇させ、かくして取付けた物質上に層流を生じ
   させる特許請求の範囲第９項記載の装置。 １１、物質キャリヤを楔形としてフローチャンネルを通
   過するガス流を制限し、物質上のガス流を加速する特許
   請求の範囲第１０項記載の装置。 １２、ベント手段がマニホールド手段と流体連通するベ
   ントチャンバを有し、該ベントチャンバが、各入口を通
   過するガス流が上記ベントと上記プロセスチャンバとの
   切り換えの際に上記プロセスチャンバ内の圧力とほぼ等
   しく維持された圧力を有する特許請求の範囲第４項記載
   の装置。 １３、ベントチャンバ内の圧力をプロセスチャンバ内の
   圧力とほぼ等しくなるように維持するために該ベントチ
   ャンバ内へ流入するガス流を制御する手段を備える特許
   請求の範囲第４項記載の装置。 １４、物質を基板上に堆積させる装置において；プロセ
   スチャンバと； 上記プロセスチャンバに別々のガス流を注入するための
   複数個のガス源と； 上記ガス源からのガスを受け入れるための複数個の放射
   状入口通路、上記プロセスチャンバへの出口通路、およ
   び上記プロセスチャンバから排気するためのベント通路
   を有する放射状マニホールドと； 各入口通路内に、上記出口通路を介して上記プロセスチ
   ャンバに流入しかつ上記ベント通路を介して上記プロセ
   スチャンバから流出するガス流を切り換えるための三方
   バルブと；上記ベント通路に連通するベントチャンバと
   を備え、上記入口通路が上記マニホールド内の共通個所
   で上記出口通路と会合し、上記三方バルブの夫々が上記
   プロセスチャンバから等距離の位置にあり、上記ベント
   チャンバが、上記各入口通路を通過するガス流を該ベン
   トチャンバへのベント通路と上記プロセスチャンバへの
   出口通路との間で切り換える際、上記プロセスチャンバ
   内の圧力とほぼ等しい圧力に維持される圧力を有するこ
   とを特徴とする物質を基板上に堆積させるための装置。 １５、第１および第２の入口通路が三方バルブの所で出
   口通路と連通し、上記第２入口通路より受け入れられる
   ガス流により上記バルブと上記プロセスチャンバとの間
   のマニホールド内において、上記第１入口通路より受け
   入れられるガスのスペースをパージする特許請求の範囲
   第１４項記載の装置。 １６、ベントチャンバおよびプロセスチャンバを通過す
   るガス流を一定に維持するために、第２入口通路より受
   け入れられるガス流を上記三方バルブと協働して制御す
   るための手段を備える特許請求の範囲第１５項記載の装
   置。 １７、物質を基板上に堆積させる方法において；少なく
   とも１種の反応性ガス流をプロセスチャンバに注入し； 上記プロセスチャンバに亘り所定ガス流を維持するに十
   分な速度で、上記反応性ガス流と一緒に非反応性ガス流
   を上記プロセスチャンバに注入し； 上記反応性ガスをプロセスチャンバから流出するように
   切り換え； 所定の一定流量を維持するために非反応性ガス流を調整
   することを特徴とする物質を基板上に堆積させる方法。 １８、第１反応性ガス流をプロセスチャンバから流出す
   るよう切り換えると同時に、第２反応性ガス流を該プロ
   セスチャンバに流入するよう切り換え、第１および第２
   反応性ガスの流量差に応じて非反応性ガス流を調整する
   特許請求の範囲第１７項記載の方法。 １９、プロセスチャンバから流出するよう切り換えた反
   応性ガス流を排気して、反応性ガス流をプロセスチャン
   バに流入、流出するよう切り換えた際の該ガス流中の圧
   力変動を最小にする特許請求の範囲第１７項記載の方法
   。 ２０、上記ガスをプロセスチャンバに注入することによ
   り生ずる圧力と等しい圧力インピーダンスを有するチャ
   ンバに上記ガスを排気して、プロセスチャンバ内の圧力
   を一定に維持する特許請求の範囲第１９項記載の方法。 ２１、非反応性ガス流を反応性ガスと共通の通路に沿っ
   てプロセスチャンバに注入して、反応性ガスが残ってい
   る該通路をパージする特許請求の範囲第１７項記載の方
   法。 ２２、各反応性ガス流を、プロセスチャンバに等距離に
   ある通路を介して注入して、各通路からパージされる反
   応性ガスの容積を等しくする特許請求の範囲第２１項記
   載の方法。 ２３、一定流量のガスを半導体物質用のエピタキシャル
   反応器のプロセスチャンバに注入する方法において； 夫々所定の反応性ガス流量で該反応性ガスを発生させる
   複数個の反応性ガス源を設け；所定のパージガス流量で
   パージする非反応性ガスの給源を設け； 上記ガス源と上記プロセスチャンバとを流体連通してい
   て、反応性ガス流をプロセスチャンバおよびベントチャ
   ンバの１つに選択的に注入するためのマニホールド手段
   を設け；少なくとも１の反応性ガスをプロセスチャンバ
   に注入して、エピタキシャル層の反応性堆積をウェハ上
   に生ぜしめ； 反応性ガスとパージガスの流れを同時に切り換えて、反
   応性ガスをベントチャンバに排気し、またほぼ等しい流
   量のパージガスをプロセスチャンバに注入して上記チャ
   ンバを通過する流れを一定に維持し； 等しい圧力で上記プロセスチャンバと上記ベントチャン
   バを維持することを特徴とする、一定流量のガスを半導
   体物質用のエピタキシャル反応器のプロセスチャンバに
   注入する方法。 ２４、反応性ガスの切り換え個所を入口からプロセスチ
   ャンバまでの等しい距離の所に位置するようにマニホー
   ルド手段を配置する特許請求の範囲第２３項記載の方法
   。 ２５、上記切り換え個所の位置の近くでパージガスを注
   入する特許請求の範囲第２３項記載の方法。