JP3219184B2 - 有機金属供給装置および有機金属気相成長装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はIII-V 族化合物半導
体の結晶成長に利用される有機金属供給装置および有機
金属気相成長装置に関する。特に原料である有機金属ガ
スの安定な供給を確保するための有機金属供給装置、ま
た複数の原料の供給比を安定に保つことができる有機金
属気相成長装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機金属（有機金属化合物）を原料とす
る有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）は、III-V 族化合
物半導体結晶の成長法として広く用いられている。有機
金属気相成長法においては、III 族原料であるＩｎ，Ｇ
ａ，Ａｌを有機金属ガスの形態で反応管に供給する。そ
の有機金属を供給するものが、有機金属供給装置であ
る。また、Ｖ族原料は水素化物ガスの形態で供給する。

【０００３】図７を参照して従来の有機金属供給装置１
について説明する。有機金属原料２を充填したバブラー
３を恒温槽４に浸けて、バブラーの温度を一定に保つこ
とにより有機金属の蒸気圧を一定値に保つようにしてい
る。多くの有機金属は、室温付近で液体であるため、マ
スフローコントローラ５で所定の流量のキャリアガス
（主に水素を用いる）をバブラー内に供給し、バブリン
グさせることによりキャリアガス中に有機金属の蒸気を
混合する。この混合したガスを反応管に供給する。実際
の操作では、反応管に原料を供給しない時、例えばパー
ジの時、はエアバルブ９ａを開いてエアバルブ９ｂ，９
ｃを閉じ、原料を供給する時は逆にエアバルブ９ａを閉
じ、９ｂ，９ｃを開く。バブラー内の圧力は隔膜式の圧
力計６により検出され、コントロールバルブ７により所
定の圧力に保たれるように圧力制御装置８により制御さ
れている。単位時間あたりの有機金属ガスの供給量は、
恒温槽の温度により決まる有機金属の蒸気圧と、バブラ
ー内の圧力、およびバブラーに流入するキャリアガスの
量により決まる。現在市販されているマスフローコント
ローラの流量は、環境変化に対し非常に安定性が良いた
め、有機金属ガスの安定供給を妨げる要因は、主にバブ
ラー内の有機金属ガスの蒸気圧変動であると考えられて
いる。実際、バブラー内の有機金属の状態によってはバ
ブラー内における有機金属の分圧が飽和蒸気圧に達しな
い場合もあり、また周囲温度の変化によりバブラーの温
度が変化し飽和蒸気圧の値が変動することもある。

【０００４】図８を参照して他の有機金属原料の供給法
および供給装置１１について説明する。インジウムリン
（ＩｎＰ）系の成長に用いられるＩｎ原料であるトリメ
チルインジウム（ＴＭＩ）は、室温付近で固体であるた
め、他の液体の有機金属原料に比べ供給量の変動が大き
く、問題となっていた。それは、最初針状結晶であった
ものが長期の使用により針状結晶同士が融合し、結晶の
表面積が変化し次第に小さくなって行くためである。キ
ャリアガスに接する表面積が充分大きくないと、温度で
決まる蒸気圧分だけ、キャリアガスに混合しなくなるた
め、供給量が低下する。その問題を解決するため、図２
のような、キャリアガスを使用せずに蒸気を直接マスフ
ローコントローラで制御する方法が行われている。恒温
槽４にＴＭＩ２Ａを収容したバブラー３とマスフローコ
ントローラ４を入れて、８０℃付近に保つ。マスフロー
コントローラは、出側に対し入側が所定の値だけ圧力差
がないと流量を制御できない。したがって、反応管の圧
力は、有機金属の蒸気圧以下に制限される。ＴＭＩの蒸
気圧は８０℃において、高々５０トールである。多く用
いられている有機金属気相成長装置の反応管内圧力は７
０から１００トールの範囲であるから、図８の供給装置
を用いることは困難である。

【０００５】次に有機金属気相成長装置について説明す
る。図９のように必要な原料の数だけ図７あるいは図８
の有機金属供給装置と、水素化物ガスのボンベ１２ａ，
１２ｂを持つ有機金属気相成長装置を用いて、配管１４
を通して反応管１５に原料を供給し、化合物半導体の成
長が行われている。図９には、それぞれバブラー３ａ，
３ｂ，３ｃ、恒温槽４ａ，４ｂ，４ｃ、マスフローコン
トローラ５ａ，５ｂ，５ｃ、圧力計６ａ，６ｂ，６ｃ、
コントロールバルブ７ａ，７ｂ，７ｃおよび圧力制御装
置８ａ，８ｂ，８ｃを有する供給装置１ａ，１ｂ，１ｃ
を示してある。エアバルブは図示を省略してある。水素
化物ガスの供給量は、マスフローコントローラ１３ａ，
１３ｂで行われる。化合物半導体膜の組成を制御するた
めには、各原料の供給量の比を制御する必要がある。従
来行われていた供給比を制御する方法は、各有機金属供
給装置および、水素化物ガスボンベについているマスフ
ローコントローラ５ａ〜５ｃ，１３ａ，１３ｂの流量を
それぞれ所定の値に保つことである。恒温槽４ａ〜４ｃ
を一定の温度に保ち、バブラー３ａ〜３ｃ内の圧力を一
定の圧力に保てば、マスフローコントローラの流量に比
例する原料が供給される。

【０００６】しかし、バブラー内の有機金属の状態によ
ってはバブラー内における有機金属の分圧が飽和蒸気圧
に達しない場合もあり、また周囲温度の変化により飽和
蒸気圧の値が変動することもあるため、供給比が変動す
る。また、配管の温度変化により、供給比が変動する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、有機金属の供給が安定な、有機金属供給装置を提供
することである。また第２の目的は、有機金属同士の供
給比が安定な有機金属気相成長装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による有機金属供
給装置は、有機金属の入ったバブラー内の圧力を所定の
値に保ちつつ、該バブラー内においてキャリアガスをバ
ブリングすることにより該有機金属ガスを供給するガス
供給手段と、該バブラーの下流にあってキャリアガス中
の有機金属ガスの分圧を検出する分圧検出手段とを有す
る有機金属供給装置において、前記分圧検出手段からの
信号により前記ガス供給手段におけるバブラー内の圧力
を制御して、キャリアガス中の有機金属ガスの分圧を一
定に保つ手段を備えていることを特徴とする。

【０００９】さらに、有機金属供給装置は、有機金属の
入ったバブラー内の圧力を所定の値に保ちつつ、該バブ
ラー内においてキャリアガスをバブリングすることによ
り該有機金属ガスを供給するガス供給手段と、該バブラ
ーの下流にあってキャリアガス中の有機金属ガスの分圧
を検出する分圧検出手段とを有する有機金属供給装置に
おいて、前記分圧検出手段からの信号により前記ガス供
給手段におけるバブラー内に流入するキャリアガス流量
を制御して、単位時間あたりに供給される有機金属ガス
の流量を一定に保つ手段を備えていることを特徴とす
る。

【００１０】ここで、分圧検出手段は超音波セルであっ
てもよく、分圧検出手段は四重極質量分析器であっても
よい。

【００１１】本発明による有機金属気相成長装置は、そ
れぞれ有機金属の入ったバブラー内の圧力を所定の値に
保ちつつ、該バブラー内においてキャリアガスをバブリ
ングすることにより該有機金属ガスを供給する複数のガ
ス供給手段と、前記複数のガス供給手段から供給される
有機金属ガスを合流し反応管まで輸送する配管と、前記
配管に取り付けられて、キャリアガス中に含まれる複数
の有機金属ガスの分圧を検出する分圧検出手段とを有す
る有機金属気相成長装置において、それぞれの有機金属
ガスの分圧に応じて、対応する有機金属の入ったバブラ
ー内の圧力を制御する手段を備えていることを特徴とす
る。

【００１２】さらに、有機金属気相成長装置は、それぞ
れ有機金属の入ったバブラー内の圧力を所定の値に保ち
つつ、該バブラー内においてキャリアガスをバブリング
することにより該有機金属ガスを供給する複数のガス供
給手段と、前記複数のガス供給手段から供給される有機
金属ガスを合流し反応管まで輸送する配管と、前記配管
に取り付けられ、キャリアガス中に含まれる複数の有機
金属ガスの分圧を検出する分圧検出手段とを有する有機
金属気相成長装置において、それぞれの有機金属ガスの
分圧に応じて、対応する有機金属の入ったバブラー内に
流入するキャリアガス流量を制御する手段を備えている
ことを特徴とする。

【００１３】ここで、分圧検出手段は四重極質量分析器
であってもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明においては、前記第１の課
題を解決するため、バブラーから供給される有機金属ガ
スを含むキャリアガス内の有機金属ガスの分圧を検出
し、それを一定値に保つようにバブラー内の圧力を制御
する。また、バブラーから単位時間あたり供給される有
機金属ガスの量を一定値に保つように、バブラーに流入
するキャリアガス流量を制御する。

【００１５】前記第２の課題を解決するため、各バブラ
ーから供給される原料ガスが合流する配管において各原
料の分圧比を検出し、それに応じて各原料ガス供給手段
を制御する。

【００１６】有機金属供給装置から供給される有機金属
ガスの供給量［ｓ］（ｍｏｌｅ／ｍｉｎ．）は、次式で
表わされる。

【００１７】

【数１】

【００１８】ここでＰ_s は有機金属ガスの飽和蒸気圧、
Ｐ_B はバブラー内の圧力、ｌ（ｓｃｃｍ）はキャリアガ
スの流量である（ただし、Ｐ_s ≪Ｐ_B の近似を用い
た）。実際には、バブラー内の有機金属の状態によって
はバブラー内における有機金属の分圧が飽和蒸気圧に達
しない場合もあり、また周囲温度の変化により飽和蒸気
圧の値が変動することもある。このような変動があった
としても、バブラー内の圧力Ｐ_B を調整しＰ_s ／Ｐ_B を
一定に保てば、有機金属の供給量［ｓ］を一定に保つこ
とが可能であり、またバブラーに流入するキャリアガス
の流量ｌを調整してｌＰ_s を一定に保っても有機金属の
供給量［ｓ］を一定に保つことが可能である。有機金属
ガスの分圧を測定する方法は、混合ガス中の超音波速度
がガスの混合比で変化する現象を利用した超音波セルを
用いる方法、四重極質量分析装置を用いる方法がある。

【００１９】本発明の有機金属気相成長装置において、
反応管に流入するガス中の各原料ガスの分圧を測定し、
分圧の比が一定になるように、各有機金属供給装置の供
給量を制御するため、各有機金属の供給比が安定な有機
金属気相成長装置を提供することができる。有機金属ガ
スの分圧を測定する方法として、四重極質量分析装置を
用いる方法がある。各有機金属に対応する信号強度の比
が一定になるように、各有機金属供給装置の供給量を制
御する。

【００２０】

【実施例】実施例１ 図１に本発明の第１の実施例を示す。有機金属供給装置
２１は有機金属原料２を充填したバブラー３を恒温槽４
に浸けて、バブラーの温度を一定に保つことにより有機
金属の蒸気圧を一定値に保つようにしている。マスフロ
ーコントローラ５で所定の流量のキャリアガスをバブラ
ー内に供給し、バブリングさせることによりキャリアガ
ス中に有機金属の蒸気を混合する。混合したガスを反応
管に供給する。バブラー内の圧力は隔膜式の圧力計６に
より検出され、コントロールバルブ７により所定の圧力
に保たれるように制御装置２２により制御されている。
バブラーの下流で、圧力計６とコントロールバルブ７の
間に分圧測定器２３がある。混合ガス中の超音波速度が
ガスの混合比で変化する現象を利用して、ガスの分圧を
測定するものである。分圧の情報は制御装置２２に送ら
れ、有機金属ガスの分圧が所定の値になるようにコント
ロールバルブ７によりバブラー３内の圧力を制御する。
この制御方法の特徴は、マスフローコントローラ５の流
量を変更せずに有機金属の供給量を制御できるため、反
応管に流入するキャリアガスの量が変化しないというこ
とである。

【００２１】次に、原理について説明する。バブラーに
単位時間あたり流入する水素のモル数を［Ｈ₂ ］（ｍｏ
ｌｅ／ｍｉｎ．）とし、バブラー内で該水素に混入する
有機金属のモル数を［ｓ］（ｍｏｌｅ／ｍｉｎ．）とす
ると、定常状態においては有機金属の蒸気圧とバブラー
内の全圧力との比Ｐ_s ／Ｐ_B は［ｓ］／（［ｓ］＋［Ｈ
₂ ］）と等しいことから、バブラーから供給される有機
金属ガスの供給量［ｓ］（ｍｏｌｅ／ｍｉｎ．）は、次
式で表わされる。

【００２２】

【数２】

【００２３】ただし、Ｐ_s ≪Ｐ_B の近似を用いた。上記
の分圧測定器においては、Ｐ_s を測定することになる。
キャリアガスの流量はマスフローコントローラで制御さ
れているため、マスフローコントローラの流量を標準状
態の体積で除すと単位時間あたりに流入するモル数が得
られるから、キャリアガスの流量ｌ（ｍｏｌｅ／ｍｉ
ｎ．）に対しては次式が成り立つ。

【００２４】

【数３】

【００２５】上式から明らかなように、有機金属の蒸気
圧とバブラー内の全圧力との比Ｐ_s／Ｐ_B を一定に保て
ば、有機金属の供給量は一定に保たれる。何らかの原因
で有機金属の蒸気圧Ｐ_s が低下しても、バブラーの圧力
Ｐ_B を下げ、Ｐ_s ／Ｐ_B を一定に保つようにコントロー
ルバルブのコンダクタンスを制御すれば、有機金属の供
給量は一定に保たれる。実際、バブラー内の有機金属の
状態によってはバブラー内における有機金属の分圧が飽
和蒸気圧に達しない場合もあり、また周囲温度の変化に
よりバブラーの温度が変化し飽和蒸気圧の値が変動する
こともある。しかし、このような変動があったとして
も、有機金属の蒸気圧とバブラー内の全圧力との比Ｐ_s
／Ｐ_B を一定に保てば、有機金属の供給量［ｓ］を一定
に保つことが可能である。

【００２６】実施例２ 図２に本発明の第２の実施例を示す。有機金属供給装置
３１は有機金属原料２を充填したバブラー３を恒温槽４
に浸けて、バブラーの温度を一定に保つことにより有機
金属の蒸気圧を一定値に保つようにしている。マスフロ
ーコントローラ５で所定の流量のキャリアガスをバブラ
ー内に供給し、バブリングさせることによりキャリアガ
ス中に有機金属の蒸気を混合する。混合したガスを反応
管に供給する。バブラー内の圧力は隔膜式の圧力計６に
より検出され、コントロールバルブ７により所定の圧力
に保たれるように圧力制御装置８により制御されてい
る。バブラーの下流で、圧力計６とコントロールバルブ
７の間に分圧測定器２３がある。混合ガス中の超音波速
度がガスの混合比で変化する現象を利用して、ガスの分
圧を測定するものである。分圧の情報は制御装置２２に
送られ、有機金属ガスの分圧とキャリアガス流量との積
が一定値を保つようにマスフローコントローラの流量を
制御する。この制御方法においては、有機金属ガスの供
給量は一定に保たれるものの、マスフローコントローラ
の流量が変化するため、反応管に流入するキャリアガス
の量が変化する。

【００２７】先に説明した式（３）によれば、有機金属
の分圧Ｐ_s とバブラーに流入するキャリアガス流量ｌと
の積Ｐ_s ｌを一定に保てば、有機金属の供給量は一定に
保たれる。何らかの原因で有機金属の蒸気圧Ｐ_s が低下
しても、キャリアガス流量ｌを増加させ、ｌＰ_s を一定
に保つようにマスフローコントローラの流量を制御すれ
ば、有機金属の供給量は一定に保たれる。実際、バブラ
ー内の有機金属の状態によってはバブラー内における有
機金属の分圧が飽和蒸気圧に達しない場合もあり、また
周囲温度の変化によりバブラーの温度が変化し飽和蒸気
圧の値が変動することもある。しかし、このような変動
があったとしても、有機金属の分圧Ｐ_sとバブラーに流
入するキャリアガス流量ｌとの積Ｐ_s ｌを一定に保て
ば、有機金属の供給量［ｓ］を一定に保つことが可能で
ある。

【００２８】実施例３ 図３に本発明の第３の実施例を示す。有機金属供給装置
４１は有機金属原料２を充填したバブラー３を恒温槽４
に浸けて、バブラーの温度を一定に保つことにより有機
金属の蒸気圧を一定値に保つようにしている。マスフロ
ーコントローラ５で所定の流量のキャリアガスをバブラ
ー内に供給し、バブリングさせることによりキャリアガ
ス中に有機金属の蒸気を混合する。混合したガスを反応
管に供給する。バブラー内の圧力は隔膜式の圧力計６に
より検出され、コントロールバルブ７により所定の圧力
に保たれるように制御装置４２により制御されている。
バブラー３の下流で、コントロールバルブ７と反応管と
の間に分圧測定器４３がある。四重極質量分析を利用し
たもので、水素に対応する信号強度Ｉ_H2と有機金属に対
応する信号強度Ｉ_MOの比Ｉ_MO／Ｉ_H2を測定する。信号強
度比の情報は制御装置４２に送られ、信号強度比Ｉ_MO／
Ｉ_H2が所定の値になるようにコントロールバルブ７によ
りバブラー３内の圧力を制御する。この制御方法の特徴
は、マスフローコントローラの流量を変更せずに有機金
属の供給量を制御できるため、反応管に流入するキャリ
アガスの量が変化しないということである。

【００２９】次に、原理について説明する。先に説明し
た式（３）によれば、有機金属の蒸気圧とバブラー内の
全圧力との比Ｐ_s ／Ｐ_B を一定に保てば、有機金属の供
給量は一定に保たれる。四重極質量分析装置において測
定される信号強度比Ｉ_MO／Ｉ _H2は、Ｐ_s ≪Ｐ_B の近似に
おいては、Ｐ_s ／Ｐ_B に比例する量である。したがっ
て、Ｉ_MO／Ｉ_H2を一定に保つようにコントロールバルブ
のコンダクタンスを制御すれば、Ｐ_s ／Ｐ_B が一定に保
たれ、その結果有機金属の供給量は一定に保たれる。何
らかの原因で有機金属の蒸気圧Ｐ_s が低下しても、Ｉ_MO
／Ｉ_H2を一定に保つようにバブラーの圧力Ｐ_B を下げ、
Ｐ_s ／Ｐ_B を一定に保つようにコントロールバルブのコ
ンダクタンスを制御すれば、有機金属の供給量は一定に
保たれる。実際、バブラー内の有機金属の状態によって
はバブラー内における有機金属の分圧が飽和蒸気圧に達
しない場合もあり、また周囲温度の変化によりバブラー
の温度が変化し飽和蒸気圧の値が変動することもある。
しかし、このような変動があったとしても、水素に対応
する信号強度Ｉ_H2と有機金属に対応する信号強度Ｉ_MOの
比Ｉ_MO／Ｉ_H2を一定に保つようにすれば、有機金属の供
給量［ｓ］を一定に保つことが可能である。

【００３０】実施例４ 本発明の第４の実施例として、有機金属気相成長装置の
例について説明する。III 族原料は有機金属ガスを用
い、Ｖ族原料は水素化物ガスを用いている。構成を図４
に示す。この図において、実線５２はガスの配管を示
し、点線５３は制御信号の流れを示す。それぞれマスフ
ローコントローラ５ａ，５ｂ，５ｃとバブラー３ａ，３
ｂ，３ｃ、隔膜式の圧力計６ａ，６ｂ，６ｃ、コントロ
ールバルブ７ａ，７ｂ，７ｃからなる有機金属供給装置
５１ａ，５１ｂ，５１ｃを複数個と、水素化物ガスのボ
ンベ１２ａ，１２ｂを備えている。水素化物ガスの供給
量は、マスフローコントローラ１３ａ，１３ｂで行われ
る。各有機金属供給装置５１ａ〜５１ｃおよびボンベ１
２ａ〜１２ｂからの配管を一つに纏めて反応管５４に接
続している。配管を一つにした部分に、分圧測定器５５
を配置する。本実施例における分圧測定器５５は、四重
極質量分析器である。各供給装置５１ａ〜５１ｃのバブ
ラー３ａ〜３ｃ内の圧力に関する信号が隔膜式の圧力計
６ａ〜６ｃから制御装置５６に送られる。一方、各原料
ガスに対応する信号強度から、各原料ガスの分圧を推定
することができる。しかし、実際に必要な量は、原料ガ
スの信号強度比である。例えば、ＩｎＧａＡｓＰを成長
する場合においては、Ｉｎの信号強度Ｉ_InとＧａの信号
強度Ｉ_Gaの比Ｉ_Ga／Ｉ_In、およびＡｓの信号強度Ｉ_Asと
Ｐの信号強度Ｉ_P の比Ｉ_As／Ｉ_P が重要となる。この強
度比を一定に保つために、制御装置５６を介してIII 族
原料については各有機金属供給装置のバブラー内の圧力
を制御する信号を各コントロールバルブ７ａ〜７ｃに送
り、Ｖ族原料については、各ボンベについているマスフ
ローコントローラ１３ａ〜１３ｂの流量を制御する信号
を各コントロールバルブ７ａ〜７ｃに送り、Ｖ族原料に
ついては、各ボンベについているマスフローコントロー
ラ１３ａ〜１３ｂの流量を制御する信号を送る。

【００３１】実施例５ 本発明の第５の実施例として、有機金属気相成長装置の
他の例について説明する。III 族原料は有機金属ガスを
用い、Ｖ族原料は水素化物ガスを用いている。構成を図
５に示す。この図において、実線５２はガスの配管を示
し、点線５３は制御信号の流れを示す。図１に示した有
機金属供給装置、すなわちそれぞれバブラー３ａ，３
ｂ，３ｃ、恒温槽４ａ，４ｂ，４ｃ、マスフローコント
ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ、隔膜式の圧力計６ａ，６ｂ，
６ｃ、コントロールバルブ７ａ，７ｂ，７ｃ、制御装置
２２ａ，２２ｂ，２２ｃおよび超音波セルを用いた分圧
測定器２３ａ，２３ｂ，２３ｃを有する有機金属供給装
置２１ａ，２１ｂ，２１ｃを複数個と、水素化物ガスの
ボンベ１２ａ，１２ｂを備えている。水素化物ガスの供
給量は、マスフローコントローラ１３ａ，１３ｂで行わ
れる。各有機金属供給装置２１ａ〜２１ｃおよびボンベ
１２ａ〜１２ｂからの配管を一つに纏めて反応管５４に
接続している。配管を一つにした部分に、分圧測定器５
５を配置する。本実施例における分圧測定器５５は、四
重極質量分析器である。各原料ガスに対応する信号強度
から、各原料ガスの分圧を推定することができる。しか
し、実際に必要な量は、有機金属ガスの信号強度比であ
る。例えば、ＩｎＧａＡｓＰを成長する場合において
は、Ｉｎの信号強度Ｉ_InとＧａの信号強度Ｉ_Gaの比Ｉ_Ga
／Ｉ_In、およびＡｓの信号強度Ｉ_AsとＰの信号強度Ｉ_P
の比Ｉ_As／Ｉ_P が重要となる。この強度比を一定に保つ
ために、制御装置５７を介して各有機金属供給装置およ
びボンベのマスフローコントローラの流量を制御する信
号を各マスフローコントローラ５ａ〜５ｃ，１３ａ〜１
３ｂに送る。

【００３２】上記の実施例４および実施例５における、
ガス中の各原料ガス分圧を測定する箇所は、反応管入口
に限られるわけではなく、図６に示すように反応管内の
基板付近にキャピラリーを挿入して測定してもよい。図
６は、有機金属気相成長装置の横型反応管６１の断面図
（図６（ａ））と上面図（図６（ｂ））を示したもので
ある。反応管は気密を保持する外管と、その中に納めら
れた原料ガスの流れを規制する内管６１との２重管構成
であるが、図６では内管６１のみを示してある。内管６
１には切欠き部が設けられ、基板６２はその表面が原料
ガスと接するように配置される。基板６２は、回転軸６
３Ａにより回転するサセプタ６３上に乗せられており、
サセプタにより所定の温度に熱せられている。図面左か
ら原料となる、有機金属ガスと水素化物ガスが反応管６
１内に供給される。供給されたガスは基板付近で熱分解
され、基板上に堆積される。基板の上方に石英製のキャ
ピラリー６４を挿入し、基板付近のガスを採取し、それ
を四重極質量分析器で分析することによりガス中の各有
機金属ガスの分圧を測定すれば、基板に堆積する直前の
ガス中の各有機金属ガスの分圧を測定できることになる
から、より安定度の高い制御が可能となる。

【００３３】図５に示した気相成長装置において、有機
金属供給装置２１ａ〜２１ｃに替えて、図３に示した供
給装置４１を使用することも可能である。

【００３４】図４および図５の実施例では、三つのIII
族原料（有機金属）供給装置および二つのＶ族原料（水
素化物ガス）供給用ボンベを示したが、これらは必要と
される原料の種類の数だけ用いればよい。

【００３５】上記の説明においては、有機金属の蒸気圧
が、バブラー内の圧力に比べ非常に小さい場合を想定し
て説明した。通常用いられているIII 族の有機金属にお
いては、この近似が十分成り立つ。最近用いられるよう
になった、Ｖ族の有機金属、例えばターシャリーブチル
フォスフィン（ＴＢＰ）やターシャリーブチルアルシン
（ＴＢＡ）などは、室温付近の蒸気圧が１００から２０
０トールにも達するため、Ｐ_s ≪Ｐ_B の近似が成り立た
ない場合も出てくる。しかし、近似を用いない正確な有
機金属の供給量を算出する下記の式（４）に従い、バブ
ラーの圧力、あるいはマスフローコントローラの流量を
制御すれば、供給量の安定な有機金属供給装置、およ
び、供給比の安定な有機金属気相成長装置を構成できる
ことは明らかである。

【００３６】

【数４】 （４）

【００３７】

【発明の効果】本発明の有機金属供給装置においては、
有機金属ガスが混合した混合ガス中の有機金属ガスの分
圧を測定する手段と、それを元にバブラー内の圧力Ｐ_B
を調整しＰ_s ／Ｐ_B を一定に保つ手段を具備しているた
め、有機金属の供給量［ｓ］を一定に保つことができる
という効果がある。また、有機金属ガスが混合した混合
ガス中の有機金属ガスの分圧を測定する手段と、それを
元にバブラーに流入するキャリアガスの流量ｌを調整し
てｌＰ_s を一定に保つ手段を具備するため、有機金属の
供給量［ｓ］を一定に保つことができるという効果があ
る。

【００３８】本発明の有機金属気相成長装置において
は、反応管に流入するガス中の各原料ガスの分圧を測定
し、分圧の比が一定になるように、各有機金属供給装置
の供給量を制御するため、各有機金属の供給比が安定に
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を説明する図である。

【図２】本発明の第２の実施例を説明する図である。

【図３】本発明の第３の実施例を説明する図である。

【図４】本発明の第４の実施例を説明する図である。

【図５】本発明の第５の実施例を説明する図である。

【図６】基板付近にキャピラリーを挿入した有機金属気
相成長装置を説明する図である。

【図７】従来の有機金属供給装置を説明する図である。

【図８】従来の他の有機金属供給装置を説明する図であ
る。

【図９】従来の有機金属気相成長装置を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１，１１ 従来の有機金属供給装置 ２ 有機金属原料 ３ バブラー ４ 恒温槽 ５ マスフローコントローラ ６ 隔膜式の圧力計 ７ コントロールバルブ ８ 圧力制御装置 ９ａ，９ｂ，９ｃ エアバルブ １２ａ，１２ｂ ボンベ １３ａ，１３ｂ マスフローコントローラ １４ 配管 １５ 反応管 ２１，３１，４１ 本発明による有機金属供給装置 ２２，４２ 制御装置 ２３，４３ 分圧測定器 ５２ 配管 ５４ 反応管 ５５ 分圧測定器 ５６ 制御装置 ６１ 反応管（内管） ６２ 基板 ６３ サセプタ ６４ キャピラリー

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−256424（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−362176（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−145992（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−295862（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−43721（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−255214（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−96922（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−78131（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−67576（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−97081（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−96922（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−255214（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−43721（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 16/44

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機金属の入ったバブラー内の圧力を所
   定の値に保ちつつ該バブラー内においてキャリアガスを
   バブリングすることにより該有機金属ガスを供給する有
   機金属含有ガス供給手段と、該バブラーの下流にあって
   有機金属含有ガス中の有機金属ガスの分圧（Ｐ _Ｓ ）を検
   出する分圧検出手段とを有する有機金属供給装置におい
   て、 前記分圧検出手段からの信号により前記有機金属含有ガ
   ス供給手段におけるバブラー内の圧力（Ｐ _Ｂ ）を制御し
   て、有機金属含有ガス中の有機金属ガスの分圧とバブラ
   ー内の圧力との比（Ｐ _Ｓ ／Ｐ _Ｂ ）を一定に保つ手段を備
   えていることを特徴とする有機金属供給装置。
2. 【請求項２】 前記分圧検出手段は超音波セルまたは四
   重極質量分析器であることを特徴とする請求項１記載の
   有機金属供給装置。
3. 【請求項３】 それぞれ有機金属の入ったバブラー内の
   圧力を所定の値に保ちつつ、該バブラー内においてキャ
   リアガスをバブリングすることにより該有機金属ガスを
   供給する複数の有機金属含有ガス供給手段と、該複数の
   有機金属含有ガス供給手段から供給される有機金属含有
   ガスを合流し反応管まで輸送する配管と、前記配管に取
   り付けられて、混合有機金属含有ガス中に含まれる複数
   の有機金属ガスの分圧を検出する分圧検出手段とを有す
   る有機金属気相成長装置において、混合有機金属含有ガス中の それぞれの有機金属ガスの分
   圧に応じて、対応する有機金属の入ったバブラー内の圧
   力を調整することにより、各バブラーからのそれぞれの
   有機金属の供給量を制御する手段を備えていることを特
   徴とする有機金属気相成長装置。
4. 【請求項４】 前記分圧検出手段は四重極質量分析器で
   あることを特徴とする請求項３記載の有機金属気相成長
   装置。