JP2019059636A - Vapor phase growth apparatus - Google Patents

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州吾 新田
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謙太郎 永松
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Abstract

To provide techniques associated with a vapor phase growth device for compound semiconductor.SOLUTION: A vapor phase growth device 1 comprises: a reaction vessel 10; a wafer holder 11 which is arranged in the reaction vessel, and has a wafer holding surface 12a where a wafer is held with a surface of the wafer 13 substantially perpendicularly down: a first raw material gas supply pipe 21 which supplies a first raw material gas G1 into the reaction vessel, and is arranged on a lower side of the wafer holding surface; a second raw material gas supply pipe 22 which supplies a second raw material gas G2 into the reaction vessel, and is arranged on the lower side of the wafer holding surface; and a gas exhaust pipe 23 which is arranged on the lower side of the wafer holding surface. The first raw material gas supply pipe, second raw material gas supply pipe, and gas exhaust pipe are arranged extending substantially perpendicularly, and the distance between an axis A1 perpendicularly to the wafer holding surface via the center of the wafer holding surface and the gas exhaust pipe is larger than the distances between the axis, and the first raw material gas supply pipe and second raw material gas supply pipe.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書では、化合物半導体の気相成長装置に関する技術を開示する。   The present specification discloses a technique related to a vapor phase growth apparatus for a compound semiconductor.

GaN基板の低コストな製造法の構築が要求されている。現在のGaN基板は、1枚ごとに成長する枚葉式が主流であり、高コストの原因であった。なお、関連する技術が特許文献1に開示されている。   There is a demand for the construction of a low-cost manufacturing method of a GaN substrate. The current GaN substrates are mainly single-wafer-type grown one by one, which is the cause of high cost. A related technique is disclosed in Patent Document 1.

特開2002−316892公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-316892

GaNの長尺結晶成長が可能となれば、1つの長尺結晶から複数枚のウェハを生成できるため、基板製造コストを低下させることができる。しかし、GaNを長尺結晶成長させることは困難である。要因の一つとして、結晶成長中に発生したダストがウェハ表面に付着することで、異常成長が発生してしまうことが挙げられる。   If long crystal growth of GaN is possible, a plurality of wafers can be generated from one long crystal, and thus the substrate manufacturing cost can be reduced. However, it is difficult to grow long crystals of GaN. One of the factors is that abnormal growth occurs when dust generated during crystal growth adheres to the wafer surface.

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、反応容器と、反応容器内に配置されているウェハホルダであって、ウェハ表面が略鉛直下向きになるようにウェハを保持するウェハ保持面を備えたウェハホルダと、第1原料ガスを反応容器内に供給する第1原料ガス供給管であって、ウェハ保持面の下方側に配置されている第1原料ガス供給管と、第1原料ガスと反応する第2原料ガスを反応容器内に供給する第2原料ガス供給管であって、ウェハ保持面の下方側に配置されている第2原料ガス供給管と、反応容器内のガスを排気するガス排気管であって、ウェハ保持面の下方側に配置されているガス排気管と、を備えることを特徴とする。また、第1原料ガス供給管、第2原料ガス供給管、およびガス排気管は、略鉛直方向へ伸びるように配置されていることを特徴とする。また、ウェハ保持面の中心を通りウェハ保持面に垂直な軸線とガス排気管との距離が、軸線と第1原料ガス供給管および第2原料ガス供給管との距離よりも大きいことを特徴とする。   A vapor phase growth apparatus is disclosed herein. The vapor phase growth apparatus includes a reaction container, a wafer holder disposed in the reaction container, and a wafer holder having a wafer holding surface for holding the wafer such that the wafer surface is substantially vertically downward, a first raw material A first source gas supply pipe for supplying a gas into the reaction vessel, wherein the first source gas supply pipe disposed on the lower side of the wafer holding surface and a second source gas reacting with the first source gas react with each other. A second source gas supply pipe for supplying the inside of the container, the second source gas supply pipe disposed on the lower side of the wafer holding surface, and a gas exhaust pipe for exhausting the gas in the reaction container; And a gas exhaust pipe disposed below the holding surface. Further, the first source gas supply pipe, the second source gas supply pipe, and the gas exhaust pipe are disposed so as to extend substantially in the vertical direction. Further, the distance between the gas exhaust pipe and the axis perpendicular to the wafer holding surface through the center of the wafer holding surface is larger than the distance between the axis and the first source gas supply pipe and the second source gas supply pipe. Do.

本明細書の気相成長装置では、ウェハ表面を略鉛直下向きに維持することができる。反応容器内で発生したダストが重力によってウェハ表面に落ちてくることがないため、ダストがウェハ表面に付着することを抑制できる。また、ウェハに対して上側へ排気する場合には、排気によってウェハ上側へ舞い上げられたダストが重力で落下することで、ダストがウェハ表面に付着してしまう場合がある。本明細書の気相成長装置では、ガス排気管がウェハ保持面の下方側に配置されているため、反応容器内のガスをウェハに対して下側に排気することができる。ダストが排気によってウェハ上側に舞い上げられることがないため、ダストがウェハ表面に付着することを抑制できる。   In the vapor deposition apparatus of the present specification, the wafer surface can be maintained substantially vertically downward. Since dust generated in the reaction vessel does not fall to the wafer surface by gravity, adhesion of dust to the wafer surface can be suppressed. Further, when the wafer is evacuated upward, the dust may be attached to the surface of the wafer as the dust blown up by the evacuation drops by gravity. In the vapor phase growth apparatus of the present specification, since the gas exhaust pipe is disposed on the lower side of the wafer holding surface, the gas in the reaction vessel can be exhausted to the lower side with respect to the wafer. Since the dust is not swept up to the upper side of the wafer by the exhaust, the dust can be prevented from adhering to the wafer surface.

ウェハホルダ、第1原料ガス供給管、第2原料ガス供給管、およびガス排気管の周囲に配置された第1ヒータをさらに備えていてもよい。   The apparatus may further comprise a wafer holder, a first source gas supply pipe, a second source gas supply pipe, and a first heater disposed around the gas exhaust pipe.

第1原料ガス供給管の経路上に配置される隔壁であって、水平方向に伸びる隔壁と、第1原料ガスを生成する第1原料ガス生成部であって、隔壁の下方側に配置されているとともに第1原料ガス供給管の入口が接続されている第1原料ガス生成部と、第1原料ガス生成部の周囲に配置された第2ヒータと、をさらに備えていてもよい。第1ヒータは隔壁に対して上方側に配置されており、第2ヒータは隔壁に対して下方側に配置されており、第1ヒータの方が第2ヒータよりも加熱温度が高くてもよい。   Partitions arranged on the path of the first source gas supply pipe, which are horizontally extending partitions, and a first source gas generating unit for generating the first source gas, which are arranged below the partitions The fuel cell may further include a first source gas generator connected to the inlet of the first source gas supply pipe and a second heater disposed around the first source gas generator. The first heater is disposed above the partition wall, the second heater is disposed below the partition wall, and the heating temperature of the first heater may be higher than that of the second heater. .

第1原料ガスを反応容器内に供給する複数の第1ノズルと、第2原料ガスを反応容器内に供給する複数の第2ノズルと、が表面に配置されているシャワーヘッドをさらに備えていてもよい。第1原料ガス供給管および第2原料ガス供給管の出口が、シャワーヘッドに接続されていてもよい。シャワーヘッドの表面がウェハ保持面の下方側であってウェハ保持面に対向する位置に配置されていてもよい。ガス排気管はシャワーヘッドの周囲に配置されていてもよい。   The shower head further includes a plurality of first nozzles for supplying the first source gas into the reaction vessel, and a plurality of second nozzles for supplying the second source gas into the reaction vessel. It is also good. The outlets of the first source gas supply pipe and the second source gas supply pipe may be connected to the shower head. The surface of the shower head may be disposed below the wafer holding surface and at a position facing the wafer holding surface. The gas exhaust pipe may be disposed around the shower head.

シャワーヘッドの表面にはシリコンおよび酸素を含まない材料が配置されていてもよい。   A material free of silicon and oxygen may be disposed on the surface of the shower head.

シャワーヘッドの表面にはタングステンを含む材料が配置されていてもよい。   A material containing tungsten may be disposed on the surface of the shower head.

複数の第1ノズルの各々は、第1原料ガスを排出する第1中心孔と、第1中心孔の周囲に配置されており特定ガスを排出する第1周囲孔と、を備えていてもよい。第2ノズルは、第2原料ガスを排出する第2中心孔と、第2中心孔の周囲に配置されており特定ガスを排出する第2周囲孔と、を備えていてもよい。特定ガスは、酸素を含まないガスであって第1原料ガスおよび第2原料ガスと反応しないガスであってもよい。   Each of the plurality of first nozzles may have a first central hole for discharging the first source gas, and a first peripheral hole disposed around the first central hole for discharging the specific gas. . The second nozzle may include a second central hole for discharging the second source gas, and a second peripheral hole arranged around the second central hole for discharging the specific gas. The specific gas may be a gas that does not contain oxygen and does not react with the first source gas and the second source gas.

反応容器内にウェハホルダの上方から略鉛直下方へ特定ガスを供給する特定ガス供給部をさらに備えていてもよい。特定ガスは、酸素を含まないガスであって第1原料ガスおよび第2原料ガスと反応しないガスであってもよい。   The reaction container may further include a specific gas supply unit for supplying a specific gas substantially vertically downward from above the wafer holder. The specific gas may be a gas that does not contain oxygen and does not react with the first source gas and the second source gas.

特定ガスは、水素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンの少なくとも一つを含むガスであってもよい。   The specific gas may be a gas containing at least one of hydrogen, nitrogen, helium, neon, argon and krypton.

ウェハホルダの表面にはシリコンおよび酸素を含まない材料が配置されていてもよい。   A material free of silicon and oxygen may be disposed on the surface of the wafer holder.

ウェハホルダの表面にはタングステンを含む材料が配置されていてもよい。   A material containing tungsten may be disposed on the surface of the wafer holder.

気相成長装置を側面からみた概略断面図である。It is the schematic sectional view which looked at the vapor phase growth apparatus from the side. II−II線における断面図を鉛直上方から見た図である。It is the figure which looked at sectional drawing in the II-II line from the perpendicular upper part. 第1ノズルの上面拡大図およびその断面図である。They are a top enlarged view of a 1st nozzle, and its sectional view. 温度分布を示す図である。It is a figure which shows temperature distribution.

<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を側面から見た概略断面図を示す。気相成長装置1は、HVPE(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、反応容器10を備えている。反応容器10は、円筒形状をしている。反応容器10は、石英で構成されていてもよい。反応容器10の内部には、原料ガス供給部20およびウェハホルダ11が配置されている。
<Configuration of vapor phase growth system>
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a vapor phase growth apparatus 1 according to the technology of the present specification as viewed from the side. The vapor phase growth apparatus 1 is an example of an apparatus configuration for carrying out the HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) method. The vapor phase growth apparatus 1 includes a reaction vessel 10. The reaction vessel 10 has a cylindrical shape. The reaction vessel 10 may be made of quartz. A source gas supply unit 20 and a wafer holder 11 are disposed inside the reaction container 10.

原料ガス供給部20の構造を説明する。原料ガス供給部20は、円筒形状の部材である。原料ガス供給部20は、円筒形のカバー24を備えている。カバー24の上端部には、円盤状のシャワーヘッド50が配置されている。原料ガス供給部20の下部には、HClガス供給管25の入口および第2原料ガス供給管22の入口が配置されている。HClガス供給管25の入口には、HClを含むガスが供給される。HClガス供給管25の出口は、第1原料ガス生成部41に接続されている。第1原料ガス生成部41は、内部に金属ガリウムを格納している。第1原料ガス生成部41は、GaClを含んだ第1原料ガスG1を生成する部位である。第1原料ガス供給管21は、第1原料ガスG1を供給する管である。第1原料ガス供給管21の入口は、第1原料ガス生成部41に接続されている。第1原料ガス供給管21の出口は、シャワーヘッド50に接続されている。第2原料ガス供給管22の入口には、第2原料ガスG2を含むガスが供給される。第2原料ガスG2は、NHを含むガスである。第2原料ガス供給管22の出口は、シャワーヘッド50に接続されている。 The structure of the source gas supply unit 20 will be described. The source gas supply unit 20 is a cylindrical member. The source gas supply unit 20 includes a cylindrical cover 24. At the upper end of the cover 24, a disk-like shower head 50 is disposed. At the lower part of the source gas supply unit 20, the inlet of the HCl gas supply pipe 25 and the inlet of the second source gas supply pipe 22 are disposed. A gas containing HCl is supplied to the inlet of the HCl gas supply pipe 25. The outlet of the HCl gas supply pipe 25 is connected to the first source gas generator 41. The first source gas generation unit 41 stores metallic gallium inside. The first source gas generation unit 41 is a portion that generates a first source gas G1 containing GaCl. The first source gas supply pipe 21 is a pipe that supplies the first source gas G1. The inlet of the first source gas supply pipe 21 is connected to the first source gas generator 41. The outlet of the first source gas supply pipe 21 is connected to the shower head 50. A gas containing the second source gas G2 is supplied to the inlet of the second source gas supply pipe 22. The second source gas G2 is a gas containing NH 3 . The outlet of the second source gas supply pipe 22 is connected to the shower head 50.

第1原料ガス供給管21および第2原料ガス供給管22は、鉛直方向(すなわち図1のz軸方向)へ伸びるように配置されている。第1原料ガス供給管21および第2原料ガス供給管22の経路上には、隔壁42が配置されている。隔壁42は、カバー24内を水平方向に伸びる石英板である。カバー24内の空間は、隔壁42によって上下に隔離されている。   The first source gas supply pipe 21 and the second source gas supply pipe 22 are arranged to extend in the vertical direction (that is, the z-axis direction in FIG. 1). A partition 42 is disposed on the path of the first source gas supply pipe 21 and the second source gas supply pipe 22. The partition wall 42 is a quartz plate extending in the horizontal direction in the cover 24. The space in the cover 24 is vertically separated by the partition wall 42.

シャワーヘッド50は、第1原料ガスG1および第2原料ガスG2をウェハ13の表面近傍へ排出するための部位である。シャワーヘッド50から排出された第1原料ガスG1および第2原料ガスG2は、反応容器10内を矢印Y1方向に鉛直上方に流れる。   The shower head 50 is a portion for discharging the first source gas G1 and the second source gas G2 to the vicinity of the surface of the wafer 13. The first source gas G1 and the second source gas G2 discharged from the shower head 50 flow vertically upward in the reaction container 10 in the direction of the arrow Y1.

シャワーヘッド50の構造を、図2および図3を用いて説明する。図2は、図1のII−II線における断面図を鉛直上方から見た図である。シャワーヘッド50の表面には、第1原料ガスG1を排出する複数の第1ノズル51と、第2原料ガスG2を排出する複数の第2ノズル52が配置されている。多数のノズルから第1原料ガスG1および第2原料ガスG2を排出することで、ウェハ13表面へのガス供給量をウェハ面内で均一化することができる。よって、成長したGaN結晶膜厚のウェハ面内バラつきを抑制することが可能となる。   The structure of the shower head 50 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. A plurality of first nozzles 51 for discharging a first source gas G1 and a plurality of second nozzles 52 for discharging a second source gas G2 are disposed on the surface of the shower head 50. By discharging the first source gas G1 and the second source gas G2 from a large number of nozzles, the amount of gas supplied to the surface of the wafer 13 can be made uniform within the wafer surface. Therefore, it is possible to suppress the wafer in-plane variation of the grown GaN crystal film thickness.

シャワーヘッド50の表面には、シリコンおよび酸素を含まない材料が配置されている。シャワーヘッド50の表面に配置される材料は、高温環境下およびアンモニア雰囲気中で安定している材料が好ましい。本実施例では、シャワーヘッド50の表面にはタングステンを含む材料が配置されている。これにより、第1の効果として、シャワーヘッド50の表面にGaN多結晶が析出してしまうことを抑制できる。これは、タングステンの触媒効果によるものである。第2の効果として、シャワーヘッド50表面の温度を均一化することができる。これは、タングステンが熱伝導率の高い金属であるため、第1ヒータ31によってシャワーヘッド50の外周が加熱されると、シャワーヘッド50の中心まで熱を伝えることができるためである。第3の効果として、シャワーヘッド50から酸素およびシリコンの不純物が発生してしまう事態を防止することができる。これは、シャワーヘッド50の表面を、シリコンおよび酸素を含まない材料であるタングステンで覆っているためである。   A material free of silicon and oxygen is disposed on the surface of the shower head 50. The material disposed on the surface of the shower head 50 is preferably a material that is stable in a high temperature environment and in an ammonia atmosphere. In the present embodiment, a material containing tungsten is disposed on the surface of the shower head 50. As a first effect, this can suppress the deposition of polycrystalline GaN on the surface of the shower head 50. This is due to the catalytic effect of tungsten. As a second effect, the temperature on the surface of the shower head 50 can be made uniform. This is because, since tungsten is a metal having a high thermal conductivity, when the outer periphery of the shower head 50 is heated by the first heater 31, heat can be transmitted to the center of the shower head 50. As a third effect, it is possible to prevent the occurrence of impurities of oxygen and silicon from the shower head 50. This is because the surface of the shower head 50 is covered with tungsten which is a material free of silicon and oxygen.

また図2に示すように、カバー24の上面は、シャワーヘッド50の外周に配置されている。そのため、カバー24の上面は、シャワーヘッド50の一部として機能する。このカバー24の上面にも、タングステンを含む材料を配置してもよい。これにより、カバー24の上面にGaN多結晶が析出してしまうことを抑制できる。   Further, as shown in FIG. 2, the upper surface of the cover 24 is disposed on the outer periphery of the shower head 50. Therefore, the upper surface of the cover 24 functions as a part of the shower head 50. A material containing tungsten may be disposed on the upper surface of the cover 24 as well. Thereby, precipitation of polycrystalline GaN on the upper surface of the cover 24 can be suppressed.

図3に、第1ノズル51の上面拡大図およびその断面図を示す。第1ノズル51は、第1原料ガスG1を排出する中心孔54と、中心孔54の周囲に配置されており特定ガスG3を排出する周囲孔55と、を備えている。特定ガスG3は、酸素を含まないガスであって、第1原料ガスG1および第2原料ガスG2と反応しないガスである。具体例としては、特定ガスG3は、水素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンの少なくとも一つを含むガスである。例えば、窒化物半導体の構成元素であるNを含まない不活性ガスであるアルゴンや、第2原料ガスG2の構成元素であるHを含まない不活性ガスであるヘリウムを用いることで、予期しない反応を抑制してもよい。また、窒素よりも原子半径の大きいアルゴンを特定ガスG3に含ませることで、後述するエアーカーテンの機能を高めることが可能である。なお、第2ノズル52の断面構造についても、図3で説明した第1ノズル51と同様である。すなわち、第2原料ガスG2を排出する中心孔と、中心孔の周囲に配置されており特定ガスG3を排出する周囲孔と、を備えている。   FIG. 3 shows an enlarged top view of the first nozzle 51 and a cross-sectional view thereof. The first nozzle 51 includes a central hole 54 for discharging the first source gas G1, and a peripheral hole 55 disposed around the central hole 54 for discharging the specific gas G3. The specific gas G3 is a gas that does not contain oxygen, and is a gas that does not react with the first source gas G1 and the second source gas G2. As a specific example, the specific gas G3 is a gas containing at least one of hydrogen, nitrogen, helium, neon, argon, and krypton. For example, unexpected reaction occurs by using argon which is an inert gas not containing N which is a constituent element of a nitride semiconductor, or helium which is an inert gas which does not contain H which is a constituent element of the second source gas G2. May be suppressed. Moreover, it is possible to improve the function of the air curtain mentioned later by including the argon whose atomic radius is larger than nitrogen in specific gas G3. The cross sectional structure of the second nozzle 52 is also similar to that of the first nozzle 51 described in FIG. That is, it has a central hole for discharging the second source gas G2, and a peripheral hole disposed around the central hole for discharging the specific gas G3.

これにより、第1ノズル51から排出された第1原料ガスG1の周囲、および、第2ノズル52から排出された第2原料ガスG2の周囲には、特定ガスG3によるガス層を形成することができる。特定ガスG3のガス層は、シャワーヘッド50の表面50a近傍ではエアーカーテンの機能を果たすが、ウェハ13の表面近傍では十分に拡散しているため、エアーカーテンとして機能しない。従って、第1原料ガスG1と第2原料ガスG2とは、シャワーヘッド50の表面50a近傍では混合しないが、ウェハ13の表面近傍では混合する。これにより、シャワーヘッド50の表面50aにGaN多結晶が析出してしまうことを抑制できるとともに、ウェハ13表面にGaN単結晶を成長させることができる。   Thus, a gas layer of the specific gas G3 may be formed around the first source gas G1 discharged from the first nozzle 51 and around the second source gas G2 discharged from the second nozzle 52. it can. The gas layer of the specific gas G3 functions as an air curtain in the vicinity of the surface 50a of the shower head 50, but does not function as an air curtain because it is sufficiently diffused in the vicinity of the surface of the wafer 13. Therefore, the first source gas G1 and the second source gas G2 are not mixed near the surface 50a of the shower head 50, but are mixed near the surface of the wafer 13. As a result, precipitation of polycrystalline GaN on the surface 50 a of the shower head 50 can be suppressed, and a GaN single crystal can be grown on the surface of the wafer 13.

第1ノズル51、第2ノズル52の各々の数や配置レイアウトは、ガスの必要供給量や、ガスフロー状態に与える影響など、様々なパラメータに基づいて自由に設定可能である。またシャワーヘッド50の表面を複数のゾーンに分け、各ゾーンでガス流量を個別に制御することも可能である。また、第1ノズル51、第2ノズル52の形状は様々であってよい。円形、多角形、スリット形状、などであってもよい。   The number and arrangement layout of each of the first nozzle 51 and the second nozzle 52 can be freely set based on various parameters such as the required supply amount of gas and the influence on the gas flow state. It is also possible to divide the surface of the shower head 50 into a plurality of zones and to control the gas flow rate individually in each zone. Further, the shapes of the first nozzle 51 and the second nozzle 52 may be various. It may be a circle, a polygon, a slit shape, or the like.

原料ガス供給部20の周囲には、反応容器10内のガスを排気するガス排気管23が構成されている。図2を用いて説明する。図2は、図1のII−II線における断面図を鉛直上方から見た図である。円筒形の反応容器10の内側に、さらに円筒形の原料ガス供給部20が配置されている。これにより、反応容器10の内壁と、原料ガス供給部20のカバー24の外壁との間に、環状の隙間が形成されている。この環状の隙間が、ガス排気管23として機能する。すなわち、ガス排気管23は、原料ガス供給部20の外壁および反応容器10の内壁に沿って、鉛直下方向(すなわち図2のz軸方向)へ伸びるように配置されている。これによりガス排気管23を、シャワーヘッド50、第1原料ガス供給管21および第2原料ガス供給管22の外周を取り囲むように配置することができる。換言すると、第1原料ガス供給管21、第2原料ガス供給管22、ガス排気管23には、以下の関係が成立する。「ウェハ保持面12aの中心を通りウェハ保持面12aに垂直な軸線A1(図1参照)を想定する。軸線A1とガス排気管23との距離が、軸線A1と第1原料ガス供給管21および第2原料ガス供給管との距離よりも大きい。」   Around the source gas supply unit 20, a gas exhaust pipe 23 for exhausting the gas in the reaction vessel 10 is configured. This will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. Inside the cylindrical reaction vessel 10, a cylindrical source gas supply unit 20 is further disposed. Thus, an annular gap is formed between the inner wall of the reaction vessel 10 and the outer wall of the cover 24 of the raw material gas supply unit 20. The annular gap functions as the gas exhaust pipe 23. That is, the gas exhaust pipe 23 is disposed to extend vertically downward (that is, in the z-axis direction in FIG. 2) along the outer wall of the raw material gas supply unit 20 and the inner wall of the reaction vessel 10. Thus, the gas exhaust pipe 23 can be disposed so as to surround the outer periphery of the shower head 50, the first source gas supply pipe 21, and the second source gas supply pipe 22. In other words, the following relationships hold in the first source gas supply pipe 21, the second source gas supply pipe 22, and the gas exhaust pipe 23. Assuming an axis A1 (see FIG. 1) perpendicular to the wafer holding surface 12a through the center of the wafer holding surface 12a. The distance between the axis A1 and the gas exhaust pipe 23 is It is larger than the distance to the second source gas supply pipe. "

また、ガス排気管23の入口23aを、シャワーヘッド50の側面に位置させることができる。よって図1の矢印Y2に示すように、ウェハ13の表面でGaN結晶成長に使用された第1原料ガスG1および第2原料ガスG2を、シャワーヘッド50の側面方向かつウェハ13の下方向に排気させることができる。反応容器10の下端には、ガス排気管23の出口23bが配置されている。ガス排気管23の入口23aから吸入されたガスは、出口23bからベントラインへ排出される。   Further, the inlet 23 a of the gas exhaust pipe 23 can be positioned on the side surface of the shower head 50. Therefore, as shown by arrow Y2 in FIG. 1, the first source gas G1 and the second source gas G2 used for GaN crystal growth on the surface of the wafer 13 are exhausted in the lateral direction of the shower head 50 and downward of the wafer 13. It can be done. At the lower end of the reaction vessel 10, an outlet 23b of the gas exhaust pipe 23 is disposed. The gas sucked from the inlet 23a of the gas exhaust pipe 23 is discharged from the outlet 23b to the vent line.

また、ガス排気管23の入口23aをシャワーヘッド50の側面に位置させるとともに出口23bを反応容器10の下端に位置させることで、入口23aから出口23bまでの距離を十分に取ることができる。よって、出口23bが円環状のガス排気管23の一部に設けられている場合においても、入口23aではシャワーヘッド50の外周から均一にガスを吸入することができる。これにより、ガスの片流れを防止できる。   Further, by positioning the inlet 23a of the gas exhaust pipe 23 on the side of the shower head 50 and positioning the outlet 23b at the lower end of the reaction vessel 10, the distance from the inlet 23a to the outlet 23b can be sufficiently secured. Therefore, even when the outlet 23 b is provided in a part of the annular gas exhaust pipe 23, the gas can be uniformly sucked from the outer periphery of the shower head 50 at the inlet 23 a. Thereby, it is possible to prevent the partial flow of gas.

ウェハホルダ11は、反応容器10内に配置されている。ウェハホルダ11は、下面にウェハ保持部12を備えている。ウェハ保持部12は、熱伝導率の高い材料で構成されている。本実施例では、ウェハ保持部12はSiC結晶である。これにより、ウェハ13表面の温度を均一化できる。これは、SiCが熱伝導率の高い材料であるため、第1ヒータ31によってウェハ13の外周が加熱されると、ウェハ13の中心まで熱を伝えることができるためである。   The wafer holder 11 is disposed in the reaction container 10. The wafer holder 11 includes a wafer holder 12 on the lower surface. The wafer holder 12 is made of a material having a high thermal conductivity. In the present embodiment, the wafer holding unit 12 is a SiC crystal. Thereby, the temperature on the surface of the wafer 13 can be made uniform. This is because, since SiC is a material having high thermal conductivity, when the outer periphery of the wafer 13 is heated by the first heater 31, heat can be transmitted to the center of the wafer 13.

ウェハ保持部12の下面には、ウェハ保持面12aが配置されている。ウェハ保持面12aは、ウェハ13表面が略鉛直下向きになるようにウェハ13を保持する。ここで「略鉛直下向き」とは、重力で落下してきたダストがウェハ表面に落ちてくることがない向きである。従って、「略鉛直下向き」は、ウェハの法線が鉛直下方向に一致する態様に限定されない。ウェハの法線が鉛直下方向に対して45度までの傾きを含む概念である。シャワーヘッド50の表面は、ウェハホルダ11のウェハ保持面12aの下方側であってウェハ保持面12aに対向する位置に配置されている。   A wafer holding surface 12 a is disposed on the lower surface of the wafer holding unit 12. The wafer holding surface 12a holds the wafer 13 so that the surface of the wafer 13 is substantially vertically downward. Here, “substantially vertically downward” is a direction in which dust dropped by gravity does not fall on the wafer surface. Therefore, “substantially vertically downward” is not limited to the aspect in which the normal of the wafer coincides with the vertically downward direction. The concept is that the normal to the wafer includes an inclination of up to 45 degrees with respect to the vertically downward direction. The surface of the shower head 50 is disposed below the wafer holding surface 12 a of the wafer holder 11 and at a position facing the wafer holding surface 12 a.

ウェハホルダ11の表面には、シリコンおよび酸素を含まない材料が配置されている。本実施例では、ウェハホルダ11の表面にはタングステンを含む材料が配置されている。これにより、ウェハホルダ11の表面へのGaN多結晶の析出を抑制する効果、ウェハホルダ11の表面温度を均一化する効果、酸素およびシリコンの不純物の発生を防止する効果、が得られる。その理由は、シャワーヘッド50で前述した内容と同様である。   A material free of silicon and oxygen is disposed on the surface of the wafer holder 11. In the present embodiment, a material containing tungsten is disposed on the surface of the wafer holder 11. As a result, the effect of suppressing the deposition of polycrystalline GaN on the surface of the wafer holder 11, the effect of making the surface temperature of the wafer holder 11 uniform, and the effect of preventing the generation of impurities of oxygen and silicon can be obtained. The reason is the same as the contents described above for the shower head 50.

ウェハホルダ11の上部には、回転軸14の下端が接続している。回転軸14の上端部は、反応容器10の外部に突出している。回転軸14の上端部は、駆動機構15に接続している。これによりウェハホルダ11は、回転させること、および、反応容器10内で上下に移動させることが可能である。   The upper end of the wafer holder 11 is connected to the lower end of the rotating shaft 14. The upper end portion of the rotating shaft 14 protrudes to the outside of the reaction vessel 10. The upper end portion of the rotary shaft 14 is connected to the drive mechanism 15. Thus, the wafer holder 11 can be rotated and moved up and down in the reaction vessel 10.

反応容器10の上部には、特定ガス供給管16が備えられている。特定ガス供給管16の入口には特定ガスG3が供給される。特定ガスG3は、図1の矢印Y3に示すように、ウェハホルダ11の上方から鉛直下方へ流れ、ガス排気管23の入口23aに吸入される。これにより、特定ガスG3によってダウンフローを生成することができる。   At the upper part of the reaction vessel 10, a specified gas supply pipe 16 is provided. The specific gas G3 is supplied to the inlet of the specific gas supply pipe 16. The specified gas G3 flows vertically downward from above the wafer holder 11 and is sucked into the inlet 23a of the gas exhaust pipe 23, as shown by arrow Y3 in FIG. Thereby, the downflow can be generated by the specific gas G3.

効果を説明する。特定ガスG3のダウンフローにより、第1原料ガスG1、第2原料ガスG2、反応生成物、などがウェハホルダ11の上方へ上昇してくることを防止することができる。これにより、ウェハホルダ11の上部が、GaN多結晶や反応生成物によって汚染されることがない。ウェハホルダ11の上方からダストが落下してくる事態の発生を防止できる。また、ウェハホルダ11上部に配置されている回転軸14およびその回転機構の汚染を防止できるため、ウェハホルダ11の回転動作を安定させることが可能となる。   Explain the effect. The downflow of the specific gas G3 can prevent the first source gas G1, the second source gas G2, the reaction product, and the like from rising above the wafer holder 11. Thus, the upper portion of the wafer holder 11 is not contaminated by the polycrystalline GaN or the reaction product. It is possible to prevent the occurrence of dust falling from above the wafer holder 11. Further, since the contamination of the rotating shaft 14 disposed on the upper portion of the wafer holder 11 and the rotation mechanism thereof can be prevented, the rotating operation of the wafer holder 11 can be stabilized.

反応容器10の外側には、第1ヒータ31および第2ヒータ32が配置されている。第1ヒータ31は、隔壁42に対して上方側に配置されている。第1ヒータ31は、ウェハホルダ11、第1原料ガス供給管21、第2原料ガス供給管22、およびガス排気管23の周囲を取り囲むように配置されている。第2ヒータ32は、隔壁42に対して下方側に配置されている。第2ヒータ32は、第1原料ガス生成部41を取り囲むように配置されている。   A first heater 31 and a second heater 32 are disposed outside the reaction vessel 10. The first heater 31 is disposed above the partition wall 42. The first heater 31 is disposed to surround the wafer holder 11, the first source gas supply pipe 21, the second source gas supply pipe 22, and the gas exhaust pipe 23. The second heater 32 is disposed below the partition wall 42. The second heater 32 is disposed to surround the first source gas generation unit 41.

<気相成長方法>
HVPE法によって、ウェハ13上にGaN層の気相成長を行う方法について説明する。気層成長条件の一例を列挙する。第1原料ガスG1中のGaClと第2原料ガスG2中のNHの供給量は、モル比を1:20とした。反応容器10内の圧力は1000hPa、ガス排気管23の出口23bの圧力は990hPaとした。
<Gas phase growth method>
A method of vapor phase growing a GaN layer on the wafer 13 by the HVPE method will be described. An example of atmosphere growth conditions is listed. The supply amounts of GaCl in the first source gas G1 and NH 3 in the second source gas G2 were set to a molar ratio of 1:20. The pressure in the reaction vessel 10 was 1000 hPa, and the pressure at the outlet 23b of the gas exhaust pipe 23 was 990 hPa.

図1に示すように、第1ヒータ31が配置されている領域R1と第2ヒータ32が配置されている領域R2の境界近傍には、隔壁42が配置されている。隔壁42は断熱材として機能する。従って、隔壁42を境界として加熱温度を領域ごとに個別に制御できる。本実施形態では、第1ヒータ31の方が第2ヒータ32よりも加熱温度を高くする。これにより、図4に示すような温度分布を実現することができる。図4において、横軸は各部材の鉛直方向に沿った位置関係を示しており、縦軸は温度を示している。第1ヒータ31によって、ウェハ13を、GaN結晶成長に十分な温度(1050±50℃)まで加熱することができる。また第2ヒータ32によって、第1原料ガス生成部41を、GaClの発生に必要な温度(750℃以上)まで加熱することができる。なお、ウェハ13と第1原料ガス生成部41との加熱温度には300℃程度の温度差があるが、隔壁42が断熱材として機能することで、温度差を維持した状態でウェハ13と第1原料ガス生成部41との距離を縮めることができる。これにより、気相成長装置1の小型化が可能となる。   As shown in FIG. 1, the partition wall 42 is disposed in the vicinity of the boundary between the region R1 in which the first heater 31 is disposed and the region R2 in which the second heater 32 is disposed. The partition 42 functions as a heat insulating material. Therefore, the heating temperature can be individually controlled for each region with the partition wall 42 as a boundary. In the present embodiment, the first heater 31 has a heating temperature higher than that of the second heater 32. Thereby, a temperature distribution as shown in FIG. 4 can be realized. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the positional relationship along the vertical direction of each member, and the vertical axis indicates the temperature. The first heater 31 can heat the wafer 13 to a temperature (1050 ± 50 ° C.) sufficient for GaN crystal growth. In addition, the first source gas generation unit 41 can be heated by the second heater 32 to a temperature (750 ° C. or more) necessary for generation of GaCl. There is a temperature difference of about 300 ° C. between the heating temperature of the wafer 13 and the first source gas generation unit 41, but the partition wall 42 functions as a heat insulating material to maintain the temperature difference between the wafer 13 and the first The distance to the source gas generating unit 41 can be shortened. Thus, the vapor phase growth apparatus 1 can be miniaturized.

<効果>
HVPE法において、GaNのc面へ長尺結晶(厚膜結晶ともいう)を成長させることは困難である。これは、異常成長の発生を抑制することが困難なためである。異常成長の発生の要因例としては、以下の3つが挙げられる。1つ目の要因は、反応容器内で発生したダストが重力によってウェハ表面に落ちてくることである。2つ目の要因は、シャワーヘッド50の第1ノズル51や第2ノズル52にGaN多結晶が析出することによって、ガス管詰まりやガス流変化が発生してしまうことである。3つ目の要因は、副生成物である塩化アンモニウム粉が、ガス排気管23等に詰まってしまうことでガス流変化が発生することである。
<Effect>
In the HVPE method, it is difficult to grow long crystals (also referred to as thick film crystals) on the c-plane of GaN. This is because it is difficult to suppress the occurrence of abnormal growth. The following three are mentioned as an example of a factor of generating of abnormal growth. The first factor is that dust generated in the reaction vessel falls on the wafer surface by gravity. The second factor is that the deposition of polycrystals of GaN on the first nozzle 51 and the second nozzle 52 of the shower head 50 causes clogging of the gas pipe and changes in gas flow. The third factor is that the ammonium chloride powder, which is a by-product, is clogged in the gas exhaust pipe 23 or the like to cause a gas flow change.

1つ目の要因の対策として、本明細書のウェハホルダ11では、ウェハ13表面を略鉛直下向きに保持することができる。反応容器10内で発生したダストが重力によってウェハ13表面に落ちてくることがないため、ダストがウェハ13表面に付着することを抑制できる。また、ウェハ13に対して上側へ排気する場合には、排気によってウェハ上側へ舞い上げられたダストが重力で落下することで、ダストがウェハ13表面に付着してしまう場合がある。本明細書の気相成長装置1では、ガス排気管23がウェハ保持面12aの下方側に配置されているため、反応容器10内のガスをウェハ13に対して下側に排気することができる。ダストが排気によってウェハ13上側に舞い上げられることがないため、ダストがウェハ13表面に付着することを抑制できる。   As a countermeasure against the first factor, in the wafer holder 11 of the present specification, the surface of the wafer 13 can be held substantially vertically downward. Dust generated in the reaction container 10 does not fall to the surface of the wafer 13 by gravity, so that adhesion of dust to the surface of the wafer 13 can be suppressed. In the case of exhausting the wafer 13 upward, the dust may be attached to the surface of the wafer 13 by gravity falling on the upper side of the wafer. In the vapor phase growth apparatus 1 of the present specification, since the gas exhaust pipe 23 is disposed below the wafer holding surface 12 a, the gas in the reaction vessel 10 can be exhausted downward relative to the wafer 13. . Since the dust is not blown up to the upper side of the wafer 13 by the exhaust, adhesion of the dust to the surface of the wafer 13 can be suppressed.

2つ目の要因の対策として、シャワーヘッド50の表面にタングステンを含む材料を配置している。また、第1原料ガスG1および第2原料ガスG2を排出する中心孔54の周囲に、特定ガスG3を排出する周囲孔55を配置している。これにより、触媒効果やエアーカーテン機能よって、シャワーヘッド50表面へのGaN多結晶の析出を防止できる。   As a measure for the second factor, a material containing tungsten is disposed on the surface of the shower head 50. Further, a surrounding hole 55 for discharging the specific gas G3 is disposed around the center hole 54 for discharging the first source gas G1 and the second source gas G2. Thereby, the deposition of the polycrystalline GaN on the surface of the shower head 50 can be prevented by the catalytic effect and the air curtain function.

3つ目の要因の対策として、ウェハホルダ11、第1原料ガス供給管21、第2原料ガス供給管22、およびガス排気管23の周囲を取り囲むように、第1ヒータ31を配置している。これにより、ウェハホルダ11に保持されているウェハ13を加熱する際に、ガス排気管23も同時に加熱することができる。ウェハ13の加熱温度(約1050℃)は、ガス排気管23内に副生成物である塩化アンモニウム粉が生成されてしまう温度(約200℃)よりも十分に高いため、ガス排気管23内に塩化アンモニウム粉が詰まってしまうことがない。   As a countermeasure for the third factor, the first heater 31 is disposed so as to surround the wafer holder 11, the first source gas supply pipe 21, the second source gas supply pipe 22, and the gas exhaust pipe 23. Thus, when the wafer 13 held by the wafer holder 11 is heated, the gas exhaust pipe 23 can be simultaneously heated. The heating temperature (about 1050 ° C.) of wafer 13 is sufficiently higher than the temperature (about 200 ° C.) at which ammonium chloride powder as a by-product is generated in gas exhaust pipe 23. Ammonium chloride powder never clogs.

<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>
Although the embodiments of the present invention have been described above in detail, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The art set forth in the claims includes various variations and modifications of the specific examples illustrated above.

ヒータの配置されている領域は、領域R1およびR2の2つに分割する態様に限られず、3つ以上に分割してもよい。これにより、ウェハ13、シャワーヘッド50、第1原料ガス生成部41などの温度をさらに緻密に制御することができる。例えば、GaN多結晶を析出させたくない部分の温度を、ウェハ13表面の温度よりも高くしてもよい。具体的には、ウェハ13の周囲に配置されるヒータと、シャワーヘッド50の周囲に配置されるヒータとを個別に配置すればよい。シャワーヘッド50の表面50aの温度を、ウェハ13表面の温度に対して50℃程度高くすることによって、表面50aへのGaN多結晶の析出を防止することが可能となる。   The area in which the heater is disposed is not limited to the aspect of dividing into two of the areas R1 and R2, and may be divided into three or more. Thereby, the temperatures of the wafer 13, the shower head 50, the first source gas generation unit 41, and the like can be more precisely controlled. For example, the temperature of the portion where it is not desired to precipitate the GaN polycrystal may be higher than the temperature of the surface of the wafer 13. Specifically, the heaters disposed around the wafer 13 and the heaters disposed around the shower head 50 may be disposed separately. By raising the temperature of the surface 50 a of the shower head 50 to about 50 ° C. with respect to the temperature of the surface of the wafer 13, it becomes possible to prevent the deposition of GaN polycrystal on the surface 50 a.

GaN結晶成長に十分な温度を1050±50℃と説明した。また、GaClの発生に必要な温度を、750℃以上と説明した。しかし、これらの温度は例示である。例えば、GaN結晶成長に十分な温度は、1050℃±100℃の範囲であってもよい。   The temperature sufficient for GaN crystal growth was described as 1050 ± 50 ° C. In addition, the temperature required to generate GaCl was described as 750 ° C. or higher. However, these temperatures are exemplary. For example, a temperature sufficient for GaN crystal growth may be in the range of 1050 ° C. ± 100 ° C.

ガス排気管23の形状は、本実施形態の形状に限られず、様々な形状であってよい。例えば、複数の細い管をシャワーヘッド50の外周に配置する形状であってもよい。   The shape of the gas exhaust pipe 23 is not limited to the shape of the present embodiment, and may be various shapes. For example, a plurality of thin tubes may be disposed on the outer periphery of the shower head 50.

シャワーヘッド50から排出される特定ガスG3には、HClを添加してもよい。これにより、シャワーヘッド50の表面やノズルに析出したGaN多結晶を分解することが可能となる。   HCl may be added to the specific gas G3 discharged from the shower head 50. This makes it possible to decompose the polycrystalline GaN deposited on the surface of the shower head 50 and the nozzles.

図1に示している、第1原料ガス供給管21、第2原料ガス供給管22、HClガス供給管25の数や配置は一例であり、この形態に限られない。   The number and the arrangement of the first source gas supply pipe 21, the second source gas supply pipe 22, and the HCl gas supply pipe 25 shown in FIG. 1 are an example, and the present invention is not limited to this embodiment.

金属の触媒効果が得られる材料としてタングステンを説明したが、この材料に限られない。モリブデン、ルテニウム、鉄、ニッケル、白金、イリジウム、パラジウム、ロジウムなどの他金属も使用可能である。   Although tungsten has been described as a material from which metal catalytic effects can be obtained, the present invention is not limited to this material. Other metals such as molybdenum, ruthenium, iron, nickel, platinum, iridium, palladium, rhodium and the like can also be used.

ベントラインに不図示のポンプを備えていてもよい。ガス排気管23内の圧力を、ウェハ13表面近傍の圧力に対して負圧にしてもよい。これにより、図1の矢印Y2に示すような、シャワーヘッド50の側面方向かつウェハ13の下方向への排気をよりスムーズに行うことが可能となる。   The vent line may be provided with a pump (not shown). The pressure in the gas exhaust pipe 23 may be negative with respect to the pressure near the surface of the wafer 13. As a result, it is possible to more smoothly exhaust the lateral direction of the shower head 50 and the downward direction of the wafer 13 as shown by the arrow Y2 in FIG.

本明細書に記載の技術は、HVPE法に限らず、様々な成長法に対して適用することが可能である。例えば、MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)法に適用することができる。この場合、第1原料ガスG1としてトリメチルガリウム(Ga(CH))等を使用すればよい。 The techniques described herein are applicable not only to the HVPE method but also to various growth methods. For example, the present invention can be applied to the MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) method. In this case, trimethyl gallium (Ga (CH 3 ) 3 ) or the like may be used as the first source gas G1.

本明細書に記載の技術は、GaNに限らず、様々な化合物半導体の結晶成長に適用することが可能である。例えば、GaAs結晶の成長に適用することができる。この場合、第2原料ガスG2としてアルシン(AsH)を使用すればよい。 The technology described herein is applicable to crystal growth of various compound semiconductors, not limited to GaN. For example, it can be applied to the growth of a GaAs crystal. In this case, arsine (AsH 5 ) may be used as the second source gas G2.

第1原料ガスG1、第2原料ガスG2は、HやNなどのキャリアガスと共に流してもよい。 The first source gas G1 and the second source gas G2 may flow together with a carrier gas such as H 2 or N 2 .

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 the present specification or the drawings exhibit technical usefulness singly or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of application. In addition, the techniques exemplified in the present specification or the drawings can simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of the purposes itself has technical utility.

中心孔54は、第1中心孔の一例である。周囲孔55は、第1周囲孔の一例である。
特定ガス供給管16は、特定ガス供給部の一例である。
The central hole 54 is an example of a first central hole. The surrounding hole 55 is an example of a first surrounding hole.
The specific gas supply pipe 16 is an example of a specific gas supply unit.

1:気相成長装置、10:反応容器、11:ウェハホルダ、12a:ウェハ保持面、21:第1原料ガス供給管、22:第2原料ガス供給管、23:ガス排気管、31:第1ヒータ、32:第2ヒータ、41:第1原料ガス生成部、42:隔壁、50:シャワーヘッド   1: Vapor phase growth apparatus, 10: Reaction vessel, 11: Wafer holder, 12a: Wafer holding surface, 21: First source gas supply pipe, 22: Second source gas supply pipe, 23: Gas exhaust pipe, 31: First Heater, 32: Second heater, 41: First source gas generator, 42: Partition, 50: Shower head

Claims (11)

反応容器と、
前記反応容器内に配置されているウェハホルダであって、ウェハ表面が略鉛直下向きになるようにウェハを保持するウェハ保持面を備えた前記ウェハホルダと、
第1原料ガスを前記反応容器内に供給する第1原料ガス供給管であって、前記ウェハ保持面の下方側に配置されている前記第1原料ガス供給管と、
前記第1原料ガスと反応する第2原料ガスを前記反応容器内に供給する第2原料ガス供給管であって、前記ウェハ保持面の下方側に配置されている前記第2原料ガス供給管と、
前記反応容器内のガスを排気するガス排気管であって、前記ウェハ保持面の下方側に配置されている前記ガス排気管と、
を備え、
前記第1原料ガス供給管、前記第2原料ガス供給管、および前記ガス排気管は、略鉛直方向へ伸びるように配置されており、
前記ウェハ保持面の中心を通り前記ウェハ保持面に垂直な軸線と前記ガス排気管との距離が、前記軸線と前記第1原料ガス供給管および前記第2原料ガス供給管との距離よりも大きいことを特徴とする、化合物半導体の気相成長装置。
A reaction vessel,
A wafer holder disposed in the reaction vessel, the wafer holder having a wafer holding surface for holding the wafer such that the wafer surface is substantially vertically facing downward;
A first source gas supply pipe for supplying a first source gas into the reaction vessel, the first source gas supply pipe disposed below the wafer holding surface;
A second source gas supply pipe for supplying a second source gas that reacts with the first source gas into the reaction container, the second source gas supply pipe being disposed below the wafer holding surface ,
A gas exhaust pipe for exhausting a gas in the reaction vessel, the gas exhaust pipe disposed below the wafer holding surface;
Equipped with
The first source gas supply pipe, the second source gas supply pipe, and the gas exhaust pipe are disposed so as to extend substantially in the vertical direction,
The distance between the gas exhaust pipe and the axis perpendicular to the wafer holding surface through the center of the wafer holding surface is larger than the distance between the axis and the first source gas supply pipe and the second source gas supply pipe What is claimed is: 1. A vapor phase growth apparatus for compound semiconductors.
前記ウェハホルダ、前記第1原料ガス供給管、前記第2原料ガス供給管、および前記ガス排気管の周囲に配置された第1ヒータをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の気相成長装置。   The vapor deposition according to claim 1, further comprising a first heater disposed around the wafer holder, the first source gas supply pipe, the second source gas supply pipe, and the gas exhaust pipe. apparatus. 前記第1原料ガス供給管の経路上に配置される隔壁であって、水平方向に伸びる前記隔壁と、
前記第1原料ガスを生成する第1原料ガス生成部であって、前記隔壁の下方側に配置されているとともに前記第1原料ガス供給管の入口が接続されている前記第1原料ガス生成部と、
前記第1原料ガス生成部の周囲に配置された第2ヒータと、
をさらに備え、
前記第1ヒータは前記隔壁に対して上方側に配置されており、
前記第2ヒータは前記隔壁に対して下方側に配置されており、
前記第1ヒータの方が前記第2ヒータよりも加熱温度が高いことを特徴とする請求項2に記載の気相成長装置。
A partition disposed on a path of the first source gas supply pipe, the partition extending in the horizontal direction;
A first source gas generating unit that generates the first source gas, the first source gas generating unit being disposed below the partition and connected to an inlet of the first source gas supply pipe When,
A second heater disposed around the first source gas generator;
And further
The first heater is disposed above the partition, and
The second heater is disposed below the partition wall, and
The vapor deposition apparatus according to claim 2, wherein the heating temperature of the first heater is higher than that of the second heater.
前記第1原料ガスを前記反応容器内に供給する複数の第1ノズルと、前記第2原料ガスを前記反応容器内に供給する複数の第2ノズルと、が表面に配置されているシャワーヘッドをさらに備え、
前記第1原料ガス供給管および前記第2原料ガス供給管の出口が、前記シャワーヘッドに接続されており、
前記シャワーヘッドの表面が前記ウェハ保持面の下方側であって前記ウェハ保持面に対向する位置に配置されており、
前記ガス排気管は前記シャワーヘッドの周囲に配置されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の気相成長装置。
A shower head having a plurality of first nozzles for supplying the first source gas into the reaction container, and a plurality of second nozzles for supplying the second source gas into the reaction container. In addition,
The outlets of the first source gas supply pipe and the second source gas supply pipe are connected to the shower head,
The surface of the shower head is disposed below the wafer holding surface and at a position facing the wafer holding surface,
The vapor growth apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas exhaust pipe is disposed around the shower head.
前記シャワーヘッドの表面にはシリコンおよび酸素を含まない材料が配置されていることを特徴とする請求項4に記載の気相成長装置。   The vapor growth apparatus according to claim 4, wherein a material free of silicon and oxygen is disposed on a surface of the shower head. 前記シャワーヘッドの表面にはタングステンを含む材料が配置されていることを特徴とする請求項4または5に記載の気相成長装置。   The vapor phase growth apparatus according to claim 4 or 5, wherein a material containing tungsten is disposed on the surface of the shower head. 前記複数の第1ノズルの各々は、
前記第1原料ガスを排出する第1中心孔と、
前記第1中心孔の周囲に配置されており特定ガスを排出する第1周囲孔と、
を備えており、
前記第2ノズルは、
前記第2原料ガスを排出する第2中心孔と、
前記第2中心孔の周囲に配置されており前記特定ガスを排出する第2周囲孔と、
を備えており、
前記特定ガスは、酸素を含まないガスであって前記第1原料ガスおよび前記第2原料ガスと反応しないガスであることを特徴とする請求項4〜6の何れか1項に記載の気相成長装置。
Each of the plurality of first nozzles is
A first center hole for discharging the first source gas;
A first surrounding hole disposed around the first central hole and discharging a specific gas;
Equipped with
The second nozzle is
A second center hole for discharging the second source gas;
A second surrounding hole disposed around the second central hole and discharging the specific gas;
Equipped with
The gas phase according to any one of claims 4 to 6, wherein the specific gas is a gas which does not contain oxygen and which does not react with the first source gas and the second source gas. Growth equipment.
前記反応容器内に前記ウェハホルダの上方から略鉛直下方へ特定ガスを供給する特定ガス供給部をさらに備え、
前記特定ガスは、酸素を含まないガスであって前記第1原料ガスおよび前記第2原料ガスと反応しないガスであることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の気相成長装置。
The reaction container further comprises a specific gas supply unit for supplying a specific gas substantially vertically downward from above the wafer holder in the reaction container,
The gas phase according to any one of claims 1 to 7, wherein the specific gas is a gas which does not contain oxygen and which does not react with the first source gas and the second source gas. Growth equipment.
前記特定ガスは水素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンの少なくとも一つを含むガスであることを特徴とする請求項8に記載の気相成長装置。   9. The vapor phase growth apparatus according to claim 8, wherein the specific gas is a gas containing at least one of hydrogen, nitrogen, helium, neon, argon and krypton. 前記ウェハホルダの表面にはシリコンおよび酸素を含まない材料が配置されていることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の気相成長装置。   The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein a material free of silicon and oxygen is disposed on the surface of the wafer holder. 前記ウェハホルダの表面にはタングステンを含む材料が配置されていることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の気相成長装置。   The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein a material containing tungsten is disposed on the surface of the wafer holder.
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