JPH0628236B2 - ガスの流量制御装置 - Google Patents

ガスの流量制御装置

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JPH0628236B2
JPH0628236B2 JP59278502A JP27850284A JPH0628236B2 JP H0628236 B2 JPH0628236 B2 JP H0628236B2 JP 59278502 A JP59278502 A JP 59278502A JP 27850284 A JP27850284 A JP 27850284A JP H0628236 B2 JPH0628236 B2 JP H0628236B2
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gas
bubbler
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gas flow
flow path
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芳文 森
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/24Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3414Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
    • H10P14/3421Arsenides

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化合物半導体等の気相成長法等のおいて使用
されるガスの流量制御装置に関するものである。
〔従来の技術〕
半導体製造工程において、化合物半導体を作成するため
に、例えばガリウム−ヒ素(GaAs)基板上にAlG
aAsエピタキシャル層を形成させる方法としては、ト
リメチルアルミニウム(TMA)等の成分元素の揮発性
化合物をキャリヤガスで基板まで移送し、上記基板上で
反応させて成長させる気相成長法、いわゆるMOCVD
(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)が知ら
れている。
このMOCVDは、組成および不純物のドープ量の制御
がガス流量の制御でできること、比較的簡単で安価な装
置で良いこと、成長速度が大きくサイクル時間が短いこ
と等から、量産に向いている。
ところで、このようなMOCVDにおいて、各成分元素
の揮発性化合物,例えばTMAを基板が収容される反応
室内へ導入する方法としては、一般に、第4図に示すよ
うに、TMA(54)を入れたバブラ(51)に、流入路(52)か
らキャリヤガスを送り込み、バブリングすることによっ
て所定の濃度の気体を発生させ、この気体を流出路(53)
を介して反応室内に送り込むという方法が採られてい
る。しかしながら、例えば、組成比の異なるAlGaA
sエピタキシャル層を成長させようとする場合には、上
記キャリヤガスの流量を変え、反応室に送るTMAの濃
度(すなわちバブラからのガスの流量)を変える必要が
あるが、第4図に示すような装置で単にマスフローコン
トローラ(MFC)の流量を変えただけでは、第5図中
AあるいはBで示すように、TMAの流量が所定の設定
値に落ち着くまでにかなりの時間を要する。このため、
上述のような組成比の異なる層を成長させようとする
と、各層間の境界が不明瞭なものとなり、所定の特性が
得られないという欠点がある。各層間の境界を明瞭なも
のとし、特性の向上を図るためには、第5図中Cで示す
ように、急峻にTMAの流量を変えることのできる流量
制御装置が要望されている。
そこで、例えば第6図に示すように、バブラを2つ設
け、それぞれマスフローコントローラ(MFC)により
キャリヤガスを送り込むとともに、バルブ操作によって
上記2つのバブラからの気体を選択的に反応室に供給す
ることのできるような装置が考えられる。
この装置は、2個のバブラ(51a),(51b)を有し、各バブ
ラ(51a),(51b)には、キャリヤガスの流入路(55),(56)及
び流出路(57),(58)が取り付けられている。そして、こ
れら流入路(55),(56)の中途部には、キャリヤガスの流
量を調整するためのMFC(52),(53)が配設されてい
る。また、流出路(57),(58)は、各々中途部で2路に分
岐され、その分岐された流出路には、それぞれバルブ(5
9),(60),(61),(62)が配設されている。すなわち、上記
一方のバブラ(51a)の流出路では、上記バルブ(59),(60)
を切り換えることによりTMAガスを反応炉あるい排気
口へ導入することができ、他方のバブラ(51b)でもバル
ブ(61),(62)を切り換えることにより反応炉あるいは排
気口へ導入することができる。したがって、各MFC(5
2),(53)によって制御されたキャリヤガスによりバブリ
ングされたTMAは、上記各バルブ(59),(60),(61),(6
2)を操作することにより、選択的にいずれか一方の流量
のものが反応炉に導入される。
この場合には、急峻に流量を上げることは可能である
が、バブラが2個必要となり、またバルブの数も多くな
って、瞬時に各バルブを切り換えることが難しくなる。
一方、第7図に示すように、バブラ(51c)を1個とし、
このバブラ(51c)へのキャリヤガスの流入量を2個のM
FC(65),(66)及びバルブ(67),(68),(69),(70)の切り換
え操作で制御すことにより反応炉へ送るTMAの流量を
制御する方法も考えられる。
しかし、この装置を用いた場合にも、MFCやバルブの
数が多くなり、操作が複雑になる等の欠点がある。
また、第8図に示すように、キャリヤガスを2個のMF
C(75),(76)及びその前後に配設されたバルブ(77),(7
8),(79),(80)の操作により制御することも考えられる
が、この場合にも、先の第4図に示すものと同様に、第
5図中AあるいはBで示すような流量のふらつきがあ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上述べたように、従来のガスの流量制御装置では、反
応炉に送るガスの流量を急峻に設定値に切り換えること
が難しいので、各成分ガスの分圧制御が困難で、成長層
の特性を制御することができなかった。また、装置の操
作が複雑である等の問題もあった。
そこで、本発明は、このような従来の問題点を解決する
ために提案されたものであって、反応炉内のガスの設定
濃度を急峻に変えられ、すなわちバブラからの流量を急
峻に変えられ、しかも操作が容易であるガスの流量制御
装置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〕
上述の目的を達成するために、本発明は、バブラに接続
された第1のガス流路と、常に一定のガスを流している
少なくとも1つの第2のガス流路を有し、上記第2のガ
ス流路がそれぞれバルブを介して上記第1のガス流路の
上記バブラの流入側と流出側に接続されてなり、上記バ
ルブを切り換えることにより上記バブラからのガスの流
量を急峻に変化させるようにしたものである。
さらに本発明は、バブラに接続された第1のガス流路
と、常に一定のガスを流している少なくとも1つの第2
のガス流路を有し、上記第2のガス流路がそれぞれバル
ブを介して上記第1のガス流路の上記バブラの流入側と
流出側に接続されてなり、上記バルブを切り換えること
により上記バブラからのガスの流量を急峻に変化させる
ようにするとともに、上記第2のガス流路と第1のガス
流路の上記バブラの流出側の接続部より上流側に第3の
ガス流路が接続されてなるものである。
〔作用〕
このように、バブラに常に一定の流量のキャリヤガスを
送る流路と、この流路のバブラの上流側と下流側にそれ
ぞれバルブを介して接続される流路を設けることによ
り、バブラからの流量が急峻に変化させられる。
すなわち、第1図において、MFC(5),(6)で制御した
キャリヤガスを、バルブ(7)を閉じ、バルブ(8)を開くこ
とで、第1のガス流路(3)からのキャリヤガスのみでバ
ブリングしていた状態を、バルブ(7)を開きバルブ(8)を
閉じることにより、第1の流路(3)及び第2の流路(4)を
合わせた流量のキャリヤガスでバブリングすることがで
き、したがって、少ないバルブ操作でバブラ(1)からの
ガス流量を急峻に変えることができる。
さらに、第3図に示すように、バブラ(1)の下流側にお
ける第1の流路(3)と第2の流路(4)の接続部より上流側
に第3の流路を接続することにより、上述のバブラ(1)
からの流量を急峻に変えられるとともに、このバブラ
(1)からの気体を所定の流量のキャリヤガスとともに反
応炉に送り込むことができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第1図は、本発明を適用したガスの流量制御装置の一例
の構成を示す模式図である。
このガスの流量制御装置においては、トリメチルアルミ
ニウム(TMA),トリメチルガリウム(TMG)ある
いは塩化ヒ素(AsCl)等の各成分元素の揮発性化合
物(液体)(2)が入れられたバブラ(1)の流入側に、MF
C(5)によって常に一定の流量のキャリヤガスが流れる
ように設定されている第1のガス流路(3)が接続され、
また、上記バブラ(1)の流出側に、反応炉に通ずる流出
路(9)が接続されている。
また、上記バブラ(1)の上流側に接続される第1のガス
流路(3)には、MFC(6)によって一定の流量のキャリヤ
ガスが流れるように設定される第2のガス流路(4)の一
方の分岐流路(4a)がバルブ(7)を介して接続され、ま
た、他方の分岐流路(4b)はバルブ(8)を介して上記バブ
ラ(1)の下流側の流出路(9)の中途部に接続されている。
したがって、上記バルブ(7)を閉じ、上記バルブ(8)を開
くと、上記バブラ(1)内にはMFC(5)で設定した流量の
第1のガス流路(3)からのキャリヤガスのみが導入され
る。そして、このバブラ(1)からのガスは、上記MFC
(6)で流量制御され上記分岐流路(4b)およびバルブ(8)を
介して流入するキャリヤガスと合流し、反応炉に送りこ
まれる。
一方、上記バルブ(7)を開き、同時に上記バルブ(8)を閉
じると、上記バブラ(1)にはMFC(5)で流量が設定され
るキャリヤガスとMFC(6)で流量が設定されるキャリ
ヤガスとが合流して導入され、これら合流したキャリヤ
ガスによりバブリングされたガスが反応炉に送りこまれ
る。
したがって、上記バルブ(7)とバルブ(8)の操作によっ
て、バブラ(1)でバブリングされるガスの流量を変更で
きる。ここで、上記バブラ(1)から流出するガスに含ま
れる揮発性化合物の濃度は一定で、またバブラ(1)の流
入側のガス流量が変われば同時に流出側のガス流量も変
わるので、バブラ(1)からのガス流量を瞬時に変えるこ
とができる。また、上記第1のガス流路(3)及び第2の
ガス流路(4)には、MFC(5),(6)によって,常に一定の
キャリヤガスが流れているので、立ち上がりのタイムラ
グが生ずることもない。
第2図に、この装置におけるバブラ(1)からのガスの流
量の変化の状態を示す。
ここで、上記第1のガス流路(3)のキャリヤガス流量を
D、第2のガス流路(4)のキャリヤガス流量をEとする
と、バルブ(7)を閉じ、バルブ(8)を開いている期間Fで
は、バブラ(1)からのガス流量はDとなる。次に、バル
ブ(7)を開きバルブ(8)を閉じると、第2図中Gの期間に
示すように、上記バブラ(1)からのガス流量はD+Eと
なる。さらに、再び上記バルブ(7)を閉じバルブ(8)を開
くと、バブラ(1)からのガス流量は、Hの期間に示すよ
うに、瞬時にDとなる。
したがって、2個のバルブ(7),(8)の操作のみで、バブ
ラ(1)からのガス流量を急峻に変化させることができ、
反応炉での濃度を瞬時に変えることができる。
なお、この装置において、上記第1のガス流路(3)に、
上記第2のガス流路(4)と同様の接続方法により複数の
ガス流路を接続してもよく、このようにすることによ
り、種々の濃度のバブリング気体を急峻に反応炉に送り
込むことができる。
また、この装置において、バルブ(7),(8)の代わりに、
第2のガス流路(4)の分岐点に、分岐流路(4a)あるいは
分岐流路(4b)を選択できるような、例えばコックのよう
なものを設けてもよい。
ところで、バブラ内の液体をバブリングした気体は、通
常、大量のキャリヤガスに搬送されて反応炉に送りこま
れる。そこで、このような装置に適用される本発明の他
の実施例について説明する。
この実施例においても、先の実施例と同様の接続方法に
より、バブラ(1)に第1のガス流路(3)および第2のガス
流路(4)がバルブ(7),(8)を介して接続されている。
そして、上記バブラ(1)の流出側の流出路(9)と第2のガ
ス流路(4)の分岐流路(4b)との接続部(20)よりも上流側
の分岐流路(4b)には、MFC(11)により所定の流量に設
定される第3のガス流路(10)が接続されている。
このような構成とすることにより、上記バルブ(7),(8)
の操作により流量制御されるバブリング気体が、上記M
FC(11)により流量制御されるキャリヤガスに搬送され
て反応炉に導入される。
この場合にも、反応炉内に導入されるガスの濃度は、先
の実施例と同様に、上記バルブ(7)およびバルブ(8)の切
り換え操作によってできる。
また、流出路(9)には、上記接続部(20)よりも上流側に
流路(9a)を配設するとともに、この流路(9a)の中途部お
よび上記接続部(20)との間にそれぞれバルブ(12),(13)
を設けてもよい。このような構成とすることにより、バ
ブリングした気体を反応炉に送り込む必要のない場合に
は、バルブ(13)を閉じ、バルブ(12)を開いてこの気体を
排気口に排出し、また、バブリングした気体を送り込む
場合には、バルブ(13)を開き、バルブ(12)をとじて急峻
にバブリングした気体を反応炉に送り込むことができ
る。
なお、この実施例においても、第2のガス流路(4)と同
様の接続方法により、複数のガス流路を設けてもよく、
この場合には種々の濃度のバブリング気体を反応炉に送
り込むことができる。
〔発明の効果〕
以上の説明からも明らかなように、本発明においては、
バブラの上流側および下流側の第1のガス流路に、それ
ぞれ第2のガス流路をバルブを介して接続しているの
で、バブラでバブリングされる気体の流量をタイムラグ
を生じることなく急峻に変化させることができる。
また、上記バブラからのガス流量の切り換えは、2個の
バルブの操作のみによってできるので、操作が簡単であ
るとともに、操作の煩雑さによるタイムラグも防止され
る。
さらに、本発明のガスの流量制御装置は、バブラも1個
でよく、バルブの数も少なくてすむので、その構成が極
めて簡単なものとなっている。
さらにまた、上述の構成に加えて、上記第1のガス流路
と第2のガス流路の接続部よりも上流側に第3のガス流
路を接続することにより、上記第1のガス流路と第2の
ガス流路によって流量制御されるバブラからのバブリン
グ気体を、この第3のガス流路のキャリヤガスに搬送し
て反応炉に送り込むことができる。この場合にも、タイ
ムラグを生ずることなくバブラからのバブリング気体の
流量をコントロールすることができ、操作も簡単なもの
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るガスの流量制御装置の一実施例の
構成を示す模式図であり、第2図はこの流量制御装置に
おけるガス流量の変化を示すタイムチャートである。 第3図は第3のガス流路を設けた本発明の他の実施例を
示す模式図である。 第4図は従来の流量制御装置を示す模式図であり、第5
図はこの流量制御装置におけるガス流量の変化を示すタ
イムチャートである。 第6図ないし第8図はそれぞれバブラからのガス流量を
急峻に変化させるために考え得る流量制御装置の構成例
を示す模式図である。 1……バブラ 3……第1のガス流路 4……第2のガス流路 5,6,11……マスフローコントローラ 7,8……バルブ 10……第3のガス流路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バブラに接続された第1のガス流路と、常
    に一定のガスを流している少なくとも1つの第2のガス
    流路を有し、上記第2のガス流路がそれぞれバルブを介
    して上記第1のガス流路の上記バブラの流入側と流出側
    に接続されてなり、上記バルブを切り換えることにより
    上記バブラからのガスの流量を急峻に変化させるように
    したことを特徴とするガスの流量制御装置。
  2. 【請求項2】バブラに接続された第1のガス流路と、常
    に一定のガスを流している少なくとも1つの第2のガス
    流路を有し、上記第2のガス流路がそれぞれバルブを介
    して上記第1のガス流路の上記バブラの流入側と流出側
    に接続されてなり、上記バルブを切り換えることにより
    上記バブラからのガスの流量を急峻に変化させるように
    するとともに、上記第2のガス流路と第1のガス流路の
    上記バブラの流出側の接続部より上流側に第3のガス流
    路が接続されてなるガスの流量制御装置。
JP59278502A 1984-12-29 1984-12-29 ガスの流量制御装置 Expired - Lifetime JPH0628236B2 (ja)

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JP59278502A JPH0628236B2 (ja) 1984-12-29 1984-12-29 ガスの流量制御装置

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JP59278502A JPH0628236B2 (ja) 1984-12-29 1984-12-29 ガスの流量制御装置

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JPS61158137A JPS61158137A (ja) 1986-07-17
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS593099A (ja) * 1982-06-28 1984-01-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 化合物半導体結晶成長法
JPS6119120A (ja) * 1984-07-06 1986-01-28 Toshiba Corp 化合物半導体基体の製造方法

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