JP2019057740A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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図1は、第1の実施形態に従ったMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)装置1(以下、単に装置1ともいう)の構成の一例を示す概略図である。装置1は、チャンバ10と、ステージ20と、第1供給部30と、第2供給部40と、ヒータ50と、駆動部55と、コントローラ60とを備えている。
V族元素含有ガスは、例えば、窒素(N)、燐(P)、砒素(As)等のV族元素のラジカルまたはイオンを含むガスである。本実施形態において、第2供給部40は、例えば、V族元素をプラズマ状態にするプラズマ源である。従って、V族元素含有ガスは、第2供給部40内に導入されてプラズマ化されて、ラジカルまたはイオンとしてチャンバ10内に供給される。V族元素含有ガスのラジカルまたはイオンは、基板W上に供給され、基板Wの表面のIII族元素と結合する。これにより、III−V族化合物の結晶が基板Wの表面に形成される。
第1供給部30は、中心側部分Cとエッジ側部分E1との間において、中心側部分Cからの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給している。
次に、第1供給部30が基板Wの回転周期と同期してIII族元素含有ガスを周期的に基板Wに供給する(S30)。第1供給部30は、基板Wの中心部から端部まで基板Wの半径に亘ってIII族元素含有ガスを供給する。従って、基板Wの表面の全体にIII族元素含有ガスを共有するためには、第1供給部30は、所定の第1期間中、III族元素含有ガスを供給する。これにより、III族元素含有ガスは、基板W上において加熱分解され、III族元素が基板Wの表面に付着する。例えば、III族元素含有ガスとして、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)が用いられる。
この場合、α=1のときに、単位時間に基板Wの表面に供給されるIII族原料の面密度j1がIII−V族結晶におけるIII族原子の面密度j0に等しくなる(j1=j0)。従って、α=1のときに、III−V族結晶の1原子層に含まれるIII族原子の量に対応する量のIII族原料が単位時間に供給されたことになる。一方、α<1のときには、III族原料の単位時間の供給量がIII−V族結晶の1原子層に含まれるIII族原子の量に満たないことを示す。α>1のときには、III族原料の単位時間の供給量がIII−V族結晶の1原子層に含まれるIII族原子の量よりも多い(過剰供給)ことを示す。
第1供給部30がIII族原料の供給を停止し、第2供給部40は、チャンバ10内において基板Wへ向かってV族元素含有ガスのラジカルまたはイオンを供給し続ける(S40)。これにより、V族元素含有ガスのラジカルまたはイオンが基板W上に供給され、基板Wの表面に付着したIII族元素と結合する。その結果、III−V族化合物の結晶が基板Wの表面に形成される。例えば、V族元素含有ガスとして窒素(N2)および水素(H2)を第2供給部40に供給した場合、第2供給部40は、窒素および水素ガスをプラズマ化して、窒素ラジカル(N*)、窒素イオン(N+)、水素ラジカル(N*)、水素イオン(N+)、窒化水素ラジカル(NH*)、窒化水素イオン(NH+)を発生し、これらを基板Wへ供給する。これにより、基板Wの表面には、窒化ガリウム(GaN)の結晶が形成される。
これにより、品質の良好なIII−V族化合物の結晶膜(例えば、窒化ガリウム結晶膜)を基板1の表面上に所望の膜厚で形成される。
これにより、基板Wの表面にIII族原子を略均等に付着させることができる。さらに、プラズマによって生成されたV族元素のラジカルまたはイオンが、第2供給部40から供給され、基板Wの表面に付着したIII族原子と結合する。これにより、膜厚が略均一でありかつ膜質の良好なIII−V族化合物の結晶膜を、基板W上に形成することができる。
第1の実施形態では、V族原料を継続的に供給しつつ、III族原料を供給する第1期間とIII族原料の供給を停止する第2期間とを設定し、第1期間と第2期間とを繰り返すことによってIII−V族結晶膜を基板W上に形成している。
図6は、第2の実施形態に従ったMOCVD装置2の構成の一例を示す概略図である。
第2の実施形態では、第1供給部30は、基板Wの一端から中心部を通って基板Wの他端まで、基板Wの直径に亘って延伸したノズルである。第2の実施形態のその他の構成は、第1の実施形態の対応する構成と同様でよい。
第1供給部30は、第1端部E10と第2端部E20との間において、中心部C10からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給している。
例えば、図10は、第1の実施形態の変形例2に従った第1供給部30を示す図である。第1供給部30は、複数のノズル30_1〜30_5を備えている。ノズル30_1〜30_5は、基板Wの中心部から端部まで基板Wの半径に沿って配列されており、それぞれ基板Wの回転周期に同期してIII族元素含有ガスを基板Wに供給する。ノズル30_1〜30_5は、それぞれの先端が開口しており、矢印で示すように、その先端からIII族元素含有ガスを出す。ノズル30_1〜30_5は、図3に示す供給量に従ってIII族元素含有ガスを供給すればよい。従って、ノズル30_1〜30_5は、基板Wの中心Cwからの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給する。本変形例2のその他の構成は、第1の実施形態の構成と同様でよい。
基板Wは中心部Cwを中心として回転するので、ノズル30_2〜30_5は、円周C2〜C5のいずれかの位置でIII族元素含有ガスを供給すれば、結果的に図3に示すような供給量でIII族元素含有ガスを供給することができる。本変形例2の動作は、第1の実施形態の動作と同様でよい。従って、本変形例2は、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
例えば、図11は、第2の実施形態の変形例2に従った第1供給部30を示す図である。第1供給部30は、複数のノズル30_1〜30_9を備えている。ノズル30_1〜30_9は、基板Wの一端部から他端部まで基板Wの直径に沿って配列されており、それぞれ基板Wの回転周期に同期してIII族元素含有ガスを基板Wに供給する。第1供給部30は、図8に示す供給量に従ってIII族元素含有ガスを供給すればよい。従って、ノズル30_1〜30_9は、基板Wの中心Cwからの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給する。本変形例2のその他の構成は、第2の実施形態の構成と同様でよい。
Claims (10)
- 基板を搭載可能なステージと、前記基板の中心部から端部まで該基板の半径方向に沿って配列されており、それぞれ前記基板の方向に延伸し、前記基板上にIII族元素含有ガスを供給する1つの孔をそれぞれ有する複数の第1供給部と、前記基板上にV族元素含有ガスのラジカルまたはイオンを供給する第2供給部とを備えた半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記ステージ上の前記基板を回転させ、
前記複数の第1供給部がそれぞれ異なる流量で前記III族元素含有ガスを周期的に前記基板に供給し、
前記第2供給部がV族元素含有ガスのラジカルまたはイオンを前記基板に供給することを具備した半導体装置の製造方法。 - 前記複数の第1供給部は、前記基板の中心部から前記基板の端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量で前記III族元素含有ガスを該基板へ供給する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記複数の第1供給部は、前記III族元素含有ガスの供給と供給停止とを繰り返し実行し、 前記第2供給部は、前記V族元素含有ガスを継続的に供給する、請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記複数の第1供給部は、前記基板の一端部から前記基板の他端部まで該基板の中心部からの距離にほぼ比例した流量で前記III族元素含有ガスを該基板へ供給する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記複数の第1供給部は、III―V族結晶のIII族原子の面密度以上の面密度でIII族原子を供給し、
前記第2供給部は、前記複数の第1供給部から供給されたIII族原子の面密度以上の面密度でV族原子を供給する、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記複数の第1供給部は、それぞれのノズルの開口の大きさまたは太さを異ならせることによって、あるいは、それぞれの前記III族元素含有ガスの圧力を異ならせることによって、前記III族元素含有ガスを異なる流量で前記基板に供給する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記複数の第1供給部は、前記基板の表面において中心角θを有する領域に前記III族元素含有ガスを供給し、
前記第2供給部は、前記基板の表面において中心角(2π−θ)を有する領域に前記V族元素含有ガスを供給し、
第1期間において、前記複数の第1供給部は、n1・(α・θ/ω)j0≧j0を満たすように前記III族元素含有ガスを供給し、
第2期間において、前記第2供給部は、n2・(β・(2π−θ)/ω)j0≧n1・(α・θ/ω)j0を満たすように前記V族元素含有ガスを供給する、
j0はIII−V族結晶のIII族原子の面密度であり、ωは前記基板の回転速度であり、n1は前記第1期間における前記基板の回転数であり、n2は前記第2期間における前記基板の回転数であり、前記複数の第1供給部から供給されるIII族原子の面密度をj1とすると、αはj1/j0であり、前記第2供給部から供給されるV族原子の面密度をj2とすると、βはj2/j0である、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記複数の第1供給部は、前記基板の表面において中心角θを有する領域に前記III族元素含有ガスを供給し、
前記第2供給部は、前記基板の表面において中心角(2π−θ)を有する領域に前記V族元素含有ガスを供給し、
前記複数の第1供給部は、前記基板が1回転するごとに、(α・θ/ω)j0≧j0を満たすように前記III族元素含有ガスを供給し、
前記第2供給部は、前記基板が1回転するごとに、(β・(2π−θ)/ω)j0≧(α・θ/ω)j0を満たすように前記V族元素含有ガスを供給する、
j0はIII−V族結晶のIII族原子の面密度であり、ωは前記基板の回転速度であり、前記複数の第1供給部から供給されるIII族原子の面密度をj1とすると、αはj1/j0であり、前記第2供給部から供給されるV族原子の面密度をj2とすると、βはj2/j0である、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 基板を搭載可能なステージと、
前記基板の中心部から端部まで該基板の半径方向に沿って配列されており、それぞれ前記基板の方向に延伸し、1つの孔をそれぞれ有し、それぞれ異なる流量で前記III族元素含有ガスを前記基板に供給する複数の第1供給部と、
前記基板上にV族元素含有ガスのラジカルまたはイオンを供給する第2供給部と、を備えた半導体製造装置。 - 前記複数の第1供給部は、前記基板の中心部に対応する部分からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを供給する、請求項9に記載の半導体製造装置。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01140712A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-01 | Fujitsu Ltd | Cvd装置 |
JPH03241734A (ja) * | 1990-02-20 | 1991-10-28 | Fujitsu Ltd | 気相成長装置 |
JPH05198518A (ja) * | 1992-01-21 | 1993-08-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体薄膜形成法 |
JPH11112102A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Nec Corp | 光半導体装置の製造方法 |
JP2003502878A (ja) * | 1999-06-24 | 2003-01-21 | ナーハ ガジル、プラサード | 原子層化学気相成長装置 |
JP2003188104A (ja) * | 2001-12-14 | 2003-07-04 | Fuji Xerox Co Ltd | 窒化物半導体の製造装置、窒化物半導体の製造方法、及びリモートプラズマ装置 |
JP2007012705A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Kyocera Corp | 窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法 |
JP2013048227A (ja) * | 2011-07-25 | 2013-03-07 | Tokyo Electron Ltd | シャワーヘッド装置及び成膜装置 |
-
2019
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01140712A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-01 | Fujitsu Ltd | Cvd装置 |
JPH03241734A (ja) * | 1990-02-20 | 1991-10-28 | Fujitsu Ltd | 気相成長装置 |
JPH05198518A (ja) * | 1992-01-21 | 1993-08-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体薄膜形成法 |
JPH11112102A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Nec Corp | 光半導体装置の製造方法 |
JP2003502878A (ja) * | 1999-06-24 | 2003-01-21 | ナーハ ガジル、プラサード | 原子層化学気相成長装置 |
JP2003188104A (ja) * | 2001-12-14 | 2003-07-04 | Fuji Xerox Co Ltd | 窒化物半導体の製造装置、窒化物半導体の製造方法、及びリモートプラズマ装置 |
JP2007012705A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Kyocera Corp | 窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法 |
JP2013048227A (ja) * | 2011-07-25 | 2013-03-07 | Tokyo Electron Ltd | シャワーヘッド装置及び成膜装置 |
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