JP2012084581A - Vapor phase epitaxial growth device - Google Patents
Vapor phase epitaxial growth device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012084581A JP2012084581A JP2010227408A JP2010227408A JP2012084581A JP 2012084581 A JP2012084581 A JP 2012084581A JP 2010227408 A JP2010227408 A JP 2010227408A JP 2010227408 A JP2010227408 A JP 2010227408A JP 2012084581 A JP2012084581 A JP 2012084581A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- facing
- gas
- vapor phase
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
本発明は、縦型の気相成長装置に関し、例えば、同一円周上に配置した複数の基板上に同時に半導体膜を成長させる中央放射型の縦型の気相成長装置等に関する。また、本発明は、III−Ｖ族化合物半導体結晶を形成するのに好適な縦型の気相成長装置に関し、例えば、半導体レーザ素子、ＬＥＤ素子等の半導体素子を製造するのに好適な縦型の気相成長装置に関する。 The present invention relates to a vertical vapor phase growth apparatus, for example, a central radiation type vertical vapor phase growth apparatus that simultaneously grows semiconductor films on a plurality of substrates arranged on the same circumference. The present invention also relates to a vertical vapor phase growth apparatus suitable for forming a group III-V compound semiconductor crystal, for example, a vertical type suitable for manufacturing a semiconductor element such as a semiconductor laser element or an LED element. The present invention relates to a vapor phase growth apparatus.
III−Ｖ族化合物半導体材料の中で窒化物系材料は、例えば青色系発光素子（発光ダイオードや半導体レーザ）として実用化されている。上記窒化物系材料を製造するときに一般的に用いられる結晶成長方法としては、有機金属化学気相成長法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition；以下略して「ＭＯＣＶＤ」と記す）があり、該成長装置はＭＯＣＶＤ装置と呼ばれている。尚、ＭＯＣＶＤは、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）やＯＭＶＰＥ（Organo-Metallic Vapor Phase Epitaxy）と称する場合もある。 Among group III-V compound semiconductor materials, nitride-based materials have been put into practical use, for example, as blue light-emitting elements (light-emitting diodes and semiconductor lasers). As a crystal growth method generally used for producing the nitride material, there is a metal organic chemical vapor deposition (hereinafter abbreviated as “MOCVD”), and the growth apparatus. Is called an MOCVD apparatus. The MOCVD may be referred to as MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) or OMVPE (Organo-Metallic Vapor Phase Epitaxy).
上記ＭＯＣＶＤは、結晶を構成するIII族元素を含む原料ガス及びＶ族元素を含む原料ガスの夫々を、結晶成長させる反応室に導入し、反応室内に設置した基板上で化学反応させることにより結晶を堆積させる。基板は反応室内で加熱されており、ここから供給される熱エネルギーにより化学反応が進行する。窒化物系化合物半導体では、基板として、サファイヤ単結晶、窒化ガリウム単結晶、又は炭化シリコン単結晶等が用いられる。 In the MOCVD, each of a source gas containing a group III element and a source gas containing a group V element constituting a crystal is introduced into a reaction chamber for crystal growth, and is crystallized by a chemical reaction on a substrate installed in the reaction chamber. To deposit. The substrate is heated in the reaction chamber, and a chemical reaction proceeds by thermal energy supplied from the substrate. In a nitride compound semiconductor, a sapphire single crystal, a gallium nitride single crystal, a silicon carbide single crystal, or the like is used as a substrate.
III族系原料ガスの原料としては、メチル基と結合したトリメチルガリウム（以下、「ＴＭＧ」と称す）、トリメチルインジウム（以下、「ＴＭＩ」と称す）、又はトリメチルアルミニウム（以下、「ＴＭＡ」と称す）等のアルキル化合物が用いられるのが一般的である。また、Ｖ族系原料ガスの原料としては、窒素原子の水素化物であるアンモニア（以下、「ＮＨ３」と称す）が用いられるのが一般的である。なお、III族系原料ガスの原料は、通常、液体状態で反応室外に設置されており、キャリアガスと呼ばれる水素ガスや窒素ガスを、該液体中に通してバブリング状態にすることにより、これらのキャリアガスと共に配管を介して反応室まで供給する。
上記ＭＯＣＶＤにて結晶成長させるための気相成長装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
The source of the Group III source gas is trimethylgallium (hereinafter referred to as “TMG”), trimethylindium (hereinafter referred to as “TMI”), or trimethylaluminum (hereinafter referred to as “TMA”) bonded to a methyl group. In general, alkyl compounds such as) are used. Further, ammonia (hereinafter referred to as “NH 3 ”), which is a hydride of a nitrogen atom, is generally used as the source of the group V source gas. In addition, the raw material of the group III-based source gas is usually installed outside the reaction chamber in a liquid state, and hydrogen gas or nitrogen gas called carrier gas is passed through the liquid to bring it into a bubbling state. It is supplied to the reaction chamber through a pipe together with the carrier gas.
As a vapor phase growth apparatus for crystal growth by the MOCVD, for example, there is one disclosed in Patent Document 1.
上記特許文献１に開示された気相成長装置は、縦型の気相成長装置であり、図４に示すように、円形の上板と下板とによって偏平中空円柱状に形成した反応室１０２の中央部にガス導入部であるガス導入管１１２を配設すると共に、反応室１０２内の同一円周上に複数の基板１０１を配置し、加熱手段であるヒータ１２５で基板１０１を所定温度に加熱してガス導入管１１２から材料ガスを反応室１０２内に導入することにより、同時に複数の基板１０１上に薄膜を成長させるものである。 The vapor phase growth apparatus disclosed in Patent Document 1 is a vertical type vapor phase growth apparatus, and as shown in FIG. 4, a reaction chamber 102 formed into a flat hollow cylindrical shape by a circular upper plate and a lower plate. A gas introduction pipe 112 as a gas introduction part is disposed at the center of the substrate, and a plurality of substrates 101 are arranged on the same circumference in the reaction chamber 102. By heating and introducing a material gas into the reaction chamber 102 from the gas introduction tube 112, a thin film is grown on the plurality of substrates 101 at the same time.
さらに、上記特許文献１に開示された気相成長装置では、各基板１０１を保持する基板ホルダ１２３を回転（自転、公転又は自公転）させることにより、複数の基板１０１上に成長させる薄膜の均一化を図ることも行われている。 Furthermore, in the vapor phase growth apparatus disclosed in Patent Document 1, the thin film grown on the plurality of substrates 101 is made uniform by rotating (rotating, revolving, or revolving) the substrate holder 123 that holds each substrate 101. It is also planned to make it.
以下に、上記特許文献１に開示された、同時に複数の基板上に半導体薄膜を成長させるための量産用気相成長装置の詳細について、図４に基づいて説明する。 Details of the vapor phase growth apparatus for mass production for simultaneously growing a semiconductor thin film on a plurality of substrates disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
上記気相成長装置には、図４に示すように、平面形状が円形の隔壁１１１と基板保持台であるサセプタ１２０とによって偏平中空円柱状に形成した反応室１０２内に、基板保持部である基板ホルダ１２３と、この基板ホルダ１２３の上面に載置された基板１０１とが配設されている。 As shown in FIG. 4, the vapor phase growth apparatus includes a substrate holding portion in a reaction chamber 102 formed into a flat hollow cylindrical shape by a partition wall 111 having a circular planar shape and a susceptor 120 as a substrate holding table. A substrate holder 123 and a substrate 101 placed on the upper surface of the substrate holder 123 are disposed.
基板ホルダ１２３及び基板１０１はヒータ１２５によって加熱されると共に、反応室中心部のガス導入管１１２から流入される有機金属化合物を含む材料ガスと混合・反応することにより基板１０１上に所望の半導体薄膜を形成するようになっている。また、材料ガスの残りを、ガス排出部１０４から排出するようになっている。 The substrate holder 123 and the substrate 101 are heated by the heater 125 and mixed / reacted with a material gas containing an organometallic compound flowing from the gas introduction pipe 112 at the center of the reaction chamber to thereby form a desired semiconductor thin film on the substrate 101. Is supposed to form. Further, the remainder of the material gas is discharged from the gas discharge unit 104.
上記基板１０１及び基板ホルダ１２３は、通常、同心円上に複数配置され、装置の運転時において、基板１０１上に形成される半導体薄膜の成長面は、上方を向いている。 The substrate 101 and the substrate holder 123 are usually arranged in a plurality of concentric circles, and the growth surface of the semiconductor thin film formed on the substrate 101 faces upward when the apparatus is in operation.
また、図４において矢印Ａで示すように、材料ガスは反応室中心から周囲へ向かって流されるようになっている。また、上記基板ホルダ１２３及び基板１０１は、サセプタ１２０の回転に合わせて各々回転するようになっている。 Further, as shown by an arrow A in FIG. 4, the material gas is allowed to flow from the center of the reaction chamber toward the periphery. The substrate holder 123 and the substrate 101 are rotated in accordance with the rotation of the susceptor 120.
ところで、発光素子の構造は、一般に、バンドギャップ（Band gap：禁制帯）制御のため、組成や構成元素が異なる多層膜構造を有しているが、各層の層厚のばらつきや組成のばらつきにより、光学特性がばらつき、場合によっては光学特性を大きく劣化させてしまう恐れがある。したがって、ＭＯＣＶＤによる結晶成長の場合、原料ガスの流し方や、基板の温を均一性することが非常に重要になる。 By the way, the structure of a light-emitting element generally has a multilayer film structure with different compositions and constituent elements for band gap (forbidden band) control. However, due to variations in layer thickness and composition of each layer. The optical characteristics vary, and in some cases, the optical characteristics may be greatly deteriorated. Therefore, in the case of crystal growth by MOCVD, it is very important to make the flow of the source gas uniform and the temperature of the substrate.
例えば、発光素子を形成する多層膜の構成の中には、インジウム−ガリウム−窒素からなる層（以下、「ＩｎＧａＮ層」と称す）があり、主に発光素子の発光層として用いられる層がある。このＩｎＧａＮ層は、ＴＭＩとＮＨ３との反応で得られる窒化インジウム（以下、「ＩｎＮ」と称す）と、ＴＭＧとＮＨ３との反応で得られる窒化ガリウム（以下、「ＧａＮ」と称す）との固溶体で形成された混晶層である。 For example, in the structure of a multilayer film forming a light emitting element, there is a layer made of indium-gallium-nitrogen (hereinafter referred to as “InGaN layer”), and there is a layer mainly used as a light emitting layer of the light emitting element. . This InGaN layer includes indium nitride (hereinafter referred to as “InN”) obtained by the reaction of TMI and NH 3, and gallium nitride (hereinafter referred to as “GaN”) obtained by the reaction of TMG and NH 3. This is a mixed crystal layer formed of a solid solution.
したがって、このＩｎＧａＮ層を結晶成長させる際には、反応室にＴＭＧとＴＭＩとＮＨ３とを原料ガスとして導入することになる。形成されたＩｎＸＧａ１−ＸＮ混晶のｘ値は混晶比と呼ばれ、特に発光波長に重要な影響を及ぼす。言い換えると、混晶形成時のＩｎとＧａとの濃度比の制御、又は、均一性は、非常に重要となる。 Therefore, when the InGaN layer is crystal-grown, TMG, TMI, and NH 3 are introduced as source gases into the reaction chamber. The x value of the formed In X Ga 1-X N mixed crystal is called the mixed crystal ratio, and has an important influence on the emission wavelength. In other words, control of the concentration ratio of In and Ga during mixed crystal formation or uniformity is very important.
上記ＴＭＧ及びＴＭＩは同じIII族原料ではあるが、ＴＭＩは、ＴＭＧに比較して熱分解しやすい。したがって、導入されたＴＭＩの反応室内でのガスの流れ方向の熱分解の進行具合は、ガス流れ方向の温度分布に非常に影響を受け易く、ガス流れ方向の温度分布を制御できていない場合には、基板上での形成度合の不均一を招き、混晶比ばらつきや層厚ばらつきを発生させる原因となる。 Although the above TMG and TMI are the same Group III raw material, TMI is more easily thermally decomposed than TMG. Therefore, the progress of the thermal decomposition in the gas flow direction in the reaction chamber of the introduced TMI is very susceptible to the temperature distribution in the gas flow direction, and the temperature distribution in the gas flow direction cannot be controlled. This causes non-uniformity in the degree of formation on the substrate and causes mixed crystal ratio variation and layer thickness variation.
上記特許文献１に開示される気相成長装置では、反応ガスの上流側と下流側とで、混晶比が大きくばらついたり、層厚が、大きくばらついたりするという問題点を有している
ここで、基板を自転させることによって、ある程度平均化されるが、それだけでは十分ではない。基板の自転に起因して各発光素子の存在位置も変動するが、特に、存在しえる最も上流側の位置と、存在しえる最も下流側の位置との距離が長い基板周辺部の発光素子の特性が悪くなるからである。
The vapor phase growth apparatus disclosed in Patent Document 1 has a problem that the mixed crystal ratio greatly varies and the layer thickness varies greatly between the upstream side and the downstream side of the reaction gas. By rotating the substrate, it is averaged to some extent, but that is not enough. The position of each light emitting element also fluctuates due to the rotation of the substrate. In particular, the distance between the most upstream position where the light emitting element can exist and the most downstream position where the light emitting element can exist is long. This is because the characteristics deteriorate.
また、基板サイズが大きくなると、装置が大型化するとともに、基板の加熱領域が増大することから、さらにガスの上流側と下流側とで大きな組成ばらつきや層厚ばらつきを起こす恐れがある。 Further, when the substrate size is increased, the apparatus is increased in size and the heating area of the substrate is increased. Therefore, there is a possibility that a large composition variation and layer thickness variation may occur between the upstream side and the downstream side of the gas.
そこで、本発明の課題は、基板面に成長する結晶における面内の組成及び膜厚の均一性を向上し得る気相成長装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus capable of improving the in-plane composition and film thickness uniformity in a crystal grown on a substrate surface.
上記課題を解決するため、この発明の気相成長装置は、
室構成面部を有する第１部材と、
上記室構成面部に対向する対向面を有し、上記対向面に基板を保持する基板保持部を有する第２部材と、
上記室構成面部と、上記対向面とで画定されると共に、第１開口と、第２開口とを有する反応室と、
複数のガスを、上記第１開口を介して上記反応室に導入するガス導入部と、
上記基板保持部に保持された上記基板を加熱する基板加熱部と
を備え、
上記室構成面部において上記基板保持部に対向する基板対向部を構成する材質の熱伝導率は、石英の熱伝導率より大きいことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the vapor phase growth apparatus of the present invention comprises:
A first member having a chamber constituting surface portion;
A second member having a facing surface facing the chamber constituting surface portion and having a substrate holding portion for holding a substrate on the facing surface;
A reaction chamber defined by the chamber constituting surface portion and the facing surface, and having a first opening and a second opening;
A gas introduction part for introducing a plurality of gases into the reaction chamber through the first opening;
A substrate heating unit for heating the substrate held by the substrate holding unit,
A thermal conductivity of a material constituting the substrate facing portion facing the substrate holding portion in the chamber constituting surface portion is larger than that of quartz.
本発明によれば、基板保持部に対向する基板対向部を構成する材質の熱伝導率が石英より高くて、基板の成長面に対向する壁面を構成する材質の熱伝導率が石英より高いから、壁面の温度を低くすることができて、ガスの流れの上流側のガスの温度の上昇を抑えることができる。したがって、ガスの上流側の位置での組成と、ガスの下流側の位置での組成とのばらつきを抑制できると共に、ガスの上流側の位置での膜厚と、ガスの下流側の位置での膜厚とのばらつきを抑制できて、基板面に成長する結晶の結晶品質の均一化を実現することができる。 According to the present invention, the thermal conductivity of the material constituting the substrate facing portion facing the substrate holding portion is higher than that of quartz, and the thermal conductivity of the material constituting the wall surface facing the growth surface of the substrate is higher than that of quartz. The temperature of the wall surface can be lowered, and an increase in the temperature of the gas on the upstream side of the gas flow can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress variation between the composition at the upstream position of the gas and the composition at the downstream position of the gas, and the film thickness at the upstream position of the gas and the downstream position of the gas. Variations in film thickness can be suppressed, and the crystal quality of the crystals grown on the substrate surface can be made uniform.
また、一実施形態では、
上記基板対向部を構成する材質の熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ×Ｋ）以上である。
In one embodiment,
The material constituting the substrate facing portion has a thermal conductivity of 100 W / (m × K) or more.
本発明者は、シミュレーション解析の結果、基板の成長面に対向する壁面を構成する材質の熱伝導率が、１００Ｗ／（ｍ×Ｋ）以上であると、ガス温度の上昇を防ぐことができて、ガスの流れの上流側と、ガスの流れの下流側との、組成ばらつきや層厚ばらつきを小さくできることを突きとめた。 As a result of simulation analysis, the inventor has been able to prevent an increase in gas temperature when the thermal conductivity of the material constituting the wall surface facing the growth surface of the substrate is 100 W / (m × K) or more. It has been found that variations in composition and layer thickness can be reduced between the upstream side of the gas flow and the downstream side of the gas flow.
上記実施形態によれば、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ×Ｋ）以上であるから、ガス温度の上昇を効果的に防ぐことができて、ガスの流れの上流側と、ガスの流れの下流側とでの組成ばらつきや層厚ばらつきを小さくすることができる。 According to the above embodiment, since the thermal conductivity is 100 W / (m × K) or more, an increase in gas temperature can be effectively prevented, and the upstream side of the gas flow and the downstream side of the gas flow. Variations in composition and layer thickness on the side can be reduced.
また、一実施形態では、
上記基板対向部を構成する材質は、モリブデンである。
In one embodiment,
The material constituting the substrate facing portion is molybdenum.
反応室内は、一般的に各種の反応ガス雰囲気で１０００℃以上の高温となることから、熱安定性、化学安定性の観点から、反応室内の壁面に使用可能な材質が、石英、モリブデン等の材質に制限される。ここで、石英は、モリブデンに比べて比重が小さいから、構成物を軽量化できて、好適に使用できる。 Since the reaction chamber is generally at a high temperature of 1000 ° C. or higher in various reaction gas atmospheres, from the viewpoint of thermal stability and chemical stability, materials that can be used for the walls in the reaction chamber are quartz, molybdenum, and the like. Limited to material. Here, quartz has a specific gravity smaller than that of molybdenum, so that the components can be reduced in weight and can be preferably used.
しかし、本発明者は、石英は、熱伝導率が小さいため、壁面の温度が高くなることを実験により確かめた。ここで、基板の成長面に対向する壁面の温度が高いと、特に、ガスの流れの上流側のガスの温度が高くなることから、反応ガスの分解速度が大きくなり、成膜速度が大きくなることによって、ガスの流れの上流側と下流側とで組成ばらつきや層厚ばらつきが起こる。気相成長装置には、水冷機構などの冷却手段を備えていることが多いが、壁面を構成する材質の熱伝導率が小さい場合、壁面が十分に冷却されず、壁面の温度が高くなる。 However, the present inventor has confirmed through experiments that quartz has a low thermal conductivity and therefore the temperature of the wall surface becomes high. Here, when the temperature of the wall surface facing the growth surface of the substrate is high, the temperature of the gas upstream of the gas flow is particularly high, so that the decomposition rate of the reactive gas increases and the deposition rate increases. As a result, the composition variation and the layer thickness variation occur between the upstream side and the downstream side of the gas flow. The vapor phase growth apparatus is often provided with a cooling means such as a water cooling mechanism. However, when the thermal conductivity of the material constituting the wall surface is small, the wall surface is not sufficiently cooled, and the temperature of the wall surface becomes high.
本発明によれば、上記基板対向部を構成する材質が、熱伝導率が１３８Ｗ／（ｍ×Ｋ）であり、融点が２６００℃以上であり、かつ、熱膨張係数が約４.０Ｅ−６／Ｋであるモリブデンであるから、上記基板対向部の熱安定性を優れたものにできると共に、反応ガスと化学反応を起こさない化学的安定性を優れたものにすることができる。したがって、ガス温度の上昇を防ぐことができて、ガスの流れの上流側と下流側とでの組成ばらつきや層厚ばらつきを小さくできる。また、上記基板対向部の温度上昇を抑制できるから、上記基板対向部への生成物の付着を防止できると共に、基板対向部を含む壁面のクリーニングのメンテナンス間隔を長くできて、気相成長装置の安定稼動を実現することができる。 According to the present invention, the material constituting the substrate facing portion has a thermal conductivity of 138 W / (m × K), a melting point of 2600 ° C. or higher, and a thermal expansion coefficient of about 4.0E-6. Since / K is molybdenum, the thermal stability of the substrate facing portion can be made excellent, and the chemical stability that does not cause a chemical reaction with the reaction gas can be made excellent. Therefore, an increase in gas temperature can be prevented, and variations in composition and layer thickness between the upstream side and downstream side of the gas flow can be reduced. Further, since the temperature rise of the substrate facing portion can be suppressed, the adhesion of the product to the substrate facing portion can be prevented, and the maintenance interval for cleaning the wall surface including the substrate facing portion can be lengthened. Stable operation can be realized.
また、一実施形態では、
略同一平面上に位置する環状の室構成面部を有する第１部材と、
上記環状の室構成面部に対向する環状の対向面を有し、上記対向面に基板を保持する基板保持部を有する第２部材と、
上記環状の室構成面部と、上記環状の対向面とで画定される一方、上記環状の室構成面部の径方向の内方側に第１開口を有すると共に、上記環状の室構成面部の径方向の外方側に第２開口を有する反応室と、
複数のガスを、上記反応室の上記径方向の内方側から上記第１開口を介して上記反応室に上記室構成面部に略平行な方向に導入するガス導入部と、
上記基板保持部に保持された上記基板を加熱する基板加熱部と
を備え、
上記室構成面部において上記基板保持部に対向する基板対向部を構成する材質の熱伝導率は、石英の熱伝導率より大きくなっている。
In one embodiment,
A first member having an annular chamber constituting surface portion positioned on substantially the same plane;
A second member having an annular facing surface facing the annular chamber constituting surface portion, and having a substrate holding portion for holding a substrate on the facing surface;
While being defined by the annular chamber constituting surface portion and the annular facing surface, the first chamber has a first opening on the radially inner side of the annular chamber constituting surface portion, and the radial direction of the annular chamber constituting surface portion. A reaction chamber having a second opening on the outer side of
A gas introduction part for introducing a plurality of gases into the reaction chamber from the radially inner side of the reaction chamber through the first opening in a direction substantially parallel to the chamber constituting surface part;
A substrate heating unit for heating the substrate held by the substrate holding unit,
The thermal conductivity of the material constituting the substrate facing portion facing the substrate holding portion in the chamber constituting surface portion is larger than the thermal conductivity of quartz.
上記実施形態によれば、基板面に成長する結晶の結晶品質の均一化を実現する装置を、簡易な構成で実現することができる。 According to the above embodiment, an apparatus that realizes uniform crystal quality of crystals grown on the substrate surface can be realized with a simple configuration.
また、一実施形態では、
扁平中空円柱状に形成された反応室に設けられた円形の基板保持台における円周部に戴置された複数の基板に向けて、該反応室の中央部から複数のガスを導入して外周方向に上記基板表面に平行に供給することにより、加熱された該基板に膜を成長させる縦型の気相成長装置において、基板の成長面の対向面を形成する壁面を構成する材質の熱伝導率が石英より大きいことを特徴としている。
In one embodiment,
A plurality of gases are introduced from the central portion of the reaction chamber toward the plurality of substrates placed on the circumferential portion of the circular substrate holder provided in the reaction chamber formed in a flat hollow cylindrical shape. In a vertical vapor phase growth apparatus for growing a film on a heated substrate by supplying the substrate in parallel to the substrate surface, the heat conduction of the material constituting the wall forming the opposite surface of the growth surface of the substrate It is characterized by a higher rate than quartz.
上記実施形態によれば、扁平中空円柱状に形成された反応室に設けられた円形の基板保持台における円周部に配置された複数の基板に向けて該反応室の中央部からガスを導入して外周方向に向けて上記基板表面に平行に供給することにより、加熱された該基板に結晶を成長させる縦型の気相成長装置に利用できる。 According to the above-described embodiment, gas is introduced from the central portion of the reaction chamber toward the plurality of substrates arranged in the circumferential portion of the circular substrate holder provided in the reaction chamber formed in a flat hollow cylindrical shape. Then, by supplying in parallel to the substrate surface toward the outer peripheral direction, it can be used in a vertical vapor phase growth apparatus for growing crystals on the heated substrate.
本発明の気相成長装置によれば、第１部材の室構成面部において上記基板保持部に対向する基板対向部を構成する材質の熱伝導率が、石英の熱伝導率より大きいから、ガスの流れの上流側とガスの流れの下流側とでの組成ばらつき、および、ガスの流れの上流側とガスの流れの下流側とでの層厚ばらつきを抑制することができると共に、上記基板対向部への生成物の付着を防止できて、装置の安定稼動を実現できる。 According to the vapor phase growth apparatus of the present invention, since the thermal conductivity of the material constituting the substrate facing portion facing the substrate holding portion in the chamber constituting surface portion of the first member is larger than the thermal conductivity of quartz, It is possible to suppress the composition variation between the upstream side of the flow and the downstream side of the gas flow, and the layer thickness variation between the upstream side of the gas flow and the downstream side of the gas flow. It is possible to prevent the product from adhering to the surface and to realize stable operation of the apparatus.
また、一実施形態の気相成長装置によれば、第１部材の室構成面部において基板保持部に対向する基板対向部が、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ×Ｋ）以上のモリブデンなどの材質であるから、ガスの流れの上流側と下流側とでの組成ばらつきおよび層厚ばらつきを更に確実に抑制することができると共に、装置を更に安定に稼動させることができる。 Further, according to the vapor phase growth apparatus of one embodiment, the substrate facing portion facing the substrate holding portion in the chamber constituting surface portion of the first member is made of a material such as molybdenum having a thermal conductivity of 100 W / (m × K) or more. Therefore, it is possible to more reliably suppress the composition variation and the layer thickness variation between the upstream side and the downstream side of the gas flow, and the apparatus can be operated more stably.
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明の第１実施形態の気相成長装置の構成を示す概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the vapor phase growth apparatus according to the first embodiment of the present invention.
この気相成長装置は、ＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemical Vapor Deposition）にて、例えば半導体に結晶成長させるために用いられるようになっている。 This vapor phase growth apparatus is used, for example, for crystal growth on a semiconductor by MOCVD (Metalorganic Chemical Vapor Deposition).
図１に示すように、この気相成長装置は、縦型の気相成長装置であり、円盤状（円形）の基板保持台としての環状のサセプタ２０と、第１部材としての隔壁１１の円盤部２４とを互いに水平方向に所定間隔で対向配置している。 As shown in FIG. 1, this vapor phase growth apparatus is a vertical type vapor phase growth apparatus, and is an annular susceptor 20 as a disk-shaped (circular) substrate holder and a disk of a partition 11 as a first member. The parts 24 are arranged opposite to each other at a predetermined interval in the horizontal direction.
また、上記環状のサセプタ２０には、基板１を保持する基板保持部である基板ホルダ２１がサセプタ２０の円周部の同一円周上に複数個、等間隔で配置されている。上記各基板ホルダ２１上には、１枚の基板１が、半導体薄膜の成長面を上に向けた形態で載置されている。上記サセプタ２０および基板ホルダ２１は、第２部材を構成し、その第２部材の隔壁１１側の上面は、環状の対向面４７を構成している。また、上記隔壁１１において対向面４７にサセプタ２０の上面の法線方向に対向する部分は、環状の室構成面部５５を構成している。上記室構成面部５５は、略同一平面上に位置している。 In the annular susceptor 20, a plurality of substrate holders 21, which are substrate holding portions for holding the substrate 1, are arranged at equal intervals on the same circumference of the circumferential portion of the susceptor 20. A single substrate 1 is placed on each of the substrate holders 21 with the growth surface of the semiconductor thin film facing upward. The susceptor 20 and the substrate holder 21 constitute a second member, and the upper surface of the second member on the partition wall 11 side constitutes an annular facing surface 47. Further, a portion of the partition wall 11 that faces the facing surface 47 in the normal direction of the upper surface of the susceptor 20 forms an annular chamber constituting surface portion 55. The chamber constituting surface portion 55 is located on substantially the same plane.
上記環状の室構成面部５５と、環状の対向面４７とは、偏平中空状の空間を画定し、環状の反応室２を画定している。上記反応室２は、径方向の内方側に第１開口を有すると共に、径方向の外方に第２開口を有し、第１開口および第２開口の夫々は、径方向に向いている。上記反応室２の径方向の内方側の第１開口は、環状であり、周方向に全周にわたって延在している。 The annular chamber constituting surface portion 55 and the annular facing surface 47 define a flat hollow space and define an annular reaction chamber 2. The reaction chamber 2 has a first opening on the radially inner side and a second opening on the radially outer side, and each of the first opening and the second opening faces the radial direction. . The first opening on the inner side in the radial direction of the reaction chamber 2 has an annular shape and extends over the entire circumference in the circumferential direction.
上記反応室２の径方向の内方側の中央部には、原料ガス及びサブフローガスが導入される環状のガス導入部３が設けられ、そのガス導入部３のガス噴出口は、反応室２の径方向の内方の第１開口に連通している。 An annular gas introduction part 3 into which the raw material gas and the subflow gas are introduced is provided in the central part on the radially inner side of the reaction chamber 2, and the gas outlet of the gas introduction part 3 is connected to the reaction chamber 2. To the first opening in the radial direction.
上記反応室２の径方向の外方には、複数の排気ポート４が設けられている。上記各排気ポート４は、反応室２に連通し、排気口としての役割を果たしている。上記隔壁１１は、円筒部２５を有し、この円筒部２５は、円盤部２４の径方向の外方側の端部につながっている。上記円筒部２５は、サセプタ２０の側面２８に間隔をおいて沿うように、円盤部２４のサセプタ２０側の面の法線方向に延在している。上記サセプタ２０の側面と、隔壁１１の円筒部２５の内周面との間に、下方に向かう排気流路５９を形成している。 A plurality of exhaust ports 4 are provided outside the reaction chamber 2 in the radial direction. Each exhaust port 4 communicates with the reaction chamber 2 and serves as an exhaust port. The partition wall 11 has a cylindrical portion 25, and the cylindrical portion 25 is connected to an end portion on the outer side in the radial direction of the disk portion 24. The cylindrical portion 25 extends in the normal direction of the surface of the disk portion 24 on the susceptor 20 side so as to be along the side surface 28 of the susceptor 20 with a space therebetween. Between the side surface of the susceptor 20 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 25 of the partition wall 11, an exhaust passage 59 is formed that extends downward.
図１に示すように、上記ガス導入部３は、三つの仕切壁１２ａ,１２ｂ,１２ｃを有し、三つの仕切壁１２ａ,１２ｂ,１２ｃは、互いに間隔をおいて位置している。上記各仕切壁１２ａ,１２ｂ,１２ｃは、円筒部と、円盤部とを有し、円盤部は、円筒部の軸方向の一方側の端部から円筒部の中心軸に垂直な方向に延在している。図１に示すように、三つの仕切壁１２ａ,１２ｂ,１２ｃの円筒部は、同心円状に分離されている。上記円筒部が最も径方向の外側に存在する第１仕切壁１２ａは、隔壁１１の一部をなしている。また、上記三つの仕切壁１２ａ,１２ｂ,１２ｃのうちで第１仕切壁１２ａ以外の二つの仕切壁１２ｂ,１２ｃの円盤部の径方向の端の径方向の位置は、略一致している。 As shown in FIG. 1, the gas introduction part 3 has three partition walls 12a, 12b, and 12c, and the three partition walls 12a, 12b, and 12c are located at a distance from each other. Each of the partition walls 12a, 12b, and 12c has a cylindrical portion and a disc portion, and the disc portion extends in a direction perpendicular to the central axis of the cylindrical portion from one end portion in the axial direction of the cylindrical portion. is doing. As shown in FIG. 1, the cylindrical portions of the three partition walls 12a, 12b, and 12c are separated concentrically. The first partition wall 12 a in which the cylindrical portion is present on the outermost side in the radial direction forms a part of the partition wall 11. The radial positions of the radial ends of the disk portions of the two partition walls 12b, 12c other than the first partition wall 12a among the three partition walls 12a, 12b, 12c are substantially the same.
上記第１仕切壁１２ａと、その第１仕切壁１２ａに対向する第２仕切壁１２ｂとの間には、筒状の第１流路と、環状で円盤状の第２流路とを有する第１ポート３ａが形成されている。また、上記第２仕切壁１２ｂと、円筒部が最も径方向の外側に存在する第３仕切壁１２ｃの間には、筒状の第１流路と、環状で円盤状の第２流路とを有する第２ポート３ｂが形成されている。また、上記第３仕切壁１２ｃと、第３仕切壁１２ｃの円盤部に対向するように延在する底壁７７との間には、断面円形状の第１流路と、環状で円盤状の第２流路とを有する第３ポート３ｃが形成されている。 Between the said 1st partition wall 12a and the 2nd partition wall 12b facing the 1st partition wall 12a, it is the 1st which has a cylindrical 1st flow path and a cyclic | annular disk-shaped 2nd flow path. One port 3a is formed. Between the second partition wall 12b and the third partition wall 12c where the cylindrical portion is located on the outermost side in the radial direction, a cylindrical first flow path and an annular disk-shaped second flow path are provided. A second port 3b having the structure is formed. Between the third partition wall 12c and the bottom wall 77 extending so as to face the disk portion of the third partition wall 12c, a first flow path having a circular cross section and an annular disk-shaped A third port 3c having a second flow path is formed.
上記ガス導入ポート３ａ〜３ｃからそれぞれ導入されたガスは、同心円状に分離された上記各第１通路内を鉛直下方向に流れ、下方末端にて水平方向に方向転換し、基板１面に平行に上記各第２通路を放射状に流れ、基板１上に供給されるようになっている。 The gases introduced from the gas introduction ports 3a to 3c flow vertically downward in the first passages concentrically separated, change direction horizontally at the lower end, and are parallel to the surface of the substrate 1. The second passages flow radially and are supplied onto the substrate 1.
例えば、ガス導入ポート３ｃには、キャリアガスとして水素、Ｖ族系ガスとしてアンモニアを、ガス導入ポート３ｂには、キャリアガスとして水素、III 族系ガスとしてＴＭＧを、ガス導入ポート３ａには、キャリアガスとして水素、Ｖ族系ガスとしてアンモニアを導入することによって、基板上にＧａＮを成長させることができる。 For example, the gas introduction port 3c has hydrogen as a carrier gas, ammonia as a group V gas, the gas introduction port 3b has hydrogen as a carrier gas, TMG as a group III gas, and the gas introduction port 3a has a carrier. By introducing hydrogen as a gas and ammonia as a group V gas, GaN can be grown on the substrate.
尚、本実施の形態において、III 族元素としては、例えば、Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ（アルミニウム）又はＩｎ（インジウム）等を使用でき、III 族元素を含むIII 族系ガスとしては、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の有機金属ガスのうち１種類以上を使用することができる。 In the present embodiment, for example, Ga (gallium), Al (aluminum), In (indium) or the like can be used as the group III element, and examples of the group III gas containing the group III element include trimethyl. One or more of organic metal gases such as gallium (TMG) or trimethylaluminum (TMA) can be used.
また、本実施の形態において、上記Ｖ族元素としては、例えば、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）又はＡｓ（ヒ素）等を使用でき、Ｖ族元素を含むＶ族系ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３ ）、ホスフィン（ＰＨ３ ）又はアルシン（ＡｓＨ３ ）等の水素化合物ガスのうち１種類以上を使用することができる。 Moreover, in this Embodiment, as said V group element, N (nitrogen), P (phosphorus), As (arsenic) etc. can be used, for example, As V group type gas containing V group element, One or more of hydrogen compound gases such as ammonia (NH 3 ), phosphine (PH 3 ), or arsine (AsH 3 ) can be used.
図２は、サセプタ２０の周辺を、基板載置側から見たときの平面図である。 FIG. 2 is a plan view of the periphery of the susceptor 20 as viewed from the substrate placement side.
図２に示すように、この実施形態では、サセプタ２０は、周方向に等間隔に配置された８個の基板ホルダ２１を有し、各ホルダ２１には、直径４インチの円盤状の基板が設置されるようになっている。 As shown in FIG. 2, in this embodiment, the susceptor 20 has eight substrate holders 21 arranged at equal intervals in the circumferential direction. Each holder 21 has a disk-shaped substrate having a diameter of 4 inches. It is to be installed.
尚、この発明では、各ホルダに載置される基板が、直径４インチ以外の寸法の円盤状の基板であっても良く、また、各ホルダに載置される基板は、円盤状の基板でなくても良い。また、この発明では、基板保持部としての基板ホルダは、周方向に等間隔に８以外の複数設けられても良く、周方向に非等間隔に複数設けられても良く、基板ホルダは、周方向に連続な環状形状であっても良い。また、各基板ホルダの上面は、この実施形態のように円形状でなくても良く、正方形、台形、楕円形等、如何なる形状であっても良い。 In the present invention, the substrate placed on each holder may be a disk-shaped substrate having a size other than 4 inches in diameter, and the substrate placed on each holder is a disk-shaped substrate. It is not necessary. Further, in the present invention, a plurality of substrate holders as substrate holding portions may be provided other than 8 at equal intervals in the circumferential direction, and a plurality of substrate holders may be provided at unequal intervals in the circumferential direction. It may be an annular shape that is continuous in the direction. Further, the upper surface of each substrate holder does not have to be circular as in this embodiment, and may have any shape such as a square, trapezoid, or ellipse.
再度図１を参照して、上記サセプタ２０における基板ホルダ２１の下部には、基板加熱用ヒータ２２が設けられている。上記基板加熱用ヒータ２２は、基板１を成長温度に加熱するようになっている。 Referring to FIG. 1 again, a substrate heating heater 22 is provided below the substrate holder 21 in the susceptor 20. The substrate heating heater 22 heats the substrate 1 to a growth temperature.
上記基板１は、設置場所で基板中心軸にて回転し、また、サセプタ２０は、その中心軸にて回転するようになっている。この結果、基板１が、反応室２内で自転すると共に、公転するようになっている。 The substrate 1 rotates about the center axis of the substrate at the place of installation, and the susceptor 20 rotates about the center axis. As a result, the substrate 1 rotates and revolves in the reaction chamber 2.
上記環状の室構成面部５５は、石英より熱伝導率が大きい材料で構成され、隔壁１１において、基板ホルダ２１に室構成面部５５の法線方向に対向する基板対向部６６は、石英より熱伝導率が大きい材料で構成されている。また、隔壁１１において、基板ホルダ２１上の基板１の成長面（上面）に対向する基板対向面３０は、石英より熱伝導率が大きい材料で構成されている。詳しくは、隔壁１１において対向面４７にサセプタ２０の上面の法線方向（室構成面部５５の法線方向に一致）に重なる部分は、石英より熱伝導率が大きい材料で構成され、隔壁１１において、基板ホルダ２１上の基板１の成長面に上記法線方向に重なる部分は、石英より熱伝導率が大きい材料で構成されている。径方向において、上記基板ホルダ２１に室構成面部５５の法線方向に重なる範囲の隔壁１１（第１部材）の筒状部の全ては、石英より熱伝導率が大きい材料で構成されている。ここで、石英より熱伝導率が大きい材料としては、例えば、モリブデン、アルミナまたは窒化珪素等がある。 The annular chamber constituting surface portion 55 is made of a material having a higher thermal conductivity than quartz. In the partition wall 11, the substrate facing portion 66 facing the substrate holder 21 in the normal direction of the chamber constituting surface portion 55 is more thermally conductive than quartz. It is composed of a material with a high rate. In the partition wall 11, the substrate facing surface 30 facing the growth surface (upper surface) of the substrate 1 on the substrate holder 21 is made of a material having a higher thermal conductivity than quartz. Specifically, the portion of the partition wall 11 that overlaps the opposing surface 47 in the normal direction of the upper surface of the susceptor 20 (coincides with the normal direction of the chamber constituting surface portion 55) is made of a material having a higher thermal conductivity than quartz. The portion of the substrate holder 21 that overlaps the growth surface of the substrate 1 in the normal direction is made of a material having a higher thermal conductivity than quartz. In the radial direction, the entire cylindrical portion of the partition wall 11 (first member) in a range overlapping the substrate holder 21 in the normal direction of the chamber constituting surface portion 55 is made of a material having a higher thermal conductivity than quartz. Here, examples of the material having higher thermal conductivity than quartz include molybdenum, alumina, and silicon nitride.
図３は、隔壁において基板ホルダ上の基板の上面に対向する基板対向面を構成する材料が、石英である場合と、隔壁において基板ホルダ上の基板の上面に対向する基板対向面を構成する材料が、モリブデンである場合とを比較したシミュレーション結果を示す図であり、基板１が自転していない場合のＧａＮの成長速度のシミュレーション結果を示す図である。 FIG. 3 shows a case where the material constituting the substrate facing surface facing the upper surface of the substrate on the substrate holder in the partition is quartz, and the material constituting the substrate facing surface facing the upper surface of the substrate on the substrate holder in the partition FIG. 6 is a diagram showing a simulation result comparing with the case of being molybdenum, and showing a simulation result of the growth rate of GaN when the substrate 1 is not rotating.
図３において、横軸は、動径方向距離を示し、環状の反応室の径方向の中心を０ｍｍとして、その中心からの径方向の距離を示している。また、図３において、縦軸はＧａＮの成長速度を示している。 In FIG. 3, the abscissa indicates the radial distance, and the radial distance from the center of the annular reaction chamber is 0 mm. In FIG. 3, the vertical axis represents the growth rate of GaN.
シミュレーションの条件としては、ポート３ｃには、キャリアガスとして水素を１．０ＳＬＭ導入し、Ｖ族系ガスとしてアンモニアを１０ＳＬＭ導入するものとした。また、ポート３ｂには、キャリアガスとして水素を５０ＳＬＭ導入し、III 族系ガスとしてＴＭＧを１００μｍｏｌ／ｍｉｎ導入するものとした。また、ポート３ａには、キャリアガスとして水素を１５ＳＬＭ導入し、Ｖ族系ガスとしてアンモニアを２ＳＬＭ導入するものとした。また、基板を、１５０ｍｍから２５０ｍｍの範囲内に設置し、基板面が１０２０℃になるように加熱するものとした。この条件にて、隔壁において基板ホルダ上の基板に対向する基板対向面を構成する材質の熱伝導率を５０、１００、２００、４００Ｗ／（ｍ×Ｋ）と変化させて、ＧａＮの成長速度を計算した。 As simulation conditions, 1.0 SLM of hydrogen was introduced into the port 3c as a carrier gas, and 10 SLM of ammonia was introduced as a group V gas. Further, 50 SLM as a carrier gas was introduced into the port 3b, and TMG was introduced as a group III gas at 100 μmol / min. Further, 15 SLM of hydrogen was introduced into the port 3a as a carrier gas, and 2SLM of ammonia was introduced as a group V gas. Further, the substrate was set within a range of 150 mm to 250 mm, and heated so that the substrate surface was 1020 ° C. Under this condition, the thermal conductivity of the material constituting the substrate facing surface facing the substrate on the substrate holder in the partition wall is changed to 50, 100, 200, 400 W / (m × K), and the growth rate of GaN is changed. Calculated.
その結果、熱伝導率が大きくなるほど基板設置エリアでのＧａＮ成長速度のＧａＮ成長速度分布の設置場所に依存するばらつき（成長速度が上流側で大きくなる一方、下流側で小さくなること）が小さくなることがわかった。 As a result, the larger the thermal conductivity, the smaller the variation depending on the installation location of the GaN growth rate distribution of the GaN growth rate in the substrate installation area (the growth rate increases on the upstream side but decreases on the downstream side). I understood it.
このシミュレーション結果は、基板の自転を考慮していないため、この結果に基板の自転を考慮させる場合、基板エリアのみを基板中心で対称になる上流側と下流側の値を平均化してプロットすればよい。この平均化処理の結果、熱伝導率に関係無く、成長速度は、基板エリア内でフラットな分布となるが、実際は成長速度が基板特性に影響するため、基板の自転を考慮していない状態での成長速度分布がフラットになることが好ましい。 Since this simulation result does not consider the rotation of the substrate, if the rotation of the substrate is taken into consideration in this result, the values on the upstream side and the downstream side that are symmetric about the substrate center should be averaged and plotted. Good. As a result of this averaging process, the growth rate has a flat distribution in the substrate area regardless of the thermal conductivity. However, since the growth rate actually affects the substrate characteristics, the rotation of the substrate is not considered. It is preferable that the growth rate distribution is flat.
図３の紙面の下側には、反応室内の温度分布の一シミュレーション結果を示している。この一シミュレーション結果によると、反応室は、原料ガスの流れの上流側の領域の温度が相対的に低くなっている。 A simulation result of the temperature distribution in the reaction chamber is shown below the paper surface of FIG. According to this one simulation result, the temperature of the region upstream of the flow of the source gas in the reaction chamber is relatively low.
本発明者は、実験機での成長実験において、基板対向面を石英からモリブデンへ変更したシミュレーションも行った。 The inventor also performed a simulation in which the substrate facing surface was changed from quartz to molybdenum in a growth experiment using an experimental machine.
モリブデンは、石英よりも比重が大きいから、製作および取付に工夫が必要となる。したがって、従来、基板ホルダ上の基板の成長面に対向する基板対向面をモリブデンで構成するという思想は、当業者になかった。また、上記理由から、特に、大型の装置の場合、基板ホルダ上の基板の成長面に対向する基板対向面をモリブデンで構成することは、不可能であると考えられてきた。 Since molybdenum has a higher specific gravity than quartz, it is necessary to devise it in production and mounting. Therefore, conventionally, a person skilled in the art did not have the idea that the substrate facing surface facing the growth surface of the substrate on the substrate holder is made of molybdenum. For the above reasons, it has been considered that it is impossible to configure the substrate facing surface that opposes the growth surface of the substrate on the substrate holder with molybdenum, particularly in the case of a large apparatus.
しかしながら、本発明者は、上記基板対向面を含むドーナツ型の壁面を、薄型化して軽量化した上で、強度を維持するために、分割して取り付ける構成にすれば、取付可能であることを見出した。 However, the present inventor is able to mount the donut-shaped wall surface including the substrate-facing surface by dividing the donut-shaped wall surface in order to maintain the strength while reducing the thickness and weight. I found it.
また、基板ホルダ上の基板の成長面に対向する基板対向面をモリブデンで構成すると、基板対向面を含む壁面への生成物の付着量が少なくなるという顕著かつ格別な作用効果が導かれることを発見した。これは、基板対向面の熱伝導率が大きくなったことで、上記壁面の冷却効果が上がり、上記壁面での不要な成長が抑制されためであると推察される。 In addition, when the substrate facing surface facing the growth surface of the substrate on the substrate holder is made of molybdenum, a remarkable and exceptional effect that the amount of product attached to the wall surface including the substrate facing surface is reduced is led. discovered. This is presumed to be due to the fact that the thermal conductivity of the substrate-facing surface is increased, the cooling effect of the wall surface is increased, and unnecessary growth on the wall surface is suppressed.
上記実施形態によれば、基板ホルダ２１に対向する環状の室構成面部５５を構成する材質の熱伝導率が石英より高くて、基板の成長面に対向する壁面を構成する材質の熱伝導率が石英より高いから、上記室構成面部５５の温度を低くすることができて、ガスの流れの上流側のガスの温度の上昇を抑えることができる。したがって、ガスの上流側の位置での組成と、ガスの下流側の位置での組成とのばらつきを抑制できると共に、ガスの上流側の位置での膜厚と、ガスの下流側の位置での膜厚とのばらつきを抑制できて、基板１の基板面に成長する結晶の結晶品質の均一化を実現することができる。 According to the above embodiment, the thermal conductivity of the material constituting the annular chamber constituting surface portion 55 facing the substrate holder 21 is higher than that of quartz, and the thermal conductivity of the material constituting the wall surface facing the growth surface of the substrate is higher. Since it is higher than quartz, the temperature of the chamber constituting surface portion 55 can be lowered, and an increase in the temperature of the gas upstream of the gas flow can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress variation between the composition at the upstream position of the gas and the composition at the downstream position of the gas, and the film thickness at the upstream position of the gas and the downstream position of the gas. Variations in the film thickness can be suppressed, and the crystal quality of crystals grown on the substrate surface of the substrate 1 can be made uniform.
尚、上記実施形態では、サセプタ２０および基板ホルダ２１からなる第２部材の上面に、サセプタ２０の上面の法線方向に対向する隔壁１１の室構成面部５５の全面を、石英の熱伝導率より大きい熱伝導率を有する材質で構成したが、この発明では、上記基板保持部に基板保持部の法線方向に対向する第１部材の基板対向部を構成する材質の熱伝導率が、石英の熱伝導率より大きければ良い。 In the above embodiment, the entire surface of the chamber constituting surface portion 55 of the partition wall 11 facing the normal direction of the upper surface of the susceptor 20 on the upper surface of the second member composed of the susceptor 20 and the substrate holder 21 is measured by the thermal conductivity of quartz. In the present invention, the thermal conductivity of the material constituting the substrate facing portion of the first member facing the substrate holding portion in the normal direction of the substrate holding portion is made of quartz. It should be larger than the thermal conductivity.
また、上記実施形態では、第１部材の室構成面部５５が、環状であった。しかしながら、この発明では、第１部材の室構成面部は、環状でなくても良く、反応室は、環状でなくても良く、第１開口も、環状でなくても良い。 Moreover, in the said embodiment, the chamber structure surface part 55 of the 1st member was cyclic | annular. However, in the present invention, the chamber constituting surface portion of the first member may not be annular, the reaction chamber may not be annular, and the first opening may not be annular.
また、上記実施形態では、図１に示すように、第１部材の室構成面部５５が、略同一平面上に位置しているが、この発明では、第１部材の室構成面部は、同一平面上に位置していなくても良い。そして、第１部材の室構成面部は、複数の異なる平面を接続した面で構成されても良く、平面と曲面とを接続してなる面で構成されても良く、曲面のみで構成されても良い。 Moreover, in the said embodiment, as shown in FIG. 1, although the chamber structure surface part 55 of the 1st member is located on substantially the same plane, in this invention, the chamber structure surface part of the 1st member is the same plane. It does not have to be located above. The chamber constituent surface portion of the first member may be configured by a surface connecting a plurality of different planes, may be configured by a surface formed by connecting a plane and a curved surface, or may be configured only by a curved surface. good.
また、上記実施形態では、ガス導入部が、ガスを同一平面上に位置する室構成面部５５に略平行な方向に導入するようになっていた。しかしながら、この発明では、ガス導入部が、ガスを、同一平面上に位置する室構成面部に略平行な方向に導入しなくても良く、ガス導入部が、ガスを、同一平面上に位置する室構成面部に傾斜する方向から導入する等、ガス導入部が、ガスを、同一平面上に位置する室構成面部に略平行な方向以外の方向に導入する構成であっても良い。 Moreover, in the said embodiment, the gas introduction part introduce | transduced gas in the direction substantially parallel to the chamber structure surface part 55 located on the same plane. However, in this invention, the gas introduction part does not have to introduce the gas in a direction substantially parallel to the chamber constituting surface part located on the same plane, and the gas introduction part is located on the same plane. The gas introduction unit may be configured to introduce the gas in a direction other than a direction substantially parallel to the chamber configuration surface portion located on the same plane, such as introduction from a direction inclined to the chamber configuration surface portion.
また、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれることは、言うまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. It goes without saying that the embodiments to be included in the technical scope of the present invention.
１ 基板
２ 反応室
３ ガス導入部
３ａ,３ｂ,３ｃ ガス導入ポート
４ 排気ポート
１１ 隔壁
１２ａ,１２ｂ,１２ｃ 仕切壁
２０ サセプタ
２１ 基板ホルダ
２２ 基板加熱用ヒータ
４７ 対向面
５５ 室構成面部
６６ 基板対向部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Reaction chamber 3 Gas introduction part 3a, 3b, 3c Gas introduction port 4 Exhaust port 11 Partition 12a, 12b, 12c Partition wall 20 Susceptor 21 Substrate holder 22 Substrate heating heater 47 Opposing surface 55 Chamber constituting surface part 66 Substrate facing part
Claims (3)
上記室構成面部に対向する対向面を有し、上記対向面に基板を保持する基板保持部を有する第２部材と、
上記室構成面部と、上記対向面とで画定されると共に、第１開口と、第２開口とを有する反応室と、
複数のガスを、上記第１開口を介して上記反応室に導入するガス導入部と、
上記基板保持部に保持された上記基板を加熱する基板加熱部と
を備え、
上記室構成面部において上記基板保持部に対向する基板対向部を構成する材質の熱伝導率は、石英の熱伝導率より大きいことを特徴とする気相成長装置。 A first member having a chamber constituting surface portion;
A second member having a facing surface facing the chamber constituting surface portion and having a substrate holding portion for holding a substrate on the facing surface;
A reaction chamber defined by the chamber constituting surface portion and the facing surface, and having a first opening and a second opening;
A gas introduction part for introducing a plurality of gases into the reaction chamber through the first opening;
A substrate heating unit for heating the substrate held by the substrate holding unit,
A vapor phase growth apparatus characterized in that a thermal conductivity of a material constituting the substrate facing portion facing the substrate holding portion in the chamber constituting surface portion is larger than that of quartz.
上記基板対向部を構成する材質の熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ×Ｋ）以上であることを特徴とする気相成長装置。 The vapor phase growth apparatus according to claim 1,
The vapor phase growth apparatus characterized in that the material constituting the substrate facing portion has a thermal conductivity of 100 W / (m × K) or more.
上記基板対向部を構成する材質は、モリブデンであることを特徴とする気相成長装置。 The vapor phase growth apparatus according to claim 1 or 2,
The vapor phase growth apparatus characterized in that the material constituting the substrate facing portion is molybdenum.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010227408A JP2012084581A (en) | 2010-10-07 | 2010-10-07 | Vapor phase epitaxial growth device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010227408A JP2012084581A (en) | 2010-10-07 | 2010-10-07 | Vapor phase epitaxial growth device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012084581A true JP2012084581A (en) | 2012-04-26 |
Family
ID=46243186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010227408A Pending JP2012084581A (en) | 2010-10-07 | 2010-10-07 | Vapor phase epitaxial growth device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012084581A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014148490A1 (en) * | 2013-03-22 | 2014-09-25 | 株式会社日立国際電気 | Substrate processing apparatus, and method for manufacturing semiconductor device |
| CN112002786A (en) * | 2020-06-29 | 2020-11-27 | 华灿光电（浙江）有限公司 | Preparation method of light-emitting diode epitaxial wafer |
-
2010
- 2010-10-07 JP JP2010227408A patent/JP2012084581A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014148490A1 (en) * | 2013-03-22 | 2014-09-25 | 株式会社日立国際電気 | Substrate processing apparatus, and method for manufacturing semiconductor device |
| CN112002786A (en) * | 2020-06-29 | 2020-11-27 | 华灿光电（浙江）有限公司 | Preparation method of light-emitting diode epitaxial wafer |
| CN112002786B (en) * | 2020-06-29 | 2021-10-08 | 华灿光电（浙江）有限公司 | Preparation method of light-emitting diode epitaxial wafer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4958798B2 (en) | Chemical vapor deposition reactor and chemical vapor deposition method | |
| US9449859B2 (en) | Multi-gas centrally cooled showerhead design | |
| US5392730A (en) | Method for depositing compound semiconductor crystal | |
| EP2084304B1 (en) | Method and apparatus for the epitaxial deposition of monocrystalline group iii-v semiconductor material using gallium trichloride | |
| US20140326186A1 (en) | Metal-organic vapor phase epitaxy system and process | |
| JP2007311558A (en) | Vapor phase deposition apparatus and method of manufacturing vapor phase deposition substrate | |
| JP2011233777A (en) | Vapor phase growth device, vapor phase growth method, and method of manufacturing semiconductor element | |
| JP2011222592A (en) | Vapor phase deposition apparatus and vapor phase deposition method | |
| JP3231996B2 (en) | Vapor phase growth equipment | |
| US20150000596A1 (en) | Mocvd gas diffusion system with gas inlet baffles | |
| JP3553583B2 (en) | Vapor growth equipment for nitride | |
| JP2010238831A (en) | Vapor phase deposition device, and vapor phase deposition method | |
| JP2012084581A (en) | Vapor phase epitaxial growth device | |
| JP4381489B2 (en) | Chemical vapor deposition equipment | |
| CN111349908A (en) | SiC chemical vapor deposition device | |
| JP2009032784A (en) | Vapor growth apparatus, and manufacturing method of semiconductor element | |
| JP2009099972A (en) | Vapor deposition device, and manufacturing method of semiconductor device | |
| JP5064132B2 (en) | Vapor growth apparatus and method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2013026358A (en) | Shower plate and vapor phase growth apparatus | |
| WO2019059009A1 (en) | Vapor deposition apparatus | |
| JP4341647B2 (en) | Chemical vapor deposition equipment | |
| JP2015209355A (en) | Crystal growth device | |
| JP2015191956A (en) | crystal growth apparatus | |
| JP5490597B2 (en) | Vapor growth apparatus, method for producing epitaxial growth layer, and susceptor for vapor growth | |
| JP2013171972A (en) | Vapor phase growth apparatus and vapor phase growth method |