JP2002367911A - 気相成長半導体製造装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バブラから反応器へ原料ガスを供給する場合
における供給初期の圧力変動による原料ガスの供給量の
変動を抑えること。 【解決手段】 バブラ７０、８０、９０からの原料ガス
を原料供給ライン５６または原料ベントライン５８のい
ずれかへ供給するように切り替えて反応器５３内に供給
して薄膜結晶層を気相成長させるようにした気相成長半
導体製造装置５０において、原料供給ライン５６内の圧
力を調整するための第１圧力制御装置１１０と、原料ベ
ントライン５８内の圧力を調整するための第２圧力制御
装置１２０とを設け、原料供給ライン５６内の圧力と原
料ベントライン５８内の圧力とが均等になるように圧力
調整し、原料ガスの切り替え時に原料ガスの反応器内へ
の供給量に変動が生じるのを抑えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原料ガスの切り替
えを行うことによって基板上に薄膜気相成長層を形成す
ることができるようにした気相成長半導体製造装置及び
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板上に半導体薄膜結晶層を順次
気相成長させることにより薄膜結晶ウェーハを製造する
ため、単結晶薄膜の原料物質を気相として高温炉内に導
入し、その化学反応又は熱分解によって該高温炉内に予
め設けられている所定の半導体基板上に半導体薄膜を結
晶成長させるようにした気相成長半導体製造装置が用い
られている。

【０００３】従来のこの種の気相成長半導体製造装置
は、図２に示されるように、サセプタ１上に載せられた
半導体基板２が収容されている反応器３の入口ポート３
Ａに原料物質を気相として反応器３内に導入するための
原料供給ライン４が接続されており、原料供給ライン４
の入力端４Ａには図示しない水素供給源からキャリアガ
スである水素が一定圧力で送り込まれており、半導体基
板２上に気相成長させるための原料物質を気相状態にし
て原料供給ライン４に供給できるようにするためのバブ
ラ１０、２０、３０が原料供給ライン４に接続される構
成となっている。

【０００４】バブラ１０は、恒温槽１１によって温度調
節されており、バブラ１０内に入れられている原料物質
１２中にマスフローコントローラ１３によって流量制御
された水素ガスをパイプ１４を介して送り込むことによ
って原料物質を泡立たせ、これにより原料物質を蒸気と
することができる構成となっている。バブラ１０と原料
供給ライン４とは、開閉弁１５と流量調整弁１６とが直
列に設けられているパイプ１７によって接続されてお
り、開閉弁１５を開くことによってバブラ１０によって
気相状態となっている原料とキャリアガスである水素ガ
スとの混合ガスが原料供給ライン４に流量調節されて原
料ガスとして送り込まれ、原料供給ライン４を介して反
応器３内に供給される。

【０００５】反応器３には半導体サセプタ１を高周波誘
導加熱するためのコイル５が設けられており、これによ
り反応器３内に送り込まれた原料ガスが半導体基板２付
近で熱分解され、半導体基板２上にエピタキシャル結晶
を成長させることができる。反応後のガスは反応器３の
出口ポート３Ｂから排出され、排気ガスライン６に送り
出される。

【０００６】開閉弁１５が閉じられている場合に流量調
整弁１６からの原料ガスを窒素ガスが所定の圧力をもっ
て供給されている排気ガスライン６内に逃すようにする
ため、開閉弁１５と流量調整弁１６との接続点と排気ガ
スライン６との間は、別の開閉弁１８が設けられている
排出パイプ１９によって接続されている。開閉弁１５、
１８は一方が閉じている場合には他方が開くよう図示し
ないプロセス制御ユニットによって開閉制御されてお
り、これにより流量調整弁１６からの原料ガスを所定の
タイミングで所定の時間だけ原料供給ライン４に送り出
すことができる構成となっている。

【０００７】他のバブラ２０、３０も全く同様の構成と
なっているので、バブラ２０、３０の各部のうちバブラ
１０の各部に対応する部分に２０番台及び３０番台の対
応する符号を付してそれらの説明を省略する。

【０００８】バブラ１０、２０、３０内で上述の如くし
て作られた各原料ガスは対応する流量調整弁によって所
定の圧力状態に調整されて取り出されており、開閉弁１
５、１８、２５、２８、３５、３８を開弁制御し、対応
する開閉弁１５、２５、３５の開閉制御により各薄膜層
の形成に必要とされる量の原料ガスを所要のタイミング
で反応器３に送り込むことができるようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の気相成長半導体
製造装置は以上のように構成されているので、原料供給
ライン４に供給する原料ガスを切り替えるために各開閉
弁の開閉状態を変化させたときに、原料供給ライン内の
圧力が反応器内の圧力と同圧となっていない場合が生じ
ると、バブラから反応器に対して原料ガスが供給されは
じめたとき原料ガスの供給量が変動し、これにより原料
ガスの反応器への供給量が予定通りの量とならず、所要
の気相成長期間内における時間の経過に対して結晶成長
速度が一定にならないという不具合が生じる。

【００１０】また、原料供給ラインに複数の原料を同時
に供給して半導体基板上に薄膜結晶層を混晶の結晶成長
により形成する場合には、原料ガス供給開始時に上述の
如き圧力変動が生じると、結晶の成長開始初期に組成ず
れが生じて予定の組成の結晶を成長させることができな
いという不具合を生じる。また、不純物ドープを行う場
合であると、成長開始初期のキャリアの濃度ずれが生
じ、出来上がった製品の電気的特性に影響を与え、品質
の低下や歩溜まりの低下を招くことになる。

【００１１】原料供給開始時における上述の問題を解決
するため、従来においては、バブラから供給される原料
ガスの流量を調整するための流量調整弁の開弁制御を圧
力センサとマイクロコンピュータとを用いて電子的に制
御し、これにより原料供給ライン内の圧力と反応器内の
圧力とが同圧状態となるようにしている。

【００１２】しかし、上述した圧力調整を行うためには
各バブラ毎に流量調整用の高価な弁装置を設置しなけれ
ばならない上に、その開弁制御のために複雑な電子制御
装置を必要とするので、結局、気相成長半導体製造装置
が複雑、高価となり、半導体の製造コストを押し上げる
ことになるという問題点を有している。

【００１３】本発明の目的は、従来技術における上述の
問題点を解決することができる気相成長半導体製造装置
及び方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、反応器へ原料ガスを供給するための原料
供給ライン及び原料ガスを逃がすための原料ベントライ
ンにそれぞれ１つの圧力制御手段を設けて各ラインの圧
力を制御するように構成し、上流から供給するガスの種
類と流量を調整することによって原料供給ライン内圧力
を原料ベントライン内圧力と均等とし、これにより原料
ガス切り替え時に反応器内に供給される原料ガスの供給
量に変動が生じるのを抑えるようにしたものである。

【００１５】請求項１の発明によれば、半導体基板を収
容する反応器と、原料ガスを供給するためのバブラもし
くはボンベと、該反応器内に前記原料ガスを供給するた
め前記反応器の入口ポートに連結された原料供給ライン
とを有し、前記バブラもしくはボンベからの原料ガスを
選択的に前記原料供給ラインに供給すると共に非供給原
料ガスを原料ベントラインに排出するように前記バブラ
もしくはボンベからの原料ガスの切り替え供給を行って
前記半導体基板上に所要の薄膜結晶層を気相成長により
積層形成させるようにした気相成長半導体製造装置にお
いて、前記原料供給ライン内の圧力を制御するための第
１圧力制御装置と、前記原料ベントライン内の圧力を制
御するための第２圧力制御装置とを備え、前記第１及び
第２圧力制御装置によって前記原料供給ラインの圧力と
前記原料ベントラインの圧力との圧力差をなくすように
圧力制御して、前記原料ガスの切り替え時に前記反応器
内に供給される原料ガスの供給量に変動が生じるのを抑
えるようにしたことを特徴とする気相成長半導体製造装
置が提案される。

【００１６】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、前記第１圧力制御装置が、前記原料供給ライ
ンであって前記バブラもしくはボンベからの原料ガスの
供給点よりも上流側に設けられた前記原料供給ライン内
の圧力を監視するための第１圧力監視手段と、前記供給
点よりも下流側に設けられ前記第１圧力監視手段に応答
して前記原料供給ライン内の圧力を調整するための第１
圧力調整器とを備えて成る気相成長半導体製造装置が提
案される。

【００１７】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
において、前記第２圧力制御装置が、前記原料供給ライ
ンと前記原料ベントラインとの差圧を監視するための差
圧監視手段と、前記排出点よりも下流側に設けられ前記
差圧監視手段に応答して前記原料ベントライン内の圧力
を調整するための第２圧力調整器とを備えて成る気相成
長半導体製造装置が提案される。

【００１８】請求項４の発明によれば、請求項１の発明
において、前記第２圧力制御装置が、前記原料ベントラ
インであって前記バブラもしくはボンベからの原料ガス
の排出点よりも上流側に設けられ前記原料ベントライン
内の圧力を監視するための第２圧力監視手段と、前記排
出点よりも下流側に設けられ前記第２圧力監視手段に応
答して前記原料ベントライン内の圧力を調整するための
第２圧力調整器とを備えて成る気相成長半導体製造装置
が提案される。

【００１９】請求項５の発明によれば、請求項１、２、
３、又は４の発明において、前記バブラもしくはボンベ
のキャリアガスと同じガスを前記原料供給ラインの上流
から供給すると共に、前記原料ベントラインの上流から
窒素ガスを供給するようにした気相成長半導体製造装置
が提案される。

【００２０】請求項６の発明によれば、バブラもしくは
ボンベからの原料ガスを原料供給ラインまたは原料ベン
トラインのいずれかへ供給するように切り替えを行って
前記原料ガスを半導体基板を収容する反応器内に選択的
に供給して前記半導体基板上に所要の薄膜結晶層を気相
成長により積層形成させるための気相成長半導体製造装
置において、前記原料供給ライン内の圧力を制御するた
めの第１圧力制御装置と、前記原料ベントライン内の圧
力を制御するための第２圧力制御装置とを備え、前記第
１及び第２圧力制御装置によって前記原料供給ライン内
の圧力制御と前記原料ベントライン内の圧力制御とを行
い、前記原料ガスの切り替え時に前記原料ガスの前記反
応器内への供給量に変動が生じるのを抑えるようにした
ことを特徴とする気相成長半導体製造装置が提案され
る。

【００２１】請求項７の発明によれば、バブラもしくは
ボンベからの原料ガスを原料供給ラインまたは原料ベン
トラインのいずれかへ供給するように切り替えを行って
前記原料ガスを半導体基板を収容する反応器内に選択的
に供給して前記半導体基板上に所要の薄膜結晶層を気相
成長により積層形成させるための気相成長半導体製造方
法において、ベントラインに流す窒素の流量と圧力調整
器の設定とを変えることで原料供給配管内圧力とベント
ライン内圧力を原料ガス供給点で等しくなるよう調整
し、前記原料供給ライン内の圧力制御と前記原料ベント
ライン内の圧力制御とによって前記原料ガスの切り替え
時に前記原料ガスの前記反応器内への供給量に変動が生
じるのを抑えるようにしたことを特徴とする気相成長半
導体製造方法が提案される。

【００２２】請求項８の発明によれば、請求項７の発明
において、請求項１、２、３、、４又は６記載の気相成
長半導体製造装置を用い、前記原料ガスの切り替え時に
おける前記供給ライン内の圧力変動を２．５ＫＰａ以下
に抑えるようにして気相成長をおこなわせるようにした
気相成長半導体製造方法が提案される。

【００２３】上記構成によると、バブラもしくはボンベ
からは原料ガスが水素ガス等のキャリアガスによって得
られ、原料供給ライン又は原料ベントラインのいずれか
に供給されるように原料ガスの切り替えが行われる。こ
の原料ガスの切り替えは、バブラもしくはボンベが原料
供給ライン又は原料ベントラインのいずれか一方に接続
されるように接続切替されることによって行うことがで
きる。

【００２４】原料供給ラインは第１圧力制御装置によ
り、原料ベントラインは第２圧力制御装置によって圧力
制御され、これによりバブラもしくはボンベが原料供給
ラインと原料ベントラインとの間で接続切替された場合
にバブラもしくはボンベから原料供給ラインへ供給され
る原料ガスの圧力が所要値からずれることによって原料
ガスの単位時間当たりの供給量が変動することのないよ
うにされる。

【００２５】この結果、バブラもしくはボンベからの原
料ガスの切り替えが行われても、バブラもしくはボンベ
から反応器内へ供給される原料ガスの供給量に変動が生
じるのを有効に抑えることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態の一例につき詳細に説明する。図１は本発明
による気相成長半導体製造装置の実施の形態の一例を示
す構成図である。気相成長半導体製造装置５０は、原料
ガスの切り替えを行うことによって基板上に所要の薄膜
気相成長層を形成することができるようにした半導体製
造装置であり、グラファイトの如き材料から成るサセプ
タ５１上に載せられた半導体基板５２が収容される反応
器５３を備えている。反応器５３の本体５４の外周には
高周波誘導加熱用のコイル５５が配設されており、コイ
ル５５に高周波電流を流すことによりサセプタ５１を加
熱して半導体基板５２を所要の温度にすることができる
公知の構成となっている。

【００２７】反応器５３の入口ポート５３Ａには気相と
された原料物質を反応器５３内に導入するための原料供
給ライン５６の一端が接続されている。原料供給ライン
５６の他端には水素ガス供給源５７が連結されていてキ
ャリアガスである水素が一定圧力で原料供給ライン５６
内に送り込まれる構成となっている。

【００２８】半導体基板５２上に気相成長させるための
原料物質を気相状態にして原料供給ライン５６の途中か
ら原料供給ライン５６内に供給するため、バブラ７０、
８０、９０が設けられている。

【００２９】本実施の形態では、３種類の原料ガスを供
給できるようにバブラが３つ設けられているが、バブラ
の数は供給すべき原料ガスの数に応じた数とすることが
でき、３つに限定されるものではない。また、バブラに
代えて適宜のボンベより原料ガスを供給する構成とする
こともできる。

【００３０】バブラ７０は、恒温槽７１によって温度調
節されており、バブラ７０内に入れられている原料物質
７２中にマスフローコントローラ７３によって流量制御
されたキャリアガスである水素ガスをパイプ７４を介し
て送り込むことによって原料物質７２を泡立たせ、これ
により原料物質７２を蒸気とすることができる構成とな
っている。バブラ７０と原料供給ライン５６とは、開閉
弁７５が設けられているパイプ７６によって接続されて
おり、開閉弁７５を開くことによってバブラ７０によっ
て飽和気相状態となっている原料とキャリアガスである
水素ガスとの混合ガスである原料ガスが原料供給ライン
５６に送り込まれ、原料供給ライン５６を介して反応器
３内に供給される構成となっている。

【００３１】反応器５３ではサセプタ５１がコイル５５
に高周波電流を流すことによって高周波誘導加熱されて
おり、これにより反応器５３内に送り込まれた原料ガス
が半導体基板５２付近で熱分解され、半導体基板５２上
にエピタキシャル結晶を成長させることができる。反応
後のガスは反応器５３の出口ポート５３Ｂから排出され
る。

【００３２】開閉弁７５が閉じられている場合にバブラ
７０からの原料ガスを原料ベントライン５８に逃がすこ
とができるようにするため、パイプ７６と原料ベントラ
イン５８との間は開閉弁７７を設けた別のパイプ７８に
よって接続されている。原料ベントライン５８の上流側
端部には窒素ガス供給源５９が接続され、窒素ガス供給
源５９から窒素ガスが所定の一定圧力で原料ベントライ
ン５８に送り込まれている。原料ベントライン５８の下
流側端部にはベント装置６０が設けられており、バブラ
１０から原料ベントライン５８内に逃がさせた原料ガス
は窒素ガスと共にベント装置６０に送られる。

【００３３】一対の開閉弁７５、７７は、プロセス制御
装置６１によって、一方が閉じている場合には他方が開
くように開閉制御されており、これによりバブラ７０か
らの原料ガスを所定のタイミングで所定の時間だけ原料
供給ライン５６に選択的に送り出すことができる構成と
なっている。バルブ切替え時の原料供給量を安定させる
為にはガスのたまりを最小限に抑えることが好ましく、
開閉弁７５、７７と１つのユニットに組み込んだブロッ
ク弁等を用いることが好ましい。

【００３４】他のバブラ８０、９０も全く同様の構成と
なっているので、バブラ８０、９０の各部のうちバブラ
７０の各部に対応する部分に８０番台及び９０番台の対
応する符号を付してそれらについて同様の説明を繰り返
すのを省略する。

【００３５】なお、所定のタイミングで所定の量だけ必
要な原料ガスを原料供給ライン５６を介して反応器５３
に送り込むための各バブラに対応して設けられた３組の
開閉弁７５と７７、８５と８７、及び９５と９７の開閉
時間制御それ自体は公知であるから、この点に関しての
詳しい説明は省略する。

【００３６】バブラ７０、８０、９０から供給される各
原料ガスは、原料物質が水素ガスによるバブリングによ
って気相状態で且つ飽和状態とされている。このように
なっている原料ガスを所定の一定圧力で原料供給ライン
５６に送り出すことにより、開閉弁７５、８５、９５の
各開弁時間を制御するだけで、所望の原料ガスを所望の
タイミングで所望量だけ反応器５３内に送り込むことが
できる。

【００３７】このように、プロセス制御装置６１による
開閉弁７５、８５、９５の開閉制御は原料供給ライン５
６の内圧が所定値に保たれていることを前提にしている
ので、何等かの原因により原料供給ライン５６内の圧力
と各バブラからの原料ガスの供給圧とが同一状態となら
ない場合が生じると、反応器５３内に送り込まれる原料
ガスの量が変動し、半導体基板５２上に気相成長させる
薄膜結晶層の組成や厚みが設計値よりずれてしまう等、
仕様通りの製品を製造できなくなる虞が生じる。

【００３８】各バブラからの原料ガスを原料供給ライン
５６内に供給するための切り替えを行ったときに原料供
給ライン５６に供給される原料ガスの圧力が原料供給ラ
イン５６の圧力と均等となるようにして上記不具合を生
じさせないようにするため、気相成長半導体製造装置５
０には圧力制御システム１００が設けられている。圧力
制御システム１００は、原料供給ライン５６の内圧を所
定の一定値に維持するための第１圧力制御装置１１０
と、原料ベントライン５８内の圧力を上記所定の一定値
と同じ圧力に維持するための第２圧力制御装置１２０と
を備えて成っている。

【００３９】第１圧力制御装置１１０は、原料供給ライ
ン５６であって、原料供給ライン５６におけるバブラ７
０、８０、９０からの各原料供給点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の
いずれよりも上流側に設けられた圧力監視手段である第
１圧力計１１１と、原料供給点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のいず
れよりも下流側に設けられた第１圧力調整弁１１２とを
備えており、第１圧力調整弁１１２は、第１圧力計１１
１からの圧力検出信号Ｕ１に基づいて原料供給ライン５
６内の圧力が所定の圧力値Ｐとなるように第１制御ユニ
ット１１３によって制御される。

【００４０】同様に、第２圧力制御装置１２０は、原料
ベントライン５８であって、原料ベントライン５８にお
けるバブラ７０、８０、９０からの各原料排出点Ｖ１、
Ｖ２、Ｖ３のいずれよりも上流側に設けられた圧力監視
手段である第２圧力計１２１と、原料供給点Ｓ１、Ｓ
２、Ｓ３のいずれよりも下流側に設けられた第２圧力調
整弁１２２とを備えており、第２圧力調整弁１２２は、
第２圧力計１２１からの圧力検出信号Ｕ２に基づいて原
料ベントライン５８内の圧力が所定の圧力値Ｐとなるよ
うに第２制御ユニット１２３によって制御される。

【００４１】気相成長半導体製造装置５０は以上のよう
に構成されているので、プロセス制御装置６１の制御に
より開閉弁７５、７７、８５、８７、９５、９７を開閉
制御してバブラ７０、８０、９０からの所望の原料ガス
を原料供給ライン５６に送り込んだ場合、これらの開閉
弁の開閉動作による外乱や、バブラ７０、８０、９０内
で生じる原料ガスの圧力変動、あるいは水素ガス供給源
５７又は窒素ガス供給源５９からの圧送されるガス圧力
の変動等により原料供給ライン５６及び原料ベントライ
ン５８内において圧力が変動しても、第１圧力制御装置
１１０により原料供給ライン５６内の圧力が所定の一定
値Ｐに制御され、第２圧力制御装置１２０により原料ベ
ントライン５８内の圧力も上記所定の一定値Ｐに制御さ
れるので、結局原料供給ライン５６の内圧と原料ベント
ライン５８の内圧とは常に略等しく、両者を均等な圧力
状態に保つことができる。

【００４２】また原料ガスをベントラインから原料供給
ラインに切り替える際に原料ガスと同重量の水素ガスを
原料供給ラインからベントラインに切り替えることで圧
力変動を減少させることができる。また原料ライン５６
では、流すキャリアガス流量と配管径に応じて圧力損失
が生じる。そのため各原料供給点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３では
内圧に差が生じる。しかし、ベントラインに流すガス流
量とベントラインの圧力設定値を調整することで原料供
給点Ｓ１と原料排出点Ｖ１、原料供給点Ｓ２と原料排出
点Ｖ２、原料供給点Ｓ３と原料排出点Ｖ３の内圧値を等
しくすることができる。

【００４３】したがって、例えば開閉弁７７が開いてい
て開閉弁７５が閉じられている状態において、開閉弁７
７と７５との開閉状態を逆にし、これによりバブラ７０
から原料ベントライン５８に逃がされていた原料ガスを
原料供給ライン５６に送給するように原料ガスの切り替
えを行った場合、原料供給ライン５６と原料ベントライ
ン５８とは内圧が共にＰで等しいので、バブラ７０から
は原料供給ライン５６に対して原料ガスの供給が所定の
一定圧力の下に予定通り行われ、反応器５３内に送り込
まれる原料ガスの単位時間当たりの供給量が時間の経過
と共に変化することがない。他のバブラ８０、９０につ
いても同様である。

【００４４】この結果、各バブラからの原料ガスの反応
器５３への供給量が予定通りの量となり、所要の気相成
長期間内における時間の経過に対して結晶成長速度を一
定にすることができ、気相成長によって形成される各薄
膜層の品質を改善することができる。また、原料供給ラ
イン５６に複数のバブラから原料ガスを同時に供給して
半導体基板５２上に薄膜結晶層を混晶の結晶成長により
形成する場合にも、これらの原料ガス供給開始時に原料
供給ライン５６内の圧力が変動するのが良好に抑えられ
るので、結晶の成長開始初期に組成ずれが生じて予定の
組成の結晶を成長させることができないという不具合を
生じることもない。そして、不純物ドープを行う場合に
おいては、成長開始初期のキャリアの濃度ずれの問題を
解決することができる。したがって、半導体基板５２上
に薄膜を仕様通りに形成することができ、出来上がった
製品の電気的特性の品質の向上や歩溜まりの改善を図る
ことができる。

【００４５】気相成長半導体製造装置５０によれば、上
述の効果を達成するための圧力制御は、原料供給ライン
５６及び原料ベントライン５８にそれぞれ１つの圧力制
御装置を設ければよく、各バブラ毎に圧力調整手段及び
その制御手段を設けることが不要となる。この結果、高
価で複雑な圧力調整機構や圧力制御のための制御ユニッ
トの使用数を低減させることができ、安価で高性能の気
相成長半導体製造装置を実現することができる。

【００４６】一般に、圧力制御装置はその絶対圧が変動
することがあり、定期的な校正が必要である。各原料ラ
インに圧力制御装置を取り付けた場合は校正に要する時
間、工数がかかるという問題点があったが、本発明によ
る気相成長半導体製造装置５０では校正する部品点数が
非常に少なく上記問題点の解決に有効である。

【００４７】図１に示した実施の形態では、第２圧力制
御装置１２０が、原料ベントライン５８の内圧を検出す
るための第２圧力計１２１の圧力検出信号Ｕ２に従っ
て、第２圧力調整弁１２２の開閉を第２制御ユニット１
２３により制御して原料供給ライン５６と原料ベントラ
イン５８との間の圧力差をなくすように構成された場合
について説明した。しかし、この構成に代えて、原料供
給ライン５６と原料ベントライン５８との間の圧力差を
検出するための差圧計１２４を、水素ガス供給源５７及
び窒素ガス供給源５９の出力端近くに図１中点線で示さ
れるように設け、差圧計１２４からの差圧検出信号Ｕ３
を第２制御ユニット１２３に入力し、第２制御ユニット
１２３によって原料供給ライン５６と原料ベントライン
５８との間の圧力差をなくすように第２圧力調整弁１２
２を開閉制御する構成とすることもできる。

【００４８】

【実施例】原料供給ラインにキャリアガスである水素と
アルシンを流した状態で、原料供給ラインと排気ガスラ
インのバルブの切り替えによりトリメチルガリウム、及
び三塩化臭化炭素を一定時間供給し、炭素ドープＧａＡ
ｓ層を成長した。バルブ切り替え時の差圧変動を０．７
Ｔｏｒｒに調整した場合は成長層のシート抵抗値は２９
２Ωｃｍ^-2と設計通りであった。

【００４９】（比較例）同様の結晶成長を差圧変動が＞
２．６ｋＰａの状態で実施した場合の成長層のシート抵
抗値は２８１Ωｃｍ^-2と設計に比べて低い値となった。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、原料供給
ライン及び原料ベントラインにそれぞれ１つの圧力制御
装置を設けるだけで原料ガスの供給初期における反応器
への供給量の変動を抑えることができ、各バブラ毎に圧
力調整手段及びその制御手段を設けることが不要とな
る。この結果、高価で複雑な圧力調整機構や圧力制御の
ための制御ユニット等の使用数を低減させることがで
き、安価で高性能の気相成長半導体製造装置及び方法を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す構成図。

【図２】従来の気相成長半導体製造装置の一例を示す構
成図。

【符号の説明】

５０ 気相成長半導体製造装置 ５１ サセプタ ５２ 基板 ５３ 反応器 ５３Ａ 入口ポート ５３Ｂ 出口ポート ５６ 原料供給ライン ５５ コイル ５８ 原料ベントライン ７０、８０、９０ バブラ ７１ 恒温槽 ７２ 原料物質 ７３ マスフローコントローラ ７４ パイプ ７５、７７、８５、８７、９５、９７ 開閉弁 ７６ 流量調整弁 １７ パイプ １００ 圧力制御システム １１０ 第１圧力制御装置 １１１ 第１圧力計 １１２ 第１圧力調整弁 １１３ 第１制御ユニット １２０ 第２圧力制御装置 １２１ 第２圧力計 １２２ 第２圧力調整弁 １２３ 第２制御ユニット １２４ 差圧計 Ｕ１、Ｕ２ 圧力検出信号 Ｕ３ 差圧検出信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA18 CA04 CA12 EA01 EA03 HA15 JA05 JA09 5F045 AB10 AC08 AC15 BB08 BB16 EE03 EE04 EE05 EG06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板を収容する反応器と、原料ガ
   スを供給するためのバブラもしくはボンベと、該反応器
   内に前記原料ガスを供給するため前記反応器の入口ポー
   トに連結された原料供給ラインとを有し、前記バブラも
   しくはボンベからの原料ガスを選択的に前記原料供給ラ
   インに供給すると共に非供給原料ガスを原料ベントライ
   ンに排出するように前記バブラもしくはボンベからの原
   料ガスの切り替え供給を行って前記半導体基板上に所要
   の薄膜結晶層を気相成長により積層形成させるようにし
   た気相成長半導体製造装置において、 前記原料供給ライン内の圧力を制御するための第１圧力
   制御装置と、前記原料ベントライン内の圧力を制御する
   ための第２圧力制御装置とを備え、前記第１及び第２圧
   力制御装置によって前記原料供給ラインの圧力と前記原
   料ベントラインの圧力との圧力差をなくすように圧力制
   御して、前記原料ガスの切り替え時に前記反応器内に供
   給される原料ガスの供給量に変動が生じるのを抑えるよ
   うにしたことを特徴とする気相成長半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記第１圧力制御装置が、前記原料供給
   ラインであって前記バブラもしくはボンベからの原料ガ
   スの供給点よりも上流側に設けられた前記原料供給ライ
   ン内の圧力を監視するための第１圧力監視手段と、前記
   供給点よりも下流側に設けられ前記第１圧力監視手段に
   応答して前記原料供給ライン内の圧力を調整するための
   第１圧力調整器とを備えて成る請求項１記載の気相成長
   半導体製造装置。
3. 【請求項３】 前記第２圧力制御装置が、前記原料供給
   ラインと前記原料ベントラインとの差圧を監視するため
   の差圧監視手段と、前記排出点よりも下流側に設けられ
   前記差圧監視手段に応答して前記原料ベントライン内の
   圧力を調整するための第２圧力調整器とを備えて成る請
   求項１記載の気相成長半導体製造装置。
4. 【請求項４】 前記第２圧力制御装置が、前記原料ベン
   トラインであって前記バブラもしくはボンベからの原料
   ガスの排出点よりも上流側に設けられ前記原料ベントラ
   イン内の圧力を監視するための第２圧力監視手段と、前
   記排出点よりも下流側に設けられ前記第２圧力監視手段
   に応答して前記原料ベントライン内の圧力を調整するた
   めの第２圧力調整器とを備えて成る請求項１記載の気相
   成長半導体製造装置。
5. 【請求項５】 前記バブラもしくはボンベのキャリアガ
   スと同じガスを前記原料供給ラインの上流から供給する
   と共に、前記原料ベントラインの上流から窒素ガスを供
   給するようにした請求項１、２、３、又は４記載の気相
   成長半導体製造装置。
6. 【請求項６】 バブラもしくはボンベからの原料ガスを
   原料供給ラインまたは原料ベントラインのいずれかへ供
   給するように切り替えを行って前記原料ガスを半導体基
   板を収容する反応器内に選択的に供給して前記半導体基
   板上に所要の薄膜結晶層を気相成長により積層形成させ
   るための気相成長半導体製造装置において、 前記原料供給ライン内の圧力を制御するための第１圧力
   制御装置と、前記原料ベントライン内の圧力を制御する
   ための第２圧力制御装置とを備え、前記第１及び第２圧
   力制御装置によって前記原料供給ライン内の圧力制御と
   前記原料ベントライン内の圧力制御とを行い、前記原料
   ガスの切り替え時に前記原料ガスの前記反応器内への供
   給量に変動が生じるのを抑えるようにしたことを特徴と
   する気相成長半導体製造装置。
7. 【請求項７】 バブラもしくはボンベからの原料ガスを
   原料供給ラインまたは原料ベントラインのいずれかへ供
   給するように切り替えを行って前記原料ガスを半導体基
   板を収容する反応器内に選択的に供給して前記半導体基
   板上に所要の薄膜結晶層を気相成長により積層形成させ
   るための気相成長半導体製造方法において、 ベントラインに流す窒素の流量と圧力調整器の設定とを
   変えることで原料供給配管内圧力とベントライン内圧力
   を原料ガス供給点で等しくなるよう調整し、前記原料供
   給ライン内の圧力制御と前記原料ベントライン内の圧力
   制御とによって前記原料ガスの切り替え時に前記原料ガ
   スの前記反応器内への供給量に変動が生じるのを抑える
   ようにしたことを特徴とする気相成長半導体製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３、、４又は６記載の気
   相成長半導体製造装置において前記原料ガスの切り替え
   時における前記供給ライン内の圧力変動を２．５ＫＰａ
   以下に抑えるようにして気相成長をおこなわせるように
   した請求項７記載の気相成長半導体製造方法。