JP2002151419A - Ｉｉｉｖ族窒化物膜の製造方法および製造装置 - Google Patents
Ｉｉｉｖ族窒化物膜の製造方法および製造装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】MOCVD法によって特性が良好なAlxGayInzN(ただ
しx+y+z=1)膜をエピタキシャル成長させるIIIＶ族窒化
物膜の製造方法および装置を提供する。 【解決手段】反応管１１の中央にサセプタ１３を介して
加熱される基板１２を配置し、反応管の一端からトリメ
チルアルミニウムガスおよびアンモニアガスを含む原料
ガスおよびキャリアガスを導入し、トリメチルアルミニ
ウムガスおよびアンモニアガスの反応によって生成され
るAlN膜を基板の表面に成膜する。基板１２を支持する
サセプタ１３の表面は１０００°Ｃの高温に加熱される
が、この表面にAlN膜２１をコーティングしておき、こ
こにAlNのパーティクルが堆積されないようにして、パ
ーティクルが基板上のAlN膜に移ることによる特性の劣
化を防止する。
しx+y+z=1)膜をエピタキシャル成長させるIIIＶ族窒化
物膜の製造方法および装置を提供する。 【解決手段】反応管１１の中央にサセプタ１３を介して
加熱される基板１２を配置し、反応管の一端からトリメ
チルアルミニウムガスおよびアンモニアガスを含む原料
ガスおよびキャリアガスを導入し、トリメチルアルミニ
ウムガスおよびアンモニアガスの反応によって生成され
るAlN膜を基板の表面に成膜する。基板１２を支持する
サセプタ１３の表面は１０００°Ｃの高温に加熱される
が、この表面にAlN膜２１をコーティングしておき、こ
こにAlNのパーティクルが堆積されないようにして、パ
ーティクルが基板上のAlN膜に移ることによる特性の劣
化を防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板の上に、有機金属
ガスの気相エピタキシャル（Metal Organic Chemical V
apor Deposition:MOCVD）法によってIIIＶ族窒化物膜、
特にAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜をエピタキシャル成
長させる方法およびこのような方法を実施するための装
置に関するものである。
ガスの気相エピタキシャル（Metal Organic Chemical V
apor Deposition:MOCVD）法によってIIIＶ族窒化物膜、
特にAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜をエピタキシャル成
長させる方法およびこのような方法を実施するための装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオード、レーザダイオード、フ
ォトダイオードなどのオプトエレクトロニクスデバイス
においては、例えばサファイア基板より成る基板上にII
IＶ族窒化物膜、特にAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜をエ
ピタキシャル成長させることが提案されている。このAl
xGayInzN(ただしx+y+z=1)膜のエピタキシャル成長プロ
セスとしては、従来よりMOCVD(Metal Organic Chemical
Vapor Deposition)法やMOVPE(Metalorganic Vapor Pha
se Epitaxy)法が知られており、最近では塩化物気相エ
ピタキシャル（Hydride Vapor Phase Epitaxy: HVPE）
法も提案されている。
ォトダイオードなどのオプトエレクトロニクスデバイス
においては、例えばサファイア基板より成る基板上にII
IＶ族窒化物膜、特にAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜をエ
ピタキシャル成長させることが提案されている。このAl
xGayInzN(ただしx+y+z=1)膜のエピタキシャル成長プロ
セスとしては、従来よりMOCVD(Metal Organic Chemical
Vapor Deposition)法やMOVPE(Metalorganic Vapor Pha
se Epitaxy)法が知られており、最近では塩化物気相エ
ピタキシャル（Hydride Vapor Phase Epitaxy: HVPE）
法も提案されている。
【０００３】HVPE法でGaN膜を成膜する場合には、表面
にGaN薄膜を形成したサファイア基板を内部に保持した
反応管内にガリウム金属を装填し、反応管に塩酸ガスを
導入して塩化ガリウムガスを生成させ、これにアンモニ
アガスを反応させて窒化ガリウムを堆積させるようにし
ている。このHVPE法は、MOCVDやMOVPE法に比べて成膜速
度が高いという特長がある。例えば、MOVPE法によってG
aN膜をエピタキシャル成長させる際の典型的な成膜速度
は毎時数μｍであるが、HVPE法でGaN膜をエピタキシャ
ル成長させる場合の典型的な成膜速度は毎時数百μｍで
ある。したがって、HVPE法は、特に膜厚の大きなIIIＶ
族窒化物膜を形成する場合に有利に利用できるものであ
る。
にGaN薄膜を形成したサファイア基板を内部に保持した
反応管内にガリウム金属を装填し、反応管に塩酸ガスを
導入して塩化ガリウムガスを生成させ、これにアンモニ
アガスを反応させて窒化ガリウムを堆積させるようにし
ている。このHVPE法は、MOCVDやMOVPE法に比べて成膜速
度が高いという特長がある。例えば、MOVPE法によってG
aN膜をエピタキシャル成長させる際の典型的な成膜速度
は毎時数μｍであるが、HVPE法でGaN膜をエピタキシャ
ル成長させる場合の典型的な成膜速度は毎時数百μｍで
ある。したがって、HVPE法は、特に膜厚の大きなIIIＶ
族窒化物膜を形成する場合に有利に利用できるものであ
る。
【０００４】しかしながら、HVPE法では、良好な特性を
有するAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜が得られにくいと
共に基板内での膜厚の変動が比較的大きくなるという問
題がある。一方、MOVPE法では、成膜速度が遅く、コス
トが高くなるという問題がある。
有するAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜が得られにくいと
共に基板内での膜厚の変動が比較的大きくなるという問
題がある。一方、MOVPE法では、成膜速度が遅く、コス
トが高くなるという問題がある。
【０００５】また、MOCVD法でAlxGayInzN(ただしx+y+z=
1)膜を成膜する場合には、加熱装置によって所定の温度
に加熱されたサセプタ上に載置された基板を反応管内に
保持し、この反応管に、トリメチルアルミニウムガス、
トリメチルガリウムガスまたはトリメチルインジウムガ
スまたはこれらの有機金属ガスの２種以上の混合ガス
と、アンモニアとを、水素や窒素のようなキャリアガス
と一緒に導入し、有機金属とアンモニアとの反応によっ
てAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)で表わされる膜、すなわ
ちアルミニウム窒化膜、ガリウム窒化膜、インジウム窒
化膜或いはアルミニウム−ガリウム窒化膜、アルミニウ
ム−インジウム窒化膜、ガリウム−インジウム窒化膜を
基板上に堆積させるようにしている。
1)膜を成膜する場合には、加熱装置によって所定の温度
に加熱されたサセプタ上に載置された基板を反応管内に
保持し、この反応管に、トリメチルアルミニウムガス、
トリメチルガリウムガスまたはトリメチルインジウムガ
スまたはこれらの有機金属ガスの２種以上の混合ガス
と、アンモニアとを、水素や窒素のようなキャリアガス
と一緒に導入し、有機金属とアンモニアとの反応によっ
てAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)で表わされる膜、すなわ
ちアルミニウム窒化膜、ガリウム窒化膜、インジウム窒
化膜或いはアルミニウム−ガリウム窒化膜、アルミニウ
ム−インジウム窒化膜、ガリウム−インジウム窒化膜を
基板上に堆積させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】上述したようにMOCVD法によ
ってAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜を成膜する従来の方
法において、反応管内で有機金属ガスの気相反応が起こ
ると、成膜効率が低下し、成膜速度が非常に低くなって
しまうので、反応管内に導入される原料ガスを冷却した
り、反応管内壁の一部分を冷却することが提案されてい
る。一方、MOCVD法によってAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)
膜を成膜する際に、反応管内壁の高温になる部分をアン
モニアガスによる腐食から保護するための保護層をコー
ティングすることも提案されている。このコーティング
材料としては、SiC, p-BN, TaCx, NbNxなどが用いられ
ている。
ってAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜を成膜する従来の方
法において、反応管内で有機金属ガスの気相反応が起こ
ると、成膜効率が低下し、成膜速度が非常に低くなって
しまうので、反応管内に導入される原料ガスを冷却した
り、反応管内壁の一部分を冷却することが提案されてい
る。一方、MOCVD法によってAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)
膜を成膜する際に、反応管内壁の高温になる部分をアン
モニアガスによる腐食から保護するための保護層をコー
ティングすることも提案されている。このコーティング
材料としては、SiC, p-BN, TaCx, NbNxなどが用いられ
ている。
【０００７】しかしながら、このような材料を反応管内
壁の高温部分にコーティングすると、この高温部分の表
面には、生成したAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)が付着せ
ず、パーティクルが発生する。特に高温となる部分で
は、内壁の持つ触媒効果と組合わさり気相反応が促進さ
れるので、高温部分近傍でAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)
が生成し、多量のパーティクルが発生することになる。
特に、AlN膜やアルミリッチなAlxGayInzN(ただしx+y+z=
1、 x>0.5)膜を成膜する場合に使用されるトリメチルア
ルミニウムガスは気相反応が激しく、パーティクルが顕
著に発生されることになる。
壁の高温部分にコーティングすると、この高温部分の表
面には、生成したAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)が付着せ
ず、パーティクルが発生する。特に高温となる部分で
は、内壁の持つ触媒効果と組合わさり気相反応が促進さ
れるので、高温部分近傍でAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)
が生成し、多量のパーティクルが発生することになる。
特に、AlN膜やアルミリッチなAlxGayInzN(ただしx+y+z=
1、 x>0.5)膜を成膜する場合に使用されるトリメチルア
ルミニウムガスは気相反応が激しく、パーティクルが顕
著に発生されることになる。
【０００８】このように、反応管内の高温に加熱される
部分に、アンモニアガスによる腐食を防止する保護膜を
コーティングすると、その部分に多量の生成物が発生
し、これらの生成物は反応管内壁に付着できないので、
原料ガスやキャリアガスの流れに飛ばされてパーティク
ルとして基板上に到達し、ここに堆積されることにな
る。このように基板上にパーティクルが堆積されると、
基板上に本来形成すべきAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)
膜、特にAlN膜やアルミリッチなAlxGayInzN(ただしx+y+
z=1、 x>0)膜の特性が著しく劣化してしまうことを確か
めた。
部分に、アンモニアガスによる腐食を防止する保護膜を
コーティングすると、その部分に多量の生成物が発生
し、これらの生成物は反応管内壁に付着できないので、
原料ガスやキャリアガスの流れに飛ばされてパーティク
ルとして基板上に到達し、ここに堆積されることにな
る。このように基板上にパーティクルが堆積されると、
基板上に本来形成すべきAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)
膜、特にAlN膜やアルミリッチなAlxGayInzN(ただしx+y+
z=1、 x>0)膜の特性が著しく劣化してしまうことを確か
めた。
【０００９】上述したIIIＶ族窒化物膜の製造装置にお
いて、反応管内の１０００°Ｃ以上の高温に加熱される
部分は、典型的には基板を支持するサセプタ表面である
が、この部分は基板に隣接しているので、この部分に堆
積されたパーティクルは基板表面へ容易に移動し、基板
上に成膜されるAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜の特性を
劣化させることになる。
いて、反応管内の１０００°Ｃ以上の高温に加熱される
部分は、典型的には基板を支持するサセプタ表面である
が、この部分は基板に隣接しているので、この部分に堆
積されたパーティクルは基板表面へ容易に移動し、基板
上に成膜されるAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜の特性を
劣化させることになる。
【００１０】図１Aは、従来の製造装置において、新品
のサセプタを用いて３インチのウエファより成る基板上
にAlN膜を成膜した場合の膜特性を示すものであり、斜
線を付けて示したウエファの周辺部分のAlN膜の特性が
劣化していることを表している。特に新品のサセプタを
使用する場合には、その表面にアルミ窒化物のパーティ
クルが堆積し易く、特性が劣化し易い。
のサセプタを用いて３インチのウエファより成る基板上
にAlN膜を成膜した場合の膜特性を示すものであり、斜
線を付けて示したウエファの周辺部分のAlN膜の特性が
劣化していることを表している。特に新品のサセプタを
使用する場合には、その表面にアルミ窒化物のパーティ
クルが堆積し易く、特性が劣化し易い。
【００１１】さらに、製造コストを下げるために、基板
として直径の大きなウエファ、例えば３インチウエファ
が使用されるようになって来たが、このように大きなウ
エファを使用する場合には、パーティクルによって特性
が劣化する周辺部分が一層大きなものとなる。
として直径の大きなウエファ、例えば３インチウエファ
が使用されるようになって来たが、このように大きなウ
エファを使用する場合には、パーティクルによって特性
が劣化する周辺部分が一層大きなものとなる。
【００１２】本発明の目的は、上述した従来の問題点を
解決し、MOCVD法によって特性が良好なAlxGayInzN(ただ
しx+y+z=1)膜をエピタキシャル成長させることができる
IIIＶ族窒化物膜の製造方法および装置を提供しようと
するものである。
解決し、MOCVD法によって特性が良好なAlxGayInzN(ただ
しx+y+z=1)膜をエピタキシャル成長させることができる
IIIＶ族窒化物膜の製造方法および装置を提供しようと
するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によるIIIＶ族窒
化物膜の製造方法は、有機金属ガスおよびアンモニアガ
スを含む原料ガスと直接接触する内壁の、ほぼ１０００
°Ｃ以上の高温に加熱される部分の表面にAlaGabIncN
(ただしa+b+c=1,a>0)膜をコーティングした反応管内に
原料ガスをキャリアガスと共に導入し、有機金属ガスと
アンモニアガスとの反応により生成される金属窒化物
を、加熱されたサセプタによって支持された基板に堆積
させてAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜をエピタキシャル
成長させて成膜することを特徴とするものである。
化物膜の製造方法は、有機金属ガスおよびアンモニアガ
スを含む原料ガスと直接接触する内壁の、ほぼ１０００
°Ｃ以上の高温に加熱される部分の表面にAlaGabIncN
(ただしa+b+c=1,a>0)膜をコーティングした反応管内に
原料ガスをキャリアガスと共に導入し、有機金属ガスと
アンモニアガスとの反応により生成される金属窒化物
を、加熱されたサセプタによって支持された基板に堆積
させてAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜をエピタキシャル
成長させて成膜することを特徴とするものである。
【００１４】本発明においては、上述したAlaGabIncN
(ただしa+b+c=1,a>0)膜のコーティングには、酸素、シ
リコン、マグネシウムあるいは内壁母材に含まれる元素
等が数%以下含まれる場合も含まれる。また、AlaGabInc
N(ただしa+b+c=1,a>0)膜の組成は膜厚方向に向かって均
一な組成である必要はなく、平均組成を示すものであ
る。組成の異なる層が多層化したもの、あるいは、連続
的に組成の変化したものでも良い。
(ただしa+b+c=1,a>0)膜のコーティングには、酸素、シ
リコン、マグネシウムあるいは内壁母材に含まれる元素
等が数%以下含まれる場合も含まれる。また、AlaGabInc
N(ただしa+b+c=1,a>0)膜の組成は膜厚方向に向かって均
一な組成である必要はなく、平均組成を示すものであ
る。組成の異なる層が多層化したもの、あるいは、連続
的に組成の変化したものでも良い。
【００１５】このような本発明によるIIIＶ族窒化物膜
の製造方法を実施する場合には、前記基板を支持するサ
セプタの表面にAlaGabIncN(ただしa+b+c=1,a>0)膜をコ
ーティングした反応管を使用するのが好適である。MOCV
D法によってIIIＶ族窒化物膜の製造する場合には、通常
基板はほぼ１０００°Ｃの温度に加熱されるので、基板
を支持するサセプタの表面は１０００°Ｃ以上の高温に
加熱されるので、このサセプタの表面にAlaGabIncN(た
だしa+b+c=1,a>0)膜をコーティングすることができる。
このようなAlaGabIncN(ただしa+b+c=1,a>0)膜をコーテ
ィングすると、この膜の表面には、AlxGayInzN(ただしx
+y+z=1)膜が成長され、上述したパーティクルは発生し
なくなり、その結果として成膜されたAlxGayInzN(ただ
しx+y+z=1)膜の特性は良好なものとなる。
の製造方法を実施する場合には、前記基板を支持するサ
セプタの表面にAlaGabIncN(ただしa+b+c=1,a>0)膜をコ
ーティングした反応管を使用するのが好適である。MOCV
D法によってIIIＶ族窒化物膜の製造する場合には、通常
基板はほぼ１０００°Ｃの温度に加熱されるので、基板
を支持するサセプタの表面は１０００°Ｃ以上の高温に
加熱されるので、このサセプタの表面にAlaGabIncN(た
だしa+b+c=1,a>0)膜をコーティングすることができる。
このようなAlaGabIncN(ただしa+b+c=1,a>0)膜をコーテ
ィングすると、この膜の表面には、AlxGayInzN(ただしx
+y+z=1)膜が成長され、上述したパーティクルは発生し
なくなり、その結果として成膜されたAlxGayInzN(ただ
しx+y+z=1)膜の特性は良好なものとなる。
【００１６】さらに、本発明によるIIIＶ族窒化物膜の
製造方法の好適な実施例においては、前記反応管内に、
多量のトリメチルアルミニウムガスとアンモニアガスと
を含む原料ガスを導入してアルミリッチなAlxGayInzN
(ただしx+y+z=1、 x>0.5)膜を成膜するか、または前記反
応管内に、トリメチルアルミニウムガスとアンモニアガ
スとを含む原料ガスを導入してAlN膜を成膜する。
製造方法の好適な実施例においては、前記反応管内に、
多量のトリメチルアルミニウムガスとアンモニアガスと
を含む原料ガスを導入してアルミリッチなAlxGayInzN
(ただしx+y+z=1、 x>0.5)膜を成膜するか、または前記反
応管内に、トリメチルアルミニウムガスとアンモニアガ
スとを含む原料ガスを導入してAlN膜を成膜する。
【００１７】また、本発明によるIIIＶ族窒化物膜の製
造方法において、AlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜を成長
させる基板は、Al2O3 ，SiC, NdGaO3, LiGaO3,各種組成
のAlGaInN, ZnO, MgOまたはMgAl2O4の単結晶基板とする
か、上記基板本体の表面にZnOあるいは各種組成のAlGaI
nN膜をエピタキシャル成長させた基板とすることができ
る。後者の膜をエピタキシャル成長させた基板を用いる
場合には、それぞれの膜は各種の薄膜成膜方法によって
成膜することができる。
造方法において、AlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜を成長
させる基板は、Al2O3 ，SiC, NdGaO3, LiGaO3,各種組成
のAlGaInN, ZnO, MgOまたはMgAl2O4の単結晶基板とする
か、上記基板本体の表面にZnOあるいは各種組成のAlGaI
nN膜をエピタキシャル成長させた基板とすることができ
る。後者の膜をエピタキシャル成長させた基板を用いる
場合には、それぞれの膜は各種の薄膜成膜方法によって
成膜することができる。
【００１８】さらに、本発明は、MOCVD法によって基板
上にAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜をエピタキシャル成
長させる装置において、反応管と、この反応管の内部に
曝されるように基板を支持するサセプタと、このサセプ
タを介して前記基板を加熱する加熱手段と、前記反応管
内に有機金属ガスおよびアンモニアガスを含む原料ガス
をキャリアガスと共に導入するガス導入手段とを具え、
前記反応管内の、ほぼ１０００°Ｃ以上の高温に加熱さ
れる部分の表面にAlaGabIncN(ただしa+b+c=1,a>0)膜を
コーティングし、有機金属ガスとアンモニアガスとの反
応により生成される金属窒化物を、サセプタを介して加
熱された基板に堆積させてAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)
膜をエピタキシャル成長させるように構成したことを特
徴とするものである。
上にAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜をエピタキシャル成
長させる装置において、反応管と、この反応管の内部に
曝されるように基板を支持するサセプタと、このサセプ
タを介して前記基板を加熱する加熱手段と、前記反応管
内に有機金属ガスおよびアンモニアガスを含む原料ガス
をキャリアガスと共に導入するガス導入手段とを具え、
前記反応管内の、ほぼ１０００°Ｃ以上の高温に加熱さ
れる部分の表面にAlaGabIncN(ただしa+b+c=1,a>0)膜を
コーティングし、有機金属ガスとアンモニアガスとの反
応により生成される金属窒化物を、サセプタを介して加
熱された基板に堆積させてAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)
膜をエピタキシャル成長させるように構成したことを特
徴とするものである。
【００１９】本発明によるIIIＶ族窒化物膜の製造装置
の好適な実施例においては、前記基板を支持するサセプ
タの表面に、AlaGabIncN(ただしa+b+c=1,a>0)膜をコー
ティングする。また、このようなIIIＶ族窒化物膜の製
造装置においては、前記サセプタの表面にAlN膜または
アルミリッチなAlaGabIncN(ただしa+b+c=1,a>0.5)膜を
コーティングするのが好適である。
の好適な実施例においては、前記基板を支持するサセプ
タの表面に、AlaGabIncN(ただしa+b+c=1,a>0)膜をコー
ティングする。また、このようなIIIＶ族窒化物膜の製
造装置においては、前記サセプタの表面にAlN膜または
アルミリッチなAlaGabIncN(ただしa+b+c=1,a>0.5)膜を
コーティングするのが好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】図２は、サファイア基板の上にAl
N膜を成膜する本発明によるIIIＶ族窒化物膜の製造方法
を実施する製造装置の一実施例の構成を示す線図的な断
面図である。本例においては、石英より成る反応管１１
の中央下部には、サファイア基板１２を水平に保持する
サセプタ１３と、このサセプタを介してサファイア基板
を所定の温度に加熱する加熱装置１４とを配置する。こ
のようにして、本例では、サファイア基板１２を水平方
向上向きに保持しているが、水平方向下向きに保持して
も良い。
N膜を成膜する本発明によるIIIＶ族窒化物膜の製造方法
を実施する製造装置の一実施例の構成を示す線図的な断
面図である。本例においては、石英より成る反応管１１
の中央下部には、サファイア基板１２を水平に保持する
サセプタ１３と、このサセプタを介してサファイア基板
を所定の温度に加熱する加熱装置１４とを配置する。こ
のようにして、本例では、サファイア基板１２を水平方
向上向きに保持しているが、水平方向下向きに保持して
も良い。
【００２１】反応管１１の右端には、反応管内に原料ガ
スをキャリアガスを導入するためのガス導入管を設け
る。すなわち、トリメチルアルミニウムガスを水素ガス
と共に導入する第１の導入管１５と、アンモニアガスを
導入する第２の導入管１６と、水素および窒素を含むキ
ャリアガスを導入する第３の導入管１７とを設ける。第
１および第２の導入管１５および１６によって導入され
たトリメチルアルミニウムガスと、アンモニアガスとは
それぞれ別個のガイド管１８および１９によって反応管
１１の内部まで案内され、サファイア基板１１から離れ
た場所でこれらのガスが反応しないようにしている。反
応管１１の左端には排気ダクト２０が設けられ、これを
経て排気系へ連通されている。
スをキャリアガスを導入するためのガス導入管を設け
る。すなわち、トリメチルアルミニウムガスを水素ガス
と共に導入する第１の導入管１５と、アンモニアガスを
導入する第２の導入管１６と、水素および窒素を含むキ
ャリアガスを導入する第３の導入管１７とを設ける。第
１および第２の導入管１５および１６によって導入され
たトリメチルアルミニウムガスと、アンモニアガスとは
それぞれ別個のガイド管１８および１９によって反応管
１１の内部まで案内され、サファイア基板１１から離れ
た場所でこれらのガスが反応しないようにしている。反
応管１１の左端には排気ダクト２０が設けられ、これを
経て排気系へ連通されている。
【００２２】サファイア基板１２は、加熱装置１４によ
ってほぼ１０００°Ｃの温度に加熱されるので、サセプ
タ１３の表面の温度はほぼ１０００°Ｃ以上の高温とな
っている。したがってこのサセプタの表面にはパーティ
クルが堆積し易くなり、このパーティクルは原料ガスお
よびキャリアガスの流れによって流されてサファイア基
板１１上に堆積されて膜特性を劣化することになる。本
実施例では、このような問題を解決するために、図３に
示すようにサファイア基板１１を支持するサセプタ１３
の表面および側面にAlN膜２１をほぼ１μｍの膜厚で形
成する。このようなAlN膜２１を形成しておくと、その
表面にはAlNがコーティング膜に付着され易くなり、AlN
膜２１の膜厚が厚くなるが、パーティクルは発生しなく
なる。したがって、サファイア基板１２上に形成される
AlN膜はパーティクルの影響を受けず、良好な特性を有
するものとなると共に図１Ｂに示すように、サファイア
基板１２の周辺部まで良好な特性を有するAlN膜が成膜
され、それだけ製造コストを下げることができる。
ってほぼ１０００°Ｃの温度に加熱されるので、サセプ
タ１３の表面の温度はほぼ１０００°Ｃ以上の高温とな
っている。したがってこのサセプタの表面にはパーティ
クルが堆積し易くなり、このパーティクルは原料ガスお
よびキャリアガスの流れによって流されてサファイア基
板１１上に堆積されて膜特性を劣化することになる。本
実施例では、このような問題を解決するために、図３に
示すようにサファイア基板１１を支持するサセプタ１３
の表面および側面にAlN膜２１をほぼ１μｍの膜厚で形
成する。このようなAlN膜２１を形成しておくと、その
表面にはAlNがコーティング膜に付着され易くなり、AlN
膜２１の膜厚が厚くなるが、パーティクルは発生しなく
なる。したがって、サファイア基板１２上に形成される
AlN膜はパーティクルの影響を受けず、良好な特性を有
するものとなると共に図１Ｂに示すように、サファイア
基板１２の周辺部まで良好な特性を有するAlN膜が成膜
され、それだけ製造コストを下げることができる。
【００２３】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例では、基板を支持するサセプタ１３
の表面にAlN膜２１をコーティングしたが、反応管内の
他の高温に加熱される部分にコーティングすることもで
きる。さらに、AlN膜２１の代わりにアルミリッチなAla
GabIncN(ただしa+b+c=1, a>0.5)膜をコーティングした
り、AlaGabIn cN(ただしa+b+c=1)膜をコーティングする
こともできる。また基板は、サファイア（Al２O３）に
限定されるものではなく、SiC, 各種組成のAlGaInN,NdG
aO3, LiGaO3, ZnO, MgOまたはMgAl2O4の単結晶基板とす
るか、上記基板本体の表面にZnO膜あるいは各種組成のA
lGaInNをエピタキシャル成長させた基板とすることがで
きる。上記基板本体の表面のそれぞれの膜は各種の薄膜
成膜方法により成膜することができる。
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例では、基板を支持するサセプタ１３
の表面にAlN膜２１をコーティングしたが、反応管内の
他の高温に加熱される部分にコーティングすることもで
きる。さらに、AlN膜２１の代わりにアルミリッチなAla
GabIncN(ただしa+b+c=1, a>0.5)膜をコーティングした
り、AlaGabIn cN(ただしa+b+c=1)膜をコーティングする
こともできる。また基板は、サファイア（Al２O３）に
限定されるものではなく、SiC, 各種組成のAlGaInN,NdG
aO3, LiGaO3, ZnO, MgOまたはMgAl2O4の単結晶基板とす
るか、上記基板本体の表面にZnO膜あるいは各種組成のA
lGaInNをエピタキシャル成長させた基板とすることがで
きる。上記基板本体の表面のそれぞれの膜は各種の薄膜
成膜方法により成膜することができる。
【００２４】また、サセプタの形状については幾多の変
更が可能である。例えば、上述した実施例ではサセプタ
の平坦な表面上にウェハ状の基板を載置したが、図４に
示すようにサセプタ１３の表面にざぐり１３ａを形成
し、このざぐり内に基板１２を設置しても良い。この場
合、基板上でのガスの流れを乱さないように、基板表面
とAlN膜コーティング２１の表面とを同一面とするのが
好適である。また、原料ガスが直接接しない基板とサセ
プタの接触部あるいはサセプタの側面には、コーティン
グを施さないことも可能である。
更が可能である。例えば、上述した実施例ではサセプタ
の平坦な表面上にウェハ状の基板を載置したが、図４に
示すようにサセプタ１３の表面にざぐり１３ａを形成
し、このざぐり内に基板１２を設置しても良い。この場
合、基板上でのガスの流れを乱さないように、基板表面
とAlN膜コーティング２１の表面とを同一面とするのが
好適である。また、原料ガスが直接接しない基板とサセ
プタの接触部あるいはサセプタの側面には、コーティン
グを施さないことも可能である。
【００２５】上述したように、本発明によるIIIＶ族窒
化物膜の製造方法および製造装置によれば、反応管内の
ほぼ１０００°Ｃの高温に加熱される部分にAlaGabIncN
(ただしa+b+c=1)膜、特にAlN膜或いはアルミリッチなAl
aGabIncN(ただしa+b+c=1, a>0.5)膜をコーティングした
ので、この部分に金属窒化物が成膜され易くなり、した
がってそのパーティクルが堆積されることがなくなる。
その結果として、基板上に成膜されるAlxGayInzN(ただ
しx+y+z=1)膜、特にAlN膜或いはアルミリッチなAlxGayI
nzN(ただしx+y+z=1, x>0.5)膜の特性がパーティクルに
よって劣化することがなくなり、特性の優れた膜を得る
ことができる。勿論、コーティング膜はアンモニアガス
による腐食から反応管やサセプタを保護する作用も有し
ているので、製造装置の耐久性を向上することができ
る。
化物膜の製造方法および製造装置によれば、反応管内の
ほぼ１０００°Ｃの高温に加熱される部分にAlaGabIncN
(ただしa+b+c=1)膜、特にAlN膜或いはアルミリッチなAl
aGabIncN(ただしa+b+c=1, a>0.5)膜をコーティングした
ので、この部分に金属窒化物が成膜され易くなり、した
がってそのパーティクルが堆積されることがなくなる。
その結果として、基板上に成膜されるAlxGayInzN(ただ
しx+y+z=1)膜、特にAlN膜或いはアルミリッチなAlxGayI
nzN(ただしx+y+z=1, x>0.5)膜の特性がパーティクルに
よって劣化することがなくなり、特性の優れた膜を得る
ことができる。勿論、コーティング膜はアンモニアガス
による腐食から反応管やサセプタを保護する作用も有し
ているので、製造装置の耐久性を向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡおよびＢは、それぞれ従来の製造方法および
本発明の製造方法によって３インチウエファ基板上に成
膜したAlN膜の特性を示す平面図である。
本発明の製造方法によって３インチウエファ基板上に成
膜したAlN膜の特性を示す平面図である。
【図２】本発明によるIIIＶ族窒化物膜の製造装置の一
実施例の構成を線図的に示す断面図である。
実施例の構成を線図的に示す断面図である。
【図３】同じくそのサセプタ部分を拡大して示す断面図
である。
である。
【図４】本発明によるIIIＶ族窒化物膜の製造装置の他
の実施例のサセプタ部分を拡大して示す断面図である。
の実施例のサセプタ部分を拡大して示す断面図である。
１１ 反応管、 １２ 基板、 １３ サセプタ、 １
４ 加熱装置 １５、１６、１７ ガス導入管、 １８、１９ ガイド
管、 ２０ 排気ダクト ２１ AlN膜コーティング
４ 加熱装置 １５、１６、１７ ガス導入管、 １８、１９ ガイド
管、 ２０ 排気ダクト ２１ AlN膜コーティング
フロントページの続き (72)発明者 田中 光浩 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 浅井 圭一郎 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE11 DB08 EG04 EG30 5F045 AA04 AB09 AB18 AC07 AC12 AF09 BB14 DP04 EC05 EM09
Claims (8)
- 【請求項１】有機金属ガスおよびアンモニアガスを含む
原料ガスと直接接触する内壁の、ほぼ１０００°Ｃ以上
の高温に加熱される部分の表面にAlaGabIncN(ただしa+b
+c=1,a>0)膜をコーティングした反応管内に原料ガスを
キャリアガスと共に導入し、有機金属ガスとアンモニア
ガスとの反応により生成される金属窒化物を、加熱され
たサセプタによって支持された基板に堆積させてAlxGay
InzN(ただしx+y+z=1)膜をエピタキシャル成長させて成
膜することを特徴とするIIIＶ族窒化物膜の製造方法。 - 【請求項２】前記基板を支持するサセプタの表面にAlaG
abIncN(ただしa+b+c=1,a>0)膜をコーティングした反応
管を使用することを特徴とする請求項１に記載のIIIＶ
族窒化物膜の製造方法。 - 【請求項３】前記反応管内に、トリメチルアルミニウム
ガスとアンモニアガスとを含む原料ガスを導入してアル
ミリッチなAlxGayInzN(ただしx+y+z=1、 x>0.5)膜を成膜
することを特徴とする請求項１または２に記載のIIIＶ
族窒化物膜の製造方法。 - 【請求項４】前記反応管内に、トリメチルアルミニウム
ガスとアンモニアガスとを含む原料ガスを導入してAlN
膜を成膜することを特徴とする請求項１または２に記載
のIIIＶ族窒化物膜の製造方法。 - 【請求項５】有機金属ガスおよびアンモニアガスを含む
原料ガスと直接接触する内壁の、ほぼ１０００°Ｃ以上
の高温に加熱される部分の表面に、アルミリッチなAlaG
abIncN(ただしa+b+c=1, a>0.5)膜をコーティングした反
応管を用いる請求項1〜4の何れかに記載のIIIＶ族窒化
物膜の製造方法。 - 【請求項６】有機金属ガスおよびアンモニアガスを含む
原料ガスと直接接触する内壁の、ほぼ１０００°Ｃ以上
の高温に加熱される部分の表面に、AlN膜をコーティン
グした反応管を用いる請求項1〜4の何れかに記載のIII
Ｖ族窒化物膜の製造方法。 - 【請求項７】MOCVD法によって基板上にAlxGayInzN(ただ
しx+y+z=1)膜をエピタキシャル成長させる装置におい
て、反応管と、この反応管の内部に曝されるように基板
を支持するサセプタと、このサセプタを介して前記基板
を加熱する加熱手段と、前記反応管内に有機金属ガスお
よびアンモニアガスを含む原料ガスをキャリアガスと共
に導入するガス導入手段とを具え、前記反応管内壁の、
ほぼ１０００°Ｃ以上の高温に加熱される部分の表面に
AlaGabIncN(ただしa+b+c=1, a>0)膜をコーティングし、
有機金属ガスとアンモニアガスとの反応により生成され
る金属窒化物を、サセプタを介して加熱された基板に堆
積させてAlxGayInzN(ただしx+y+z=1)膜をエピタキシャ
ル成長させることを特徴とするIIIＶ族窒化物膜の製造
装置。 - 【請求項８】前記基板を支持するサセプタの表面を、Al
aGabIncN(ただしa+b+c=1,c>0)膜をコーティングしたこ
とを特徴とする請求項７に記載のIIIＶ族窒化物膜の製
造装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000347735A JP3579344B2 (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | Ｉｉｉｖ族窒化物膜の製造方法および製造装置 |
| TW090127139A TW535220B (en) | 2000-11-15 | 2001-11-01 | A method for fabricating a III-V nitride film and an apparatus for fabricating the same |
| US10/004,345 US20020094682A1 (en) | 2000-11-15 | 2001-11-02 | Method for fabricating a III-V nitride film and an apparatus for fabricating the same |
| EP01127023.8A EP1207215B1 (en) | 2000-11-15 | 2001-11-14 | A method for fabricating a III-V nitride film and an apparatus for fabricating the same |
| KR10-2001-0070640A KR100447855B1 (ko) | 2000-11-15 | 2001-11-14 | 3-5족 질화물막의 제조 방법 및 제조 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000347735A JP3579344B2 (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | Ｉｉｉｖ族窒化物膜の製造方法および製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151419A true JP2002151419A (ja) | 2002-05-24 |
| JP3579344B2 JP3579344B2 (ja) | 2004-10-20 |
Family
ID=18821418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000347735A Expired - Lifetime JP3579344B2 (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | Ｉｉｉｖ族窒化物膜の製造方法および製造装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020094682A1 (ja) |
| EP (1) | EP1207215B1 (ja) |
| JP (1) | JP3579344B2 (ja) |
| KR (1) | KR100447855B1 (ja) |
| TW (1) | TW535220B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006520851A (ja) * | 2003-03-21 | 2006-09-14 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 有機金属気相沈殿によって基板に化合物を析出させる方法 |
| JP2010258375A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Tokuyama Corp | Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法 |
| JP2017193486A (ja) * | 2011-09-12 | 2017-10-26 | 住友化学株式会社 | 窒化物半導体結晶の製造方法、窒化物半導体エピタキシヤルウエハ、および窒化物半導体自立基板 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004085702A1 (de) * | 2003-03-21 | 2004-10-07 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zur abscheidung von verbindungen auf einem substrat mittels metallorganischer gasphasendeposition |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63186422A (ja) * | 1987-01-28 | 1988-08-02 | Tadahiro Omi | ウエハサセプタ装置 |
| US5645646A (en) * | 1994-02-25 | 1997-07-08 | Applied Materials, Inc. | Susceptor for deposition apparatus |
| US5599732A (en) * | 1995-08-21 | 1997-02-04 | Northwestern University | Method for growing III-V semiconductor films using a coated reaction chamber |
| JPH1067584A (ja) * | 1996-08-23 | 1998-03-10 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 反応容器 |
| JPH10284425A (ja) * | 1997-04-10 | 1998-10-23 | Rohm Co Ltd | 半導体装置の製法 |
| JP2001345268A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体製造装置及び半導体の製造方法 |
-
2000
- 2000-11-15 JP JP2000347735A patent/JP3579344B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-11-01 TW TW090127139A patent/TW535220B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-11-02 US US10/004,345 patent/US20020094682A1/en not_active Abandoned
- 2001-11-14 EP EP01127023.8A patent/EP1207215B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-14 KR KR10-2001-0070640A patent/KR100447855B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006520851A (ja) * | 2003-03-21 | 2006-09-14 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 有機金属気相沈殿によって基板に化合物を析出させる方法 |
| JP4712687B2 (ja) * | 2003-03-21 | 2011-06-29 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 有機金属気相沈殿装置 |
| JP2010258375A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Tokuyama Corp | Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法 |
| JP2017193486A (ja) * | 2011-09-12 | 2017-10-26 | 住友化学株式会社 | 窒化物半導体結晶の製造方法、窒化物半導体エピタキシヤルウエハ、および窒化物半導体自立基板 |
Also Published As
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| EP1207215B1 (en) | 2013-07-24 |
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| TW535220B (en) | 2003-06-01 |
| JP3579344B2 (ja) | 2004-10-20 |
| US20020094682A1 (en) | 2002-07-18 |
| EP1207215A3 (en) | 2003-11-19 |
| KR100447855B1 (ko) | 2004-09-08 |
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