JP2017139263A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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直治 杉山
Naoji Sugiyama
直治 杉山
酒井 隆行
Takayuki Sakai
隆行 酒井
須黒 恭一
Kyoichi Suguro
恭一 須黒
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device manufacturing method capable of easily depositing a material film which has less distortion and more uniform film thickness and more uniform film quality.SOLUTION: A semiconductor device manufacturing method of the present embodiment is a manufacturing method of a semiconductor device including a stage capable of mounting a substrate, a first supply part for supplying a group III element-containing gas to a surface of the substrate and a second supply part for supplying a radical or ion of a group V element-containing gas to a surface of the substrate. The semiconductor device manufacturing method comprises the steps of: rotating the substrate on the stage; periodically supplying the group III element-containing gas to the substrate or supplying the group III element-containing gas with a supply amount based on the rotation period of the substrate by the first supply part; and supplying a radical or ion of the group V element-containing gas to the substrate by the second supply part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明による実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a method for manufacturing a semiconductor device.

MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)装置等の成膜装置は、例えば、V族原料ガスとIII族原料ガスとを分解して半導体ウェハ上で反応させ、窒化金属等の結晶膜を半導体ウェハ上に成膜する。   A film forming apparatus such as a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus, for example, decomposes a group V source gas and a group III source gas and reacts them on a semiconductor wafer to form a crystalline film such as a metal nitride on the semiconductor wafer. Form a film.

しかし、V族原料ガスを基板上で熱分解させるには、1000℃を超える高温が必要であり、このような高温で成膜したIII−V族結晶膜は、基板との熱応力差によって冷却後に歪んでしまう。また、V族原料ガスを基板温度による熱分解に頼らず、プラズマ放電などの方法で分解して供給する場合は、V族原料ガスの供給源と、ステージとの間に配置されるシャワーヘッドで、V族原料ガスとIII族原料ガスをそれぞれ供給するが、シャワーヘッドがV族原料ガスのイオンやラジカルとって邪魔になり、V族原料ガスのイオンやラジカルが基板へ到達し難くなる。一方、III族原料ガスをノズルで供給しようとすると、V族原料ガスのイオンやラジカルの邪魔にはならないものの、結晶膜の膜厚や膜質が半導体ウェハの表面においてばらつく。   However, in order to thermally decompose the group V source gas on the substrate, a high temperature exceeding 1000 ° C. is required, and the III-V crystal film formed at such a high temperature is cooled by the thermal stress difference with the substrate. Later it will be distorted. In addition, when the group V source gas is decomposed and supplied by a method such as plasma discharge without relying on thermal decomposition depending on the substrate temperature, a shower head disposed between the source of the group V source gas and the stage is used. The group V source gas and the group III source gas are supplied respectively, but the shower head gets in the way of the ions and radicals of the group V source gas, and the ions and radicals of the group V source gas are difficult to reach the substrate. On the other hand, when the group III source gas is supplied through the nozzle, the film thickness and film quality of the crystal film vary on the surface of the semiconductor wafer, although they do not interfere with the ions and radicals of the group V source gas.

特開2003−142404号公報JP 2003-142404 A 米国特許公開第2014/0037865号公報US Patent Publication No. 2014/0037865

歪みが少なく、膜厚および膜質をより均一にした材料膜を容易に成膜することができる半導体装置の製造方法を提供する。   Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, in which a material film with less distortion and a more uniform film thickness and film quality can be easily formed.

本実施形態による半導体装置の製造方法は、基板を搭載可能なステージと、前記基板上にIII族元素含有ガスを供給する第1供給部と、前記基板上にV族元素含有ガスのラジカルまたはイオンを供給する第2供給部とを備えた半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法である。該方法では、ステージ上の基板を回転させる。第1供給部が基板の回転周期と同期してIII族元素含有ガスを周期的に基板に供給する。第2供給部がV族元素含有ガスのラジカルまたはイオンを基板に供給する。   The method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment includes a stage on which a substrate can be mounted, a first supply unit that supplies a group III element-containing gas onto the substrate, and radicals or ions of a group V element-containing gas on the substrate. A method for manufacturing a semiconductor device using a semiconductor manufacturing apparatus including a second supply unit that supplies a semiconductor device. In this method, the substrate on the stage is rotated. The first supply unit periodically supplies the group III element-containing gas to the substrate in synchronization with the rotation period of the substrate. The second supply unit supplies radicals or ions of the group V element-containing gas to the substrate.

第1の実施形態に従ったMOCVD装置1の構成の一例を示す概略図。Schematic which shows an example of a structure of the MOCVD apparatus 1 according to 1st Embodiment. 第1供給部30の構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a structure of the 1st supply part. 第1供給部30におけるIII族元素含有ガスの供給量を示すグラフ。The graph which shows the supply amount of the III group element containing gas in the 1st supply part. 第1の実施形態による成膜方法の一例を示すフロー図。The flowchart which shows an example of the film-forming method by 1st Embodiment. トリメチルガリウムの供給動作および窒素ラジカルまたは窒素イオンの供給動作を示すタイミング図。The timing diagram which shows the supply operation | movement of trimethylgallium, and the supply operation | movement of a nitrogen radical or nitrogen ion. 第2の実施形態に従ったMOCVD装置2の構成の一例を示す概略図。Schematic which shows an example of a structure of the MOCVD apparatus 2 according to 2nd Embodiment. 第2の実施形態による第1供給部30の構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a structure of the 1st supply part 30 by 2nd Embodiment. 第1供給部30におけるIII族元素含有ガスの供給量を示すグラフ。The graph which shows the supply amount of the III group element containing gas in the 1st supply part. III族元素含有ガスとしてのトリメチルガリウムの供給量およびV族元素としての窒素ラジカルまたは窒素イオンの供給量を示すグラフ。The graph which shows the supply_amount | feed_rate of the trimethylgallium as a group III element containing gas, and the supply_amount | feed_rate of the nitrogen radical or nitrogen ion as a V group element. 第1の実施形態の変形例2に従った第1供給部30を示す図。The figure which shows the 1st supply part 30 according to the modification 2 of 1st Embodiment. 第2の実施形態の変形例2に従った第1供給部30を示す図。The figure which shows the 1st supply part 30 according to the modification 2 of 2nd Embodiment.

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment does not limit the present invention.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に従ったMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)装置1(以下、単に装置1ともいう)の構成の一例を示す概略図である。装置1は、チャンバ10と、ステージ20と、第1供給部30と、第2供給部40と、ヒータ50と、駆動部55と、コントローラ60とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus 1 (hereinafter also simply referred to as apparatus 1) according to the first embodiment. The apparatus 1 includes a chamber 10, a stage 20, a first supply unit 30, a second supply unit 40, a heater 50, a drive unit 55, and a controller 60.

チャンバ10の内部は、図示しない真空ポンプによって減圧状態に真空引きされている。チャンバ10は、ステージ20、第1供給部30、第2供給部40、ヒータ50等を収容している。   The inside of the chamber 10 is evacuated to a reduced pressure state by a vacuum pump (not shown). The chamber 10 accommodates a stage 20, a first supply unit 30, a second supply unit 40, a heater 50, and the like.

ステージ20は、基板Wを搭載可能であり、該基板Wを回転させることができる。基板Wは、例えば、シリコン基板、サファイヤ基板、SiC基板等でよい。   The stage 20 can mount the substrate W, and can rotate the substrate W. The substrate W may be, for example, a silicon substrate, a sapphire substrate, a SiC substrate, or the like.

第1供給部30は、基板W上にIII族元素含有ガスを供給する。III族元素含有ガスは、例えば、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)等のIII族元素を含む有機金属ガスである。有機金属ガスは、例えば、トリメチルアルミニウム、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム等のガスである。本実施形態において、第1供給部30は、例えば、中空のノズルであり、基板Wの中心部から基板Wの端部まで延在している。また、第1供給部30は、基板Wの中心部から基板Wの端部までに基板Wへ向かった複数の孔を有している。孔は、基板Wの中心部から端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した大きさ、数または開口面積を有する。第1供給部30の孔のより詳細な構成については、図2(A)〜図2(C)を参照して後で説明する。   The first supply unit 30 supplies a group III element-containing gas onto the substrate W. The group III element-containing gas is, for example, an organometallic gas containing a group III element such as aluminum (Al), gallium (Ga), or indium (In). The organometallic gas is, for example, a gas such as trimethylaluminum, trimethylgallium, or trimethylindium. In the present embodiment, the first supply unit 30 is a hollow nozzle, for example, and extends from the center of the substrate W to the end of the substrate W. Further, the first supply unit 30 has a plurality of holes extending from the center of the substrate W to the end of the substrate W toward the substrate W. The hole has a size, number, or opening area that is substantially proportional to the distance from the center portion to the end portion of the substrate W. A more detailed configuration of the holes of the first supply unit 30 will be described later with reference to FIGS. 2 (A) to 2 (C).

第1供給部30へIII族元素含有ガスを供給することによって、III族元素含有ガスは、孔を介して基板Wへ供給される。これにより、第1供給部30は基板Wの中心部から端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを基板Wへ供給する。即ち、第1供給部30は、基板Wの中心部と端部との間において、基板Wの中心部から離れるに従ってIII族元素含有ガスの供給量を多くしている。III族元素含有ガスは、基板W上において加熱分解され、III族元素が基板Wの表面に付着する。尚、第1供給部30は、第2供給部40よりもステージ20および基板Wの近く(第2供給部40よりも低い位置)に配置されている。これにより、III族元素は、第2供給部40からのV族元素と結合する前に、基板Wに付着する。III族元素は、基板Wに付着した後にV族元素と結合してIII−V族化合物の結晶膜となる。   By supplying the group III element-containing gas to the first supply unit 30, the group III element-containing gas is supplied to the substrate W through the holes. Thus, the first supply unit 30 supplies the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center to the end of the substrate W. That is, the first supply unit 30 increases the supply amount of the group III element-containing gas between the central part and the end part of the substrate W as the distance from the central part of the substrate W increases. The group III element-containing gas is thermally decomposed on the substrate W, and the group III element adheres to the surface of the substrate W. The first supply unit 30 is disposed closer to the stage 20 and the substrate W than the second supply unit 40 (a position lower than the second supply unit 40). Thereby, the group III element adheres to the substrate W before being combined with the group V element from the second supply unit 40. The group III element adheres to the substrate W and then combines with the group V element to form a crystal film of the group III-V compound.

第2供給部40は、基板W上にV族元素含有ガスのラジカルまたはイオンを供給する。V族元素含有ガスは、例えば、窒素(N)、燐(P)、砒素(As)等のV族元素のラジカルまたはイオンを含むガスである。本実施形態において、第2供給部40は、例えば、V族元素をプラズマ状態にするプラズマ源である。従って、V族元素含有ガスは、第2供給部40内に導入されてプラズマ化されて、ラジカルまたはイオンとしてチャンバ10内に供給される。V族元素含有ガスのラジカルまたはイオンは、基板W上に供給され、基板Wの表面のIII族元素と結合する。これにより、III−V族化合物の結晶が基板Wの表面に形成される。   The second supply unit 40 supplies radicals or ions of the group V element-containing gas onto the substrate W. The group V element-containing gas is, for example, a gas containing radicals or ions of group V elements such as nitrogen (N), phosphorus (P), and arsenic (As). In this embodiment, the 2nd supply part 40 is a plasma source which makes a group V element a plasma state, for example. Therefore, the group V element-containing gas is introduced into the second supply unit 40, is converted into plasma, and is supplied into the chamber 10 as radicals or ions. The radicals or ions of the group V element-containing gas are supplied onto the substrate W and are combined with the group III element on the surface of the substrate W. Thereby, a crystal of the III-V group compound is formed on the surface of the substrate W.

ヒータ50は、図1に示すようにステージ20内に内蔵されたホットプレートでもよく、あるいは、図示しないがステージ20の上方に設けられたランプ等でもよい。ヒータ50は、ステージ20上の基板Wを約1000℃程度に加熱することができる。   The heater 50 may be a hot plate built in the stage 20 as shown in FIG. 1, or a lamp or the like provided above the stage 20 (not shown). The heater 50 can heat the substrate W on the stage 20 to about 1000 ° C.

駆動部55は、ステージ20を矢印に示すように回転させる。コントローラ60は、駆動部55を制御し、ステージ20の回転速度(回転周期)を制御する。また、コントローラ60は、第1および第2供給部30、40からの原料ガスの流量も制御することができる。   The drive unit 55 rotates the stage 20 as indicated by an arrow. The controller 60 controls the drive unit 55 to control the rotation speed (rotation cycle) of the stage 20. The controller 60 can also control the flow rate of the source gas from the first and second supply units 30 and 40.

図2(A)〜図2(C)は、第1供給部30の構成の一例を示す図である。本実施形態では、第1供給部30は、細長い中空のノズルである。図2(A)〜図2(C)は、基板W側から見た第1供給部30を示し、第1供給部30の底部に設けられた孔の構成例を示す。第1供給部30は、基板Wの中心部の上方に位置する中心側部分(基板Wの中心部に対応する第1供給部30の先端部)Cと、基板Wの端部の上方に位置するエッジ側部分(基板Wの端部に対応する第1供給部30の中間部)E1との間に複数の孔Hを有する。   FIG. 2A to FIG. 2C are diagrams illustrating an example of the configuration of the first supply unit 30. In the present embodiment, the first supply unit 30 is an elongated hollow nozzle. 2A to 2C show the first supply unit 30 as viewed from the substrate W side, and show a configuration example of holes provided in the bottom of the first supply unit 30. FIG. The first supply unit 30 is positioned above the center side portion (the front end portion of the first supply unit 30 corresponding to the center portion of the substrate W) C located above the center portion of the substrate W and the end portion of the substrate W. A plurality of holes H are formed between the edge side portion (intermediate portion of the first supply unit 30 corresponding to the end portion of the substrate W) E1.

図2(A)においては、孔Hの開口面積は、第1供給部30の中心側部分Cにおいて比較的小さく、エッジ側部分E1に近付くに従って次第に大きくなっている。例えば、孔Hは、基板Wの中心部から端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した大きさ(開口面積)を有する。これにより、第1供給部30は、基板Wの中心部から基板Wの端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給することができる。換言すると、第1供給部30は、基板Wの或る中心角θaの扇型領域にIII族元素含有ガスを供給することができる。   In FIG. 2A, the opening area of the hole H is relatively small in the center side portion C of the first supply unit 30, and gradually increases as it approaches the edge side portion E1. For example, the hole H has a size (opening area) that is substantially proportional to the distance from the center to the end of the substrate W. As a result, the first supply unit 30 can supply the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center of the substrate W to the end of the substrate W. In other words, the first supply unit 30 can supply the group III element-containing gas to the fan-shaped region of the substrate W having a certain central angle θa.

図2(B)においては、複数の孔Hの開口面積はそれぞれほぼ等しいが、孔Hの個数が、第1供給部30の中心側部分Cとエッジ側部分E1との間において異なる。即ち、図2(B)では、孔Hの個数は、第1供給部30の中心側部分Cにおいて比較的少なく、エッジ側部分E1に近付くに従って次第に多くなっている。即ち、孔Hは、基板Wの中心部から端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した個数だけ設けられている。これにより、第1供給部30は、基板Wの中心部から基板Wの端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給することができる。換言すると、第1供給部30は、基板Wの或る中心角θbの扇型領域にIII族元素含有ガスを供給することができる。   In FIG. 2B, the opening areas of the plurality of holes H are substantially equal, but the number of holes H differs between the center side portion C and the edge side portion E1 of the first supply unit 30. That is, in FIG. 2B, the number of holes H is relatively small in the center side portion C of the first supply unit 30, and gradually increases as it approaches the edge side portion E1. That is, the number of holes H is provided from the center part to the end part of the substrate W in a number substantially proportional to the distance from the center part. As a result, the first supply unit 30 can supply the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center of the substrate W to the end of the substrate W. In other words, the first supply unit 30 can supply the group III element-containing gas to the fan-shaped region of the substrate W having a certain central angle θb.

図2(C)は、図2(B)と同様に、孔Hの個数が、第1供給部30の中心側部分Cとエッジ側部分E1との間において異なる。図2(C)では、孔Hの開口面積が図2(B)の孔Hのそれよりも小さく、孔Hの個数は、中心側部分Cとエッジ側部分E1との間で連続的に変化している。従って、孔Hの密度で表すと、孔Hの密度は、第1供給部30の中心側部分Cにおいて比較的小さく、エッジ側部分E1に近付くに従って次第に大きくなっている。即ち、孔Hの密度は、基板Wの中心部から端部まで該中心部からの距離にほぼ比例して大きくなっている。これにより、第1供給部30は、基板Wの中心部から基板Wの端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給することができる。換言すると、第1供給部30は、基板Wの或る中心角θcの扇型領域にIII族元素含有ガスを供給することができる。   2C, as in FIG. 2B, the number of holes H differs between the center side portion C and the edge side portion E1 of the first supply unit 30. FIG. In FIG. 2C, the opening area of the hole H is smaller than that of the hole H of FIG. 2B, and the number of holes H continuously changes between the center side portion C and the edge side portion E1. doing. Therefore, when expressed in terms of the density of the holes H, the density of the holes H is relatively small in the center side portion C of the first supply unit 30 and gradually increases as it approaches the edge side portion E1. That is, the density of the holes H increases substantially in proportion to the distance from the center portion to the end portion of the substrate W. As a result, the first supply unit 30 can supply the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center of the substrate W to the end of the substrate W. In other words, the first supply unit 30 can supply the group III element-containing gas to the fan-shaped region of the substrate W having a certain central angle θc.

第1供給部30の構成は、図2(A)〜図2(C)のいずれでもよい。なお、基板Wの中心部からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給することができれば、第1供給部30の孔Hの構成は任意でよい。   The configuration of the first supply unit 30 may be any of FIGS. 2 (A) to 2 (C). The configuration of the holes H of the first supply unit 30 may be arbitrary as long as the group III element-containing gas can be supplied to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center of the substrate W.

図3は、第1供給部30におけるIII族元素含有ガスの供給量を示すグラフである。第1供給部30は、中心側部分Cとエッジ側部分E1との間において、中心側部分Cからの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給している。   FIG. 3 is a graph showing the supply amount of the group III element-containing gas in the first supply unit 30. The first supply unit 30 supplies the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center side portion C between the center side portion C and the edge side portion E1.

第1供給部30は、基板Wの半径に亘って設けられている。従って、基板Wが回転すると、基板Wの中心部においては、第1供給部30がIII族元素含有ガスを供給している基板Wの円周の長さは短く、基板Wの端部(外周)に近付くに従って、その円周の長さが次第に長くなる。そこで、図3に示すように、第1供給部30は、基板Wの中心部から端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給する。これにより、基板Wの中心部では、III族元素含有ガスの供給量が少なく、基板Wの外周に近付くに従ってIII族元素含有ガスの供給量が次第に多くなる。その結果、III族元素含有ガスが基板Wの表面全体に略均等に供給され、III族元素が基板Wの表面に略均等に付着するので、装置1は、膜厚のほぼ等しい平坦なIII−V族化合物の結晶膜を基板W上に成膜することができる。   The first supply unit 30 is provided over the radius of the substrate W. Therefore, when the substrate W rotates, the circumference of the substrate W to which the first supply unit 30 supplies the group III element-containing gas is short at the center of the substrate W, and the end portion (outer periphery) of the substrate W is short. ), The length of the circumference gradually increases. Therefore, as shown in FIG. 3, the first supply unit 30 supplies the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center to the end of the substrate W. As a result, the supply amount of the group III element-containing gas is small in the central portion of the substrate W, and the supply amount of the group III element-containing gas gradually increases as it approaches the outer periphery of the substrate W. As a result, the group III element-containing gas is supplied substantially evenly over the entire surface of the substrate W, and the group III element adheres substantially evenly to the surface of the substrate W. A crystal film of a V group compound can be formed on the substrate W.

また、図2(A)〜図2(C)を参照して説明したように、第1供給部30は、基板Wの表面の中心角θa、θbまたはθcの扇形領域においてIII族元素含有ガスを供給すると考えてもよい。中心角θa、θbまたはθcの扇形領域では、III族元素がV族元素よりもきわめて大量に供給される。従って、この場合、V族元素含有ガスは、基板Wの表面のうち中心角θa、θbまたはθcの扇形領域以外の領域(中心角2π−θa、2π−θbまたは2π−θcの領域)において供給されるといってよい。基板Wが回転すると、中心角θa、θbまたはθcの扇形領域において、III族元素含有ガスが供給され、中心角2π−θa、2π−θbまたは2π−θcの領域において、V族元素含有ガスが供給される。これにより、後述するように、良質なIII−V族化合物の結晶膜を基板W上に成膜することができる。   In addition, as described with reference to FIGS. 2A to 2C, the first supply unit 30 includes the group III element-containing gas in the sector region having the central angle θa, θb, or θc of the surface of the substrate W. You may think that it supplies. In the fan-shaped region having the central angle θa, θb, or θc, the group III element is supplied in a much larger amount than the group V element. Therefore, in this case, the group V element-containing gas is supplied in a region other than the fan-shaped region of the central angle θa, θb or θc (region of the central angle 2π-θa, 2π-θb or 2π-θc) on the surface of the substrate W. It can be said that it is done. When the substrate W rotates, a group III element-containing gas is supplied in the sector region having the central angle θa, θb, or θc, and a group V element-containing gas is supplied in the region having the central angle 2π-θa, 2π-θb, or 2π-θc. Supplied. Thereby, as will be described later, a high-quality III-V group compound crystal film can be formed on the substrate W.

このようなIII−V族化合物半導体あるいはIII族窒化物半導体の結晶は、III族金属元素とV族元素とで構成されるが、III族金属元素は比較的融点の低い結晶であり、V族元素は室温で気体かあるいは比較的高い蒸気圧を有する。しかし、III族金属元素とV族元素とが結合したときには、III族元素とV族元素との間の結合は強くイオン性が高い。即ち、III族元素およびV族元素は、それぞれ単元素の状態では結合が弱く蒸気圧が高い。それに対し、化合物としてイオン結合してIII−V族化合物半導体になると、III族元素およびV族元素は強く結合し、蒸気圧が低く(融点が高く)なる。   Such a crystal of a group III-V compound semiconductor or a group III nitride semiconductor is composed of a group III metal element and a group V element, and the group III metal element is a crystal having a relatively low melting point, The element is a gas at room temperature or has a relatively high vapor pressure. However, when a group III metal element and a group V element are bonded, the bond between the group III element and the group V element is strong and highly ionic. That is, the group III element and the group V element each have a weak bond and a high vapor pressure in the single element state. On the other hand, when a group III-V compound semiconductor is formed by ionic bonding as a compound, the group III element and the group V element are strongly bonded, and the vapor pressure is low (melting point is high).

このようなIII−V族化合物半導体の結晶膜を下地層上にエピタキシャル成長させる場合、下地層の結晶構造および格子長は、III−V族化合物半導体の結晶構造および格子長に比較的近い方が好ましい。III−V族化合物半導体は、そのような下地層上にエピタキシャル成長させることによって形成される。例えば、III族窒化物半導体を下地層上に成長させる場合、下地層としてサファイヤ基板、SiC基板、あるいは、(111)面を表面にしたシリコン基板等を用いる。V族原料の蒸気を過剰に供給した雰囲気中において、その下地層上に、III族原料を供給する。下地層の表面に到達したIII族原料はV族原料と結合し、窒化ガリウム等のIII族窒化物半導体の薄膜結晶層が下地層上にエピタキシャル成長する。   When such a III-V compound semiconductor crystal film is epitaxially grown on the underlayer, the crystal structure and lattice length of the underlayer are preferably relatively close to the crystal structure and lattice length of the III-V compound semiconductor. . The III-V compound semiconductor is formed by epitaxial growth on such an underlayer. For example, when a group III nitride semiconductor is grown on an underlayer, a sapphire substrate, an SiC substrate, a silicon substrate having a (111) plane as a surface, or the like is used as the underlayer. In an atmosphere in which an excessive amount of group V material vapor is supplied, a group III material is supplied onto the underlying layer. The group III raw material reaching the surface of the underlayer is combined with the group V raw material, and a thin film crystal layer of a group III nitride semiconductor such as gallium nitride is epitaxially grown on the underlayer.

III族原料とV族原料との供給量の比率(以下、V/III比率ともいう)によって、III族原料がV族原料と結合して結晶となるまでのタイミングが異なる。このため、V/III比率によってIII族窒化物半導体の結晶成長の仕方が異なってくる。例えば、V族原料の供給量がIII族原料の供給量よりきわめて多い場合(V/III比率が非常に大きい場合)、III族原子は下地層の表面で短時間にV族原子と強く結合するため、下地層の表面で移動(マイグレーション)することができない。従って、III族窒化物半導体の結晶はIII族原料の供給に応じて下地層(基板)の厚み方向に成長していく。   Depending on the ratio of the supply amounts of the Group III material and the Group V material (hereinafter also referred to as the V / III ratio), the timing until the Group III material is combined with the Group V material to form crystals differs. For this reason, the way of crystal growth of the group III nitride semiconductor differs depending on the V / III ratio. For example, when the supply amount of the group V raw material is much larger than the supply amount of the group III raw material (when the V / III ratio is very large), the group III atoms are strongly bonded to the group V atoms on the surface of the underlayer in a short time. Therefore, it cannot move (migrate) on the surface of the underlayer. Accordingly, the group III nitride semiconductor crystal grows in the thickness direction of the underlying layer (substrate) in response to the supply of the group III material.

一方、V族原料の供給量がIII族原料の供給量とほぼ同じ程度である場合(V/III比率が1に近い場合)、III族原子は下地層の表面でV族原子と結合するまでに比較的時間がかかる。このため、III族原子は下地層の表面で移動(マイグレーション)することが可能となる。従って、III族原子は、下地層または結晶で安定な位置に移動してからV族原子と結合することができる。この場合、III族窒化物半導体は、安定な位置で成長するため、結晶の品質を向上させることができる。好ましくは、V/III比率は1に等しい。また、この場合、III族窒化物半導体は、微細な段差を形成することがあり、あるいは、下地層の表面とは異なる面方位(ファセット面)を形成しながら成長していくこともある。このような成長モードを制御することは、成長中の欠陥(転位)等を制御可能とし、III族窒化物半導体の結晶の品質を向上させることに繋がる。   On the other hand, when the supply amount of the group V raw material is approximately the same as the supply amount of the group III raw material (when the V / III ratio is close to 1), the group III atom is bonded to the group V atom on the surface of the underlayer. It takes a relatively long time. For this reason, the group III atoms can move (migrate) on the surface of the underlayer. Therefore, the group III atom can be bonded to the group V atom after moving to a stable position in the underlayer or crystal. In this case, since the group III nitride semiconductor grows at a stable position, the quality of the crystal can be improved. Preferably, the V / III ratio is equal to 1. In this case, the group III nitride semiconductor may form a fine step or may grow while forming a plane orientation (facet plane) different from the surface of the underlying layer. Controlling such a growth mode makes it possible to control defects (dislocations) and the like during growth, leading to an improvement in the crystal quality of the group III nitride semiconductor.

もし、V/III比率が1を大きく下回ると、結晶格子にV族原子の無い欠損箇所が発生し、III族窒化物半導体の品質が劣化する。また、成膜温度が高いときにIII族窒化物半導体の結晶表面において結合が不完全なV族原子が再蒸発をする場合がある。この場合にも、結晶格子にV族原子の無い欠損箇所が発生するおそれがある。   If the V / III ratio is much less than 1, a defect portion having no group V atom is generated in the crystal lattice, and the quality of the group III nitride semiconductor is deteriorated. In addition, when the film formation temperature is high, group V atoms with imperfect bonding may re-evaporate on the crystal surface of the group III nitride semiconductor. Also in this case, there is a possibility that a defect portion having no group V atom occurs in the crystal lattice.

そこで、V/III比率を低くしつつ、V族原子の格子欠損を抑制するために、III族原料とV族原料とを交互に供給する手法が考えられる。この手法では、V族原料の供給を停止しあるいは少なくし、かつIII族原料の供給を過剰に供給する第1期間と、III族原料の供給を停止しあるいは少なくし、かつV族原料の供給を過剰に供給する第2期間とを交互に繰り返す。これにより、III族原料の過剰供給状態とV族原料の過剰供給状態とを時間的に交互に実行する。第1期間では、III族原子が大量に供給されるので、III族原子が大きくマイグレーションすることができる。一方、その後、第2期間ではV族原子が大量に供給されるので、III族原子とV族原子とが結合し、V族原子の欠損を抑制することができる。このように、第1期間と第2期間とを交互に繰り返すことによって、III族原子のマイグレーションを活性化させつつ、V族原子の格子欠損を抑制することができる。   Therefore, in order to suppress the lattice defect of the group V atoms while reducing the V / III ratio, a method of alternately supplying the group III material and the group V material can be considered. In this method, the first period in which the supply of the Group V material is stopped or reduced and the supply of the Group III material is excessive, and the supply of the Group III material is stopped or reduced, and the supply of the Group V material is performed. And the second period of supplying excessively alternately. Thereby, the excessive supply state of the group III raw material and the excessive supply state of the group V raw material are alternately executed in time. In the first period, since a large amount of group III atoms are supplied, the group III atoms can migrate greatly. On the other hand, since a large amount of group V atoms are supplied thereafter in the second period, group III atoms and group V atoms are bonded to each other, so that loss of group V atoms can be suppressed. Thus, by repeating the first period and the second period alternately, the group V atom lattice deficiency can be suppressed while the group III atom migration is activated.

例えば、第1期間において、V族原料をほとんど含まない雰囲気中で、III―V族結晶の1原子層に含まれるIII族原子量以上のIII族原料を供給する。これにより、III族原子は、金属的な弱い結合で下地層表面に滞在し、マイグレーションする。第2期間において、III族原料をほとんど含まない雰囲気中で、第1期間におけるIII族原料の供給量と同等量からその100倍程度の量のV族原料を供給する。これにより、下地層上のIII族原子は、V族原子と結合し、正常なIII―V族結晶を形成する。   For example, in the first period, a Group III source material having a group III atomic weight or more contained in one atomic layer of a III-V group crystal is supplied in an atmosphere containing almost no Group V source material. As a result, the group III atoms stay on the surface of the underlayer with a metallic weak bond and migrate. In the second period, in an atmosphere containing almost no Group III material, the Group V material is supplied in an amount equivalent to the amount of Group III material supplied in the first period to about 100 times that amount. Thereby, the group III atom on the underlayer is combined with the group V atom to form a normal group III-V crystal.

第1期間におけるIII族原料の供給量と第2期間におけるV族原料の供給量との比率は、それらの流量の比率(単位時間当たりに単位面積に供給されるV族原料の量とIII族原料の量との比率)で制御してもよいし、あるいは、第1期間と第2期間との時間の比率(供給時間の比率)で制御してもよい。このように、III族原料とV族原料との交互供給により、III―V族化合物半導体の結晶膜を形成する方法は、マイグレーション・エンハンスト・エピタキシ(Migration Enhanced Epitaxy)法とも呼ばれる。   The ratio between the supply amount of the group III raw material in the first period and the supply amount of the group V raw material in the second period is the ratio of the flow rates (the amount of the group V raw material supplied to the unit area per unit time and the group III The ratio may be controlled by the ratio of the amount of the raw material), or may be controlled by the ratio of the time between the first period and the second period (the ratio of the supply time). Thus, the method of forming a crystal film of a III-V compound semiconductor by alternately supplying a group III material and a group V material is also called a migration enhanced epitaxy method.

本実施形態では、MOCVD装置1にマイグレーション・エンハンスト・エピタキシ法を適用して、III―V族化合物半導体の結晶膜を成膜する。以下、本実施形態によるIII―V族化合物半導体の成膜方法を説明する。   In this embodiment, a migration / enhanced / epitaxy method is applied to the MOCVD apparatus 1 to form a III-V group compound semiconductor crystal film. Hereinafter, a method for forming a group III-V compound semiconductor according to the present embodiment will be described.

図4は、第1の実施形態による成膜方法の一例を示すフロー図である。まず、基板Wをチャンバ10内に搬送し、ステージ20上に基板Wを載置する(S10)。次に、ヒータ50がステージ20および基板Wを加熱し、ステージ20が基板Wを回転させる(S20)。基板Wは、約1000℃以下(例えば、約800℃〜約1000℃)に加熱される。   FIG. 4 is a flowchart showing an example of a film forming method according to the first embodiment. First, the substrate W is transferred into the chamber 10, and the substrate W is placed on the stage 20 (S10). Next, the heater 50 heats the stage 20 and the substrate W, and the stage 20 rotates the substrate W (S20). The substrate W is heated to about 1000 ° C. or less (for example, about 800 ° C. to about 1000 ° C.).

(第1期間)
次に、第1供給部30が基板Wの回転周期と同期してIII族元素含有ガスを周期的に基板Wに供給する(S30)。第1供給部30は、基板Wの中心部から端部まで基板Wの半径に亘ってIII族元素含有ガスを供給する。従って、基板Wの表面の全体にIII族元素含有ガスを共有するためには、第1供給部30は、所定の第1期間中、III族元素含有ガスを供給する。これにより、III族元素含有ガスは、基板W上において加熱分解され、III族元素が基板Wの表面に付着する。例えば、III族元素含有ガスとして、トリメチルガリウム(Ga(CH)が用いられる。
(First period)
Next, the first supply unit 30 periodically supplies the group III element-containing gas to the substrate W in synchronization with the rotation period of the substrate W (S30). The first supply unit 30 supplies the group III element-containing gas over the radius of the substrate W from the center to the end of the substrate W. Therefore, in order to share the group III element-containing gas over the entire surface of the substrate W, the first supply unit 30 supplies the group III element-containing gas during a predetermined first period. Thereby, the group III element-containing gas is thermally decomposed on the substrate W, and the group III element adheres to the surface of the substrate W. For example, trimethyl gallium (Ga (CH 3 ) 3 ) is used as the group III element-containing gas.

例えば、第1供給部30は、円形のシリコン基板Wにおいて中心角θ(rad)の扇型領域(以下、「θ領域」ともいう)に単位時間当たり面密度j1(atoms/cm)でIII族原料(III族元素含有ガス)を供給すると仮定する。即ち、III族原料の供給レートは、j1(atoms/cm・s)である。θは、θa、θbまたはθcのいずれでもよい。 For example, the first supply unit 30 has a surface density j1 (atoms / cm 2 ) per unit time in a fan-shaped region (hereinafter also referred to as “θ region”) having a central angle θ (rad) in the circular silicon substrate W with III. It is assumed that a group raw material (group III element-containing gas) is supplied. That is, the supply rate of the group III raw material is j1 (atoms / cm 2 · s). θ may be any of θa, θb, or θc.

シリコン基板Wにおいてθ領域以外の領域(中心角2π−θの扇型領域)は、以下、「(2π−θ)領域」ともいう。θ領域は、基板Wの上方に第1供給部30が配置された領域であり、(2π−θ)領域は、基板Wの上方に第1供給部30が無く、第2供給部40が配置された領域である。第2供給部40は、V族原料を継続的に供給しているが、θ領域では、III族原料がV族原料(V族元素含有ガス)よりも大量に供給されるため、III族原料が供給され、V族原料は供給されていないと考えてよい。一方、(2π−θ)領域の上方には、第1供給部30が設けられていないので、V族原料が供給され、III族原料は供給されていないと考えてよい。即ち、第1期間では、第1供給部30がθ領域においてIII族原料を供給し、V族原料が無視できるほど少なく、ほとんど供給されていないものとしてよい。一方、(2π−θ)領域では、第2供給部40がV族原料を供給しており、III族原料が無視できるほど少なく、ほとんど供給されていないものとしてよい。   In the silicon substrate W, a region other than the θ region (a sector region having a central angle of 2π−θ) is hereinafter also referred to as “(2π−θ) region”. The θ region is a region where the first supply unit 30 is disposed above the substrate W, and the (2π−θ) region is the region where the first supply unit 30 is not present above the substrate W and the second supply unit 40 is disposed. This is the area that has been The second supply unit 40 continuously supplies the Group V material, but in the θ region, the Group III material is supplied in a larger amount than the Group V material (Group V element-containing gas). It may be considered that V group raw material is not supplied. On the other hand, since the first supply unit 30 is not provided above the (2π−θ) region, it may be considered that the group V material is supplied and the group III material is not supplied. That is, in the first period, the first supply unit 30 may supply the group III material in the θ region, and the group V material may be negligibly small and hardly supplied. On the other hand, in the (2π−θ) region, the second supply unit 40 supplies the group V raw material, and the group III raw material is negligibly small.

また、基板Wは、第1および第2供給部30、40に対して回転するので、第1供給部30がIII族原料を供給しているときには、III族原料は、基板Wがθ領域を通過するごとに供給され、基板Wの全面に供給される。一方、θ≪(2π−θ)であるので、第1供給部30がIII族原料を供給していないときには、V族原料が、基板Wの全面に供給されていると考えてよい。即ち、第1期間では、III族原料が基板Wの全面に供給され、後述する第2期間では、V族原料が基板Wの全面に供給されている。   Further, since the substrate W rotates with respect to the first and second supply units 30 and 40, when the first supply unit 30 supplies the group III material, the group W material has the substrate W in the θ region. It is supplied every time it passes and is supplied to the entire surface of the substrate W. On the other hand, since θ << (2π−θ), it may be considered that the group V material is supplied to the entire surface of the substrate W when the first supply unit 30 does not supply the group III material. That is, in the first period, the group III material is supplied to the entire surface of the substrate W, and in the second period described later, the group V material is supplied to the entire surface of the substrate W.

III−V族結晶(例えば、窒化ガリウム)の(0001)面におけるIII族原子(例えば、ガリウム原子)の面密度j0とすると、基板Wが停止している場合、第1供給部30から供給されるIII族原子の面密度j1は、j1=α・j0の関係にあるとする。この場合、α=1のときに、単位時間に基板Wの表面に供給されるIII族原料の面密度j1がIII−V族結晶におけるIII族原子の面密度j0に等しくなる(j1=j0)。従って、α=1のときに、III−V族結晶の1原子層に含まれるIII族原子の量に対応する量のIII族原料が単位時間に供給されたことになる。一方、α<1のときには、III族原料の単位時間の供給量がIII−V族結晶の1原子層に含まれるIII族原子の量に満たないことを示す。α>1のときには、III族原料の単位時間の供給量がIII−V族結晶の1原子層に含まれるIII族原子の量よりも多い(過剰供給)ことを示す。   When the surface density j0 of group III atoms (for example, gallium atoms) in the (0001) plane of the group III-V crystal (for example, gallium nitride) is supplied from the first supply unit 30 when the substrate W is stopped. It is assumed that the surface density j1 of the group III atoms is in a relationship of j1 = α · j0. In this case, when α = 1, the surface density j1 of the group III material supplied to the surface of the substrate W per unit time becomes equal to the surface density j0 of the group III atom in the group III-V crystal (j1 = j0). . Therefore, when α = 1, the amount of Group III raw material corresponding to the amount of Group III atoms contained in one atomic layer of the Group III-V crystal is supplied per unit time. On the other hand, when α <1, it indicates that the supply amount of the group III raw material per unit time is less than the amount of group III atoms contained in one atomic layer of the group III-V crystal. When α> 1, it indicates that the supply amount of group III raw material per unit time is larger than the amount of group III atoms contained in one atomic layer of the group III-V crystal (excess supply).

基板Wが回転速度ω(rad/s)で回転すると、基板Wが第1供給部30のθ領域を通過する時間は、θ/ω(s)となる。従って、第1供給部30は、基板Wが1回転するごとに(第1供給部30がθ領域上を1回通過するごとに)、III族原料を、(α・θ/ω)・j0(atoms/cm)の面密度で供給する。 When the substrate W rotates at the rotational speed ω (rad / s), the time for the substrate W to pass through the θ region of the first supply unit 30 is θ / ω (s). Therefore, every time the substrate W makes one rotation (every time the first supply unit 30 passes once over the θ region), the first supply unit 30 supplies the group III raw material to (α · θ / ω) · j0. It supplies with the surface density of (atoms / cm < 2 >).

ここで、第1期間をn1・2π/ω(s)とする。n1は、第1期間中における基板Wの回転数である。この場合、第1期間中に基板Wに供給されるIII族原料の面密度j1は、n1・(α・θ/ω)・j0(atoms/cm)となる。従って、n1・(α・θ/ω)が1より大きい場合、III族原料の供給量がIII−V族結晶における1原子層に含まれるIII族原子の量よりも多くなり、過剰供給となる。即ち、供給されるIII族原料の面密度j1がj0(atoms/cm)を超える。n1・(α・θ/ω)が1に等しい場合、III族原料の供給量がIII−V族結晶における1原子層に含まれるIII族原子の量に等しくなる。即ち、供給されるIII族原料の面密度がj0に等しくなる。さらに、n1・(α・θ/ω)が1より小さい場合、III族原料の供給量がIII−V族結晶における1原子層に含まれるIII族原子の量より少なくなる。即ち、供給されるIII族原料の面密度がj0より小さくなる。 本実施形態では、第1期間においてn1・(α・θ/ω)≧1とすることによって、III族原料供給を過剰供給して基板Wの表面におけるIII族原子のマイグレーションを活性化させる。 Here, the first period is assumed to be n1 · 2π / ω (s). n1 is the number of rotations of the substrate W during the first period. In this case, the surface density j1 of the group III material supplied to the substrate W during the first period is n1 · (α · θ / ω) · j0 (atoms / cm 2 ). Therefore, when n1 · (α · θ / ω) is larger than 1, the supply amount of the group III raw material is larger than the amount of group III atoms contained in one atomic layer in the group III-V crystal, resulting in excessive supply. . That is, the surface density j1 of the supplied group III raw material exceeds j0 (atoms / cm 2 ). When n1 · (α · θ / ω) is equal to 1, the supply amount of the group III raw material is equal to the amount of group III atoms contained in one atomic layer in the group III-V crystal. That is, the surface density of the supplied group III raw material becomes equal to j0. Further, when n1 · (α · θ / ω) is smaller than 1, the supply amount of the group III raw material is smaller than the amount of group III atoms contained in one atomic layer in the group III-V crystal. That is, the surface density of the supplied group III raw material is smaller than j0. In the present embodiment, by setting n1 · (α · θ / ω) ≧ 1 in the first period, the group III material supply is excessively supplied to activate group III atom migration on the surface of the substrate W.

(第2期間)
第1供給部30がIII族原料の供給を停止し、第2供給部40は、チャンバ10内において基板Wへ向かってV族元素含有ガスのラジカルまたはイオンを供給し続ける(S40)。これにより、V族元素含有ガスのラジカルまたはイオンが基板W上に供給され、基板Wの表面に付着したIII族元素と結合する。その結果、III−V族化合物の結晶が基板Wの表面に形成される。例えば、V族元素含有ガスとして窒素(N)および水素(H)を第2供給部40に供給した場合、第2供給部40は、窒素および水素ガスをプラズマ化して、窒素ラジカル(N)、窒素イオン(N)、水素ラジカル(N)、水素イオン(N)、窒化水素ラジカル(NH)、窒化水素イオン(NH)を発生し、これらを基板Wへ供給する。これにより、基板Wの表面には、窒化ガリウム(GaN)の結晶が形成される。
(Second period)
The first supply unit 30 stops supplying the group III raw material, and the second supply unit 40 continues to supply radicals or ions of the group V element-containing gas toward the substrate W in the chamber 10 (S40). As a result, radicals or ions of the group V element-containing gas are supplied onto the substrate W and combined with the group III element attached to the surface of the substrate W. As a result, a crystal of the III-V compound is formed on the surface of the substrate W. For example, when nitrogen (N 2 ) and hydrogen (H 2 ) are supplied to the second supply unit 40 as the group V element-containing gas, the second supply unit 40 converts the nitrogen and hydrogen gas into plasma and generates nitrogen radicals (N * ), Nitrogen ions (N + ), hydrogen radicals (N * ), hydrogen ions (N + ), hydrogen nitride radicals (NH * ), and hydrogen nitride ions (NH + ) are generated and supplied to the substrate W. . Thereby, a crystal of gallium nitride (GaN) is formed on the surface of the substrate W.

例えば、第2供給部40は、基板Wにおいて(2π−θ)領域に、単位時間当たり面密度j2(atoms/cm)でV族原料を供給すると仮定する。即ち、V族原料の供給レートは、j2(atoms/cm・s)である。このとき、III−V族結晶(例えば、窒化ガリウム)の(0001)面におけるIII族原子(例えば、ガリウム原子)の面密度j0とすると、基板Wが停止している場合、第2供給部40が供給するV族原子の面密度j2は、2=β・j0の関係にあるとする。 For example, it is assumed that the second supply unit 40 supplies the group V raw material to the (2π−θ) region of the substrate W at a surface density j2 (atoms / cm 2 ) per unit time. That is, the supply rate of the group V raw material is j2 (atoms / cm 2 · s). At this time, when the surface density j0 of group III atoms (for example, gallium atoms) in the (0001) plane of the group III-V crystal (for example, gallium nitride) is assumed, when the substrate W is stopped, the second supply unit 40 Suppose that the surface density j2 of the group V atoms supplied by is in a relationship of 2 = β · j0.

基板Wが回転速度ω(rad/s)で回転すると、(2π−θ)領域を基板Wが通過する時間は、(2π−θ)/ω(s)となる。従って、第2供給部40は、基板Wが1回転するごとに(第1供給部30が(2π−θ)領域上を1回通過するごとに)、V族原料を、(β・(2π−θ)/ω)・j0(atoms/cm)の面密度で供給する。 When the substrate W rotates at the rotational speed ω (rad / s), the time for the substrate W to pass through the (2π−θ) region is (2π−θ) / ω (s). Therefore, every time the substrate W rotates once (every time the first supply unit 30 passes once over the (2π−θ) region), the second supply unit 40 changes the group V material (β · (2π −θ) / ω) · j0 (atoms / cm 2 ).

ここで、第2期間をn2・2π/ω(s)とする。n2は、第2期間中における基板Wの回転数である。この場合、第2期間中に基板Wに供給されるV族原料の面密度j2は、n2・(β・(2π−θ)/ω)・j0(atoms/cm)となる。従って、n2・(β・(2π−θ)/ω)がn1・(α・θ/ω)より大きい場合に、V族原料の供給量がIII族原料の供給量よりも多くなり、過剰供給となる。n2・(β・(2π−θ)/ω)がn1・(α・θ/ω)に等しい場合に、V族原料の供給量がIII族原料の供給量に等しくなる。さらに、n2・(β・(2π−θ)/ω)がn1・(α・θ/ω)より小さい場合に、V族原料の供給量がIII族原料の供給量より少なくなる。 Here, the second period is assumed to be n2 · 2π / ω (s). n2 is the number of rotations of the substrate W during the second period. In this case, the surface density j2 of the group V raw material supplied to the substrate W during the second period is n2 · (β · (2π−θ) / ω) · j0 (atoms / cm 2 ). Therefore, when n2 · (β · (2π−θ) / ω) is larger than n1 · (α · θ / ω), the supply amount of the group V raw material is larger than the supply amount of the group III raw material, and the excess supply It becomes. When n2 · (β · (2π−θ) / ω) is equal to n1 · (α · θ / ω), the supply amount of the group V raw material becomes equal to the supply amount of the group III raw material. Further, when n2 · (β · (2π−θ) / ω) is smaller than n1 · (α · θ / ω), the supply amount of the group V raw material is smaller than the supply amount of the group III raw material.

本実施形態では、第2期間においてn2・(β・(2π−θ)/ω)≧n1・(α・θ/ω)とすることによって、V族原料をIII族原料よりも過剰供給してV族原子の格子欠損を抑制する。   In the present embodiment, in the second period, by satisfying n2 · (β · (2π−θ) / ω) ≧ n1 · (α · θ / ω), the V group material is supplied more than the Group III material. Suppresses lattice defects of group V atoms.

このように、本実施形態では、第1期間においてn1・(α・θ/ω)≧1とすることによって、III族原料供給を過剰供給して基板Wの表面におけるIII族原子のマイグレーションを活性化し、かつ、第2期間においてn2・(β・(2π−θ)/ω)≧n1・(α・θ/ω)とすることによって、V族原料をIII族原料よりも過剰供給してV族原子の格子欠損を抑制する。第1期間と第2期間とを繰り返し実行することによって、品質の良好なIII−V族結晶膜を基板W上に形成することができる。この場合、III族元素含有ガスの供給量は、第1期間の長さによって制御され得る。V族元素含有ガスの供給量は、第2期間の長さによって制御され得る。   As described above, in the present embodiment, n1 · (α · θ / ω) ≧ 1 is set in the first period, so that the group III material supply is excessively supplied to activate the group III atom migration on the surface of the substrate W. And in the second period, by satisfying n2 · (β · (2π−θ) / ω) ≧ n1 · (α · θ / ω), the V group material is supplied in excess of the Group III material and V Suppresses lattice defects of group atoms. By repeatedly executing the first period and the second period, a group III-V crystal film with good quality can be formed on the substrate W. In this case, the supply amount of the group III element-containing gas can be controlled by the length of the first period. The supply amount of the group V element-containing gas can be controlled by the length of the second period.

ステップS30(第1期間)およびS40(第2期間)を繰り返し(S50のNO)、III−V族化合物の結晶膜が所望の膜厚まで形成されると(S50のYES)、装置1は、III族元素含有ガスおよびV族元素含有ガスの供給をともに停止する(S60)。これにより、品質の良好なIII−V族化合物の結晶膜(例えば、窒化ガリウム結晶膜)を基板1の表面上に所望の膜厚で形成される。   When steps S30 (first period) and S40 (second period) are repeated (NO in S50) and the crystal film of the III-V group compound is formed to a desired film thickness (YES in S50), the apparatus 1 Both the supply of the group III element-containing gas and the group V element-containing gas are stopped (S60). Thereby, a crystal film (for example, a gallium nitride crystal film) of a group III-V compound having a good quality is formed on the surface of the substrate 1 with a desired film thickness.

例えば、図5(A)および図5(B)は、III族元素含有ガスとしてのトリメチルガリウムの供給動作およびV族元素としての窒素ラジカルまたは窒素イオンの供給動作を示すタイミング図である。図5(A)の縦軸は、トリメチルガリウムの供給量を示し、図5(B)の縦軸は、窒素ラジカルまたは窒素イオンの供給量を示す。図5(A)および図5(B)の横軸は、時間である。   For example, FIG. 5A and FIG. 5B are timing diagrams showing the operation of supplying trimethylgallium as a group III element-containing gas and the operation of supplying nitrogen radicals or nitrogen ions as a group V element. The vertical axis in FIG. 5A indicates the supply amount of trimethylgallium, and the vertical axis in FIG. 5B indicates the supply amount of nitrogen radicals or nitrogen ions. The horizontal axis of FIG. 5 (A) and FIG. 5 (B) is time.

例えば、図5(A)において、f1_1、f2_1、f3_1・・・は、第1期間であり、f1_2、f2_2、f3_2・・・は第2期間である。コントローラ60は、第1および第2期間f1_1〜f3_2中においてステージ20を基板Wとともに回転させる。例えば、コントローラ60は、ステージ20を約800rpmで回転させる。第1供給部30は、第1期間f1_1、f2_1、f3_1・・・においてトリメチルガリウムを供給し、第2期間f1_2、f2_2、f3_2・・・においてその供給を停止している。図5(B)に示すように、窒素ラジカルおよび窒素イオンは、第1および第2期間f1_1〜f3_2において継続的に供給されている。トリメチルガリウムの供給を停止している第2期間f1_2、f2_2、f3_2・・・において、窒素ラジカルおよび窒素イオンは、実質的に供給されていると考えてよい。これにより、第1期間f1_1、f2_1、f3_1・・・においてガリウムが基板Wの表面全体に付着し、第2期間f1_2、f2_2、f3_2・・・において基板W上に窒化ガリウムの結晶膜が形成される。このように、第1供給部30が第1および第2期間ごとにトリメチルガリウムの供給と供給停止とを繰り返すことによって、基板W上に窒化ガリウムの結晶膜が次第に(例えば、1〜10原子層ずつ)形成される。   For example, in FIG. 5A, f1_1, f2_1, f3_1... Are the first period, and f1_2, f2_2, f3_2,. The controller 60 rotates the stage 20 together with the substrate W during the first and second periods f1_1 to f3_2. For example, the controller 60 rotates the stage 20 at about 800 rpm. The first supply unit 30 supplies trimethylgallium in the first period f1_1, f2_1, f3_1,..., And stops supplying it in the second period f1_2, f2_2, f3_2,. As shown in FIG. 5B, nitrogen radicals and nitrogen ions are continuously supplied in the first and second periods f1_1 to f3_2. In the second period f1_2, f2_2, f3_2,... During which the supply of trimethylgallium is stopped, it may be considered that nitrogen radicals and nitrogen ions are substantially supplied. As a result, gallium adheres to the entire surface of the substrate W in the first period f1_1, f2_1, f3_1..., And a gallium nitride crystal film is formed on the substrate W in the second period f1_2, f2_2, f3_2. The As described above, the first supply unit 30 repeats the supply and stop of the supply of trimethylgallium for each of the first and second periods, whereby the crystal film of gallium nitride is gradually formed on the substrate W (for example, 1 to 10 atomic layers). One by one).

尚、チャンバ内の気圧が低いほど、原料ガスの平均自由行程が長くなるため、原料ガスの指向性が高くなり、堆積膜の膜厚はばらつきやすくなる。しかし、本実施形態によれば、第1供給部30がIII族元素含有ガスを基板Wの表面全体に略均等に供給し、III族元素が基板Wの表面に略均等に付着する。その結果、装置1は、真空度の高い低圧(例えば、約100Pa以下)雰囲気中であっても、膜厚のほぼ等しい平坦なIII−V族化合物の結晶膜を基板W上に成膜することができる。   Note that the lower the atmospheric pressure in the chamber, the longer the mean free path of the source gas, so that the directivity of the source gas increases and the film thickness of the deposited film tends to vary. However, according to the present embodiment, the first supply unit 30 supplies the group III element-containing gas to the entire surface of the substrate W substantially evenly, and the group III element adheres to the surface of the substrate W approximately evenly. As a result, the apparatus 1 forms a flat III-V compound crystal film having a substantially equal film thickness on the substrate W even in a low-pressure (eg, about 100 Pa or less) atmosphere with a high degree of vacuum. Can do.

また、本実施形態によれば、第1供給部30は、基板Wの中心部から基板Wの端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給する。これにより、基板Wの表面にIII族原子を略均等に付着させることができる。さらに、プラズマによって生成されたV族元素のラジカルまたはイオンが、第2供給部40から供給され、基板Wの表面に付着したIII族原子と結合する。これにより、膜厚が略均一でありかつ膜質の良好なIII−V族化合物の結晶膜を、基板W上に形成することができる。   Further, according to the present embodiment, the first supply unit 30 supplies the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center to the end of the substrate W. Supply. Thereby, a group III atom can be made to adhere to the surface of substrate W substantially equally. Furthermore, radicals or ions of group V elements generated by the plasma are supplied from the second supply unit 40 and combined with group III atoms attached to the surface of the substrate W. Thereby, a crystal film of a group III-V compound having a substantially uniform film thickness and good film quality can be formed on the substrate W.

例えば、III族元素含有ガスおよびV族元素含有ガスを両方とも基板W上において熱分解することによって、基板W上にIII−V族化合物の結晶膜を形成する場合、基板Wは、約1000℃〜約1100度の高温で加熱される必要がある。この場合、基板W(例えば、シリコン基板)とIII−V族化合物の結晶膜との熱応力差によって、基板Wを冷却したときに、基板Wの歪み、クラック、割れ等が生じる。   For example, when a III-V group compound crystal film is formed on the substrate W by thermally decomposing both the group III element-containing gas and the group V element-containing gas on the substrate W, the substrate W has a temperature of about 1000 ° C. It needs to be heated at a high temperature of ~ 1100 degrees. In this case, distortion, cracks, cracks, and the like of the substrate W occur when the substrate W is cooled due to a difference in thermal stress between the substrate W (for example, a silicon substrate) and the crystal film of the III-V group compound.

これに対し、本実施形態では、III族元素含有ガスは、基板Wの表面近傍において熱分解されるが、V族元素含有ガスは、第2供給部40においてプラズマで分解されている。これにより、基板Wの温度は、比較的低温(例えば、約800℃〜約1000℃)で済む。これにより、基板WとIII−V族化合物の結晶膜との熱応力差を緩和することができ、基板Wの歪み、クラック、割れ等を抑制することができる。   On the other hand, in this embodiment, the group III element-containing gas is thermally decomposed in the vicinity of the surface of the substrate W, but the group V element-containing gas is decomposed by plasma in the second supply unit 40. Thereby, the temperature of the substrate W can be relatively low (for example, about 800 ° C. to about 1000 ° C.). Thereby, the thermal stress difference between the substrate W and the crystal film of the III-V group compound can be relaxed, and distortion, cracks, cracks, and the like of the substrate W can be suppressed.

また、V族元素含有ガスをプラズマで分解し、III族元素含有ガスを基板Wの表面近傍において熱分解する場合、第1供給部30は、第2供給部40よりも基板Wの近くに配置されることが好ましい。これにより、第1供給部30は、III族元素含有ガスを基板Wの近傍で供給することができる。しかし、第1供給部30を面積の大きなシャワーヘッドにすると、上述の通り、V族元素含有ガスのラジカルやイオンにとって邪魔となり、V族元素含有ガスのラジカルやイオンが活性状態のまま基板Wに到達することが困難になる。一方、第1供給部30を単にノズル状にすると、基板Wの表面にIII族原子を均等に付着させることが困難である。この場合、III−V族化合物の結晶膜を均一の膜厚で基板W上に形成することが困難になってしまう。   Further, when the group V element-containing gas is decomposed by plasma and the group III element-containing gas is thermally decomposed in the vicinity of the surface of the substrate W, the first supply unit 30 is disposed closer to the substrate W than the second supply unit 40. It is preferred that Thereby, the first supply unit 30 can supply the group III element-containing gas in the vicinity of the substrate W. However, if the first supply unit 30 is a shower head having a large area, as described above, it becomes an obstacle to the radicals and ions of the group V element-containing gas, and the radicals and ions of the group V element-containing gas remain on the substrate W in an active state. It becomes difficult to reach. On the other hand, if the first supply unit 30 is simply formed in a nozzle shape, it is difficult to uniformly attach the group III atoms to the surface of the substrate W. In this case, it becomes difficult to form the crystal film of the III-V group compound on the substrate W with a uniform film thickness.

これに対し、本実施形態では、第1供給部30は、基板Wの中心部から端部まで基板Wの半径に亘って延伸する細長のノズルである。また、第1供給部30は、基板Wの中心部から基板Wの端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給する。これにより、III族元素含有ガスが基板Wの表面全体に略均等に供給され、III族元素が基板Wの表面に略均等に付着することができる。その結果、装置1は、歪みが少なく、膜厚および膜質のほぼ均一なIII−V族化合物の結晶膜を基板W上に成膜することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the first supply unit 30 is an elongated nozzle that extends from the center to the end of the substrate W over the radius of the substrate W. The first supply unit 30 supplies the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center of the substrate W to the end of the substrate W. Thereby, the group III element-containing gas is supplied substantially evenly over the entire surface of the substrate W, and the group III element can adhere to the surface of the substrate W substantially evenly. As a result, the apparatus 1 can form a crystal film of a III-V group compound with little distortion and a substantially uniform film thickness and film quality on the substrate W.

(変形例1)
第1の実施形態では、V族原料を継続的に供給しつつ、III族原料を供給する第1期間とIII族原料の供給を停止する第2期間とを設定し、第1期間と第2期間とを繰り返すことによってIII−V族結晶膜を基板W上に形成している。
(Modification 1)
In the first embodiment, a first period for supplying a group III raw material and a second period for stopping the supply of the group III raw material are set while continuously supplying the group V raw material. The group III-V crystal film is formed on the substrate W by repeating the period.

本変形例1では、第1および第2供給部30、40は、それぞれ継続的にIII族原料およびV族原料を供給する。一方、基板Wの回転速度ωを設定することによって、あるいは、第1および第2供給部30、40からのIII族原料およびV族原料の供給量(供給レート)を設定することによって、III−V族結晶膜を基板W上に形成する。   In the first modification, the first and second supply units 30 and 40 continuously supply the group III material and the group V material, respectively. On the other hand, by setting the rotation speed ω of the substrate W, or by setting the supply amount (supply rate) of the group III material and the group V material from the first and second supply units 30 and 40, III− A group V crystal film is formed on the substrate W.

例えば、III族原料の供給レートをj1(atoms/cm・s)とし、III−V族結晶(例えば、窒化ガリウム)の(0001)面におけるIII族原子(例えば、ガリウム原子)の面密度をj0として、j1は、j0に対してj1=α・j0の関係にあるとする。 For example, the supply rate of the group III material is j1 (atoms / cm 2 · s), and the surface density of group III atoms (for example, gallium atoms) in the (0001) plane of the group III-V crystal (for example, gallium nitride) is As j0, it is assumed that j1 has a relationship of j1 = α · j0 with respect to j0.

また、第2供給部40は、(2π−θ)領域に単位時間当たり面密度j2(atoms/cm)でV族原料を供給すると仮定する。即ち、V族原料の供給レートは、j2(atoms/cm・s)である。このとき、j2は、j0に対してj2=β・j0の関係にあるとする。 In addition, it is assumed that the second supply unit 40 supplies the group V raw material to the (2π−θ) region at a surface density j2 (atoms / cm 2 ) per unit time. That is, the supply rate of the group V raw material is j2 (atoms / cm 2 · s). At this time, j2 is assumed to have a relationship of j2 = β · j0 with respect to j0.

θ領域では、III族原料が供給されているが、V族原料がほとんど供給されず、(2π−θ)領域では、V族原料が供給されているが、III族原料がほとんど供給されていないようにする。   In the θ region, Group III materials are supplied, but Group V materials are scarcely supplied. In the (2π−θ) region, Group V materials are supplied, but Group III materials are scarcely supplied. Like that.

基板Wが回転速度ω(rad/s)で回転すると、第1供給部30のθ領域を基板Wが通過する時間は、θ/ω(s)となる。従って、第1供給部30は、基板Wが1回転するごとに(第1供給部30がθ領域上を1回通過するごとに)、III族原料を、(α・θ/ω)・j0(atoms/cm)の面密度で供給する。α・θ/ω≧1である場合、III−V族結晶の1原子層に含まれるIII族原子の量より過剰な量のIII族原料がθ領域に供給される。これにより、基板Wの表面において、III族原子がマイグレーションすることができる。 When the substrate W rotates at the rotational speed ω (rad / s), the time for the substrate W to pass through the θ region of the first supply unit 30 is θ / ω (s). Therefore, every time the substrate W makes one rotation (every time the first supply unit 30 passes once over the θ region), the first supply unit 30 supplies the group III raw material to (α · θ / ω) · j0. It supplies with the surface density of (atoms / cm < 2 >). In the case of α · θ / ω ≧ 1, an amount of the Group III material in excess of the amount of Group III atoms contained in one atomic layer of the Group III-V crystal is supplied to the θ region. Thereby, group III atoms can migrate on the surface of the substrate W.

また、(2π−θ)領域を基板Wが通過する時間は、(2π−θ)/ωとなる。従って、第2供給部40は、基板Wが1回転するごとに(第1供給部30が(2π−θ)領域上を1回通過するごとに)、V族原料を、(β・(2π−θ)/ω)・j0(atoms/cm)の面密度で供給する。ここで、β・(2π−θ)/ω≧α・θ/ωである場合、III族原料の供給量よりさらに過剰なV族原料が供給される。これにより、V族原子の格子欠損を抑制することができる。 Further, the time for the substrate W to pass through the (2π−θ) region is (2π−θ) / ω. Therefore, every time the substrate W rotates once (every time the first supply unit 30 passes once over the (2π−θ) region), the second supply unit 40 changes the group V material (β · (2π −θ) / ω) · j0 (atoms / cm 2 ). Here, when β · (2π−θ) / ω ≧ α · θ / ω, the V group raw material is supplied in excess of the supply amount of the Group III raw material. Thereby, the lattice defect | deletion of a V group atom can be suppressed.

即ち、α・θ/ω≧1、かつ、β・(2π−θ)/ω≧α・θ/ωを満たすように基板Wの回転速度ωを設定すれば、あるいは、第1および第2供給部30、40からのIII族原料およびV族原料の供給量(供給レート)を設定すれば、基板Wの表面におけるIII族原子のマイグレーションが活性な状態とV族原子の格子欠損を抑制する状態とを基板Wの各回転ごとに繰り返すことができる。その結果、品質の良好なIII−V族結晶膜を基板W上に形成することができる。   That is, if the rotation speed ω of the substrate W is set so as to satisfy α · θ / ω ≧ 1 and β · (2π−θ) / ω ≧ α · θ / ω, or the first and second supply If the supply amount (supply rate) of the group III raw material and the group V raw material from the parts 30 and 40 is set, the state in which the group III atom migration is active on the surface of the substrate W and the state in which the lattice defect of the group V atom is suppressed Can be repeated for each rotation of the substrate W. As a result, a group III-V crystal film with good quality can be formed on the substrate W.

尚、図1に示す装置1では、第2供給部40からのV族原料が、第1供給部30からのIII族原料に混入し、θ領域におけるV族原料の供給量が無視できない場合がある。この場合、θ領域に供給されるIII族原料の単位時間当たりの面密度は、上記j1に代えて、j1−j2を用いればよい。逆に、(2π−θ)領域にIII族原料が混入し、III族原料の供給量が無視できない場合がある。この場合、(2π−θ)領域に供給されるV族原料の単位時間当たりの面密度は、上記j2に代えて、j2−j1を用いればよい。   In addition, in the apparatus 1 shown in FIG. 1, the V group raw material from the 2nd supply part 40 mixes with the III group raw material from the 1st supply part 30, and the supply amount of the V group raw material in the (theta) area | region cannot be ignored. is there. In this case, the surface density per unit time of the group III material supplied to the θ region may be j1-j2 instead of j1. On the contrary, there are cases where the Group III raw material is mixed in the (2π−θ) region, and the supply amount of the Group III raw material cannot be ignored. In this case, the area density per unit time of the group V raw material supplied to the (2π−θ) region may be j2−j1 instead of j2.

(第2の実施形態)
図6は、第2の実施形態に従ったMOCVD装置2の構成の一例を示す概略図である。第2の実施形態では、第1供給部30は、基板Wの一端から中心部を通って基板Wの他端まで、基板Wの直径に亘って延伸したノズルである。第2の実施形態のその他の構成は、第1の実施形態の対応する構成と同様でよい。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the MOCVD apparatus 2 according to the second embodiment. In the second embodiment, the first supply unit 30 is a nozzle that extends from one end of the substrate W through the center to the other end of the substrate W over the diameter of the substrate W. Other configurations of the second embodiment may be the same as the corresponding configurations of the first embodiment.

図7(A)〜図7(C)は、第2の実施形態による第1供給部30の構成の一例を示す図である。第1供給部30は、第1の実施形態のそれと同様に、細長い中空のノズルである。図7(A)〜図7(C)は、基板W側から見た第1供給部30を示し、第1供給部30の底部に設けられた孔の構成例を示す。第1供給部30は、基板Wの一端の上方に位置する第1端部E10と基板Wの他端の上方に位置する第2端部E20との間に複数の孔Hを有する。   FIG. 7A to FIG. 7C are diagrams illustrating an example of the configuration of the first supply unit 30 according to the second embodiment. The first supply unit 30 is an elongated hollow nozzle similar to that of the first embodiment. FIG. 7A to FIG. 7C show the first supply unit 30 viewed from the substrate W side, and show a configuration example of holes provided in the bottom of the first supply unit 30. The first supply unit 30 has a plurality of holes H between a first end E10 located above one end of the substrate W and a second end E20 located above the other end of the substrate W.

孔Hは、第1端部E10と第2端部E20との間において、中心部C10(基板Wの中心部)を境界にほぼ対称に設けられている。中心部C10から第1端部E10までの孔Hの構成、中心部C10から第2端部E20までの孔Hの構成は、第1の実施形態の第1供給部30の中心側部分Cからエッジ側部分E1までの孔Hの構成と同様でよい。   The hole H is provided between the first end E10 and the second end E20 almost symmetrically with the center C10 (the center of the substrate W) as a boundary. The configuration of the hole H from the central portion C10 to the first end portion E10 and the configuration of the hole H from the central portion C10 to the second end portion E20 are from the central side portion C of the first supply portion 30 of the first embodiment. The configuration of the hole H up to the edge side portion E1 may be the same.

従って、図7(A)においては、孔Hの開口面積は、第1供給部30の中心部C10において比較的小さく、第1および第2端部E10、E20に近付くに従って次第に大きくなっている。即ち、孔Hは、第1供給部30の第1端部E10から第2端部E20まで中心部C10からの距離にほぼ比例した大きさ(開口面積)を有する。これにより、第1供給部30は、基板Wの一端部から基板Wの他端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給することができる。   Accordingly, in FIG. 7A, the opening area of the hole H is relatively small at the central portion C10 of the first supply unit 30, and gradually increases as it approaches the first and second end portions E10 and E20. That is, the hole H has a size (opening area) substantially proportional to the distance from the central portion C10 from the first end E10 to the second end E20 of the first supply unit 30. Thereby, the first supply unit 30 can supply the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the central portion from one end of the substrate W to the other end of the substrate W. .

図7(B)においては、複数の孔Hの開口面積はそれぞれほぼ等しいが、孔Hの個数が、第1供給部30の第1および第2端部E10、E20と中心部C10との間において異なる。即ち、図7(B)では、孔Hの個数は、中心部C10において比較的少なく、第1供給部30の第1および第2端部E10、E20に近付くに従って次第に多くなっている。即ち、孔Hは、基板Wの中心部から端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した個数だけ設けられている。これにより、第1供給部30は、基板Wの中心部から基板Wの端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給することができる。   In FIG. 7B, the opening areas of the plurality of holes H are substantially equal to each other, but the number of the holes H is between the first and second ends E10, E20 of the first supply unit 30 and the central part C10. Different in. That is, in FIG. 7B, the number of holes H is relatively small in the central portion C10, and gradually increases as it approaches the first and second end portions E10, E20 of the first supply portion 30. That is, the number of holes H is provided from the center part to the end part of the substrate W in a number substantially proportional to the distance from the center part. As a result, the first supply unit 30 can supply the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center of the substrate W to the end of the substrate W.

図7(C)は、図7(B)と同様に、孔Hの個数が、第1供給部30の第1および第2端部E10、E20と中心部C10との間において異なる。しかし、図7(C)では、孔Hの開口面積が図7(B)の孔Hのそれよりも小さく、孔Hの個数は、第1および第2端部E10、E20と中心部C10との間で連続的に変化している。従って、孔Hの密度で表すと、孔Hの密度は、第1供給部30の中心部C10において比較的小さく、第1および第2端部E10、E20に近付くに従って次第に大きくなっている。即ち、孔Hの密度は、基板Wの一端部から他端部まで該中心部からの距離にほぼ比例して大きくなっている。これにより、第1供給部30は、基板Wの中心部から基板Wの端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給することができる。   7C, the number of holes H differs between the first and second end portions E10, E20 of the first supply unit 30 and the central portion C10, as in FIG. 7B. However, in FIG. 7C, the opening area of the hole H is smaller than that of the hole H of FIG. 7B, and the number of holes H is the first and second ends E10 and E20, the center C10, Continuously changing between. Therefore, when expressed in terms of the density of the holes H, the density of the holes H is relatively small at the central portion C10 of the first supply unit 30, and gradually increases as it approaches the first and second end portions E10 and E20. That is, the density of the holes H increases substantially in proportion to the distance from the central portion from one end portion to the other end portion of the substrate W. As a result, the first supply unit 30 can supply the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center of the substrate W to the end of the substrate W.

第1供給部30の構成は、図7(A)〜図7(C)のいずれでもよい。なお、基板Wの一端部から他端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給することができれば、第1供給部30の孔Hの構成は任意でよい。   The configuration of the first supply unit 30 may be any of FIGS. 7 (A) to 7 (C). If the group III element-containing gas can be supplied to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the central portion from one end portion to the other end portion of the substrate W, the configuration of the hole H of the first supply portion 30 is configured. May be arbitrary.

図8は、第1供給部30におけるIII族元素含有ガスの供給量を示すグラフである。第1供給部30は、第1端部E10と第2端部E20との間において、中心部C10からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給している。   FIG. 8 is a graph showing the supply amount of the group III element-containing gas in the first supply unit 30. The first supply unit 30 supplies the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center C10 between the first end E10 and the second end E20.

第2の実施形態によるMOCVD装置2の動作は、基本的に第1の実施形態による装置1のそれと同様である。しかし、第2の実施形態では、第1供給部30が基板Wの直径に亘ってIII族元素含有ガスを供給するので、III族元素含有ガスを基板Wへ供給する周期が第1の実施形態の半分になる。   The operation of the MOCVD apparatus 2 according to the second embodiment is basically the same as that of the apparatus 1 according to the first embodiment. However, in the second embodiment, since the first supply unit 30 supplies the group III element-containing gas over the diameter of the substrate W, the cycle of supplying the group III element-containing gas to the substrate W is the first embodiment. Of half.

例えば、図9(A)および図9(B)は、III族元素含有ガスとしてのトリメチルガリウムの供給量およびV族元素としての窒素ラジカルまたは窒素イオンの供給量を示すグラフである。第1供給部30は、トリメチルガリウムを供給する第1期間を第1の実施形態のそれの半分とする。   For example, FIGS. 9A and 9B are graphs showing the supply amount of trimethylgallium as a group III element-containing gas and the supply amount of nitrogen radicals or nitrogen ions as a group V element. The first supply unit 30 sets the first period for supplying trimethylgallium to half that of the first embodiment.

例えば、図9(A)において、f11_1、f12_1・・・は第1期間であり、f11_2、f12_2は第2期間である。ステージ20は、第1および第2期間f11_1〜f12_2において基板Wを回転させる。第1供給部30は、第1期間f11_1、f12_1・・・においてトリメチルガリウムを供給し、第2期間f11_2、f12_2・・・においてその供給を停止している。図9(B)に示すように、窒素ラジカルおよび窒素イオンは、第1および第2期間f11_1〜f12_2において継続的に供給されている。トリメチルガリウムの供給を停止している第2期間f1_2、f2_2、f3_2・・・において、窒素ラジカルおよび窒素イオンは、実質的に供給されていると考えてよい。これにより、第1期間f11_1、f12_1・・・においてガリウムが基板Wの表面全体に付着し、第2期間f11_2、f12_2・・・において基板W上に窒化ガリウムの結晶膜が形成される。このように、第1供給部30が第1および第2期間ごとにトリメチルガリウムの供給と供給停止とを繰り返し実行する。第2の実施形態では、第1供給部30が基板Wの直径に亘って設けられているので、第1および第2期間は、第1実施形態のそれらの半分で済む。第2の実施形態は、第1の実施形態と同様に、基板W上にIII−V族化合物の結晶膜を形成することができ、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   For example, in FIG. 9A, f11_1, f12_1,... Are the first period, and f11_2, f12_2 are the second period. The stage 20 rotates the substrate W in the first and second periods f11_1 to f12_2. The first supply unit 30 supplies trimethylgallium in the first periods f11_1, f12_1,..., And stops the supply in the second periods f11_2, f12_2,. As shown in FIG. 9B, nitrogen radicals and nitrogen ions are continuously supplied in the first and second periods f11_1 to f12_2. In the second period f1_2, f2_2, f3_2,... During which the supply of trimethylgallium is stopped, it may be considered that nitrogen radicals and nitrogen ions are substantially supplied. Thereby, gallium adheres to the entire surface of the substrate W in the first periods f11_1, f12_1,..., And a gallium nitride crystal film is formed on the substrate W in the second periods f11_2, f12_2. Thus, the 1st supply part 30 repeatedly performs supply and a supply stop of trimethylgallium for every 1st and 2nd period. In the second embodiment, since the first supply unit 30 is provided over the diameter of the substrate W, the first and second periods may be half of those in the first embodiment. In the second embodiment, a crystal film of a group III-V compound can be formed on the substrate W as in the first embodiment, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

第2の実施形態は、上記変形例1を組み合わせてもよい。この場合、第1および第2供給部30、40は、それぞれIII族元素含有ガスおよびV族元素含有ガスを継続的に供給し、基板Wの回転速度ωを適切に設定すればよい。   The second embodiment may combine the first modification. In this case, the first and second supply units 30 and 40 may continuously supply the group III element-containing gas and the group V element-containing gas, respectively, and set the rotation speed ω of the substrate W appropriately.

上記実施形態において、第1供給部30は、1本のノズルに複数の孔Hを設けて、III族元素含有ガスを基板Wの表面全面に略均等に供給している。しかし、第1供給部30は、下記のように、複数のノズルでIII族元素含有ガスを基板Wの表面に供給してもよい。   In the above embodiment, the first supply unit 30 has a plurality of holes H in one nozzle, and supplies the group III element-containing gas to the entire surface of the substrate W substantially evenly. However, the first supply unit 30 may supply the group III element-containing gas to the surface of the substrate W with a plurality of nozzles as described below.

(第1の実施形態の変形例2)
例えば、図10は、第1の実施形態の変形例2に従った第1供給部30を示す図である。第1供給部30は、複数のノズル30_1〜30_5を備えている。ノズル30_1〜30_5は、基板Wの中心部から端部まで基板Wの半径に沿って配列されており、それぞれ基板Wの回転周期に同期してIII族元素含有ガスを基板Wに供給する。ノズル30_1〜30_5は、それぞれの先端が開口しており、矢印で示すように、その先端からIII族元素含有ガスを出す。ノズル30_1〜30_5は、図3に示す供給量に従ってIII族元素含有ガスを供給すればよい。従って、ノズル30_1〜30_5は、基板Wの中心Cwからの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給する。本変形例2のその他の構成は、第1の実施形態の構成と同様でよい。
(Modification 2 of the first embodiment)
For example, FIG. 10 is a diagram illustrating the first supply unit 30 according to the second modification of the first embodiment. The first supply unit 30 includes a plurality of nozzles 30_1 to 30_5. The nozzles 30 </ b> _ <b> 1 to 30 </ b> _ <b> 5 are arranged along the radius of the substrate W from the center to the end of the substrate W, and supply the group III element-containing gas to the substrate W in synchronization with the rotation period of the substrate W, respectively. Each of the nozzles 30_1 to 30_5 is open at the tip, and as indicated by an arrow, the group III element-containing gas is discharged from the tip. Nozzle 30_1-30_5 should just supply group III element containing gas according to the supply amount shown in FIG. Accordingly, the nozzles 30_1 to 30_5 supply the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center Cw of the substrate W. Other configurations of the second modification may be the same as those of the first embodiment.

ノズル30_1〜30_5から供給されるIII族元素含有ガスの流量は、ノズル30_1〜30_5の開口の大きさ(面積)、および/または、ノズル30_1〜30_5の太さを変更することによって調節してもよい。あるいは、III族元素含有ガスの流量は、ノズル30_1〜30_5の構成をそれぞれ同じにし、III族元素含有ガスの圧力をノズル30_1〜30_5のそれぞれにおいて変更することによって調節してもよい。   The flow rate of the group III element-containing gas supplied from the nozzles 30_1 to 30_5 may be adjusted by changing the size (area) of the openings of the nozzles 30_1 to 30_5 and / or the thickness of the nozzles 30_1 to 30_5. Good. Alternatively, the flow rate of the group III element-containing gas may be adjusted by making the configurations of the nozzles 30_1 to 30_5 the same, and changing the pressure of the group III element-containing gas in each of the nozzles 30_1 to 30_5.

さらに、図10では、ノズル30_1〜30_5は、基板Wの中心部から端部まで基板Wの半径に沿って配列されている。しかし、ノズル30_2は、円周C2の任意の位置にIII族元素含有ガスを供給してよい。ノズル30_3は、円周C3の任意の位置に対応して設けられてもよい。ノズル30_4は、円周C4の任意の位置に対応して設けられてもよい。ノズル30_5は、円周C5の任意の位置に対応して設けられてもよい。即ち、ノズル30_2〜30_5は、それぞれ円周C2〜C5に沿った任意の位置にIII族元素含有ガスを供給すれば、必ずしも基板Wの半径に沿って直線状に配列する必要はない。基板Wは中心部Cwを中心として回転するので、ノズル30_2〜30_5は、円周C2〜C5のいずれかの位置でIII族元素含有ガスを供給すれば、結果的に図3に示すような供給量でIII族元素含有ガスを供給することができる。本変形例2の動作は、第1の実施形態の動作と同様でよい。従って、本変形例2は、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Further, in FIG. 10, the nozzles 30 </ b> _ <b> 1 to 30 </ b> _ <b> 5 are arranged along the radius of the substrate W from the center portion to the end portion of the substrate W. However, the nozzle 30_2 may supply the group III element-containing gas to an arbitrary position on the circumference C2. The nozzle 30_3 may be provided corresponding to an arbitrary position on the circumference C3. The nozzle 30_4 may be provided corresponding to an arbitrary position on the circumference C4. The nozzle 30_5 may be provided corresponding to an arbitrary position on the circumference C5. That is, the nozzles 30_2 to 30_5 do not necessarily need to be arranged linearly along the radius of the substrate W as long as the group III element-containing gas is supplied to arbitrary positions along the circumferences C2 to C5. Since the substrate W rotates about the central portion Cw, if the nozzles 30_2 to 30_5 supply the group III element-containing gas at any position on the circumference C2 to C5, the supply as shown in FIG. 3 results. The group III element-containing gas can be supplied in an amount. The operation of the second modification may be the same as that of the first embodiment. Therefore, this modification 2 can obtain the same effect as that of the first embodiment.

(第2の実施形態の変形例2)
例えば、図11は、第2の実施形態の変形例2に従った第1供給部30を示す図である。第1供給部30は、複数のノズル30_1〜30_9を備えている。ノズル30_1〜30_9は、基板Wの一端部から他端部まで基板Wの直径に沿って配列されており、それぞれ基板Wの回転周期に同期してIII族元素含有ガスを基板Wに供給する。第1供給部30は、図8に示す供給量に従ってIII族元素含有ガスを供給すればよい。従って、ノズル30_1〜30_9は、基板Wの中心Cwからの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを該基板Wへ供給する。本変形例2のその他の構成は、第2の実施形態の構成と同様でよい。
(Modification 2 of the second embodiment)
For example, FIG. 11 is a diagram illustrating the first supply unit 30 according to the second modification of the second embodiment. The first supply unit 30 includes a plurality of nozzles 30_1 to 30_9. The nozzles 30_1 to 30_9 are arranged along the diameter of the substrate W from one end portion to the other end portion of the substrate W, and supply a group III element-containing gas to the substrate W in synchronization with the rotation period of the substrate W, respectively. The first supply unit 30 may supply the group III element-containing gas according to the supply amount shown in FIG. Accordingly, the nozzles 30_1 to 30_9 supply the group III element-containing gas to the substrate W at a flow rate substantially proportional to the distance from the center Cw of the substrate W. Other configurations of the second modification may be the same as those of the second embodiment.

ノズル30_1〜30_9から供給されるIII族元素含有ガスの流量は、ノズル30_1〜30_9の開口の大きさ(面積)、および/または、ノズル30_1〜30_9の太さを変更することによって調節してもよい。あるいは、III族元素含有ガスの流量は、ノズル30_1〜30_9の構成をそれぞれ同じにし、III族元素含有ガスの圧力をノズル30_1〜30_9のそれぞれにおいて変更することによって調節してもよい。   The flow rate of the group III element-containing gas supplied from the nozzles 30_1 to 30_9 may be adjusted by changing the size (area) of the openings of the nozzles 30_1 to 30_9 and / or the thickness of the nozzles 30_1 to 30_9. Good. Alternatively, the flow rate of the group III element-containing gas may be adjusted by making the configurations of the nozzles 30_1 to 30_9 the same and changing the pressure of the group III element-containing gas in each of the nozzles 30_1 to 30_9.

さらに、図11では、ノズル30_1〜30_9は、基板Wの一端部から他端部まで基板Wの直径に沿って配列されている。しかし、ノズル30_2〜30_5は、それぞれ円周C2〜C5に沿った任意の位置にIII族元素含有ガスを供給すれば、必ずしも基板Wの半径に沿って直線状に配列する必要はない。ノズル30_6〜30_9も、それぞれ円周C2〜C5に沿った任意の位置にIII族元素含有ガスを供給すれば、必ずしも基板Wの半径に沿って直線状に配列する必要はない。本変形例2の動作は、第2の実施形態の動作と同様でよい。従って、本変形例2は、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Further, in FIG. 11, the nozzles 30 </ b> _ <b> 1 to 30 </ b> _ <b> 9 are arranged along the diameter of the substrate W from one end of the substrate W to the other end. However, the nozzles 30_2 to 30_5 do not necessarily need to be arranged linearly along the radius of the substrate W as long as the group III element-containing gas is supplied to arbitrary positions along the circumferences C2 to C5. The nozzles 30_6 to 30_9 need not necessarily be arranged linearly along the radius of the substrate W as long as the group III element-containing gas is supplied to arbitrary positions along the circumferences C2 to C5. The operation of the second modification may be the same as the operation of the second embodiment. Therefore, this modification 2 can obtain the same effect as that of the second embodiment.

尚、上記実施形態は、MOCVDだけで無く、真空度の高いMBE(Molecular Beam Epitaxy)にも適用することができる。   The above embodiment can be applied not only to MOCVD but also to MBE (Molecular Beam Epitaxy) with a high degree of vacuum.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1・・・MOCVD装置、10・・・チャンバ、20・・・ステージ、30・・・第1供給部、40・・・第2供給部、50・・・ヒータ、55・・・駆動部、60・・・コントローラ、W・・・基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... MOCVD apparatus, 10 ... Chamber, 20 ... Stage, 30 ... 1st supply part, 40 ... 2nd supply part, 50 ... Heater, 55 ... Drive part, 60 ... Controller, W ... Board

Claims (10)

基板を搭載可能なステージと、前記基板上にIII族元素含有ガスを供給する第1供給部と、前記基板上にV族元素含有ガスのラジカルまたはイオンを供給する第2供給部とを備えた半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記ステージ上の前記基板を回転させ、
前記第1供給部が前記III族元素含有ガスを周期的に前記基板に供給し、あるいは、前記III族元素含有ガスを前記基板の回転周期に基づいた供給量で供給し、
前記第2供給部がV族元素含有ガスのラジカルまたはイオンを前記基板に供給することを具備した半導体装置の製造方法。
A stage on which a substrate can be mounted; a first supply unit that supplies a Group III element-containing gas onto the substrate; and a second supply unit that supplies radicals or ions of a Group V element-containing gas onto the substrate. A method of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor manufacturing apparatus,
Rotating the substrate on the stage;
The first supply unit periodically supplies the group III element-containing gas to the substrate, or supplies the group III element-containing gas in a supply amount based on a rotation period of the substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second supply unit supplies radicals or ions of a group V element-containing gas to the substrate.
前記第1供給部は、前記基板の中心部から前記基板の端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量で前記III族元素含有ガスを該基板へ供給する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The said 1st supply part supplies the said group III element containing gas to this board | substrate with the flow volume substantially proportional to the distance from this center part from the center part of the said board | substrate to the edge part of the said board | substrate. A method for manufacturing a semiconductor device. 前記第1供給部は、前記III族元素含有ガスの供給と供給停止とを繰り返し実行し、
前記第2供給部は、前記V族元素含有ガスを継続的に供給する、請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
The first supply unit repeatedly executes supply and stop of the group III element-containing gas,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second supply unit continuously supplies the group V element-containing gas.
前記第1供給部は、前記基板の一端部から前記基板の他端部まで該中心部からの距離にほぼ比例した流量で前記III族元素含有ガスを該基板へ供給する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The said 1st supply part supplies the said group III element containing gas to this board | substrate with the flow volume substantially proportional to the distance from this center part from the one end part of the said board | substrate to the other end part of the said board | substrate. Semiconductor device manufacturing method. 前記第1供給部は、III―V族結晶のIII族原子の面密度以上の面密度でIII族原子を供給し、
前記第2供給部は、前記第1供給部から供給されたIII族原子の面密度以上の面密度でV族原子を供給する、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
The first supply unit supplies the group III atom with a surface density equal to or higher than the surface density of the group III atom of the group III-V crystal,
5. The semiconductor according to claim 1, wherein the second supply unit supplies group V atoms at a surface density equal to or higher than a surface density of group III atoms supplied from the first supply unit. 6. Device manufacturing method.
前記第1供給部は、前記基板の表面において中心角θを有する領域に前記III族元素含有ガスを供給し、
前記第2供給部は、前記基板の表面において中心角(2π−θ)を有する領域に前記V族元素含有ガスを供給し、
第1期間において、前記第1供給部は、n1・(α・θ/ω)j0≧j0を満たすように前記III族元素含有ガスを供給し、
第2期間において、前記第2供給部は、n2・(β・(2π−θ)/ω)j0≧n1・(α・θ/ω)j0を満たすように前記V族元素含有ガスを供給する、
j0はIII−V族結晶のIII族原子の面密度であり、ωは前記基板の回転速度であり、n1は前記第1期間における前記基板の回転数であり、n2は前記第2期間における前記基板の回転数であり、前記第1供給部から供給されるIII族原子の面密度をj1とすると、αはj1/j0であり、前記第2供給部から供給されるV族原子の面密度をj2とすると、βはj2/j0である、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
The first supply unit supplies the group III element-containing gas to a region having a central angle θ on the surface of the substrate,
The second supply unit supplies the group V element-containing gas to a region having a central angle (2π−θ) on the surface of the substrate,
In the first period, the first supply unit supplies the group III element-containing gas so as to satisfy n1 · (α · θ / ω) j0 ≧ j0,
In the second period, the second supply unit supplies the group V element-containing gas so as to satisfy n2 · (β · (2π−θ) / ω) j0 ≧ n1 · (α · θ / ω) j0. ,
j0 is the area density of group III atoms of the III-V group crystal, ω is the rotation speed of the substrate, n1 is the rotation speed of the substrate in the first period, and n2 is the rotation speed of the substrate in the second period. The rotation speed of the substrate, where α is j1 / j0 when the surface density of the group III atoms supplied from the first supply unit is j1, and the surface density of the group V atoms supplied from the second supply unit The semiconductor device manufacturing method according to claim 1, wherein β is j2 / j0, where j2 is j2.
前記第1供給部は、前記基板の表面において中心角θを有する領域に前記III族元素含有ガスを供給し、
前記第2供給部は、前記基板の表面において中心角(2π−θ)を有する領域に前記V族元素含有ガスを供給し、
前記第1供給部は、前記基板が1回転するごとに、(α・θ/ω)j0≧j0を満たすように前記III族元素含有ガスを供給し、
前記第2供給部は、前記基板が1回転するごとに、(β・(2π−θ)/ω)j0≧n1・(α・θ/ω)j0を満たすように前記V族元素含有ガスを供給する、
j0はIII−V族結晶のIII族原子の面密度であり、ωは前記基板の回転速度であり、前記第1供給部から供給されるIII族原子の面密度をj1とすると、αはj1/j0であり、前記第2供給部から供給されるV族原子の面密度をj2とすると、βはj2/j0である、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
The first supply unit supplies the group III element-containing gas to a region having a central angle θ on the surface of the substrate,
The second supply unit supplies the group V element-containing gas to a region having a central angle (2π−θ) on the surface of the substrate,
The first supply unit supplies the group III element-containing gas so as to satisfy (α · θ / ω) j0 ≧ j0 every time the substrate rotates once,
The second supply unit supplies the group V element-containing gas so as to satisfy (β · (2π−θ) / ω) j0 ≧ n1 · (α · θ / ω) j0 every time the substrate rotates once. Supply,
j0 is the surface density of group III atoms of the III-V crystal, ω is the rotational speed of the substrate, and when the surface density of group III atoms supplied from the first supply unit is j1, α is j1. 6 is a semiconductor device according to claim 1, wherein β is j2 / j0, where j2 is a surface density of group V atoms supplied from the second supply unit. Manufacturing method.
基板を搭載可能なステージと、
前記基板上にIII族元素含有ガスを供給する複数の孔を有する第1供給部であって、前記孔の開口面積、前記孔の個数、あるいは、前記孔の密度は前記基板の中心部に対応する部分よりも前記基板の端部に対応する部分において大きくあるいは多くなっている、第1供給部と、
前記基板上にV族元素含有ガスのラジカルまたはイオンを供給する第2供給部と、を備えた半導体製造装置。
A stage on which a substrate can be mounted;
A first supply unit having a plurality of holes for supplying a group III element-containing gas on the substrate, wherein an opening area of the holes, the number of the holes, or a density of the holes corresponds to a central part of the substrate. A first supply section that is larger or larger in a portion corresponding to an end portion of the substrate than a portion to be
And a second supply unit for supplying radicals or ions of the group V element-containing gas onto the substrate.
前記孔の開口面積、前記孔の個数、あるいは、前記孔の密度は、前記基板の中心部に対応する部分からの距離にほぼ比例して大きくあるいは多くなっている、請求項8に記載の半導体製造装置。   The semiconductor according to claim 8, wherein the opening area of the holes, the number of the holes, or the density of the holes is increased or increased substantially in proportion to a distance from a portion corresponding to a central portion of the substrate. manufacturing device. 前記第1供給部は、前記基板の中心部に対応する部分からの距離にほぼ比例した流量でIII族元素含有ガスを供給する、請求項8または請求項9に記載の半導体製造装置。   10. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 8, wherein the first supply unit supplies the group III element-containing gas at a flow rate substantially proportional to a distance from a portion corresponding to a central portion of the substrate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023008297A1 (en) * 2021-07-30 2023-02-02 国立大学法人東海国立大学機構 Method for manufacturing group iii nitride semiconductor device
WO2023008295A1 (en) * 2021-07-30 2023-02-02 株式会社Screenホールディングス Method for producing group iii-nitride semiconductor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000187127A (en) * 1997-09-30 2000-07-04 Nec Corp Production of optical semiconductor device
JP2003502878A (en) * 1999-06-24 2003-01-21 ナーハ ガジル、プラサード Atomic layer chemical vapor deposition system
JP2003188104A (en) * 2001-12-14 2003-07-04 Fuji Xerox Co Ltd Apparatus and method for manufacturing nitride semiconductor and remote plasma device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000187127A (en) * 1997-09-30 2000-07-04 Nec Corp Production of optical semiconductor device
JP2003502878A (en) * 1999-06-24 2003-01-21 ナーハ ガジル、プラサード Atomic layer chemical vapor deposition system
JP2003188104A (en) * 2001-12-14 2003-07-04 Fuji Xerox Co Ltd Apparatus and method for manufacturing nitride semiconductor and remote plasma device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023008297A1 (en) * 2021-07-30 2023-02-02 国立大学法人東海国立大学機構 Method for manufacturing group iii nitride semiconductor device
WO2023008295A1 (en) * 2021-07-30 2023-02-02 株式会社Screenホールディングス Method for producing group iii-nitride semiconductor

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