JP2003188104A - 窒化物半導体の製造装置、窒化物半導体の製造方法、及びリモートプラズマ装置 - Google Patents
窒化物半導体の製造装置、窒化物半導体の製造方法、及びリモートプラズマ装置Info
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- JP2003188104A JP2003188104A JP2001381639A JP2001381639A JP2003188104A JP 2003188104 A JP2003188104 A JP 2003188104A JP 2001381639 A JP2001381639 A JP 2001381639A JP 2001381639 A JP2001381639 A JP 2001381639A JP 2003188104 A JP2003188104 A JP 2003188104A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高品質で高機能の窒化物半導体を大面積で短
時間に生産することができ、高い生産性を有する窒化物
半導体の製造装置、窒化物半導体の製造方法を提供する
ことができる。 【解決手段】 互いに略平行に対向させて配置された、
平板状の第１電極１２及び平板状で且つプラズマ活性種
を透過する領域を有する第２電極１４を有し、当該一対
の電極間にプラズマを発生させて気体原料をプラズマ活
性種に活性化させるプラズマ活性化手段と、Ｖａ族元素
気体原料を導入するＶａ族気体原料導入手段（第１電極
１２）と、導入されたＶａ族元素気体原料が第１電極１
２及び第２電極１４間でプラズマ活性種に活性化される
下流側から、ＩＩＩａ族元素気体原料を導入するＩＩＩ
ａ族気体原料導入手段（第２電極１４）と、を備えるこ
とを特徴とする窒化物半導体の製造装置、窒化物半導体
の製造方法である。
時間に生産することができ、高い生産性を有する窒化物
半導体の製造装置、窒化物半導体の製造方法を提供する
ことができる。 【解決手段】 互いに略平行に対向させて配置された、
平板状の第１電極１２及び平板状で且つプラズマ活性種
を透過する領域を有する第２電極１４を有し、当該一対
の電極間にプラズマを発生させて気体原料をプラズマ活
性種に活性化させるプラズマ活性化手段と、Ｖａ族元素
気体原料を導入するＶａ族気体原料導入手段（第１電極
１２）と、導入されたＶａ族元素気体原料が第１電極１
２及び第２電極１４間でプラズマ活性種に活性化される
下流側から、ＩＩＩａ族元素気体原料を導入するＩＩＩ
ａ族気体原料導入手段（第２電極１４）と、を備えるこ
とを特徴とする窒化物半導体の製造装置、窒化物半導体
の製造方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、本発明は窒化物半
導体の製造装置、窒化物半導体の製造方法、リモートプ
ラズマ装置に関し、詳しくはＩＩＩａ［ＩＵＰＡＣ（国
際純粋及び応用化学連合）の１９８９年無機化学命名法
改訂版による族番号は１３］−Ｖａ（ＩＵＰＡＣの１９
８９年無機化学命名法改訂版による族番号は１５）族半
導体化合物の製造装置、ＩＩＩａ−Ｖａ半導体化合物の
製造方法、及びリモートプラズマ装置に関する。
導体の製造装置、窒化物半導体の製造方法、リモートプ
ラズマ装置に関し、詳しくはＩＩＩａ［ＩＵＰＡＣ（国
際純粋及び応用化学連合）の１９８９年無機化学命名法
改訂版による族番号は１３］−Ｖａ（ＩＵＰＡＣの１９
８９年無機化学命名法改訂版による族番号は１５）族半
導体化合物の製造装置、ＩＩＩａ−Ｖａ半導体化合物の
製造方法、及びリモートプラズマ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、Ｇ
ａＩｎＮ、ＩｎＮ等のように広いバンドギャップを有す
る半導体化合物が青色ＬＥＤ、青色ＬＤ及び可視の発光
素子への適用材料として注目されている。これらの窒化
物系ＩＩＩａ［ＩＵＰＡＣ（国際純粋及び応用化学連
合）の１９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は
１３］−Ｖａ（ＩＵＰＡＣの１９８９年無機化学命名法
改訂版による族番号は１５）族半導体化合物の製造で
は、Ｖａ族元素源（原料）としてＮＨ3やＮ2が用いられ
るが、ＮＨ3やＮ2は他のＩＩＩａ−Ｖａ族化合物半導体
の製造で用いられるＶａ族元素源（原料）、例えば、Ａ
ｓＨ3やＰＨ3に比べると安定で不活性である。このため
有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によって基板上
に窒化物系ＩＩＩａ−Ｖａ族半導体化合物の成膜を形成
する場合、基板温度は９００〜１２００℃に調整され
る。
ａＩｎＮ、ＩｎＮ等のように広いバンドギャップを有す
る半導体化合物が青色ＬＥＤ、青色ＬＤ及び可視の発光
素子への適用材料として注目されている。これらの窒化
物系ＩＩＩａ［ＩＵＰＡＣ（国際純粋及び応用化学連
合）の１９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は
１３］−Ｖａ（ＩＵＰＡＣの１９８９年無機化学命名法
改訂版による族番号は１５）族半導体化合物の製造で
は、Ｖａ族元素源（原料）としてＮＨ3やＮ2が用いられ
るが、ＮＨ3やＮ2は他のＩＩＩａ−Ｖａ族化合物半導体
の製造で用いられるＶａ族元素源（原料）、例えば、Ａ
ｓＨ3やＰＨ3に比べると安定で不活性である。このため
有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によって基板上
に窒化物系ＩＩＩａ−Ｖａ族半導体化合物の成膜を形成
する場合、基板温度は９００〜１２００℃に調整され
る。
【０００３】一方、良質のＧａＮが成長する９００℃〜
１２００℃という高温の基板温度ではＩｎは結晶中にほ
とんど取り込まれないため、Ｉｎを含む混晶を作製する
場合には、基板温度を下げている。しかしながら、この
方法では、膜質を犠牲にすることになり、１０％以上の
Ｉｎを含む良質の混晶を得ることは難しい。また、基板
温度を変える方法では、高温で膜を形成する際に、この
膜の下に配置された、低温で形成された膜の元素拡散等
が起こるおそれがあるため、多層膜や超格子等の素子の
作製は実用上困難である。
１２００℃という高温の基板温度ではＩｎは結晶中にほ
とんど取り込まれないため、Ｉｎを含む混晶を作製する
場合には、基板温度を下げている。しかしながら、この
方法では、膜質を犠牲にすることになり、１０％以上の
Ｉｎを含む良質の混晶を得ることは難しい。また、基板
温度を変える方法では、高温で膜を形成する際に、この
膜の下に配置された、低温で形成された膜の元素拡散等
が起こるおそれがあるため、多層膜や超格子等の素子の
作製は実用上困難である。
【０００４】このため成長温度の低温化の方法として、
高周波放電（Ｊ．Ｍ．Ｖａｎ Ｈｏｒｅら、Ｊ．Ｃｒｙ
ｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ １５０（１９９５）９０８）、マ
イクロ波放電又はエレクトロンサイクロトロン共鳴によ
って、Ｖａ族元素源としてのＮ2やＮＨ3をプラズマ状態
にし、このリモートプラズマ中にＩＩＩａ族の元素を含
む有機金属化合物を導入することによって成膜を行う方
法がある（Ａ．Ｙｏｓｈｉｄａ， Ｎｅｗ Ｆｕｎｃｔ
ｉｏｎａｌｉｔｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．Ｃ．
１８３〜１８８（１９９３）、Ｓ．Ｚｅｍｂｕｔｓｕ
ら、Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｆｔ．４８，８７０）。そ
して、この方法を実施するための装置として、反応器に
連続した一つのプラズマ発生手段と、このプラズマ発生
手段に反応器側とは反対側からＮ2ガスのようなＶａ族
元素源を供給する第１の供給手段と、プラズマ発生手段
の反応器側にＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物を供
給する第２の供給手段と、を備えた半導体製造装置が従
来より知られている。
高周波放電（Ｊ．Ｍ．Ｖａｎ Ｈｏｒｅら、Ｊ．Ｃｒｙ
ｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ １５０（１９９５）９０８）、マ
イクロ波放電又はエレクトロンサイクロトロン共鳴によ
って、Ｖａ族元素源としてのＮ2やＮＨ3をプラズマ状態
にし、このリモートプラズマ中にＩＩＩａ族の元素を含
む有機金属化合物を導入することによって成膜を行う方
法がある（Ａ．Ｙｏｓｈｉｄａ， Ｎｅｗ Ｆｕｎｃｔ
ｉｏｎａｌｉｔｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．Ｃ．
１８３〜１８８（１９９３）、Ｓ．Ｚｅｍｂｕｔｓｕ
ら、Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｆｔ．４８，８７０）。そ
して、この方法を実施するための装置として、反応器に
連続した一つのプラズマ発生手段と、このプラズマ発生
手段に反応器側とは反対側からＮ2ガスのようなＶａ族
元素源を供給する第１の供給手段と、プラズマ発生手段
の反応器側にＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物を供
給する第２の供給手段と、を備えた半導体製造装置が従
来より知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらのリモートプラ
ズマ半導体製造装置を用いて作製する場合には、プラズ
マ発生源がプラズマ流であることが条件となり、プラズ
マ発生源は筒状で形成される。この筒状のプラズマ発生
源の下流側に有機金属ガスを導入する。したがって、基
板上での膜成長はプラズマ流と有機金属ガスの広がりに
依存することになリ、結晶成長可能範囲は限られるため
大面積に均一な結晶を成長させることは難しいという問
題があった。
ズマ半導体製造装置を用いて作製する場合には、プラズ
マ発生源がプラズマ流であることが条件となり、プラズ
マ発生源は筒状で形成される。この筒状のプラズマ発生
源の下流側に有機金属ガスを導入する。したがって、基
板上での膜成長はプラズマ流と有機金属ガスの広がりに
依存することになリ、結晶成長可能範囲は限られるため
大面積に均一な結晶を成長させることは難しいという問
題があった。
【０００６】従って、本発明は、前記従来における諸問
題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、高品質で高機能の窒化物半導体
を大面積で短時間に生産することができ、高い生産性を
有する窒化物半導体の製造装置、窒化物半導体の製造方
法を提供することである。また、高品質で高機能な所望
とする膜を、大面積で短時間に生産することができるリ
モートプラズマ装置を提供することである。
題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、高品質で高機能の窒化物半導体
を大面積で短時間に生産することができ、高い生産性を
有する窒化物半導体の製造装置、窒化物半導体の製造方
法を提供することである。また、高品質で高機能な所望
とする膜を、大面積で短時間に生産することができるリ
モートプラズマ装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の手段
により解決される。即ち、本発明は、＜１＞気体原料を
導入し、基板上に窒化物半導体を成膜する窒化物半導体
の製造装置であって、互いに略平行に対向させて配置さ
れた、第１電極及びプラズマ活性種を透過する領域を有
する第２電極を有し、当該一対の電極間にプラズマを発
生させて気体原料をプラズマ活性種に活性化させるプラ
ズマ活性化手段と、前記第１電極及び前記第２電極間を
通過し且つ前記第２電極方向に向かって、Ｖａ族元素を
含む化合物の気体原料を導入するＶａ族気体原料導入手
段と導入された前記Ｖａ族元素を含む化合物の気体原料
が前記第１電極及び前記第２電極間でプラズマ活性種に
活性化される下流側から、ＩＩＩａ族元素を含む有機金
属化合物の気体原料を導入するＩＩＩａ族気体原料導入
手段と、を備えることを特徴とする窒化物半導体の製造
装置である。
により解決される。即ち、本発明は、＜１＞気体原料を
導入し、基板上に窒化物半導体を成膜する窒化物半導体
の製造装置であって、互いに略平行に対向させて配置さ
れた、第１電極及びプラズマ活性種を透過する領域を有
する第２電極を有し、当該一対の電極間にプラズマを発
生させて気体原料をプラズマ活性種に活性化させるプラ
ズマ活性化手段と、前記第１電極及び前記第２電極間を
通過し且つ前記第２電極方向に向かって、Ｖａ族元素を
含む化合物の気体原料を導入するＶａ族気体原料導入手
段と導入された前記Ｖａ族元素を含む化合物の気体原料
が前記第１電極及び前記第２電極間でプラズマ活性種に
活性化される下流側から、ＩＩＩａ族元素を含む有機金
属化合物の気体原料を導入するＩＩＩａ族気体原料導入
手段と、を備えることを特徴とする窒化物半導体の製造
装置である。
【０００８】即ち、＜１＞に記載の発明では、まず、第
１電極と第２電極間を通過し且つ前記第２電極方向に向
うように、Ｖａ族気体原料導入手段によりＶａ族元素を
含む化合物の気体原料を導入する。この導入されたＶａ
族元素を含む化合物の気体原料は、当該一対の電極間に
発生させるプラズマによりプラズマ活性種に活性化され
る。この際、第１電極及び第２電極は平面的に構成され
て且つ平行に配置されているので、当該気体原料が電極
面全体に渡る領域で活性化される。活性化されたプラズ
マ活性種（プラズマ状態のＶａ族元素を含む化合物の気
体原料［活性化された励起分子や元素］）は、第２電極
がプラズマ活性種を透過する領域を有するので、この第
２電極を透過する。このプラズマ活性種が第２電極を透
過する直前或いは透過後、即ちプラズマ活性種に活性化
される下流側から、ＩＩＩａ族気体原料導入手段により
ＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物の気体原料を導入
する。これにより、第１電極及び第２電極面全体に渡っ
て活性化されたプラズマ活性種（プラズマ状態のＶａ族
元素を含む化合物の気体原料）は、ＩＩＩａ族元素を含
む有機金属化合物と反応し、基板上に窒化物半導体が成
膜される。このように、第１電極及び第２電極面全体に
渡って活性化されたプラズマ活性種（Ｖａ族元素を含む
化合物の気体原料）が、ＩＩＩａ族元素を含む有機金属
化合物と反応（ＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物が
分解活性化）して、基板上に窒化物半導体が成膜される
ので、高品質で高機能の窒化物半導体を大面積で短時間
に生産することができる。
１電極と第２電極間を通過し且つ前記第２電極方向に向
うように、Ｖａ族気体原料導入手段によりＶａ族元素を
含む化合物の気体原料を導入する。この導入されたＶａ
族元素を含む化合物の気体原料は、当該一対の電極間に
発生させるプラズマによりプラズマ活性種に活性化され
る。この際、第１電極及び第２電極は平面的に構成され
て且つ平行に配置されているので、当該気体原料が電極
面全体に渡る領域で活性化される。活性化されたプラズ
マ活性種（プラズマ状態のＶａ族元素を含む化合物の気
体原料［活性化された励起分子や元素］）は、第２電極
がプラズマ活性種を透過する領域を有するので、この第
２電極を透過する。このプラズマ活性種が第２電極を透
過する直前或いは透過後、即ちプラズマ活性種に活性化
される下流側から、ＩＩＩａ族気体原料導入手段により
ＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物の気体原料を導入
する。これにより、第１電極及び第２電極面全体に渡っ
て活性化されたプラズマ活性種（プラズマ状態のＶａ族
元素を含む化合物の気体原料）は、ＩＩＩａ族元素を含
む有機金属化合物と反応し、基板上に窒化物半導体が成
膜される。このように、第１電極及び第２電極面全体に
渡って活性化されたプラズマ活性種（Ｖａ族元素を含む
化合物の気体原料）が、ＩＩＩａ族元素を含む有機金属
化合物と反応（ＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物が
分解活性化）して、基板上に窒化物半導体が成膜される
ので、高品質で高機能の窒化物半導体を大面積で短時間
に生産することができる。
【０００９】＜２＞に記載の発明は、前記第１電極近傍
に或いは当接して、前記Ｖａ族気体原料導入手段が配置
されてなることを特徴とする前記＜１＞に記載の窒化物
半導体の製造装置である。
に或いは当接して、前記Ｖａ族気体原料導入手段が配置
されてなることを特徴とする前記＜１＞に記載の窒化物
半導体の製造装置である。
【００１０】即ち、＜２＞に記載の発明では、前記第１
電極近傍に或いは当接して、前記Ｖａ族気体原料導入手
段が配置させると、Ｖａ族元素を含む化合物の気体原料
を、効率良く第１電極と第２電極間を通過させ且つ前記
第２電極方向に向うように導入して当該気体原料が活性
化され易くすることができる。
電極近傍に或いは当接して、前記Ｖａ族気体原料導入手
段が配置させると、Ｖａ族元素を含む化合物の気体原料
を、効率良く第１電極と第２電極間を通過させ且つ前記
第２電極方向に向うように導入して当該気体原料が活性
化され易くすることができる。
【００１１】＜３＞に記載の発明は、前記第１電極と前
記Ｖａ族気体原料導入手段とが実質的に一体構造を有
し、前記第１電極が前記Ｖａ族気体原料導入手段を兼ね
ることを特徴とする＜１＞に記載の窒化物半導体の製造
装置である。
記Ｖａ族気体原料導入手段とが実質的に一体構造を有
し、前記第１電極が前記Ｖａ族気体原料導入手段を兼ね
ることを特徴とする＜１＞に記載の窒化物半導体の製造
装置である。
【００１２】即ち、＜３＞に記載の発明では、前記第１
電極と前記Ｖａ族気体原料導入手段とが実質的に一体構
造を有し、第１電極が前記Ｖａ族気体原料導入手段を兼
ねることで、簡易な構成で、Ｖａ族元素を含む化合物の
気体原料を、効率良く第１電極と第２電極間を通過し且
つ前記第２電極方向に向うように導入させ、当該気体原
料が活性化され易くすることができる。
電極と前記Ｖａ族気体原料導入手段とが実質的に一体構
造を有し、第１電極が前記Ｖａ族気体原料導入手段を兼
ねることで、簡易な構成で、Ｖａ族元素を含む化合物の
気体原料を、効率良く第１電極と第２電極間を通過し且
つ前記第２電極方向に向うように導入させ、当該気体原
料が活性化され易くすることができる。
【００１３】＜４＞ 前記第１電極が、気体原料導入口
として複数の孔を設けた中空部材からなることを特徴と
する前記＜３＞に記載の窒化物半導体の製造装置であ
る。
として複数の孔を設けた中空部材からなることを特徴と
する前記＜３＞に記載の窒化物半導体の製造装置であ
る。
【００１４】即ち、＜４＞に記載の発明では、前記第１
電極が、気体原料導入口として複数の孔を設けた中空部
材からなることで、当該中空部材における複数の孔から
Ｖａ族気体原料を導入することができ、好適にＶａ族気
体原料導入手段を兼ねることができる。
電極が、気体原料導入口として複数の孔を設けた中空部
材からなることで、当該中空部材における複数の孔から
Ｖａ族気体原料を導入することができ、好適にＶａ族気
体原料導入手段を兼ねることができる。
【００１５】＜５＞に記載の発明は、前記Ｖａ族気体原
料導入手段における気体原料導入方向が、前記基板面に
対して略垂直な方向であることを特徴とする前記＜１＞
〜＜４＞のいずれかに記載の窒化物半導体の製造装置で
ある。
料導入手段における気体原料導入方向が、前記基板面に
対して略垂直な方向であることを特徴とする前記＜１＞
〜＜４＞のいずれかに記載の窒化物半導体の製造装置で
ある。
【００１６】即ち、＜５＞に記載の発明では、前記Ｖａ
族気体原料導入手段における気体原料導入方向を、前記
基板面に対して略垂直な方向とすることで、導入される
気体原料が基板面に対して垂直に導入することができる
ので、効率良く、大面積の高品質で高機能の窒化物半導
体を短時間に生産することができる。
族気体原料導入手段における気体原料導入方向を、前記
基板面に対して略垂直な方向とすることで、導入される
気体原料が基板面に対して垂直に導入することができる
ので、効率良く、大面積の高品質で高機能の窒化物半導
体を短時間に生産することができる。
【００１７】＜６＞に記載の発明は、前記第２電極と前
記ＩＩＩａ族気体原料導入手段とが実質的に一体構造を
有し、前記第２電極が前記ＩＩＩａ族気体原料導入手段
を兼ねることを特徴とする前記＜１＞〜５のいずれかに
記載の窒化物半導体の製造装置である。
記ＩＩＩａ族気体原料導入手段とが実質的に一体構造を
有し、前記第２電極が前記ＩＩＩａ族気体原料導入手段
を兼ねることを特徴とする前記＜１＞〜５のいずれかに
記載の窒化物半導体の製造装置である。
【００１８】即ち、＜６＞に記載の発明は、前記第２電
極と前記ＩＩＩａ族気体原料導入手段とが実質的に一体
構造を有し、第２電極が前記ＩＩＩａ族気体原料導入手
段を兼ねることで、簡易な構成で、効率良く、第１電極
及び第２電極面全体に渡って活性化されたプラズマ活性
種（Ｖａ族元素を含む化合物の気体原料）と、ＩＩＩａ
族元素を含む有機金属化合物と反応させることができ
る。
極と前記ＩＩＩａ族気体原料導入手段とが実質的に一体
構造を有し、第２電極が前記ＩＩＩａ族気体原料導入手
段を兼ねることで、簡易な構成で、効率良く、第１電極
及び第２電極面全体に渡って活性化されたプラズマ活性
種（Ｖａ族元素を含む化合物の気体原料）と、ＩＩＩａ
族元素を含む有機金属化合物と反応させることができ
る。
【００１９】＜７＞に記載の発明は、前記第２電極が、
気体原料導入口として複数の孔を設けた中空部材からな
り、当該中空部材を連結及び／又は屈曲させた構造を有
することを特徴とする前記＜６＞に記載の窒化物半導体
の製造装置である。
気体原料導入口として複数の孔を設けた中空部材からな
り、当該中空部材を連結及び／又は屈曲させた構造を有
することを特徴とする前記＜６＞に記載の窒化物半導体
の製造装置である。
【００２０】即ち、＜７＞に記載の発明では、前記第２
電極を、気体原料導入口として複数の孔を設けた中空部
材から構成し、且つ当該中空部材を連結及び／又は屈曲
させた構造とすると、連結及び／又は屈曲させた中空部
材間の間隙がプラズマ活性種を透過する領域となり、一
方で中空部材部分が電極として機能し、さらに中空部材
における複数の孔によりＩＩＩａ族元素を含む有機金属
化合物の気体原料を電極面全体から導入することができ
るので、好適にＩＩＩａ族気体原料導入手段を兼ねるこ
とができる。
電極を、気体原料導入口として複数の孔を設けた中空部
材から構成し、且つ当該中空部材を連結及び／又は屈曲
させた構造とすると、連結及び／又は屈曲させた中空部
材間の間隙がプラズマ活性種を透過する領域となり、一
方で中空部材部分が電極として機能し、さらに中空部材
における複数の孔によりＩＩＩａ族元素を含む有機金属
化合物の気体原料を電極面全体から導入することができ
るので、好適にＩＩＩａ族気体原料導入手段を兼ねるこ
とができる。
【００２１】＜８＞に記載の発明は、前記第２電極が、
気体原料導入口として複数の孔を設けた中空部材からな
る網目構造或いはストライプ構造を有することを特徴と
する前記＜６＞に記載の窒化物半導体の製造装置であ
る。
気体原料導入口として複数の孔を設けた中空部材からな
る網目構造或いはストライプ構造を有することを特徴と
する前記＜６＞に記載の窒化物半導体の製造装置であ
る。
【００２２】即ち、＜８＞に記載の発明では、前記第２
電極を、気体原料導入口として複数の孔を設けた中空部
材を連結或いは屈曲させて。網目構造或いはストライプ
構造とすると、網目構造或いはストライプ構造の中空部
材間の間隙がプラズマ活性種を透過する領域となり、一
方で中空部材部分が電極として機能し、さらに中空状部
材における複数の孔によりＩＩＩａ族元素を含む有機金
属化合物の気体原料を電極面全体から導入することがで
きるので、より好適にＩＩＩａ族気体原料導入手段を兼
ねることができる。
電極を、気体原料導入口として複数の孔を設けた中空部
材を連結或いは屈曲させて。網目構造或いはストライプ
構造とすると、網目構造或いはストライプ構造の中空部
材間の間隙がプラズマ活性種を透過する領域となり、一
方で中空部材部分が電極として機能し、さらに中空状部
材における複数の孔によりＩＩＩａ族元素を含む有機金
属化合物の気体原料を電極面全体から導入することがで
きるので、より好適にＩＩＩａ族気体原料導入手段を兼
ねることができる。
【００２３】＜９＞に記載の発明は、前記第２電極が、
電極部材を連結及び／又は屈曲させた構造を有すること
を特徴とする前記＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の窒
化物半導体の製造装置である。
電極部材を連結及び／又は屈曲させた構造を有すること
を特徴とする前記＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の窒
化物半導体の製造装置である。
【００２４】即ち、＜９＞に記載の発明では、前記第２
電極を、電極部材を連結及び／又は屈曲させた構造とす
ると、連結及び／又は屈曲させた電極部材間の間隙がプ
ラズマ活性種を透過する領域となり、一方で、電極部材
部分が電極としての機能を発揮することができるので、
第２電極として好適な構成である。
電極を、電極部材を連結及び／又は屈曲させた構造とす
ると、連結及び／又は屈曲させた電極部材間の間隙がプ
ラズマ活性種を透過する領域となり、一方で、電極部材
部分が電極としての機能を発揮することができるので、
第２電極として好適な構成である。
【００２５】＜１０＞前記第２電極が、電極部材からな
る網目構造或いはストライプ構造を有することを特徴と
する前記＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の窒化物半導
体の製造装置である。
る網目構造或いはストライプ構造を有することを特徴と
する前記＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の窒化物半導
体の製造装置である。
【００２６】即ち、＜１０＞に記載の発明では、前記第
２電極を、電極部材を連結或いは屈曲させて網目構造或
いはストライプ構造とすることで、網目構造或いはスト
ライプ構造の電極部材間の間隙がプラズマ活性種を透過
する領域となり、一方で、電極部材部分が電極としての
機能を発揮することができるので、第２電極としてより
好適な構成である。
２電極を、電極部材を連結或いは屈曲させて網目構造或
いはストライプ構造とすることで、網目構造或いはスト
ライプ構造の電極部材間の間隙がプラズマ活性種を透過
する領域となり、一方で、電極部材部分が電極としての
機能を発揮することができるので、第２電極としてより
好適な構成である。
【００２７】＜１１＞に記載の発明は、前記ＩＩＩａ族
気体原料導入手段における気体原料導入方向が、前記基
板面に対して略平行又は略垂直な方向であることを特徴
とする前記＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載の窒化物
半導体の製造装置である。
気体原料導入手段における気体原料導入方向が、前記基
板面に対して略平行又は略垂直な方向であることを特徴
とする前記＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載の窒化物
半導体の製造装置である。
【００２８】即ち、＜１１＞に記載の発明では、前記Ｉ
ＩＩａ族気体原料導入手段における気体原料導入方向
を、前記基板面に対して略平行又は略垂直な方向とする
ことで、導入される気体原料（ＩＩＩａ族気体原料）
が、効率良く分解し、均一に基板面に対して拡散される
ので、効率良く、大面積の高品質で高機能の窒化物半導
体を短時間に生産することができる。
ＩＩａ族気体原料導入手段における気体原料導入方向
を、前記基板面に対して略平行又は略垂直な方向とする
ことで、導入される気体原料（ＩＩＩａ族気体原料）
が、効率良く分解し、均一に基板面に対して拡散される
ので、効率良く、大面積の高品質で高機能の窒化物半導
体を短時間に生産することができる。
【００２９】＜１２＞に記載の発明は、前記基板が、前
記第２電極を介して前記第１電極と略平行に対向させて
配置されてなることを特徴とする前記＜１＞〜＜１１＞
のいずれかに記載の窒化物半導体の製造装置である。
記第２電極を介して前記第１電極と略平行に対向させて
配置されてなることを特徴とする前記＜１＞〜＜１１＞
のいずれかに記載の窒化物半導体の製造装置である。
【００３０】即ち、＜１２＞に記載の発明では、前記基
板を、前記第２電極を介して前記第１電極と略平行に対
向させて配置させると、簡易、且つコンパクトな構成
で、導入される気体原料が基板面に対して垂直に導入す
ることができるので、効率良く、大面積の高品質で高機
能の窒化物半導体を短時間に生産することができる。
板を、前記第２電極を介して前記第１電極と略平行に対
向させて配置させると、簡易、且つコンパクトな構成
で、導入される気体原料が基板面に対して垂直に導入す
ることができるので、効率良く、大面積の高品質で高機
能の窒化物半導体を短時間に生産することができる。
【００３１】＜１３＞に記載の発明は、前記プラズマ活
性化手段が、高周波放電及び／又はマイクロ波放電によ
り、前記第１電極と前記第２電極との間にプラズマを発
生させる手段であることを特徴とする前記＜１＞〜＜１
２＞のいずれかに記載の窒化物半導体の製造装置であ
る。
性化手段が、高周波放電及び／又はマイクロ波放電によ
り、前記第１電極と前記第２電極との間にプラズマを発
生させる手段であることを特徴とする前記＜１＞〜＜１
２＞のいずれかに記載の窒化物半導体の製造装置であ
る。
【００３２】即ち、＜１３＞に記載の発明では、高周波
放電及び／又はマイクロ波放電を用いることで、効率良
くＶａ族元素を含む化合物の気体原料をプラズマにより
プラズマ活性種に活性化させることができる。
放電及び／又はマイクロ波放電を用いることで、効率良
くＶａ族元素を含む化合物の気体原料をプラズマにより
プラズマ活性種に活性化させることができる。
【００３３】＜１４＞に記載の発明は、前記＜１＞〜＜
１３＞のいずれかに記載の窒化物半導体の製造装置を用
いて窒化物半導体を製造することを特徴とする窒化物半
導体の製造方法である。
１３＞のいずれかに記載の窒化物半導体の製造装置を用
いて窒化物半導体を製造することを特徴とする窒化物半
導体の製造方法である。
【００３４】即ち、＜１４＞に記載の発明では、上述の
ように前記＜１＞〜＜１３＞のいずれかに記載の窒化物
半導体の製造装置と同様に、高品質で高機能の窒化物半
導体を大面積で短時間に生産することができる。
ように前記＜１＞〜＜１３＞のいずれかに記載の窒化物
半導体の製造装置と同様に、高品質で高機能の窒化物半
導体を大面積で短時間に生産することができる。
【００３５】＜１５＞に記載の発明は、気体原料を導入
し、基板上に所望とする膜を成膜するリモートプラズマ
装置であって、互いに略平行に対向させて配置された、
第１電極、及びプラズマ活性種を透過する領域を有する
第２電極と、を有し、気体原料をプラズマ活性種に活性
化させるプラズマ活性化手段と、前記第１電極及び前記
第２電極間を通過し且つ前記第２電極方向に向かって、
気体原料を導入する気体原料導入手段と、を備えること
を特徴とするリモートプラズマ装置である。
し、基板上に所望とする膜を成膜するリモートプラズマ
装置であって、互いに略平行に対向させて配置された、
第１電極、及びプラズマ活性種を透過する領域を有する
第２電極と、を有し、気体原料をプラズマ活性種に活性
化させるプラズマ活性化手段と、前記第１電極及び前記
第２電極間を通過し且つ前記第２電極方向に向かって、
気体原料を導入する気体原料導入手段と、を備えること
を特徴とするリモートプラズマ装置である。
【００３６】即ち、＜１５＞に記載の発明では、まず、
第１電極と第２電極間を通過し且つ前記第２電極方向に
向うように、気体原料導入手段により気体原料を導入す
る。この導入された気体原料は、当該一対の電極間に発
生させるプラズマによりプラズマ活性種に活性化され
る。この際、第１電極及び第２電極は、平面的に構成さ
れて且つ平行に配置されているので、当該気体原料が電
極面全体に渡る領域で活性化される。活性化されたプラ
ズマ活性種（プラズマ状態の気体原料）は、第２電極が
プラズマ活性種を透過する領域を有するので、この第２
電極を透過する。このように、第１電極及び第２電極面
全体に渡って活性化されたプラズマ活性種（プラズマ状
態の気体原料）が、基板上に所望とする膜が成膜される
ので、高品質で高機能な所望とする膜を、大面積で短時
間に生産することができる。
第１電極と第２電極間を通過し且つ前記第２電極方向に
向うように、気体原料導入手段により気体原料を導入す
る。この導入された気体原料は、当該一対の電極間に発
生させるプラズマによりプラズマ活性種に活性化され
る。この際、第１電極及び第２電極は、平面的に構成さ
れて且つ平行に配置されているので、当該気体原料が電
極面全体に渡る領域で活性化される。活性化されたプラ
ズマ活性種（プラズマ状態の気体原料）は、第２電極が
プラズマ活性種を透過する領域を有するので、この第２
電極を透過する。このように、第１電極及び第２電極面
全体に渡って活性化されたプラズマ活性種（プラズマ状
態の気体原料）が、基板上に所望とする膜が成膜される
ので、高品質で高機能な所望とする膜を、大面積で短時
間に生産することができる。
【００３７】＜１６＞前記第２電極が、電極部材を連結
及び／又は屈曲させた構造を有することを特徴とする前
記＜１５＞に記載のリモートプラズマ装置である。
及び／又は屈曲させた構造を有することを特徴とする前
記＜１５＞に記載のリモートプラズマ装置である。
【００３８】即ち、＜１７＞に記載の発明では、前記第
２電極を、電極部材を連結及び／又は屈曲させた構造と
すると、連結及び／又は屈曲させた電極部材間の間隙が
プラズマ活性種を透過する領域となり、一方で、電極部
材部分が電極としての機能を発揮することができるの
で、第２電極として好適な構成である。
２電極を、電極部材を連結及び／又は屈曲させた構造と
すると、連結及び／又は屈曲させた電極部材間の間隙が
プラズマ活性種を透過する領域となり、一方で、電極部
材部分が電極としての機能を発揮することができるの
で、第２電極として好適な構成である。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面を参照して説明する。なお、実質的に同様の機能
を有するものには、全図面通して同じ符号を付して説明
し、場合によってはその説明を省略することがある。ま
た、本発明の窒化物半導体の製造装置の説明と共に、本
発明の窒化物半導体の製造方法、本発明のリモートプラ
ズマ装置の説明も行う。
を図面を参照して説明する。なお、実質的に同様の機能
を有するものには、全図面通して同じ符号を付して説明
し、場合によってはその説明を省略することがある。ま
た、本発明の窒化物半導体の製造装置の説明と共に、本
発明の窒化物半導体の製造方法、本発明のリモートプラ
ズマ装置の説明も行う。
【００４０】（第１の実施の形態）第１の実施の形態に
係る本発明の窒化物半導体の製造装置（リモートプラズ
マ装置）を図１に示す。図１に示す窒化物半導体の製造
装置は、真空槽１０と、互いに平行に配置された一対の
電極（第１電極１２、第２電極１４）と、第２電極１４
を介して第１電極１２と略平行に基板１６を配置するこ
とが可能な基板ホルダー１８とから構成されている。一
対の電極（第１電極１２、第２電極１４）は、それぞれ
電力供給手段２６と接続され、プラズマ活性化手段を構
成している。基板ホルダー１８は内部に基板１６を加熱
するためのヒータ２０が内蔵され、且つ支持部材２２に
より支持されている。真空槽１０には、当該真空槽１０
内のガスを排気或いは略真空状態とするため、ポンプ等
の真空排気装置（図示せず）に連結されている排気管２
４が備えられている。
係る本発明の窒化物半導体の製造装置（リモートプラズ
マ装置）を図１に示す。図１に示す窒化物半導体の製造
装置は、真空槽１０と、互いに平行に配置された一対の
電極（第１電極１２、第２電極１４）と、第２電極１４
を介して第１電極１２と略平行に基板１６を配置するこ
とが可能な基板ホルダー１８とから構成されている。一
対の電極（第１電極１２、第２電極１４）は、それぞれ
電力供給手段２６と接続され、プラズマ活性化手段を構
成している。基板ホルダー１８は内部に基板１６を加熱
するためのヒータ２０が内蔵され、且つ支持部材２２に
より支持されている。真空槽１０には、当該真空槽１０
内のガスを排気或いは略真空状態とするため、ポンプ等
の真空排気装置（図示せず）に連結されている排気管２
４が備えられている。
【００４１】第１電極１２は、平板状の中空部材（空洞
構造）からなり、第２電極１４と対向する側の面には複
数の孔が設けられてなる。また、第１電極１２は、Ｖａ
族元素を含む化合物の気体原料を導入するガス導入管２
８と連結しており、簡易な構成で、前記複数の孔から原
料ガスを、第１電極１２及び第２電極１４間全面に渡っ
て通過させ、且つ第２電極１４面（基板１６面）に対し
て略垂直に導入することができ、Ｖａ族元素を含む化合
物の原料ガスを導入する手段も兼ねる。また、第１電極
１２における真空槽１０側の面には、放電が真空槽１０
との間で起こらないように、アースされた部材を当該面
と間隔（例えば３ｍｍ以下）を空けて設けることが好適
である。
構造）からなり、第２電極１４と対向する側の面には複
数の孔が設けられてなる。また、第１電極１２は、Ｖａ
族元素を含む化合物の気体原料を導入するガス導入管２
８と連結しており、簡易な構成で、前記複数の孔から原
料ガスを、第１電極１２及び第２電極１４間全面に渡っ
て通過させ、且つ第２電極１４面（基板１６面）に対し
て略垂直に導入することができ、Ｖａ族元素を含む化合
物の原料ガスを導入する手段も兼ねる。また、第１電極
１２における真空槽１０側の面には、放電が真空槽１０
との間で起こらないように、アースされた部材を当該面
と間隔（例えば３ｍｍ以下）を空けて設けることが好適
である。
【００４２】第２電極１４は、図２に示すように、複数
の長筒状の中空部材１４ａ（空洞構造）の両端を、それ
ぞれ長筒状の中空部材で連結したストライプ構造を有す
る平板状の部材であり、長筒状の中空部材１４ａ間の間
隙１４ｂを活性化されたＶａ族元素を含む化合物の気体
原料（プラズマ活性種）を透過する領域とし、当該中空
部材１４ａが電極として機能させることができる。ま
た、長筒状の中空部材１４ａには複数の孔１４ｃが基板
１６と対向する側に設けられている。そして、第２電極
１４は、ＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物の原料ガ
ス（有機金属化合物）を導入するガス導入管３０と連結
しており、前記複数の孔１４ｃから、簡易な構成で、効
率良く、第１電極１２及び第２電極１４面全体に渡って
活性化されたプラズマ活性種（Ｖａ族元素を含む化合物
の原料ガス）と反応するように、且つ原料ガスを基板１
６面に対して略垂直に導入することができ、ＩＩＩａ族
元素を含む有機金属化合物の原料ガスを導入する手段を
兼ねている。
の長筒状の中空部材１４ａ（空洞構造）の両端を、それ
ぞれ長筒状の中空部材で連結したストライプ構造を有す
る平板状の部材であり、長筒状の中空部材１４ａ間の間
隙１４ｂを活性化されたＶａ族元素を含む化合物の気体
原料（プラズマ活性種）を透過する領域とし、当該中空
部材１４ａが電極として機能させることができる。ま
た、長筒状の中空部材１４ａには複数の孔１４ｃが基板
１６と対向する側に設けられている。そして、第２電極
１４は、ＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物の原料ガ
ス（有機金属化合物）を導入するガス導入管３０と連結
しており、前記複数の孔１４ｃから、簡易な構成で、効
率良く、第１電極１２及び第２電極１４面全体に渡って
活性化されたプラズマ活性種（Ｖａ族元素を含む化合物
の原料ガス）と反応するように、且つ原料ガスを基板１
６面に対して略垂直に導入することができ、ＩＩＩａ族
元素を含む有機金属化合物の原料ガスを導入する手段を
兼ねている。
【００４３】基板１６としては導電性でも絶縁性でも良
く、結晶又は非晶質でもよい。導電性基板としては、ア
ルミニウム、ステンレススチール、ニッケル、クロム等
の金属及びその合金結晶、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、サ
ファイア等の半導体や単結晶を挙げることができる。ま
た、絶縁性基板としては、高分子フィルム、ガラス、セ
ラミック等を挙げることができ、絶縁性基板には、上記
の金属又は金、銀、銅等を、蒸着法、スパッター法、イ
オンプレーティング法等により成膜する導電化処理を施
すこともできる。
く、結晶又は非晶質でもよい。導電性基板としては、ア
ルミニウム、ステンレススチール、ニッケル、クロム等
の金属及びその合金結晶、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、サ
ファイア等の半導体や単結晶を挙げることができる。ま
た、絶縁性基板としては、高分子フィルム、ガラス、セ
ラミック等を挙げることができ、絶縁性基板には、上記
の金属又は金、銀、銅等を、蒸着法、スパッター法、イ
オンプレーティング法等により成膜する導電化処理を施
すこともできる。
【００４４】さらに、基板１６は、光の入出力用として
透明導電性基板を用いることもできる。この透明導電性
基板に用いられる透光性支持体としては、ガラス、石
英、サファイア等の透明な無機材料；弗素樹脂、ポリエ
ステル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレ
ンテレフタレート、エポキシ樹脂等の透明な有機樹脂の
フィルム又は板状体；オプティカルファイバー、セルフ
ォック光学プレート等が使用できる。また、上記透光性
支持体上に設ける透光性電極としては、ＩＴＯ、酸化亜
鉛、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅等の透
明導電性材料を用い、蒸着、イオンプレーティング、ス
パッタリング等の方法により形成したもの、又はＡｌ、
Ｎｉ、Ａｕ等の金属を蒸着やスパッタリングにより半透
明になる程度に薄く形成したものが用いられる。
透明導電性基板を用いることもできる。この透明導電性
基板に用いられる透光性支持体としては、ガラス、石
英、サファイア等の透明な無機材料；弗素樹脂、ポリエ
ステル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレ
ンテレフタレート、エポキシ樹脂等の透明な有機樹脂の
フィルム又は板状体；オプティカルファイバー、セルフ
ォック光学プレート等が使用できる。また、上記透光性
支持体上に設ける透光性電極としては、ＩＴＯ、酸化亜
鉛、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅等の透
明導電性材料を用い、蒸着、イオンプレーティング、ス
パッタリング等の方法により形成したもの、又はＡｌ、
Ｎｉ、Ａｕ等の金属を蒸着やスパッタリングにより半透
明になる程度に薄く形成したものが用いられる。
【００４５】基板温度は２０℃〜１２００℃程度であ
り、１００℃〜１０００℃であることが好ましく、目的
に応じて適宜基板温度を変えることができる。例えば、
窒化ガリウムを成膜する場合、基板温度が低温（２０℃
から２００℃）のときは非晶質に、高温（２００℃から
１０００℃）のときは多結晶や結晶にすることができ
る。
り、１００℃〜１０００℃であることが好ましく、目的
に応じて適宜基板温度を変えることができる。例えば、
窒化ガリウムを成膜する場合、基板温度が低温（２０℃
から２００℃）のときは非晶質に、高温（２００℃から
１０００℃）のときは多結晶や結晶にすることができ
る。
【００４６】ガス導入管２８（第１電極１２）から導入
するＶａ族元素を含む化合物の原料ガスとしては、
Ｎ2、ＮＨ3、ＮＦ3、Ｎ2Ｈ4、モノメチルヒドラジン、
ジメチルヒドラジン等の気体又はこれらをキャリアガス
でバブリングした混合ガスを使用することができる。ま
た、Ｖａ族元素を含む化合物の原料ガスとしては、ＰＨ
3、Ｐ（Ｃ4Ｈ9）3、ＡｓＨ3、ＡｓＨ2Ｃ（ＣＨ3）3を用
いてもよい。さらに、これらのＶａ族元素を含む化合物
の原料ガスは単独で用いても、組み合わせて用いてもよ
い。なお、キャリアガスとしてはＨｅ、Ａｒ等の希ガ
ス、Ｈ2、Ｎ2等の単元素ガス、メタンやエタン等の炭化
水素、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6等のハロゲン化炭素等を用いるこ
とができる。
するＶａ族元素を含む化合物の原料ガスとしては、
Ｎ2、ＮＨ3、ＮＦ3、Ｎ2Ｈ4、モノメチルヒドラジン、
ジメチルヒドラジン等の気体又はこれらをキャリアガス
でバブリングした混合ガスを使用することができる。ま
た、Ｖａ族元素を含む化合物の原料ガスとしては、ＰＨ
3、Ｐ（Ｃ4Ｈ9）3、ＡｓＨ3、ＡｓＨ2Ｃ（ＣＨ3）3を用
いてもよい。さらに、これらのＶａ族元素を含む化合物
の原料ガスは単独で用いても、組み合わせて用いてもよ
い。なお、キャリアガスとしてはＨｅ、Ａｒ等の希ガ
ス、Ｈ2、Ｎ2等の単元素ガス、メタンやエタン等の炭化
水素、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6等のハロゲン化炭素等を用いるこ
とができる。
【００４７】ガス導入管３０（第２電極１４）から導入
するＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物の原料ガスと
しては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニ
ウム、ｔ−ブチルアルミニウム、トリメチルガリウム、
トリエチルガリウム、ｔ−ブチルガリウム、トリメチル
インジウム、トリエチルインジウム、ｔ−ブチルインジ
ウム等の液体や固体を気化して単独に又は前記キャリア
ガスでバブリングされた混合状態のガスとして使用する
ことができる。
するＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物の原料ガスと
しては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニ
ウム、ｔ−ブチルアルミニウム、トリメチルガリウム、
トリエチルガリウム、ｔ−ブチルガリウム、トリメチル
インジウム、トリエチルインジウム、ｔ−ブチルインジ
ウム等の液体や固体を気化して単独に又は前記キャリア
ガスでバブリングされた混合状態のガスとして使用する
ことができる。
【００４８】また、ＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合
物の原料ガスと共に、前記ＩＩＩａ族元素を含む有機金
属化合物の有機官能基と反応してこの有機官能基を反応
系外にするための補助材料を導入することもできる。こ
の補助材料としては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ等の希ガス、Ｈ
2、Ｃｌ2、Ｆ2等のハロゲンガスを単独又は混合してた
ガス用いることができる。また、これらの補助材料をＶ
ａ族元素を含む化合物のガスと混合して用いてもよい。
補助材料は、活性種のエネルギー制御や、有機官能基を
不活性分子にすることによって膜欠陥を防止するために
適宜使用することができる。
物の原料ガスと共に、前記ＩＩＩａ族元素を含む有機金
属化合物の有機官能基と反応してこの有機官能基を反応
系外にするための補助材料を導入することもできる。こ
の補助材料としては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ等の希ガス、Ｈ
2、Ｃｌ2、Ｆ2等のハロゲンガスを単独又は混合してた
ガス用いることができる。また、これらの補助材料をＶ
ａ族元素を含む化合物のガスと混合して用いてもよい。
補助材料は、活性種のエネルギー制御や、有機官能基を
不活性分子にすることによって膜欠陥を防止するために
適宜使用することができる。
【００４９】さらに、ｐ、ｎ制御のための元素（ドーパ
ント）を、ガス導入管３０あるいは別の導入管を設けて
導入し、膜中にドープすることができる。ｎ型用の元素
としては、Ｉａ族（ＩＵＰＡＣの１９８９年無機化学命
名法改訂版による族番号は１）のＬｉ、Ｉｂ族（ＩＵＰ
ＡＣの１９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は
１１）のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＩａ族（ＩＵＰＡＣの１
９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は２）のＭ
ｇ、ＩＩｂ族（ＩＵＰＡＣの１９８９年無機化学命名法
改訂版による族番号は１２）のＺｎ、ＩＶａ族（ＩＵＰ
ＡＣの１９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は
１４）のＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＶＩａ族（ＩＵＰＡ
Ｃの１９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は１
６）のＳ、Ｓｅ、Ｔｅを用いることができる。中でもＳ
ｉ、Ｇｅ、Ｓｎが電荷担体の制御性の点から好ましい。
ｐ型用の元素としては、Ｉａ族のＬｉ、Ｎａ、Ｉｂ族の
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＩａ族のＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｒａ、ＩＩｂ族のＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、ＩＶｂ
族のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＶＩｂ族（ＩＵＰＡ
Ｃの１９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は
６）のＣｒ、ＶＩＩＩ族のＦｅ（ＩＵＰＡＣの１９８９
年無機化学命名法改訂版による族番号は８）、Ｃｏ（Ｉ
ＵＰＡＣの１９８９年無機化学命名法改訂版による族番
号は９）、Ｎｉ（ＩＵＰＡＣの１９８９年無機化学命名
法改訂版による族番号は１０）等を用いることができ
る。中でもＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒが電荷担体の
制御性の点から好ましい。
ント）を、ガス導入管３０あるいは別の導入管を設けて
導入し、膜中にドープすることができる。ｎ型用の元素
としては、Ｉａ族（ＩＵＰＡＣの１９８９年無機化学命
名法改訂版による族番号は１）のＬｉ、Ｉｂ族（ＩＵＰ
ＡＣの１９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は
１１）のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＩａ族（ＩＵＰＡＣの１
９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は２）のＭ
ｇ、ＩＩｂ族（ＩＵＰＡＣの１９８９年無機化学命名法
改訂版による族番号は１２）のＺｎ、ＩＶａ族（ＩＵＰ
ＡＣの１９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は
１４）のＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＶＩａ族（ＩＵＰＡ
Ｃの１９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は１
６）のＳ、Ｓｅ、Ｔｅを用いることができる。中でもＳ
ｉ、Ｇｅ、Ｓｎが電荷担体の制御性の点から好ましい。
ｐ型用の元素としては、Ｉａ族のＬｉ、Ｎａ、Ｉｂ族の
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＩａ族のＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｒａ、ＩＩｂ族のＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、ＩＶｂ
族のＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＶＩｂ族（ＩＵＰＡ
Ｃの１９８９年無機化学命名法改訂版による族番号は
６）のＣｒ、ＶＩＩＩ族のＦｅ（ＩＵＰＡＣの１９８９
年無機化学命名法改訂版による族番号は８）、Ｃｏ（Ｉ
ＵＰＡＣの１９８９年無機化学命名法改訂版による族番
号は９）、Ｎｉ（ＩＵＰＡＣの１９８９年無機化学命名
法改訂版による族番号は１０）等を用いることができ
る。中でもＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒが電荷担体の
制御性の点から好ましい。
【００５０】これらのｐ、ｎ制御のための元素（ドーパ
ント）のドーピング方法としてはｎ型用としてはＳｉＨ
4、Ｓｉ2Ｈ6、ＧｅＨ4、ＧｅＦ4、ＳｎＨ4を、ｐ型用と
してはＢｅＨ2、ＢｅＣｌ2、ＢｅＣｌ4、シクロペンタ
ジエニルマグネシウム、ジメチルカルシウム、ジメチル
ストロンチウム、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛等をガス
状態で使用することができる。また、元素として膜中に
拡散させたりイオンとして膜中に取り込ませることもで
きる。
ント）のドーピング方法としてはｎ型用としてはＳｉＨ
4、Ｓｉ2Ｈ6、ＧｅＨ4、ＧｅＦ4、ＳｎＨ4を、ｐ型用と
してはＢｅＨ2、ＢｅＣｌ2、ＢｅＣｌ4、シクロペンタ
ジエニルマグネシウム、ジメチルカルシウム、ジメチル
ストロンチウム、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛等をガス
状態で使用することができる。また、元素として膜中に
拡散させたりイオンとして膜中に取り込ませることもで
きる。
【００５１】電力供給手段２６は、高周波電源やマイク
ロ波導波管にマッチング回路を経て接続されている。電
力供給手段２６による放電方式としては高周波放電やマ
イクロ波放電が効率的に原料ガスを活性化させる観点か
ら好ましいが、これらに限らず、エレクトロンサイクロ
トロン共鳴方式、ヘリコンプラズマ方式等のいずれであ
ってもよい。なお、高周波放電の場合、容量型が好まし
い。
ロ波導波管にマッチング回路を経て接続されている。電
力供給手段２６による放電方式としては高周波放電やマ
イクロ波放電が効率的に原料ガスを活性化させる観点か
ら好ましいが、これらに限らず、エレクトロンサイクロ
トロン共鳴方式、ヘリコンプラズマ方式等のいずれであ
ってもよい。なお、高周波放電の場合、容量型が好まし
い。
【００５２】上記第１の実施の形態では、第１電極１２
における複数の孔から、Ｖａ族原料ガスが第２電極１４
面（基板１６面）に対して略垂直に導入される。この導
入されたＶａ族原料ガスは、第１電極１２及び第２電極
１４間に発生するプラズマによりプラズマ活性種に活性
化される（励起分子や元素に活性化される）。この際、
第１電極及び第２電極は平面的に構成されて且つ平行に
配置されているので、当該原料ガスが電極面全体に渡る
領域で活性化される。活性化されたプラズマ活性種（プ
ラズマ状態のＶａ族元素を含む化合物の原料ガス［活性
化された励起分子や元素］）は、第２電極１４がプラズ
マ活性種を透過する領域（中空部材の間隙）を有するの
で、この第２電極１４を透過する。第２電極１４におけ
る中空部材の孔から、即ちＶａ族元素を含む化合物の原
料ガスが導入される下流側からは、ＩＩＩａ族元素を含
む有機金属化合物の原料ガスが基板１６面に対して略垂
直に導入されている。これにより、第１電極１２及び第
２電極１４面全体に渡って活性化されたプラズマ活性種
（プラズマ状態のＶａ族元素を含む化合物の原料ガス）
は、ＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物の原料ガスと
反応（分解活性化）し、基板１６上に窒化物半導体が成
膜される（成長する）。
における複数の孔から、Ｖａ族原料ガスが第２電極１４
面（基板１６面）に対して略垂直に導入される。この導
入されたＶａ族原料ガスは、第１電極１２及び第２電極
１４間に発生するプラズマによりプラズマ活性種に活性
化される（励起分子や元素に活性化される）。この際、
第１電極及び第２電極は平面的に構成されて且つ平行に
配置されているので、当該原料ガスが電極面全体に渡る
領域で活性化される。活性化されたプラズマ活性種（プ
ラズマ状態のＶａ族元素を含む化合物の原料ガス［活性
化された励起分子や元素］）は、第２電極１４がプラズ
マ活性種を透過する領域（中空部材の間隙）を有するの
で、この第２電極１４を透過する。第２電極１４におけ
る中空部材の孔から、即ちＶａ族元素を含む化合物の原
料ガスが導入される下流側からは、ＩＩＩａ族元素を含
む有機金属化合物の原料ガスが基板１６面に対して略垂
直に導入されている。これにより、第１電極１２及び第
２電極１４面全体に渡って活性化されたプラズマ活性種
（プラズマ状態のＶａ族元素を含む化合物の原料ガス）
は、ＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物の原料ガスと
反応（分解活性化）し、基板１６上に窒化物半導体が成
膜される（成長する）。
【００５３】このように、第１電極１２及び第２電極１
４面全体に渡って活性化されたプラズマ活性種（Ｖａ族
元素を含む化合物の原料ガス）が、ＩＩＩａ族元素を含
む有機金属化合物の原料ガスと反応（ＩＩＩａ族元素を
含む有機金属化合物が分解活性化）して、基板上に窒化
物半導体が成膜されるので、高品質で高機能の窒化物半
導体を大面積で短時間に生産することができる。また、
第１電極１２が原料ガス導入手段を兼ねるため、簡易な
構成で、Ｖａ族元素を含む化合物の気体原料を、効率良
く第１電極１２と第２電極１４間を通過し且つ前記第２
電極１４方向に向うように導入させ、また、第２電極１
４も原料ガス導入手段を兼ねるため、第１電極１２及び
第２電極１４面全体に渡って活性化されたプラズマ活性
種（Ｖａ族元素を含む化合物の原料ガス）と、ＩＩＩａ
族元素を含む有機金属化合物の原料ガスを反応させるこ
とができる。
４面全体に渡って活性化されたプラズマ活性種（Ｖａ族
元素を含む化合物の原料ガス）が、ＩＩＩａ族元素を含
む有機金属化合物の原料ガスと反応（ＩＩＩａ族元素を
含む有機金属化合物が分解活性化）して、基板上に窒化
物半導体が成膜されるので、高品質で高機能の窒化物半
導体を大面積で短時間に生産することができる。また、
第１電極１２が原料ガス導入手段を兼ねるため、簡易な
構成で、Ｖａ族元素を含む化合物の気体原料を、効率良
く第１電極１２と第２電極１４間を通過し且つ前記第２
電極１４方向に向うように導入させ、また、第２電極１
４も原料ガス導入手段を兼ねるため、第１電極１２及び
第２電極１４面全体に渡って活性化されたプラズマ活性
種（Ｖａ族元素を含む化合物の原料ガス）と、ＩＩＩａ
族元素を含む有機金属化合物の原料ガスを反応させるこ
とができる。
【００５４】上記第１の実施の形態では、基板１６が、
第２電極１４を介して第１電極１２と略平行に対向させ
て配置されてなり、各原料ガスを基板１６面に対し略垂
直に構成されてなるので、簡易、且つコンパクトな構成
で、導入される気体原料が基板面に対して略垂直に導入
することができるので、効率良く、大面積の高品質で高
機能の窒化物半導体を短時間に生産することができる。
特に、ＩＩＩａ族元素を含む有機化合物の原料ガスは、
基板１６面或いはＶａ族元素を含む化合物の原料ガス導
入方向に対して略垂直に導入されるので、気体原料（Ｉ
ＩＩａ族気体原料）が、効率良く分解し、均一に基板面
に対して拡散され、より効率良く、大面積の高品質で高
機能の窒化物半導体を短時間に生産することができる。
なお、本発明においては、基板と電極とのなす角度、各
原料を基板に導入する角度は、これに限定されず如何な
る角度でも、大面積の高品質で高機能の窒化物半導体を
短時間に生産することができる。
第２電極１４を介して第１電極１２と略平行に対向させ
て配置されてなり、各原料ガスを基板１６面に対し略垂
直に構成されてなるので、簡易、且つコンパクトな構成
で、導入される気体原料が基板面に対して略垂直に導入
することができるので、効率良く、大面積の高品質で高
機能の窒化物半導体を短時間に生産することができる。
特に、ＩＩＩａ族元素を含む有機化合物の原料ガスは、
基板１６面或いはＶａ族元素を含む化合物の原料ガス導
入方向に対して略垂直に導入されるので、気体原料（Ｉ
ＩＩａ族気体原料）が、効率良く分解し、均一に基板面
に対して拡散され、より効率良く、大面積の高品質で高
機能の窒化物半導体を短時間に生産することができる。
なお、本発明においては、基板と電極とのなす角度、各
原料を基板に導入する角度は、これに限定されず如何な
る角度でも、大面積の高品質で高機能の窒化物半導体を
短時間に生産することができる。
【００５５】上記第１の実施の形態では、第１電極１２
が、原料ガス導入手段を兼ねる形態を示したが、第１電
極１２と、原料ガス導入手段（Ｖａ族元素気体原料導入
手段）とは、別々の構成でもよく、この場合、原料ガス
導入手段は、第１電極１２近傍に或いは当接して配置さ
せることが、Ｖａ族元素を含む化合物の気体原料を、効
率良く第１電極１２と第２電極１４間を通過し且つ第２
電極１４方向に向うように導入して当該気体原料が活性
化され易くすることができる観点から、好適である。ま
た、この場合、第１電極１２の第２電極１４側とは反対
側から原料ガス導入手段（Ｖａ族元素気体原料導入手
段）を設けて、Ｖａ族元素を含む化合物の原料ガスを導
入するこもできるが、このときは、第１電極１２はＶａ
族元素を含む化合物の原料ガスを領域を有することが必
要であり、具体的には第２電極１４と同様な形態が挙げ
られる。
が、原料ガス導入手段を兼ねる形態を示したが、第１電
極１２と、原料ガス導入手段（Ｖａ族元素気体原料導入
手段）とは、別々の構成でもよく、この場合、原料ガス
導入手段は、第１電極１２近傍に或いは当接して配置さ
せることが、Ｖａ族元素を含む化合物の気体原料を、効
率良く第１電極１２と第２電極１４間を通過し且つ第２
電極１４方向に向うように導入して当該気体原料が活性
化され易くすることができる観点から、好適である。ま
た、この場合、第１電極１２の第２電極１４側とは反対
側から原料ガス導入手段（Ｖａ族元素気体原料導入手
段）を設けて、Ｖａ族元素を含む化合物の原料ガスを導
入するこもできるが、このときは、第１電極１２はＶａ
族元素を含む化合物の原料ガスを領域を有することが必
要であり、具体的には第２電極１４と同様な形態が挙げ
られる。
【００５６】上記第１の実施の形態では、第１電極１２
として、平板状の中空部材（空洞構造）からなり、第２
電極１４と対向する側の面には複数の孔が設けられてな
るものを用いた例を示したが、内面に複数の孔が設けら
れてなる筒状やリング状の中空部材を用いることもで
き、Ｖａ族元素を含む化合物の原料ガスを当該中空部材
の内側に向けて（第２電極１４面（基板１６面）と略平
行に）導入するすることもできる（この場合、中空部材
が筒状やリング状なので、対向して内側に導入される原
料ガス同士がぶつかり、第２電極１４側へと原料ガスが
導入される。）。なお、第１電極１２と原料ガス導入手
段とを別々の構成とする場合も、原料ガス導入手段とし
てこれらと同様の形態を採用することができる。
として、平板状の中空部材（空洞構造）からなり、第２
電極１４と対向する側の面には複数の孔が設けられてな
るものを用いた例を示したが、内面に複数の孔が設けら
れてなる筒状やリング状の中空部材を用いることもで
き、Ｖａ族元素を含む化合物の原料ガスを当該中空部材
の内側に向けて（第２電極１４面（基板１６面）と略平
行に）導入するすることもできる（この場合、中空部材
が筒状やリング状なので、対向して内側に導入される原
料ガス同士がぶつかり、第２電極１４側へと原料ガスが
導入される。）。なお、第１電極１２と原料ガス導入手
段とを別々の構成とする場合も、原料ガス導入手段とし
てこれらと同様の形態を採用することができる。
【００５７】上記第１の実施の形態では、第２電極１４
が、原料ガス導入手段を兼ねる形態を示したが、第２電
極１４と、原料ガス導入手段（ＩＩＩａ族元素気体原料
導入手段）とは、別々の構成でもよく、この場合、原料
ガス導入手段は、第２電極１４近傍に或いは当接して配
置させることが、第１電極１２及び第２電極１４面全体
に渡って活性化されたプラズマ活性種（Ｖａ族元素を含
む化合物の気体原料）と、ＩＩＩａ族元素を含む有機金
属化合物の原料ガスと反応させることができる観点から
好適である。また、この場合の原料ガス導入手段（ＩＩ
Ｉａ族元素気体原料導入手段）の配置位置として、具体
的には例えば、図３に示すように、ガス導入管３０’
（図中は複数の孔が設けられたＴ字型のパイプ）を、第
２電極１４’縁周部における基板１６と対向する側に配
置し、ＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物の原料ガス
を、基板面と略平行に導入する形態が挙げられる。この
形態のように、基板１６面或いはＶａ族元素を含む化合
物の原料ガス導入方向に対して略平行に導入されても、
気体原料（ＩＩＩａ族気体原料）が、効率良く分解し、
均一に基板面に対して拡散され、より効率良く、大面積
の高品質で高機能の窒化物半導体を短時間に生産するこ
とができる。
が、原料ガス導入手段を兼ねる形態を示したが、第２電
極１４と、原料ガス導入手段（ＩＩＩａ族元素気体原料
導入手段）とは、別々の構成でもよく、この場合、原料
ガス導入手段は、第２電極１４近傍に或いは当接して配
置させることが、第１電極１２及び第２電極１４面全体
に渡って活性化されたプラズマ活性種（Ｖａ族元素を含
む化合物の気体原料）と、ＩＩＩａ族元素を含む有機金
属化合物の原料ガスと反応させることができる観点から
好適である。また、この場合の原料ガス導入手段（ＩＩ
Ｉａ族元素気体原料導入手段）の配置位置として、具体
的には例えば、図３に示すように、ガス導入管３０’
（図中は複数の孔が設けられたＴ字型のパイプ）を、第
２電極１４’縁周部における基板１６と対向する側に配
置し、ＩＩＩａ族元素を含む有機金属化合物の原料ガス
を、基板面と略平行に導入する形態が挙げられる。この
形態のように、基板１６面或いはＶａ族元素を含む化合
物の原料ガス導入方向に対して略平行に導入されても、
気体原料（ＩＩＩａ族気体原料）が、効率良く分解し、
均一に基板面に対して拡散され、より効率良く、大面積
の高品質で高機能の窒化物半導体を短時間に生産するこ
とができる。
【００５８】上記第１の実施の形態では、第２電極１４
として、ストライプ構造を有する部材を用いた例を示し
たが、これは中空部材間の間隙がプラズマ活性種を透過
する領域となり、一方で中空部材部分が電極として機能
し、さらに中空部材における複数の孔によりＩＩＩａ族
元素を含む有機金属化合物の原料ガスを電極面全体から
導入することができるので、好適な形態であり、同様な
観点から、網目構造も好適に用いられる。また、同様な
観点から、筒状、リング状、くし状等の構造も好適に用
いられる。なお、これらに限らず、平面的に構成された
ものであれば、平板の中空部材に貫通孔を設ける形態で
もよいし、長筒状の中空部材を屈曲させて、渦巻き状構
造にする形態等、適宜、中空部材を連結及び／又は屈曲
させて任意の構造を採用することができる。また、第２
電極１４として、内面に複数の孔が設けられてなる筒状
やリング状の中空部材を用いることもでき、ＩＩＩａ族
元素を含む化合物の原料ガスを当該中空部材の内側に向
けて（第１電極１２面（基板１６面）と略平行に）導入
するすることもできる。なお、第１電極１２に、第２電
極１４と同様な形態を採用することもできる。さらに、
第２電極１４と、原料ガス導入手段（ＩＩＩａ族元素気
体原料導入手段）とは、別々の構成とする場合、第２電
極１４は、図２に示す構造と同様なストライプ構造や、
網目構造、筒状、リング状、くし状等が好適に挙げら
れ、その他、平面的に構成されたものであれば、平板状
の電極部材に貫通孔を設ける形態でもよいし、棒状の電
極部材を屈曲させて、渦巻き状構造にする形態等、適
宜、電極部材を連結及び／又は屈曲させて任意の構造を
採用することができる。この場合、第２電極１４を構成
する電極部材は、中空構造（空洞構造）をとる必要な
い。なお、Ｖａ族元素気体原料導入手段に、ＩＩＩａ族
元素気体原料導入手段と同様な形態を採用することもで
きる。
として、ストライプ構造を有する部材を用いた例を示し
たが、これは中空部材間の間隙がプラズマ活性種を透過
する領域となり、一方で中空部材部分が電極として機能
し、さらに中空部材における複数の孔によりＩＩＩａ族
元素を含む有機金属化合物の原料ガスを電極面全体から
導入することができるので、好適な形態であり、同様な
観点から、網目構造も好適に用いられる。また、同様な
観点から、筒状、リング状、くし状等の構造も好適に用
いられる。なお、これらに限らず、平面的に構成された
ものであれば、平板の中空部材に貫通孔を設ける形態で
もよいし、長筒状の中空部材を屈曲させて、渦巻き状構
造にする形態等、適宜、中空部材を連結及び／又は屈曲
させて任意の構造を採用することができる。また、第２
電極１４として、内面に複数の孔が設けられてなる筒状
やリング状の中空部材を用いることもでき、ＩＩＩａ族
元素を含む化合物の原料ガスを当該中空部材の内側に向
けて（第１電極１２面（基板１６面）と略平行に）導入
するすることもできる。なお、第１電極１２に、第２電
極１４と同様な形態を採用することもできる。さらに、
第２電極１４と、原料ガス導入手段（ＩＩＩａ族元素気
体原料導入手段）とは、別々の構成とする場合、第２電
極１４は、図２に示す構造と同様なストライプ構造や、
網目構造、筒状、リング状、くし状等が好適に挙げら
れ、その他、平面的に構成されたものであれば、平板状
の電極部材に貫通孔を設ける形態でもよいし、棒状の電
極部材を屈曲させて、渦巻き状構造にする形態等、適
宜、電極部材を連結及び／又は屈曲させて任意の構造を
採用することができる。この場合、第２電極１４を構成
する電極部材は、中空構造（空洞構造）をとる必要な
い。なお、Ｖａ族元素気体原料導入手段に、ＩＩＩａ族
元素気体原料導入手段と同様な形態を採用することもで
きる。
【００５９】
【００６０】上記第１の実施の形態において、第１電極
１２及び第２電極１４の形状は、平面的（平板状）に構
成されたものであれば（第２電極の場合、プラズマ活性
種を透過する領域（穴或いは間隙）を有する）、特に制
限なく、円盤状でも、四角い盤状でも、いずれの形態を
とることができる。
１２及び第２電極１４の形状は、平面的（平板状）に構
成されたものであれば（第２電極の場合、プラズマ活性
種を透過する領域（穴或いは間隙）を有する）、特に制
限なく、円盤状でも、四角い盤状でも、いずれの形態を
とることができる。
【００６１】上記実施の形態では、放電電力、Ｖａ族元
素原料ガスの流量、ＩＩＩａ族元素の有機金属化合物ガ
ス流量等の活性化条件を変えることができ、また、複数
のＩＩＩａ族元素を含む膜を積層する場合には複数の気
体原料を混合して供給することもできる。また、ゲート
バルブ等を介して隣接する空間に基板ホルダー１８及び
ヒータ２０を配置することで、加熱時間を短縮し生産性
を増加させることができる。基板ホルダー１８は、膜質
や膜厚を均一化するために回転機構を設けて基板１６を
回転させてもよい。
素原料ガスの流量、ＩＩＩａ族元素の有機金属化合物ガ
ス流量等の活性化条件を変えることができ、また、複数
のＩＩＩａ族元素を含む膜を積層する場合には複数の気
体原料を混合して供給することもできる。また、ゲート
バルブ等を介して隣接する空間に基板ホルダー１８及び
ヒータ２０を配置することで、加熱時間を短縮し生産性
を増加させることができる。基板ホルダー１８は、膜質
や膜厚を均一化するために回転機構を設けて基板１６を
回転させてもよい。
【００６２】また、上記実施の形態に係る本発明の窒化
物半導体の製造装置は、窒化物半導体の成膜のみなら
ず、適宜、他の種の化合物膜を成膜する装置（リモート
プラズマ装置）としても利用することができる。
物半導体の製造装置は、窒化物半導体の成膜のみなら
ず、適宜、他の種の化合物膜を成膜する装置（リモート
プラズマ装置）としても利用することができる。
【００６３】なお、上記実施の形態に係る本発明の窒化
物半導体の製造装置（窒化物半導体の製造方法、リモー
トプラズマ装置）においても、限定的に解釈されるもの
ではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能で
あることは、言うまでもない。
物半導体の製造装置（窒化物半導体の製造方法、リモー
トプラズマ装置）においても、限定的に解釈されるもの
ではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能で
あることは、言うまでもない。
【００６４】
【実施例】以下、本発明の実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。 （実施例１）図１の窒化物半導体の製造装置（リモート
プラズマ装置）を用い、洗浄したサファイア基板、Ｓｉ
基板（大きさ：直径８インチ［２０．３２ｃｍ］）を基
板ホルダー１８に載せ、真空排気後４００℃に加熱し
た。Ｎ2ガスをガス導入管２８より厚さ１ｍｍのステン
レススティールでできた内部に空洞のある厚さ５ｍｍ直
径１００ｍｍの円盤状電極（第１電極１２）に導入し
た。第１電極１２には直径１ｍｍの細孔が５ｍｍ間隔で
設けられているており、この孔からＮ2ガスを３０００
ｓｃｃｍ導入した。この状態で圧力は６６．６５Ｐａ
（０．５Ｔｏｒｒ）であった。１３．５６ＭＨｚの高周
波を出力３００Ｗにセットしチューナでマッチングを取
り、放電を行った。放電は第１電極１２と第２電極１４
間で起こった。第２電極１４は複数の直径４ｍｍのパイ
プ（長筒状の中空部材）の両端を、それぞれ直径４ｍｍ
のパイプに１０ｍｍ間隔で連結したストライプ構造を有
し、パイプには１２ｍｍ間隔で直径１ｍｍの孔が基板１
６と対向する側に設けられているものを用いた。ガス導
入管３０より０℃に保持されたトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧａ）に窒素でバブリングしマスフローコントローラ
ーを通して、第２電極１４に導入した。そして、第２電
極１４の孔から５ｓｃｃｍ導入した。
細に説明する。 （実施例１）図１の窒化物半導体の製造装置（リモート
プラズマ装置）を用い、洗浄したサファイア基板、Ｓｉ
基板（大きさ：直径８インチ［２０．３２ｃｍ］）を基
板ホルダー１８に載せ、真空排気後４００℃に加熱し
た。Ｎ2ガスをガス導入管２８より厚さ１ｍｍのステン
レススティールでできた内部に空洞のある厚さ５ｍｍ直
径１００ｍｍの円盤状電極（第１電極１２）に導入し
た。第１電極１２には直径１ｍｍの細孔が５ｍｍ間隔で
設けられているており、この孔からＮ2ガスを３０００
ｓｃｃｍ導入した。この状態で圧力は６６．６５Ｐａ
（０．５Ｔｏｒｒ）であった。１３．５６ＭＨｚの高周
波を出力３００Ｗにセットしチューナでマッチングを取
り、放電を行った。放電は第１電極１２と第２電極１４
間で起こった。第２電極１４は複数の直径４ｍｍのパイ
プ（長筒状の中空部材）の両端を、それぞれ直径４ｍｍ
のパイプに１０ｍｍ間隔で連結したストライプ構造を有
し、パイプには１２ｍｍ間隔で直径１ｍｍの孔が基板１
６と対向する側に設けられているものを用いた。ガス導
入管３０より０℃に保持されたトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧａ）に窒素でバブリングしマスフローコントローラ
ーを通して、第２電極１４に導入した。そして、第２電
極１４の孔から５ｓｃｃｍ導入した。
【００６５】その後、２時間成膜を行い、２つの基板共
に透明な水素化窒化ガリウムの結晶が成長できた。複数
設置したＳｉウエハ（基板）の干渉色は直径１００ｍｍ
の範囲で同色であり、大面積な均一な膜が短時時間で成
長可能であり、高品質で高機能の半導体膜が得られるこ
とを確認した。
に透明な水素化窒化ガリウムの結晶が成長できた。複数
設置したＳｉウエハ（基板）の干渉色は直径１００ｍｍ
の範囲で同色であり、大面積な均一な膜が短時時間で成
長可能であり、高品質で高機能の半導体膜が得られるこ
とを確認した。
【００６６】
【発明の効果】以上、本発明によれば、高品質で高機能
の窒化物半導体を大面積で短時間に生産することがで
き、高い生産性を有する窒化物半導体の製造装置、窒化
物半導体の製造方法を提供することができる。また、高
品質で高機能な所望とする膜を、大面積で短時間に生産
することができるリモートプラズマ装置を提供すること
ができる。
の窒化物半導体を大面積で短時間に生産することがで
き、高い生産性を有する窒化物半導体の製造装置、窒化
物半導体の製造方法を提供することができる。また、高
品質で高機能な所望とする膜を、大面積で短時間に生産
することができるリモートプラズマ装置を提供すること
ができる。
【図１】 第１の実施の形態に係る本発明の窒化物半導
体の製造装置（リモートプラズマ装置）の概略構成図で
ある。
体の製造装置（リモートプラズマ装置）の概略構成図で
ある。
【図２】 第１の実施の形態に係る本発明の窒化物半導
体の製造装置（リモートプラズマ装置）で用いた第２電
極の構成を示す概略構成図である。
体の製造装置（リモートプラズマ装置）で用いた第２電
極の構成を示す概略構成図である。
【図３】 他の実施の形態に係る本発明の窒化物半導体
の製造装置（リモートプラズマ装置）の概略構成図であ
る。
の製造装置（リモートプラズマ装置）の概略構成図であ
る。
１０ 真空槽
１２ 第１電極（第１電極及びＶａ族元素気体原料導入
手段） １４ 第２電極（第１電極及びＩＩＩａ族元素気体原料
導入手段） １６ 基板 １８ 基板ホルダー ２０ ヒータ ２２ 支持部材 ２４ 排気管 ２６ 電力供給手段 ２８ ガス導入管 ３０ ガス導入管
手段） １４ 第２電極（第１電極及びＩＩＩａ族元素気体原料
導入手段） １６ 基板 １８ 基板ホルダー ２０ ヒータ ２２ 支持部材 ２４ 排気管 ２６ 電力供給手段 ２８ ガス導入管 ３０ ガス導入管
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4K030 BA38 BA55 BA56 EA06 FA01
FA03 KA14 KA15 LA14
5F045 AA04 AB09 AC07 AC08 AC09
AC12 AC15 AC16 AC17 AC19
AD05 AD06 AD07 AD08 AD09
AD10 AD11 AD12 AD13 AD14
AD15 AD16 DP03 DQ10 EF03
EF08 EH01 EH05
Claims (16)
- 【請求項１】 気体原料を導入し、基板上に窒化物半導
体を成膜する窒化物半導体の製造装置であって、 互いに略平行に対向させて配置された、第１電極及びプ
ラズマ活性種を透過する領域を有する第２電極を有し、
当該一対の電極間にプラズマを発生させて気体原料をプ
ラズマ活性種に活性化させるプラズマ活性化手段と、 前記第１電極及び前記第２電極間を通過し且つ前記第２
電極方向に向かって、Ｖａ族元素を含む化合物の気体原
料を導入するＶａ族気体原料導入手段と 導入された前記Ｖａ族元素を含む化合物の気体原料が前
記第１電極及び前記第２電極間でプラズマ活性種に活性
化される下流側から、ＩＩＩａ族元素を含む有機金属化
合物の気体原料を導入するＩＩＩａ族気体原料導入手段
と、 を備えることを特徴とする窒化物半導体の製造装置。 - 【請求項２】 前記第１電極近傍に或いは当接して、前
記Ｖａ族気体原料導入手段が配置されてなることを特徴
とする請求項１に記載の窒化物半導体の製造装置。 - 【請求項３】 前記第１電極と前記Ｖａ族気体原料導入
手段とが実質的に一体構造を有し、前記第１電極が前記
Ｖａ族気体原料導入手段を兼ねることを特徴とする請求
項１に記載の窒化物半導体の製造装置。 - 【請求項４】 前記第１電極が、気体原料導入口として
複数の孔を設けた中空部材からなることを特徴とする請
求項３に記載の窒化物半導体の製造装置。 - 【請求項５】 前記Ｖａ族気体原料導入手段における気
体原料導入方向が、前記基板面に対して略垂直な方向で
あることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
窒化物半導体の製造装置。 - 【請求項６】 前記第２電極と前記ＩＩＩａ族気体原料
導入手段とが実質的に一体構造を有し、前記第２電極が
前記ＩＩＩａ族気体原料導入手段を兼ねることを特徴と
する請求項１〜５に記載の窒化物半導体の製造装置。 - 【請求項７】 前記第２電極が、気体原料導入口として
複数の孔を設けた中空部材を連結及び／又は屈曲させた
構造を有することを特徴とする請求項６に記載の窒化物
半導体の製造装置。 - 【請求項８】 前記第２電極が、気体原料導入口として
複数の孔を設けた中空部材からなる網目構造或いはスト
ライプ構造を有することを特徴とする請求項６に記載の
窒化物半導体の製造装置。 - 【請求項９】 前記第２電極が、電極部材を連結及び／
又は屈曲させた構造を有することを特徴とする請求項１
〜５のいずれかに記載の窒化物半導体の製造装置。 - 【請求項１０】 前記第２電極が、電極部材からなる網
目構造或いはストライプ構造を有することを特徴とする
請求項１〜５のいずれかに記載の窒化物半導体の製造装
置。 - 【請求項１１】 前記ＩＩＩａ族気体原料導入手段にお
ける気体原料導入方向が、前記基板面に対して略平行又
は略垂直な方向であることを特徴とする請求項１〜１０
のいずれかに記載の窒化物半導体の製造装置。 - 【請求項１２】 前記基板が、前記第２電極を介して前
記第１電極と略平行に対向させて配置されてなることを
特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の窒化物半
導体の製造装置。 - 【請求項１３】 プラズマ活性化手段が、高周波放電及
び／又はマイクロ波放電により、前記第１電極と前記第
２電極との間にプラズマを発生させる手段であることを
特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の窒化物半
導体の製造装置。 - 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれかに記載の窒
化物半導体の製造装置を用いて窒化物半導体を製造する
ことを特徴とする窒化物半導体の製造方法。 - 【請求項１５】 気体原料を導入し、基板上に所望とす
る膜を成膜するリモートプラズマ装置であって、 互いに略平行に対向させて配置された、第１電極及びプ
ラズマ活性種を透過する領域を有する第２電極と、を有
し、気体原料をプラズマ活性種に活性化させるプラズマ
活性化手段と、 前記第１電極及び前記第２電極間を通過し且つ前記第２
電極方向に向かって、気体原料を導入する気体原料導入
手段と、 を備えることを特徴とするリモートプラズマ装置。 - 【請求項１６】 前記第２電極が、電極部材を連結及び
／又は屈曲させた構造を有することを特徴とする請求項
１５に記載のリモートプラズマ装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001381639A JP2003188104A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | 窒化物半導体の製造装置、窒化物半導体の製造方法、及びリモートプラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001381639A JP2003188104A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | 窒化物半導体の製造装置、窒化物半導体の製造方法、及びリモートプラズマ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003188104A true JP2003188104A (ja) | 2003-07-04 |
Family
ID=27592253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001381639A Pending JP2003188104A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | 窒化物半導体の製造装置、窒化物半導体の製造方法、及びリモートプラズマ装置 |
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| JP (1) | JP2003188104A (ja) |
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-
2001
- 2001-12-14 JP JP2001381639A patent/JP2003188104A/ja active Pending
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