JP2004063555A - Semiconductor fabricating apparatus and its fabricating process - Google Patents

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JP2004063555A JP2002216447A JP2002216447A JP2004063555A JP 2004063555 A JP2004063555 A JP 2004063555A JP 2002216447 A JP2002216447 A JP 2002216447A JP 2002216447 A JP2002216447 A JP 2002216447A JP 2004063555 A JP2004063555 A JP 2004063555A
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Kenji Fukuto
服藤 憲司
Akihiko Ishibashi
石橋 明彦
Seiji Onaka
大仲 清司
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable mixed raw gases to flow almost in parallel with a surface of a substrate in a semiconductor fabricating apparatus equipped with a horizontal MOCVD crystal growth furnace. <P>SOLUTION: There are provided, at an upstream side of an internal reaction tube 102, an underlayer introducing passage 102a for introducing the raw gases containing 5 group atom sources, an middle-layer introducing passage 102b for introducing the raw gases containing 3 group atom sources, and an upper-layer introducing passage 102c for introducing the raw gases containing subflow gases. In the internal reaction tube 102, there is provided, at an upstream side of a susceptor 120, a gas throttling portion 102d for reducing the cross-sectional area of a flow passage of the mixed gases as well as for mixing the raw gases. The gas throttling portion 102d is formed by providing a sloping portion 104a where a second partition plate 104 is made lower in height toward a downstream of the gases. A portion between the gas throttling portion 102d of the second partition plate 104 and the susceptor 120 is provided so as to be almost in parallel with a surface of a wafer 110. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サブフローガスを第1の原料ガス及びの原料ガスの上側に、基板面にほぼ平行で且つ層状に導入することにより半導体を製造する半導体の製造装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)及びインジウム(In)等のIII 族元素とV族元素とからなる化合物半導体は、バンドギャップが比較的に大きい、すなわちワイドギャップの直接遷移型半導体であり、可視光から紫外光にわたる発光材料として最も有望視されている。
【0003】
そこで、これら光半導体デバイスの材料である窒化ガリウム(GaN)及びそれを主成分とするIII−V族窒化物半導体を結晶学的に高品位に成長する優れた半導体の製造方法が求められている。なかでも、有機金属気相堆積法(Metalorganic Chemical Vapor Phase Deposition:MOCVD)法は、産業レベルで実現できる有力な結晶成長方法として各方面で研究開発が進められている。
【0004】
以下、基板面に対して平行に原料ガスを導入する、従来のいわゆる横型MOCVD結晶成長炉について図面を参照しながら説明する。
【0005】
図8は特開平11−354456号に記載された従来の横型MOCVD結晶成長炉の模式的な断面図である。
【0006】
図8に示すように、原料ガス導入ノズル11の導入側は、V族源を含む原料ガスを導入する第1の導入層11a、III 族源を含む原料ガスを導入する第2の導入層11b、及び水素、窒素又はアルゴン等の不活性ガスからなるサブフローガスを導入する第3の導入層11cの3層に仕切られている。
【0007】
さらに、原料ガス導入ノズル11は、基板13を保持するサセプタ14の上方部分をガスの下流側に向かって下方に絞り込むガス絞り部11dを有している。
【0008】
このガス絞り部11dによって、第1の導入層11a及び第2の導入層11bを流通する各原料ガスが合流して混合する混合部分において、第3の導入層11cから導入されるサブフローガスを基板13の上方に誘導している。
【0009】
さらに、第2の導入層11bと第3の導入層11cとの境界壁の基板13側の端部には、下方へのガス移動制御手段としての下方に屈曲する屈曲部12が設けられている。これらガス絞り部11d及び屈曲部12によって、基板13の上方におけるガス流の高さをできる限り低く抑えることにより、混合ガスの熱対流の不安定さを抑制している。これにより、混合ガス中に発生する渦流が抑えられるため、混合ガスが基板面に対してほぼ平行に流れるようになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の横型MOCVD結晶成長炉は、原料ガス導入ノズル11におけるサセプタ14の上方に、比較的に容積が大きいガス絞り部11dが形成されているため、特にサセプタ14の上流側付近において熱対流の不安定さによる渦流が発生したり、混合された原料ガスが基板13の表面近傍に十分に供給されず、ガス絞り部11dの内面に堆積物が付着したりする。すなわち、従来の横型MOCVD結晶成長炉において、混合された原料ガスは、実際には、基板13の表面上に該表面と平行となるようには供給できていないという問題がある。
【0011】
本発明は、前記従来の問題を解決し、横型MOCVD結晶成長炉を有する半導体の製造装置において、混合された原料ガスが基板の表面上にほぼ平行となるように供給できるようにすることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体の製造装置を、原料ガスを混合し且つ混合ガスの流れを制御するガス絞り部を基板よりも上流に設け、さらに混合ガスの導入路を基板面にほぼ平行となるように設ける構成とする。
【0013】
具体的に、本発明に係る半導体の製造装置は、基板の上に、水素化合物からなる第1の原料ガスと有機金属化合物からなる第2の原料ガスとを基板面にほぼ平行に且つ層状に導入する共に、サブフローガスを第1の原料ガス及び第2の原料ガスの上側に基板面にほぼ平行に且つ層状に導入することにより、基板の上に半導体を製造する半導体の製造装置を対象とし、第1の原料ガスを導入する第1の導入路と、第2の原料ガスを流通する第2の導入路と、サブフローガスを導入する第3の導入路と、第1の導入路と第2の導入路とを基板よりも上流で開口して、第1の原料ガス及び第2の原料ガスが混合された混合ガスを生成すると共に、その上部が混合ガスの下流に向かって低くなるように設けられたガス絞り部とを備え、ガス絞り部と基板との間における混合ガスの導入路は、基板面にほぼ平行となるように設けられている。
【0014】
本発明の半導体の製造装置によると、ガス絞り部と基板との間における混合ガスの導入路が基板面にほぼ平行となるように設けられているため、第1の原料ガス及び第2の原料ガスが混合してなる混合ガスは、サブフローガスの押圧効果により、基板の表面の近傍にまで、基板面に平行に且つ滑らかに供給されるようになる。その結果、基板上には結晶学的に極めて高品位な半導体を成膜することができる。
【0015】
本発明の半導体の製造装置において、第3の導入路は、第2の導入路の上面に沿うように形成されていることが好ましい。
【0016】
本発明の半導体の製造装置において、第1の導入路、第2の導入路及び第3の導入路は下側から順次設けられており、第1の導入路におけるガス絞り部側の端部には、下側に向かって屈曲する屈曲部が設けられていることが好ましい。
【0017】
ところで、水素化合物からなる第1の原料ガスと、有機金属化合物からなる第2の原料ガスとを熱反応させて化合物半導体を成膜する場合には、一般に、水素化合物の有機金属化合物に対する供給モル比は約10000倍にもなる。従って、本発明のように、供給モル比が大きい水素化合物からなる第1の原料ガスを最も下側の第1の導入路から導入すると、該第1の原料ガスがガス絞り部の傾斜した天井部に当たりにくくなるので、供給モル比が小さい第2の原料ガスの流通を妨げることがない。
【0018】
この場合に、屈曲部はガス絞り部における傾斜した天井部分の下流側に向かって接近するように設けられていることが好ましい。
【0019】
また、この場合に、屈曲部における下流側の端部は、混合ガスの導入路の上部との高さが一致するように設けられていることが好ましい。
【0020】
また、この場合に、屈曲部における下流側の端部には、基板面とほぼ平行な平行部が設けられていることが好ましい。
【0021】
また、この場合に、ガス絞り部のうち第1の原料ガスと第2の原料ガスとが混合する近傍における第2の導入路の断面積は、第1の導入路の断面積の20%以下であることが好ましい。
【0022】
本発明の半導体の製造装置において、水素化合物は窒素を含み、有機金属化合物はIII 族元素を含み、半導体はIII−V族窒化物半導体であることが好ましい。
【0023】
本発明に係る半導体の製造方法は、基板の上に、水素化合物からなる第1の原料ガスと有機金属化合物からなる第2の原料ガスとを基板面にほぼ平行に且つ層状に導入する共に、サブフローガスを第1の原料ガス及び第2の原料ガスの上側に基板面にほぼ平行に且つ層状に導入し、第1の原料ガスと第2の原料ガスとを基板側で混合して混合ガスを生成することにより、基板の上に半導体を製造する半導体の製造方法を対象とし、第1の原料ガスと第2の原料ガスとが混合する近傍部分の圧力は、第2の原料ガスの上流部分の圧力も小さい。
【0024】
前述したように、有機金属化合物からなる第2の原料ガスの水素化合物からなる第1の原料ガスに対するモル供給比は極めて小さいため、原料ガスが混合される領域において、第1の原料ガスが比較的に高い流量であることにより、第2の原料ガスに滞留が生じやすくなる。しかしながら、本発明の半導体の製造方法によると、第2の原料ガスにおける混合ガスの近傍部分の圧力が第2の原料ガスの上流部分の圧力よりも小さくなるため、ベルヌーイの定理により、第2の原料ガスにおける混合ガスの近傍部分の流速は大きくなるので、第2の原料ガスの滞留を防止することができる。その結果、第1及の原料ガスび第2の原料ガスが混合してなる混合ガスは、基板の表面の近傍にまで該表面に平行に供給されるようになり、基板上には結晶学的に極めて高品位な半導体を成膜することができる
本発明の半導体の製造方法において、水素化合物は窒素を含み、有機金属化合物はIII 族元素を含み、半導体はIII−V族窒化物半導体であることが好ましい。
【0025】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0026】
図1は本発明の第1の実施形態に係る半導体の製造装置であって、横型MOCVD結晶成長炉の模式的な断面構成を示している。
【0027】
図1に示すように、第1の実施形態に係る横型MOCVD結晶成長炉100Aは、共に石英ガラスからなり、外部反応管101と該外部反応管101の内部に設けられた内部反応管102とから構成されている。
【0028】
内部反応管102の上流側には、第1の仕切板103により仕切られ、V族源である例えばアンモニア(NH )を含む第1の原料ガスを導入する下層導入路102aと、第2の仕切板104により仕切られ、III 族源である例えばトリメチルガリウム(TMG)を含む第2の原料ガスを導入する中層導入路102bと、窒素(N )、水素(H )又はアルゴン(Ar)ガス等の不活性ガスからなるサブフローガスを導入する上層導入路102cとが設けられている。
【0029】
内部反応管102の下流側には、例えば炭化ケイ素(SiC)からなり、その上面に、例えばサファイアからなるウエハ(基板)110を保持するサセプタ120が、内部反応管102の下部を外側に広げた拡張部にはめ込まれている。
【0030】
また、外部反応管101の外側におけるサセプタ120を覆う部分には、サセプタ120、すなわちウエハ110を加熱するRFコイル130が取り付けられている。
【0031】
第1の実施形態の特徴として、内部反応管102には、第1の原料ガスと第2の原料ガスとを混合して混合ガスを生成し且つ生成された混合ガスの流通断面積を小さくするガス絞り部102dが、サセプタ120の上流側に設けられている。
【0032】
ガス絞り部102dは、内部反応管102の上部及び第2の仕切板104の高さをガスの下流に向かって小さくされた傾斜部104aを設けることにより形成されている。
【0033】
さらに、内部反応管102及び第2の仕切板104におけるガス絞り部102dとサセプタ120と間の部分は、いずれもウエハ110の表面に対してほぼ平行となるように設けられている。
【0034】
この構成により、ガス絞り部102dにおいて混合された第1の原料ガス及び第2の原料ガスを含む混合ガスは、サブフローガスの押圧効果により、ウエハ110の表面の近傍にまで、ウエハ表面に対してほぼ平行に且つ滑らかに供給されるようになる。その結果、ウエハ110の主面上には、結晶性に優れた窒化ガリウム(GaN)からなる半導体を成長により形成することができる。
【0035】
なお、ここでは、窒化ガリウム半導体の成長条件として、下層導入路102aからはアンモニアガスを約6m/sの流速で導入し、中層導入路102bからはTMGと該TMGを希釈する水素ガスとを約4m/sの流速で導入し、上層導入路102cからは1対1の割合で混合された窒素ガスと水素ガスとを約6m/sの流速で導入している。
【0036】
また、混合された原料ガス及びサブフローガスの平均の流速は、サセプタ120上においてほぼ0.6m/sとなるように設定されており、サセプタ120上の圧力は約0.5atmとなるように設定されている。
【0037】
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0038】
第2の実施形態は、第1の実施形態に係る横型MOCVD結晶成長炉100Aに対して、さらに高品位な半導体を得られる構成を有している。
【0039】
本願発明者らは、第1の実施形態に係る横型MOCVD結晶成長炉100Aの構成に対して種々の検討を行なった結果、以下のような改良点を見出している。
【0040】
まず、図1に示したガス絞り部102dを拡大した図2を用いて第1の実施形態に係る横型MOCVD結晶成長炉100Aのガス絞り部102dにおける混合ガスの圧力分布を調査した。
【0041】
一般に、横型MOCVD結晶炉を用いてIII−V族窒化物半導体をウエハ上に結晶成長により成膜する場合には、III 族源である例えばTMGの供給量と比べて、V族源であるアンモニアの供給量を格段に大きくする必要がある。例えば、アンモニアのTMGに対するモル供給比(V/III 比)は10000にもなる。このため、アンモニアガスの流量は、III 族源を含むガスの流量と比べて大きい。
【0042】
従って、図2に示すように、流量が大きい、すなわち流速が大きい流線200で示すアンモニアガスが第2の仕切板104の傾斜部104aと衝突して、アンモニアガスの流速が極めて小さくなるため、ベルヌーイの定理に従い、この衝突部分の近傍に周囲よりも圧力が高い高圧領域201が局所的に発生し、その結果、矢印に示す方向に局所的に圧力が増大する。
【0043】
このため、中層導入路102bを流通する、アンモニアガスと比べて流速が小さいTMGを含むガスは、高圧領域201によって押し返されるので、ガス絞り部102dの高圧領域201の上流側に渦流発生領域202が定常的に形成されるようになり、その結果、渦流発生領域202において比較的に大きな渦流が発生する。
【0044】
渦流発生領域202は、ウエハ110に向かう混合ガスのガス流を乱すと共に、一の原料ガスから他の原料ガスへと切り替えるような場合には、一の原料ガスが切り替えられた後にも、しばらくの間渦流中に滞留するため、成長中の半導体結晶における原子レベルでの膜の制御を困難にする。その上、この渦流発生領域202は、気相反応による中間生成物の滞留をももたらし、しばしば傾斜部104aの内側に中間生成物が堆積して、堆積した中間生成物がガス流の乱れを助長する。
【0045】
そこで、第2の実施形態に係る横型MOCVD結晶成長炉は、ガス絞り部102dにおいて下層導入路102aを流通するアンモニアガスによる高圧領域201の生成を抑制して、中層導入路102bに該中層導入路102bを流通するTMGを含むガスによる渦流発生領域202が発生しないようにする。
【0046】
図3は本発明の第2の実施形態に係る半導体の製造装置であって、横型MOCVD結晶成長炉の模式的な断面構成を示している。図3において、図1に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【0047】
図3に示すように、第2の実施形態に係る横型MOCVD結晶成長炉100Bは、内部反応管102を構成する第1の仕切板103におけるガス絞り部102d側の端部に、第2の仕切板104の傾斜部104aとほぼ平行に屈曲する屈曲部103aが設けられている。屈曲部103aのサセプタ120側の端部の高さは、第2の仕切板104のサセプタ120側の端部とほぼ同等である。
【0048】
図4のガス絞り部102dを拡大した拡大図に示すように、第2の実施形態においても、下層導入路102aを流通するアンモニアガスによる高圧領域201は小さくはなるものの完全には消滅せず、その結果、中層導入路102bを流通するTMGを含むガスによる渦流発生領域202も幾分発生する。
【0049】
第1の実施形態と同様の成長条件で成膜を行なったところ、径が約5.1cm(=2インチ)のウエハ110の面内における速度分布、温度分布及び成長膜厚分布は、それぞれに2.0%、2.0%及び1.8%程度の変動が生じることを確認している。
【0050】
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0051】
第3の実施形態は、第2の実施形態に係る横型MOCVD結晶成長炉100Bに対して、さらに高品位な半導体を得られる構成を有している。
【0052】
図5は本発明の第3の実施形態に係る半導体の製造装置であって、横型MOCVD結晶成長炉の模式的な断面構成を示している。図5において、図3に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【0053】
図5に示すように、第3の実施形態に係る横型MOCVD結晶成長炉100Cは、内部反応管102を構成する第1の仕切板103におけるサセプタ120側の端部に、第2の仕切板104の傾斜部104aの傾斜よりも小さくすることにより、その端部が傾斜部104aの下流側に接近するように屈曲する屈曲部103bが設けられている。ここでも、屈曲部103bのサセプタ120側の端部の高さは、第2の仕切板104のサセプタ120側の端部とほぼ同等である。
【0054】
この構成により、ガス絞り部102dは、第2の仕切板104の傾斜部104aと屈曲部103bとの隙間が小さくなるため、図4に示したガスの高圧領域201が消滅する。その上、この隙間部分においては、TMGを含むガスの流速が大きくなるため、逆に周囲よりも圧力が低い低圧領域が生成されるので、中層導入路102bのガス絞り部102dにおいてはTMGを含むガスに渦流が生じない。
【0055】
第2の実施形態と同一の条件で測定を行なった結果、ウエハ110の面内における速度分布、温度分布及び成長膜厚分布は、それぞれに1.3%、1.2%及び1.1%程度の変動に収まり、いずれもほぼ一様な空間分布を実現できることを確認している。
【0056】
なお、ガス絞り部102dのうち、第1の原料ガスと第2の原料ガスとが混合する近傍における中層導入路102bの断面積は、下層導入路102aの断面積の20%程度以下とすることが好ましい。
【0057】
(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0058】
第4の実施形態は、第3の実施形態に係る横型MOCVD結晶成長炉100Cに対して、さらに高品位な半導体を得られる構成を有している。
【0059】
図6は本発明の第4の実施形態に係る半導体の製造装置であって、横型MOCVD結晶成長炉の模式的な断面構成を示している。図6において、図5に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【0060】
図6に示すように、第4の実施形態に係る横型MOCVD結晶成長炉100Dは、第1の仕切板103におけるサセプタ120側の端部に設けた、傾斜部104aとの隙間が漸減する屈曲部103bのさらに先端に、ウエハ110の主面に対してほぼ平行に延びる平行部103cが設けられている。ここでは、平行部103cの高さは、第2の仕切板104のサセプタ120側の端部とほぼ同等である。
【0061】
このように、第4の実施形態に係る横型MOCVD結晶成長炉100Dは、第2の仕切板104の傾斜部104aに接近するように第1の仕切板103に設けた屈曲部103bのさらに先端に、ウエハ110の主面に対してほぼ平行に延びる平行部103cを設けている。これにより、図7のガス絞り部102dを拡大した拡大図に示すように、下層導入路102aを流通するアンモニアガスの流線200は傾斜部104aと実質的に衝突しないため、ガス絞り部102dにおいてガスの圧力が増大せず、従って高圧領域が形成されない。その結果、中層導入路102bを通ってガス絞り部102dに流通するTMGを含むガス流には渦が発生しなくなる。
【0062】
また、傾斜部104aと平行部103cとの隙間は十分に小さいため、中層導入路102bを流通するTMGを含むガスの流速は比較的に小さくても、この隙間部分においては流速が増大する。その結果、隙間部分におけるガスの圧力は中層導入路102bの上流側と比べて低くなり、この圧力低下効果によって、中層導入路102bを流通する原料ガスは、より速やかに下流に引き出される。
【0063】
以上説明したように、第4の実施形態によると、ガス絞り部102dにおいて、中層導入路102bを流通する原料ガス(TMG)に滞留や、ガス流に乱れをもたらす渦流の発生を防止することができる。
【0064】
第1の実施形態と同様の成長条件で成膜を行なったところ、径が約5.1cmのウエハ110の面内における速度分布、温度分布及び成長膜厚分布は、それぞれに、最大で1.0%、1.0%及び0.76%程度の変動しか生じず、各空間分布はほぼ一様となることを確認している。また、ガス絞り部102d及びその近傍には中間生成物の堆積物もほとんど観測されていない。
【0065】
また、約5μmの厚さに成長させた窒化ガリウムからなる半導体膜に対して、X線回折による測定を行なったところ、そのロッキングカーブの半値幅は、成長した半導体膜の全面にわたって約4minである。
【0066】
さらに、フォトルミネセンス(PL)測定を行なったところ、室温において強いバンド端発光があることを確認している。
【0067】
なお、第2の実施形態においても、第1の仕切板103のサセプタ120側の端部に設けた屈曲部103aにも、第4の実施形態と同様に平行部103cを設けても良い。
【0068】
なお、第1〜第4の各実施形態においては、有機金属化合物ガスにTMGを用い、水素化合物ガスにアンモニアを用いて、窒化ガリウムからなる化合物半導体を成膜したが、本発明は、有機金属化合物ガスに、トリメチルアルミニウム(TMA)又はトリメチルインジウム(TMI)を含むガスを添加して、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)又は窒化インジウムガリウム(InGaN)を成膜する場合にも有効である。
【0069】
さらに、本発明は、水素化合物ガスのアンモニアの代わりに、アルシン(AsH )又はホスフィン(PH )を用いて、ヒ化ガリウム(GaAs)、リン化ガリウム(GaP)、ヒ化アルミニウムガリウム(AlGaAs)又はリン化アルミニウムガリウム(AlGaP)を成膜する場合にも有効である。
【0070】
【発明の効果】
本発明に係る半導体の製造装置及びその製造方法によると、第1の原料ガス及び第2の原料ガスが混合してなる混合ガスは、基板の表面の近傍にまで該表面に平行に且つ滑らかに供給されるようになるため、基板上には結晶学的に極めて高品位な半導体を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体の製造装置を示す模式的な構成断面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る半導体の製造装置における内部反応管の要部を示す構成断面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態に係る半導体の製造装置を示す模式的な構成断面図である。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る半導体の製造装置における内部反応管の要部を示す構成断面図である。
【図5】本発明の第3の実施形態に係る半導体の製造装置を示す模式的な構成断面図である。
【図6】本発明の第4の実施形態に係る半導体の製造装置を示す模式的な構成断面図である。
【図7】本発明の第4の実施形態に係る半導体の製造装置における内部反応管の要部を示す構成断面図である。
【図8】従来の横型MOCVD結晶成長炉を示す模式的な構成断面図である。
【符号の説明】
100A  横型MOCVD結晶成長炉
100B  横型MOCVD結晶成長炉
100C  横型MOCVD結晶成長炉
100D  横型MOCVD結晶成長炉
101   外部反応管101
102   内部反応管
102a  下層導入路(第1の導入路)
102b  中層導入路(第2の導入路)
102c  上層導入路(第3の導入路)
102d  ガス絞り部
103   第1の仕切板
103a  屈曲部
103b  屈曲部
103c  平行部
104   第2の仕切板
104a  傾斜部
110   ウエハ(基板)
120   サセプタ
130   RFコイル
200   流線
201   高圧領域
202   渦発生領域
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor by introducing a subflow gas in a layer shape substantially parallel to a substrate surface above a first raw material gas and a raw material gas thereof, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
A compound semiconductor composed of a group III element and a group V element such as aluminum (Al), gallium (Ga), and indium (In) is a direct-transition semiconductor having a relatively large band gap, that is, a wide gap, and is visible. It is most promising as a light emitting material ranging from light to ultraviolet light.
[0003]
Therefore, there is a need for an excellent semiconductor manufacturing method for growing gallium nitride (GaN), which is a material for these optical semiconductor devices, and a III-V nitride semiconductor containing the same as a main component in a crystallographically high quality manner. . Among them, the metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) method is being researched and developed in various fields as a powerful crystal growth method that can be realized at an industrial level.
[0004]
Hereinafter, a conventional so-called horizontal MOCVD crystal growth furnace for introducing a source gas in parallel with the substrate surface will be described with reference to the drawings.
[0005]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a conventional horizontal MOCVD crystal growth furnace described in JP-A-11-354456.
[0006]
As shown in FIG. 8, the introduction side of the source gas introduction nozzle 11 has a first introduction layer 11a for introducing a source gas containing a Group V source, and a second introduction layer 11b for introducing a source gas containing a Group III source. And a third introduction layer 11c for introducing a subflow gas composed of an inert gas such as hydrogen, nitrogen or argon.
[0007]
Further, the source gas introduction nozzle 11 has a gas restricting portion 11d that narrows an upper portion of the susceptor 14 holding the substrate 13 downward toward the downstream side of the gas.
[0008]
By the gas constriction section 11d, the sub-flow gas introduced from the third introduction layer 11c is supplied to the substrate at the mixing portion where the source gases flowing through the first introduction layer 11a and the second introduction layer 11b are combined and mixed. 13 above.
[0009]
Further, a bent portion 12 that bends downward as gas movement control means is provided at an end of the boundary wall between the second introduction layer 11b and the third introduction layer 11c on the substrate 13 side. . The gas throttle 11d and the bent portion 12 keep the height of the gas flow above the substrate 13 as low as possible, thereby suppressing the instability of the heat convection of the mixed gas. Thereby, the vortex generated in the mixed gas is suppressed, so that the mixed gas flows substantially parallel to the substrate surface.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional horizontal MOCVD crystal growth furnace has a relatively large volume gas throttle 11d above the susceptor 14 in the source gas introduction nozzle 11, so that heat is particularly generated near the upstream side of the susceptor 14. A vortex is generated due to instability of convection, or the mixed source gas is not sufficiently supplied to the vicinity of the surface of the substrate 13 and deposits adhere to the inner surface of the gas throttle 11d. That is, in the conventional horizontal MOCVD crystal growth furnace, there is a problem that the mixed source gas cannot be actually supplied on the surface of the substrate 13 so as to be parallel to the surface.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to enable a mixed source gas to be supplied substantially parallel to the surface of a substrate in a semiconductor manufacturing apparatus having a horizontal MOCVD crystal growth furnace. And
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor manufacturing apparatus, wherein a gas throttle section for mixing a source gas and controlling a flow of a mixed gas is provided upstream of a substrate, and further, an introduction path for the mixed gas is provided on the substrate. The structure is provided so as to be substantially parallel to the surface.
[0013]
Specifically, the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is configured such that a first raw material gas composed of a hydrogen compound and a second raw material gas composed of an organometallic compound are formed on a substrate so as to be substantially parallel to the substrate surface and in a layered manner. The present invention is directed to a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor on a substrate by introducing a sub-flow gas in a layer shape substantially parallel to the substrate surface and above the first source gas and the second source gas. A first introduction path for introducing the first source gas, a second introduction path for flowing the second source gas, a third introduction path for introducing the sub-flow gas, a first introduction path and a second introduction path. 2 is opened upstream of the substrate to generate a mixed gas in which the first raw material gas and the second raw material gas are mixed, and the upper part thereof becomes lower toward the downstream of the mixed gas. And a gas throttle provided in the gas throttle. Introduction path of the mixed gas between the is provided so as to be substantially parallel to the substrate surface.
[0014]
According to the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, since the introduction path of the mixed gas between the gas throttle unit and the substrate is provided so as to be substantially parallel to the substrate surface, the first source gas and the second source gas are provided. Due to the pressing effect of the subflow gas, the mixed gas obtained by mixing the gases is supplied smoothly and parallel to the substrate surface up to the vicinity of the surface of the substrate. As a result, an extremely high-quality crystallographic semiconductor can be formed on the substrate.
[0015]
In the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, it is preferable that the third introduction path is formed along the upper surface of the second introduction path.
[0016]
In the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, the first introduction path, the second introduction path, and the third introduction path are sequentially provided from the lower side, and the first introduction path is provided at an end of the first introduction path on the side of the gas throttle unit. Is preferably provided with a bent portion bent downward.
[0017]
When a compound semiconductor is formed by thermally reacting a first source gas composed of a hydrogen compound and a second source gas composed of an organometallic compound, generally, a supply molar ratio of the hydrogen compound to the organometallic compound is increased. The ratio is about 10,000 times. Therefore, as in the present invention, when the first source gas made of a hydrogen compound having a large supply molar ratio is introduced from the lowermost first introduction path, the first source gas is supplied to the inclined ceiling of the gas throttle section. The flow rate of the second raw material gas having a small supply molar ratio is not hindered because the second raw material gas is hard to hit.
[0018]
In this case, the bent portion is preferably provided so as to approach toward the downstream side of the inclined ceiling portion in the gas throttle portion.
[0019]
In this case, the downstream end of the bent portion is preferably provided so as to have the same height as the upper portion of the mixed gas introduction path.
[0020]
In this case, it is preferable that a parallel portion substantially parallel to the substrate surface is provided at the downstream end of the bent portion.
[0021]
Further, in this case, the cross-sectional area of the second introduction path in the vicinity of the first raw material gas and the second raw material gas in the gas throttle section is 20% or less of the cross-sectional area of the first introduction gas. It is preferable that
[0022]
In the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, the hydrogen compound preferably contains nitrogen, the organometallic compound contains a group III element, and the semiconductor is preferably a group III-V nitride semiconductor.
[0023]
In the method for manufacturing a semiconductor according to the present invention, a first source gas composed of a hydrogen compound and a second source gas composed of an organometallic compound are introduced into a substrate substantially in parallel with and in a layer form on a substrate. The sub-flow gas is introduced into the upper side of the first source gas and the second source gas in a layer substantially in parallel with the substrate surface, and the first source gas and the second source gas are mixed on the substrate side to form a mixed gas. The pressure of the vicinity where the first source gas and the second source gas are mixed is set to be upstream of the second source gas. Partial pressure is also small.
[0024]
As described above, since the molar supply ratio of the second source gas composed of the organometallic compound to the first source gas composed of the hydrogen compound is extremely small, the first source gas is compared in the region where the source gas is mixed. When the flow rate is relatively high, the second raw material gas tends to stay. However, according to the semiconductor manufacturing method of the present invention, the pressure in the vicinity of the mixed gas in the second source gas becomes lower than the pressure in the upstream portion of the second source gas. Since the flow velocity of the raw material gas in the vicinity of the mixed gas is increased, the stagnation of the second raw material gas can be prevented. As a result, the mixed gas obtained by mixing the first source gas and the second source gas is supplied in parallel to the surface of the substrate up to near the surface of the substrate, and the crystallographic In the method for producing a semiconductor according to the present invention, which can form a very high-quality semiconductor film, the hydrogen compound contains nitrogen, the organometallic compound contains a group III element, and the semiconductor is a group III-V nitride semiconductor. Is preferred.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 shows a semiconductor manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and shows a schematic cross-sectional configuration of a horizontal MOCVD crystal growth furnace.
[0027]
As shown in FIG. 1, a horizontal MOCVD crystal growth furnace 100 </ b> A according to the first embodiment is made of quartz glass and includes an external reaction tube 101 and an internal reaction tube 102 provided inside the external reaction tube 101. It is configured.
[0028]
On the upstream side of the internal reaction tube 102, a lower layer introduction passage 102 a partitioned by a first partition plate 103 and introducing a first source gas containing, for example, ammonia (NH 3 ), which is a group V source, A middle introduction passage 102b for introducing a second source gas containing a group III source, for example, trimethylgallium (TMG), and a nitrogen (N 2 ), hydrogen (H 2 ) or argon (Ar) An upper layer introduction path 102c for introducing a subflow gas made of an inert gas such as a gas is provided.
[0029]
On the downstream side of the internal reaction tube 102, a susceptor 120 made of, for example, silicon carbide (SiC) and holding a wafer (substrate) 110 made of, for example, sapphire, has a lower portion of the internal reaction tube 102 spread outward. It is embedded in the extension.
[0030]
An RF coil 130 for heating the susceptor 120, that is, the wafer 110, is attached to a portion of the outer reaction tube 101 that covers the susceptor 120.
[0031]
As a feature of the first embodiment, the first reaction gas and the second reaction gas are mixed in the internal reaction tube 102 to generate a mixed gas, and the cross-sectional area of the generated mixed gas is reduced. The gas throttle unit 102d is provided on the upstream side of the susceptor 120.
[0032]
The gas throttle portion 102d is formed by providing an inclined portion 104a in which the height of the upper part of the internal reaction tube 102 and the second partition plate 104 is reduced toward the downstream of the gas.
[0033]
Further, portions between the gas throttle portion 102 d and the susceptor 120 in the internal reaction tube 102 and the second partition plate 104 are both provided so as to be substantially parallel to the surface of the wafer 110.
[0034]
With this configuration, the mixed gas containing the first source gas and the second source gas mixed in the gas throttle unit 102d is brought close to the surface of the wafer 110 to the vicinity of the surface of the wafer 110 by the pressing effect of the subflow gas. The supply is made substantially parallel and smoothly. As a result, a semiconductor made of gallium nitride (GaN) having excellent crystallinity can be formed on the main surface of wafer 110 by growth.
[0035]
Here, as growth conditions for the gallium nitride semiconductor, ammonia gas is introduced at a flow rate of about 6 m / s from the lower layer introduction path 102a, and TMG and hydrogen gas for diluting the TMG are introduced from the middle layer introduction path 102b. The gas is introduced at a flow rate of 4 m / s, and a nitrogen gas and a hydrogen gas mixed at a ratio of 1: 1 are introduced at a flow rate of about 6 m / s from the upper layer introduction path 102c.
[0036]
The average flow velocity of the mixed source gas and subflow gas is set to be approximately 0.6 m / s on the susceptor 120, and the pressure on the susceptor 120 is set to be about 0.5 atm. Have been.
[0037]
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0038]
The second embodiment has a configuration in which a higher-quality semiconductor can be obtained compared to the horizontal MOCVD crystal growth furnace 100A according to the first embodiment.
[0039]
The present inventors have made various studies on the configuration of the horizontal MOCVD crystal growth furnace 100A according to the first embodiment, and have found the following improvements.
[0040]
First, the pressure distribution of the mixed gas in the gas narrowing portion 102d of the horizontal MOCVD crystal growth furnace 100A according to the first embodiment was investigated using FIG. 2 in which the gas narrowing portion 102d shown in FIG. 1 was enlarged.
[0041]
Generally, when a group III-V nitride semiconductor is formed on a wafer by crystal growth using a horizontal MOCVD crystal furnace, the amount of ammonia which is a group V source is smaller than the supply amount of a group III source such as TMG. It is necessary to significantly increase the supply amount of. For example, the molar supply ratio of ammonia to TMG (V / III ratio) is as high as 10,000. Therefore, the flow rate of the ammonia gas is larger than the flow rate of the gas containing the group III source.
[0042]
Therefore, as shown in FIG. 2, the ammonia gas having a large flow rate, that is, the ammonia gas indicated by the stream line 200 having a large flow velocity collides with the inclined portion 104 a of the second partition plate 104, and the flow velocity of the ammonia gas becomes extremely small. According to Bernoulli's theorem, a high-pressure area 201 having a higher pressure than the surrounding area is locally generated in the vicinity of the collision portion, and as a result, the pressure is locally increased in a direction indicated by an arrow.
[0043]
For this reason, the gas containing TMG having a lower flow rate than the ammonia gas flowing through the middle-layer introduction passage 102b is pushed back by the high-pressure region 201, so that the vortex generation region 202 is provided upstream of the high-pressure region 201 of the gas throttle portion 102d. Are formed steadily, and as a result, a relatively large eddy current is generated in the eddy current generation region 202.
[0044]
The eddy current generation region 202 disturbs the gas flow of the mixed gas toward the wafer 110, and when switching from one source gas to another source gas, even after one source gas is switched, the The stagnation in the vortex makes it difficult to control the film at the atomic level in the growing semiconductor crystal. In addition, the vortex generation region 202 also causes the stagnation of the intermediate product due to the gas phase reaction, and the intermediate product often accumulates inside the inclined portion 104a, and the accumulated intermediate product promotes the turbulence of the gas flow. I do.
[0045]
Therefore, the horizontal MOCVD crystal growth furnace according to the second embodiment suppresses the generation of the high-pressure region 201 due to the ammonia gas flowing through the lower layer introduction passage 102a in the gas narrowing section 102d, and the middle layer introduction passage 102b The eddy current generation region 202 due to the gas containing TMG flowing through 102b is prevented from being generated.
[0046]
FIG. 3 shows a semiconductor manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention, and shows a schematic cross-sectional configuration of a horizontal MOCVD crystal growth furnace. In FIG. 3, the same components as those shown in FIG.
[0047]
As shown in FIG. 3, the horizontal MOCVD crystal growth furnace 100 </ b> B according to the second embodiment includes a second partition 103 at the end of the first partition plate 103 constituting the internal reaction tube 102 on the gas throttle unit 102 d side. A bent portion 103a that is bent substantially in parallel with the inclined portion 104a of the plate 104 is provided. The height of the end of the bent portion 103a on the susceptor 120 side is substantially equal to the end of the second partition plate 104 on the susceptor 120 side.
[0048]
As shown in the enlarged view of the gas throttle unit 102d in FIG. 4, even in the second embodiment, the high-pressure area 201 due to the ammonia gas flowing through the lower layer introduction path 102a is reduced but not completely eliminated, As a result, the swirl generation region 202 due to the gas containing TMG flowing through the middle layer introduction passage 102b is somewhat generated.
[0049]
When a film was formed under the same growth conditions as in the first embodiment, the velocity distribution, temperature distribution, and growth film thickness distribution in the plane of the wafer 110 having a diameter of about 5.1 cm (= 2 inches) were respectively different. It has been confirmed that fluctuations of about 2.0%, 2.0% and 1.8% occur.
[0050]
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0051]
The third embodiment has a configuration in which a higher-quality semiconductor can be obtained with respect to the horizontal MOCVD crystal growth furnace 100B according to the second embodiment.
[0052]
FIG. 5 shows a semiconductor manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention, and shows a schematic cross-sectional configuration of a horizontal MOCVD crystal growth furnace. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG.
[0053]
As shown in FIG. 5, a horizontal MOCVD crystal growth furnace 100C according to the third embodiment includes a second partition plate 104 at an end of the first partition plate 103 constituting the internal reaction tube 102 on the susceptor 120 side. By making the inclination of the inclined portion 104a smaller than that of the inclined portion 104a, a bent portion 103b is provided so that an end thereof approaches a downstream side of the inclined portion 104a. Also here, the height of the end of the bent portion 103b on the susceptor 120 side is substantially equal to the end of the second partition plate 104 on the susceptor 120 side.
[0054]
With this configuration, in the gas throttle unit 102d, the gap between the inclined portion 104a and the bent portion 103b of the second partition plate 104 is reduced, so that the gas high-pressure region 201 illustrated in FIG. 4 disappears. In addition, in this gap portion, the flow rate of the gas containing TMG becomes large, and conversely, a low-pressure region having a lower pressure than the surroundings is generated, so that the gas constriction portion 102d of the middle introduction passage 102b contains TMG. No swirl occurs in the gas.
[0055]
As a result of measurement under the same conditions as in the second embodiment, the in-plane velocity distribution, temperature distribution, and growth film thickness distribution of the wafer 110 were 1.3%, 1.2%, and 1.1%, respectively. It has been confirmed that the spatial distribution can be realized with almost uniform spatial distribution.
[0056]
In the gas throttle section 102d, the cross-sectional area of the middle-layer introduction passage 102b in the vicinity where the first raw material gas and the second raw-material gas are mixed should be about 20% or less of the cross-sectional area of the lower-layer introduction path 102a. Is preferred.
[0057]
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0058]
The fourth embodiment has a configuration in which a higher quality semiconductor can be obtained with respect to the horizontal MOCVD crystal growth furnace 100C according to the third embodiment.
[0059]
FIG. 6 shows a semiconductor manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, and shows a schematic cross-sectional configuration of a horizontal MOCVD crystal growth furnace. 6, the same components as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0060]
As shown in FIG. 6, the horizontal MOCVD crystal growth furnace 100D according to the fourth embodiment includes a bent portion provided at an end of the first partition plate 103 on the susceptor 120 side, the gap between the inclined portion 104a and the inclined portion 104a being gradually reduced. A parallel portion 103c extending substantially parallel to the main surface of the wafer 110 is provided at the tip of 103b. Here, the height of the parallel portion 103c is substantially equal to the end of the second partition plate 104 on the susceptor 120 side.
[0061]
As described above, the horizontal MOCVD crystal growth furnace 100D according to the fourth embodiment is provided at the tip of the bent portion 103b provided on the first partition plate 103 so as to approach the inclined portion 104a of the second partition plate 104. , A parallel portion 103c extending substantially parallel to the main surface of the wafer 110 is provided. Accordingly, as shown in an enlarged view of the gas throttle portion 102d in FIG. 7, the streamline 200 of the ammonia gas flowing through the lower layer introduction passage 102a does not substantially collide with the inclined portion 104a. The pressure of the gas does not increase, so that no high pressure zone is formed. As a result, no vortex is generated in the gas flow including TMG flowing through the middle layer introduction path 102b to the gas throttle section 102d.
[0062]
Further, since the gap between the inclined portion 104a and the parallel portion 103c is sufficiently small, even if the flow rate of the gas containing TMG flowing through the middle introduction passage 102b is relatively small, the flow rate increases in this gap portion. As a result, the pressure of the gas in the gap becomes lower than that of the upstream side of the middle layer introduction passage 102b, and the source gas flowing through the middle layer introduction passage 102b is more quickly drawn downstream by this pressure reduction effect.
[0063]
As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to prevent the raw material gas (TMG) flowing through the middle introduction passage 102b from generating a vortex that causes turbulence in the gas flow in the gas throttle unit 102d. it can.
[0064]
When film formation was performed under the same growth conditions as in the first embodiment, the in-plane velocity distribution, temperature distribution, and growth film thickness distribution of the wafer 110 having a diameter of about 5.1 cm were at most 1. It has been confirmed that only 0%, 1.0% and 0.76% fluctuation occurs, and that each spatial distribution is almost uniform. Almost no deposit of an intermediate product is observed in the gas throttle portion 102d and its vicinity.
[0065]
When a semiconductor film made of gallium nitride grown to a thickness of about 5 μm was measured by X-ray diffraction, the half width of the rocking curve was about 4 min over the entire surface of the grown semiconductor film. .
[0066]
Furthermore, when photoluminescence (PL) measurement was performed, it was confirmed that there was strong band edge emission at room temperature.
[0067]
In the second embodiment as well, the parallel portion 103c may be provided on the bent portion 103a provided at the end of the first partition plate 103 on the susceptor 120 side, similarly to the fourth embodiment.
[0068]
In each of the first to fourth embodiments, a compound semiconductor made of gallium nitride is formed using TMG as an organometallic compound gas and ammonia as a hydrogen compound gas. It is also effective when a gas containing trimethyl aluminum (TMA) or trimethyl indium (TMI) is added to the compound gas to form aluminum gallium nitride (AlGaN) or indium gallium nitride (InGaN).
[0069]
Further, the present invention uses gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), and aluminum gallium arsenide (AlGaAs) using arsine (AsH 3 ) or phosphine (PH 3 ) instead of ammonia as a hydrogen compound gas. ) Or aluminum gallium phosphide (AlGaP).
[0070]
【The invention's effect】
According to the semiconductor manufacturing apparatus and the manufacturing method thereof according to the present invention, the mixed gas obtained by mixing the first source gas and the second source gas is smoothly and parallel to and near the surface of the substrate. Since the semiconductor is supplied, a very high-quality crystallographic semiconductor can be formed on the substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a semiconductor manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration sectional view showing a main part of an internal reaction tube in the semiconductor manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a semiconductor manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration sectional view showing a main part of an internal reaction tube in a semiconductor manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a semiconductor manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration sectional view showing a semiconductor manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration sectional view showing a main part of an internal reaction tube in a semiconductor manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a conventional horizontal MOCVD crystal growth furnace.
[Explanation of symbols]
100A Horizontal MOCVD crystal growth furnace 100B Horizontal MOCVD crystal growth furnace 100C Horizontal MOCVD crystal growth furnace 100D Horizontal MOCVD crystal growth furnace 101 External reaction tube 101
102 Internal reaction tube 102a Lower layer introduction path (first introduction path)
102b Middle layer introduction path (second introduction path)
102c Upper layer introduction path (third introduction path)
102d Gas throttle unit 103 First partition plate 103a Bent unit 103b Bent unit 103c Parallel unit 104 Second partition plate 104a Inclined unit 110 Wafer (substrate)
120 Susceptor 130 RF coil 200 Streamline 201 High pressure area 202 Vortex generation area

Claims (10)

基板の上に、水素化合物からなる第1の原料ガスと有機金属化合物からなる第2の原料ガスとを基板面にほぼ平行に且つ層状に導入する共に、サブフローガスを前記第1の原料ガス及び第2の原料ガスの上側に基板面にほぼ平行に且つ層状に導入することにより、前記基板の上に半導体を製造する半導体の製造装置であって、
前記第1の原料ガスを導入する第1の導入路と、前記第2の原料ガスを流通する第2の導入路と、前記サブフローガスを導入する第3の導入路と、
前記第1の導入路と前記第2の導入路とを前記基板よりも上流で開口して、前記第1の原料ガス及び第2の原料ガスが混合された混合ガスを生成すると共に、その上部が前記混合ガスの下流に向かって低くなるように設けられたガス絞り部とを備え、
前記ガス絞り部と前記基板との間における前記混合ガスの導入路は、基板面にほぼ平行となるように設けられていることを特徴とする半導体の製造装置。
On a substrate, a first source gas composed of a hydrogen compound and a second source gas composed of an organometallic compound are introduced substantially parallel to the substrate surface in a layered manner, and the sub-flow gas is mixed with the first source gas and the first source gas. A semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor on a substrate by introducing a layer substantially in parallel with a substrate surface above a second source gas,
A first introduction path for introducing the first source gas, a second introduction path for flowing the second source gas, and a third introduction path for introducing the sub-flow gas;
The first introduction path and the second introduction path are opened upstream of the substrate to generate a mixed gas in which the first raw material gas and the second raw material gas are mixed, and the upper part thereof is formed. A gas restrictor provided so as to become lower toward the downstream of the mixed gas,
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein an introduction path of the mixed gas between the gas throttle unit and the substrate is provided so as to be substantially parallel to a substrate surface.
前記第3の導入路は、前記第2の導入路の上面に沿うように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体の製造装置。2. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the third introduction path is formed along an upper surface of the second introduction path. 3. 前記第1の導入路、第2の導入路及び第3の導入路は、下側から順次設けられており、
前記第1の導入路における前記ガス絞り部側の端部には、下側に向かって屈曲する屈曲部が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体の製造装置。
The first introduction path, the second introduction path, and the third introduction path are sequentially provided from the lower side,
3. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a bent portion bent downward is provided at an end of the first introduction path on the gas throttle portion side. 4.
前記屈曲部は、前記ガス絞り部における傾斜した天井部分の下流側に向かって接近するように設けられていることを特徴とする請求項3に記載の半導体の製造装置。4. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the bent portion is provided so as to approach toward a downstream side of an inclined ceiling portion in the gas throttle portion. 前記屈曲部における下流側の端部は、前記混合ガスの導入路の上部との高さが一致するように設けられていることを特徴とする請求項3又は4に記載の半導体の製造装置。5. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 3, wherein a downstream end of the bent portion is provided so as to have the same height as an upper portion of an introduction path of the mixed gas. 6. 前記屈曲部における下流側の端部には、基板面とほぼ平行な平行部が設けられていることを特徴とする請求項3〜5のうちのいずれか1項に記載の半導体の製造装置。The semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 3 to 5, wherein a parallel portion substantially parallel to a substrate surface is provided at a downstream end of the bent portion. 前記ガス絞り部のうち前記第1の原料ガスと前記第2の原料ガスとが混合する近傍における前記第2の導入路の断面積は、前記第1の導入路の断面積の20%以下であることを特徴とする請求項4〜6のうちのいずれか1項に記載の半導体の製造装置。The cross-sectional area of the second introduction passage in the vicinity of the mixing of the first raw material gas and the second raw material gas in the gas throttle portion is 20% or less of the cross-sectional area of the first introduction passage. The semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein: 前記水素化合物は窒素を含み、前記有機金属化合物はIII 族元素を含み、前記半導体はIII−V族窒化物半導体であることを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の半導体の製造装置。The said hydrogen compound contains nitrogen, the said organometallic compound contains a III III element, and the said semiconductor is a III-V nitride semiconductor, The semiconductor according to any one of claims 1 to 7, wherein Semiconductor manufacturing equipment. 基板の上に、水素化合物からなる第1の原料ガスと有機金属化合物からなる第2の原料ガスとを基板面にほぼ平行に且つ層状に導入する共に、サブフローガスを前記第1の原料ガス及び第2の原料ガスの上側に基板面にほぼ平行に且つ層状に導入し、前記第1の原料ガスと前記第2の原料ガスとを前記基板側で混合して混合ガスを生成することにより、前記基板の上に半導体を製造する半導体の製造方法であって、
前記第1の原料ガスと前記第2の原料ガスとが混合する近傍部分の圧力は、前記第2の原料ガスの上流部分の圧力も小さいことを特徴とする半導体の製造方法。
On a substrate, a first source gas composed of a hydrogen compound and a second source gas composed of an organometallic compound are introduced substantially parallel to the substrate surface in a layered manner, and the sub-flow gas is mixed with the first source gas and the first source gas. By introducing the first source gas and the second source gas on the substrate side to form a mixed gas by introducing the first source gas and the second source gas on the upper side of the second source gas substantially in parallel with the substrate surface, A semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor on the substrate,
A method of manufacturing a semiconductor, wherein the pressure in the vicinity where the first raw material gas and the second raw material gas are mixed is also small in the upstream part of the second raw material gas.
前記水素化合物は窒素を含み、前記有機金属化合物はIII 族元素を含み、前記半導体はIII−V族窒化物半導体であることを特徴とする請求項9に記載の半導体の製造方法。The method of claim 9, wherein the hydrogen compound contains nitrogen, the organometallic compound contains a group III element, and the semiconductor is a group III-V nitride semiconductor.
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