CN105316660A

CN105316660A - 气相生长装置及气相生长方法

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Publication number: CN105316660A
Application number: CN201510458249.1A
Authority: CN
Inventors: 高桥英志; 三谷慎一; 佐藤裕辅
Original assignee: NIUFURAI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NIUFURAI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2035-07-30
Also published as: CN105316660B; KR20160016678A; TW201606119A; TWI585231B; US20160032488A1; US10132001B2; JP2016033997A; JP6370630B2

Abstract

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n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，控制向主气体供给通路流动的过程气体的流量；(n－1)条副气体供给通路，从主气体供给通路分支，向n个反应室中的(n－1)个反应室供给被分流的过程气体；(n－1)个副质量流量控制器，设在(n－1)条副气体供给通路中，对流到(n－1)条副气体供给通路的过程气体的流量进行控制；1条副气体供给通路，从主气体供给通路分支，向(n－1)个反应室以外的1个反应室供给没有流到(n－1)条副气体供给通路的过程气体的剩余部分。

Description

气相生长装置及气相生长方法

技术领域

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

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。

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(MOCVD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。

在JP－AH10－158843及JP－A2002－212735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

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。

本发明的一技术方案的气相生长装置的特征在于，具备：n(n是2以上的整数)个反应室；主气体供给通路，向上述n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；(n－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个反应室中的(n－1)个反应室供给被分流的上述过程气体；(n－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(n－1)条副气体供给通路的上述过程气体的剩余部分。

本发明的一技术方案的气相生长方法的特征在于，向n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(n－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n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

图1是第1实施方式的气相生长装置的结构图。

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。

图3是第2实施方式的气相生长装置的结构图。

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

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

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。

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。

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。

(第1实施方式)

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n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；(n－1)条副气体供给通路，从主气体供给通路分支，向n个反应室中的(n－1)个反应室供给被分流的过程气体；(n－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(n－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(n－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。

此外，本实施方式的气相生长方法中，向n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(n－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n个反应室分别供给过程气体，在基板上成膜。

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。

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MOCVD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。

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。

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。

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－V族半导体的膜时的含有III族元素的气体。

III族元素例如是镓(Ga)、Al(铝)、In(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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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－V族半导体的膜时的V族元素、氮(N)的源气体。

也可以在第2主气体供给通路21中仅流动氢气。

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主气体供给通路21中流动的第2过程气体的流量。

进而，第2主气体供给通路21在比第2主质量流量控制器22靠反应室10a～d侧被分支为4条第1副气体供给通路23a、第2副气体供给通路23b、第3副气体供给通路23c、第4副气体供给通路23d。第1副气体供给通路23a、第2副气体供给通路23b、第3副气体供给通路23c、第4副气体供给通路23d分别向4个反应室10a、10b、10c、10d供给被分流的第2过程气体。

在第2主气体供给通路21中设有压力计51。压力计51设在第2主质量流量控制器22与向4条第1副气体供给通路23a、第2副气体供给通路23b、第3副气体供给通路23c、第4副气体供给通路23d的分支之间。压力计51监视第2主气体供给通路21的压力。

在4条副气体供给通路23a～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23a～23c中，分别设有第1副质量流量控制器24a、第2副质量流量控制器24b、第3副质量流量控制器24c。副质量流量控制器24a～24c控制向第1～第3副气体供给通路23a～23c流动的第2过程气体的流量。副质量流量控制器24a～24c是流量控制型的质量流量控制器。

在4条副气体供给通路23a～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23d中，设有开度控制型的副质量流量控制器24d。第4副气体供给通路23d向由第1～第3副气体供给通路23a～c供给第2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2过程气体。在反应室10d中，被从第4副气体供给通路23d供给从第2主气体供给通路21供给的第2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23a～c中的剩余部分的流量。

具体而言，将副质量流量控制器24d的开度基于由压力计51监视的第2主气体供给通路21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23d将从第2主气体供给通路21供给的第2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23a～c中的剩余部分的流量向反应室10d供给。

第3主气体供给通路31供给第3过程气体。第3过程气体是所谓的分离气体，当使第1过程气体和第2过程气体向反应室10内喷出时，使其向两者之间喷出。由此，抑制第1过程气体和第2过程气体在刚喷出后反应。第3过程气体例如是氢气。

在第3主气体供给通路31中设有第3主质量流量控制器32。第3主质量流量控制器32控制在第3主气体供给通路31中流动的第3过程气体的流量。

进而，第3主气体供给通路31在比第3主质量流量控制器32靠反应室10a～d侧被分支为4条第1副气体供给通路33a、第2副气体供给通路33b、第3副气体供给通路33c、第4副气体供给通路33d。第1副气体供给通路33a、第2副气体供给通路33b、第3副气体供给通路33c、第4副气体供给通路33d分别向4个反应室10a、10b、10c、10d供给被分流的第3过程气体。

在第3主气体供给通路31中设有压力计61。压力计61设在第3主质量流量控制器32与向4条第1副气体供给通路33a、第2副气体供给通路33b、第3副气体供给通路33c、第4副气体供给通路33d的分支之间。压力计61监视第3主气体供给通路31的压力。

在4条副气体供给通路33a～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33a～33c中，分别设有第1副质量流量控制器34a、第2副质量流量控制器34b、第3副质量流量控制器34c。副质量流量控制器34a～34c控制向第1～第3副气体供给通路33a～33c流动的第3过程气体的流量。副质量流量控制器34a～34c是流量控制型的质量流量控制器。

在4条副气体供给通路33a～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33d中，设有开度控制型的副质量流量控制器34d。第4副气体供给通路33d向由第1～第3副气体供给通路33a～c供给第3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3过程气体。在反应室10d中，被从第4副气体供给通路33d供给从第3主气体供给通路31供给的第3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33a～c中的剩余部分的流量。

具体而言，将副质量流量控制器34d的开度基于由压力计61监视的第3主气体供给通路31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33d将从第3主气体供给通路31供给的第3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33a～c中的剩余部分的流量向反应室10d供给。

本实施方式的气相生长装置具备从4个反应室10a、10b、10c、10d将气体排出的4条副气体排出通路15a、15b、15c、15d。并且，具备4条副气体排出通路15a、15b、15c、15d进行合流的主气体排出通路16。进而，在主气体排出通路16中，设有用来将气体吸引的真空泵17。真空泵17是泵的一例。

在4条副气体排出通路15a、15b、15c、15d的各自中设有压力调整部18a、18b、18c、18d。压力调整部18a、18b、18c、18d将反应室10a～d各自的内压控制为希望的值。压力调整部18a～18d例如是节流阀。

进而，本实施方式的气相生长装置具备能够将4个反应室10a、10b、10c、10d的气相生长条件以大致相同的条件、即以大致相同的处理做法(recipe)同时进行控制的控制部19。控制部19例如是控制电路。控制电路例如由硬件或硬件与软件的组合构成。

图2是本实施方式的气相生长装置的反应室的示意剖视图。表示4个反应室10a～d中的一个，例如反应室10a。另外，4个反应室10a～d全部具备大致相同的结构。

如图2所示，本实施方式的反应室10a具备例如不锈钢制、圆筒状中空体的壁面100。并且，具备配置在反应室10a上部、向反应室10a内供给过程气体的喷淋板101。

此外，具备设在反应室10a内的喷淋板101下方、能够载置半导体晶片(基板)W的支承部112。支承部112例如是在中心部设有开口部的环状保持器、或与半导体晶片W背面的大致整面相接触的构造的基座。

3条第1副气体供给通路13a、23a、33a连接在喷淋板101上。在喷淋板101的反应室10a侧，设有用来将从第1副气体供给通路13a、23a、33a供给的第1、第2及第3过程气体向反应室10a内喷出的多个气体喷出孔。

此外，在支承部112下方具备将支承部112配置在其上表面上而旋转的旋转体单元114、和对载置于支承部112的晶片W进行加热的作为加热部116的加热器。这里，旋转体单元114其旋转轴118连接于位于下方的旋转驱动机构120。并且，能够通过旋转驱动机构120、使半导体晶片W以其中心为旋转中心、例如以50rpm以上且3000rpm以下旋转。

圆筒状的旋转体单元114的直径优选的是与支承部112的外周径大致相同。另外，旋转轴118经由真空密封部件旋转自如地设在反应室10a的底部。

并且，加热部116固定设置在支承台124上，所述支承台124固定在贯通于旋转轴118的内部的支承轴122上。对于加热部116，由未图示的电流导入端子和电极来供给电力。在该支承台124上，设有用来使半导体晶片W从环状保持器118拆装的例如突起销(未图示)。

进而，在反应室10a底部，具备将源气体在半导体晶片W表面等进行了反应后的反应生成物及反应室10a的残留过程气体向反应室10a外部排出的气体排出部126。气体排出部126连接在副气体排出通路15a(图1)上。

另外，在图2所示的反应室10a中，在反应室10a的侧壁部位设有用来将半导体晶片W取放的未图示的晶片出入口及闸阀。并且构成为，在由该闸阀连结的例如装载闭锁(load-lock)室(未图示)与反应室10a之间，能够通过操纵臂输送半导体晶片W。这里，例如前端的手部由合成石英形成的操纵臂能够插入到喷淋板101与晶片支承部112的间隔中。

本实施方式的气相生长方法使用图1及图2的外延生长装置。以下，对于本实施方式的气相生长方法，以使GaN外延生长的情况为例进行说明。

在本实施方式的气相生长方法中，通过控制部19将4个反应室10a～d的气相生长条件以大致相同的条件同时控制。

首先，向4个反应室10a～d分别运入作为基板的一例的半导体晶片W。

在半导体晶片W上成膜例如GaN膜的情况下，从第1主气体供给通路11供给例如以氢气为载体气体的TMG(第1过程气体)。此外，从第2主气体供给通路21供给例如氨(第2过程气体)。此外，从第3主气体供给通路31例如供给氢气(第3过程气体)作为分离气体。

在第1主气体供给通路11中流动由第1主质量流量控制器12控制了流量的第1过程气体。并且，第1过程气体分流而流到从第1主气体供给通路11分支的4条副气体供给通路13a、13b、13c、13d中。

向3条副气体供给通路13a、13b、13c分流的第1过程气体的流量分别被第1～第3副质量流量控制器14a、14b、14c控制。例如，指定第1副质量流量控制器14a、14b、14c的流量，以使其流过由第1主质量流量控制器12指定的第1过程气体的总流量的4分之1(1/4)的流量。

进而，控制副质量流量控制器14d的开度，以使由压力计41监视的第1主气体供给通路11的压力成为零。由此，没有流到3条副气体供给通路13a、13b、13c中的第1过程气体的剩余部分、即相当于第2过程气体的总流量的4分之1(1/4)的流量流到剩余的1条副气体供给通路13d中。从第1主气体供给通路11分流到4条副气体供给通路13a、13b、13c、13d中的第1过程气体被向4个反应室10a～d分别供给。

在第2主气体供给通路21中流动由第2主质量流量控制器22控制了流量的第2过程气体。并且，第2过程气体分流而流到从第2主气体供给通路21分支的4条副气体供给通路23a、23b、23c、23d中。

向3条副气体供给通路23a、23b、23c分流的第2过程气体的流量被第1～第3副质量流量控制器24a、24b、24c分别控制。例如，指定第2副质量流量控制器24a、24b、24c的流量，以流过由第2主质量流量控制器22指定的第2过程气体的总流量的4分之1(1/4)的流量。

进而，控制副质量流量控制器24d的开度，以使由压力计51监视的第2主气体供给通路21的压力成为零。由此，没有流到3条副气体供给通路23a、23b、23c中的第2过程气体的剩余部分、即相当于第2过程气体的总流量的4分之1(1/4)的流量流到剩余的1条副气体供给通路23d中。从第2主气体供给通路21分流到4条副气体供给通路23a、23b、23c、23d中的第2过程气体被向4个反应室10a～d分别供给。

在第3主气体供给通路31中流动由第3主质量流量控制器32控制了流量的第3过程气体。并且，第3过程气体分流而流到从第3主气体供给通路31分支的4条副气体供给通路33a、33b、33c、33d中。

向3条副气体供给通路33a、33b、33c分流的第3过程气体的流量分别被第1～第3副质量流量控制器34a、34b、34c控制。例如，指定第3副质量流量控制器34a、34b、34c的流量，以流过由第3主质量流量控制器32指定的第3过程气体的总流量的4分之1(1/4)的流量。

进而，控制副质量流量控制器34d的开度，以使由压力计61监视的第3主气体供给通路31的压力成为零。由此，没有流到3条副气体供给通路33a、33b、33c中的第3过程气体的剩余部分、即相当于第3过程气体的总流量的4分之1(1/4)的流量流到剩余的1条副气体供给通路33d中。从第3主气体供给通路31分流到4条副气体供给通路33a、33b、33c、33d中的第3过程气体被向4个反应室10a～d分别供给。

反应室10a～d的内压被压力调整部18a～d控制，以成为大致相同的压力。

这样，各反应室10a～d中被供给第1、第2、第3过程气体，在半导体晶片W上形成GaN膜。

4个反应室10a、10b、10c、10d的气相生长条件被控制部19以大致相同的条件、即大致相同的处理做法控制。控制部19例如将第1、第2、第3主质量流量控制器12、22、32以大致相同的处理做法控制。此外，将第1副质量流量控制器14a、24a、34a以大致相同的处理做法控制。此外，将第2副质量流量控制器14b、24b、34b以大致相同的处理做法控制。此外，将第3副质量流量控制器14c、24c、34c以大致相同的处理做法控制。此外，将压力调整部18a、18b、18c、18d以大致相同的处理做法控制。此外，将反应室10a、10b、10c、10d的温度及基板的转速等也以大致相同的处理做法控制。

以下，对于反应室中的具体的处理以反应室10a为例进行说明。

反应室10a中例如被从3条第1副气体供给通路13a、23a、33a供给氢气，使真空泵17动作而将反应室10a内的气体从气体排出部126排气。在将反应室10a控制为规定的压力的状态下，在反应室10a内的支承部112上载置半导体晶片W。

在半导体晶片W的运入时，例如将反应室10a的晶片出入口的闸阀(未图示)打开，通过操纵臂将装载闭锁室内的半导体晶片W向反应室10a内运入。并且，将半导体晶片W例如经由突起销(未图示)载置到支承部112上，使操纵臂回到装载闭锁室中，将闸阀关闭。

这里，载置在支承部112上的半导体晶片W通过加热部116预加热到规定温度。然后，提高加热部116的加热输出，使半导体晶片W升温到规定的温度、例如1100℃左右的成膜温度。半导体晶片W以规定的转速旋转。

从第1副气体供给通路13a将以氢气为载体气体的TMG(第1过程气体)经由喷淋板101向反应室10a供给。此外，从第1副气体供给通路23a将氨(第2过程气体)经由喷淋板101向反应室10a供给。此外，从第1副气体供给通路33a将氢气(第3过程气体)作为分离气体，经由喷淋板101向反应室10a供给。由此，使GaN膜外延生长到半导体晶片W上。

在外延生长结束时，将III族的源气体向第1副气体供给通路13a的流入切断。由此，GaN单结晶膜的生长结束。降低加热部116的加热输出，降低半导体晶片W的温度，在半导体晶片W的温度下降到规定的温度后，停止从第1副气体供给通路23a向反应室10a的氨供给。

在该成膜结束时，向反应室10a经由第1副气体供给通路13a供给氢气。此外，将氢气经由第1副气体供给通路23a向反应室10a供给。

这里，例如使旋转体单元114的旋转停止，在将形成有单结晶膜的半导体晶片W载置在支承部112上的情况下，调整加热部116的加热输出，降低到输送温度。

接着，例如通过突起销使半导体晶片W从支承部112脱离。并且，再次将闸阀打开而将操纵臂插入到喷淋板101及支承部112之间，将半导体晶片W载置到其上。接着，使载置了半导体晶片W的操纵臂向装载闭锁室返回。

如以上这样，一次的对于半导体晶片W的成膜结束，例如也可以接着按照与上述大致相同的过程顺序来进行对于其他半导体晶片W的成膜。在反应室10b、10c、10d中也与反应室10a同时在相同的条件下进行对于半导体晶片W的成膜。例如进行控制，以使反应室10a、10b、10c、10d的各反应室的半导体晶片W(基板)的温度、过程气体的流量、半导体晶片W(基板)的转速及内压成为大致相同。

根据本实施方式的气相生长装置，当将从1条主气体供给通路供给的气体分流到n条副气体供给通路中而向n(n是2以上的整数)个反应室分配时，关于(n－1)条副气体供给通路，用副质量流量控制器来控制以流过过程气体的总流量的n分之1，使总流量的剩余部分的流量流到剩余的1条副气体供给通路中。

假设考虑在n条全部的副气体供给通路中设置流量控制型的副质量流量控制器而进行控制以流过过程气体的总流量的n分之1的情况。在此情况下，通过副质量流量控制器的特性差异，可能发生向比副质量流量控制器靠反应室侧流动的过程气体的总流量比从主气体供给通路供给的过程气体的总流量少的情况。在这样的情况下，有可能对主质量流量控制器和副质量流量控制器之间的流路施加过剩的压力(气体压)，在形成流路的管线或阀等发生气体泄漏等不良状况。

此外，相反，通过副质量流量控制器的特性差异，可能发生副质量流量控制器要向反应室侧流动的过程气体的总流量比从主气体供给通路供给的过程气体的总流量大的情况。在这样的情况下，不能流过指定的流量的副质量流量控制器的动作有可能变得不稳定。

根据本实施方式的气相生长装置，关于n条副气体供给通路中的(n－1)条副气体供给通路，用流量控制型的副质量流量控制器进行控制，以流过过程气体的总流量的n分之1，使得总流量的剩余部分的流量流到剩余的1条副气体供给通路中。具体而言，将向剩余的1条副气体供给通路流动的过程气体的量用开度控制型的质量流量控制器进行控制，以使设在主气体供给通路向副气体供给通路的分支前的压力计的值成为零。由此，向比副质量流量控制器靠反应室侧流动的过程气体的总流量与从主气体供给通路供给的过程气体的总流量成为大致相同。

因而，不会发生主质量流量控制器与副质量流量控制器之间的流路的压力过度地变高、或副质量流量控制器没有使指定的流量流过的状况。由此，能够实现具有多个反应室、可靠性高的气相生长装置。

此外，能够使用单一的控制部将n个反应室的气相生长条件以大致相同的条件即大致相同的处理做法同时控制。由此，能够以简单的结构在许多基板上同时成膜。此外，通过控制系统成为简单的结构，可实现可靠性高的气相生长装置。

并且，根据本实施方式的气相生长方法，不会发生主质量流量控制器与副质量流量控制器之间的流路的压力异常地变高、或副质量流量控制器没有使指定的流量流过的状况。由此，能够实现稳定的可靠性高的气相生长方法。

(第2实施方式)

本实施方式的气相生长装置除了还具备设在上述1条副气体供给通路中、对在1条副气体供给通路中流动的过程气体的流量进行测量的质量流量计以外，与第1实施方式是同样的。因而，关于与第1实施方式重复的内容省略记述。

图3是本实施方式的气相生长装置的结构图。

在从第1主气体供给通路11分支的4条副气体供给通路13a～d中的具备开度控制型的质量流量控制器的1条副气体供给通路、即第4副气体供给通路13d中，设有质量流量计71。质量流量计71测量在第4副气体供给通路13d中流动的第1过程气体的流量。

同样，在从第2主气体供给通路21分支的4条副气体供给通路23a～d中的具备开度控制型的质量流量控制器的1条副气体供给通路、即第4副气体供给通路23d中，设有质量流量计81。质量流量计81测量流到第4副气体供给通路23d中的第2过程气体的流量。

同样，在从第3主气体供给通路31分支的4条副气体供给通路33a～d中的具备开度控制型的质量流量控制器的1条副气体供给通路、即第4副气体供给通路33d中，设有质量流量计91。质量流量计91测量流到第4副气体供给通路33d中的第3过程气体的流量。

根据本实施方式的气相生长装置，用质量流量计对在不具备流量控制型的质量流量控制器、流量没有被控制为预先设定的量的1条副气体供给通路中流动的过程气体的流量进行测量。由此，能够监视从该副气体供给通路向反应室供给的过程气体的流量。因而，例如能够检测从该副气体供给通路向反应室供给的过程气体的流量脱离可容许的流量的范围那样的异常。

此外，也可以还设置在由质量流量计71、81、91测量的过程气体的流量脱离容许范围那样的情况下例如将过程气体的供给等的处理停止的处理停止部。处理停止部例如也可以组装在控制部19中。

(第3实施方式)

本实施方式的气相生长装置除了还具备设在主气体排出通路的反应室与泵之间、将n个反应室的内压同时控制的压力调整部以外，与第1实施方式是同样的。因而，关于与第1实施方式重复的内容省略记述。

图4是本实施方式的气相生长装置的结构图。

在主气体排出通路16的反应室10a～d与真空泵17之间，设有1个压力调整部70。该压力调整部70将4个反应室10a～d的内压同时控制。压力调整部70例如是节流阀。

根据本实施方式的气相生长装置，通过单一的压力调整部控制n个反应室的内压。因而，容易将n个反应室的内压全部控制为大致相同的压力。此外，相对于在n个反应室中分别设置压力调整部的结构，是更简单的结构。

以上，参照具体例对本发明的实施方式进行了说明。上述实施方式只不过是作为例子举出的，并不限定本发明。此外，也可以将各实施方式的构成要素适当组合。

例如，只要是从1条副气体供给通路向(n－1)个反应室以外的1个反应室供给不流到(n－1)条副气体供给通路中的过程气体的剩余部分的结构，也可以采用实施方式以外的结构。

例如，在实施方式中，以将GaN(氮化镓)的单结晶膜成膜的情况为例进行了说明，但例如对于AlN(氮化铝)、AlGaN(氮化铝镓)、InGaN(氮化铟镓)等其他III－V族的氮化物类半导体的单结晶膜等的成膜也能够应用本发明。此外，对于GaAs等的III－V族的半导体也能够应用本发明。

此外，以有机金属是TMG1种的情况为例进行了说明，但也可以是使用两种以上的有机金属作为III族元素的源的情况。此外，有机金属也可以是III族元素以外的元素。

此外，作为载体气体以氢气(H₂)为例进行了说明，但除此以外也可以使用氮气(N₂)、氩气(Ar)、氦气(He)或这些气体的组合作为载体气体。

此外，过程气体例如也可以是包含III族元素和V族元素这两者的混合气体。

此外，在实施方式中，以n个反应室是按照每1片晶片进行成膜的纵型的片式的外延装置的情况为例进行了说明，但n个反应室并不限于片式的外延装置。例如在向自公转的多个晶片同时成膜的行星方式的CVD装置或横型的外延装置等的情况下也能够应用本发明。

在实施方式中，关于装置结构及制造方法等在本发明的说明中对不是直接需要的部分等省略了记载，但可以适当选择使用需要的装置结构及制造方法等。除此以外，具备本发明的要素、本领域的技术人员能够适当进行设计变更的全部的气相生长装置及气相生长方法包含在本发明的范围中。本发明的范围由权利要求书及其等价物的范围定义。

Claims

1.一种气相生长装置，其特征在于，具备：

n个反应室，其中n是2以上的整数；

主气体供给通路，向上述n个反应室供给过程气体；

主质量流量控制器，设置于上述主气体供给通路，控制在上述主气体供给通路中流动的上述过程气体的流量；

n－1条第1副气体供给通路，从上述主气体供给通路分支，向上述n个反应室中的n－1个反应室分别供给被分流的上述过程气体；

n－1个副质量流量控制器，分别设置于上述n－1条副气体供给通路，分别控制上述被分流的过程气体的流量；以及

1条第2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n－1条第1副气体供给通路的上述过程气体的剩余部分。

2.如权利要求1所述的气相生长装置，其特征在于，

还具备：

压力计，设置于上述主质量流量控制器与从上述主气体供给通路向上述第1及第2副气体供给通路的分支之间的上述主气体供给通路；以及

开度控制型的第2副质量流量控制器，设置于上述第2副气体供给通路，基于上述压力计的测量结果而控制流到上述1条副气体供给通路中的上述过程气体的流量；

上述n－1个副质量流量控制器是流量控制型的质量流量控制器。

3.如权利要求1所述的气相生长装置，其特征在于，

还具备设置于上述1条副气体供给通路、测量流到上述1条副气体供给通路的上述过程气体的流量的质量流量计。

4.如权利要求1所述的气相生长装置，其特征在于，

还具备从上述n个反应室将过程气体排出的n条副气体排出通路、上述n条副气体排出通路进行合流的主气体排出通路、和设置于上述主气体排出通路的泵。

5.如权利要求4所述的气相生长装置，其特征在于，

还具备设置在上述主气体排出通路的上述反应室与上述泵之间、同时控制上述n个反应室的内压的压力调整部。

6.如权利要求1所述的气相生长装置，其特征在于，

还具备控制上述主质量流量控制器和上述第1副质量流量控制器的控制部。

7.如权利要求2所述的气相生长装置，其特征在于，

还具备控制上述主质量流量控制器、上述第2副质量流量控制器和上述第1副质量流量控制器的控制部。

8.如权利要求7所述的气相生长装置，其特征在于，

还具备从上述n个反应室将过程气体排出的n条副气体排出通路、上述n条副气体排出通路进行合流的主气体排出通路、设置于上述主气体排出通路的泵、和设在上述主气体排出通路的上述反应室与上述泵之间对上述n个反应室的内压同时进行控制的压力调整部；

上述控制部控制上述压力控制部。

9.如权利要求5所述的气相生长装置，其特征在于，

上述压力调整部包括节流阀。

10.如权利要求6所述的气相生长装置，其特征在于，

上述控制部包括控制电路。

11.一种气相生长方法，其特征在于，

向n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上述过程气体向从上述主气体供给通路分支出的n－1条副气体供给通路流动；

使没有流到上述n－1条副气体供给通路的上述过程气体的剩余部分向从上述主气体供给通路分支出的1条副气体供给通路流动；

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n个反应室分别供给上述过程气体，成膜到上述基板上。

12.如权利要求11所述的气相生长方法，其特征在于，

在上述n个各反应室中，分别以大致相同的条件向上述基板上成膜。

13.如权利要求11所述的气相生长方法，其特征在于，

上述过程气体是包含III族元素的气体。

14.如权利要求12所述的气相生长方法，其特征在于，

上述相同的条件包括基板温度、基板转速、上述过程气体流量、上述反应室内压。