JP4865672B2 - Vapor phase growth apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、例えば縦型シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）等の気相成長装置及び半導体素子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a vapor phase growth apparatus such as a vertical showerhead type MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), and a method for manufacturing a semiconductor element.

従来、発光ダイオード及び半導体レーザ等のデバイスにおいては、ＧａＡｓやＩｎＧａＰ等のIII−Ｖ族半導体結晶の薄膜が用いられている。最近では、特に、III−Ｖナイトライド（nitride）系と呼ばれるＩｎＧａＮやＩｎＧａＮＡｓが注目されている。上記III−Ｖナイトライド（nitride）系と呼ばれるＩｎＧａＮやＩｎＧａＮＡｓは、該ＩｎＧａＰ、ＧａＡｓ等のIII−Ｖナイトライド（nitride）系以外の半導体結晶にはない、０．８〜１．０ｅＶのバンドギャップを持つため、高効率の発光、受光が可能となる。また、ドープされるナイトライド（nitride）の組成により、バンドギャップを変える技術も報告されており、良質なナイトライド（nitride）系の半導体結晶は、応用が期待されている。特に、近年、高効率化が切望されている太陽電池の分野おいて期待が高まっている。   Conventionally, in devices such as light-emitting diodes and semiconductor lasers, thin films of III-V group semiconductor crystals such as GaAs and InGaP have been used. Recently, InGaN and InGaNAs called III-V nitrides have attracted attention. InGaN and InGaNAs called the III-V nitride system are not present in semiconductor crystals other than the III-V nitride system such as InGaP and GaAs, and have a band gap of 0.8 to 1.0 eV. Therefore, highly efficient light emission and light reception are possible. In addition, a technique for changing the band gap according to the composition of the nitride to be doped has been reported, and a high-quality nitride-based semiconductor crystal is expected to be applied. In particular, in recent years, expectations are increasing in the field of solar cells that are highly desired to be highly efficient.

これらの半導体結晶の製造に際して、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の有機金属ガスと、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とを成膜に寄与する原料ガスとして成長室に導入して化合物半導体結晶を成長させるＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相堆積）法が広く知られている。 In the production of these semiconductor crystals, an organometallic gas such as trimethylgallium (TMG) or trimethylaluminum (TMA) and a hydrogen compound gas such as ammonia (NH 3 ), phosphine (PH 3 ), or arsine (AsH 3 ) are used. A MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method in which a compound semiconductor crystal is grown by introducing it into a growth chamber as a source gas contributing to film formation is widely known.

ＭＯＣＶＤ法は、上記の原料ガスを不活性ガスと共に成長室内に導入して加熱し、所定の基板上で気相反応させることにより、その基板上に化合物半導体結晶を成長させる方法である。ＭＯＣＶＤ法を用いた化合物半導体結晶の製造においては、成長する化合物半導体結晶の品質を向上させながら、コストを抑えて、歩留まりと生産能力とをどのように最大限確保するかということが常に高く要求されている。   The MOCVD method is a method in which a compound semiconductor crystal is grown on a substrate by introducing the raw material gas together with an inert gas into a growth chamber and heating it to cause a gas phase reaction on a predetermined substrate. In the production of compound semiconductor crystals using MOCVD, there is always a high demand for how to secure the maximum yield and production capacity while reducing costs while improving the quality of growing compound semiconductor crystals. Has been.

つまり、原料ガスからどれだけ多くの結晶を成膜できたかを示す成膜効率が高い方が望ましい。また、良好なデバイスとして活用するには、膜厚及び組成比が均一であることが望まれる。   In other words, it is desirable that the film formation efficiency indicating how many crystals can be formed from the source gas is high. Moreover, in order to utilize as a favorable device, it is desired that the film thickness and the composition ratio are uniform.

図１６に、ＭＯＣＶＤ法に用いられる従来の縦型シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ装置の一例の模式的な構成を示す。   FIG. 16 shows a schematic configuration of an example of a conventional vertical shower head type MOCVD apparatus used in the MOCVD method.

このＭＯＣＶＤ装置においては、ガス供給源１０２から反応炉１０１の内部の成長室１１１に反応ガス及び不活性ガスを導入するためのガス配管１０３が接続されており、反応炉１０１における内部の成長室１１１の上部には該成長室１１１に反応ガス及び不活性ガスを導入するための複数のガス吐出孔を有するシャワープレート１１０がガス導入部として設置されている。   In this MOCVD apparatus, a gas pipe 103 for introducing a reaction gas and an inert gas from a gas supply source 102 to a growth chamber 111 inside the reaction furnace 101 is connected to the growth chamber 111 inside the reaction furnace 101. A shower plate 110 having a plurality of gas discharge holes for introducing a reaction gas and an inert gas into the growth chamber 111 is installed as a gas introduction part.

また、反応炉１０１の成長室１１１の下部中央には図示しないアクチュエータによって回転自在の回転軸１１２が設置され、この回転軸１１２の先端にはシャワープレート１１０と対向するようにしてサセプタ１０８が取り付けられている。上記サセプタ１０８の下部には該サセプタ１０８を加熱するためのヒータ１０９が取り付けられている。   In addition, a rotating shaft 112 that can be rotated by an actuator (not shown) is installed in the center of the lower portion of the growth chamber 111 of the reaction furnace 101, and a susceptor 108 is attached to the tip of the rotating shaft 112 so as to face the shower plate 110. ing. A heater 109 for heating the susceptor 108 is attached to the lower part of the susceptor 108.

さらに、反応炉１０１の下部には、該反応炉１０１における内部の成長室１１１内のガスを外部に排気するためのガス排気部１０４が設置されている。このガス排気部１０４は、パージライン１０５を介して、排気されたガスを無害化するための排ガス処理装置１０６に接続されている。   Further, a gas exhaust unit 104 for exhausting the gas in the growth chamber 111 inside the reaction furnace 101 to the outside is installed at the lower part of the reaction furnace 101. This gas exhaust unit 104 is connected via a purge line 105 to an exhaust gas treatment device 106 for rendering the exhausted gas harmless.

上記のような構成の縦型シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ装置において、化合物半導体結晶を成長させる場合には、サセプタ１０８に基板１０７が設置され、その後、回転軸１１２の回転によりサセプタ１０８が回転させられる。そして、ヒータ１０９の加熱によりサセプタ１０８を介して基板１０７が所定の温度に加熱され、シャワープレート１１０に形成されている複数のガス吐出孔から反応炉１０１の内部の成長室１１１に反応ガス及び不活性ガスが導入される。   When a compound semiconductor crystal is grown in the vertical showerhead type MOCVD apparatus having the above configuration, the substrate 107 is placed on the susceptor 108, and then the susceptor 108 is rotated by the rotation of the rotating shaft 112. Then, the substrate 107 is heated to a predetermined temperature through the susceptor 108 due to the heating of the heater 109, and the reaction gas and non-reacting gas are supplied from the plurality of gas discharge holes formed in the shower plate 110 to the growth chamber 111 inside the reaction furnace 101. An active gas is introduced.

複数の反応ガスを供給して基板１０７上で反応せしめ薄膜を形成する方法として、従来は、シャワーヘッドの中で複数のガスを混合し、シャワープレート１１０に多数設けられているガス吐出口から基板１０７に反応ガスを吹き出させる方法がとられていた。   As a method of forming a thin film by supplying a plurality of reaction gases and reacting them on the substrate 107, conventionally, a plurality of gases are mixed in a shower head, and the substrate is discharged from a gas discharge port provided in a large number in the shower plate 110. 107 was used to blow out the reaction gas.

近年では、複数の供給ガスそれぞれに、バッファエリアを設け、このバッファエリアからそれぞれの反応ガスをシャワープレート１１０のガス吐出孔を通して、分離した状態で成長室へ供給する方法が一般的によく用いられる。これは、シャワーヘッド内で気相反応が生ずるのを避けるためである。上記III族系ガス吐出孔とＶ族系ガス吐出孔とは交互に近接配置されるため、例えば、図１７に示す特許文献１に開示された反応容器２００のように、III族系ガスのバッファエリア２０１とＶ族系ガスのバッファエリア２０２とを２層上下に配置し、それぞれのガスが成長室２０３以外で混合しないように、ガス流路が分離された積層構造がよく用いられている。
特開平８−９１９８９号公報（１９９６年４月９日公開） 特開平２００２−１５１４８８号公報（２００２年２月２４日公開） 特開２００２−８９９５号公報（２００２年１月１１日公開） In recent years, a method in which a buffer area is provided for each of a plurality of supply gases and each reaction gas is supplied from the buffer area to the growth chamber in a separated state through the gas discharge holes of the shower plate 110 is generally used. . This is to avoid a gas phase reaction in the showerhead. Since the group III-based gas discharge holes and the group V-based gas discharge holes are alternately arranged close to each other, a group III-based gas buffer such as the reaction vessel 200 disclosed in Patent Document 1 shown in FIG. A laminated structure is often used in which the area 201 and the buffer area 202 for the V group-based gas are arranged in two layers above and below, and the gas flow paths are separated so that the gases do not mix outside the growth chamber 203.
JP-A-8-91989 (published on April 9, 1996) Japanese Patent Laid-Open No. 2002-151488 (released on February 24, 2002) JP 2002-8995 A (published on January 11, 2002)

しかしながら、従来の特許文献１に開示された気相成長装置では、III族系ガスのバッファエリア２０１とＶ族系ガスのバッファエリア２０２とのいずれかに、ガスが通過するパスが設置される。このため、両ガスのバッファエリア２０１・２０２では、ガスフローが異なる。この結果、ガス吐出孔から成長室２０３へ供給されるガスフローが両ガス間で不均一となる恐れがあるという問題点を有している。このため、成膜厚や組成比も不均一となる。また、成膜条件が安定せず、最適な条件で成膜できないため、成膜効率も悪くなる。   However, in the conventional vapor phase growth apparatus disclosed in Patent Document 1, a path through which a gas passes is installed in either the group III-based gas buffer area 201 or the group V-based gas buffer area 202. For this reason, the gas flows differ in the buffer areas 201 and 202 for both gases. As a result, there is a problem that the gas flow supplied from the gas discharge hole to the growth chamber 203 may be nonuniform between the two gases. For this reason, the film thickness and the composition ratio are not uniform. In addition, since the film formation conditions are not stable and film formation cannot be performed under optimum conditions, the film formation efficiency also deteriorates.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、シャワープレートを用いて少なくとも２種類の反応ガスを成長室内に供給する場合に、ガス吐出孔から成長室へ供給されるガスフローを均一化することができる気相成長装置及び半導体素子の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to supply gas from a gas discharge hole to a growth chamber when supplying at least two kinds of reaction gases into the growth chamber using a shower plate. Another object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus and a method for manufacturing a semiconductor element that can make the gas flow uniform.

本発明の気相成長装置は、上記課題を解決するために、第１原料ガス及び第２原料ガスを、それぞれ独立に吐出する複数の第１原料ガス吐出孔及び複数の第２原料ガス吐出孔を配設したシャワープレートを介して被成膜基板を収容する成長室内に供給し、上記成長室内で混合して上記被成膜基板を成膜する気相成長装置において、シャワープレート上に、上記第２原料ガスと第１原料ガスとのそれぞれを充満させる互いに隔離された第２原料ガス中間室と第１原料ガス中間室とがこの順に積層され、上記第２原料ガス中間室には、上記第１原料ガス中間室から上記シャワープレートの複数の第１原料ガス吐出孔に連通する複数の第１原料ガス管が貫通して設けられていると共に、上記第１原料ガス中間室には、複数の柱が、上記複数の第２原料ガス吐出孔と同じ平面位置に設けられている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 has a plurality of first source gas discharge holes and a plurality of second source gas discharge holes for independently discharging the first source gas and the second source gas, respectively. In a vapor phase growth apparatus for forming a film formation substrate by mixing in the growth chamber and supplying the film formation substrate to a growth chamber containing a film formation substrate via a shower plate provided with The second source gas intermediate chamber and the first source gas intermediate chamber, which are separated from each other and filled with the second source gas and the first source gas, are stacked in this order, and the second source gas intermediate chamber includes the above-mentioned A plurality of first source gas pipes communicating from the first source gas intermediate chamber to the plurality of first source gas discharge holes of the shower plate are provided through the plurality of first source gas intermediate chambers. The pillars are the second bases It is characterized in that provided in the same plane position as the gas discharge hole.

上記発明によれば、シャワープレート上には、第２原料ガスと第１原料ガスとのそれぞれを充満させる互いに隔離された第２原料ガス中間室と第１原料ガス中間室とがこの順に積層されている。そして、第２原料ガス中間室には、第１原料ガス中間室からシャワープレートの複数の第１原料ガス吐出孔に連通する複数の第１原料ガス管が貫通して設けられている。   According to the above invention, the second source gas intermediate chamber and the first source gas intermediate chamber which are separated from each other and are filled with the second source gas and the first source gas are stacked in this order on the shower plate. ing. The second source gas intermediate chamber is provided with a plurality of first source gas pipes penetrating from the first source gas intermediate chamber to the plurality of first source gas discharge holes of the shower plate.

したがって、第１原料ガスは、第１原料ガス中間室に充満された後、複数の第１原料ガス管及びシャワープレートの複数の第１原料ガス吐出孔から、被成膜基板を収容する成長室内に供給される。一方、第２原料ガスは、第２原料ガス中間室に充満された後、シャワープレートの複数の第２原料ガス吐出孔から、被成膜基板を収容する成長室内に供給される。   Therefore, after the first source gas is filled in the first source gas intermediate chamber, the growth chamber that accommodates the deposition target substrate from the plurality of first source gas pipes and the plurality of first source gas discharge holes of the shower plate. To be supplied. On the other hand, after the second source gas is filled in the second source gas intermediate chamber, the second source gas is supplied from the plurality of second source gas discharge holes of the shower plate into the growth chamber that accommodates the deposition target substrate.

この結果、第２原料ガス中間室の第２原料ガスは、該第２原料ガス中間室に林立した複数の第１原料ガス管の間を通って、シャワープレートの複数の第２原料ガス吐出孔から吐出される。   As a result, the second source gas in the second source gas intermediate chamber passes between the plurality of first source gas pipes erected in the second source gas intermediate chamber, and the plurality of second source gas discharge holes of the shower plate. It is discharged from.

これに対して、第１原料ガス中間室の第１原料ガスは、複数の柱が存在しない場合には、広い空間である第１原料ガス中間室から複数の第１原料ガス管を通してシャワープレートの複数の第１原料ガス吐出孔から吐出される。   On the other hand, the first source gas in the first source gas intermediate chamber is formed in the shower plate through the plurality of first source gas pipes from the first source gas intermediate chamber, which is a large space, when there are no plurality of columns. It discharges from the some 1st source gas discharge hole.

したがって、第１原料ガス中間室と第２原料ガス中間室との空間の構造上の違いにより、第１原料ガス吐出孔及び第２原料ガス吐出孔から吐出される各ガスフローが両ガス間で不均一となる恐れがある。   Therefore, due to the structural difference in the space between the first source gas intermediate chamber and the second source gas intermediate chamber, each gas flow discharged from the first source gas discharge hole and the second source gas discharge hole is between the two gases. There is a risk of non-uniformity.

そこで、本発明では、第１原料ガス中間室には、複数の柱が、複数の第２原料ガス吐出孔と同じ平面位置に設けられている。ここで、複数の第１原料ガス吐出孔及び複数の第２原料ガス吐出孔はシャワープレートに配設されているので、第２原料ガス中間室に林立された第１原料ガス管と同じ配列構造で、第１原料ガス中間室に複数の柱が林立されていることになる。   Therefore, in the present invention, the first source gas intermediate chamber is provided with a plurality of columns at the same plane position as the plurality of second source gas discharge holes. Here, since the plurality of first source gas discharge holes and the plurality of second source gas discharge holes are arranged in the shower plate, the same arrangement structure as the first source gas pipes erected in the second source gas intermediate chamber Thus, a plurality of pillars are erected in the first source gas intermediate chamber.

この結果、第１原料ガス中間室の空間構造と第２原料ガス中間室の空間構造とが同じになるので、第１原料ガス中間室のガスフロー及び第１原料ガス中間室のガスフローが同じになり、これにより、第１原料ガス中間室を通して第１原料ガス吐出孔から吐出されるガスフローと、第２原料ガス中間室を通して第２原料ガス吐出孔から吐出されるガスフローとが同じになる。   As a result, the space structure of the first source gas intermediate chamber and the space structure of the second source gas intermediate chamber are the same, so the gas flow in the first source gas intermediate chamber and the gas flow in the first source gas intermediate chamber are the same. Thus, the gas flow discharged from the first source gas discharge hole through the first source gas intermediate chamber is the same as the gas flow discharged from the second source gas discharge hole through the second source gas intermediate chamber. Become.

したがって、シャワープレートを用いて少なくとも２種類の反応ガスを成長室内に供給する場合に、ガス吐出孔から成長室へ供給されるガスフローを均一化することができる。これにより、被成膜基板の成膜厚・組成比の均一性が向上し、高品質な結晶成長が可能となる。また、成膜条件が安定するため、最適な条件での成膜が可能となるため、成膜効率も向上できる。   Therefore, when supplying at least two types of reaction gases into the growth chamber using the shower plate, the gas flow supplied from the gas discharge holes to the growth chamber can be made uniform. Thereby, the uniformity of the film thickness and composition ratio of the film formation substrate is improved, and high-quality crystal growth is possible. In addition, since the film formation conditions are stable, film formation under optimum conditions is possible, so that the film formation efficiency can be improved.

また、本発明の気相成長装置では、前記第１原料ガス中間室における複数の柱を加熱する柱加熱手段が設けられていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that a column heating means for heating a plurality of columns in the first source gas intermediate chamber is provided.

これにより、柱加熱手段によって、第１原料ガス中間室に分散して配置されている複数の柱が加熱されるので、第１原料ガス中間室内の第１原料ガスが均一に加熱される。その結果、加熱により第１原料ガスが活性化され、成膜時のドープを促進することができる。   Thus, the column heating means heats the plurality of columns dispersed and arranged in the first source gas intermediate chamber, so that the first source gas in the first source gas intermediate chamber is heated uniformly. As a result, the first source gas is activated by heating, and the dope during film formation can be promoted.

この結果、活性化されない第１原料ガスによる成膜時よりも、成膜効率が向上する。さらに、所望の膜厚及び組成比を得ることが可能である。また、均一に活性化された第１原料ガスが供給されるため、成膜厚・組成比の均一性が向上し、高品質な結晶成長が可能となる。   As a result, the film formation efficiency is improved as compared with the film formation using the first raw material gas that is not activated. Furthermore, it is possible to obtain a desired film thickness and composition ratio. In addition, since the uniformly activated first source gas is supplied, the uniformity of film thickness and composition ratio is improved, and high-quality crystal growth is possible.

また、本発明の気相成長装置では、前記複数の柱が加熱される第１原料ガス中間室は、前記シャワープレートから最も遠い層に設けられていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that the first source gas intermediate chamber in which the plurality of pillars are heated is provided in a layer farthest from the shower plate.

すなわち、加熱を望まない原料ガスの層とシャワープレートとの間に加熱される層を配置する場合には、隣接する加熱を望まない層への柱加熱手段からの直接的熱伝導防止策が両隣接層に必要となる。   That is, when a layer to be heated is disposed between the source gas layer that does not require heating and the shower plate, both measures for preventing direct heat conduction from the column heating means to the adjacent layer that does not require heating are provided. Necessary for adjacent layers.

しかし、本発明では、前記複数の柱が加熱される第１原料ガス中間室は、前記シャワープレートから最も遠い層に設けられているので、熱伝導防止策は片側の隣接層で足りる。   However, in the present invention, the first source gas intermediate chamber in which the plurality of pillars are heated is provided in a layer farthest from the shower plate, so that the heat conduction prevention measure is sufficient in one adjacent layer.

また、本発明の気相成長装置では、前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、熱伝導性材料で構成されていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus according to the present invention, it is preferable that the plurality of columns in the first source gas intermediate chamber are made of a heat conductive material.

これにより、第１原料ガス中間室における複数の柱が短時間で加熱されるので、第１原料ガス中間室内における第１原料ガスの加熱を高効率で行うことができる。   As a result, the plurality of pillars in the first source gas intermediate chamber are heated in a short time, so that the first source gas in the first source gas intermediate chamber can be heated with high efficiency.

また、本発明の気相成長装置では、前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、前記第２原料ガス中間室とは反対側が熱伝導性の良い材料で構成されていると共に、第２原料ガス中間室側が該第２原料ガス中間室とは反対側よりも熱伝導性の悪い材料で構成されていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the plurality of columns in the first source gas intermediate chamber are made of a material having good thermal conductivity on the opposite side to the second source gas intermediate chamber, and the second The source gas intermediate chamber side is preferably made of a material having a lower thermal conductivity than the side opposite to the second source gas intermediate chamber.

これにより、第１原料ガス中間室における第２原料ガス中間室との境界板への熱伝導性が悪くなるので、第１原料ガス中間室における第２原料ガス中間室との境界板への伝熱による、第２原料ガス中間室に充満される第２原料ガスへの局所的加熱の影響を防止することができる。また、複数の柱から第１原料ガス中間室における第２原料ガス中間室との境界板へ熱が逃げるのを低減できるので、第１原料ガス中間室に充満される第１原料ガスの活性化を効率的に行うことができ、省エネとなる。   As a result, the thermal conductivity of the first source gas intermediate chamber to the boundary plate with the second source gas intermediate chamber is deteriorated, so that the first source gas intermediate chamber is transferred to the boundary plate with the second source gas intermediate chamber. The influence of local heating on the second source gas filled in the second source gas intermediate chamber due to heat can be prevented. Moreover, since it can reduce that a heat | fever escapes from several pillars to the boundary board with the 2nd source gas intermediate chamber in the 1st source gas intermediate chamber, activation of the 1st source gas with which the 1st source gas intermediate chamber is filled up Can be carried out efficiently and energy saving.

また、本発明の気相成長装置では、前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、第２原料ガス中間室との境界板との間に隙間を有して設けられていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that the plurality of columns in the first source gas intermediate chamber are provided with a gap between the boundary plate and the second source gas intermediate chamber. .

これにより、整流機能を確保しながら、複数の柱が第１原料ガス中間室における第２原料ガス中間室との境界板に接触しないので、複数の柱から第１原料ガス中間室における第２原料ガス中間室との境界板への熱伝導性が悪くなる。この結果、第１原料ガス中間室における第２原料ガス中間室との境界板への伝熱による、第２原料ガス中間室に充満される第２原料ガスへの局所的加熱の影響を防止することができる。また、複数の柱から第１原料ガス中間室における第２原料ガス中間室との境界板へ熱が逃げるのを低減できるので、第１原料ガス中間室に充満される第１原料ガスの活性化を効率的に行うことができ、省エネとなる。   Accordingly, the plurality of columns do not contact the boundary plate with the second source gas intermediate chamber in the first source gas intermediate chamber while ensuring the rectifying function, so the second source material in the first source gas intermediate chamber from the plurality of columns. The thermal conductivity to the boundary plate with the gas intermediate chamber is deteriorated. As a result, the influence of local heating on the second source gas filled in the second source gas intermediate chamber due to heat transfer to the boundary plate with the second source gas intermediate chamber in the first source gas intermediate chamber is prevented. be able to. Moreover, since it can reduce that a heat | fever escapes from several pillars to the boundary board with the 2nd source gas intermediate chamber in the 1st source gas intermediate chamber, activation of the 1st source gas with which the 1st source gas intermediate chamber is filled up Can be carried out efficiently and energy saving.

また、本発明の気相成長装置では、前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、第２原料ガス中間室との境界板側が先細りとなっていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that the plurality of columns in the first source gas intermediate chamber are tapered on the side of the boundary plate with the second source gas intermediate chamber.

これにより、整流機能を確保しながら、第１原料ガス中間室における第２原料ガス中間室との境界板との接触面積が小さくなり、かつ複数の柱から第１原料ガス中間室における第２原料ガス中間室との境界板への熱伝導性が悪くなる。この結果、第１原料ガス中間室における第２原料ガス中間室との境界板への伝熱による、第２原料ガス中間室に充満される第２原料ガスへの局所的加熱の影響を防止することができる。また、複数の柱から第１原料ガス中間室における第２原料ガス中間室との境界板へ熱が逃げるのを低減できるので、第１原料ガス中間室に充満される第１原料ガスの活性化を効率的に行うことができ、省エネとなる。   Accordingly, the contact area of the first source gas intermediate chamber with the boundary plate with the second source gas intermediate chamber is reduced while ensuring the rectifying function, and the second source material in the first source gas intermediate chamber is reduced from the plurality of columns. The thermal conductivity to the boundary plate with the gas intermediate chamber is deteriorated. As a result, the influence of local heating on the second source gas filled in the second source gas intermediate chamber due to heat transfer to the boundary plate with the second source gas intermediate chamber in the first source gas intermediate chamber is prevented. be able to. Moreover, since it can reduce that a heat | fever escapes from several pillars to the boundary board with the 2nd source gas intermediate chamber in the 1st source gas intermediate chamber, activation of the 1st source gas with which the 1st source gas intermediate chamber is filled up Can be carried out efficiently and energy saving.

また、本発明の気相成長装置では、前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、前記複数の第１原料ガス吐出孔と同じ平面位置にも、第２原料ガス中間室との境界板との間に隙間を有して設けられていると共に、前記第２原料ガス中間室には、前記複数の第２原料ガス吐出孔と同じ平面位置に第２原料ガス中間室におけるシャワープレートとの間、又はシャワープレート側の境界板との間に隙間を有して複数の柱が設けられていることが好ましい。   Further, in the vapor phase growth apparatus of the present invention, the plurality of columns in the first source gas intermediate chamber are arranged at the same plane position as the plurality of first source gas discharge holes, and the boundary plate with the second source gas intermediate chamber Between the second source gas intermediate chamber and the shower plate in the second source gas intermediate chamber at the same plane position as the plurality of second source gas discharge holes. It is preferable that a plurality of pillars are provided with a gap between them or a boundary plate on the shower plate side.

これにより、第１原料ガス中間室における柱の数が増すので、第１原料ガス中間室における第１原料ガスがより短時間で加熱される。したがって、第１原料ガス中間室内における第１原料ガスの加熱をより高効率で行うことができる。   Thereby, since the number of columns in the first source gas intermediate chamber is increased, the first source gas in the first source gas intermediate chamber is heated in a shorter time. Therefore, the heating of the first source gas in the first source gas intermediate chamber can be performed with higher efficiency.

この場合、第１原料ガス中間室における柱の数を増すことによって、第１原料ガスと第２原料ガスとの各ガスフローが変化することになる。この点、本発明では、第２原料ガス中間室には、複数の第２原料ガス吐出孔と同じ平面位置に第２原料ガス中間室における床面との間に隙間を有して複数の柱が設けられている。   In this case, each gas flow of the first source gas and the second source gas is changed by increasing the number of columns in the first source gas intermediate chamber. In this regard, in the present invention, the second source gas intermediate chamber has a plurality of columns with a gap between the second source gas intermediate chamber and the floor surface in the same plane position as the plurality of second source gas discharge holes. Is provided.

したがって、第１原料ガス中間室と第２原料ガス中間室との各空間の構造上の同一性は確保されるので、第１原料ガスと第２原料ガスとの各ガスフローが変化することはない。   Therefore, since the structural identity of the spaces of the first source gas intermediate chamber and the second source gas intermediate chamber is ensured, the gas flows of the first source gas and the second source gas change. Absent.

また、本発明の気相成長装置では、前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、立設方向に垂直な断面形状が多角形となっていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that the plurality of columns in the first source gas intermediate chamber have a polygonal cross-sectional shape perpendicular to the standing direction.

これにより、柱の表面積が円に比べて増加するので、第１原料ガス中間室内における第１原料ガスの加熱をより高効率で行うことができる。   Thereby, since the surface area of a pillar increases compared with a circle, heating of the 1st source gas in the 1st source gas intermediate room can be performed more efficiently.

また、本発明の気相成長装置では、前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、フィンを有していることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that the plurality of columns in the first source gas intermediate chamber have fins.

これにより、柱の表面積が増加するので、第１原料ガス中間室内における第１原料ガスの加熱をより高効率で行うことができる。   Thereby, since the surface area of the column increases, the heating of the first source gas in the first source gas intermediate chamber can be performed with higher efficiency.

また、本発明の気相成長装置では、前記第１原料ガスは、Ｖ族系ガスであると共に、前記第２原料ガスは、III族系ガスであることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that the first source gas is a group V gas and the second source gas is a group III gas.

これにより、第１原料ガス中間室であるＶ族系ガスの空間構造と第２原料ガス中間室であるIII族系ガスの空間構造とが同じになるので、第１原料ガス中間室のガスフロー及び第１原料ガス中間室のガスフローが同じになり、これにより、第１原料ガス中間室を通して第１原料ガス吐出孔から吐出されるＶ族系ガスのガスフローと、第２原料ガス中間室を通してから第２原料ガス吐出孔から吐出されるIII族系ガスのガスフローとが同じになる。   As a result, the space structure of the group V gas that is the first source gas intermediate chamber is the same as the space structure of the group III gas that is the second source gas intermediate chamber, so that the gas flow in the first source gas intermediate chamber is the same. And the first raw material gas intermediate chamber have the same gas flow, whereby the gas flow of the group V gas discharged from the first raw material gas discharge hole through the first raw material gas intermediate chamber and the second raw material gas intermediate chamber After that, the gas flow of the group III-based gas discharged from the second source gas discharge hole is the same.

したがって、シャワープレートを用いて少なくともIII族系ガスとＶ族系ガスとの２種類の反応ガスを成長室内に供給する場合に、ガス吐出孔から成長室へ供給されるガスフローを均一化することができる。これにより、被成膜基板の成膜厚・組成比の均一性が向上し、高品質な結晶成長が可能となる。また、成膜条件が安定するため、最適な条件での成膜が可能となるため、成膜効率も向上できる。   Therefore, when supplying at least two types of reaction gases of group III gas and group V gas into the growth chamber using the shower plate, the gas flow supplied from the gas discharge hole to the growth chamber is made uniform. Can do. Thereby, the uniformity of the film thickness and composition ratio of the film formation substrate is improved, and high-quality crystal growth is possible. In addition, since the film formation conditions are stable, film formation under optimum conditions is possible, so that the film formation efficiency can be improved.

また、本発明の気相成長装置では、前記Ｖ族系ガスは、アンモニアを含むガスであることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the group V gas is preferably a gas containing ammonia.

これにより、III−Ｖ族の例えばナイトライド（nitride）系の結晶成長において、より、成膜厚・組成比の均一化及び成膜効率の向上が可能となる。すなわち、例えば、III−Ｖ族ナイトライド（nitride）系であるＩｎＧａＮやＩｎＧａＮＡｓ等の結晶成長を行う場合では、被成膜基板以外での反応や熱分解及び成長膜のホール発生等が生じるため、６００℃以下の低温成長が行われる。この場合、６００℃以下の低温では、アンモニア分子が活性化されず、Ｎ原子が成長膜にドープされ難い。   This makes it possible to make the film thickness and composition ratio uniform and improve the film formation efficiency in the group III-V crystal growth, for example, nitride. That is, for example, in the case of crystal growth of a group III-V nitride such as InGaN or InGaNAs, reaction other than the deposition target substrate, thermal decomposition, generation of holes in the growth film, and the like occur. Low temperature growth at 600 ° C. or lower is performed. In this case, at a low temperature of 600 ° C. or lower, the ammonia molecules are not activated and it is difficult for the growth film to be doped with N atoms.

しかし、本発明によれば、アンモニアを含むＶ族系ガスのみを８００℃に加熱し、活性化したガスを成長室に供給できる。この結果、活性化されないＶ族系ガスによる成膜時よりも、成膜効率が格段に向上する。さらに、所望の膜厚及び組成比を得ることが可能である。また、均一に活性化されたIII族系ガス及びＶ族系ガスが供給されるため、成膜厚・組成比の均一性が向上し、高品質な結晶成長が可能となる。   However, according to the present invention, only the group V gas containing ammonia can be heated to 800 ° C. and the activated gas can be supplied to the growth chamber. As a result, the film formation efficiency is remarkably improved as compared with the case of film formation using a group V gas that is not activated. Furthermore, it is possible to obtain a desired film thickness and composition ratio. Further, since the uniformly activated group III-based gas and group V-based gas are supplied, the uniformity of the film thickness and composition ratio is improved, and high-quality crystal growth is possible.

また、本発明の気相成長装置では、前記複数の第１原料ガス吐出孔及び複数の第２原料ガス吐出孔は、シャワープレートの周辺部では中央部よりも各孔径が小さいことが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that the plurality of first source gas discharge holes and the plurality of second source gas discharge holes have smaller hole diameters in the peripheral part of the shower plate than in the central part.

これにより、シャワープレートの周辺部に多くの第１原料ガス及び第２原料ガスが吐出されることによる、被成膜基板以外での反応や熱分解及び成長膜のホール発生等が生じるのを防止することができる。   As a result, a large amount of the first source gas and the second source gas are discharged to the periphery of the shower plate, thereby preventing a reaction other than the deposition target substrate, thermal decomposition, generation of holes in the growth film, and the like. can do.

また、本発明の気相成長装置では、前記シャワープレートには、第１原料ガス吐出孔と第２原料ガス吐出孔との間に不活性ガス吐出孔が設けられていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the shower plate is preferably provided with an inert gas discharge hole between the first source gas discharge hole and the second source gas discharge hole.

これにより、シャワープレートにおける第１原料ガス吐出孔及び第２原料ガス吐出孔の目詰まりを防止することができる。   Thereby, the clogging of the first source gas discharge hole and the second source gas discharge hole in the shower plate can be prevented.

本発明の半導体素子の製造方法は、上記課題を解決するために、上記記載の気相成長装置を用いて、半導体素子を製造することを特徴としている。   The semiconductor element manufacturing method of the present invention is characterized in that a semiconductor element is manufactured using the vapor phase growth apparatus described above in order to solve the above-mentioned problems.

上記発明によれば、シャワープレートを用いて少なくとも２種類の反応ガスを成長室内に供給する場合に、被成膜基板上のガス濃度分布を均一化することができる気相成長装置を用いた半導体素子の製造方法を提供することができる。   According to the above invention, when supplying at least two kinds of reaction gases into the growth chamber using the shower plate, the semiconductor using the vapor phase growth apparatus that can make the gas concentration distribution on the deposition target substrate uniform. An element manufacturing method can be provided.

本発明の気相成長装置は、以上のように、シャワープレート上に、上記第２原料ガスと第１原料ガスとのそれぞれを充満させる互いに隔離された第２原料ガス中間室と第１原料ガス中間室とがこの順に積層され、上記第２原料ガス中間室には、上記第１原料ガス中間室から上記シャワープレートの複数の第１原料ガス吐出孔に連通する複数の第１原料ガス管が貫通して設けられていると共に、上記第１原料ガス中間室には、複数の柱が、上記複数の第２原料ガス吐出孔と同じ平面位置に設けられているものである。   As described above, the vapor phase growth apparatus according to the present invention includes the second source gas intermediate chamber and the first source gas which are isolated from each other and fill the shower plate with the second source gas and the first source gas, respectively. Intermediate chambers are stacked in this order, and the second source gas intermediate chamber has a plurality of first source gas pipes communicating from the first source gas intermediate chamber to the plurality of first source gas discharge holes of the shower plate. The first source gas intermediate chamber is provided with a plurality of columns at the same plane position as the plurality of second source gas discharge holes.

また、本発明の半導体素子の製造方法は、以上のように、上記記載の気相成長装置を用いて、半導体素子を製造する方法である。   Moreover, the manufacturing method of the semiconductor element of this invention is a method of manufacturing a semiconductor element using the above-mentioned vapor phase growth apparatus as mentioned above.

それゆえ、シャワープレートを用いて少なくとも２種類の反応ガスを成長室内に供給する場合に、ガス吐出孔から成長室へ供給されるガスフローを均一化することができる気相成長装置及び半導体素子の製造方法を提供するという効果を奏する。   Therefore, when supplying at least two types of reaction gases into the growth chamber using a shower plate, a vapor phase growth apparatus and a semiconductor element capable of uniformizing the gas flow supplied from the gas discharge holes to the growth chamber There is an effect of providing a manufacturing method.

本発明の一実施形態について図１ないし図１５に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表わすものとする。
（装置の基本構成）
図２に、本発明の気相成長装置としてのＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相堆積）装置の一例である縦型シャワーヘッド型のＭＯＣＶＤ装置１０の模式的な構成の一例を示す。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 15 as follows. In the drawings of the present embodiment, the same reference numerals denote the same or corresponding parts.
(Basic configuration of the device)
FIG. 2 shows an example of a schematic configuration of a vertical showerhead type MOCVD apparatus 10 which is an example of a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus as a vapor phase growth apparatus of the present invention. .

本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０は、図２に示すように、中空部である成長室１を有する反応炉２と、被成膜基板３を載置するサセプタ４と、上記サセプタ４に対向しかつ底面にシャワープレート２１を持つシャワーヘッド２０とを含んでいる。   As shown in FIG. 2, the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment has a reaction furnace 2 having a growth chamber 1 that is a hollow portion, a susceptor 4 on which a deposition target substrate 3 is placed, and the susceptor 4. And a shower head 20 having a shower plate 21 on the bottom surface.

上記サセプタ４の下側には被成膜基板３を加熱するヒータ５及び支持台６が設けられており、支持台６に取り付けた回転軸７が図示しないアクチュエータ等によって回転することにより、上記サセプタ４及びヒータ５が、サセプタ４の上面（シャワープレート２１側の面）が対向するシャワープレート２１と平行な状態を保ちながら回転するようになっている。上記サセプタ４、ヒータ５、支持台６及び回転軸７の周囲には、ヒータカバーである被覆板８が、これらサセプタ４、ヒータ５、支持台６及び回転軸７を取り囲むように設けられている。   A heater 5 and a support base 6 for heating the deposition substrate 3 are provided below the susceptor 4, and a rotating shaft 7 attached to the support base 6 is rotated by an actuator or the like (not shown). 4 and the heater 5 are configured to rotate while maintaining a state in which the upper surface of the susceptor 4 (the surface on the shower plate 21 side) is parallel to the facing shower plate 21. A cover plate 8 serving as a heater cover is provided around the susceptor 4, the heater 5, the support base 6 and the rotary shaft 7 so as to surround the susceptor 4, the heater 5, the support base 6 and the rotary shaft 7. .

また、ＭＯＣＶＤ装置１０は、成長室１の内部のガスを外部に排出するためのガス排出部１１と、このガス排出部１１に接続されたパージライン１２と、このパージライン１２に接続された排ガス処理装置１３とを有している。これにより、成長室１の内部に導入されたガスはガス排出部１１を通して成長室１の外部に排出され、排出されたガスはパージライン１２を通って排ガス処理装置１３に導入され、排ガス処理装置１３において無害化される。   The MOCVD apparatus 10 includes a gas discharge unit 11 for discharging the gas inside the growth chamber 1 to the outside, a purge line 12 connected to the gas discharge unit 11, and an exhaust gas connected to the purge line 12. And a processing device 13. Thereby, the gas introduced into the inside of the growth chamber 1 is discharged to the outside of the growth chamber 1 through the gas discharge unit 11, and the discharged gas is introduced into the exhaust gas treatment device 13 through the purge line 12. 13 is detoxified.

さらに、ＭＯＣＶＤ装置１０は、III族元素を含む第２原料ガスとしてのIII族系ガスの供給源となるIII族系ガス供給源３１と、このIII族系ガス供給源３１から供給されたIII族系ガスをシャワーヘッド２０に供給するためのIII族系ガス配管３２と、III族系ガス供給源３１から供給されるIII族系ガスの供給量を調節することができるIII族系ガス供給量調節部としてのマスフローコントローラ３３とを有している。上記III族系ガス供給源３１は、III族系ガス配管３２によって、マスフローコントローラ３３を介して、シャワーヘッド２０のIII族系ガス供給部２３に接続されている。   Furthermore, the MOCVD apparatus 10 includes a group III gas supply source 31 serving as a source of a group III gas as a second source gas containing a group III element, and a group III supplied from the group III gas supply source 31. Group III gas supply amount adjustment capable of adjusting the supply amount of the group III gas supplied from the group III gas pipe 32 and the group III gas supply source 31 for supplying the system gas to the shower head 20 And a mass flow controller 33 as a unit. The group III gas supply source 31 is connected to a group III gas supply unit 23 of the shower head 20 via a mass flow controller 33 by a group III gas pipe 32.

なお、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）等があり、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１種類以上を用いることができる。   In this embodiment, examples of the group III element include Ga (gallium), Al (aluminum), and In (indium), and examples of the group III gas containing the group III element include trimethylgallium. One or more organic metal gases such as (TMG) or trimethylaluminum (TMA) can be used.

また、このＭＯＣＶＤ装置１０は、Ｖ族元素を含む第１原料ガスとしてのＶ族系ガスの供給源となるＶ族系ガス供給源３４と、Ｖ族系ガス供給源３４から供給されたＶ族系ガスをシャワーヘッド２０に供給するためのＶ族系ガス配管３５と、Ｖ族系ガス供給源３４から供給されるＶ族系ガスの供給量を調節することができるＶ族系ガス供給量調節部であるマスフローコントローラ３６とを有している。上記Ｖ族系ガス供給源３４は、Ｖ族系ガス配管３５によって、マスフローコントローラ３６を介してシャワーヘッド２０のＶ族系ガス供給部２４に接続されている。   In addition, the MOCVD apparatus 10 includes a group V gas supply source 34 serving as a source of a group V gas as a first source gas containing a group V element, and a group V supplied from the group V gas supply source 34. V group gas supply amount adjustment that can adjust the supply amount of the V group gas supplied from the V group gas pipe 35 and the V group gas supply source 34 for supplying the system gas to the shower head 20 And a mass flow controller 36 as a unit. The group V gas supply source 34 is connected to the group V gas supply unit 24 of the shower head 20 through a mass flow controller 36 by a group V gas pipe 35.

なお、本実施の形態において、Ｖ族元素としては、例えば、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）又はＡｓ（ヒ素）等があり、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１種類以上を用いることができる。 In this embodiment, examples of the group V element include N (nitrogen), P (phosphorus), and As (arsenic), and examples of the group V gas including the group V element include ammonia ( One or more of hydrogen compound gases such as NH 3 ), phosphine (PH 3 ), or arsine (AsH 3 ) can be used.

上記マスフローコントローラ３３・３６は図示しない制御部にて制御されるようになっている。   The mass flow controllers 33 and 36 are controlled by a control unit (not shown).

また、冷水供給部２２には、冷水系配管３７により水冷装置３８から冷水が供給されるようになっている。なお、本実施の形態では、冷水供給部２２は冷却水を供給するようになっているが、必ずしも水に限らず、他の液体及び気体による冷媒を用いることが可能である。
（シャワーヘッドの構成）
〈基本構成の説明〉
図１を用いてシャワーヘッド２０の構成を説明する。 The cold water supply unit 22 is supplied with cold water from a water cooling device 38 through a cold water system pipe 37. In the present embodiment, the cold water supply unit 22 supplies the cooling water, but is not necessarily limited to water, and other liquid and gas refrigerants can be used.
(Configuration of shower head)
<Description of basic configuration>
The configuration of the shower head 20 will be described with reference to FIG.

シャワーヘッド２０は、図１に示すように、下から順番に、シャワープレート２１、冷水供給部２２、III族系ガス供給部２３、Ｖ族系ガス供給部２４、及び柱加熱手段としての温度調整機構２５が積層されて構成されている。   As shown in FIG. 1, the shower head 20 includes, in order from the bottom, a shower plate 21, a cold water supply unit 22, a group III gas supply unit 23, a group V gas supply unit 24, and temperature adjustment as a column heating unit. The mechanism 25 is laminated.

上記シャワープレート２１、冷水供給部２２、III族系ガス供給部２３、及びＶ族系ガス供給部２４は積層配置であるため、本実施の形態では、Ｖ族系ガス供給部２４における第１原料ガス中間室としてのＶ族系ガスバッファエリア２４ｂのＶ族系ガスは、III族系ガスバッファエリア２３ｂ及び冷水系バッファエリア２２ｂを貫通して設けられた第１原料ガス管としてのＶ族系ガス供給管２４ｃを通してシャワープレート２１の第１原料ガス吐出孔としてのＶ族系ガス吐出孔Ｈ５から成長室１に吐出される。   Since the shower plate 21, the cold water supply unit 22, the group III-based gas supply unit 23, and the group V-based gas supply unit 24 are stacked, in the present embodiment, the first raw material in the group V-based gas supply unit 24 is used. The group V gas in the group V gas buffer area 24b as the gas intermediate chamber is a group V gas as a first source gas pipe provided through the group III gas buffer area 23b and the cold water buffer area 22b. The gas is discharged into the growth chamber 1 from the group V gas discharge hole H5 as the first source gas discharge hole of the shower plate 21 through the supply pipe 24c.

また、III族系ガス供給部２３における第２原料ガス中間室としてのIII族系ガスバッファエリア２３ｂのIII族系ガスは、冷水系バッファエリア２２ｂを貫通して設けられたIII族系ガス供給管２３ｃを通してシャワープレート２１の第２原料ガス吐出孔としてのIII族系ガス吐出孔Ｈ３から成長室１に吐出される。   The group III gas in the group III gas buffer area 23b as the second source gas intermediate chamber in the group III gas supply unit 23 is a group III gas supply pipe provided through the cold water buffer area 22b. It is discharged into the growth chamber 1 through a group III gas discharge hole H3 as a second source gas discharge hole of the shower plate 21 through 23c.

以下、それぞれの説明を行う。
〈シャワープレートの説明〉
図３（ａ）に、図１に示すＭＯＣＶＤ装置１０に用いられるシャワープレート２１の一例の模式的な平面図を示す。 Each will be described below.
<Description of shower plate>
FIG. 3A shows a schematic plan view of an example of the shower plate 21 used in the MOCVD apparatus 10 shown in FIG.

シャワープレート２１には、成長室１にIII族系ガスを供給するためのIII族系ガス吐出孔Ｈ３、及びＶ族系ガスを供給するためのＶ族系ガス吐出孔Ｈ５がそれぞれ複数形成されている。そして、シャワープレート２１の面内（前記サセプタ４に向かい合っている表面内）において、III族系ガス吐出孔Ｈ３とＶ族系ガス吐出孔Ｈ５とが交互に配列されている。図３（ａ）に示す例においては、III族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の配列方向は、水平方向及び垂直方向となっている。つまり、格子状となっている。ただし、この格子は正方格子に限らず、菱形の格子等でもよい。上記シャワープレート２１における、III族系ガス吐出孔Ｈ３の開口部の面積とＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の開口部の面積とは同一となっている。   The shower plate 21 has a plurality of group III gas discharge holes H3 for supplying a group III gas to the growth chamber 1 and a plurality of group V gas discharge holes H5 for supplying a group V gas. Yes. In the plane of the shower plate 21 (in the surface facing the susceptor 4), the group III-based gas discharge holes H3 and the group V-based gas discharge holes H5 are alternately arranged. In the example shown in FIG. 3A, the arrangement direction of the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 is a horizontal direction and a vertical direction. That is, it has a lattice shape. However, this lattice is not limited to a square lattice, and may be a diamond lattice. In the shower plate 21, the area of the opening of the group III gas discharge hole H3 and the area of the opening of the group V gas discharge hole H5 are the same.

なお、図３（ｂ）に示すように、III族系ガス吐出孔Ｈ３とＶ族系ガス吐出孔Ｈ５とがそれぞれ放射状に設けられかつそれらが回転方向に交互に配列されていてもよい。また、図４に示すように、III族系ガス吐出孔Ｈ３とＶ族系ガス吐出孔Ｈ５とがそれぞれ複数単位で交互に配列されていてもよい（同図４においては３個毎に交互に配設されている。）。さらに、図５（ａ）に示すように、上記図３（ａ）に示す格子状配列において、III族系ガス及びＶ族系ガスとは別の他の原料ガス又は不活性ガスにおける他原料ガス吐出孔又は不活性ガス吐出孔が付加されていてもよい。他原料ガス吐出孔が存在する場合には、整流作用及び熱分解作用を促進することができる。また、不活性ガス吐出孔が存在する場合には、III族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の目詰まりを防止する効果がある。このIII族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の目詰まりを防止する観点からすると、図５（ｂ）（ｃ）に示す配列がさらに効果がある。   In addition, as shown in FIG.3 (b), the III group gas discharge hole H3 and the V group gas discharge hole H5 may each be provided radially, and they may be arranged by turns in the rotation direction. Further, as shown in FIG. 4, the group III-based gas discharge holes H3 and the group V-based gas discharge holes H5 may be alternately arranged in a plurality of units (in FIG. 4, every three pieces are alternately arranged). Arranged). Further, as shown in FIG. 5 (a), in the lattice arrangement shown in FIG. 3 (a), another source gas other than the group III-based gas and the group V-based gas or an inert gas is used. A discharge hole or an inert gas discharge hole may be added. When other source gas discharge holes are present, the rectifying action and the thermal decomposition action can be promoted. Further, when the inert gas discharge hole exists, there is an effect of preventing clogging of the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole H5. From the viewpoint of preventing clogging of the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole H5, the arrangement shown in FIGS. 5B and 5C is more effective.

すなわち、これらの関係から分かるように、シャワープレート２１において、III族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５が、他の原料ガスの他原料ガス吐出孔又は不活性ガスの不活性ガス吐出孔の存在の如何に関わらず、それぞれ一個毎に交互に又は複数毎に交互に分布して配設されていることが分かる。   That is, as can be seen from these relationships, in the shower plate 21, the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole H5 are other source gas discharge holes or inert gas inert gas. It can be seen that, regardless of the presence of the discharge holes, they are alternately distributed one by one or alternately every plurality.

次に、上記図３（ａ）（ｂ）、図４、及び図５（ａ）（ｂ）（ｃ）におけるIII族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５のシャワープレート２１における配列においては、シャワープレート２１の中央部と周辺部との違いによって、III族系ガス吐出孔Ｈ３の孔径とＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の孔径とを変更することが好ましい。   Next, the arrangement on the shower plate 21 of the group III-based gas discharge holes H3 and the group V-based gas discharge holes H5 in FIGS. 3 (a), 3 (b), 4 and 5 (a), 5 (b), and 5 (c). In this case, it is preferable to change the hole diameter of the group III gas discharge hole H3 and the hole diameter of the group V gas discharge hole H5 depending on the difference between the central part and the peripheral part of the shower plate 21.

例えば、図６においては、図３（ａ）に示すIII族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５のシャワープレート２１における格子状配列において、シャワープレート２１の中央部２１ａと周辺部２１ｂとの違いによって、III族系ガス吐出孔Ｈ３の孔径とＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の孔径とを変更した場合のシャワープレート２１を示している。具体的には、中央部２１ａで孔径を大きくし、周辺部２１ｂで孔径を小さくしている。これにより、周辺部２１ｂでのガスの流量を抑制することができる。   For example, in FIG. 6, the center portion 21 a and the peripheral portion 21 b of the shower plate 21 in the lattice-like arrangement in the shower plate 21 of the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 shown in FIG. The shower plate 21 when the hole diameter of the group III gas discharge hole H3 and the hole diameter of the group V gas discharge hole H5 are changed is shown. Specifically, the hole diameter is increased at the central portion 21a and the hole diameter is decreased at the peripheral portion 21b. Thereby, the flow volume of the gas in the peripheral part 21b can be suppressed.

なお、図６に示すように、周辺部２１ｂでIII族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の孔径を小さくした場合においても、III族系ガス吐出孔Ｈ３の開口部の面積と、Ｖ族系ガス吐出孔Ｈ５の開口部の面積とは同一となっている。勿論、中央部２１ａにおいても、III族系ガス吐出孔Ｈ３の開口部の面積と、Ｖ族系ガス吐出孔Ｈ５の開口部の面積とは同一となっている。
〈冷水供給部の説明〉
冷水供給部２２は、図１に示すシャワープレート２１を一定の温度以下に冷却することによって、シャワープレート２１への反応生成物の付着を抑制し、III族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の目詰まりを防止する。冷水供給部２２は、シャワープレート２１上に設けられた冷水系バッファエリア２２ｂを有しており、この冷水系バッファエリア２２ｂには、例えば、シャワーヘッド２０の側方から冷却水が流入し、シャワーヘッド２０の反対側の側方から流出するようになっている。
〈ガス供給部の説明〉
図１に示すように、III族系ガス供給部２３は、シャワーヘッド２０の例えば周辺部から供給されたIII族系ガスを均一にIII族系ガス吐出孔Ｈ３に導くため、III族系ガス外環流路２３ａと、第２原料ガス中間室としてのIII族系ガスバッファエリア２３ｂと、このIII族系ガスバッファエリア２３ｂから成長室１に連通するIII族系ガス供給管２３ｃとにより構成されている。なお、III族系ガス供給管２３ｃの断面は、必ずしも円形に限ることはなく、角管、楕円管又はその他の断面でもよい。また、本発明では、冷水供給部２２が無い場合には、III族系ガス供給管２３ｃはなくても良い。その場合には、III族系ガスバッファエリア２３ｂのIII族系ガスはIII族系ガス吐出孔Ｈ３から吐出される。 As shown in FIG. 6, even when the hole diameters of the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole H5 are reduced in the peripheral portion 21b, the area of the opening of the group III gas discharge hole H3 The area of the opening of the V group gas discharge hole H5 is the same. Of course, also in the central portion 21a, the area of the opening of the group III gas discharge hole H3 and the area of the opening of the group V gas discharge hole H5 are the same.
<Description of cold water supply unit>
The cold water supply unit 22 suppresses the adhesion of the reaction product to the shower plate 21 by cooling the shower plate 21 shown in FIG. 1 to a certain temperature or lower, and the group III gas discharge hole H3 and the group V gas The clogging of the discharge hole H5 is prevented. The cold water supply unit 22 has a cold water buffer area 22b provided on the shower plate 21, and cooling water flows into the cold water buffer area 22b from the side of the shower head 20, for example. It flows out from the side opposite to the head 20.
<Description of gas supply unit>
As shown in FIG. 1, the group III-based gas supply unit 23 uniformly introduces the group III-based gas supplied from, for example, the peripheral portion of the shower head 20 to the group III-based gas discharge hole H3. The annular flow path 23a, a group III gas buffer area 23b as a second source gas intermediate chamber, and a group III gas supply pipe 23c communicating with the growth chamber 1 from the group III gas buffer area 23b. . The cross section of the group III-based gas supply pipe 23c is not necessarily limited to a circle, and may be a square pipe, an elliptic pipe, or other cross sections. In the present invention, when the cold water supply unit 22 is not provided, the group III gas supply pipe 23c may not be provided. In this case, the group III gas in the group III gas buffer area 23b is discharged from the group III gas discharge hole H3.

一方、同様に、Ｖ族系ガス供給部２４は、シャワーヘッド２０の周辺部より供給された反応ガスを均一にＶ族系ガス吐出孔Ｈ５に導くため、Ｖ族系ガス外環流路２４ａと、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂと、Ｖ族系ガス供給管２４ｃとにより構成されている。なお、Ｖ族系ガス供給管２４ｃの断面についても、必ずしも円形に限ることはなく、角管、楕円管又はその他の断面でもよい。   On the other hand, similarly, the group V gas supply unit 24 uniformly guides the reaction gas supplied from the peripheral portion of the shower head 20 to the group V gas discharge hole H5. The group V gas buffer area 24b and the group V gas supply pipe 24c are configured. Note that the cross section of the group V gas supply pipe 24c is not necessarily limited to a circular shape, and may be a square tube, an elliptic tube, or other cross sections.

ここで、図７は、Ｖ族系ガス外環流路２４ａの斜視図である（III族系ガス外環流路２３ａも構造は同じであるため説明は省略する。）。   Here, FIG. 7 is a perspective view of the group V gas outer ring passage 24a (the structure of the group III gas outer ring passage 23a is the same, and the description thereof is omitted).

例えば、Ｖ族系ガス外環流路２４ａの横方向から供給されたＶ族系ガスは、Ｖ族系ガス外環流路２４ａの内周側に均等配置された複数の開口Ｈを有する開口付き仕切り２４ｄを介して、周方向に均一にＶ族系ガスバッファエリア２４ｂへ供給される。そして、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂのＶ族系ガスは、前記複数のＶ族系ガス供給管２４ｃを通って、Ｖ族系ガス吐出孔Ｈ５から成長室１へ供給される。   For example, the V group gas supplied from the lateral direction of the V group gas outer ring passage 24a is a partition 24d with an opening having a plurality of openings H that are evenly arranged on the inner peripheral side of the V group gas outer ring passage 24a. Then, the gas is supplied uniformly to the group V gas buffer area 24b in the circumferential direction. The V group gas in the V group gas buffer area 24b is supplied to the growth chamber 1 from the V group gas discharge hole H5 through the plurality of V group gas supply pipes 24c.

すなわち、図１に示すように、III族系ガスバッファエリア２３ｂ内には、Ｖ族系ガス供給管２４ｃが、それぞれのガスが混合しないよう分離されて配置されている。つまり、III族系ガスバッファエリア２３ｂの平面においては、III族系ガス吐出孔Ｈ３の位置には、III族系ガスバッファエリア２３ｂからIII族系ガス吐出孔Ｈ３へ連通されるIII族系ガス供給管２３ｃが配置されていると共に、Ｖ族系ガス吐出孔Ｈ５の位置には、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂからＶ族系ガス吐出孔Ｈ５に連通されるＶ族系ガス供給管２４ｃが柱のように林立していることになる。   That is, as shown in FIG. 1, a group V gas supply pipe 24 c is arranged in the group III gas buffer area 23 b so as not to mix the respective gases. That is, in the plane of the group III gas buffer area 23b, the group III gas supply gas communicated from the group III gas buffer area 23b to the group III gas discharge hole H3 is provided at the position of the group III gas discharge hole H3. A pipe 23c is disposed, and a group V gas supply pipe 24c communicating from the group V gas buffer area 24b to the group V gas discharge hole H5 is provided at the position of the group V gas discharge hole H5. It will be so forested.

また、本実施の形態では、図１に示すように、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂに、III族系ガス吐出孔Ｈ３と同じ平面位置に柱としてのダミー柱２５ｃが配置されている。つまり、ダミー柱２５ｃは、III族系ガス供給管２３ｃと同じ平面上の配置位置に設けられていると共に、その平面形状もIII族系ガス供給管２３ｃと同じ平面形状を有している。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a dummy column 25c as a column is arranged in the group V gas buffer area 24b at the same plane position as the group III gas discharge hole H3. That is, the dummy column 25c is provided at the same position on the same plane as the group III-based gas supply pipe 23c, and the planar shape thereof has the same planar shape as that of the group III-based gas supply pipe 23c.

これにより、III族系ガスバッファエリア２３ｂとＶ族系ガスバッファエリア２４ｂとにおけるガス流れを同じにすることができ、III族系ガスとＶ族系ガスとにおいて、成長室１に供給されるガスの分布を同等にすることができるという整流機能を有することとなっている。   Thereby, the gas flows in the group III gas buffer area 23b and the group V gas buffer area 24b can be made the same, and the gas supplied to the growth chamber 1 in the group III gas and the group V gas. It is supposed to have a rectifying function that can be made equal in distribution.

ところで、結晶成長においては、気相反応を行う温度にも考慮する必要がある。   By the way, in the crystal growth, it is necessary to consider the temperature at which the gas phase reaction is performed.

すなわち、III−Ｖ族半導体結晶の成長においては、一般的に、III族系ガスは金属ガスが用いられ、Ｖ族系ガスは有機ガスが用いられることが多い。   That is, in the growth of a III-V group semiconductor crystal, a metal gas is generally used as the group III gas, and an organic gas is often used as the group V gas.

ここで、気相反応における温度が高すぎると、金属ガスが処理室の壁面等の成長基板以外で反応し、成膜効率の低下に繋がる。また、バッファエリアから処理室への連通部分であるガス吐出孔にて反応してしまうと、ガス吐出孔が目詰まりする恐れもある。ガス吐出孔が目詰まりすると、ガス吐出孔の径が変わり、ガスフローの条件が変わってしまうため、所望の膜質及び成長レートを得ることができなくなる。また、成長膜の再蒸発や成長膜でのホールの発生等により、膜質及び成長レートの劣化の恐れがある。   Here, when the temperature in the gas phase reaction is too high, the metal gas reacts on a substrate other than the growth substrate such as the wall surface of the processing chamber, leading to a decrease in film formation efficiency. In addition, if a reaction occurs in the gas discharge hole, which is a communication portion from the buffer area to the processing chamber, the gas discharge hole may be clogged. When the gas discharge hole is clogged, the diameter of the gas discharge hole is changed and the gas flow conditions are changed, so that it is impossible to obtain a desired film quality and growth rate. In addition, the film quality and the growth rate may be deteriorated due to re-evaporation of the growth film or generation of holes in the growth film.

一方、気相反応における温度が低すぎると、反応が進行し難く、成長レートが劣化する恐れがある。また、分子が分解して成長膜にドープされない、或いは分子のままドープされてホールを形成してしまう等、膜質及び成長レートの劣化の恐れがある。   On the other hand, if the temperature in the gas phase reaction is too low, the reaction hardly proceeds and the growth rate may be deteriorated. In addition, the film quality and growth rate may be deteriorated, for example, molecules are decomposed and are not doped into the growth film, or molecules are doped as they are to form holes.

いずれの場合も、デバイスに使用するには不都合が生じる。このため、気相反応は最適温度で行われることが望まれる。   In either case, inconvenience arises for use in the device. For this reason, it is desirable that the gas phase reaction be performed at an optimum temperature.

例えばＩｎＧａＮやＩｎＧａＮＡｓ等の結晶成長を行う場合、６００℃以上の高温にすると、成長した結晶が熱分解し、成長膜にホールが発生する。このため、著しく導電率が劣化し、デバイスとして使用できない。また、５００〜６００℃では、ナイトライド（nitride）系の材料ガスとしてよく用いられるアンモニア分子が分解せず、Ｎ原子が成長膜にドープされ難く、デバイスとして使用するに至らない。   For example, when crystal growth of InGaN, InGaNAs or the like is performed, if the temperature is raised to 600 ° C. or higher, the grown crystal is thermally decomposed and holes are generated in the growth film. For this reason, electrical conductivity deteriorates remarkably and cannot be used as a device. Moreover, at 500-600 degreeC, the ammonia molecule | numerator often used as a nitride-type material gas is not decomposed | disassembled, N atom is hard to dope to a growth film | membrane, and it does not use as a device.

そこで、Ｖ族系ガスを予め成膜域以外で加熱し、活性化されたガスを成膜域に供給することにより、基板温度をIII族系ガスが熱分解しない程度の温度を保ったまま、気相反応を進行させる手法が知られている。   Therefore, by heating the group V gas outside the film formation zone in advance and supplying the activated gas to the film formation zone, the substrate temperature is maintained at a temperature at which the group III gas is not thermally decomposed. Techniques for advancing gas phase reactions are known.

例えば、特許文献２では、図１８に示すように、成膜域の上流のガス配管流路３０１でガスを予熱機３０２にて予備加熱する手法が提案されている。   For example, in Patent Document 2, as shown in FIG. 18, a method of preheating gas with a preheater 302 in a gas pipe channel 301 upstream of a film formation region is proposed.

また、特許文献３では、図１９に示すように、成膜域へガスを供給するガス吐出口付近を、ヒータ４０１にて加熱することによって、成膜域に活性化したガスを供給する手法が提案されている。   In Patent Document 3, as shown in FIG. 19, there is a method of supplying activated gas to a film formation region by heating the vicinity of a gas discharge port for supplying gas to the film formation region with a heater 401. Proposed.

しかしながら、特許文献２及び特許文献３では、熱分布は均一ではないため、必ずしも均一に活性化されたガスが、Ｖ族系ガス吐出孔から成長室へ供給されているわけではない。   However, in Patent Document 2 and Patent Document 3, since the heat distribution is not uniform, the uniformly activated gas is not necessarily supplied to the growth chamber from the V group gas discharge hole.

例えば特許文献２では、予備加熱を行ったガス配管流路３０１のガスと加熱されていないガス配管流路３０３のガスとが、シャワーヘッド３０４よりも上流側で混合されており、成長室３０５に達する前に反応が起こるため、成膜効率が低下することが予想される。   For example, in Patent Document 2, the gas in the gas pipe channel 301 that has been preheated and the gas in the gas pipe channel 303 that has not been heated are mixed on the upstream side of the shower head 304, Since the reaction takes place before it reaches, the film formation efficiency is expected to decrease.

また、加熱されたガス配管流路３０１のガスは、ガス配管流路３０３の配管及びシャワーヘッド３０４を通過する間に冷却され、十分に活性化されたガスが成長室３０５に供給されない恐れがある。さらに、通過距離や経路の影響を受けるため、活性化されたガスの分布が不均一となり易い。   Further, the heated gas in the gas pipe flow path 301 is cooled while passing through the pipe in the gas pipe flow path 303 and the shower head 304, and there is a possibility that the fully activated gas is not supplied to the growth chamber 305. . Furthermore, since it is affected by the passage distance and route, the distribution of the activated gas tends to be non-uniform.

また、例えば特許文献３では、シャワープレート４０２或いはガス吐出孔４０３・４０４の周囲を加熱している。シャワープレート４０２全体が加熱されると、ガス露出面にて成長膜が形成され、成長レートが低下してしまう恐れがある。さらに、ガス吐出孔４０３・４０４付近に成長膜が形成されると、ガス吐出孔４０３・４０４が目詰まりする恐れがある。目詰まりすることによって、ガス吐出孔４０３・４０４の径が変わり、ガスフローの条件が変わってしまうため、所望の膜質及び成長レートを得ることができなくなる。   For example, in patent document 3, the periphery of the shower plate 402 or the gas discharge holes 403 and 404 is heated. When the entire shower plate 402 is heated, a growth film is formed on the gas exposed surface, which may reduce the growth rate. Furthermore, if a growth film is formed in the vicinity of the gas discharge holes 403 and 404, the gas discharge holes 403 and 404 may be clogged. By clogging, the diameters of the gas discharge holes 403 and 404 are changed, and the gas flow conditions are changed. Therefore, desired film quality and growth rate cannot be obtained.

さらに、加熱温度を、一方のガスが反応せず、かつ他方のガスが分解する温度に設定する必要がある。しかし、上記のように、Ｖ族系ガスとしてアンモニアを用いる場合、アンモニアが活性化される温度において、反応しないようなIII族系ガスを用いる必要があるため、材料が制限される。少なくとも、ＩｎＮ系の結晶は再分解してしまうため、特許文献３の方法による成膜は難しい。   Furthermore, it is necessary to set the heating temperature to a temperature at which one gas does not react and the other gas decomposes. However, as described above, when ammonia is used as the group V gas, the material is limited because it is necessary to use a group III gas that does not react at the temperature at which ammonia is activated. At least, since the InN-based crystal is decomposed again, film formation by the method of Patent Document 3 is difficult.

そこで、本実施の形態では、図示しないヒータを内蔵した温度調整機構２５を設けることによって、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂ内のＶ族系ガスを加熱すると共に、加熱温度を調整することも可能となっている。   Therefore, in the present embodiment, by providing the temperature adjusting mechanism 25 incorporating a heater (not shown), it is possible to heat the V group gas in the V group gas buffer area 24b and to adjust the heating temperature. It has become.

また、上記ダミー柱２５ｃは、温度調整機構２５から垂下して設けられており、温度調整機構２５が加熱されることにより、熱伝導の良い材料からなるダミー柱２５ｃに熱伝導されるようになっている。その結果、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂのＶ族系ガスが、この温度調整機構２５の底面及びダミー柱２５ｃの表面に接触することによって、加熱されるようになっている。   The dummy column 25c is provided so as to hang down from the temperature adjustment mechanism 25. When the temperature adjustment mechanism 25 is heated, the dummy column 25c is thermally conducted to the dummy column 25c made of a material having good thermal conductivity. ing. As a result, the V group gas in the V group gas buffer area 24b comes into contact with the bottom surface of the temperature adjusting mechanism 25 and the surface of the dummy column 25c to be heated.

この結果、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂのＶ族系ガスの加熱を効率よく行うことができるものとなっている。   As a result, the V group gas in the V group gas buffer area 24b can be efficiently heated.

ここで、本実施の形態では、ダミー柱２５ｃは、図１に示すように、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面に接触して設けられている。しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、図８に示すように、ダミー柱２５ｃがＶ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面である境界板４１と僅かに離れている構成とすることが可能である。   Here, in the present embodiment, the dummy column 25c is provided in contact with the floor surface of the group V gas buffer area 24b as shown in FIG. However, the present invention is not necessarily limited thereto. For example, as shown in FIG. 8, the dummy pillar 25c may be slightly separated from the boundary plate 41 that is the floor surface of the group V gas buffer area 24b. .

この理由は、ダミー柱２５ｃは、整流機能を確保しながら、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂとIII族系ガスバッファエリア２３ｂとの境界板４１に接していないため、境界板４１の伝熱によるIII族系ガスバッファエリア２３ｂに充満されるIII族系ガスに対する局所的加熱の影響を防止するためである。また、ダミー柱２５ｃから境界板４１への熱の逃げを低減できるので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂに充満されるＶ族系ガスの活性化を効率的に行うことができ、省エネとなる。   This is because the dummy column 25c is not in contact with the boundary plate 41 between the group V gas buffer area 24b and the group III gas buffer area 23b while ensuring a rectifying function. This is to prevent the influence of local heating on the group III gas filled in the group gas buffer area 23b. In addition, since the heat escape from the dummy pillar 25c to the boundary plate 41 can be reduced, the group V gas filled in the group V gas buffer area 24b can be activated efficiently and energy saving can be achieved.

また、ダミー柱２５ｃは、図９に示すように、下方に向かって先細りとなるように形成することが可能であると共に、その先端に、例えば、熱伝導が悪い部材４２を付与することが可能である。   Further, as shown in FIG. 9, the dummy pillar 25c can be formed so as to taper downward, and for example, a member 42 having poor heat conduction can be provided at the tip thereof. It is.

これによって、整流機能を確保しながら、境界板４１との接触面積が小さくなり、かつ境界板４１への熱伝導性が悪くなるので、境界板４１の伝熱によるIII族系ガスバッファエリア２３ｂに充満されるIII族系ガスに対する局所的加熱の影響を防止することができる。また、ダミー柱２５ｃから境界板４１への熱の逃げを低減できるので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂに充満されるＶ族系ガスの活性化を効率的に行うことができ、省エネとなる。   As a result, the area of contact with the boundary plate 41 is reduced while ensuring the rectifying function, and the thermal conductivity to the boundary plate 41 is deteriorated. Therefore, in the group III gas buffer area 23b due to heat transfer of the boundary plate 41, The influence of local heating on the group III gas to be filled can be prevented. In addition, since the heat escape from the dummy pillar 25c to the boundary plate 41 can be reduced, the group V gas filled in the group V gas buffer area 24b can be activated efficiently and energy saving can be achieved.

さらに、ダミー柱２５ｃは、図８の構成に加えて、図１０に示すように、さらに、ダミー柱４３をＶ族系ガス供給管２４ｃと同心かつ僅かに離れさせて設け、かつダミー柱４４をIII族系ガス供給管２３ｃと同心かつ僅かに離れさせて設けることが可能である。   Further, in addition to the configuration of FIG. 8, the dummy column 25c is further provided with a dummy column 43 concentrically and slightly separated from the group V gas supply pipe 24c as shown in FIG. It can be provided concentrically and slightly apart from the group III gas supply pipe 23c.

これにより、ダミー柱２５ｃは、整流機能を確保しながら、境界板４１に接していないため、境界板４１の伝熱によるIII族系ガスバッファエリア２３ｂに充満されるIII族系ガスに対する局所的加熱の影響を防止することができる。また、ダミー柱２５ｃから境界板４１への熱の逃げを低減できるので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂに充満されるＶ族系ガスの活性化を効率的に行うことができ、省エネとなる。   As a result, the dummy column 25c is not in contact with the boundary plate 41 while ensuring a rectifying function, so that local heating of the group III gas filled in the group III gas buffer area 23b by heat transfer of the boundary plate 41 is performed. Can be prevented. In addition, since the heat escape from the dummy pillar 25c to the boundary plate 41 can be reduced, the group V gas filled in the group V gas buffer area 24b can be activated efficiently and energy saving can be achieved.

さらに、ダミー柱２５ｃがＶ族系ガス供給管２４ｃと同一平面の配置となるため、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおけるＶ族系ガスのガス流れと、III族系ガスバッファエリア２３ｂにおけるIII族系ガスのガス流れとを同一にすることができる。   Further, since the dummy column 25c is arranged in the same plane as the group V gas supply pipe 24c, the gas flow of the group V gas in the group V gas buffer area 24b and the group III system in the group III gas buffer area 23b. The gas flow of gas can be made the same.

また、ダミー柱２５ｃが、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂからＶ族系ガス供給管２４ｃへ流れ込む開口部の直上に位置するため、Ｖ族系ガスが加熱されたダミー柱２５ｃの近傍を通ってＶ族系ガス供給管２４ｃに流れ込むことになる。したがって、Ｖ族系ガスを加熱が確実に行われるので、Ｖ族系ガスの活性化を確実に行うことができる。   Further, since the dummy column 25c is located immediately above the opening that flows from the V group gas buffer area 24b to the V group gas supply pipe 24c, the dummy column 25c passes through the vicinity of the dummy column 25c where the V group gas is heated. It flows into the group-based gas supply pipe 24c. Therefore, since the group V gas is reliably heated, the group V gas can be reliably activated.

なお、原料ガスとして、III族系ガス及びＶ族系ガスだけでなく、他の原料ガス又は不活性ガスを使用する場合には、シャワーヘッド２０も多段になる。そして、その場合には、ダミー柱２５ｃ等の配設方法は、以下のようにすることが可能である。   In addition, when using not only III group gas and V group gas but other source gas or inert gas as source gas, the shower head 20 also becomes multistage. In this case, the dummy column 25c and the like can be arranged as follows.

例えば、前記図５（ａ）に示すIII族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の配設方法では、図１１（ａ）に示すように、例えば、第２層が他の原料ガス又は不活性ガスの他ガスバッファエリア２６ｂとすることができる。この場合には、図１０の構成に加えて、他ガスバッファエリア２６ｂには、他ガス供給管２６ｃと同心かつ僅かに離れさせてダミー柱４５を設けると共に、第１層であるＶ族系ガスバッファエリア２４ｂにおいてもダミー柱４５と同心かつ境界板４１から僅かに離れさせてダミー柱４６を設ける。また、他ガスバッファエリア２６ｂにおいては、さらに、III族系ガス供給管２３ｃと同心かつ境界板４１ａから僅かに離れさせてダミー柱４７を設ける。   For example, in the method of disposing the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole H5 shown in FIG. 5A, as shown in FIG. Other than the gas or the inert gas, the gas buffer area 26b can be used. In this case, in addition to the configuration shown in FIG. 10, the other gas buffer area 26b is provided with a dummy column 45 concentrically and slightly separated from the other gas supply pipe 26c, and the first group V-group gas. Also in the buffer area 24b, a dummy column 46 is provided concentrically with the dummy column 45 and slightly separated from the boundary plate 41. Further, in the other gas buffer area 26b, a dummy column 47 is further provided concentrically with the group III-based gas supply pipe 23c and slightly separated from the boundary plate 41a.

一方、例えば、前記図５（ｂ）に示すIII族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の配設方法では、図１１（ｂ）に示すように、例えば、第２層が他の原料ガス又は不活性ガスの他ガスバッファエリア２６ｂとすることができる。この場合には、図１０の構成に加えて、他ガスバッファエリア２６ｂには、他ガス供給管２６ｃと同心かつ僅かに離れさせてダミー柱４５を設けると共に、第１層であるＶ族系ガスバッファエリア２４ｂにおいてもダミー柱４５と同心かつ境界板４１から僅かに離れさせてダミー柱４６を設ける。また、他ガスバッファエリア２６ｂにおいては、さらに、III族系ガス供給管２３ｃと同心かつ境界板４１ａから僅かに離れさせてダミー柱４８を設ける。   On the other hand, for example, in the arrangement method of the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole H5 shown in FIG. 5B, as shown in FIG. In addition to the source gas or the inert gas, the gas buffer area 26b can be used. In this case, in addition to the configuration shown in FIG. 10, the other gas buffer area 26b is provided with a dummy column 45 concentrically and slightly separated from the other gas supply pipe 26c, and the first group V-group gas. Also in the buffer area 24b, a dummy column 46 is provided concentrically with the dummy column 45 and slightly separated from the boundary plate 41. In the other gas buffer area 26b, a dummy column 48 is further provided concentrically with the group III-based gas supply pipe 23c and slightly separated from the boundary plate 41a.

なお、上述の図１１（ａ）（ｂ）に示す例では、第２層が他の原料ガス又は不活性ガスの他ガスバッファエリア２６ｂとしたが、必ずしもこれに限らず、第３層が他の原料ガス又は不活性ガスの他ガスバッファエリアとすることができる。この場合、例えば、図１１（ａ）に対応する例では、図１２に示すように、第２層のIII族系ガスバッファエリア２３ｂには、III族系ガス供給管２３ｃと同心かつ僅かに離れさせてダミー柱４４を設ける。そして、第１層であるＶ族系ガスバッファエリア２４ｂにおいてもダミー柱４４と同心かつ境界板４１から僅かに離れさせてダミー柱４６を設けると共に、Ｖ族系ガス供給管２４ｃと同心かつ僅かに離れさせてダミー柱４３を設けることが可能である。なお、第３層が不活性ガスの場合には、他ガスバッファエリア２７ｂにダミー柱はなくてもよい。   In the example shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), the second layer is the other gas buffer area 26b other than the source gas or the inert gas. In addition to the source gas or the inert gas, the gas buffer area can be used. In this case, for example, in the example corresponding to FIG. 11 (a), as shown in FIG. 12, the group III gas buffer area 23b of the second layer is concentrically and slightly separated from the group III gas supply pipe 23c. The dummy pillars 44 are provided. In the V-group gas buffer area 24b as the first layer, a dummy column 46 is provided concentrically with the dummy column 44 and slightly separated from the boundary plate 41, and concentrically and slightly with the group V gas supply pipe 24c. It is possible to provide the dummy pillars 43 at a distance. If the third layer is an inert gas, the other gas buffer area 27b may not have a dummy column.

なお、上記ダミー柱２５ｃは、中実であっても中空であってもよい。中空の場合には、例えば、温度調整機構２５として加熱流体を還流させることも可能である。   The dummy pillar 25c may be solid or hollow. In the case of being hollow, for example, the heating fluid can be refluxed as the temperature adjustment mechanism 25.

また、上記ダミー柱２５ｃの平面形状は、円形に限らず、例えば、図１３（ａ）〜（ｃ）に示す多角形の形状等とすることができると共に、図１３（ｄ）に示すように、複数本にて構成することが可能である。これらの形状とすることにより、III族系ガス供給管２３ｃと同様の整流機能を確保しながら、ダミー柱２５ｃの表面積が広くなるので、Ｖ族系ガスへの伝熱性が良くなり、Ｖ族系ガスの活性化を効率的に行うことができる。   Further, the planar shape of the dummy pillar 25c is not limited to a circle, and may be, for example, a polygonal shape shown in FIGS. 13A to 13C, as shown in FIG. 13D. It is possible to configure a plurality of pieces. By adopting these shapes, the surface area of the dummy column 25c is increased while ensuring the same rectifying function as the group III gas supply pipe 23c, so that the heat transfer to the group V gas is improved, and the group V system is improved. Gas activation can be performed efficiently.

また、ダミー柱２５ｃは、図１４に示すように、複数のフィン４９を設けることが可能である。この構成によっても、フィン４９によりダミー柱２５ｃの表面積が広くなるので、Ｖ族系ガスへの伝熱性が良くなり、Ｖ族系ガスの活性化を効率的に行うことができる。
（成長方法の説明）
次に、図１及び図２に基づいて、III−Ｖ族化合物半導体結晶を本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０を用いたＭＯＣＶＤ法により成長させてIII−Ｖ族化合物半導体を製造する方法を説明する。 Moreover, the dummy pillar 25c can be provided with a plurality of fins 49 as shown in FIG. Also with this configuration, the surface area of the dummy column 25c is increased by the fins 49, so that the heat transfer to the V group gas is improved, and the activation of the V group gas can be performed efficiently.
(Explanation of growth method)
Next, a method of manufacturing a group III-V compound semiconductor by growing a group III-V compound semiconductor crystal by the MOCVD method using the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. .

図２に示す構成の本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０を用いて、III−Ｖ族化合物半導体結晶をＭＯＣＶＤ法により成長させる際には、まず、サセプタ４上に下地となる被成膜基板３が設置される。その後、回転軸７の回転により、サセプタ４の上面に設置された被成膜基板３の表面がシャワープレート２１と平行な状態を保ちながら回転し、ヒータ５の加熱により、サセプタ４を介して被成膜基板３が所定の温度に加熱される。そして、シャワープレート２１に形成されているIII族系ガス吐出孔Ｈ３からIII族系ガスが成長室１に、被成膜基板３の表面に対して垂直方向に導入されると共に、シャワープレート２１に形成されているＶ族系ガス吐出孔Ｈ５からＶ族系ガスが成長室１に、被成膜基板３の表面に対して垂直方向に導入される。これにより、被成膜基板３の表面上にIII−Ｖ族化合物半導体結晶が成長することになる。なお、ここでは、III族系ガスの供給量及びＶ族系ガスの供給量は、図示しない制御部によってマスフローコントローラ３３・３６にて制御され、III族系ガス及びＶ族系ガスのそれぞれが成長室１に供給されることになる。   When the III-V compound semiconductor crystal is grown by the MOCVD method using the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 2, first, the deposition target substrate 3 on the susceptor 4 is formed. Installed. Thereafter, the surface of the film formation substrate 3 installed on the upper surface of the susceptor 4 is rotated while maintaining the state parallel to the shower plate 21 by the rotation of the rotating shaft 7, and is heated via the susceptor 4 by the heating of the heater 5. The film formation substrate 3 is heated to a predetermined temperature. A group III-based gas is introduced into the growth chamber 1 from the group III-based gas discharge hole H3 formed in the shower plate 21 in a direction perpendicular to the surface of the deposition target substrate 3, and also into the shower plate 21. A V group gas is introduced into the growth chamber 1 through the formed V group gas discharge hole H5 in a direction perpendicular to the surface of the deposition target substrate 3. Thereby, a group III-V compound semiconductor crystal grows on the surface of the deposition target substrate 3. Here, the supply amount of the group III gas and the supply amount of the group V gas are controlled by the mass flow controllers 33 and 36 by a control unit (not shown), and each of the group III gas and the group V gas grows. It will be supplied to the chamber 1.

III族系ガス及びＶ族系ガスは、シャワープレート２１に交互に配列されたIII族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５からそれぞれ供給されていることから、被成膜基板３の表面上方におけるIII族系ガス吐出孔Ｈ３とＶ族系ガス吐出孔Ｈ５との分布の偏りを低減することができる。   The group III gas and the group V gas are supplied from the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 alternately arranged on the shower plate 21, respectively. The uneven distribution of the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 above the surface can be reduced.

III族系ガスとＶ族系ガスとが混合し濃度分布が均一となり、ヒータ５による被成膜基板３の加熱と相俟ってIII族系ガスとＶ族系ガスとの気相反応が被成膜基板３の表面近傍において進行する。   The group III gas and the group V gas are mixed to make the concentration distribution uniform, and coupled with the heating of the deposition substrate 3 by the heater 5, the gas phase reaction between the group III gas and the group V gas is performed. The process proceeds in the vicinity of the surface of the film formation substrate 3.

ここで、ヒータ５による加熱は所定の温度に設定される。以下、理由を説明する。   Here, the heating by the heater 5 is set to a predetermined temperature. The reason will be described below.

まず、気相反応における温度が高すぎると、III族系ガスが成長室１の壁面等、被成膜基板３以外で反応し、成膜効率の低下に繋がる。また、各III族系ガスバッファエリア２３ｂ及びＶ族系ガスバッファエリア２４ｂから成長室１へ導入されるIII族系ガス及びＶ族系ガスがIII族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５にて反応してしまうと、III族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５が目詰まりする恐れもある。目詰まりすると、III族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の径が変わり、ガスフローの条件が変わってしまうため、所望の膜質及び成長レートを得ることができなくなる。また、成長膜の再蒸発や、成長膜でのホールの発生等により、膜質や成長レートの劣化の恐れがある。   First, when the temperature in the gas phase reaction is too high, the group III-based gas reacts on a wall other than the film formation substrate 3 such as the wall surface of the growth chamber 1 and leads to a decrease in film formation efficiency. Further, the group III gas and the group V gas introduced into the growth chamber 1 from the group III gas buffer area 23b and the group V gas buffer area 24b are the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole, respectively. If the reaction is caused by H5, the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole H5 may be clogged. When clogged, the diameters of the group III-based gas discharge holes H3 and the group V-based gas discharge holes H5 change, and the gas flow conditions change, so that it becomes impossible to obtain a desired film quality and growth rate. In addition, the film quality and growth rate may be deteriorated due to re-evaporation of the growth film, generation of holes in the growth film, and the like.

次に、温度が低すぎると、反応が進行し難く成長レートが劣化する恐れがある。また、分子が分解して成長膜にドープされない、或いは分子のままドープされてホールを形成してしまう等、膜質や成長レートの劣化の恐れがある。いずれの場合も、デバイスに使用するには不都合が生じる。   Next, if the temperature is too low, the reaction hardly proceeds and the growth rate may be deteriorated. In addition, the film quality and the growth rate may be deteriorated, for example, molecules are decomposed and are not doped into the growth film, or molecules are doped as they are to form holes. In either case, inconvenience arises for use in the device.

例えばＩｎＧａＮやＩｎＧａＮＡｓ等の結晶成長を行う場合、６００℃以上の高温にすると、成長した結晶が熱分解し、成長膜にホールが発生するため、著しく導電率が劣化しデバイスとして使用できない。また、５００〜６００℃では、ナイトライド（nitride）系の材料ガスとしてよく用いられるアンモニア分子が分解せず、Ｎ原子が成長膜にドープされ難く、デバイスとして使用するに至らない。   For example, when crystal growth of InGaN, InGaNAs or the like is performed, if the temperature is raised to 600 ° C. or higher, the grown crystal is thermally decomposed and holes are generated in the growth film, so that the conductivity is significantly deteriorated and cannot be used as a device. Moreover, at 500-600 degreeC, the ammonia molecule | numerator often used as a nitride-type material gas is not decomposed | disassembled, N atom is hard to dope to a growth film | membrane, and it does not use as a device.

これらから、気相反応は最適温度で行うことが望ましい。   Therefore, it is desirable that the gas phase reaction be performed at the optimum temperature.

本実施の形態では、上記ヒータ５の温度制御に加えて、図１に示すように、シャワーヘッド２０の天板部分に設けられた温度調節機構６５によりダミー柱２５ｃを加熱し、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂ内を所望の温度となるように設定している。なお、温度調整機構２５には加熱機構及び温度制御部、さらにＶ族系ガスバッファエリア２４ｂ内の温度を測定するために、温度センサーを含む。本実施の形態では、例えば、熱電対を壁面に取付け、測定している。   In the present embodiment, in addition to the temperature control of the heater 5, as shown in FIG. 1, the dummy column 25 c is heated by the temperature adjustment mechanism 65 provided in the top plate portion of the shower head 20, thereby The buffer area 24b is set to have a desired temperature. The temperature adjustment mechanism 25 includes a heating mechanism and a temperature control unit, and a temperature sensor for measuring the temperature in the group V gas buffer area 24b. In the present embodiment, for example, a thermocouple is attached to a wall surface and measured.

ダミー柱２５ｃは、供給するガスに対する熱伝導率、耐腐食性、耐熱性、及び耐久性等を考え、装置の仕様を満たすものであればよい。熱伝導率の良いものであれば、効率よく加熱できる。本実施の形態では、上記の観点より、例えばＭｏを用いている。その他、耐腐食性、耐熱性等に優れているタングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）等でも良い。仕様に合わせて適宜選択すれば良い。   The dummy column 25c only needs to satisfy the specifications of the apparatus in consideration of thermal conductivity, corrosion resistance, heat resistance, durability, and the like for the supplied gas. If it has a good thermal conductivity, it can be heated efficiently. In the present embodiment, for example, Mo is used from the above viewpoint. In addition, tungsten (W), gold (Au), etc. which are excellent in corrosion resistance, heat resistance, etc. may be used. What is necessary is just to select suitably according to a specification.

ここで、本実施の形態では、Ｖ族系ガスのみ加熱されるため、III族系ガスの被成膜基板３以外での反応を考慮する必要がなく、所望の温度に設定することができる。さらに、ダミー柱２５ｃは、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂ全体に林立して配置されている。ダミー柱２５ｃに均等に熱を付与することによって、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂ内のＶ族系ガスを均一に加熱することができる。加えて、III族系ガスバッファエリア２３ｂとＶ族系ガスバッファエリア２４ｂとにおけるガスフローを同等に保ったまま、均一に加熱される。   Here, in the present embodiment, since only the group V gas is heated, it is not necessary to consider the reaction of the group III gas other than the deposition target substrate 3, and the temperature can be set to a desired temperature. Furthermore, the dummy pillar 25c is arranged in a forest on the entire group V gas buffer area 24b. By applying heat equally to the dummy pillars 25c, the group V gas in the group V gas buffer area 24b can be heated uniformly. In addition, the gas flow in the group III gas buffer area 23b and the group V gas buffer area 24b is uniformly heated while maintaining the same gas flow.

なお、上記においては、III族系ガス、Ｖ族系ガスを導入する場合について説明したが、本実施の形態においては、III族系ガス及びＶ族系ガスと共に、不活性ガスやドーパント源となるガス等を成長室１に供給してもよい。   In the above description, the case where a group III gas or a group V gas is introduced has been described. In the present embodiment, an inert gas or a dopant source is used together with the group III gas and the group V gas. Gas or the like may be supplied to the growth chamber 1.

また、一般的に、III族系ガスは比較的低温が好ましく、かつＶ族系ガスは比較的高温が好ましいとされているため、上記のようにＶ族系ガスのみを加熱している。しかし、供給ガスによって結晶成長に最適な温度が異なる場合であれば、本発明を適用できる。つまり、高い温度に設定したいガスのバッファエリアにダミー柱２５ｃを配置すれば良い。   In general, the group III-based gas preferably has a relatively low temperature, and the group V-based gas preferably has a relatively high temperature. Therefore, only the group V-based gas is heated as described above. However, the present invention can be applied if the optimum temperature for crystal growth differs depending on the supply gas. That is, the dummy pillars 25c may be arranged in the gas buffer area to be set at a high temperature.

また、上記においては、III族系ガス吐出孔Ｈ３、及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５がそれぞれ円形である場合について説明したが、本発明においては、III族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の形状は特に限定されず、例えば、多角形又は楕円形等の形状にすることができる。   In the above description, the case where the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole H5 are circular has been described. In the present invention, the group III gas discharge hole H3 and the group V gas are used. The shape of the discharge hole H5 is not particularly limited, and can be, for example, a polygonal shape or an elliptical shape.

また、上記においては、被成膜基板３を１枚設置した場合について説明したが、本発明においては、被成膜基板３は１枚だけでなく複数枚設置してもよい。   In the above description, the case where one deposition target substrate 3 is installed has been described. However, in the present invention, not only one deposition target substrate 3 but also a plurality of deposition target substrates 3 may be installed.

さらに、本発明においては、ＭＯＣＶＤ装置１０を構成する反応炉２、シャワープレート２１及びその他の部材の形状が、図２に示す形状に限定されないことは言うまでもない。例えば、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、被成膜基板３が上側を向いたいわゆるフェイスアップの構成となっているが、本発明においては、必ずしもこれに限らず、被成膜基板３を落ちないように爪等にて支持することにより、被成膜基板３が下側を向いたいわゆるフェイスダウンの構成とすることも可能である。   Furthermore, in the present invention, it goes without saying that the shapes of the reaction furnace 2, the shower plate 21, and other members constituting the MOCVD apparatus 10 are not limited to the shapes shown in FIG. For example, the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment has a so-called face-up configuration in which the deposition target substrate 3 faces upward. However, the present invention is not limited to this, and the deposition target substrate 3 is not necessarily limited thereto. By supporting with a nail or the like so as not to fall, it is possible to adopt a so-called face-down configuration in which the deposition target substrate 3 faces downward.

最後に、上述したＭＯＣＶＤ装置１０を用いた具体的な例えば半導体レーザ素子の製造方法について、図１５に基づいて説明する。図１５は、ＧａＮ系の半導体レーザ素子５０を複式的に図解した断面図である。なお、半導体素子は、必ずしも半導体レーザ素子に限らず、ＬＥＤ素子等の半導体素子でもよい。   Finally, a specific method for manufacturing a semiconductor laser element, for example, using the above-described MOCVD apparatus 10 will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a GaN-based semiconductor laser device 50 in a dual manner. The semiconductor element is not necessarily limited to a semiconductor laser element, and may be a semiconductor element such as an LED element.

上記半導体レーザ素子５０の作製に際しては、図１５に示すように、まず、厚さ４００μｍのｎ型ＧａＮ基板５１を、上記ＭＯＣＶＤ装置１０内に搬入する。次に、キャリアガス（Ｈ２）を流しながらＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＮＨ３、及びＳｉＨ４を導入し、ｎ型ＧａＮ基板５１に約１１２５℃の基板温度の下でＳｉドープｎ型ＧａＮ下部コンタクト層５２を厚さ４μｍに成長させる。続いて、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を所定流量で導入し、同じ基板温度の下で厚さ０．９５μｍのｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ下部クラッド層５３を形成する。この後、ＴＭＡの供給を停止し、同じ基板温度の下でＳｉドープｎ型ＧａＮ下部ガイド層５４を厚さ０．１μｍに成長させる。 When the semiconductor laser element 50 is manufactured, as shown in FIG. 15, first, an n-type GaN substrate 51 having a thickness of 400 μm is carried into the MOCVD apparatus 10. Next, TMG (trimethylgallium), NH 3 , and SiH 4 are introduced while flowing a carrier gas (H 2 ), and Si-doped n-type GaN lower contact is applied to the n-type GaN substrate 51 at a substrate temperature of about 1125 ° C. Layer 52 is grown to a thickness of 4 μm. Subsequently, TMA (trimethylaluminum) is introduced at a predetermined flow rate, and an n-type Al 0.1 Ga 0.9 N lower cladding layer 53 having a thickness of 0.95 μm is formed under the same substrate temperature. Thereafter, the supply of TMA is stopped, and the Si-doped n-type GaN lower guide layer 54 is grown to a thickness of 0.1 μm under the same substrate temperature.

その後、ＴＭＧ及びＳｉＨ４の供給を停止し、キャリアガスをＨ２からＮ２に代えて基板温度を約７２５℃まで下げた後に、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）及びＴＭＧを導入し、ＩｎＶＧａ１−ＶＮ（０≦Ｖ≦１）障壁層を成長させる。続いて、ＴＭＩの供給を所定量にまで増加させ、ＩｎＷＧａ１−ＷＮ（０≦Ｗ≦１）井戸層を成長させる。ＩｎＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層との形成を繰り返して交互積層構造（障壁層／井戸層／・・・井戸層／障壁層）からなる多重量子井戸を含む活性層５５を形成する。ＩｎＧａＮの混晶からなる障壁層と井戸層との組成比及び厚さは、発光波長が３７０〜４３０ｎｍの範囲内になるように設計され、井戸層の数は例えば３層とすることができる。 Thereafter, the supply of TMG and SiH 4 is stopped, the carrier gas is changed from H 2 to N 2 , the substrate temperature is lowered to about 725 ° C., TMI (trimethylindium) and TMG are introduced, and In V Ga 1− A V N (0 ≦ V ≦ 1) barrier layer is grown. Subsequently, the supply of TMI is increased to a predetermined amount, and an In W Ga 1-W N (0 ≦ W ≦ 1) well layer is grown. The formation of an InGaN barrier layer and an InGaN well layer is repeated to form an active layer 55 including multiple quantum wells having an alternate stacked structure (barrier layer / well layer /... Well layer / barrier layer). The composition ratio and thickness between the barrier layer and the well layer made of InGaN mixed crystal are designed so that the emission wavelength is in the range of 370 to 430 nm, and the number of well layers can be, for example, three.

活性層５５の形成後、ＴＭＩ及びＴＭＧの供給を停止して、活性層５５よりも下のＧａＮ系半導体層５２〜５４の成長温度よりも低い約１０５０℃まで基板温度を高める。ここで、キャリアガスをＮ２からＨ２に代えて、ＴＭＧ、ＴＭＡ、及びｐ型ドーピング剤のビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を導入し、例えば厚さ１８ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ蒸発防止層５６を形成する。 After the formation of the active layer 55, the supply of TMI and TMG is stopped, and the substrate temperature is increased to about 1050 ° C., which is lower than the growth temperature of the GaN-based semiconductor layers 52 to 54 below the active layer 55. Here, the carrier gas is changed from N 2 to H 2 , TMG, TMA, and p-type dopant biscyclopentadienylmagnesium (Cp 2 Mg) are introduced, for example, 18 nm thick Mg-doped p-type Al A 0.2 Ga 0.8 N evaporation preventing layer 56 is formed.

次に、ＴＭＡの供給を停止し、ＴＭＧの供給量を調整して、同じ基板温度で例えば厚さ０．１μｍのＭｇドープｐ型ＧａＮ上部ガイド層５７を形成する。続いて、ＴＭＡを所定流量で導入してＴＭＧの流量を調整し、同じ基板温度で例えば厚さ０．５μｍのｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ上部クラッド層５８を形成する。そして、ＴＭＡの供給を停止してＴＭＧの供給量を調整し、同じ基板温度で例えば厚さ０．１μｍのＭｇドープｐ型ＧａＮ上部コンタクト層５９を形成し、これによってエビタキシャル結晶成長を終了する。結晶成長終了後、ＴＭＧ及びＣｐ２Ｍｇの供給を停止して基板温度を下げ、室温にてウェハをＭＯＣＶＤ装置１０から取り出す。 Next, the supply of TMA is stopped, the supply amount of TMG is adjusted, and the Mg-doped p-type GaN upper guide layer 57 having a thickness of, for example, 0.1 μm is formed at the same substrate temperature. Subsequently, TMA is introduced at a predetermined flow rate to adjust the flow rate of TMG, and a p-type Al 0.1 Ga 0.9 N upper clad layer 58 having a thickness of 0.5 μm, for example, is formed at the same substrate temperature. Then, the supply of TMA is stopped, the supply amount of TMG is adjusted, and the Mg doped p-type GaN upper contact layer 59 having a thickness of, for example, 0.1 μm is formed at the same substrate temperature, thereby terminating the epitaxial crystal growth. . After the completion of crystal growth, the supply of TMG and Cp 2 Mg is stopped to lower the substrate temperature, and the wafer is taken out from the MOCVD apparatus 10 at room temperature.

得られたエビタキシャルウェハは、複数のレーザ素子チップに加工される。まず、ｐ型用電極部分の形成に際して、幅２μｍのストライプ状のレジストをＭｇドープｐ型ＧａＮ上部コンタクト層５９上に形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってリッジストライプ部６０を形成する。そして、電流狭窄のためのＳｉ０２誘電体膜６１を蒸着によって形成する。次いで、レジストを剥離してＭｇドープｐ型ＧａＮ上部コンタクト層５９を露出させ、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕの順序で蒸着してｐ型用電極６２を形成する。 The obtained epitaxial wafer is processed into a plurality of laser element chips. First, when forming the p-type electrode portion, a striped resist having a width of 2 μm is formed on the Mg-doped p-type GaN upper contact layer 59, and the ridge stripe portion 60 is formed by reactive ion etching (RIE). Then, formed by depositing Si0 2 dielectric film 61 for current confinement. Next, the resist is peeled off to expose the Mg-doped p-type GaN upper contact layer 59 and deposited in the order of Pd / Mo / Au to form the p-type electrode 62.

その後、ｎ型ＧａＮ基板５１の第二主面を研磨等で削ることにより、ウェハ厚さを１４０μｍにし、ウェハを分割し易いようにする。そして、ｎ型ＧａＮ基板５１の第二生面上にＴｉ／Ａ１の順序で蒸着してｎ型用電極６３を形成する。ｎ型用電極まで形成されたウェハは、劈開してバー状に分割され、劈開面からなる共振器端面が形成される。このとき、共振器長は、例えば５００μｍに設定される。その後、各バーをリッジストライプと平行にダイシングして分割し、複数のレーザ素子チップを得る。   Thereafter, the second main surface of the n-type GaN substrate 51 is shaved by polishing or the like, so that the wafer thickness is 140 μm and the wafer is easily divided. Then, an n-type electrode 63 is formed on the second raw surface of the n-type GaN substrate 51 by vapor deposition in the order of Ti / A1. The wafer formed up to the n-type electrode is cleaved and divided into bars to form a resonator end face composed of a cleaved surface. At this time, the resonator length is set to 500 μm, for example. Thereafter, each bar is diced and divided in parallel with the ridge stripe to obtain a plurality of laser element chips.

以上のプロセスにより、図１５に示すＧａＮ系の半導体レーザ素子５０が得られる。   Through the above process, the GaN-based semiconductor laser device 50 shown in FIG. 15 is obtained.

このように、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０は、第１原料ガスとしてのＶ族系ガス及び第２原料ガスとしてのIII族系ガスを、それぞれ独立に吐出する複数のＶ族系ガス吐出孔Ｈ５及び複数のIII族系ガス吐出孔Ｈ３を配設したシャワープレート２１を介して被成膜基板３を収容する成長室１内に供給し、この成長室１内で混合して被成膜基板３を成膜する。   As described above, the MOCVD apparatus 10 according to the present embodiment includes a plurality of group V gas discharge holes for independently discharging group V gas as the first source gas and group III gas as the second source gas. It is supplied into the growth chamber 1 that accommodates the deposition target substrate 3 through the shower plate 21 provided with H5 and a plurality of group III gas discharge holes H3, and is mixed in the growth chamber 1 to be deposited. 3 is formed.

そして、シャワープレート２１上に、III族系ガスとＶ族系ガスとのそれぞれを充満させる互いに隔離されたIII族系ガスバッファエリア２３ｂとＶ族系ガスバッファエリア２４ｂとがこの順に積層され、III族系ガスバッファエリア２３ｂにはＶ族系ガスバッファエリア２４ｂからシャワープレート２１の複数のＶ族系ガス吐出孔Ｈ５に連通する複数のＶ族系ガス供給管２４ｃが貫通して設けられている。   Then, on the shower plate 21, a group III gas buffer area 23b and a group V gas buffer area 24b, which are separated from each other and are filled with a group III gas and a group V gas, are stacked in this order. In the group gas buffer area 23b, a plurality of group V gas supply pipes 24c are provided penetrating from the group V gas buffer area 24b to the group V gas discharge holes H5 of the shower plate 21.

したがって、Ｖ族系ガスは、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂに充満された後、複数のＶ族系ガス供給管２４ｃ及びシャワープレート２１の複数のＶ族系ガス吐出孔Ｈ５から、被成膜基板３を収容する成長室１内に供給される。一方、III族系ガスは、III族系ガスバッファエリア２３ｂに充満された後、シャワープレート２１の複数のIII族系ガス吐出孔Ｈ３から、被成膜基板３を収容する成長室１内に供給される。   Accordingly, after the V group gas is filled in the V group gas buffer area 24b, the deposition target substrate is supplied from the plurality of V group gas supply pipes 24c and the plurality of V group gas discharge holes H5 of the shower plate 21. 3 is supplied into the growth chamber 1 that accommodates 3. On the other hand, the group III-based gas is supplied into the growth chamber 1 that accommodates the deposition target substrate 3 from the plurality of group-III-based gas discharge holes H3 of the shower plate 21 after the group III-based gas buffer area 23b is filled. Is done.

この結果、III族系ガスバッファエリア２３ｂのIII族系ガスは、III族系ガスバッファエリア２３ｂに林立した複数のＶ族系ガス供給管２４ｃの間を通って、III族系ガス供給管２３ｃを通してシャワープレート２１の複数のIII族系ガス吐出孔Ｈ３から吐出される。   As a result, the group III gas in the group III gas buffer area 23b passes through the group V gas supply pipes 24c through the group V gas supply pipes 24c established in the group III gas buffer area 23b. It is discharged from the plurality of group III gas discharge holes H3 of the shower plate 21.

これに対して、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂのＶ族系ガスは、複数のダミー柱２５ｃが存在しない場合には、広い空間であるＶ族系ガスバッファエリア２４ｂから複数のＶ族系ガス供給管２４ｃを通してシャワープレート２１の複数のＶ族系ガス吐出孔Ｈ５から吐出される。   On the other hand, the V group gas in the V group gas buffer area 24b supplies a plurality of V group gases from the V group gas buffer area 24b which is a large space when the plurality of dummy pillars 25c are not present. The gas is discharged from the plurality of group V gas discharge holes H5 of the shower plate 21 through the pipe 24c.

したがって、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂとIII族系ガスバッファエリア２３ｂとの空間の構造上の違いにより、Ｖ族系ガス吐出孔Ｈ５及びIII族系ガス吐出孔Ｈ３から吐出される各ガスフローが両ガス間で不均一となる恐れがある。   Therefore, due to the structural difference in space between the group V gas buffer area 24b and the group III gas buffer area 23b, each gas flow discharged from the group V gas discharge hole H5 and the group III gas discharge hole H3 is changed. There is a risk of non-uniformity between the two gases.

そこで、本実施の形態では、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂには、複数のダミー柱２５ｃが、複数のIII族系ガス吐出孔Ｈ３と同じ平面位置に設けられている。ここで、複数のＶ族系ガス吐出孔Ｈ５及び複数のIII族系ガス吐出孔Ｈ３はシャワープレート２１に配設されているので、III族系ガスバッファエリア２３ｂに林立されたＶ族系ガス供給管２４ｃと同じ配列構造で、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂに複数のダミー柱２５ｃが林立されていることになる。   Therefore, in the present embodiment, a plurality of dummy columns 25c are provided in the same plane position as the plurality of group III-based gas discharge holes H3 in the group V-based gas buffer area 24b. Here, since the plurality of group V gas discharge holes H5 and the plurality of group III gas discharge holes H3 are arranged in the shower plate 21, the group V gas supply supplied to the group III gas buffer area 23b is provided. A plurality of dummy pillars 25c are erected in the group V gas buffer area 24b with the same arrangement structure as the pipe 24c.

この結果、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂの空間構造とIII族系ガスバッファエリア２３ｂの空間構造とが同じになるので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂのガスフロー及びＶ族系ガスバッファエリア２４ｂのガスフローが同じになり、これにより、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂを通してＶ族系ガス吐出孔Ｈ５から吐出されるガスフローと、III族系ガスバッファエリア２３ｂを通してIII族系ガス吐出孔Ｈ３から吐出されるガスフローとが同じになる。   As a result, the space structure of the group V gas buffer area 24b and the space structure of the group III gas buffer area 23b become the same, so that the gas flow in the group V gas buffer area 24b and the group V gas buffer area 24b As a result, the gas flow becomes the same, whereby the gas flow discharged from the group V gas discharge hole H5 through the group V gas buffer area 24b and the gas flow discharged from the group III gas discharge hole H3 through the group III gas buffer area 23b. The gas flow is the same.

したがって、シャワープレート２１を用いてIII族系ガスとＶ族系ガスとの少なくとも２種類の反応ガスを成長室１内に供給する場合に、シャワープレート２１のIII族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５から成長室１へ供給されるガスフローを均一化することができるＭＯＣＶＤ装置１０を提供することができる。これにより、被成膜基板３の成膜厚・組成比の均一性が向上し、高品質な結晶成長が可能となる。また、成膜条件が安定するため、最適な条件での成膜が可能となるため、成膜効率も向上できる。   Accordingly, when supplying at least two kinds of reaction gases of group III gas and group V gas into the growth chamber 1 using the shower plate 21, the group III gas discharge holes H3 and the group V of the shower plate 21 are used. The MOCVD apparatus 10 that can make the gas flow supplied from the system gas discharge hole H5 to the growth chamber 1 uniform can be provided. This improves the uniformity of the film thickness and composition ratio of the film formation substrate 3 and enables high-quality crystal growth. In addition, since the film formation conditions are stable, film formation under optimum conditions is possible, so that the film formation efficiency can be improved.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおける複数のダミー柱２５ｃを加熱する温度調整機構２５が設けられている。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, a temperature adjustment mechanism 25 that heats the plurality of dummy pillars 25c in the group V gas buffer area 24b is provided.

これにより、温度調整機構２５によって、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂに分散して配置されている複数のダミー柱２５ｃが加熱されるので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂ内のＶ族系ガスが均一に加熱される。その結果、加熱によりＶ族系ガスが活性化され、成膜時のドープを促進することができる。   As a result, the temperature adjusting mechanism 25 heats the plurality of dummy pillars 25c dispersedly arranged in the group V gas buffer area 24b, so that the group V gas in the group V gas buffer area 24b is uniform. To be heated. As a result, the group V gas is activated by heating, and the dope during film formation can be promoted.

この結果、活性化されないＶ族系ガスによる成膜時よりも、成膜効率が向上する。さらに、所望の膜厚及び組成比を得ることが可能である。また、均一に活性化されたＶ族系ガスが供給されるため、成膜厚・組成比の均一性が向上し、高品質な結晶成長が可能となる。   As a result, the film formation efficiency is improved as compared with the film formation using the group V gas that is not activated. Furthermore, it is possible to obtain a desired film thickness and composition ratio. Further, since the uniformly activated group V gas is supplied, the uniformity of the film thickness and composition ratio is improved, and high-quality crystal growth is possible.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、複数のダミー柱２５ｃが加熱されるＶ族系ガスバッファエリア２４ｂは、シャワープレート２１から最も遠い層に設けられていることが好ましい。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the V group gas buffer area 24b where the plurality of dummy pillars 25c are heated is preferably provided in a layer farthest from the shower plate 21.

すなわち、加熱を望まない例えばIII族系ガス等の原料ガスの層とシャワープレート２１との間に、加熱される層であるＶ族系ガスバッファエリア２４ｂを配置する場合には、隣接する加熱を望まない層であるIII族系ガスバッファエリア２３ｂへの柱加熱手段からの直接的熱伝導防止策が両隣接層に必要となる。   That is, when the group V gas buffer area 24b, which is a layer to be heated, is disposed between a layer of a source gas such as a group III gas that does not require heating and the shower plate 21, adjacent heating is performed. Direct heat conduction prevention measures from the column heating means to the group III gas buffer area 23b, which is an undesired layer, are required for both adjacent layers.

しかし、本実施の形態では、複数のダミー柱２５ｃが加熱されるＶ族系ガスバッファエリア２４ｂは、シャワープレート２１から最も遠い層に設けられているので、熱伝導防止策は片側の隣接層で足りる。例えば、本実施の形態のように、温度調整機構２５を隣接する層のない側に設けると、加熱を望まない隣接する層であるIII族系ガスバッファエリア２３ｂへの温度調整機構２５からの直接的熱伝導防止策が不要である。この場合、対策不十分の場合は、熱効率が悪くなる。   However, in the present embodiment, the group V gas buffer area 24b in which the plurality of dummy pillars 25c is heated is provided in the layer farthest from the shower plate 21, so the heat conduction prevention measure is in the adjacent layer on one side. It ’s enough. For example, when the temperature adjustment mechanism 25 is provided on the side without an adjacent layer as in the present embodiment, the temperature adjustment mechanism 25 directly enters the group III-based gas buffer area 23b which is an adjacent layer where heating is not desired. No preventive measures for thermal conduction are required. In this case, if the countermeasure is insufficient, the thermal efficiency is deteriorated.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおける複数のダミー柱２５ｃは、熱伝導性材料で構成されている。これにより、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおける複数のダミー柱２５ｃが短時間で加熱されるので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂ内におけるＶ族系ガスの加熱を高効率で行うことができる。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the plurality of dummy pillars 25c in the group V gas buffer area 24b are made of a heat conductive material. Thereby, since the plurality of dummy pillars 25c in the V group gas buffer area 24b are heated in a short time, the V group gas in the V group gas buffer area 24b can be heated with high efficiency.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおける複数のダミー柱２５ｃは、III族系ガスバッファエリア２３ｂとは反対側である天井側が熱伝導性の良い材料で構成されていると共に、III族系ガスバッファエリア２３ｂ側である床面側が該III族系ガスバッファエリア２３ｂとは反対側である上記天井側よりも熱伝導性の悪い材料で構成されているとすることができる。   In the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the plurality of dummy pillars 25c in the group V gas buffer area 24b are made of a material having good thermal conductivity on the ceiling side opposite to the group III gas buffer area 23b. In addition, the floor side, which is the group III gas buffer area 23b side, is made of a material having lower thermal conductivity than the ceiling side, which is the opposite side to the group III gas buffer area 23b. be able to.

これにより、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面への熱伝導性が悪くなるので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面への伝熱による、III族系ガスバッファエリア２３ｂに充満されるIII族系ガスへの局所的加熱の影響を防止することができる。また、複数のダミー柱２５ｃからＶ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面へ熱が逃げるのを低減できるので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂに充満されるＶ族系ガスの活性化を効率的に行うことができ、省エネとなる。   As a result, the thermal conductivity to the floor of the group V gas buffer area 24b is deteriorated, so that the group III gas buffer area 23b is filled by heat transfer to the floor of the group V gas buffer area 24b. The effect of local heating on the group III gas can be prevented. Moreover, since it is possible to reduce the escape of heat from the plurality of dummy pillars 25c to the floor surface of the group V gas buffer area 24b, the activation of the group V gas filled in the group V gas buffer area 24b is efficiently performed. It can be done and it saves energy.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおける複数のダミー柱２５ｃは、III族系ガスバッファエリア２３ｂとの境界板４１つまりＶ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面との間に隙間を有して設けられているとすることができる。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the plurality of dummy pillars 25c in the group V gas buffer area 24b is the boundary plate 41 with the group III gas buffer area 23b, that is, the floor surface of the group V gas buffer area 24b. It can be assumed that it is provided with a gap therebetween.

これにより、整流機能を確保しながら、複数のダミー柱２５ｃがＶ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面に接触しないので、複数のダミー柱２５ｃからＶ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面への熱伝導性が悪くなる。この結果、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面への伝熱による、III族系ガスバッファエリア２３ｂに充満されるIII族系ガスへの局所的加熱の影響を防止することができる。また、複数のダミー柱２５ｃからＶ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面へ熱が逃げるのを低減できるので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂに充満されるＶ族系ガスの活性化を効率的に行うことができ、省エネとなる。   As a result, the plurality of dummy pillars 25c do not come into contact with the floor surface of the group V gas buffer area 24b while ensuring the rectification function, so that heat from the plurality of dummy pillars 25c to the floor surface of the group V gas buffer area 24b can be obtained. The conductivity becomes worse. As a result, the influence of local heating on the group III gas filled in the group III gas buffer area 23b due to heat transfer to the floor of the group V gas buffer area 24b can be prevented. Moreover, since it is possible to reduce the escape of heat from the plurality of dummy pillars 25c to the floor surface of the group V gas buffer area 24b, the activation of the group V gas filled in the group V gas buffer area 24b is efficiently performed. It can be done and it saves energy.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおける複数のダミー柱２５ｃは、床面側つまりIII族系ガスバッファエリア２３ｂとの境界板４１側が先細りとなっていることが好ましい。   In the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the plurality of dummy pillars 25c in the group V gas buffer area 24b are tapered on the floor surface side, that is, the boundary plate 41 side with the group III gas buffer area 23b. Is preferred.

これにより、整流機能を確保しながら、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面との接触面積が小さくなり、かつ複数のダミー柱２５ｃからＶ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面への熱伝導性が悪くなる。この結果、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面への伝熱による、III族系ガスバッファエリア２３ｂに充満されるIII族系ガスへの局所的加熱の影響を防止することができる。また、複数のダミー柱２５ｃからＶ族系ガスバッファエリア２４ｂの床面へ熱が逃げるのを低減できるので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂに充満されるＶ族系ガスの活性化を効率的に行うことができ、省エネとなる。   Thereby, while ensuring the rectifying function, the contact area with the floor surface of the V group gas buffer area 24b is reduced, and the thermal conductivity from the plurality of dummy pillars 25c to the floor surface of the V group gas buffer area 24b. Becomes worse. As a result, the influence of local heating on the group III gas filled in the group III gas buffer area 23b due to heat transfer to the floor of the group V gas buffer area 24b can be prevented. Moreover, since it is possible to reduce the escape of heat from the plurality of dummy pillars 25c to the floor surface of the group V gas buffer area 24b, the activation of the group V gas filled in the group V gas buffer area 24b is efficiently performed. It can be done and it saves energy.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、複数のＶ族系ガス吐出孔Ｈ５と同じ平面位置にも、III族系ガスバッファエリア２３ｂとの境界板４１である、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおける床面との間に隙間を有してＶ族系ガスバッファエリア２４ｂにおける複数のダミー柱４３が設けられていると共に、III族系ガスバッファエリア２３ｂには、複数のIII族系ガス吐出孔Ｈ３と同じ平面位置にIII族系ガスバッファエリア２３ｂにおける床面であるシャワープレート２１側の境界板との間に隙間を有して複数のダミー柱４４が設けられているとすることができる。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the group V gas buffer area 24b, which is the boundary plate 41 with the group III gas buffer area 23b, is also located at the same plane position as the plurality of group V gas discharge holes H5. Are provided with a plurality of dummy pillars 43 in the group V gas buffer area 24b with a gap between them and a plurality of group III gas discharge holes in the group III gas buffer area 23b. It can be assumed that a plurality of dummy pillars 44 are provided with gaps between the boundary plate on the shower plate 21 side, which is the floor surface in the group III gas buffer area 23b, at the same plane position as H3.

これにより、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおけるダミー柱２５ｃ及びダミー柱４４の数が増すので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおけるＶ族系ガスがより短時間で加熱される。したがって、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおけるＶ族系ガスの加熱をより高効率で行うことができる。   As a result, the number of dummy pillars 25c and dummy pillars 44 in the group V gas buffer area 24b increases, so that the group V gas in the group V gas buffer area 24b is heated in a shorter time. Therefore, the heating of the group V gas in the group V gas buffer area 24b can be performed with higher efficiency.

この場合、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおけるダミー柱２５ｃ及びダミー柱４４の数を増すことによって、Ｖ族系ガスとIII族系ガスとの各ガスフローが変化することになる。この点、本実施の形態では、III族系ガスバッファエリア２３ｂには、複数のIII族系ガス吐出孔Ｈ３と同じ平面位置にIII族系ガスバッファエリア２３ｂにおける床面との間に隙間を有して複数のダミー柱４４が設けられている。   In this case, by increasing the number of dummy pillars 25c and dummy pillars 44 in the group V gas buffer area 24b, the gas flows of the group V gas and the group III gas change. In this regard, in the present embodiment, there is a gap between the group III gas buffer area 23b and the floor surface of the group III gas buffer area 23b at the same plane position as the group III gas discharge holes H3. Thus, a plurality of dummy pillars 44 are provided.

したがって、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂとIII族系ガスバッファエリア２３ｂとの各空間の構造上の同一性は確保されるので、Ｖ族系ガスとIII族系ガスとの各ガスフローが変化することはない。   Accordingly, the structural identity of the spaces in the group V gas buffer area 24b and the group III gas buffer area 23b is ensured, so that the gas flows of the group V gas and the group III gas change. There is nothing.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおける複数のダミー柱２５ｃは、立設方向に垂直な断面形状が多角形となっていることが好ましい。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, it is preferable that the plurality of dummy columns 25c in the group V gas buffer area 24b have a polygonal cross-sectional shape perpendicular to the standing direction.

これにより、ダミー柱２５ｃの表面積が円に比べて増加するので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂ内におけるＶ族系ガスの加熱をより高効率で行うことができる。   Thereby, since the surface area of the dummy pillar 25c increases compared with a circle, the heating of the V group gas in the V group gas buffer area 24b can be performed with higher efficiency.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂにおける複数のダミー柱２５ｃは、フィン４９を有していることが好ましい。   In the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, it is preferable that the plurality of dummy pillars 25 c in the group V gas buffer area 24 b have fins 49.

これにより、ダミー柱２５ｃの表面積が増加するので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂ内におけるＶ族系ガスの加熱をより高効率で行うことができる。   Thereby, since the surface area of the dummy column 25c increases, the heating of the V group gas in the V group gas buffer area 24b can be performed with higher efficiency.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、第１原料ガスは、Ｖ族系ガスであると共に、第２原料ガスは、III族系ガスであることが好ましい。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, it is preferable that the first source gas is a group V gas and the second source gas is a group III gas.

これにより、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂであるＶ族系ガスの空間構造とIII族系ガスバッファエリア２３ｂであるIII族系ガスの空間構造とが同じになるので、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂのガスフロー及びIII族系ガスバッファエリア２３ｂのガスフローが同じになり、これにより、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂを通してＶ族系ガス吐出孔Ｈ５から吐出されるＶ族系ガスのガスフローと、III族系ガスバッファエリア２３ｂを通してからIII族系ガス吐出孔Ｈ３から吐出されるIII族系ガスのガスフローとが同じになる。   As a result, the space structure of the group V gas that is the group V gas buffer area 24b and the space structure of the group III gas that is the group III gas buffer area 23b are the same, so that the group V gas buffer area 24b And the gas flow of the group III gas buffer area 23b become the same, and thereby, the gas flow of the group V gas discharged from the group V gas discharge hole H5 through the group V gas buffer area 24b, The gas flow of the group III gas discharged from the group III gas discharge hole H3 after passing through the group III gas buffer area 23b is the same.

したがって、シャワープレート２１を用いて少なくともIII族系ガスとＶ族系ガスとの２種類の反応ガスを成長室１内に供給する場合に、シャワープレート２１のIII族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５から成長室１へ供給されるガスフローを均一化することができるＭＯＣＶＤ装置１０を提供することができる。これにより、被成膜基板３の成膜厚・組成比の均一性が向上し、高品質な結晶成長が可能となる。また、成膜条件が安定するため、最適な条件での成膜が可能となるため、成膜効率も向上できる。   Therefore, when supplying at least two types of reaction gases of group III gas and group V gas into the growth chamber 1 using the shower plate 21, the group III gas discharge holes H3 and the group V of the shower plate 21 are used. The MOCVD apparatus 10 that can make the gas flow supplied from the system gas discharge hole H5 to the growth chamber 1 uniform can be provided. This improves the uniformity of the film thickness and composition ratio of the film formation substrate 3 and enables high-quality crystal growth. In addition, since the film formation conditions are stable, film formation under optimum conditions is possible, so that the film formation efficiency can be improved.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、Ｖ族系ガスは、アンモニアを含むガスである。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the group V gas is a gas containing ammonia.

これにより、III−Ｖ族の例えばナイトライド（nitride）系の結晶成長において、より、成膜厚・組成比の均一化及び成膜効率の向上が可能となる。すなわち、例えば、III−Ｖ族ナイトライド（nitride）系であるＩｎＧａＮやＩｎＧａＮＡｓ等の結晶成長を行う場合では、被成膜基板３以外での反応や熱分解及び成長膜のホール発生等が生じるため、６００℃以下の低温成長が行われる。この場合、６００℃以下の低温では、アンモニア分子が活性化されず、Ｎ原子が成長膜にドープされ難い。   This makes it possible to make the film thickness and composition ratio uniform and improve the film formation efficiency in the group III-V crystal growth, for example, nitride. That is, for example, when crystal growth of InGaN, InGaNAs or the like, which is a III-V group nitride system, reaction other than the deposition target substrate 3, thermal decomposition, generation of holes in the growth film, and the like occur. , Low temperature growth at 600 ° C. or lower is performed. In this case, at a low temperature of 600 ° C. or lower, the ammonia molecules are not activated and it is difficult for the growth film to be doped with N atoms.

しかし、本実施の形態によれば、アンモニアを含むＶ族系ガスのみを８００℃に加熱し、活性化したガスを成長室１に供給できる。この結果、活性化されないＶ族系ガスによる成膜時よりも、成膜効率が格段に向上する。さらに、所望の膜厚及び組成比を得ることが可能である。また、均一に活性化されたIII族系ガス及びＶ族系ガスが供給されるため、成膜厚・組成比の均一性が向上し、高品質な結晶成長が可能となる。   However, according to the present embodiment, only the group V gas containing ammonia is heated to 800 ° C., and the activated gas can be supplied to the growth chamber 1. As a result, the film formation efficiency is remarkably improved as compared with the case of film formation using a group V gas that is not activated. Furthermore, it is possible to obtain a desired film thickness and composition ratio. Further, since the uniformly activated group III-based gas and group V-based gas are supplied, the uniformity of the film thickness and composition ratio is improved, and high-quality crystal growth is possible.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、複数のＶ族系ガス吐出孔Ｈ５及び複数のIII族系ガス吐出孔Ｈ３は、シャワープレート２１の周辺部２１ｂでは中央部２１ａよりも各孔径が小さいことが好ましい。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the plurality of group V-based gas discharge holes H5 and the plurality of group III-based gas discharge holes H3 are smaller in diameter at the peripheral portion 21b of the shower plate 21 than at the central portion 21a. It is preferable.

これにより、シャワープレート２１の周辺部に多くのＶ族系ガス及びIII族系ガスが吐出されることによる、被成膜基板３以外での反応や熱分解及び成長膜のホール発生等が生じるのを防止することができる。   As a result, a large amount of group V and group III gases are discharged to the periphery of the shower plate 21, resulting in reactions other than the deposition target substrate 3, thermal decomposition, and generation of holes in the growth film. Can be prevented.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、シャワープレート２１には、Ｖ族系ガス吐出孔Ｈ５とIII族系ガス吐出孔Ｈ３との間に不活性ガス吐出孔が設けられていることが好ましい。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the shower plate 21 is preferably provided with an inert gas discharge hole between the group V gas discharge hole H5 and the group III gas discharge hole H3. .

これにより、シャワープレート２１におけるＶ族系ガス吐出孔Ｈ５及びIII族系ガス吐出孔Ｈ３の目詰まりを防止することができる。   Thereby, clogging of the V group type gas discharge hole H5 and the III group type gas discharge hole H3 in the shower plate 21 can be prevented.

本実施の形態の半導体レーザ素子５０の製造方法は、上記記載のＭＯＣＶＤ装置１０を用いて、半導体レーザ素子５０を製造する。   In the manufacturing method of the semiconductor laser device 50 of the present embodiment, the semiconductor laser device 50 is manufactured using the MOCVD apparatus 10 described above.

したがって、シャワープレート２１を用いて少なくとも２種類の反応ガスを成長室１内に供給する場合に、被成膜基板３上のガス濃度分布を均一化することができるＭＯＣＶＤ装置１０を用いた半導体レーザ素子５０の製造方法を提供することができる。   Therefore, when supplying at least two kinds of reaction gases into the growth chamber 1 using the shower plate 21, a semiconductor laser using the MOCVD apparatus 10 that can make the gas concentration distribution on the deposition target substrate 3 uniform. A method for manufacturing the element 50 can be provided.

なお、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。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、シャワープレート上部の空間に周辺部よりガスを導入し、シャワープレートの複数のガス吐出孔から基板表面に反応ガスを供給するシャワープレートを用いた縦型のＭＯＣＶＤ装置等の気相成長装置及び半導体素子の製造方法に利用できる。   The present invention is a vapor phase growth method such as a vertical MOCVD apparatus using a shower plate that introduces a gas into the space above the shower plate from the periphery and supplies a reaction gas to the substrate surface from a plurality of gas discharge holes of the shower plate. It can utilize for the manufacturing method of an apparatus and a semiconductor element.

本発明における気相成長装置の実施の一形態を示すものであり、シャワーヘッドの構成を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows one Embodiment of the vapor phase growth apparatus in this invention, and shows the structure of a shower head. 上記気相成長装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the said vapor phase growth apparatus. （ａ）は上記シャワーヘッドにおけるシャワープレートの構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記シャワーヘッドにおけるシャワープレートの他の構成を示す平面図である。(A) is a top view which shows the structure of the shower plate in the said shower head, (b) is a top view which shows the other structure of the shower plate in the said shower head. 上記シャワーヘッドにおけるシャワープレートのさらに他の構成を示す平面図である。It is a top view which shows other structure of the shower plate in the said shower head. （ａ）〜（ｃ）は、III族系ガス及びＶ族系ガスに加えて、他の原料ガス又は不活性ガスを付加供給する場合の上記シャワーヘッドにおけるシャワープレートの構成を示す平面図である。(A)-(c) is a top view which shows the structure of the shower plate in the said shower head in the case of supplying other source gas or an inert gas in addition to a III group gas and a V group gas. . 図３（ａ）に示すシャワーヘッドにおけるシャワープレートの変形例の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the modification of the shower plate in the shower head shown to Fig.3 (a). 上記シャワーヘッドにおけるＶ族系ガス供給部のＶ族系外環流路の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the V group type outer ring flow path of the V group type gas supply part in the said shower head. 上記シャワーヘッドにおけるＶ族系ガス供給部の他のダミー柱の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the other dummy pillar of the V group type gas supply part in the said shower head. 上記シャワーヘッドにおけるＶ族系ガス供給部のさらに他のダミー柱の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the further another dummy pillar of the V group type gas supply part in the said shower head. 上記シャワーヘッドにおけるＶ族系ガス供給部のさらに他のダミー柱の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the further another dummy pillar of the V group type gas supply part in the said shower head. （ａ）は図５（ａ）に対応する上記シャワーヘッドにおけるダミー柱の構成を示す断面図であり、（ｂ）は図５（ｂ）に対応する上記シャワーヘッドにおけるダミー柱の構成を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the structure of the dummy pillar in the said shower head corresponding to Fig.5 (a), (b) is a cross section which shows the structure of the dummy pillar in the said showerhead corresponding to FIG.5 (b). FIG. 上記シャワーヘッドにおける第３層に不活性ガスの他ガスバッファエリアを設けた場合のダミー柱の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a dummy pillar at the time of providing the gas buffer area other than an inert gas in the 3rd layer in the said shower head. （ａ）〜（ｄ）は、上記ダミー柱の平面形状を示す断面図である。(A)-(d) is sectional drawing which shows the planar shape of the said dummy pillar. 上記ダミー柱の形状を示す縦方向の断面図である。It is sectional drawing of the vertical direction which shows the shape of the said dummy pillar. 上記気相成長装置にて製造される半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor laser element manufactured with the said vapor phase growth apparatus. 従来の縦型シャワーヘッド型の気相成長装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional vertical shower head type vapor phase growth apparatus. 従来の他の縦型シャワーヘッド型の気相成長装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional vertical type shower head type vapor phase growth apparatus. 従来のさらに他の縦型シャワーヘッド型の気相成長装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the other conventional vertical shower head type vapor phase growth apparatus. 従来のさらに他の縦型シャワーヘッド型の気相成長装置におけるシャワーヘッドの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the shower head in the conventional another vertical shower head type vapor phase growth apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ 成長室
２ 反応炉
３ 被成膜基板
４ サセプタ
５ ヒータ
７ 回転軸
１０ ＭＯＣＶＤ装置（気相成長装置）
１１ ガス排出部
１２ パージライン
２０ シャワーヘッド
２１ シャワープレート
２１ａ 中央部
２１ｂ 周辺部
２２ 冷水供給部
２２ｂ 冷水系バッファエリア
２３ III族系ガス供給部
２３ａ III族系ガス外環流路
２３ｂ III族系ガスバッファエリア（第２原料ガス中間室）
２３ｃ III族系ガス供給管
２４ Ｖ族系ガス供給部
２４ａ Ｖ族系ガス外環流路
２４ｂ Ｖ族系ガスバッファエリア（第１原料ガス中間室）
２４ｃ Ｖ族系ガス供給管（第１原料ガス管）
２４ｄ 開口付き仕切り
２５ 温度調整機構（柱加熱手段）
２５ｃ ダミー柱（柱）
２６ｂ 他ガスバッファエリア
２６ｃ 他ガス供給管
２７ｂ 他ガスバッファエリア
４１ 境界板
４１ａ 境界板
４２ 熱伝導が悪い部材
４３ ダミー柱
４４ ダミー柱
４５ ダミー柱
４６ ダミー柱
４７ ダミー柱
４８ ダミー柱
４９ フィン
５０ 半導体レーザ素子
Ｈ 開口
Ｈ３ III族系ガス吐出孔
Ｈ５ Ｖ族系ガス吐出孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Growth chamber 2 Reactor 3 Substrate to be deposited 4 Susceptor 5 Heater 7 Rotating shaft 10 MOCVD apparatus (vapor phase growth apparatus)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Gas discharge part 12 Purge line 20 Shower head 21 Shower plate 21a Center part 21b Peripheral part 22 Chilled water supply part 22b Chilled water system buffer area 23 III group gas supply part 23a III group gas outer ring flow path 23b III group gas buffer area (Second source gas intermediate chamber)
23c Group III gas supply pipe 24 Group V gas supply unit 24a Group V gas outer ring passage 24b Group V gas buffer area (first source gas intermediate chamber)
24c Group V gas supply pipe (first source gas pipe)
24d partition 25 with temperature adjustment mechanism (column heating means)
25c Dummy pillar (pillar)
26b Other gas buffer area 26c Other gas supply pipe 27b Other gas buffer area 41 Boundary plate 41a Boundary plate 42 Member with poor heat conduction 43 Dummy column 44 Dummy column 45 Dummy column 46 Dummy column 47 Dummy column 48 Dummy column 49 Fin 50 Semiconductor laser Element H Opening H3 Group III gas discharge hole H5 Group V gas discharge hole

Claims (15)

第１原料ガス及び第２原料ガスを、それぞれ独立に吐出する複数の第１原料ガス吐出孔及び複数の第２原料ガス吐出孔を配設したシャワープレートを介して被成膜基板を収容する成長室内に供給し、上記成長室内で混合して上記被成膜基板を成膜する気相成長装置において、
シャワープレート上に、上記第２原料ガスと第１原料ガスとのそれぞれを充満させる互いに隔離された第２原料ガス中間室と第１原料ガス中間室とがこの順に積層され、
上記第２原料ガス中間室には、上記第１原料ガス中間室から上記シャワープレートの複数の第１原料ガス吐出孔に連通する複数の第１原料ガス管が貫通して設けられていると共に、
上記第１原料ガス中間室には、複数の柱が、上記複数の第２原料ガス吐出孔と同じ平面位置に設けられていることを特徴とする気相成長装置。 Growth that accommodates a deposition target substrate via a shower plate provided with a plurality of first source gas discharge holes and a plurality of second source gas discharge holes for independently discharging the first source gas and the second source gas, respectively. In the vapor phase growth apparatus for supplying the film into the chamber and mixing the film in the growth chamber to form the film formation substrate,
On the shower plate, a second source gas intermediate chamber and a first source gas intermediate chamber, which are separated from each other and filled with the second source gas and the first source gas, are stacked in this order,
The second source gas intermediate chamber is provided with a plurality of first source gas pipes penetrating from the first source gas intermediate chamber to the plurality of first source gas discharge holes of the shower plate,
In the first source gas intermediate chamber, a plurality of columns are provided in the same plane position as the plurality of second source gas discharge holes. 前記第１原料ガス中間室における複数の柱を加熱する柱加熱手段が設けら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。   2. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, further comprising a column heating unit configured to heat a plurality of columns in the first source gas intermediate chamber. 前記複数の柱が加熱される第１原料ガス中間室は、前記シャワープレートから最も遠い層に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の気相成長装置。   3. The vapor phase growth apparatus according to claim 2, wherein the first source gas intermediate chamber in which the plurality of columns are heated is provided in a layer farthest from the shower plate. 前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、熱伝導性材料で構成されていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の気相成長装置。   4. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the plurality of columns in the first source gas intermediate chamber are made of a heat conductive material. 5. 前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、前記第２原料ガス中間室とは反対側が熱伝導性の良い材料で構成されていると共に、第２原料ガス中間室側が該第２原料ガス中間室とは反対側よりも熱伝導性の悪い材料で構成されていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の気相成長装置。   The plurality of pillars in the first source gas intermediate chamber are made of a material having good thermal conductivity on the side opposite to the second source gas intermediate chamber, and the second source gas intermediate chamber side is in the second source gas intermediate chamber side. 4. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the vapor phase growth apparatus is made of a material having a lower thermal conductivity than the side opposite to the chamber. 前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、第２原料ガス中間室との境界板との間に隙間を有して設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の気相成長装置。   The plurality of columns in the first source gas intermediate chamber are provided with gaps between the pillars and the second source gas intermediate chamber. The vapor phase growth apparatus according to item. 前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、第２原料ガス中間室との境界板側が先細りとなっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の気相成長装置。   The vapor phase growth according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of pillars in the first source gas intermediate chamber are tapered on a boundary plate side with the second source gas intermediate chamber. apparatus. 前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、前記複数の第１原料ガス吐出孔と同じ平面位置にも、第２原料ガス中間室との境界板との間に隙間を有して設けられていると共に、
前記第２原料ガス中間室には、前記複数の第２原料ガス吐出孔と同じ平面位置に第２原料ガス中間室におけるシャワープレートとの間、又はシャワープレート側の境界板との間に隙間を有して複数の柱が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の気相成長装置。 The plurality of columns in the first source gas intermediate chamber are provided in the same plane position as the plurality of first source gas discharge holes with a gap between the boundary plate and the second source gas intermediate chamber. And
In the second source gas intermediate chamber, a gap is formed between the shower plate in the second source gas intermediate chamber or a boundary plate on the shower plate side at the same plane position as the plurality of second source gas discharge holes. The vapor phase growth apparatus according to claim 6, further comprising a plurality of columns. 前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、立設方向に垂直な断面形状が多角形となっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の気相成長装置。   9. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the plurality of columns in the first source gas intermediate chamber have a polygonal cross-sectional shape perpendicular to the standing direction. . 前記第１原料ガス中間室における複数の柱は、フィンを有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の気相成長装置。   The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the plurality of columns in the first source gas intermediate chamber have fins. 前記第１原料ガスは、Ｖ族系ガスであると共に、
前記第２原料ガスは、III族系ガスであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の気相成長装置。 The first source gas is a group V gas,
10. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the second source gas is a group III-based gas. 前記Ｖ族系ガスは、アンモニアを含むガスであることを特徴とする請求項１１に記載の気相成長装置。   The vapor phase growth apparatus according to claim 11, wherein the group V gas is a gas containing ammonia. 前記複数の第１原料ガス吐出孔及び複数の第２原料ガス吐出孔は、シャワープレートの周辺部では中央部よりも各孔径が小さいことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の気相成長装置。   The plurality of first source gas discharge holes and the plurality of second source gas discharge holes each have a smaller hole diameter in the peripheral part of the shower plate than in the central part. The vapor phase growth apparatus described. 前記シャワープレートには、第１原料ガス吐出孔と第２原料ガス吐出孔との間に不活性ガス吐出孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の気相成長装置。   The inert gas discharge hole is provided in the said shower plate between the 1st source gas discharge hole and the 2nd source gas discharge hole, The any one of Claims 1-13 characterized by the above-mentioned. Vapor growth equipment. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の気相成長装置を用いて、半導体素子を製造することを特徴とする半導体素子の製造方法。   A method for manufacturing a semiconductor element, wherein a semiconductor element is manufactured using the vapor phase growth apparatus according to claim 1.
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