Aparato de crecimiento de fase de vapor de semiconductor compuesto
Descripción general
 El gas de metal orgánico puede ser suministrado al reactor en el propósito real de la velocidad de flujo en el reactor en el momento de formación de la película siempre constante, proporcionar un aparato de crecimiento en fase vapor puede y el semiconductor compuesto con una buena uniformidad de la deposición . ] Uno o más sistema de suministro de gas organometálico 1 1 1 n suministrada por la combinación de una pluralidad de clases de gas de metal orgánico, entre el sistema de suministro de gas organometálico 1 1 1 n, del grupo de válvula de un determinado sistema 1 i un primer grupo de válvula 11 1 11 n seleccionado por la apertura y el cierre de un primer grupo de válvula 11 1 11 n organometálico línea de suministro de gas 3 formado conectando entre el sistema de suministro de gas organometálico 1 1 1 n, la siguiente segunda y la válvula de grupo 12 1 12 n, una línea de ventilación 5 formada mediante la conexión del segundo grupo de válvulas 12 1 12 n, línea de suministro de gas organometálico para la selección de un sistema 1 j a ser utilizado por la apertura y cierre de los grupos de válvulas Y un horno de reacción 7 para películas delgadas heterogéneas que crecen continuamente mediante un gas organometálico suministrado desde el reactor 3.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato de deposición de vapor de semiconductores, en particular, la deposición química de vapor, metal orgánico utilizando metálico orgánico; en el caso de crecer continuamente una película delgada de método dispar (MOCVD de metal orgánico ChemicalVapor Deposition), la formación de película subsiguiente gas organometálico usado puede suministrado inmediatamente al horno de reacción, por el caudal siempre constante en el reactor en el momento de formación de la película, a un aparato de crecimiento de fase de vapor de la posible y el semiconductor compuesto con buena uniformidad de deposición.
Antecedentes de la técnica
La figura 3 muestra un diagrama de configuración de un aparato de crecimiento en fase de vapor de un semiconductor compuesto convencional.
En la figura, el ejemplo convencional de un aparato de crecimiento de fase de vapor compuesto semiconductor comprende un horno de reacción 131, el recipiente de burbujeo 101 105 para almacenamiento de organometálico de deposición, gas portador en el lado primario del recipiente burbujeador 101 105 (hidrógeno; un controlador de flujo másico 111 115 que controla de manera que fluya H2) por un caudal predeterminado, para controlar la velocidad de flujo del gas portador para la compensación de flujo (con el suministro de gas portador) controladores de flujo másico 116, el lado secundario y el controlador de flujo de masa 116 del recipiente burbujeador Y una válvula 121 125 conectada entre sí para formar varias líneas de suministro de gas de metal orgánico para la formación de película.
Durante la formación de película, se suministra un gas de metal orgánico predeterminado a la válvula 121 125 desde el lado secundario del recipiente de burbujeador 101 105, de gas de metal orgánicos se combinan, se deposita se alimenta al reactor 131 mediante la apertura y cierre de la válvula 121 125. Por ejemplo, en el momento de la deposición de InGaP, organometálico TMI (trimetil indio) y TMG (trimetil galio), y las líneas (fosfina) PH3 y AsH3 línea 141 (arsina) se alimenta al reactor 131, la deposición de vapor de metal orgánico químico (MOCVD Método).
Para láseres semiconductores, LED, etc. de semiconductores compuestos (que usan sustrato GaAs), las películas multicapa se forman por el método MOCVD. Cuando se forma una película multicapa por un aparato de crecimiento de fase de vapor compuesto semiconductor convencional, suministra una capa después de la formación, la siguiente formación de película gas organometálico abriendo y cerrando la válvula 121 125 del reactor 131, cuando la válvula se abre, el flujo en el horno de reacción 131 es rápidamente flujos excesivamente, ya que el retardo de tiempo para estabilizar el valor de flujo especificada se produce, la uniformidad del espesor de la película depositada se deteriora.
Además, para mantener la presión interna del horno de reacción 131 constante en todo momento, es necesario mantener la velocidad de flujo total dentro del horno de reacción 131 constante en el momento de la formación de la película. Es decir, cuando la presión interna del horno de reacción 131 no es constante, el espesor de la película se vuelve no uniforme debido a la fluctuación de la presión interna. Por lo tanto, los suministros a un caudal especificado del gas organometálico durante la deposición de una capa, si es menor que el flujo total del reactor interno predeterminado 131, a fin de suministrar una cantidad necesaria de gas portador para la compensación de flujo por el controlador de flujo másico 116 . Sin embargo, si el valor de caudal especificado del gas de metal orgánico es un valor diferente de la que durante toda la deposición, la tasa de flujo de gas portador de compensación de flujo está también cambia en cambio en la tasa de flujo del controlador de flujo másico 126, el retardo de tiempo para estabilizar el valor de cambio Hay un retraso de tiempo hasta que la presión interna del horno de reacción 131 se vuelve constante y la uniformidad de la formación de la película se deteriora.
Además, debido a la demora de tiempo hasta que una velocidad de flujo constante de la tasa de flujo de gas portador de la cantidad de suministro de gas organometálico y compensación del caudal descrito anteriormente, la inclinación entre la deposición es pobre, las características del semiconductor generada se deteriora.
Tarea de solución
Como se describió anteriormente, en el aparato de crecimiento en fase de vapor compuesto semiconductor convencional es causado un retraso de tiempo hasta que el caudal en el reactor de flujo de repente excesiva, estabilizado el valor de caudal designado y abrir las (1) válvulas (2) Al cambiar la tasa de flujo en el controlador de flujo másico que realiza la compensación de la tasa de flujo, hay un retraso de tiempo hasta el cambio al valor de cambio, por lo que la presión interna del horno de reacción se vuelve constante (3) El tiempo para alcanzar el valor de velocidad de flujo constante del caudal de gas portador de compensación de caudal en el artículo (2) y la cantidad de suministro de gas organometálico en el artículo (2) Debido a la demora, la pendiente entre la formación de la película es pobre, y existe el problema de que las características del semiconductor producido se deterioran.
La presente invención se ha realizado para resolver los problemas anteriores, y su objeto es inmediatamente gas organometálico utilizado para la siguiente formación de la película puede ser suministrada al reactor, sea siempre una velocidad de flujo constante en el reactor en el momento de formación de la película , Que es capaz de formar una película con buena uniformidad mediante el uso de un aparato químico de deposición de vapor.
Solución
Con el fin de resolver los problemas anteriores, un primer aspecto de la presente invención, como se muestra en la Fig. 1, uno o más organometálico sistema de suministro de gas 1 1 1 n suministrada por la combinación de una pluralidad de clases de gas de metal orgánico, en el que entre el sistema de suministro de gas organometálico 1 1 1 n, un primer grupo de válvula 11 1 11 n del primer grupo de válvulas para la selección de un sistema dado 1 i a (i = 1 n) por la apertura y cierre del grupo de válvula 11 1 11 n, y un sistema 1 j (j = 1 n) que se utilizará a continuación, entre el sistema de suministro de gas organometálico 1 1 1 n, abriendo y cerrando el grupo de válvulas un segundo grupo de válvulas 12 1 12 N para seleccionar, y el segundo grupo de válvula 12 1 12 línea de ventilación 5 hecha conectando n, metal diferente gas orgánico suministrado desde la línea de suministro de gas organometálico 3 Y un horno de reacción 7 para el crecimiento continuo de una película delgada.
La segunda característica de la presente invención, en el aparato de crecimiento en fase de vapor de un semiconductor compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sistema de suministro de gas organometálico 1 1 1 n se requiere para sintetizar una pluralidad de clases de gas de metal orgánico la tasa de flujo del gas portador y el mismo gas portador caudal comprende una línea de compensación de caudal 9 1 9 n suministros tales, la línea de compensación de caudal 9 1 9 n, el tercer grupo de válvulas 13 1 13 N y el cuarto grupo de válvulas 14 1 14 n a la línea de suministro de gas organometálico 3 y la línea de ventilación 5, respectivamente.
En el primer aparato de semiconductores compuestos crecimiento en fase de vapor de las características de la presente invención, como se muestra en la Fig. 1, cuando el continuo crecimiento de una película delgada de epitaxia en fase de vapor orgánico diferente de metal usando metálico orgánico (método MOCVD) , y el sistema de suministro de gas organometálico 1 1 1 n con gas de metal más orgánico sintetizado por una línea de alimentación, estos sistema de suministro de gas organometálico 1 1 1 n líneas de suministro 8 1 8 n la primera válvula Y los grupos 11 1 11 11 n están conectados entre sí para constituir una línea de suministro de gas organometálica 3. Además, la línea de suministro 8 1 8 n del sistema de suministro de gas organometálico 1 1 1 n está conectada por el segundo grupo de válvulas 12 1 12 n para constituir la línea de ventilación 5.
Durante la deposición de una capa, un sistema de suministro de gas organometálico predeterminada 1 i (i = 1 n), y seleccionado por la apertura y cierre del primer grupo de válvula 11 1 11 n línea de suministro de gas organometálico 3, el reactor 7 Para crecerlo Al mismo tiempo, a continuación, utilizando el sistema de suministro de gas organometálico 1 j a (j = 1 n), y seleccionado mediante la apertura y cierre de la segunda válvula de grupo 12 1 12 n, se vertió previamente en la línea de ventilación 5. Cuando el proceso pasa a la deposición de la capa siguiente, un gas organometálico de sistema de suministro de gas organometálico 1 j que ha fluido por adelantado en la línea de ventilación 5, el primer grupo de válvula 11 1 11 N y el segundo grupo de válvulas 12 1 12 n al horno de reacción 7 a través de la línea 3 de suministro de gas organometálico. En este momento, el sistema de suministro de gas organometálico 1k (k = 1 n) que se utilizará a continuación se deja fluir a través de la línea de ventilación 5.
Como resultado, el gas organometálico utilizado para la siguiente formación de película puede suministrarse inmediatamente al horno de reacción, y es posible la formación de película con buena uniformidad.
Además, en el segundo aparato de crecimiento de fase de vapor de semiconductores compuestos de las características de la presente invención, cada sistema de suministro de gas organometálico 1 1 1 N, una línea de compensación de caudal dedicado 9 1 9 n en paralelo, hay suministro de gas organometálico cuando el ser suministrada a la línea de suministro de gas de metal orgánico 3 de la i sistema 1, de la línea de compensación de caudal 9 h de otro sistema de suministro de gas organometálico 1 h (h ≠ i), una pluralidad en el sistema de suministro de gas organometálico dentro de 1 h Se suministra un gas portador que tiene el mismo caudal que el caudal de gas portador necesario para sintetizar el tipo de gas organometálico.
Como resultado, la velocidad de flujo total en el horno de reacción 7 puede mantenerse constante en todo momento, se hace posible la formación de película con buena uniformidad, y se puede generar un circuito integrado con buenas características.
Descripción de las realizaciones preferidas Las realizaciones de la presente invención se describirán a continuación con referencia a los dibujos.
La figura 2 muestra un diagrama de configuración de un aparato de crecimiento en fase de vapor semiconductor compuesto de acuerdo con una realización de la presente invención.
En la figura, un aparato de semiconductores compuestos en fase de vapor de crecimiento de la presente realización, una pluralidad de tipos de gas organometálico sintético primero y materiales de construcción del sistema de suministro de gas organometálico segundo 1 1 y 1 2, la primera y en el segundo sistema de suministro de gas organometálico 1 1 y 1 2, el primer grupo de válvula 11 1 y 11 2 para seleccionar un sistema dado 1 i a (i = 1, 2) mediante la apertura y cierre del grupo de válvula, el (más precisamente, el primer grupo de válvula 11 1 y 11 2, y el tercer grupo de válvulas 13 1 y 13 2) 1 grupo de válvulas 11 1 y 11 2 y la línea de suministro de gas organometálico 3 formado conectando, Un segundo grupo de válvulas 12 1 para seleccionar el siguiente sistema 1 j (j = 1, 2) entre los sistemas de suministro de gas organometálicos primero y segundo 1 1 y 1 2 abriendo y cerrando el grupo de válvulas, 12 2, los segundos grupos de válvulas 12 1 y 12 29 (para ser precisos, los segundos grupos de válvulas 12 1 y 12 2 y los cuartos grupos de válvulas 14 1 y 14 2), un horno de reacción 7 para películas delgadas heterogéneas que crecen continuamente mediante gas organometálico suministrado desde la línea 3 de suministro de gas organometálico, una fuente de suministro de gas portador (no mostrada) una línea de gas portador de suministro 21 para el suministro, y un gas PH3 (fosfina) y AsH3 (arsina) de suministro de la línea 22 para suministrar al reactor 7 el gas; gas portador (hidrógeno H2) a partir de. Debe observarse que la línea de suministro 22 está conectada a la línea de suministro de gas organometálica 3 de modo que se unifica y se suministra al horno de reacción 7.
sistema de suministro de gas organometálico primero y segundo 1 1 y 1 2 está controlada por el controlador de flujo de masa 44 y 47 de manera que el caudal de gas portador y la misma velocidad de flujo requerida para la síntesis de gas de metal más orgánico, que comprende una línea de compensación de caudal 9 1 y 9 2 suministra un gas portador, flujo de la línea de compensación 9 1 y 9 2, el tercer grupo de válvulas 13 1 y 13 2, y el cuarto grupo de válvulas 14 1 y 14 2 Y están conectados a la línea 3 de suministro de gas organometálico y a la línea 5 de ventilación, respectivamente.
El primer sistema de suministro de gas organometálico 1 1 es un sistema de suministro de gas organometálico para la capa InGaAlP, el recipiente de burbujeo 51, y 53, TMG (trimetil galio), respectivamente, TMI (indio trimetil), y TMA y (trimetilaluminio) se almacena en el lado primario, controladores respectivamente masa de flujo 41, 42, y 43 el gas portador controlada a una velocidad de flujo predeterminada se suministra desde el lado secundario como una línea de suministro 81 está conectado Y está conectado a la primera válvula 11 1. La tasa de flujo de gas portador por el control de la línea de compensación de caudal 9 1 del controlador de flujo de masa 44 se establece en el controlador de flujo de masa 41, 42, y 43 de flujo A suministra desde, B, y el valor total de C (A + B + C).
El segundo sistema de suministro de gas organometálico 1 2 es un sistema de suministro de gas organometálico para la capa de InGaP, el recipiente de burbujeo 54 y 55, respectivamente TMI (indio trimetil) y TMG (trimetil galio) se almacena El gas portador controlado a un caudal predeterminado se suministra desde los controladores de flujo másico 44 y 45 al lado primario y el lado secundario se conecta a la primera válvula 11 2 como el conducto de suministro 8 2 . La tasa de flujo de gas portador por el control de la línea de compensación de caudal 9 2 del controlador de flujo de masa 47 se fija a la suma de la velocidad de flujo D y E se suministra desde el controlador de flujo de masa 45 y 46 (D + E).
En primer lugar, en el momento de la deposición de InGaP, la TMI había fluido de antemano en la línea de ventilación 5 (flujo D) y TMG (flujo E), por conmutación de la primera válvula 11 2 y la segunda válvula 12 2, líneas de suministro 82 Al horno de reacción 7 a través de la línea de suministro de gas organometálico 3 que pasa a través de la primera válvula 11 2, la línea 61 y la tercera válvula 13 2.
Al mismo tiempo, la primera de la línea de compensación de caudal 9 1 de suministro de gas organometálico sistema 1 1, el gas portador mediante el control del controlador de flujo másico 44 (flujo de A + B + C), la línea de suministro de gas organometálico 3 a través de una tercera válvula 13 1 . Dicho sea de paso, el gas PH3 puede ser combinado en la línea de suministro de gas de metal orgánico 3 a través de la línea de suministro 22, al mismo tiempo, la capa de InGaP se cultiva en fase de vapor al reactor 7 en el sustrato semiconductor 71.
Además, en este momento, entonces el primer sistema de suministro de gas organometálico 1 1 para la película InGaAlP a ser depositado, TMG (flujo A), TMI (flujo B), y TMA (la velocidad de flujo C), una primera válvula 11 1 y la segunda válvula 12 1 a la línea de ventilación 5.
Volviendo ahora a la deposición InGaAlP, de manera similar, el primer gas de metal orgánico para la película InGaAlP se hizo fluir por adelantado en la línea de ventilación 5, y el segundo sistema organometálico de suministro de gas 1 2 de la línea de compensación de caudal 9 línea de suministro de gas organometálico gas portador mediante el control del controlador de flujo másico 47 de 2 (flujo D + E), se suministra más gas PH3 de la línea de suministro 22, el reactor 7 se combina 3, el cuidado película InGaAlP sobre un sustrato semiconductor 71 Para causar el crecimiento de fase.
En la presente realización se ha descrito en los ejemplos primero y segundo del sistema de suministro de gas organometálico 1 1 y 1 2 para la capa InGaAlP y para la capa de InGaP no se limita a esto, dependiendo del tipo de película delgada para ser cultivadas gas organometálico constituye un sistema de suministro 1 1 1 n, que está conectado al primer grupo de válvula 11 1 11 n y el tercer grupo de válvulas 13 1 13 organometálico de línea de suministro de gas 3 a través de la n Te, también, mediante la configuración del aparato de crecimiento en fase de vapor de un semiconductor compuesto y conectado a la línea de ventilación 5 a través del segundo grupo de válvulas 12 1 12 N y el cuarto grupo de válvulas 14 1 14 N, la deposición de vapor de diversos compuestos semiconductores .
Efecto de la invención
De acuerdo con la presente invención como se describe anteriormente, mediante la combinación de una pluralidad de tipos de gas de metal orgánico en el sistema de alimentación de gas organometálico y una línea de alimentación, la conexión de una línea de suministro de estos sistema de suministro de gas organometálico en el primer grupo de válvulas y constituye una línea de suministro de gas organometálico, también las líneas de suministro del sistema de suministro de gas organometálico junto con el segundo grupo de válvulas constituye una línea de ventilación, en el momento de la deposición de una capa, dado el sistema de suministro de gas organometálico y seleccionar abriendo y cerrando el primer grupo de válvula de la línea de suministro de gas de metal orgánico se alimentó al reactor, y al mismo tiempo seleccionado, el sistema de suministro de gas organometálico para ser utilizado mediante la apertura y cierre de la segunda línea de ventilación grupo de válvulas El gas organometálico que previamente se introdujo en la línea 5 de ventilación se abre y se cierra abriendo y cerrando el primer grupo de válvulas y el segundo grupo de válvulas en el momento en que se inicia la formación de la película de la siguiente capa, Para el horno de reacción, para que en la próxima formación de la película el uso de gas organometálico puede suministrado inmediatamente al horno de reacción, es posible proporcionar un aparato de crecimiento de fase de vapor de semiconductores compuestos capaces buena uniformidad de deposición.
Además, de acuerdo con la presente invención, proporcionada en la línea de compensación de caudal especializado paralelo a cada sistema de suministro de gas organometálico, cuando se suministra desde un sistema de suministro de gas organometálico a las líneas de suministro de gas organometálicos, otro suministro de gas organometálico desde el sistema de línea de compensación de flujo, por lo que se decidió para suministrar una tasa de portadores de gas de flujo y el mismo gas portador caudal requerido para sintetizar más gas de metal orgánico en el sistema de suministro de gas organometálico, el total de reactor Es posible proporcionar un aparato de crecimiento en fase gaseosa de un semiconductor compuesto que puede mantener constante el caudal constante, permite la formación de película con buena uniformidad y puede producir un circuito integrado con buenas características.
Breve descripción de los dibujos
Diagrama para explicar el principio de la figura 1 la presente invención.
La figura 2 es un diagrama de configuración de un aparato de crecimiento en fase de vapor semiconductor compuesto de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama de configuración de un aparato de crecimiento en fase de vapor de un semiconductor compuesto convencional.
1 1 1 n Sistema de suministro de gas organometálico
1, 1 2 Primer y segundo sistemas de suministro de gas organometálico
3 Línea de suministro de gas organometálico
5 línea de ventilación
7 Reactor
8 1 8 n Línea de suministro
9 1 9 n Línea de compensación de flujo
11 1 11 n Primer grupo de válvulas
12 1 12 n segundo grupo de válvulas
13 1 13 n Tercer grupo de válvulas
14 1 14 n cuarto grupo de válvulas
21 Línea de suministro de gas portador
Gas portador de H2 (gas de hidrógeno)
22 Línea de suministro
PH3 fosfina gas
AsH3 arsine gas
41 47 Controlador de flujo másico
51 55 Contenedor Bubbler
TMG trimethyl galium
TMI trimethylindium
TMA trimethyl aluminium
61 68 líneas
71 Substrato del semiconductor
72 bobina de RF
101 105 Contenedor Bubbler
111 116 Controlador de flujo másico
Válvula 121 125
131 Reactor
Línea 141 PH3 y línea AsH 3
Reclamo
Uno y más organometálico sistema de suministro de gas suministra la reivindicación sintetizado 1 más gas de metal orgánico, el interior del sistema de suministro de gas organometálico, un sistema dado selecciona primero por la apertura y cierre de la válvula de grupo Un grupo de válvulas, una línea de suministro de gas metálico orgánico formado por la conexión del primer grupo de válvulas, un segundo grupo de válvulas para seleccionar un sistema que se utilizará a continuación entre los sistemas de suministro de gas organometálico abriendo y cerrando el grupo de válvulas , Una línea de ventilación formada por la conexión del segundo grupo de válvulas y un horno de reacción para el crecimiento continuo de películas delgadas heterogéneas por gas organometálico suministrado por la línea de suministro de gas organometálico Un aparato de crecimiento en fase de vapor de un semiconductor compuesto.
La reivindicación 2 en el que el sistema de suministro de gas organometálico, la tasa de flujo del gas portador y el mismo gas portador caudal requerido para sintetizar una pluralidad de clases de gas de metal orgánico tiene una línea de compensación de flujo para el suministro de dicha línea de compensación de flujo, el a través de la unidad de válvula tercero y el cuarto grupo de válvulas, cada aparato de crecimiento en fase vapor compuesto semiconductor según la reivindicación 1, caracterizado porque conectado a la línea de suministro de gas organometálico y la línea de ventilación.
Dibujo :
Application number :1994-005521
Inventors :
Original Assignee :