[发明专利]原料的气化供给装置以及用于其的自动压力调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造装置的原料气化供给装置，基于所谓有机金属气相沉积法(以下，称为MOCVD法)而在基板上形成薄膜，特别是涉及一种原料的气化供给装置和用于其的自动压力调节装置，该原料的气化供给装置，高精度地控制原料容器内的内压，从而原料蒸气和载流气体的混合比一定，并且向加工室供给正确地控制流量为设定流量的混合气体，从而能够高效率地制造高品质的半导体。

背景技术

在基于MOCVD法而形成原料的外延薄膜这样的半导体制造中，以往大多采用以下方法，如图9所示，向贮留在原料容器5中的原料4内导入H₂等的载流气体G₁，利用发泡来搅拌液态的原料4并且使原料4与载流气体G₁接触而促进既定温度的原料4的饱和蒸气G₄的生成，将该原料4的饱和蒸气G₄与载流气体G₁的混合气体G₀导入至加工室11内。此外，在上述图9中，在原料容器5内贮留液体状原料(例如，有机金属化合物)4，但还广泛采用以下方法：在原料容器5内，填充使原料载持在多孔性的载持材料上而成的固体原料4，使用由该固体原料4升华的气体(原料的饱和蒸气G₄)。

此外，在图9中，G₁是载流气体，G₄是原料的饱和蒸气，G₀是混合气体，1是氢等的载流气体源(容器)，2是减压装置，3是质量流量控制装置，4是原料，5是原料容器，6是恒温槽，7是入口阀，8是导入管，9是出口阀，10是阀，11是加工室(结晶成长炉)。12是加热器，13是基板，14是真空泵。

但是，在该图9的装置中，通过使恒温槽6的温度即原料4的饱和蒸气G₄的压力控制与载流气体G₁的流量控制重叠的方式，来控制向加工室11的作为外延原料的原料4的供给量，因此很难高精度地控制两种气体G₁与G₄的混合比及混合气体G₀的供给流量。其结果，存在对于膜厚及膜组成容易产生偏差、制造的半导体的特性不稳定、不一致的难点。

此外，在图9所示的构成的原料气化供给装置中，总是将原料容器5内的原料的饱和蒸气G₄的压力保持为一定的设定值是为了实现混合气体G₀的高精度的流量控制所必须的条件。但是，在以往的气化供给装置中，在向加工室11的混合气体供给系统中，仅仅设置有阀9、10而完全没有进行对于这些方面的考虑。其结果，混合气体G₀的供给量的高精度的控制变得非常困难。

因此，如图10所示，开发出下述控制方式并用于实际应用：完全地分离原料的饱和蒸气G₄的供给系统和载流气体G₁的供给系统，分别独立地进行原料的饱和蒸气G₄的供给量的控制和载流气体G₁的供给量的控制的原料供给量的控制方式。此外，图10中3a、3b是流量控制装置，12是加热器，17是空气式恒温槽，18是混合部。

但是，该图10的控制方式中，由于使用多台质量流量控制器3a、3b，所以流量控制系统为两个系统，气化供给装置复杂且大型化，并且在混合部18中的载流气体G₁与蒸气G₄的均一的混合变得十分困难，其结果，在制造的半导体的特性的稳定性方面，认为与前者的图9的气化供给装置的情况相比没有显著的不同。

进而，在近年的这种的原料气化供给装置中，为了实现气化供给装置的更加小型化和原料供给量的增大，而强烈期望提高原料的饱和蒸气G₄的压力，且能够更高精度地控制载流气体G₁与原料的饱和蒸气G₄的混合比及其供给量。

但是，上述图9以及图10的原料的气化供给装置中，存在难以实现对于气化供给装置的小型化及蒸气供给量的增加、混合比及混合气体供给量的高精度控制的要求的问题。

【专利文献1】日本专利第2611008号公报

【专利文献2】日本专利第2611009号公报

【专利文献3】日本实用新案登录第2600383号公报

发明内容