气相生长装置及气相生长方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及供给气体而进行成膜的气相生长装置及气相生长方法。
【背景技术】
[0002]作为将高品质的半导体膜成膜的方法，有在晶片等基板上通过气相生长而使单结晶膜生长的外延生长技术。在使用外延生长技术的气相生长装置中，在被保持为常压或减压的反应室内的支承部上载置晶片。并且，一边将该晶片加热，一边将作为成膜的原料的源气体等过程(process)气体从反应室上部的例如喷淋板向晶片表面供给。在晶片表面上发生源气体的热反应等，在晶片表面上成膜外延单结晶膜。
[0003]近年来，作为发光设备或功率设备的材料，GaN(氮化镓)类的半导体设备受到关注。作为对GaN类的半导体进行成膜的外延生长技术，有有机金属气相生长法(M0CVD法)。在有机金属气相生长法中，作为源气体而使用例如三甲基镓(TMG)、三甲基铟(TMI)、三甲基铝(TMA)等的有机金属或氨(NH3)等。
[0004]在JP — A H10 — 158843及JP — A 2002 一 212735中，记载有为了使生产性提高而具备多个反应室的气相生长装置。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种具有多个反应室、可靠性高的气相生长装置及气相生长方法。
[0006]本发明的一技术方案的气相生长装置的特征在于，具备:η (η是2以上的整数)个反应室；主气体供给通路，向上述η个反应室供给过程气体；主质量流量控制器，设在上述主气体供给通路中，控制向上述主气体供给通路流动的上述过程气体的流量；(η — 1)条副气体供给通路，从上述主气体供给通路分支，向上述η个反应室中的(η — 1)个反应室供给被分流的上述过程气体；(η — 1)个副质量流量控制器，设在上述(n - 1)条副气体供给通路中，对流到上述(n - 1)条副气体供给通路的上述过程气体的流量进行控制；1条副气体供给通路，从上述主气体供给通路分支，向上述(n - 1)个反应室以外的1个反应室供给没有流到上述(η — 1)条副气体供给通路的上述过程气体的剩余部分。
[0007]本发明的一技术方案的气相生长方法的特征在于，向η个反应室分别运入基板；使由主质量流量控制器控制了流量的过程气体流向主气体供给通路；使由副质量流量控制器控制了流量的上述过程气体流向从上述主气体供给通路分支的(η — 1)条副气体供给通路；使没有流到上述(n - 1)条副气体供给通路中的上述过程气体的剩余部分流向从上述主气体供给通路分支的1条副气体供给通路；从上述(n - 1)条副气体供给通路和上述1条副气体供给通路向上述η个反应室分别供给上述过程气体，成膜到上述基板上。
【附图说明】
[0008]图1是第1实施方式的气相生长装置的结构图。
[0009]图2是第1实施方式的气相生长装置的反应室的示意剖视图。
[0010]图3是第2实施方式的气相生长装置的结构图。
[0011]图4是第3实施方式的气相生长装置的结构图。
【具体实施方式】
[0012]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0013]另外，在本说明书中，将气相生长装置被设置为能够成膜的状态下的重力方向定义为“下”，将其相反方向定义为“上”。因而，所谓“下部”，是指相对于基准为重力方向的位置，所谓“下方”，是指相对于基准为重力方向。并且，所谓“上部”，是指相对于基准为与重力方向相反方向的位置，所谓“上方”，是指相对于基准为与重力方向相反方向。此外，所谓“纵向”，是重力方向。
[0014]此外，本说明书中，所谓“过程气体”，是为了向基板上成膜而使用的气体的总称，例如为包括源气体、载体气体、分离气体等的概念。
[0015]此外，本说明书中，所谓“分离气体”，是向气相生长装置的反应室内导入的过程气体，是将多个原料气体的过程气体间分离的气体的总称。
[0016](第1实施方式)
[0017]本实施方式的气相生长装置具备:n(n是2以上的整数)个反应室；主气体供给通路，向η个反应室供给过程气体；主质量流量控制器，设在主气体供给通路中；(η — 1)条副气体供给通路，从主气体供给通路分支，向η个反应室中的(n - 1)个反应室供给被分流的过程气体；(η — 1)个副质量流量控制器，设在(n - 1)条副气体供给通路中，控制向(η —1)条副气体供给通路流动的过程气体的流量；1条副气体供给通路，从主气体供给通路分支，向(η — 1)个反应室以外的1个反应室供给没有流到(n - 1)条副气体供给通路中的过程气体的剩余部分。
[0018]此外，本实施方式的气相生长方法中，向η个反应室分别运入基板，使由主质量流量控制器控制了流量的过程气体向主气体供给通路流动，使由副质量流量控制器控制了流量的过程气体向从主气体供给通路分支的(η — 1)条副气体供给通路流动，使没有流到(n - 1)条副气体供给通路中的过程气体的剩余部分向从主气体供给通路分支的1条副气体供给通路流动，从(n - 1)条副气体供给通路和1条副气体供给通路向η个反应室分别供给过程气体，在基板上成膜。
[0019]本实施方式的气相生长装置及气相生长方法通过具备上述结构，在向多个反应室分配并供给过程气体时，能够防止在管线等上作用过剩的压力。因而，能够实现可靠性高的气相生长装置及气相生长方法。
[0020]图1是本实施方式的气相生长装置的结构图。本实施方式的气相生长装置是使用M0CVD法(有机金属气相生长法)的外延生长装置。以下，主要以使GaN(氮化镓)外延生长的情况为例进行说明。
[0021]本实施方式的气相生长装置具备4个反应室10a、10b、10c、10d。4个反应室10a?d例如分别是纵型的片型的外延生长装置。反应室的数量并不限于4个，可以为2个以上的任意的数量。反应室的数量可以表示为n(n是2以上的整数)个。
[0022]本实施方式的气相生长装置具备向4个反应室10a?d供给过程气体的3条第1主气体供给通路11、第2主气体供给通路21、第3主气体供给通路31。
[0023]第1主气体供给通路11例如向反应室10a?d供给包含III族元素的有机金属和载体气体的第1过程气体。第1过程气体是在晶片上成膜III 一 V族半导体的膜时的含有III族元素的气体。
[0024]III族元素例如是镓(6&))1(铝)、111(铟)等。此外，有机金属是三甲基镓(TMG)、三甲基铝(TMA)、三甲基铟(TMI)等。
[0025]载体气体例如是氢气。第1主气体供给通路11也可以仅流过氢气。
[0026]在第1主气体供给通路11中设有第1主质量流量控制器12。第1主质量流量控制器12控制在第1主气体供给通路11中流动的第1过程气体的流量。
[0027]进而，第1主气体供给通路11在比第1主质量流量控制器12靠反应室10a?d侧被分支为4条第1副气体供给通路13a、第2副气体供给通路13b、第3副气体供给通路13c、第4副气体供给通路13d。第1副气体供给通路13a、第2副气体供给通路13b、第3副气体供给通路13c、第4副气体供给通路13d分别供给被向4个反应室10a、10b、10c、10d分流的第1过程气体。
[0028]在第1主气体供给通路11中设有压力计41。压力计41设在第1主质量流量控制器12与向4条第1副气体供给通路13a、第2副气体供给通路13b、第3副气体供给通路13c、第4副气体供给通路13d的分支之间。压力计41监视第1主气体供给通路11的压力。
[0029]在4条副气体供给通路13a?d中的3条副气体供给通路例如第1?第3副气体供给通路13a?13c中，分别设有第1副质量流量控制器14a、第2副质量流量控制器14b、第3副质量流量控制器14c。副质量流量控制器14a?14c控制向第1?第3副气体供给通路13a?13c流动的第1过程气体的流量。副质量流量控制器14a?14c是流量控制型的质量流量控制器。
[0030]在4条副气体供给通路13a?d中的剩余的1条副气体供给通路、即第4副气体供给通路13d中，设有开度控制型的副质量流量控制器14d。第4副气体供给通路13d向由第1?第3副气体供给通路13a?c供给第1过程气体的3个反应室10a、10b、10c以外的1个反应室10d供给第1过程气体。在反应室10d中，被从第4副气体供给通路13d供给从第1主气体供给通路11供给的第1过程气体的总流量中的、没有流到第1?第3副气体供给通路13a?c中的剩余部分的流量。
[0031]具体而言，将副质量流量控制器14d的开度基于由压力计41监视的第1主气体供给通路11的压力的测量结果来控制。例如具备进行控制以使压力为零的结构。通过该结构，能够从第4副气体供给通路13d将从第1主气体供给通路11供给的第1过程气体的总流量中的、没有流到第1?第3副气体供给通路13a?c中的剩余部分的流量向反应室10d供给。
[0032]第2主气体供给通路21例如向反应室10a?d供给包含氨(NH3)的第2过程气体。第2过程气体是在晶片上成膜III 一 V族半导体的膜时的V族元素、氮(N)的源气体。
[0033]也可以在第2主气体供给通路21中仅流动氢气。
[0034]在第2主气体供给通路21中设有第2主质量流量控制器22。第2主质量流量控制器22控制在第2主气体供给通