JP2018135235A - Vapor phase growth device and vapor phase growth method - Google Patents
Vapor phase growth device and vapor phase growth method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018135235A JP2018135235A JP2017030243A JP2017030243A JP2018135235A JP 2018135235 A JP2018135235 A JP 2018135235A JP 2017030243 A JP2017030243 A JP 2017030243A JP 2017030243 A JP2017030243 A JP 2017030243A JP 2018135235 A JP2018135235 A JP 2018135235A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- source gas
- concentration
- gas
- vapor phase
- phase growth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
本明細書では、GaN層の気相成長装置および気相成長法に関する技術を開示する。 The present specification discloses a technique related to a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method for a GaN layer.
特許文献1には、GaN膜の成長方法が開示されている。特許文献1の技術では、Gaを含む有機金属およびHClを含む第1の原料ガスと、NH3を含む第2の原料ガスとを、外部から加熱された反応管内に供給する。これにより、GaN層をウェハ上に成長させることができる。
Gaを含む有機金属とHClとを反応させる際に、反応が十分に行われないと、反応管内のHCl濃度が高くなってしまう。
すると、反応管内の部材が腐食してしまうなど、気相成長装置にダメージが与えられてしまうため、問題である。
When the reaction between the organic metal containing Ga and HCl is not sufficiently performed, the HCl concentration in the reaction tube becomes high.
This is a problem because the members in the reaction tube are corroded and the vapor phase growth apparatus is damaged.
本明細書では、気相成長装置を開示する。この気相成長装置は、ガリウムを含む有機金属を含んだ第1原料ガスと、塩化水素を含んだ第2原料ガスとが供給される加熱容器であって、第1原料ガスと第2原料ガスとの混合ガスを所定温度および所定時間に加熱して反応させることでガリウムと塩素の化合物を含んだ第3原料ガスを排出することが可能な加熱容器を備えることを特徴とする。また、加熱容器から排出された第3原料ガスと、アンモニアを含んだ第4原料ガスとが供給される反応容器であって、ウェハが内部に配置されている反応容器を備えることを特徴とする。 The present specification discloses a vapor phase growth apparatus. This vapor phase growth apparatus is a heating container to which a first source gas containing an organic metal containing gallium and a second source gas containing hydrogen chloride are supplied, the first source gas and the second source gas. A heating vessel capable of discharging a third raw material gas containing a compound of gallium and chlorine by reacting the mixed gas with a gas at a predetermined temperature and for a predetermined time. Further, the reaction vessel is supplied with a third source gas discharged from the heating vessel and a fourth source gas containing ammonia, and includes a reaction vessel in which a wafer is disposed. .
第1原料ガスと第2原料ガスとを反応させて第3原料ガスを生成する際に、反応が十分に行われないと、第3原料ガス中における塩化水素濃度が高くなってしまう場合がある。塩化水素濃度が高いと、気相成長装置にダメージが与えられてしまうなどの不具合が発生してしまう場合がある。本明細書の技術では、加熱容器によって、第1原料ガスと第2原料ガスとを加熱することで反応を促進することができる。反応を十分に行わせることで、第3原料ガスに含まれる塩化水素濃度を抑制することが可能となる。 When the third source gas is generated by reacting the first source gas and the second source gas, the hydrogen chloride concentration in the third source gas may increase if the reaction is not sufficiently performed. . If the hydrogen chloride concentration is high, there may be a problem such as damage to the vapor phase growth apparatus. In the technique of this specification, reaction can be accelerated | stimulated by heating 1st source gas and 2nd source gas with a heating container. By sufficiently carrying out the reaction, it is possible to suppress the concentration of hydrogen chloride contained in the third source gas.
加熱容器から反応容器へ第3原料ガスを供給する第1供給ラインの経路上に配置される分析装置をさらに備えていてもよい。分析装置は、加熱容器から排出される第3原料ガスに含まれている塩化水素の濃度を分析することが可能であってもよい。 You may further provide the analyzer arrange | positioned on the path | route of the 1st supply line which supplies 3rd source gas to a reaction container from a heating container. The analyzer may be capable of analyzing the concentration of hydrogen chloride contained in the third source gas discharged from the heating container.
第1供給ライン上に配置され、第3原料ガスを反応容器に供給するか否かを制御可能なバルブをさらに備えていてもよい。バルブは、第3原料ガスに含まれている塩化水素が第1所定濃度以下であることが分析装置によって分析されている場合に、第3原料ガスを反応容器に供給してもよい。 You may further provide the valve | bulb which is arrange | positioned on a 1st supply line and can control whether 3rd source gas is supplied to a reaction container. The valve may supply the third source gas to the reaction vessel when the analyzer analyzes that hydrogen chloride contained in the third source gas has a first predetermined concentration or less.
加熱容器は、分析装置の分析結果に応じて所定温度を制御することが可能に構成されていてもよい。加熱容器は、分析装置によって分析された第3原料ガスに含まれている塩化水素の濃度が第1所定濃度以下になるように所定温度を制御してもよい。 The heating container may be configured to be able to control the predetermined temperature according to the analysis result of the analyzer. The heating container may control the predetermined temperature so that the concentration of hydrogen chloride contained in the third source gas analyzed by the analyzer is equal to or lower than the first predetermined concentration.
加熱容器へ第2原料ガスを供給する第2供給ライン上に配置され、第2原料ガスの供給量を制御可能なガス供給量制御部をさらに備えていてもよい。ガス供給量制御部は、分析装置の分析結果に応じて第2原料ガスの供給量を制御することが可能に構成されていてもよい。ガス供給量制御部は、分析装置によって分析された第3原料ガスに含まれている塩化水素の濃度が第1所定濃度以下になるように第2原料ガスの供給量を制御してもよい。 A gas supply amount control unit arranged on a second supply line for supplying the second source gas to the heating container and capable of controlling the supply amount of the second source gas may be further provided. The gas supply amount control unit may be configured to be able to control the supply amount of the second source gas in accordance with the analysis result of the analyzer. The gas supply amount control unit may control the supply amount of the second source gas so that the concentration of hydrogen chloride contained in the third source gas analyzed by the analyzer is equal to or lower than the first predetermined concentration.
分析装置は、加熱容器から排出される第3原料ガスに含まれているGaClの濃度をさらに分析することが可能に構成されていてもよい。加熱容器は、分析装置の分析結果に応じて所定温度を制御することが可能に構成されていてもよい。加熱容器は、分析装置によって分析された第3原料ガスに含まれているGaClの濃度が第2所定濃度以上になるように所定温度を制御してもよい。 The analyzer may be configured to be able to further analyze the concentration of GaCl contained in the third source gas discharged from the heating container. The heating container may be configured to be able to control the predetermined temperature according to the analysis result of the analyzer. The heating container may control the predetermined temperature so that the concentration of GaCl contained in the third source gas analyzed by the analyzer is equal to or higher than the second predetermined concentration.
分析装置は、加熱容器から排出される第3原料ガスに含まれているGaClの濃度をさらに分析することが可能に構成されていてもよい。加熱容器へ第2原料ガスを供給する第2供給ライン上に配置され、第2原料ガスの供給量を制御可能なガス供給量制御部をさらに備えていてもよい。ガス供給量制御部は、分析装置の分析結果に応じて第2原料ガスの供給量を制御することが可能に構成されていてもよい。ガス供給量制御部は、分析装置によって分析された第3原料ガスに含まれているGaClの濃度が第2所定濃度以上になるように第2原料ガスの供給量を制御してもよい。 The analyzer may be configured to be able to further analyze the concentration of GaCl contained in the third source gas discharged from the heating container. A gas supply amount control unit arranged on a second supply line for supplying the second source gas to the heating container and capable of controlling the supply amount of the second source gas may be further provided. The gas supply amount control unit may be configured to be able to control the supply amount of the second source gas in accordance with the analysis result of the analyzer. The gas supply amount control unit may control the supply amount of the second source gas so that the concentration of GaCl contained in the third source gas analyzed by the analyzer is equal to or higher than the second predetermined concentration.
分析装置は、質量分析法によって第3原料ガスを分析してもよい。 The analyzer may analyze the third source gas by mass spectrometry.
反応容器は、ウェハを保持するとともにウェハの裏面を加熱することが可能なステージを備えていてもよい。 The reaction container may include a stage capable of holding the wafer and heating the back surface of the wafer.
所定温度は500℃以上であってもよい。 The predetermined temperature may be 500 ° C. or higher.
本明細書に記載の気相成長装置に用いられる分析ユニットであって、加熱容器から反応容器へ第3原料ガスを供給する第1供給ラインの経路上に配置され、第3原料ガスに含まれている塩化水素の濃度を分析することが可能な分析装置と、第1供給ライン上に配置され、第3原料ガスを反応容器に供給するか否かを制御可能なバルブと、を備えていてもよい。バルブは、第3原料ガスに含まれている塩化水素が第1所定濃度以下であることが分析装置によって分析されている場合に、第3原料ガスを反応容器に供給してもよい。 An analysis unit used in the vapor phase growth apparatus described in the present specification, which is disposed on a path of a first supply line for supplying a third source gas from a heating vessel to a reaction vessel, and is included in the third source gas. An analysis device capable of analyzing the concentration of hydrogen chloride, and a valve disposed on the first supply line and capable of controlling whether or not the third source gas is supplied to the reaction vessel. Also good. The valve may supply the third source gas to the reaction vessel when the analyzer analyzes that hydrogen chloride contained in the third source gas has a first predetermined concentration or less.
<気相成長装置の構成>
図1に、本明細書の技術に係る気相成長装置1の概略構成図を示す。気相成長装置1は、MOHVPE(Metal Organic Hydride Vapor Phase Epitaxy)法を実施するための装置構成の一例である。気相成長装置1は、ガス生成部10、分析ユニット30、反応容器60、を備えている。
<Configuration of vapor phase growth apparatus>
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a vapor
ガス生成部10の構造を説明する。ガス供給管11は、バルブ12を介してMFC(Mass Flow Controller)13のガス導入口に接続されている。ガス供給管11は、塩化水素を含んだ第2原料ガスG2を供給する管である。本実施例では、第2原料ガスG2として塩化水素(HCl)の単体ガスを供給する場合を説明する。MFC13のガス排出口は、バルブ14を介してベントラインへ接続している。またMFC13のガス排出口は、バルブ15を介して接続部17に接続している。接続部17は、ガス供給管16にガス供給管11が接続している部位である。
The structure of the
ガス供給管16の導入口には、ガリウムを含む有機金属を含んだ第1原料ガスG1が供給される。ガス供給管16の排出口は、加熱器20のガス導入口22に接続されている。本実施例では、第1原料ガスG1として、TMG(トリメチルガリウム(Ga(CH3)3))および水素(H2)の混合ガスを供給する場合を説明する。接続部17では、第1原料ガスG1と第2原料ガスG2が混合され、混合ガスGMが生成される。混合ガスGMは、加熱器20に供給される。
A first source gas G1 containing an organic metal containing gallium is supplied to the inlet of the
加熱器20は、ヒータ21および内部管24を備えている。内部管24は、加熱器20のガス導入口22とガス排出口23とを接続している。内部管24の周囲には、ヒータ21が配置されている。混合ガスGMは、ガス導入口22からガス排出口23までの距離を、所定時間かけて移動する。この所定時間内に、混合ガスGMは所定温度に加熱される。これにより、混合ガスGMに熱反応を起こさせることで、ガリウムと塩素の化合物を含んだ第3原料ガスG3が生成される。第3原料ガスG3は、加熱器20のガス排出口23から排出される。
The
分析ユニット30の構造を説明する。分析ユニット30は、質量分析装置31およびバルブユニット32を備えている。バルブユニット32は、バルブ33および34を備えている。バルブユニット32は、第3原料ガスG3の供給先を、フローチャネル65とベントラインとの一方に制御可能な装置である。加熱器20のガス排出口23には、ガス供給管40が接続されている。ガス供給管40は、バルブ33を介してフローチャネル65の導入口66に接続しているとともに、バルブ34を介してベントラインへ接続している。
The structure of the
分岐部41において、ガス供給管40からはガス供給管42が分岐している。ガス供給管42の排出口は、質量分析装置31に接続している。質量分析装置31は、質量分析法によって第3原料ガスG3の組成を分析する装置である。質量分析装置31では、例えば、第3原料ガスG3中のHCl、GaCl、GaCl3、CH4、などの濃度を分析することが可能である。質量分析装置31の一例としては、四重極ガス分析装置が挙げられる。質量分析装置31からは、第1信号SS1〜第3信号SS3が出力される。第1信号SS1〜第3信号SS3は、質量分析装置31の分析結果に応じたフィードバック制御を行うための信号である。第1信号SS1は、バルブユニット32に入力される。第2信号SS2は、加熱器20のヒータ21に入力される。第3信号SS3は、MFC13に入力される。
In the
反応容器60の構造を説明する。反応容器60は、フローチャネル65を備える。フローチャネル65には、第4原料ガスG4を供給するガス供給管51、および、窒素(N2)ガスを供給するガス供給管52が接続されている。第4原料ガスG4は、アンモニア(NH3)を含んだガスである。フローチャネル65に供給されたガスは、矢印A1方向に排出される。フローチャネル65は、ウェハ61、サセプタ62、ヒータ63を備えている。ウェハ61上には、GaN層が気相成長される。サセプタ62は、ウェハ61を保持する部位である。ヒータ63は、ウェハ61を裏面から加熱する部位である。ヒータ63を備えることにより、フローチャネル65全体を加熱するホットウォール方式を用いる必要がない。
The structure of the
<気相成長方法>
図1の気相成長装置1は、MOHVPE法によってGaN層の気相成長を行う。MOHVPE法は、HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)法とMOVPE(Metal-organic Vapor Phase Epitaxy)法との特徴を併せ持った気相成長法である。HVPE法は、高温で気体状の塩化物ガスから結晶を成長させる方法である。HVPE法は成長速度が速いが、薄膜を成長させることが困難である。固体金属から金属塩化物ガスを発生させるため、金属塩化物ガスの発生量を微調整できないためである。またMOVPE法は、有機金属を用いて結晶を成長させる方法である。MOVPE法は、固体金属から原料ガスを生成する必要がないため、薄膜を成長させることができる。しかし未分解の有機金属原料に起因した炭素がGaN成長層に混入し、GaN成長層の特性を悪化させてしまう。一方、MOHVPE法は、HClを用いて有機金属原料の分解促進を行いながら、結晶を成長させる方法である。薄膜を成長させることができるとともに、炭素の混入濃度を低下させることができる。
<Vapor phase growth method>
The vapor
気層成長条件の一例を列挙する。HClとTMGの供給量は、モル比を1:1とした。加熱器20内の内部管24の長さは50cm、内部管24内のガス流速は0.01〜1m/s、加熱器20内でのガスの滞在時間(すなわち加熱時間)は0.5〜50秒、とした。第4原料ガスG4の流量は1〜10SLM、ガス供給管52でのN2流量は10〜20SLとした。
An example of the gas phase growth conditions is listed. The molar ratio of the supply amounts of HCl and TMG was 1: 1. The length of the
ガス供給管16から供給された第1原料ガスG1(TMGおよびH2)と、ガス供給管11から供給された第2原料ガスG2(HCl)は、接続部17において混合される。これにより、混合ガスGMが生成される。混合ガスGMは、ガス導入口22から加熱器20内に導入される。
The first source gas G1 (TMG and H 2 ) supplied from the
加熱器20は、混合ガスGMを所定温度に加熱して熱反応させる。熱反応では、TMGとHClとの反応によって、TMGの分解が行われる。これにより、ガリウムと塩素の化合物、炭素と水素の化合物、未反応のHCl、などを含んだ第3原料ガスG3が生成される。生成された第3原料ガスG3は、加熱器20のガス排出口23から排出される。ガリウムと塩素の化合物の一例としては、GaCl、GaCl3、塩化モノメチルガリウム(MMGaCl)、などが挙げられる。炭素と水素の化合物の一例としては、CH4やCH3が挙げられる。第3原料ガスG3に含まれる物質の種類や、そのモル比は、反応条件によって変化する。反応条件としては、加熱温度、加熱時間、TMGおよびHClのモル比、などが挙げられる。
The
加熱器20の効果を説明する。第1原料ガスG1と第2原料ガスG2とを反応させて第3原料ガスG3を生成する際に、TMGとHClとの反応が十分に行われないと、第3原料ガスG3中におけるHCl濃度が高くなってしまう。第3原料ガスG3中のHCl濃度が高くなると、フローチャネル65内の部材が腐食してしまうなど、気相成長装置1にダメージが与えられてしまうため、問題である。そこで本技術では、加熱器20によって、第1原料ガスG1と第2原料ガスG2とを加熱することで、TMGとHClとの反応を促進することができる。反応を十分に行わせることで、第3原料ガスに含まれるHClの濃度上昇を抑制することが可能となる。気相成長装置1に与えられるダメージを抑制することができる。
The effect of the
第3原料ガスG3を、ガス供給管40を介してフローチャネル65に供給する。また第4原料ガスG4(NH3)を、ガス供給管51を介してフローチャネル65に供給する。これにより、第3原料ガスG3とNH3ガスとを反応させることで、ウェハ61上にGaN層を成長させることができる。
The third source gas G3 is supplied to the
バルブユニット32の制御を説明する。バルブユニット32には、質量分析装置31から第1信号SS1がフィードバックされている。第1信号SS1は、第3原料ガスG3に含まれているHClの濃度を示す情報を含んでいる。第3原料ガスG3に含まれているHClが所定濃度以下であることを第1信号SS1が示している場合には、バルブユニット32は、バルブ33を開くとともにバルブ34を閉じる。これにより、第3原料ガスG3をフローチャネル65に供給することができる。一方、第3原料ガスG3に含まれているHClが所定濃度よりも多いことを第1信号SS1が示している場合には、バルブユニット32は、バルブ33を閉じるとともにバルブ34を開く。これにより、第3原料ガスG3をベントラインに排出することができる。これにより、フローチャネル65に高濃度のHClが供給されてしまうことがない。フローチャネル65内の部材に与えられるダメージを抑制することが可能となる。なお、HClの所定濃度は、気相成長装置1に与えられるダメージ量やGaN層の成長速度などを勘案して、適宜設定することができる。
Control of the
加熱器20の制御を説明する。加熱器20には、質量分析装置31から第2信号SS2がフィードバックされている。第2信号SS2は、第3原料ガスG3に含まれているHClの濃度を示す情報を含んでいる。加熱器20のヒータ21は、第3原料ガスG3に含まれているHClの濃度が所定濃度以下になるように、第2信号SS2に基づいて、混合ガスGMの加熱温度を制御する。図2のシミュレーション結果を用いて説明する。横軸は加熱器20における加熱温度であり、縦軸は第3原料ガスG3中のHCl濃度である。図2の斜線領域は、加熱時間を変化させた場合に取り得る値の範囲を示している。図2に示すように、第3原料ガスG3中のHCl濃度は、加熱温度が500℃以上になると急激に低下し、800℃でほぼゼロになる。しかし、加熱器20をステンレス鋼(SUS)で構成する場合には、装置の耐熱温度が500℃〜800℃程度になるため、加熱温度には上限が存在する。よって、質量分析装置31を用いたフィードバック制御を行うことで、加熱温度を加熱器20の耐熱温度内に抑えながら、第3原料ガスG3中のHCl濃度を抑制することができる。これにより、HCl濃度を低減することと、加熱器20の故障を抑制することが、両立可能となる。
Control of the
MFC13の制御を説明する。MFC13には、質量分析装置31から第3信号SS3がフィードバックされている。第3信号SS3は、第3原料ガスG3に含まれているHClの濃度を示す情報を含んでいる。第3原料ガスG3に含まれているHClが所定濃度以上であることを第1信号SS1が示している場合には、MFC13は、HCl濃度が高くなるほど第2原料ガスG2の排出量を減少させるように、制御を行う。これにより、混合ガスGMに含まれるHCl濃度を適正な濃度に制御することが可能となる。よって、TMGと未反応となるHClの量を低減することができるため、第3原料ガス中のHCl濃度を抑制することが可能となる。
Control of the
<変形例>
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
<Modification>
As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
加熱器20の温度制御には、様々な方法を用いることができる。第2信号SS2は、第3原料ガスG3に含まれているGaClの濃度を示す情報を含んでいてもよい。加熱器20のヒータ21は、第3原料ガスG3に含まれているGaClの濃度が所定濃度以上になるように、第2信号SS2に基づいて、混合ガスGMの加熱温度を制御してもよい。図3のシミュレーション結果を用いて説明する。横軸は加熱器20における加熱温度であり、縦軸は第3原料ガスG3中のGaCl濃度である。図3の斜線領域は、加熱時間を変化させた場合に取り得る値の範囲を示している。図3に示すように、第3原料ガスG3中のGaCl濃度は、加熱温度が500℃以上になると急激に上昇し、800℃でほぼ飽和する。GaClは、GaNをウェハ61上に成長させる際の主原料である。従って、GaCl濃度は高いほど望ましい。しかし前述したように、加熱器20の耐熱温度には上限が存在する。従って、質量分析装置31を用いたフィードバック制御を行うことで、加熱温度を耐熱温度内に抑えながら、第3原料ガスG3中のGaCl濃度を最大化することができる。
Various methods can be used for temperature control of the
また、加熱器20のヒータ21は、第3原料ガスG3に含まれているメタン(CH4)の濃度が所定濃度以上になるように、第2信号SS2に基づいて、混合ガスGMの加熱温度を制御してもよい。第3原料ガスG3中のCH4濃度は高いほど望ましい。これは、CH4は安定したガスであり、フローチャネル65内に供給されても反応することがないためである。すなわち、TMGの分解後に発生する炭素をCH4にすることで、GaN層に炭素が取り込まれることを防止できる。そこで、質量分析装置31を用いたフィードバック制御を行うことで、第3原料ガスG3中のCH4濃度を最大化することができる。
Further, the
MFC13の制御には、様々な方法を用いることができる。第3信号SS3は、第3原料ガスG3に含まれているGaClやCH4の濃度を示す情報を含んでいてもよい。MFC13は、第3原料ガスG3に含まれているGaClやCH4の濃度が所定濃度以上になるように、第2原料ガスG2の排出量を制御してもよい。前述したように、第3原料ガスG3中のGaCl濃度やCH4濃度は高いほど好ましいため、第3原料ガスG3の組成を最適な状態に制御することが可能となる。
Various methods can be used to control the
質量分析装置31は、質量分析法に限られず、様々な方法によって第3原料ガスを分析することが可能である。例えば、FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)分光法を用いてもよい。質量分析装置31で分析される物質としてHCl、GaCl、GaCl3、CH4などを例示したが、これらに限られない。様々な物質を分析することが可能である。
The
質量分析装置31では、分析元素の校正のために、校正ガスによるキャリブレーションを定期的に実施してもよい。校正ガスの一例としては、N2に一定量のCH4を混合したガスが挙げられる。
In the
ガリウムを含む有機金属は、TMGに限らない。トリエチルガリウム(C2H5)3Ga)、などを使用することも可能である。ガス供給管52に供給されるキャリアガスは、N2に限られない。H2なども使用可能である。
The organometallic containing gallium is not limited to TMG. Triethylgallium (C 2 H 5 ) 3 Ga) can also be used. Carrier gas supplied to the
分析ユニット30は、気相成長装置1に後付けで組み込むことが可能であってもよい。例えば、気相成長装置1がガス生成部10と反応容器60を備えている場合に、ガス供給管40の引き回し等を改造するだけで、分析ユニット30を追加することが可能であってもよい。
The
分岐部41から質量分析装置31までのガス供給管42の長さを、分岐部41からフローチャネル65の導入口66までのガス供給管の長さに比して、十分に長く構成してもよい。これにより、質量分析装置31には、分析可能な温度まで冷却された第3原料ガスG3を供給することができる。一方、フローチャネル65へは、ガス排出口23から排出された時の温度からの温度低下量が少ない状態で、第3原料ガスG3を供給することができる。よって、フローチャネル65での気相成長を効率よく行うことが可能となる。
Even if the length of the
フィードバック制御は、質量分析装置31で行ってもよい。例えば、第1信号SS1は、バルブ33および33の開閉を制御する信号であってもよい。第2信号SS2は、ヒータ21の温度を制御する信号であってもよい。第3信号SS3は、MFC13内のバルブの開度を制御する信号であってもよい。また、フィードバック制御を行わないとしてもよい。
The feedback control may be performed by the
加熱器20は様々な構成であってもよい。例えば、加熱可能なタンクを備えており、タンクを加熱することで第3原料ガスG3を生成する構成であってもよい。
The
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
TMGおよびH2は、第1原料ガスの一例である。HClは、第2原料ガスの一例である。加熱器20は、加熱容器の一例である。フローチャネル65は、反応容器の一例である。ガス供給管40は、第1供給ラインの一例である。質量分析装置31は、分析装置の一例である。バルブユニット32は、バルブの一例である。ガス供給管11は、第2供給ラインの一例である。MFC13は、供給量制御部の一例である。サセプタ62は、ステージの一例である。
TMG and H 2 are examples of the first source gas. HCl is an example of the second source gas. The
1:気相成長装置、13:MFC、20:加熱器、31:質量分析装置、32:バルブユニット、61:ウェハ、65:フローチャネル、G1:第1原料ガス、G2:第2原料ガス、G3:第3原料ガス、G4:第4原料ガス、GM:混合ガス 1: vapor phase growth apparatus, 13: MFC, 20: heater, 31: mass spectrometer, 32: valve unit, 61: wafer, 65: flow channel, G1: first source gas, G2: second source gas, G3: third source gas, G4: fourth source gas, GM: mixed gas
Claims (16)
前記加熱容器から排出された前記第3原料ガスと、アンモニアを含んだ第4原料ガスとが供給される反応容器であって、ウェハが内部に配置されている前記反応容器と、
を備える気相成長装置。 A heating vessel to which a first source gas containing an organic metal containing gallium and a second source gas containing hydrogen chloride are supplied, the mixed gas of the first source gas and the second source gas being The heating container capable of discharging a third source gas containing a compound of gallium and chlorine by heating and reacting at a predetermined temperature;
A reaction vessel to which the third source gas discharged from the heating vessel and a fourth source gas containing ammonia are supplied, the reaction vessel having a wafer disposed therein;
A vapor phase growth apparatus comprising:
前記分析装置は、前記加熱容器から排出される前記第3原料ガスに含まれている塩化水素の濃度を分析することが可能であることを特徴とする請求項1に記載の気相成長装置。 An analyzer disposed on a path of a first supply line for supplying the third source gas from the heating container to the reaction container;
2. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the analyzer is capable of analyzing a concentration of hydrogen chloride contained in the third source gas discharged from the heating container.
前記バルブは、前記第3原料ガスに含まれている前記塩化水素が第1所定濃度以下であることが前記分析装置によって分析されている場合に、前記第3原料ガスを前記反応容器に供給することを特徴とする請求項2に記載の気相成長装置。 A valve disposed on the first supply line and capable of controlling whether or not to supply the third source gas to the reaction vessel;
The valve supplies the third source gas to the reaction vessel when the analyzer analyzes that the hydrogen chloride contained in the third source gas has a first predetermined concentration or less. The vapor phase growth apparatus according to claim 2.
前記加熱容器は、前記分析装置によって分析された前記第3原料ガスに含まれている前記塩化水素の濃度が第1所定濃度以下になるように前記所定温度を制御することを特徴とする請求項2または3に記載の気相成長装置。 The heating container is configured to be able to control the predetermined temperature according to an analysis result of the analyzer,
The said heating container controls the said predetermined temperature so that the density | concentration of the said hydrogen chloride contained in the said 3rd source gas analyzed by the said analyzer may become below a 1st predetermined density | concentration. 4. The vapor phase growth apparatus according to 2 or 3.
前記ガス供給量制御部は、前記分析装置の分析結果に応じて前記第2原料ガスの供給量を制御することが可能に構成されており、
前記ガス供給量制御部は、前記分析装置によって分析された前記第3原料ガスに含まれている前記塩化水素の濃度が第1所定濃度以下になるように前記第2原料ガスの供給量を制御することを特徴とする請求項2〜4の何れか1項に記載の気相成長装置。 A gas supply amount control unit arranged on a second supply line for supplying the second source gas to the heating container and capable of controlling a supply amount of the second source gas;
The gas supply amount control unit is configured to be able to control the supply amount of the second source gas according to the analysis result of the analyzer,
The gas supply amount control unit controls the supply amount of the second source gas so that the concentration of the hydrogen chloride contained in the third source gas analyzed by the analyzer is equal to or lower than a first predetermined concentration. The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein:
前記加熱容器は、前記分析装置の分析結果に応じて前記所定温度を制御することが可能に構成されており、
前記加熱容器は、前記分析装置によって分析された前記第3原料ガスに含まれている前記GaClの濃度が第2所定濃度以上になるように前記所定温度を制御することを特徴とする請求項2〜5の何れか1項に記載の気相成長装置。 The analyzer is configured to be able to further analyze the concentration of GaCl contained in the third source gas discharged from the heating container,
The heating container is configured to be able to control the predetermined temperature according to an analysis result of the analyzer,
The said heating container controls the said predetermined temperature so that the density | concentration of the said GaCl contained in the said 3rd source gas analyzed with the said analyzer may become more than a 2nd predetermined density | concentration. The vapor phase growth apparatus of any one of -5.
前記加熱容器へ前記第2原料ガスを供給する第2供給ライン上に配置され、前記第2原料ガスの供給量を制御可能なガス供給量制御部をさらに備え、
前記ガス供給量制御部は、前記分析装置の分析結果に応じて前記第2原料ガスの供給量を制御することが可能に構成されており、
前記ガス供給量制御部は、前記分析装置によって分析された前記第3原料ガスに含まれている前記GaClの濃度が第2所定濃度以上になるように前記第2原料ガスの供給量を制御することを特徴とする請求項2〜6の何れか1項に記載の気相成長装置。 The analyzer is configured to be able to further analyze the concentration of GaCl contained in the third source gas discharged from the heating container,
A gas supply amount control unit arranged on a second supply line for supplying the second source gas to the heating container and capable of controlling a supply amount of the second source gas;
The gas supply amount control unit is configured to be able to control the supply amount of the second source gas according to the analysis result of the analyzer,
The gas supply amount control unit controls the supply amount of the second source gas so that the concentration of GaCl contained in the third source gas analyzed by the analyzer is equal to or higher than a second predetermined concentration. The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 2 to 6, wherein
前記加熱容器から前記反応容器へ前記第3原料ガスを供給する第1供給ラインの経路上に配置され、前記第3原料ガスに含まれている塩化水素の濃度を分析することが可能な分析装置と、
前記第1供給ライン上に配置され、前記第3原料ガスを前記反応容器に供給するか否かを制御可能なバルブと、
を備えており、
前記バルブは、前記第3原料ガスに含まれている前記塩化水素が第1所定濃度以下であることが前記分析装置によって分析されている場合に、前記第3原料ガスを前記反応容器に供給することを特徴とする分析ユニット。 An analysis unit used in the vapor phase growth apparatus according to claim 1,
An analyzer that is disposed on a path of a first supply line that supplies the third source gas from the heating vessel to the reaction vessel, and that can analyze the concentration of hydrogen chloride contained in the third source gas When,
A valve disposed on the first supply line and capable of controlling whether or not to supply the third source gas to the reaction vessel;
With
The valve supplies the third source gas to the reaction vessel when the analyzer analyzes that the hydrogen chloride contained in the third source gas has a first predetermined concentration or less. An analysis unit characterized by that.
前記混合ガスを所定温度に加熱して反応させることでガリウムと塩素の化合物を含んだ第3原料ガスを生成する第3原料ガス生成工程と、
前記第3原料ガスと、アンモニアを含んだ第4原料ガスと、をウェハが配置されている反応容器内に供給することで、前記ウェハ上にGaN層を成長させる成長工程と、
を備えることを特徴とする気相成長法。 A mixed gas generating step for generating a mixed gas of a first source gas containing an organic metal containing gallium and a second source gas containing hydrogen chloride;
A third raw material gas generating step for generating a third raw material gas containing a compound of gallium and chlorine by reacting the mixed gas at a predetermined temperature; and
A growth step of growing a GaN layer on the wafer by supplying the third source gas and a fourth source gas containing ammonia into a reaction vessel in which the wafer is disposed;
A vapor phase growth method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017030243A JP2018135235A (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Vapor phase growth device and vapor phase growth method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017030243A JP2018135235A (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Vapor phase growth device and vapor phase growth method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018135235A true JP2018135235A (en) | 2018-08-30 |
Family
ID=63365250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017030243A Pending JP2018135235A (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Vapor phase growth device and vapor phase growth method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018135235A (en) |
-
2017
- 2017-02-21 JP JP2017030243A patent/JP2018135235A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101353334B1 (en) | Abatement of reaction gases from gallium nitride deposition | |
US8465587B2 (en) | Modern hydride vapor-phase epitaxy system and methods | |
JP6117169B2 (en) | Gallium trichloride injection system | |
KR101390425B1 (en) | Temperature-controlled Purge gate valve for Chemical Vapor Deposition Chamber | |
US9580836B2 (en) | Equipment for high volume manufacture of group III-V semiconductor materials | |
US8382898B2 (en) | Methods for high volume manufacture of group III-V semiconductor materials | |
KR101094913B1 (en) | Manufacturing process system for forming a group iii-v semiconductor material | |
US20090223441A1 (en) | High volume delivery system for gallium trichloride | |
US8486192B2 (en) | Thermalizing gas injectors for generating increased precursor gas, material deposition systems including such injectors, and related methods | |
US9481943B2 (en) | Gallium trichloride injection scheme | |
JP2007039272A (en) | Hydride vapor growth system, method for producing group iii nitride semiconductor substrate and group iii nitride semiconductor substrate | |
JP2017108155A (en) | High pressure chemical vapor deposition apparatuses and methods, and compositions produced therewith | |
JP2018135235A (en) | Vapor phase growth device and vapor phase growth method | |
JP2021093500A (en) | Vapor growth device and vapor growth method | |
McCall et al. | Three-Dimensional Modeling of the High Pressure Organometallic Chemical Vapor Deposition of InN using Trimethylindium and Ammonia | |
WO2008064085A2 (en) | Abatement system for gallium nitride reactor exhaust gases | |
JPS58115816A (en) | Vapor growing device for compound semiconductor | |
JPS60176991A (en) | Device for growing crystal of organometallic thermal decomposition |