JPH01268A - 気相成長用バルブ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体層を再現性よくエピタキシャル成長させ
、かつ急峻な組成変化、不純物分布を形成させることの
できる気相成長用バルブに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、化合物半導体の気相成長、特に有機金属化合物お
よび水素化物を原料として用いる熱分解気相成長（以下
、有機金属気相成長）における原料ガスの切換えは、例
えば第２図に示すような３方向バルブを用いて行われる
ものが一般的である。

以下、第２図を参照して従来技術を説明する。

第２図は一般的に有機金属気相成長において用いられる
原料ガス切換えのための３方向バルブを示す図で、同図
（イ）は原料ガス供給状態を示す図、同図（ロ）は原料
ガス排出状態を示す図である０図中１は原料ガス導入口
、２は反応炉への供給ライン、３は排出ライン、４はガ
ス流路を切換えるためのシリンダ、５は原料ガス流路、
６はバルブ内の原料ガス滞留領域、７は駆動源を示して
いる。

図において、原料ガスを切換える場合には、例えば空気
圧源、電磁石等の駆動源７により空気圧、あるいは電磁
的な操作によりシリンダ４を移動させ、原料ガス流路５
を供給ライン２から排出ライン３へあるいは排出ライン
３から供給ライン２へ　。

切換えることにより行われる。この場合の原料ガス流路
は第２図（イ）の斜線部分５から第２図（ロ）の斜線部
分５のように変化する。

（発明が解決すべき問題点〕 しかしながら、このような３方向パルプを用いた原料ガ
スの切換えにおいては、第２図（ロ）の原料ガス滞留領
域６の部分が必然的に存在し、この滞留した原料ガスの
拡散が原因となり、エピタキシャル層の特性の再現性お
よびヘテロ界面の急峻性などを著しく低下させていた。

さらに原料ガスの切換えにより供給ラインのガス流量が
変化するため成長条件が変化し、エピタキシャル層の特
性が変化するという問題も生じていた。

また、このような３方向バルブを集合化し、第２図（ロ
）の滞留領域を極めて小さな容積とする気相成長用マニ
ホールドが知られているが、原理的に原料ガスの滞留領
域はある有限の値を有し、また、供給ラインのガス流量
変化も存在するために上記の問題を根本的に解決するに
至っていない。

本発明は、上記の問題点を解決するために、切換えバル
ブ内に原料ガスの滞留領域が存在せず、かつ供給ライン
のガス流量が変化しない構造とすることにより高品質な
半導体層を再現性よくエピタキシャル成長させ、かつ急
峻な組成変化、不純分布を形成させることを可能とする
気相成長用バルブを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の気相成長用バルブは、気相成長装置
に用いる原料ガス切換えバルブにおいて、複数のガス導
入口、及び反応炉へのガス供給口と排出口を有する環状
に配置されたガス流路と、該ガス流路内に配置され、ガ
ス流路を変更させ、急峻な原料ガスの切換えを行うガス
流路切換え手段とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の気相成長用バルブは、ガス流路を環状に配置し
て各ガス導入口より原料ガスとパージ用ガスとを流入さ
せてガス流路切り換え手段によりガス流路を切り損える
ことにより、ガス流路変更時にバルブ内の反応炉への供
給ラインに原料ガスの滞留領域が存在せず、かつ反応炉
への供給ラインの全ガス流量が変化しないようにして急
峻な原料ガスの切り換えを達成することができろ。

〔実施例〕

以下、実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による気相成長用バルブの実施例を示す
図であり、同図（イ）は原料ガス供給状態を示す図、同
図（ロ）は原料ガス排出状態を示す図である１図中、第
１図で示したものと同一内容のものは同一番号で示して
いる。なお、４ａ、４ｂはシリンダ、？ａ、７ｂは駆動
源、８はパージ用キャリヤガスの導入口である。

図において、ガス流路は環状に配置され、各流路にシリ
ンダ４ａ、４’ｂが配置されてそれぞれ駆動源７ａ、７
ｂにより駆動されるように構成されている。

まず、原料ガスを供給する場合には、駆動源７ａ、７ｂ
を動作させてシリンダ４ａ、４ｂを第１図（イ）に示す
位置に駆動し、原料ガス供給口１より流入した原料ガス
は供給ライン２を通って反応炉へ流入し、この時、原料
ガスと同流量のパージ用キャリヤガスが導入口８より流
入し、排出ライン３を遭って排出されている。

次に、原料ガス排出の場合には、駆動ｆｉ７ａ、７ｂに
よりシリンダ４ａ、４ｂを第１図（ロ）の位置に駆動す
る。この場合は、導入口１より流入した原料ガスが排出
ライン３を通って排出されている、この時、原料ガスと
同流量のパージ用キャリヤガスは導入ロアより流入し供
給ライン２を通づて反応炉へ流入する。

このようにガス流路を環状に配置し、２つのシリンダを
同時に駆動させ、パージ用キャリヤガスの流入によりバ
ルブ内に残存している原料ガスはすべてパージされるの
で、バルブ内の原料ガスの滞留領域は残存しない構造と
なる。また、原料ガスとパージ用キャリヤガスは同流量
に設定されているので、反応炉へ流入する全ガス流量は
原料ガスの切換えにより変化することはない、さらに、
各原料ガスについて切り換えバルブの供給ラインおよび
排出ラインをそれぞれ共通にすることができるので、集
合化し小型化することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明による気相成長用バルブを備えた有
機金属気相成長装置を用いてアンドープＧａＡｓを成長
させたところ、ｎ型で残存キャリヤ濃度１０１４〜１０
”Ｃ１１−’のエピタキシャル層が再現性良く得られ、
また、Ｐ型不純物ドーピングを行った直後のアンドープ
ＧａＡｓエピタキシャル層においても、残存キャリヤ濃
度１０１４〜１０”　１ｍ　−’のｎ型を示し、高品質
なエピタキシャル層が再現性良く得られることが確認さ
れた。

また、ＣａＡｓとＡｌｏ、ｓ　Ｃａａ、ｓ　ＡＳのへテ
ロ構造をエピタキシャル成長させ、組成変化の急峻性を
測定した結果、両者の遷移領域は１〜２原子層（く５人
）と見積られ、非常に急峻な界面を形成することが確認
された。

なお、上記実施例ではＧａＡｓ、ＡｊＧａＡｓの有機金
属気相成長を例に説明したが、本発明はＧａＡａ、Ａｆ
ｆｉＧａＡｓに限定されるものでなく、また、反応炉の
形状、圧力等にも一切限定されず、全ての単結晶、多結
晶、非晶質、金属の気相成長に適用できることは勿論で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による気相成長用バルブの実施例を示す
図、第２図は従来の有機金属気相成長に用いられる原料
ガス切換えのための３方向バルブを示す図である。 １・・・原料ガス導入口、２・・・供給ライン、３・・
・排出ライン、４．４ａ、４ｂ・・・シリンダ、５・・
・原料ガス流路、６・・・原料ガス滞留領域、７．７ａ
１７ｂ・・・駆動源、８・・・パージ用キャリヤガス導
入口。 出　　願　　人　　浜松ホトニクス株式会社代　　理　
　人　　弁理士　蛭　川　昌　信（イ）　　　　　　　
　　　　　　（０）第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）気相成長装置に用いる原料ガス切換えバルブにお
   いて、複数のガス導入口、及び反応炉へのガス供給口と
   排出口を有する環状に配置されたガス流路と、該ガス流
   路内に配置され、ガス流路を変更させ、急峻な原料ガス
   の切換えを行うガス流路切換え手段とを備えた気相成長
   用バルブ。
2. （２）ガス流路切換え手段は、駆動源により駆動される
   複数のシリンダからなる特許請求の範囲第１項記載の気
   相成長用バルブ。
3. （３）複数の導入口の一つより原料ガスを流入させ、他
   の一つより原料ガスと同流量のパージ用キャリヤガスを
   流入させ、ガス流路変更時にバルブ内の反応炉への供給
   ラインに原料ガスの滞留領域が存在せずかつ反応炉への
   供給ラインの全ガス流量が変化しないようにした特許請
   求の範囲第１項記載の気相成長用バルブ。
4. （４）複数のガス流路切り換え手段、及び環状のガス流
   路を単一のブロックに組込み、供給ラインおよび排出ラ
   インをそれぞれ共通とし、集合化することにより小型化
   した特許請求の範囲第１項記載の気相成長用バルブ。