JP4457119B2 - 有機金属気化供給装置、有機金属気相成長装置、および有機金属気相成長方法 - Google Patents
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Description
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における有機金属気化供給装置の構成を概略的に示す図である。図1を参照して、本実施の形態における有機金属気化供給装置は、貯留容器1と、バブリングガス供給路3と、有機金属ガス供給路5と、希釈ガス供給路7と、ガス流量調節器としての流量調節部9と、恒温槽10と、圧力調節部11と、絞り部としての音速ノズルSと、バルブV3およびV4と、温度計T2とを備えている。
ここで、Aは定数、Cdは流出係数と呼ばれる、ガスの種類で異なる係数、Mwは気体のモル質量、Cpは定圧比熱、Cvは定容比熱、Rは気体定数、Tは音速ノズルSの温度である。たとえば臨界圧力比PA2/PA1が0.52の場合であって成膜室側(下流側)のガス圧力PA2が大気圧の場合、音速ノズルSの上流側の圧力PA1を195kPa以上とする必要がある。音速ノズルSの上流側のガス圧力PA1と、音速ノズルを通過するガスの流量との関係の一例を図2および表1に示す。
Qm=(PB1−PB2)×(PB1+PB2+α)×C/T ・・(3)
ここで、A、B、Cは定数であり、Tは層流素子Fの温度である。層流素子Fの上流側のガス圧力PB1および下流側のガス圧力PB2の差圧と、層流素子Fを通過するガスの流量との関係の一例を図3に示す。
図5は、本発明の実施の形態2におけるMOCVD装置の構成を概略的に示す図である。図5を参照して、本実施の形態におけるMOCVD装置は、有機金属気化供給装置20と、ガス供給路19と、成膜室17とを備えている。有機金属気化供給装置20とガス供給路19とは、共に成膜室17に接続されており、互いに異なるガスを成膜室17に供給する。
図6は、本発明の実施の形態3におけるMOCVD装置の構成を概略的に示す図である。図6を参照して、本実施の形態における有機金属気化供給装置20は、希釈ガス流量測定部16を有している点において、図5に示す実施の形態2の有機金属気化供給装置と異なっている。以下、有機金属気化供給装置20の構成について説明する。
図7(a)は、本発明の実施の形態4における半導体製造装置の構成を概略的に示す図である。図7(a)を参照して、本実施の形態における半導体製造装置は、基板処理室31と、複数の管路としてのガス供給路33a〜33eと、流量調節部9(ガス流量調節器)とを備えている。基板処理室31にはガス供給路33a〜33eの各々が接続されており、ガス供給路33a〜33eの各々には流量調節部9の各々が設けられている。またガス供給路33a〜33eは流量調節部9よりも上流側の位置Bにおいて互いに接続しており、位置Bよりも上流側のガス供給路33には必要に応じて減圧弁V31が設けられている。
Claims (10)
- 有機金属原料を貯留するための容器と、
前記容器に接続され、かつ前記有機金属原料にバブリングガスを供給するためのバブリングガス供給路と、
前記容器に接続され、かつ前記容器で発生した有機金属ガスおよび前記有機金属ガスを希釈する希釈ガスを成膜室へ供給するための有機金属ガス供給路と、
前記有機金属ガス供給路に接続され、かつ前記希釈ガスを前記有機金属ガス供給路に供給するための希釈ガス供給路と、
前記バブリングガス供給路に設けられ、かつ前記バブリングガスの流量を調節するための流量調節部と、
前記希釈ガスの圧力を調節するための圧力調節部と、
前記有機金属ガス供給路と前記希釈ガス供給路との接続位置よりも下流側の前記有機金属ガス供給路に配置された絞り部と、
前記絞り部の温度を測定可能な温度計とを備え、
前記絞り部は上流側のガス圧力と前記温度とによって通過するガスの流量を調節可能であり、
前記有機金属ガス供給路は第1供給路と第2供給路とを有し、前記絞り部は前記第1供給路に設けられた第1絞り部と前記第2供給路に設けられた第2絞り部とを有し、前記第1供給路と前記第2供給路とは前記接続位置よりも下流側と、前記第1絞り部および前記第2絞り部の下流側とにおいて接続されており、
前記バブリングガスおよび前記希釈ガスの種類を第1バブリングガスと第2バブリングガスとの間で切り換えるための第1切り換え手段と、
前記バブリングガスおよび前記希釈ガスの種類に応じて、前記第1供給路と前記第2供給路との間で前記有機金属ガス、前記バブリングガスおよび前記希釈ガスの流路を切り換えるための第2切り換え手段とをさらに備える、有機金属気化供給装置。 - 前記流量調節部は、上流側のガス圧力および下流側のガス圧力によって通過するガスの流量を調節可能であるバブリングガス用素子と、前記バブリングガス用素子よりも上流側に配置され、かつ前記バブリングガス供給路の圧力を調節するためのバブリングガス圧力調節部とを有する、請求項1に記載の有機金属気化供給装置。
- 前記バブリングガス供給路に前記第1バブリングガスを供給し、かつ前記有機金属ガスの流路を前記第1供給路に切り換えた場合であって、かつ前記第1絞り部の上流側のガス圧力が所定値である場合における前記第1絞り部を通過するガスの流量と、前記バブリングガス供給路に前記第2バブリングガスを供給し、かつ前記有機金属ガスの流路を前記第2供給路に切り換えた場合であって、かつ前記第2絞り部の上流側のガス圧力が前記所定値である場合における前記第2絞り部を通過するガスの流量とが等しくなるように、前記第1絞り部および前記第2絞り部が構成されている、請求項1に記載の有機金属気化供給装置。
- 前記希釈ガス供給路に設けられ、かつ前記希釈ガスの流量を測定するための希釈ガス流量測定部をさらに備える、請求項1〜3のいずれかに記載の有機金属気化供給装置。
- 前記希釈ガス流量測定部は、上流側のガス圧力および下流側のガス圧力によって通過するガスの流量を調節可能である希釈ガス用素子と、前記希釈ガス用素子よりも上流側の圧力を測定するための希釈ガス用圧力計と、前記希釈ガス用素子の温度を測定するための温度計とを有する、請求項4に記載の有機金属気化供給装置。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の有機金属気化供給装置と、
成膜に用いられる他のガスを前記成膜室に供給するためのガス供給路と、
前記有機金属ガスと前記他のガスとを用いて成膜を行なうための前記成膜室とを備える、有機金属気相成長装置。 - バブリングガスの流量を調節して前記バブリングガスを有機金属原料に供給する流量調節工程と、
希釈ガスの圧力を調節する圧力調節工程と、
前記流量調節工程および前記圧力調節工程後、前記有機金属原料から発生する有機金属ガスと前記希釈ガスとを混合して混合ガスを得る混合工程と、
前記混合工程後、絞り部を通して前記混合ガスを成膜室へ供給して成膜を行なう成膜工程とを備え、
前記絞り部は上流側のガス圧力と前記絞り部の温度とによって通過するガスの流量を調節可能であり、
前記絞り部は第1絞り部と第2絞り部とを有し、
前記成膜工程は、前記希釈ガスおよび前記バブリングガスの種類に応じて、前記混合ガスを通す絞り部を前記第1絞り部から前記第2絞り部へと切り換える切換工程を含む、有機金属気相成長方法。 - 前記希釈ガスの流量を測定する測定工程をさらに備え、前記測定工程において前記希釈ガスの流量が一定値に収束した後で前記成膜工程を行なう、請求項7に記載の有機金属気相成長方法。
- 前記成膜工程において化合物半導体を成膜する、請求項7または8に記載の有機金属気相成長方法。
- 前記化合物半導体はAlxGayIn1-x-yN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)よりなる、請求項9に記載の有機金属気相成長方法。
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