JP2007317770A

JP2007317770A - 気相成長装置

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Publication number: JP2007317770A
Application number: JP2006143993A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Shiroyama; 泰久白山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2007-12-06

Abstract

【課題】成膜品質に大きく寄与する気相反応をより広範囲にわたりより均一な条件にすることにより成膜品質が向上する装置を提供する。
【解決手段】仕切り板によって成膜原料成分を含有する複数の原料ガスおよび不活性ガスを、それぞれ分離して反応管に導入し、反応管内部に設置した被処理基板付近で混合させ、混合させた原料ガスを加熱することによって化学反応させながら、被処理基板の成膜される面に沿う方向に流すことで、成膜原料成分を被処理基板上に成長させる横型の気相成長装置において、被処理基板側の前記仕切り板の終端部には、仕切り板で隔てられた両領域の原料ガスを混合させるための貫通口を一つないしは複数配置した気相成長装置に関する。貫通口を備える仕切り板は、反応管に１つないしは２つ以上配置されており、貫通口を備える仕切り板の終端は、被処理基板よりも上流側に位置することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、気相成長による成膜品質を向上させることが可能な気相成長装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザなどの半導体デバイスの製造方法として、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）等のＩＩＩ族有機金属ガス、アンモニア（ＮＨ₃）、ホスフィン、アルシン、シラン等の水素化合物とを原料として化合物半導体薄膜を形成する有機金属化学気相蒸着法（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：略称ＭＯＣＶＤ法）が利用されている。ＭＯＣＶＤ法は、前述の原料を反応炉内に導入して混合し、被処理基板上で熱化学反応させることによって被処理基板上に薄膜を形成するものである。ＭＯＣＶＤ法を用いる薄膜成長装置の１つとして、横型ＭＯＣＶＤ装置がある。横型ＭＯＣＶＤ装置は、原料ガスを流す反応管内に載置される被処理基板に対し、水平方向に原料を導入して被処理基板上で反応・成膜させるものである。したがって、原料ガスの流れが、被処理基板の成膜される面に沿った層流状になるので、横型ＭＯＣＶＤ装置は一般的に広く用いられている（特許文献１参照）。

図１０は、従来の典型的な横型ＭＯＣＶＤ装置の反応炉まわりの構成を説明する断面図である。従来の横型ＭＯＣＶＤ装置１では、反応炉２内に筒状の反応管３が設けられる。反応管３は、一端部が反応炉２外に臨んで開口し、成膜原料成分を含有する原料ガスを反応管３内に導入するガス導入口４、５を構成し、また他端部が反応炉２外に臨んで開口し、成膜原料成分を含有する原料ガスを反応管３外に排出するガス排出口６を構成する。反応管３の長手方向の略中央部には被処理基板７を載置するサセプタ８が設けられる。

また、サセプタ８の下部には、被処理基板７を加熱するためのヒータ９が設けられる。被処理基板７の表面に成膜するに際しては、原料ガスをガス導入口４、５から矢符１０に示す方向に反応管３内へ導入し、サセプタ８の下部に設けられるヒータ９によって被処理基板７を加熱し、成膜化学反応を促進して被処理基板７上に薄膜形成を行なう。薄膜形成に使用され、被処理基板７上を通過した原料ガスはガス排出口６から矢符１０方向に排出される。また薄膜の均一性を高めるために、基板回転機構１１が設置され、基板を回転させながら薄膜形成が行われる。

このような従来の横型ＭＯＣＶＤ装置１においては、前述のように成膜時に反応管３内に導入された原料ガスが、被処理基板７の周辺において、ヒータ９によって加熱された被処理基板７およびサセプタ８によって間接的に昇温され、気相において熱化学反応が促進することによって被処理基板７上に薄膜が形成される。成膜品質向上にはこの原料ガスの気相中での熱化学反応すなわち気相反応の制御が重要となるが、気相反応は原料ガスの組み合わせによって異なり、成膜品質向上のためには抑制しなければならないものもある。たとえばＴＭＧ、ＮＨ₃の２種の原料ガスからＧａＮ膜を成膜する場合、混合された状態で流れる時間を短くするために、基板近傍まではＴＭＧとＮＨ₃は混合しないでガス導入口４、５よりそれぞれ別々に供給して事前に起こる反応を抑制する方式などが提案されている（特許文献２）。

また、これらの横型ＭＯＣＶＤ装置の概念を踏襲したまま量産性を向上させるためには例えば基板を複数枚並べる、あるいはより大径の被処理基板を用いる方法が提案されている。

このように成膜品質向上のためには、気相および被処理基板表面での化学反応をいかに制御するか、つまり化学反応を支配する材料の濃度・温度・反応時間をいかに制御するかが課題となり、こうした場所・時間によって変化する現象が起こる中で所望の被処理基板全域にわたり高品質かつ均一な成膜を実現しなければならない。

しかしながら、前述の特許文献２のように２つの原料ガスを分離供給すると、混合から被処理基板に運ばれるまでの反応時間を短くすることができるが、一度混合され始めると、下流へ向かうほど、ガスは加熱され反応は進行してしまうため、流れ方向に均一な成膜は得られない。これは例えば２インチの被処理基板一枚の面内でも均一な結果を得ることは難しく、さらに一度に複数枚の基板を処理できる量産型の横型ＭＯＣＶＤ装置ではより一層深刻な問題となる。

ここで、図１１を用いて従来の気相成長装置における原料ガスの流れを説明する。仕切り板２５で隔てられた上の領域からはＴＭＡなどの有機金属原料、下の領域からはＮＨ₃が導入される場合を例にする。まず、ＮＨ₃と接触していないＴＭＡの未反応状態５１は、ＮＨ₃と混合され反応が始まり反応初期状態５２となる。そして加熱されるとともに成長に最適な最適反応状態５３となるが、さらに加熱され反応が進行すると、結晶成長に寄与できない過反応状態５４へと遷移していく。図１１の例では被処理基板の下流側では気相反応が進行しすぎた過反応状態５４が被処理基板２６に接触することになるため、所望の混晶膜を得ることはできない。

この図１１のように例えばＴＭＡなどは結晶成長に最適な最適反応状態５３は流れ方向に非常に短く、被処理基板２６全域で高品質結晶成長を実現するのは困難である。これを回避するために一般的に流速を上げて成長されているが、常圧成長では現実的な流量で十分な流速を得るのは難しく、また、減圧成長において流速を下げると結晶性が悪くなるなど根本的な解決には至っていない。

また例えばＡｌＧａＮ膜などの３種以上の元素の混晶膜を成長させるため、３種以上の原料ガスを用いる場合に、Ａｌ原料として例えばＴＭＡを、Ｇａ原料として例えばＴＭＧを全く同じように供給したとしたら、個々の拡散速度や反応性の差のために被処理基板など被処理領域の上流側と下流側で均一な組成比を得ることは非常に困難である。例えばＴＭＡのように気相反応の激しい原料ガスは、上流側で反応が進行しすぎて、下流側では全く膜として成長しない場合も見られる。

こういった問題を回避しつつ量産性を確保するために、横型ＭＯＣＶＤ装置ではなく例えば特許文献３のように被処理基板を円形に並べて円の中心から原料ガスを導入し、放射状に供給する手法も多く研究されている。しかし、この手法では、被処理基板付近での流速を確保するためには円の中心で相当な流速を稼ぐ必要が出てくるため、常圧条件では必要流量を安定的に流すことは困難である。また原料ガスは放射状に流れるため、流路断面積が半径に比例して大きくなる、つまり流速が半径に反比例して小さくなっていくため、流れ方向に均一な膜を成長させるのは難しい。
特開２００１−１８５４８８号公報特開平８−１３９０３４号公報特開２００１−２２０２８８号公報

以上の理由から、これまで提案されている手法では、被処理基板全面にわたり、あるいは広範囲で気相反応を効率よく制御することは難しい。本発明の目的は、成膜品質に大きく寄与する気相反応をより広範囲にわたりより均一な条件にすることにより成膜品質が向上する装置を提供することにある。

本発明は、仕切り板によって成膜原料成分を含有する複数の原料ガスおよび不活性ガスを、それぞれ分離して反応管に導入し、反応管内部に設置した被処理基板付近で混合させ、混合させた原料ガスを加熱することによって化学反応させながら、被処理基板の成膜される面に沿う方向に流すことで、成膜原料成分を被処理基板上に成長させる横型の気相成長装置において、被処理基板側の前記仕切り板の終端部には、仕切り板で隔てられた両領域の原料ガスを混合させるための貫通口を一つないしは複数配置したことを特徴とする気相成長装置に関する。本発明の気相成長装置において、貫通口を備える仕切り板は、反応管に１つないしは２つ以上配置されていることが好ましい。

また、本発明の気相成長装置において、貫通口を備える仕切り板の終端は、被処理基板よりも上流側に位置することが好ましく、また、前記貫通口の開始位置から仕切り板の終端までの距離は、被処理基板の上流端から下流端までの距離以下であることが好ましい。

また、本発明の気相成長装置は、仕切り板で隔てられたガス導入口から被処理基板に隣接する側から窒素分子を含む原料ガス、ＩＩＩ族元素からなる有機金属化合物を含む原料ガスを導入させることでＩＩＩ族窒化物半導体を製造することが好ましい。

また、本発明の気相成長装置は、仕切り板で隔てられたガス導入口から被処理基板に隣接する側から窒素分子を含む原料ガス、ＩＩＩ族元素からなる有機金属化合物を含む原料ガス、さらに気相反応の激しいＩＩＩ族元素からなる有機金属化合物を含む原料ガスを供給して、３元系のＩＩＩ族窒化物半導体を製造することが好ましい。

また、本発明の気相成長装置は、不活性ガスは、被処理基板に最も離れたガス導入口から導入することが好ましい。

本発明の気相成長装置は、反応前の原料ガスを複数の仕切り板によりいくつかに分離して反応管に導入し、被処理基板付近で仕切り板に備える貫通口から徐々に拡散させることで段階的に混合させることにより被処理基板への成膜品質を向上することができる。また、成膜可能面積の大型化も達成できる。

＜気相成長装置の基本形態＞
図１は、本発明の気相成長装置の構成を簡略化して示す側面から見た断面図である。以下、図１に基づいて本発明の気相成長装置の基本的な形態について説明する。気相成長装置２１は、大略、反応炉２２と、例えば石英などからなる反応管２３と、被処理基板２６を載置するサセプタ３３と、サセプタ３３を保持、基板回転機構３１と、サセプタ３３を加熱するためのＲＦコイル３２を備える。気相成長に用いられる原料ガスは、ガス導入口３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃより、不活性ガスは不活性ガス導入口３４より、それぞれ反応管２３内に供給される。それぞれのガス導入口は仕切り板２５によって分離されており、隔てられた原料ガスどうしがガス導入口において混合されることはない。また、図１においては原料ガスのガス導入口は３つ示されているが、該ガス導入口は２つ以上であれば差し支えなく、数は特に限定されない。異種の原料ガスどうしを隔てる仕切り板２５には、終端部に貫通口２８が１つないし複数配置されている。不活性ガスと原料ガスを隔てる仕切り板２５には、該貫通口２８が形成される必要はない。

加熱されたサセプタ３３およびその周辺の反応管２３や被処理基板２６などにより原料ガスは温められ、気相反応を経て、被処理基板２６に成膜される。成膜に使用されなかった原料ガス、および不活性ガスはガス排出口３８より排出される。

この気相成長装置２１としては、たとえば半導体基板に薄膜形成処理を施すことに用いられる半導体処理装置などとして利用が可能である。また図１ではＲＦコイル３２によってサセプタは誘導加熱される例を示しているが、抵抗加熱ヒータなどをサセプタ３３の下や周辺に配置してサセプタ３３および被処理基板２６を加熱することも可能であり、加熱手段は特に限定されない。また、基板回転機構３１は、備えることが好ましい。

反応炉２２は、直方体形状を有する筐体であり、たとえば金属製の殻体に耐火物等が内張りされて形成される。反応炉２２の図中左右方向の両端において対向する側面部には、互いに対向する位置に反応管２３が装着される。反応管２３は、円筒あるいは略角筒形状を有し、耐熱性を有する材料、例えば石英、ボロンナイトライドやシリコンカーバイドといったセラミック、モリブデンなどの金属などが使用される。サセプタ３３は基板回転機構３１を備える場合、略円形状を有するが、基板回転機構３１を備えない場合、その限りではない。サセプタ３３については、ＲＦコイル３２による誘導加熱方式を用いる場合、カーボンなどの誘電体が使用されるが、前記のように抵抗加熱方式を採用した場合、耐熱性を有する材料、例えば石英、ボロンナイトライドやシリコンカーバイドといったセラミック、モリブデンなどの金属なども使用される。反応管２３の不活性ガス導入口３４、原料ガスのガス導入口３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃへは、高圧ガスボンベ等のガス供給源、ガス供給源に接続される圧力／流量調整弁およびガス供給源と反応管２３とに接続されるガス供給管路を含んで構成されるガス供給手段によって、原料ガスおよび不活性ガスが供給されるが、このガス供給手段については図示を省略する。

また貫通口２８を備える仕切り板２５は加熱された被処理基板２６、サセプタ３３等の熱が伝わることで加熱され原料ガス由来の不純物が付着することを避けるため、仕切り板終端は被処理基板よりも上流側に配置する。また図１の不活性ガス導入口３４からは不活性ガスが導入されるが、これは基板に対向する反応管２３に不純物が付着しにくくするために導入する。前記不純物が、反応管２３、仕切り板２５に付着しにくくすることで、原料ガスの流路の乱れ、不純物の原料ガスとの化学反応、付着した不純物の肥大化による落下などが起こり、気相成長に悪影響を与えることを避けることができる。

また、貫通口２８の開始位置から仕切り板終端までの距離は、被処理基板設置長さよりも長くする必要は無い。貫通口２８を形成する面積が大きすぎると、原料ガスが必要以上に拡散するため、原料ガスが不必要に消費されることを防ぐ必要があるからである。

＜原料ガス＞
原料ガスは、ＭＯＣＶＤ法に一般的に用いられるガスであれば特に制限されないが、ＩＩＩ族元素からなる有機金属化合物と窒素分子を含む原料ガスを用いることが好ましい。ＩＩＩ族元素からなる有機金属化合物には、例えばトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム、トリエチルアルミニウム、トリエチルガリウム、トリエチルインジウムなどが挙げられる。窒素分子を含む原料ガスには、例えばアンモニア（ＮＨ₃）、トリメチルアミン、モノメチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ホスフィン、アルシン、シランが挙げられる。本発明の気相成長装置は、ＩＩＩ族元素からなる有機金属化合物にはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、窒素分子を含む原料ガスには、アンモニア（ＮＨ₃）を用いて、３元系の成膜を製造することに用いることが好ましい。

＜気相成長装置＞
以下、被処理基板２６への成膜手順について図１に基づいて説明する。まず原料ガスは、ガス導入口３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃより反応管２３内へ導入される。導入された原料ガスは、当初仕切り板２５によって分離供給される。まずガス導入口３５Ｂおよびガス導入口３５Ｃより供給された原料ガスが仕切り板２５の貫通口２８から混合され始め、仕切り板２５終端より完全に混合される。同様にガス導入口３５Ａより供給された原料ガスはさらに被処理基板に近い位置で貫通口２８から随時混合が始まり、仕切り板２５終端より完全に混合される。不活性ガス導入口３４から導入されたガスは貫通口２８の無い仕切り板２５に分離されているため、仕切り板２５の終端から混合されることになる。

ＲＦコイル３２により４００〜１４００℃に加熱されたサセプタ３３、およびサセプタ３３によって温められた反応管２３を介して放射される輻射熱および、熱伝導により原料ガスは温められ、気相反応が進行しながら被処理基板２６付近に到達し、表面反応を経て成膜される。なお、図１の不活性ガス導入口３４からは不活性ガスが導入されるが、貫通口を備える仕切り板によって段階的に混合させる必要は無い。

ここで、図２に本発明の気相成長装置における原料ガスの流れを説明する詳細図を示す。また、窒素分子を含む原料ガスとしてＮＨ₃、有機金属化合物に例えばＴＭＡを用いたこととする。このとき、図２において、貫通口２８を備える仕切り板２５で隔てた下の領域からはＮＨ₃を流速１〜２００ｃｍ／ｓｅｃで、上の領域からはＴＭＡを流速１〜２００ｃｍ／ｓｅｃで導入するとする。まず、ＮＨ₃と接触していないＴＭＡの未反応状態５１は、ＮＨ₃と混合され反応が始まり、反応初期状態５２となる。そして加熱されるとともに結晶成長に最適である最適反応状態５３となるが、さらに時間を経て加熱されると気相反応が進行し結晶成長に寄与できない過反応状態５４へと遷移していく。

図２では最も上流の貫通口から下方に拡散した原料ガスは、被処理基板の上流側では結晶成長に最適な最適反応状態５３であるが、被処理基板２６の下流側に到達するころには全て過反応状態５４へと反応が進行してしまっている。しかし、これに対して、図３に示す本発明の気相成長装置における原料ガスの流れを説明する詳細図のように下流側、ここでは仕切り板２５終端以降で混合されたガス原料は、被処理基板２６の下流側でようやく結晶成長に最適な最適反応状態２６となり、被処理基板２６の下流側で成膜されることとなる。

つまり、仕切り板２５の貫通口２８によって混合に時間差を設けられているため、最も上流側の貫通口２８から混合され気相反応が進行している原料ガスと仕切り板２５の終端から初めて混合されて気相反応を始める原料ガスが存在し、最も上流から混合された原料ガスが下方向の被処理基板２６に向かって拡散し被処理基板２６の最も上流側で最適な気相反応を経た条件で成膜され、最も下流で混合された原料ガスが被処理基板の最も下流側で最適な条件で成膜される。

貫通口２８を備える仕切り板２５によって隔てられた原料ガスが、最適化学反応状態で被処理基板２６の表面に到達するための距離、貫通口２８の形態は、使用する原料ガスの種類、原料ガスの流速によっても変化するため、条件を変えて成長実験することで条件検討を行なう。

ここで、前述したように使用する原料ガスによって、例えばＴＭＡとＴＭＧでは最適な気相反応も拡散速度も異なるため、それぞれ分離した状態で仕切り板２５の貫通口により時間差供給すると、ＡｌＧａＮなどの混晶膜についても広範囲にわたり均一な成膜ができる。例えば、図１のガス導入口３５Ａからは気相反応の激しい物質例えばＴＭＡを含むガスを、ガス導入口３５Ｂからは気相反応の激しくない物質例えばＴＭＧを含むガスを、ガス導入口３５Ｃからは窒素分子を含む例えばＮＨ₃ガスを導入する。それぞれ仕切り板２５によって分離供給されるが、仕切り板２５に設けられた貫通口２８に到達するとその貫通口２８より拡散により段階的に混合され始める。原料ガスは段階的に混合されるため、最適な反応状態であるＡｌＧａＮ混合物が、被処理基板２６全面と接触することができるため、均一かつ高品質なＡｌＧａＮからなる混晶膜を形成することができる。

なお、前述した原料ガスの流れの説明は被処理基板１枚用のものであるが、複数枚同時成長用に関しても同様の効果が期待できる。

以上より、本発明の気相成長装置を用いることで原料ガスの混合のタイミングをずらすことにより、原料が最適な気相の状態にある領域を長く確保でき、被処理基板２６全域にわたり高品質な結晶成長が可能となる。

＜貫通口＞
図４〜図９に仕切り板の貫通口の形状について示し、原料ガスの混合を段階的に行なう機構の実施形態の例を挙げる。まず、図４（ａ）は仕切り板の一形態の平面図を示し、図４（ｂ）はＩＶ−ＩＶ方向における仕切り板の断面図を示す。この仕切り板２５は、貫通口２８として複数の穴を空ける方式で、流れ・拡散を考慮して穴の直径は０．５〜５ｍｍが望ましい。穴の直径が０．５ｍｍ未満の場合には、原料ガスの拡散が不十分となり、原料ガスどうしが混合されにくくなり、均一な膜が形成されにくい傾向がある。そして、５ｍｍ以上の場合には、原料ガスの拡散が被処理基板の上流で過剰に起こるため、段階的に原料ガスどうしが混合されにくくなり均一な膜が形成されにくい傾向がある。

図５（ａ）は仕切り板の一形態の平面図を示し、図５（ｂ）はＶ−Ｖ方向における仕切り板の断面図を示す。この仕切り板２５は、貫通口２８として原料ガスの流れに垂直方向にスリットを空ける方式で、スリット幅は０．５〜５ｍｍが望ましい。スリットの幅が０．５ｍｍ未満の場合には、原料ガスの拡散が不十分となり、原料ガスどうしが混合されにくくなり、均一な膜が形成されにくい傾向がある。そして、５ｍｍ以上の場合には、原料ガスの拡散が被処理基板の上流で過剰に起こるため、段階的に原料ガスどうしが混合されにくくなり均一な膜が形成されにくい傾向がある。

図６（ａ）は仕切り板の一形態の平面図を示し、図６（ｂ）はＶＩ−ＶＩ方向における仕切り板の断面図を示す。この仕切り板２５は、貫通口２８として流れ方向に平行にスリットを空ける方式で、スリット幅は０．５〜５ｍｍが望ましい。スリットの幅が０．５ｍｍ未満の場合には、原料ガスの拡散が不十分となり、原料ガスどうしが混合されにくくなり、均一な膜が形成されにくい傾向がある。そして、５ｍｍ以上の場合には、原料ガスの拡散が被処理基板の上流で過剰に起こるため、段階的に原料ガスどうしが混合されにくくなり均一な膜が形成されにくい傾向がある。

図７は仕切り板の一形態の断面図を示し、仕切り板２５における貫通口２８を、仕切り板２５平面に垂直ではなく、ガス流れ方向に傾斜させることにより、原料ガスの流れの乱れを抑えて混合させる方式である。傾斜は、仕切り板に対して３０〜９０度であることが好ましい。加工精度上の理由からである。図８は仕切り板の一形態の断面図を示し、仕切り板２５の貫通口２８は、原料ガスの誘導板２９を高さ方向に複数枚重ねてその終端位置を連続的に変化させることで形成した方式である。このとき、貫通口２８の幅は０．５〜３ｍｍが好ましい。

図９は仕切り板の一形態の断面図を示す。この仕切り板２５をその上に位置する仕切り板２５あるいは反応管壁面と密着させることにより、貫通口２８を無視して仕切り板終端まで直進して混合される原料ガス分がなくなり、貫通口２８からの原料ガスの混合量が増やすことができる。

このように一度に全ての原料ガスを混合するのではなく、障害物を段階的に挟むことにより原料ガスの混合を抑制し、時間差を設けることにより、高品質成長可能領域を大きくすることができる。なお、図４〜図９に示したのはほんの一例であり、穴が円形ではなく楕円形でも長方形でも網目状でももちろん問題は無く、ガスを一度に混合するのではなく時間差をつけることができれば、本発明の効果を得ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

被処理基板への成膜品質を向上することができ、かつ成膜可能面積の大型化も達成できる。

本発明の実施の形態である気相成長装置の反応炉まわりの構成を簡略化して示す側面から見た断面図である。本発明の効果を説明する気相成長装置の仕切り板から基板への原料ガスの流れを示す概念図である。本発明の効果を説明する気相成長装置の仕切り板から基板への原料ガスの流れを示す概念図である。（ａ）は、本発明の気相成長措置の仕切り板および貫通口の一形態の簡略した平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＶ−ＩＶ方向の断面図である。（ａ）は、本発明の気相成長措置の仕切り板および貫通口の一形態の簡略した平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ方向の断面図である。（ａ）は、本発明の気相成長措置の仕切り板および貫通口の一形態の簡略した平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩ−ＶＩ方向の断面図である。本発明の気相成長措置の仕切り板および貫通口の一形態の簡略した断面図である。本発明の気相成長措置の仕切り板および貫通口の一形態の簡略した断面図である。本発明の気相成長措置の仕切り板および貫通口の一形態の簡略した断面図である。従来の気相成長装置を示す簡略化された断面図である。従来の気相成長装置における原料ガスの流れを示す概念図である。

符号の説明

１横型ＭＯＣＶＤ装置、２，２２反応炉、３，２３反応管、４，５ガス導入口、６，３８ガス排出口、７，２６被処理基板、８，３３サセプタ、９ヒータ、１０矢符、１１，３１基板回転機構、２１気相成長装置、２５仕切り板、２８貫通口、２９誘導板、３２ＲＦコイル、３４不活性ガス導入口、３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃガス導入口、５１未反応状態、５２反応初期状態、５３最適反応状態、５４過反応状態。

Claims

仕切り板によって成膜原料成分を含有する複数の原料ガスおよび不活性ガスを、それぞれ分離して反応管に導入し、反応管内部に設置した被処理基板付近で混合させ、混合させた原料ガスを加熱することによって化学反応させながら、被処理基板の成膜される面に沿う方向に流すことで、成膜原料成分を被処理基板上に成長させる横型の気相成長装置において、
被処理基板側の前記仕切り板の終端部には、仕切り板で隔てられた両領域の原料ガスを混合させるための貫通口を一つないしは複数配置したことを特徴とする気相成長装置。
前記貫通口を備える仕切り板は、反応管に１つないしは２つ以上配置されていることを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
前記貫通口を備える仕切り板の終端は、被処理基板よりも上流側に位置することを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
前記貫通口の開始位置から仕切り板の終端までの距離は、被処理基板の上流端から下流端までの距離以下であることを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
仕切り板で隔てられたガス導入口から被処理基板に隣接する側から窒素分子を含む原料ガス、ＩＩＩ族元素からなる有機金属化合物を含む原料ガスを導入させることでＩＩＩ族窒化物半導体を製造することを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
仕切り板で隔てられたガス導入口から被処理基板に隣接する側から窒素分子を含む原料ガス、ＩＩＩ族元素からなる有機金属化合物を含む原料ガス、さらに気相反応の激しいＩＩＩ族元素からなる有機金属化合物を含む原料ガスを供給して、３元系のＩＩＩ族窒化物半導体を製造することを特徴とする請求項５に記載の気相成長装置。
不活性ガスは、被処理基板に最も離れたガス導入口から導入することを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。