JP3485285B2 - Vapor phase growth method and vapor phase growth apparatus - Google Patents

Vapor phase growth method and vapor phase growth apparatus

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JP3485285B2 JP25800995A JP25800995A JP3485285B2 JP 3485285 B2 JP3485285 B2 JP 3485285B2 JP 25800995 A JP25800995 A JP 25800995A JP 25800995 A JP25800995 A JP 25800995A JP 3485285 B2 JP3485285 B2 JP 3485285B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は気相成長装置に関
し、特に、III族−窒素化合物半導体の気相成長装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vapor phase growth apparatus, and more particularly to a group III-nitrogen compound semiconductor vapor phase growth apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、青色発光デバイスについて、その
構成材料としてII−VI族、SiC、窒化ガリウム系化合
物半導体を用いたものの研究が進められている。このよ
うな構成材料の中でも窒化ガリウム系化合物半導体は、
最近、室温で優れた発光特性を示すことが発表されてお
り、これを用いた青色LEDも開発され、さらに青色レ
ーザの開発も進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, studies have been conducted on blue light emitting devices using II-VI group, SiC, and gallium nitride compound semiconductors as constituent materials. Among such constituent materials, gallium nitride compound semiconductor is
Recently, it has been announced that it exhibits excellent emission characteristics at room temperature, a blue LED using the same has been developed, and a blue laser has also been developed.

【0003】ところで、現在の窒化ガリウム系化合物半
導体の成長方法は、MOCVD、MBEなどの気相成長
方法が主流であるが、窒化ガリウム系化合物半導体は構
成元素の窒素の平衡蒸気圧が極めて高いため、超高真空
中での成長では窒素の空孔が生じやすい。よって現時点
ではMBEよりもMOCVD成長の方が比較的容易に高
品質の結晶が得られるとして、研究開発が盛んに行われ
ている。
By the way, the current growth method of gallium nitride-based compound semiconductors is mainly vapor phase growth methods such as MOCVD and MBE. However, gallium nitride-based compound semiconductors have an extremely high equilibrium vapor pressure of nitrogen as a constituent element. , Nitrogen vacancies are likely to occur in the growth in an ultrahigh vacuum. Therefore, at the present time, research and development are actively conducted because MOCVD growth is relatively easy to obtain a high-quality crystal than MBE.

【0004】例えば、特開昭60−207332号公報
には、青色発光素子の構成材料としての窒化ガリウム結
晶を成長する結晶成長方法が開示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-207332 discloses a crystal growth method for growing a gallium nitride crystal as a constituent material of a blue light emitting element.

【0005】この公報に開示の方法では、GaN結晶の
成長を第1段階と第2段階に分けて行うようにしてい
る。つまり、第1段階ではGaN結晶の成長を成膜界面
の応力の小さいMOCVD法により行い、第2段階では
GaN結晶の成長を、良質の結晶性が得られるCVD法
により行うようにしている。上記MOCVD法による第
1段階では、サセプタ上に載置された基板に対して、基
板表面と垂直方向に成膜ガスを流す縦型反応炉を用い、
またCVD法による第2段階では、該基板に対して、そ
の表面に平行な方向に成膜ガスを流す横型反応炉を用い
ている。上記各反応炉では、III族有機金属と窒素の水
素化化合物原料とが別々のガス導入経路から供給される
ようになっており、特に上記縦型反応炉では、III族有
機金属ガスの吹き出し口と窒素の水素化化合物のガス原
料の吹き出し口を独立して設けている。
In the method disclosed in this publication, the growth of the GaN crystal is divided into a first stage and a second stage. That is, in the first step, the GaN crystal is grown by the MOCVD method in which the stress at the film-forming interface is small, and in the second step, the GaN crystal is grown by the CVD method that can obtain good crystallinity. In the first step by the MOCVD method, a vertical reaction furnace is used to flow a film forming gas in a direction perpendicular to the substrate surface with respect to the substrate placed on the susceptor,
Further, in the second step by the CVD method, a horizontal reaction furnace in which a film forming gas is caused to flow in a direction parallel to the surface of the substrate is used. In each of the reaction furnaces, the group III organic metal and the nitrogen hydride compound raw material are adapted to be supplied from separate gas introduction paths, and particularly in the vertical reactor, the group III organic metal gas outlet is provided. Independently, an outlet for the gas raw material of the hydrogenated compound of nitrogen is provided.

【0006】また、特開平4−238890号公報に
は、III族−窒素化合物半導体のMOCVD成長方法と
して、III族有機金属ガスと窒素の水素化化合物のガス
とについてそれぞれのガス導入経路を有し、反応管の直
前で該両ガス導入経路を合流させた気相成長装置を用
い、上記両成膜ガスを交互に反応室に供給するようにし
たものが開示されている。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 4-238890 discloses a group III-nitrogen compound semiconductor MOCVD growth method in which a group III organometallic gas and a nitrogen hydride compound gas are provided respectively. There is disclosed a method in which a vapor phase growth apparatus in which the both gas introduction paths are joined immediately before the reaction tube is used and the both film forming gases are alternately supplied to the reaction chamber.

【0007】このように上記各公報開示のIII族−窒素
化合物半導体のMOCVD成長では、III族有機金属と
窒素の水素化化合物の気相反応を避けるため、III族有
機金属と窒素の水素化化合物原料とを分離して供給する
方法がとられている。
As described above, in MOCVD growth of the group III-nitrogen compound semiconductors disclosed in the above publications, in order to avoid a gas phase reaction between the group III organic metal and the hydrogenated compound of nitrogen, a hydrogenated compound of the group III organic metal and nitrogen is avoided. A method of separating and supplying the raw material is adopted.

【0008】ところが、上記両公報開示の方法では、ど
ちらもMOCVD成長装置として縦型炉を用いているた
め、原料ガス及びキャリアガスの流れる方向が基板表面
に垂直であり、ガスが基板にぶつかることによるガス流
の乱れに起因して、大面積の均質な膜を得ることができ
ないという問題がある。
However, in both the methods disclosed in the above publications, since the vertical furnace is used as the MOCVD growth apparatus, the source gas and the carrier gas flow in a direction perpendicular to the substrate surface, and the gas collides with the substrate. Due to the turbulence of the gas flow due to, there is a problem that a large-area homogeneous film cannot be obtained.

【0009】そこで、このような縦型反応炉における問
題を解決したものとして、成膜ガスを反応室内で、基板
の表面にほぼ平行な方向に流すように構成した横型反応
炉を有するMOCVD装置がすでに開発されている。
Therefore, as a solution to such a problem in the vertical reaction furnace, there is provided a MOCVD apparatus having a horizontal reaction furnace configured to flow a film forming gas in the reaction chamber in a direction substantially parallel to the surface of the substrate. Has already been developed.

【0010】図4は、従来の横型反応炉を有するMOC
VD装置を説明するための図であり、図4(a)はその
構造を模式的に示す図である。図において、201はM
OCVD装置で、原料ガスを基板表面にほぼ平行な方向
に流すように構成した石英反応管1を有している。該反
応管1は、その長手方向に平行な周壁が2重構造となっ
ており、該反応管1を冷却水により冷却できるようにな
っている。また該反応管1の周囲には、高周波誘導加熱
コイル2が取り付けられており、該反応管1の内部に
は、高周波誘導加熱コイル2に対応させて、基板4を載
置するためのカーボンサセプタ3が設けられている。
FIG. 4 shows a MOC having a conventional horizontal reactor.
It is a figure for explaining a VD device, and Drawing 4 (a) is a figure showing the structure typically. In the figure, 201 is M
The OCVD apparatus has a quartz reaction tube 1 configured to flow a source gas in a direction substantially parallel to the substrate surface. The peripheral wall of the reaction tube 1 parallel to the longitudinal direction has a double structure, and the reaction tube 1 can be cooled by cooling water. Further, a high frequency induction heating coil 2 is attached around the reaction tube 1, and a carbon susceptor for mounting a substrate 4 inside the reaction tube 1 corresponding to the high frequency induction heating coil 2. 3 is provided.

【0011】また、該反応管1のガス導入側端の開口
部、及びガス排出側端の開口部は、それぞれフランジ8
a,8bにより塞がれており、該ガス導入側端フランジ
8aには、3つのガス導入管5,6,7が該フランジ8
aを貫通させて取り付けられており、各ガス導入管5,
6,7のガス吹き出し口5a,6a,7aは、上記サセ
プタ4上に載置された基板の近傍にて、この順に基板表
面から鉛直方向に遠ざかるよう位置している。ここで該
基板4の幅Wは50mmであり、各ガス導入管の吹き出
し口から基板までの、反応管長手方向における距離Dは
30mmとなっている。
The opening at the gas introduction side end and the opening at the gas discharge side end of the reaction tube 1 are each provided with a flange 8
a, 8b, and three gas introduction pipes 5, 6, 7 are provided on the gas introduction side end flange 8a.
a is penetrated and attached, and each gas introduction pipe 5,
The gas outlets 5a, 6a, and 7a of 6 and 7 are located in the vicinity of the substrate placed on the susceptor 4 so as to be distant from the substrate surface in the vertical direction in this order. Here, the width W of the substrate 4 is 50 mm, and the distance D in the longitudinal direction of the reaction tube from the outlet of each gas introduction pipe to the substrate is 30 mm.

【0012】ここでは、上記ガス導入管5からは窒素の
水素化合物が、ガス導入管6からは有機金属ガスが、ガ
ス導入管7からは水素と窒素の混合ガスが供給されるよ
うになっている。
Here, the hydrogen compound of nitrogen is supplied from the gas introducing pipe 5, the organometallic gas is supplied from the gas introducing pipe 6, and the mixed gas of hydrogen and nitrogen is supplied from the gas introducing pipe 7. There is.

【0013】また、上記反応管1周壁のガス排出側端近
傍には、ガス排出用開口9が形成されている。
Further, a gas discharge opening 9 is formed near the gas discharge side end of the peripheral wall of the reaction tube 1.

【0014】このような構成のMOCVD装置201で
は、各ガス導入管から供給された成膜用ガスは、サセプ
タ3上に載置された基板1の表面に沿って流れることと
なり、このため基板表面との衝突によるガス流の乱れは
ほとんどない。
In the MOCVD apparatus 201 having such a structure, the film-forming gas supplied from each gas introduction tube flows along the surface of the substrate 1 placed on the susceptor 3, and therefore the substrate surface. There is almost no disturbance of the gas flow due to collision with.

【0015】図4(b)は、上記横型反応管を有するM
OCVD装置201によりGaN膜を基板上に成長した
場合の、基板上の各部分での成膜速度(μm/h)をグ
ラフで示しており、縦軸に成膜速度、横軸に、基板表面
上での上記ガス導入管の吹き出し口側端からの距離をと
っている。この図4(b)から、GaN膜は、基板の吹
き出し口直下部分ではほとんど成長せず、また成長に寄
与するIII族有機金属の量が少なく、原料の収率が悪く
なっていることが分かる。
FIG. 4B shows an M having the horizontal reaction tube.
When the GaN film is grown on the substrate by the OCVD device 201, the film forming rate (μm / h) at each portion on the substrate is shown in a graph, the vertical axis indicates the film forming rate, and the horizontal axis indicates the substrate surface. The distance from the end of the gas introduction pipe on the outlet side is taken. From FIG. 4B, it can be seen that the GaN film hardly grows in the portion directly below the outlet of the substrate, and the amount of the group III organic metal that contributes to the growth is small, resulting in a poor raw material yield. .

【0016】また、図5は、横型反応管を有するMOC
VD装置の他の構成例を説明するための図であり、図5
(a)はその断面構造を模式的に示している。図におい
て、202は原料ガスを基板の表面にほぼ平行な方向に
流すように構成した石英反応管1を有するMOCVD装
置であり、この装置は、上記図4に示すMOCVD装置
201における、水素化物化合物ガスを供給するガス導
入管5と、有機金属化合物ガスを供給するガス導入管6
との上下の配置関係を逆にしたものである。つまりこの
MOCVD装置202の反応管1では、窒素の水素化合
物を導入するためのガス導入管5は、有機金属を導入す
るためのガス導入管6の上側に位置しており、そのガス
吹き出し口5a及び6aの上下関係も、上記MOCVD
装置201とは逆になっている。
FIG. 5 shows an MOC having a horizontal reaction tube.
5 is a diagram for explaining another configuration example of the VD device, and FIG.
(A) schematically shows the cross-sectional structure. In the figure, 202 is an MOCVD apparatus having a quartz reaction tube 1 configured to flow a source gas in a direction substantially parallel to the surface of the substrate. This apparatus is the hydride compound in the MOCVD apparatus 201 shown in FIG. Gas introduction pipe 5 for supplying gas and gas introduction pipe 6 for supplying organometallic compound gas
It is the reverse of the upper and lower layout relationship. That is, in the reaction tube 1 of this MOCVD apparatus 202, the gas introduction pipe 5 for introducing the hydrogen compound of nitrogen is located above the gas introduction pipe 6 for introducing the organic metal, and its gas outlet 5a. Also, the upper and lower relations of 6a and 6a are the same as those in the MOCVD.
It is the opposite of device 201.

【0017】図5(b)は、図4(b)と同一の座標に
より、上記MOCVD装置202によりGaN膜を基板
上に成長した場合の、基板上の各部分での成膜速度(μ
m/h)をグラフで示しており、この図から、GaNの
成長は、基板の吹き出し口直下部分に集中していること
が分かる。
FIG. 5B shows the film forming rate (μ) at each portion on the substrate when the GaN film is grown on the substrate by the MOCVD apparatus 202 with the same coordinates as FIG. 4B.
m / h) is shown in the graph, and it can be seen from this figure that the growth of GaN is concentrated in the portion directly below the outlet of the substrate.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来の技術では以下のような問題がある。
As described above, the conventional techniques have the following problems.

【0019】すなわち、上記公報に開示の方法では、ど
ちらもMOCVD成長装置として縦型炉を用いているた
め、原料ガス及びキャリアガスの流れる方向が基板表面
に垂直であり、ガスが基板にぶつかることによるガス流
の乱れに起因して、大面積の均質な膜を得ることができ
ないという問題がある。
That is, in both of the methods disclosed in the above publications, the vertical furnace is used as the MOCVD growth apparatus, so that the direction in which the source gas and the carrier gas flow is perpendicular to the substrate surface, and the gas collides with the substrate. Due to the turbulence of the gas flow due to, there is a problem that a large-area homogeneous film cannot be obtained.

【0020】また、III族有機金属の窒素の水素化化合
物に対する拡散定数は、III族有機金属の水素に対する
拡散定数よりも極端に小さい。またIII族−窒素化合物
半導体のMOCVD成長では通常のGaAs系のMOC
VD成長に比べV/III比が10倍以上と大きく、III族
有機金属と窒素の水素化化合物の混ざりが悪さがIII族
−窒素化合物半導体の結晶性,組成および均一性に大き
く影響する。
The diffusion constant of the group III organic metal for hydrogenated compounds of nitrogen is extremely smaller than the diffusion constant of group III organic metal for hydrogen. Further, in the MOCVD growth of the group III-nitrogen compound semiconductor, a normal GaAs MOC is used.
The V / III ratio is as large as 10 times or more as compared with the VD growth, and the poor mixing of the group III organic metal and the nitrogen hydride compound greatly affects the crystallinity, composition and uniformity of the group III-nitrogen compound semiconductor.

【0021】このため、横型反応管を有するMOCVD
装置においても、単にIII族有機金属ガスの吹き出し口
と窒素の水素化化合物ガスの吹き出し口とを別々に設け
た構成では均一な膜厚で成膜できないという問題があ
る。
Therefore, MOCVD having a horizontal reaction tube
Also in the apparatus, there is a problem that a uniform film thickness cannot be formed with a configuration in which a blowout port for the group III organometallic gas and a blowout port for the nitrogen hydride compound gas are separately provided.

【0022】つまり、図4(a)に示すように、窒素の
水素化化合物ガスの吹き出し口5aを基板に近くなるよ
うサセプタ表面上の低い位置に設置し、III族有機金属
ガスの吹き出し口6aを基板から遠くなるようサセプタ
表面上の高い位置に設置すると、図4(b)に示すよう
に、GaNは吹き出し口直下ではほとんど成長せず、ま
た成長に寄与するIII族有機金属の量が少なく、原料の
収率が悪くなってしまう。
That is, as shown in FIG. 4 (a), the blowing port 5a for the hydrogenated compound gas of nitrogen is set at a low position on the surface of the susceptor so as to be close to the substrate, and the blowing port 6a for the group III organometallic gas is placed. When GaN is placed at a high position on the surface of the susceptor far from the substrate, as shown in FIG. 4 (b), GaN hardly grows directly under the blowing port, and the amount of group III organic metal contributing to the growth is small. However, the yield of raw materials will deteriorate.

【0023】一方、図5(a)に示すように、III族有
機金属ガスの吹き出し口6aを基板に近くなるようサセ
プタ表面上の低い位置に設置し、窒素の水素化化合物ガ
スの吹き出し口5aを基板から遠くなるようサセプタ表
面上の高い位置に設置すると、GaNの成長は図5
(b)に示すように、基板の吹き出し口直下部分に集中
することとなる。
On the other hand, as shown in FIG. 5A, the blowing port 6a for the group III organometallic gas is installed at a low position on the surface of the susceptor so as to be close to the substrate, and the blowing port 5a for the hydrogenated compound gas of nitrogen is formed. When GaN is placed at a high position on the surface of the susceptor far from the substrate, GaN grows as shown in FIG.
As shown in (b), it will be concentrated on the portion directly below the outlet of the substrate.

【0024】従って、縦型反応管を有するMOCVD装
置、あるいは横型反応管を有するMOCVD装置のいず
れの成長装置を用いても、膜厚が均一な大面積のGaN
膜を得ることは極めて困難であるという問題がある。
Therefore, no matter whether the growth apparatus of the MOCVD apparatus having the vertical reaction tube or the MOCVD apparatus having the horizontal reaction tube is used, a large-area GaN having a uniform film thickness is used.
There is a problem that it is extremely difficult to obtain a film.

【0025】なお、MOCVD装置では、基板を載置す
るサセプタを回転可能な構成とし、成膜時に基板を回転
させて、膜厚や組成の均一化を図るようにしているが、
GaN膜の成長は、III族有機金属ガスと窒素の水素化
化合物原料ガスとを別々のガス吹き出し口から吹き出す
ようにしている、またGaN膜の成長が1000℃以上
と高温で行われるなどの点から、膜厚のばらつきがGa
As系に比べ極端に大きく、回転だけでは均一な膜厚の
大面積のGaN膜を得ることがかなり難しいという問題
がある。
In the MOCVD apparatus, the susceptor on which the substrate is placed is configured to be rotatable, and the substrate is rotated at the time of film formation to make the film thickness and composition uniform.
In the growth of the GaN film, the group III organometallic gas and the nitrogen hydride compound source gas are blown out from different gas outlets, and the growth of the GaN film is performed at a high temperature of 1000 ° C. or higher. Therefore, the variation in film thickness is Ga
There is a problem in that it is extremely large compared to the As system, and it is quite difficult to obtain a large-area GaN film with a uniform film thickness only by rotation.

【0026】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、膜厚及び混晶比が均一な大面積の
III族−窒素化合物半導体薄膜を形成することができる
気相成長装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and has a large area with a uniform film thickness and mixed crystal ratio.
An object is to obtain a vapor phase growth apparatus capable of forming a Group III-nitrogen compound semiconductor thin film.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】そこで、本件発明者は、
原料としてIII族有機金属化合物及び窒素の水素化化合
物を用いた気相成長法により、従来よりも大面積の均一
な膜厚のIII族−窒素化合物半導体結晶を得るべく、各I
II族有機金属化合物の窒素の水素化化合物に対する拡散
定数を測定し、その定数に基づいて種々の反応炉形状、
ガスの吹き出し口位置及び流量について、化学反応を考
慮した流れのシミュレーションを行い最適値を導出し、
実際に結晶成長を行い、条件の最適値を決定し、以下の
発明を完成した。
Therefore, the inventor of the present invention,
In order to obtain a group III-nitrogen compound semiconductor crystal having a larger area than that of the conventional group III-nitrogen compound semiconductor crystal by a vapor phase growth method using a group III organometallic compound and a hydrogenated compound of nitrogen as raw materials,
Diffusion constants of Group II organometallic compounds with respect to hydrogenated compounds of nitrogen were measured, and various reactor shapes based on the constants were measured.
Regarding the gas outlet position and flow rate, we performed a flow simulation considering the chemical reaction and derived the optimum value.
The following invention was completed by actually performing crystal growth and determining the optimum value of the conditions.

【0028】この発明(請求項1)に係る気相成長装置
は、基板を載置する載置部が内部に設けられている反応
室を有し、該反応室内に導入された有機金属化合物ガス
と水素化物化合物ガスとから、該載置部上に載置された
基板の表面に化合物半導体膜を気相成長する装置であ
る。該反応室は、該反応室内部にそれぞれ独立して設け
られた、原料ガスとして該有機金属化合物ガスを吹き出
す2つ以上の第1の吹き出し口と、該反応室内部に該個
々の第1の吹き出し口と独立して設けられた、原料ガス
として該水素化物化合物ガスを吹き出す1つあるいは複
数の第2の吹き出し口とを有し、該各吹き出し口から吹
き出された原料ガスが、該載置部上の基板の表面とほぼ
平行に流れる構成となっている。また、該反応室内部に
設けられている第1及び第2の吹き出し口の数は、6個
以下となっている。そのことにより上記目的が達成され
る。
The vapor phase growth apparatus according to the present invention (Claim 1) has a reaction chamber having a mounting portion for mounting a substrate therein, and the organometallic compound gas introduced into the reaction chamber. And a hydride compound gas to vapor-deposit a compound semiconductor film on the surface of a substrate mounted on the mounting portion. The reaction chamber has two or more first outlets that are independently provided in the reaction chamber and blow out the organometallic compound gas as a raw material gas, and the individual first chambers in the reaction chamber. And one or a plurality of second blowout ports that blow out the hydride compound gas as a raw material gas, provided independently of the blowout ports, and the raw material gas blown out from each of the blowout ports The structure is such that it flows substantially parallel to the surface of the substrate above the parts. In addition, the number of first and second outlets provided inside the reaction chamber is 6 or less. Thereby, the above object is achieved.

【0029】この発明(請求項2)は、請求項1記載の
気相成長装置において、前記反応室を、前記第1及び第
2の吹き出し口のうちの、前記載置部の基板載置面を含
む平面から最も離れた吹き出し口の上側に設けられ、窒
素ガスもしくは水素ガス、または窒素ガスと水素ガスの
混合ガスを吹き出す吹き出し口を有する構成としたもの
である。
According to the present invention (claim 2), in the vapor phase growth apparatus according to claim 1, the reaction chamber is defined by the substrate mounting surface of the mounting part of the first and second blowing ports. Is provided on the upper side of the blowout port farthest from the plane including, and has a blowout port for blowing out nitrogen gas or hydrogen gas, or a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas.

【0030】この発明(請求項3)は、請求項1記載の
気相成長装置において、前記有機金属化合物ガスとして
III族元素の有機金属化合物を前記反応室内に供給する
ようにしたものである。
According to the present invention (claim 3), in the vapor phase growth apparatus according to claim 1, the organometallic compound gas is used.
An organometallic compound of Group III element is supplied into the reaction chamber.

【0031】この発明(請求項4)は請求項1記載の気
相成長装置において、前記水素化物化合物ガスとして窒
素の水素化化合物を前記反応室内に供給するようにした
ものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the vapor phase growth apparatus according to the first aspect, a hydride compound of nitrogen as the hydride compound gas is supplied into the reaction chamber.

【0032】以下、本発明の作用について説明する。The operation of the present invention will be described below.

【0033】この発明(請求項1)においては、有機金
属化合物ガスの吹き出し口と、窒素の水素化物化合物ガ
スの吹き出し口とを独立して設けているため、有機金属
化合物ガスと水素化物化合物ガスとの気相反応を回避す
ることができる。
In the present invention (claim 1), the organometallic compound gas outlet and the nitrogen hydride compound gas outlet are provided independently, so that the organometallic compound gas and the hydride compound gas are provided. The gas phase reaction with can be avoided.

【0034】また、反応室を、該各吹き出し口から吹き
出された原料ガスが、基板載置部上に載置された基板の
表面とほぼ平行に流れるよう構成しているため、原料ガ
ス及びキャリアガスが基板にぶつかることによるガス流
の乱れが生ずるのを防止することができる。
Further, since the source gas blown out from each of the outlets flows in the reaction chamber substantially in parallel to the surface of the substrate placed on the substrate placing portion, the source gas and the carrier gas It is possible to prevent the gas flow from being disturbed due to the gas hitting the substrate.

【0035】さらに、反応室内に、有機金属化合物ガス
の吹き出し口を独立して2個以上設けているため、基板
表面に到達する有機金属化合物ガスが分散されることと
なり、基板表面での成膜がより均一に行われることとな
る。従って、原料の濃度、流速を最適化することで大面
積の均一な膜厚のIII族−窒素化合物半導体結晶を得る
ことができる。
Further, since two or more organometallic compound gas outlets are independently provided in the reaction chamber, the organometallic compound gas reaching the substrate surface is dispersed, and the film formation on the substrate surface. Will be performed more uniformly. Therefore, a group III-nitrogen compound semiconductor crystal having a large area and a uniform film thickness can be obtained by optimizing the concentration of raw materials and the flow rate.

【0036】この発明(請求項2)においては、前記反
応室を、前記第1及び第2の吹き出し口のうちの、前記
載置部の基板載置面を含む平面から最も離れた吹き出し
口の上側に設けられ、窒素ガスもしくは水素ガス、また
はこれらの混合ガスをバリアガスとして吹き出す吹き出
し口を有する構成としたので、該バリアガスにより、反
応室内の上部が汚れるのを防止できる。
In the present invention (claim 2), the reaction chamber is defined by a blowout port farthest from the plane including the substrate mounting surface of the mounting portion of the first and second blowout ports. Since it is provided on the upper side and has a blowout port for blowing out nitrogen gas, hydrogen gas, or a mixed gas thereof as a barrier gas, it is possible to prevent the upper part of the reaction chamber from being contaminated by the barrier gas.

【0037】この発明(請求項3)においては、前記有
機金属化合物ガスとしてIII族元素の有機金属化合物を
反応室内に供給することにより、III族元素を含む化合
物半導体を基板上に成長させることができる。
In the present invention (claim 3), a compound semiconductor containing a group III element can be grown on the substrate by supplying an organometallic compound of the group III element as the organometallic compound gas into the reaction chamber. it can.

【0038】この発明(請求項4)においては、前記水
素化物化合物ガスとして窒素の水素化化合物を反応室内
に供給することにより、窒素を含む化合物半導体を基板
上に成長させることができる。
In the present invention (claim 4), a compound semiconductor containing nitrogen can be grown on the substrate by supplying a hydrogenated compound of nitrogen as the hydride compound gas into the reaction chamber.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

(実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1によるII
I族−窒素化合物半導体結晶の気相成長装置を概念的に
示す図である。図において、図5(a)と同一符号は従
来の気相成長装置202と同一のものを示し、100
は、反応管1内に導入されたIII族元素の有機金属化合
物ガスと窒素の水素化物化合物ガスとから、該載置部3
上に載置された基板4の表面にIII族−窒素化合物半導
体膜を気相成長する気相成長装置である。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a second embodiment II of the present invention.
It is a figure which shows notionally the vapor-phase growth apparatus of a group I-nitrogen compound semiconductor crystal. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
From the group III element organometallic compound gas and nitrogen hydride compound gas introduced into the reaction tube 1,
This is a vapor phase growth apparatus for vapor-depositing a group III-nitrogen compound semiconductor film on the surface of a substrate 4 placed thereon.

【0040】この実施の形態1の気相成長装置100に
は、図5(a)に示す従来の気相成長装置202の構成
に加えて、上記有機金属化合物ガス(以下第1の有機金
属化合物ガスという。)を導入するガス導入管(以下、
第1のMOガス導入管という。)6とは独立した、第2
の有機金属化合物ガスを導入する第2のMOガス導入管
26が設けられており、そのガス噴出口26aは、窒素
の水素化化合物ガスを導入するためのガス導入管5の吹
き出し口5aと、水素と窒素の混合ガスを導入するため
のガス導入管7の吹き出し口7aとの間の高さ位置に配
置されている。つまり、この気相成長装置100では、
各原料ガスの吹き出し口は、基板から高さ方向に向かっ
て、第1の有機金属化合物ガスの吹き出し口6a、アン
モニアガスの吹き出し口5a、第2の有機金属化合物ガ
スの吹き出し口26aの順に配列されている。そしてさ
らに、上記吹き出し口26aの上側に、成長中の反応管
内面上部の汚れを防止するためのバリアガス(水素と窒
素の混合物)の吹き出し口7aが配置されている。ここ
で、上記各吹き出し口は基板の端より水平方向(紙面左
右方向)に30mm離れており、最も基板に近い吹き出
し口6aと基板とは垂直方向(紙面上下方向)に4mm
離れて設置されており、各吹き出し口は、相互に4mm
づつ垂直方向に離れて位置している。なお、上記バリア
ガスとしては、窒素ガスと水素ガスの混合ガスに代え
て、水素ガスあるいは窒素ガスを単独で用いてもよい。
In addition to the structure of the conventional vapor phase epitaxy apparatus 202 shown in FIG. 5A, the vapor phase epitaxy apparatus 100 according to the first embodiment includes the above organometallic compound gas (hereinafter referred to as the first organometallic compound). Gas introduction pipe (hereinafter referred to as gas)
This is called the first MO gas introduction pipe. ) 6 independent, second
Is provided with a second MO gas introduction pipe 26 for introducing the organometallic compound gas, and the gas ejection port 26a thereof has a blowout port 5a of the gas introduction pipe 5 for introducing the hydrogenated compound gas of nitrogen, It is arranged at a height position between the gas inlet pipe 7 and the outlet 7a for introducing the mixed gas of hydrogen and nitrogen. That is, in this vapor phase growth apparatus 100,
The source gas outlets are arranged in the order of a first organometallic compound gas outlet 6a, an ammonia gas outlet 5a, and a second organometallic compound gas outlet 26a in the height direction from the substrate. Has been done. Further, a barrier gas (a mixture of hydrogen and nitrogen) outlet 7a for preventing the contamination of the upper portion of the inner surface of the growing reaction tube is disposed above the outlet 26a. Here, each of the outlets is separated from the edge of the substrate by 30 mm in the horizontal direction (left and right direction on the paper), and the outlet 6a closest to the substrate and the substrate are 4 mm in the vertical direction (vertical direction on the paper).
Installed separately, each outlet is 4mm from each other
They are located vertically apart from each other. As the barrier gas, hydrogen gas or nitrogen gas may be used alone instead of the mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas.

【0041】次に上記気相成長装置100によりGaN
膜を成長する方法について説明する。
Next, GaN is formed by the vapor phase growth apparatus 100.
A method for growing a film will be described.

【0042】まず、有機金属化合物ガスとしてトリメチ
ルガリウム(以下TMGと記す)を用い、サファイア
(0001面)2inch基板上に基板温度550℃で
GaNバッファ層を30mm成長させ、ひき続き、基板
温度を1100℃に上昇させ、GaN膜を4μm成長さ
せた。
First, trimethylgallium (hereinafter referred to as TMG) was used as an organometallic compound gas, and a GaN buffer layer was grown to a thickness of 30 mm on a sapphire (0001 plane) 2-inch substrate at a substrate temperature of 550 ° C., and then the substrate temperature was set to 1100. C., and a GaN film was grown to 4 .mu.m.

【0043】ここでは、上記GaNの成長は常圧で行
い、吹き出し口6aから吹き出される第1の有機金属化
合物ガスの供給量は、H2ガスをキャリアガスとして1
6μmol/min.とし、その流速は3.5m/se
cとした。また吹き出し口26aから吹き出される第2
の有機金属化合物ガスの供給量は、H2ガスをキャリア
ガスとして40μmol/min.とし、その流速は
3.5m/secとした。またアンモニアガスとして
は、供給量の比率(H2:NH3=0.65:0.3
5)の混合ガスを用い、流速は2.3m/secとし
た。また基板回転は行わずに上記成長を行った。
Here, the growth of GaN is performed under normal pressure, and the supply amount of the first organometallic compound gas blown out from the blow-out port 6a is 1 with H2 gas as a carrier gas.
6 μmol / min. And the flow velocity is 3.5 m / se
c. In addition, the second blown out from the outlet 26a
The supply amount of the organometallic compound gas is 40 μmol / min. And the flow velocity was 3.5 m / sec. As the ammonia gas, the ratio of the supply amount (H2: NH3 = 0.65: 0.3
The mixed gas of 5) was used and the flow rate was 2.3 m / sec. The above growth was performed without rotating the substrate.

【0044】得られたGaN膜についてX線回折測定を
行ったところロッキングカーブの半値幅(Δω:X線の
振れ幅)は約5min.と小さく、良好な結晶性の膜が
得られたことが判明した。ロッキングカーブの半値幅は
膜の全域にわたって約5min.であった。またフォト
ルミネセンス測定(以下、PL測定と略記する。)にお
いても室温で強いバンド端発光が得られ、PL測定でも
良好なGaN膜が得られていることを確認した。
When X-ray diffraction measurement was performed on the obtained GaN film, the full width at half maximum of the rocking curve (Δω: swing width of X-ray) was about 5 min. It was found that a small and good crystalline film was obtained. The full width at half maximum of the rocking curve is about 5 min. Met. It was also confirmed that strong band edge emission was obtained at room temperature in photoluminescence measurement (hereinafter abbreviated as PL measurement), and that a favorable GaN film was obtained in PL measurement.

【0045】最後に上記GaN膜を成長した基板を切断
し、断面SEMにより得られたGaN膜の膜厚分布を測
定した結果を図1(b)に示す。
Finally, the substrate on which the GaN film was grown was cut, and the film thickness distribution of the GaN film obtained by cross-section SEM was measured. The result is shown in FIG.

【0046】ここで、位置0mmは基板の最も上流側の
位置を示し、流れに垂直な方向(水平面内)については
基板の中心を基準位置(0mm)とし、測定は該基準位
置で行った。図1(c)は流れに垂直な方向のGaN膜
厚分布を示している。
Here, the position 0 mm indicates the position on the most upstream side of the substrate, and in the direction perpendicular to the flow (in the horizontal plane), the center of the substrate was set as the reference position (0 mm), and the measurement was performed at the reference position. FIG. 1C shows the GaN film thickness distribution in the direction perpendicular to the flow.

【0047】これらの結果から本成長装置により厚さ4
μm(成膜時間4時間)に成長したGaN膜は、2in
ch基板上で膜厚分布が±2%以内に納まっており、非
常に均一なGaN膜であることがわかる。
From these results, the thickness of 4
GaN film grown to μm (deposition time 4 hours) is 2 in
The film thickness distribution on the ch substrate is within ± 2%, which shows that the GaN film is extremely uniform.

【0048】このように本実施の形態1では、原料ガス
の吹き出し口を、基板から高さ方向に向かって、第1の
有機金属化合物ガスの吹き出し口6a,水素化物化合物
ガスの吹き出し口5a,第2の有機金属化合物ガスの吹
き出し口26a,バリアガスの吹き出し口7aの順で配
置したので、従来の気相成長装置201のように窒素の
水素化化合物原料の吹き出し口5aを基板に近い高さ位
置に、III族有機金属ガスの吹き出し口6aを基板から
遠い高さ位置に配置した場合に得られる基板上でのGa
N膜の膜厚分布と、気相成長装置202のように上記窒
素の水素化化合物ガスの吹き出し口とIII族有機金属の
吹き出し口の高さ位置を気相成長装置201のものと逆
転した場合に得られる上記GaNの膜厚分布とが重合わ
された膜厚分布が得られる。
As described above, in the first embodiment, the raw material gas is blown out from the substrate in the height direction by the first organometallic compound gas blowing port 6a, the hydride compound gas blowing port 5a, Since the second metal-organic compound gas outlet 26a and the barrier gas outlet 7a are arranged in this order, the nitrogen hydride compound source outlet 5a is located close to the substrate as in the conventional vapor phase growth apparatus 201. Ga on the substrate obtained when the blowout port 6a of the group III organometallic gas is arranged at a position far from the substrate.
When the film thickness distribution of the N film and the height positions of the nitrogen hydride compound gas outlet and the group III organic metal outlet like the vapor phase growth apparatus 202 are reversed from those of the vapor phase growth apparatus 201. A film thickness distribution obtained by superimposing the film thickness distribution of GaN obtained in the above is obtained.

【0049】これにより原料の濃度、流速を最適化する
ことで大面積の均一な膜厚のIII族−窒素化合物半導体
結晶を得ることができる。
Thus, by optimizing the concentration of raw materials and the flow rate, a large-area group III-nitrogen compound semiconductor crystal having a uniform film thickness can be obtained.

【0050】さらに有機金属化合物ガスの吹き出し口6
a,26aと、窒素の水素化物化合物ガスの吹き出し口
5aとを独立して設けているため、有機金属化合物ガス
と水素化物化合物ガスとの気相反応を回避することがで
きる。
Further, an organometallic compound gas outlet 6
Since a and 26a are independently provided with the nitrogen hydride compound gas outlet 5a, the gas phase reaction between the organometallic compound gas and the hydride compound gas can be avoided.

【0051】また、反応室を、該各吹き出し口から吹き
出された原料ガスが、基板載置部上に載置された基板の
表面とほぼ平行に流れるよう構成しているため、原料ガ
ス及びキャリアガスが基板にぶつかることによるガス流
の乱れが生ずるのを防止することができる。
Further, since the source gas blown out from each of the outlets flows in the reaction chamber substantially in parallel with the surface of the substrate placed on the substrate placing part, the source gas and the carrier gas It is possible to prevent the gas flow from being disturbed due to the gas hitting the substrate.

【0052】また、上記原料ガスの吹き出し口の最も上
側のもの26aのさらに上側に、バリアガスを吹き出す
吹き出し口7aを設けているので、反応室内の上部が汚
れるのを防止できる。
Further, since the outlet port 7a for blowing out the barrier gas is provided further above the uppermost one 26a of the source gas outlet port, it is possible to prevent the upper part of the reaction chamber from being contaminated.

【0053】(実施の形態2)次に本発明の実施の形態
2について説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0054】この実施の形態2では、図1に示す気相成
長装置100により、有機金属化合物ガスとしてTMG
とトリメチルアルミニウム(以下TMAと記す)を用い
て、化合物半導体の成長を行った。
In the second embodiment, TMG is used as the organometallic compound gas by the vapor phase growth apparatus 100 shown in FIG.
And trimethylaluminum (hereinafter referred to as TMA) were used to grow a compound semiconductor.

【0055】すなわち、有機金属化合物ガスとしてTM
Gを用いて、サファイア(0001面)2inch基板
上に、基板温度550℃でGaNバッファ層を30nm
成長させ、ひき続き、基板温度を1100℃に上昇さ
せ、GaN膜を2μm成長させた。なおここまでの成長
では、有機金属化合物ガスとしては、TMGのみを用い
る。
That is, TM as an organometallic compound gas
Using G, a GaN buffer layer of 30 nm was formed on a sapphire (0001 plane) 2-inch substrate at a substrate temperature of 550 ° C.
After the growth, the substrate temperature was raised to 1100 ° C. and the GaN film was grown to 2 μm. In the growth up to this point, only TMG is used as the organometallic compound gas.

【0056】その後、有機金属化合物ガスとして、TM
GにTMAを追加してAlGaN膜を2μm成長した。
Thereafter, TM was used as an organometallic compound gas.
TMA was added to G to grow an AlGaN film with a thickness of 2 μm.

【0057】ここでの化合物半導体の成長は常圧で行
い、吹き出し口6aから吹き出される第1の有機金属化
合物ガスの供給量は、H2ガスをキャリアガスとし、T
MGについては16μmol/min.、TMAについ
ては2.8μmol/min.とした。つまりTMGに
TMAを追加した場合のこれらのガスの供給量の比率
は、TMG:TMA=0.85:0.15である。ま
た、吹き出し口6aから反応管に供給されるガスの流速
は、TMG単独の場合及びTMGにTMAを追加した場
合のいずれも2.3m/secとした。
The growth of the compound semiconductor here is carried out at normal pressure, and the supply amount of the first organometallic compound gas blown out from the blow-out port 6a is T2 using H2 gas as a carrier gas.
For MG, 16 μmol / min. , TMA was 2.8 μmol / min. And That is, the ratio of the supply amounts of these gases when TMA is added to TMG is TMG: TMA = 0.85: 0.15. The flow rate of the gas supplied from the outlet 6a to the reaction tube was 2.3 m / sec both when TMG was used alone and when TMA was added to TMG.

【0058】また、吹き出し口26aから吹き出される
第2の有機金属化合物ガスの供給量は、H2ガスをキャ
リアとし、TMGについては40μmol/min.、
TMAについては7μmol/min.とした。つまり
TMGにTMAを追加した場合のこれらのガスの供給量
の比率はTMG:TMA=0.85:0.15である。
また上記吹き出し口26aから反応管に供給されるガス
の流速は、TMG単独の場合及びTMGにTMAを追加
した場合のいずれも3.5m/secした。
Further, the supply amount of the second organometallic compound gas blown out from the blow-out port 26a is 40 μmol / min. ,
For TMA, 7 μmol / min. And That is, the ratio of the supply amounts of these gases when TMA is added to TMG is TMG: TMA = 0.85: 0.15.
The flow rate of the gas supplied from the outlet 26a to the reaction tube was 3.5 m / sec both when TMG was used alone and when TMA was added to TMG.

【0059】また、NH3ガスとしては、供給量の比率
がH2:NH3=0.65:0.35である混合ガスを
用い、流速は2.3m/secとした。またここでは、
基板回転を行わずに化合物半導体の成長を行った。
As the NH3 gas, a mixed gas having a supply amount ratio of H2: NH3 = 0.65: 0.35 was used, and the flow rate was 2.3 m / sec. Also here
The compound semiconductor was grown without rotating the substrate.

【0060】得られたGaN膜についてX線回折測定を
行ったところロッキングカーブの半値幅(Δω)は約7
min.と小さく、良好な結晶性の膜が得られたことが
判明した。ロッキングカーブの半値幅は膜の全域にわた
って約7min.であった。またX線回折測定により得
られた格子定数よりAlGaN膜のAl濃度を求めたと
ころ、得られた膜は投入した原料の濃度比と同様のAl
0.15Ga0.85N膜であることが判明した。また断面SE
Mにより膜厚分布を求めたところAlGaN膜は2イン
チ基板上で膜厚分布が±2%以内に納まっており、非常
に均一なAlGaN膜が得られた。
When the X-ray diffraction measurement was performed on the obtained GaN film, the full width at half maximum (Δω) of the rocking curve was about 7.
min. It was found that a small and good crystalline film was obtained. The full width at half maximum of the rocking curve is about 7 min. Met. Further, the Al concentration of the AlGaN film was determined from the lattice constant obtained by X-ray diffraction measurement.
It was found to be a 0.15 Ga 0.85 N film. Cross section SE
When the film thickness distribution was determined by M, the film thickness distribution of the AlGaN film was within ± 2% on the 2-inch substrate, and a very uniform AlGaN film was obtained.

【0061】(実施の形態3)この実施の形態3では、
図1に示す気相成長装置100により、有機金属化合物
ガスとしてTMGとトリメチルインジウム(以下TMI
と記す)を用いて、化合物半導体の成長を行った。
(Third Embodiment) In the third embodiment,
By the vapor phase growth apparatus 100 shown in FIG. 1, TMG and trimethylindium (hereinafter referred to as TMI) as an organometallic compound gas are used.
Was used to grow a compound semiconductor.

【0062】すなわち、有機金属化合物ガスとしてTM
Gを用い、サファイア(0001面)2inch基板上
に、基板温度550℃でGaNバッファを30nm成長
させ、ひき続き、基板温度を1100℃に上昇させ、G
aN膜を2μm成長させた。なお、ここまでの成長で
は、有機金属化合物ガスとしてTMGのみを用いる。
That is, TM as an organometallic compound gas
G was used to grow a GaN buffer of 30 nm on a sapphire (0001 plane) 2-inch substrate at a substrate temperature of 550 ° C., and subsequently the substrate temperature was raised to 1100 ° C.
An aN film was grown to 2 μm. In the growth up to this point, only TMG is used as the organometallic compound gas.

【0063】その後、基板温度を800℃に下げ、TM
GにTMIを追加してInGaN膜を5nm成長した。
After that, the substrate temperature is lowered to 800 ° C. and TM
TMI was added to G to grow an InGaN film with a thickness of 5 nm.

【0064】ここでの化合物半導体の成長は常圧で行
い、吹き出し口6aから吹き出される第1の有機金属化
合物ガスの供給量は、H2ガスをキャリアガスとし、T
MGについては0.7μmol/min.、TMIにつ
いては14μmol/min.とした。また吹き出し口
6aから反応管に供給されるガスの流速は、TMG単独
の場合及びTMGにTMIを追加した場合のいずれも
1.5m/secとした。また吹き出し口26aから吹
き出される第2の有機金属化合物ガスの供給量は、H2
ガスをキャリアガスとし、TMGについては2μmol
/min.、TMIについては40μmol/minと
した。該吹き出し口26aから反応管に供給されるガス
の流速は、TMG単独の場合及びTMGにTMIを追加
した場合のいずれも2m/secとした。
The growth of the compound semiconductor here is carried out at normal pressure, and the supply amount of the first organometallic compound gas blown out from the blow-out port 6a is T2 with H2 gas as the carrier gas.
For MG, 0.7 μmol / min. , TMI was 14 μmol / min. And The flow rate of the gas supplied from the outlet 6a to the reaction tube was set to 1.5 m / sec both when TMG was used alone and when TMI was added to TMG. The supply amount of the second organometallic compound gas blown out from the blowout port 26a is H2.
2 μmol for TMG with gas as carrier gas
/ Min. , TMI was set to 40 μmol / min. The flow rate of the gas supplied from the outlet 26a to the reaction tube was 2 m / sec both when TMG was used alone and when TMI was added to TMG.

【0065】また、NH3ガスとしては、供給量の比率
がH2:NH3=0.65:0.35である混合ガスを
用い、流速は2.3m/secとした。またここでは、
基板回転は行わずに上記各化合物半導体層の成長を行っ
た。
As the NH3 gas, a mixed gas having a supply amount ratio of H2: NH3 = 0.65: 0.35 was used, and the flow rate was 2.3 m / sec. Also here
The above compound semiconductor layers were grown without rotating the substrate.

【0066】得られた膜についてPL測定を行ったとこ
ろ、380nm付近にシャープな発光が観測された。こ
れよりInGaN膜のInの濃度を求めたところ0.0
6であることが判明した。また断面SEMにより膜厚分
布を求めたところ、GaN膜とInGaN膜との全体の
膜厚は、2inch基板上で膜厚分布が±5%以内に納
まっており、非常に均一なInGaN膜が得られた。
When PL measurement was performed on the obtained film, sharp light emission was observed at around 380 nm. From this, the concentration of In in the InGaN film was calculated to be 0.0
It turned out to be 6. Moreover, when the film thickness distribution was obtained by the cross-sectional SEM, the total film thickness of the GaN film and the InGaN film was within ± 5% on the 2-inch substrate, and a very uniform InGaN film was obtained. Was given.

【0067】(実施の形態4)図2は本発明の実施の形
態4によるIII族−窒素化合物半導体結晶の気相成長装
置を概念的に示す図である。図において、図1(a)と
同一符号は実施の形態1の気相成長装置100と同一の
ものを示し、101は、反応管1内に導入されたIII族
元素の有機金属化合物ガスと窒素の水素化物化合物ガス
とから、該載置部3上に載置された基板4の表面にIII
族−窒素化合物半導体膜を気相成長する気相成長装置で
ある。
(Embodiment 4) FIG. 2 is a diagram conceptually showing a vapor phase growth apparatus for a group III-nitrogen compound semiconductor crystal according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1A indicate the same parts as those of the vapor phase growth apparatus 100 of the first embodiment, and 101 is a group III element organometallic compound gas and nitrogen introduced into the reaction tube 1. Of the hydride compound gas from the substrate 3 mounted on the mounting portion 3 on the surface of the substrate 4.
A vapor phase growth apparatus for performing vapor phase growth of a group-nitrogen compound semiconductor film.

【0068】この実施の形態4の気相成長装置101に
は、図1(a)に示す実施の形態1の気相成長装置10
0の構成に加えて、上記アンモニアガス(以下第1のア
ンモニアガスという。)を導入するガス導入管(以下、
第1のNH3 ガス導入管という。)5とは独立した、第
2のアンモニアガスを導入する第2のNH3 ガス導入管
25が設けられており、そのガス噴出口25aは、第2
のMOガス導入管26の吹き出し口26aと、水素と窒
素の混合ガスを導入するためのガス導入管7の吹き出し
口7aとの間の高さ位置に配置されている。
The vapor phase growth apparatus 101 of the fourth embodiment includes a vapor phase growth apparatus 10 of the first embodiment shown in FIG.
In addition to the configuration of 0, a gas introduction pipe (hereinafter, referred to as a first ammonia gas) for introducing the ammonia gas (hereinafter, referred to as a first ammonia gas)
This is called the first NH 3 gas introduction pipe. ) 5, a second NH 3 gas introducing pipe 25 for introducing a second ammonia gas is provided, and the gas ejection port 25a has a second NH 3 gas introducing pipe 25
It is arranged at a height position between the blow-out port 26a of the MO gas introduction pipe 26 and the blow-out port 7a of the gas introduction pipe 7 for introducing the mixed gas of hydrogen and nitrogen.

【0069】次に上記気相成長装置101によりGaN
膜を成長する方法について説明する。
Next, GaN is formed by the vapor phase growth apparatus 101.
A method for growing a film will be described.

【0070】まず、有機金属化合物ガスとしてTMGを
用い、サファイア(0001面)2inch基板上に基
板温度550℃でGaNバッファを30nm成長させ、
ひき続き基板温度を1100℃に上昇させ、GaN膜を
4μm成長させた。
First, using TMG as an organometallic compound gas, a GaN buffer was grown to a thickness of 30 nm on a sapphire (0001 plane) 2-inch substrate at a substrate temperature of 550 ° C.,
Subsequently, the substrate temperature was raised to 1100 ° C. and a GaN film was grown to 4 μm.

【0071】ここでは、上記GaNの成長は常圧で行
い、吹き出し口6aから吹き出される第1の有機金属化
合物ガスの供給量は、H2ガスをキャリアガスとして1
6μmol/min.とし、流速は2.3m/secと
した。また吹き出し口26aから吹き出される第2の有
機金属化合物ガスの供給量は、H2ガスをキャリアガス
として40μmol/min.とし、その流速は3.5
m/secとした。
Here, the growth of GaN is performed under normal pressure, and the supply amount of the first organometallic compound gas blown out from the blowout port 6a is 1 with H2 gas as a carrier gas.
6 μmol / min. And the flow velocity was 2.3 m / sec. Further, the supply amount of the second organometallic compound gas blown out from the blowout port 26a is 40 μmol / min. With H 2 gas as a carrier gas. And its flow rate is 3.5
It was set to m / sec.

【0072】また第1のアンモニアガスとしては、供給
量の比率がH2:NH3=0.65:0.35である混
合ガスを用い、流速は2.3m/secとした。また第
2のアンモニアガスとしては、供給量の比率がH2:N
H3=0.65:0.35である混合ガスを用い、流速
は3.5m/secとした。また基板回転は行わずに上
記成長を行った。
As the first ammonia gas, a mixed gas having a supply amount ratio of H2: NH3 = 0.65: 0.35 was used, and the flow rate was 2.3 m / sec. As the second ammonia gas, the supply amount ratio is H2: N.
A mixed gas of H3 = 0.65: 0.35 was used, and the flow rate was 3.5 m / sec. The above growth was performed without rotating the substrate.

【0073】得られたGaN膜についてX線回折測定を
行ったところロッキングカーブの半値幅は膜の全域にわ
たって約5min.であった。またフォトルミネセンス
(以下PLと記す。)測定においても室温で強いバンド
端発光が得られ、PL測定でも良好なGaN膜が得られ
ていることを確認した。最後に得られた膜(基板)を切
断し断面SEMで観察したところ、4μm成長したGa
N膜は2inch基板上で膜厚分布が±2%以内に納ま
っており、非常に均一なGaN膜が得られていることが
分かった。
When the X-ray diffraction measurement was performed on the obtained GaN film, the full width at half maximum of the rocking curve was about 5 min. Met. It was also confirmed that strong band edge emission was obtained at room temperature in photoluminescence (hereinafter referred to as PL) measurement, and that a favorable GaN film was obtained in PL measurement. When the finally obtained film (substrate) was cut and observed by a cross-section SEM, Ga having a thickness of 4 μm was grown.
The film thickness distribution of the N film was within ± 2% on the 2-inch substrate, and it was found that a very uniform GaN film was obtained.

【0074】この実施の形態4では、上記実施の形態1
の効果に加えて、独立した2つのアンモニアガスの吹き
出し口を設けているため、基板表面上でのアンモニアガ
スの分布をより均一なものとできる効果がある。
In the fourth embodiment, the first embodiment described above is adopted.
In addition to the above effect, since two independent outlets for ammonia gas are provided, there is an effect that the distribution of ammonia gas on the substrate surface can be made more uniform.

【0075】(実施の形態5)図3は本発明の実施の形
態5によるIII族−窒素化合物半導体結晶の気相成長装
置を概念的に示す図である。図において、図2と同一符
号は実施の形態4の気相成長装置101と同一のものを
示し、102は、反応管1内に導入されたIII族元素の
有機金属化合物ガスと窒素の水素化物化合物ガスとか
ら、該載置部3上に載置された基板4の表面にIII族−
窒素化合物半導体膜を気相成長する気相成長装置であ
る。
(Fifth Embodiment) FIG. 3 is a diagram conceptually showing a vapor phase growth apparatus for a group III-nitrogen compound semiconductor crystal according to a fifth embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 designate the same parts as those of the vapor phase growth apparatus 101 of the fourth embodiment, and 102 is a group III element organometallic compound gas and nitrogen hydride introduced into the reaction tube 1. From the compound gas, the group III-based compound on the surface of the substrate 4 mounted on the mounting part 3
It is a vapor phase growth apparatus for vapor phase growing a nitrogen compound semiconductor film.

【0076】この実施の形態5の気相成長装置102に
は、図2に示す実施の形態4の気相成長装置101の構
成に加えて、上記第1及び第2の有機金属化合物ガスを
導入する第1,第2のMOガス導入管6,26とは独立
した、第3の有機金属化合物ガスを導入する第3のMO
ガス導入管36が設けられており、そのガス噴出口36
aは、第2のNH3 ガス導入管25の吹き出し口25a
と、バリアガスを導入するためのガス導入管7の吹き出
し口7aとの間の高さ位置に配置されている。次に上記
気相成長装置102によりGaN膜を成長する方法につ
いて説明する。
In addition to the structure of the vapor phase growth apparatus 101 of the fourth embodiment shown in FIG. 2, the first and second organometallic compound gases are introduced into the vapor phase growth apparatus 102 of the fifth embodiment. A third MO for introducing a third organometallic compound gas, which is independent of the first and second MO gas introduction pipes 6, 26
A gas introduction pipe 36 is provided, and the gas ejection port 36 thereof is provided.
a is an outlet 25a of the second NH 3 gas introducing pipe 25
And the outlet 7a of the gas introduction pipe 7 for introducing the barrier gas. Next, a method of growing a GaN film by the vapor phase growth apparatus 102 will be described.

【0077】まず、有機金属化合物としてTMGを用
い、サファイア(0001面)3inch基板上に基板
温度550℃でGaNバッファを30nm成長させ、ひ
き続き温度を1100℃に上昇させ、GaNを4μm成
長させた。
First, using TMG as an organometallic compound, a GaN buffer was grown to 30 nm on a sapphire (0001 plane) 3 inch substrate at a substrate temperature of 550 ° C., and then the temperature was raised to 1100 ° C. to grow GaN to 4 μm. .

【0078】ここでは、上記GaNの成長は常圧で行
い、吹き出し口6aから吹き出される第1の有機金属化
合物ガスの供給量は、H2 ガスをキャリアガスとして、
12μmol/min.とし、流速は2.3m/sec
とした。また吹き出し口26aから吹き出される第2の
有機金属化合物ガスの供給量は、H2ガスをキャリアガ
スとして、35μmol/min.とし、流速は3.5
m/secとした。さらに吹き出し口36aから吹き出
される第3の有機金属化合物ガスの供給量は、H2ガス
をキャリアガスとして35μmol/min.とし、流
速は5m/secとした。
Here, the growth of GaN is performed under normal pressure, and the supply amount of the first organometallic compound gas blown out from the blowout port 6a is H 2 gas as a carrier gas.
12 μmol / min. And the flow velocity is 2.3 m / sec
And Further, the supply amount of the second organometallic compound gas blown out from the blowout port 26a is 35 μmol / min. And the flow velocity is 3.5
It was set to m / sec. Furthermore the supply amount of the third organic metal compound gas blown out from the air outlet 36a is, 35 [mu] mol / min of H 2 gas as a carrier gas. And the flow velocity was 5 m / sec.

【0079】また、第1のアンモニアガスとしては、供
給量の比率がH2:NH3=0.65:0.35である
混合ガスを用い、流速は2.3m/secとした。また
第2のアンモニアガスとしては、供給量の比率がH2:
NH3=0.65:0.35である混合ガスを用い、流
速は3.5m/secとした。また基板回転は行わずに
上記成長を行った。
As the first ammonia gas, a mixed gas having a supply amount ratio of H2: NH3 = 0.65: 0.35 was used, and the flow rate was 2.3 m / sec. As the second ammonia gas, the supply amount ratio is H2:
A mixed gas of NH3 = 0.65: 0.35 was used, and the flow rate was 3.5 m / sec. The above growth was performed without rotating the substrate.

【0080】得られたGaN膜についてX線回折測定を
行ったところトッキングカーブの半値幅(Δω)は約5
min.であり、良好な結晶性の膜が得られたことが判
明した。ロッキングカーブの半得幅は膜の全域にわたっ
て約5min.であった。またフォトルミネセンス(以
下PLと記す)測定においても室温で強いバンド端発光
が得られ、PL測定でも良好なGaN膜が得られている
ことを確認した。最後に得られた膜(基板)を切断し断
面SEMで観察したところ、4μm成長したGaN膜は
3inch基板上で膜厚分布が±5%以内に納まってお
り、非常に均一なGaN膜が得られたことが分かった。
When the X-ray diffraction measurement was performed on the obtained GaN film, the half width (Δω) of the toking curve was about 5
min. It was found that a film having good crystallinity was obtained. The half width of the rocking curve is about 5 min. Met. It was also confirmed that strong band edge emission was obtained at room temperature in photoluminescence (hereinafter referred to as PL) measurement, and that a favorable GaN film was obtained in PL measurement. When the finally obtained film (substrate) was cut and observed with a cross-section SEM, the GaN film grown to 4 μm had a film thickness distribution within ± 5% on a 3 inch substrate, and a very uniform GaN film was obtained. I understood that it was done.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上のように本発明に係る気相成長装置
によれば、反応室内に、有機金属化合物ガスの吹き出し
口を独立して2個以上設けているため、基板表面に到達
する有機金属化合物ガスが分散されることとなり、基板
表面での成膜がより均一に行われることとなる。従っ
て、原料の濃度、流速を最適化することで大面積の均一
な膜厚のIII族−窒素 化合物半導体結晶を得ることがで
きる。
As described above, according to the vapor phase growth apparatus according to the present invention, since two or more organometallic compound gas outlets are independently provided in the reaction chamber, the organic compound reaching the substrate surface is Since the metal compound gas is dispersed, the film formation on the substrate surface can be performed more uniformly. Therefore, a group III-nitrogen compound semiconductor crystal having a large area and a uniform film thickness can be obtained by optimizing the concentration of raw materials and the flow rate.

【0082】本装置は、特にIII族−窒素化合物半導体
結晶を気相成長させる装置に最適であり、該装置を用い
て光学特性に優れた発光ダイオード及びレーザーを作製
することができる。しかも大面積の成長が可能なため、
1回の成長で従来より多数のダイオード及びレーザーを
得ることが可能であり、ダイオード及びレーザー作製の
コストダウンを可能にする。
The present apparatus is most suitable for an apparatus for vapor-depositing a group III-nitrogen compound semiconductor crystal, and a light emitting diode and a laser having excellent optical characteristics can be produced by using the apparatus. Moreover, because it is possible to grow a large area,
It is possible to obtain a larger number of diodes and lasers than the conventional one growth, and it is possible to reduce the cost of manufacturing the diodes and lasers.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態1,2,3によるIII族−
窒素化合物半導体結晶の気相成長装置を説明するための
図であり、図1(a)はその構成を概念的に示し、図1
(b)は上記気相成長装置により成膜したGaN膜の、
ガス流の流れ方向の膜厚分布を示し、図1(c)は該G
aN膜の、ガス流の流れ方向と垂直な方向の膜厚分布を
示している。
FIG. 1 is a group III according to embodiments 1, 2, and 3 of the present invention.
FIG. 1 is a diagram for explaining a vapor phase growth apparatus for a nitrogen compound semiconductor crystal, and FIG. 1 (a) conceptually shows the configuration thereof.
(B) is a GaN film formed by the vapor phase growth apparatus,
The film thickness distribution in the flow direction of the gas flow is shown in FIG.
The film thickness distribution of the aN film in the direction perpendicular to the gas flow direction is shown.

【図2】本発明の実施の形態4によるIII族−窒素化合
物半導体結晶の気相成長装置の構成を概念的に示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram conceptually showing the structure of a group III-nitrogen compound semiconductor crystal vapor phase growth apparatus in accordance with Embodiment 4 of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態5によるIII族−窒素化合
物半導体結晶の気相成長装置の構成を概念的に示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram conceptually showing the structure of a vapor phase growth apparatus for group III-nitrogen compound semiconductor crystals according to a fifth embodiment of the present invention.

【図4】従来の横型反応炉を有するMOCVD装置を説
明するための図であり、図4(a)はその構造を模式的
に示し、図4(b)は上記横型反応管を有するMOCV
D装置201によりGaN膜を基板上に成長した場合
の、基板上の各部分での成膜速度(μm/h)をグラフ
で示している。
4A and 4B are views for explaining a conventional MOCVD apparatus having a horizontal reaction furnace, FIG. 4A schematically shows the structure, and FIG. 4B is a MOCV having the horizontal reaction tube.
When the GaN film is grown on the substrate by the D device 201, the film forming rate (μm / h) at each portion on the substrate is shown in the graph.

【図5】従来の横型反応管を有するMOCVD装置の他
の構成例を説明するための図であり、図5(a)はその
断面構造を模式的に示し、図5(b)は上記MOCVD
装置202によりGaN膜を基板上に成長した場合の、
基板上の各部分での成膜速度(μm/h)をグラフで示
している。
5A and 5B are views for explaining another configuration example of a conventional MOCVD apparatus having a horizontal reaction tube, FIG. 5A schematically shows the cross-sectional structure thereof, and FIG. 5B shows the MOCVD apparatus.
When a GaN film is grown on a substrate by the device 202,
The film forming rate (μm / h) at each portion on the substrate is shown in a graph.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英反応管 2 高周波誘導加熱コイル 3 カーボンサセプター 4 基板 5,25 NH3 ガス導入管 5a,25a 窒素の水素化合物用吹き出し口 6,26,36 MOガス導入管 6a,26a,36a 有機金属用吹き出し口 7 混合ガス導入管 7a バリアガス用吹き出し口 8a,8b フランジ部 9 ガス排出口 100,101,102 気相成長装置1 Quartz Reaction Tube 2 High-Frequency Induction Heating Coil 3 Carbon Susceptor 4 Substrate 5,25 NH 3 Gas Introducing Tubes 5a, 25a Nitrogen Hydrogen Compound Outlet 6,26,36 MO Gas Introducing Tubes 6a, 26a, 36a Organic Metal Injecting Port 7 Mixed gas introduction pipe 7a Barrier gas outlets 8a, 8b Flange 9 Gas outlet 100, 101, 102 Vapor growth apparatus

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 C23C 16/00 - 16/56 C30B 25/14 H01L 33/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/205 C23C 16/00-16/56 C30B 25/14 H01L 33/00

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 反応室内部に設置された載置部に基板を
載置する第1工程と、 該基板の表面に化合物半導体膜を形成する第2工程を含
む化合物半導体層の気相成長方法であって、 上記第2工程において、 前記反応室に設けられた、第1の吹き出し口および第2
の吹き出し口から原料ガスとして有機金属化合物ガスを
吹き出すとともに、 前記反応室に前記第1の吹き出し口と前記第2の吹き出
し口の間に設けられた少なくとも1つの第3の吹き出し
口から、原料ガスとして窒素の水素化物化合物ガスを吹
き出すことを特徴とする気相成長方法。
1. A method for vapor phase growth of a compound semiconductor layer, comprising: a first step of placing a substrate on a placing part provided inside a reaction chamber; and a second step of forming a compound semiconductor film on the surface of the substrate. In the second step, the first outlet and the second outlet provided in the reaction chamber
While blowing out an organometallic compound gas as a raw material gas from the blow-out port of the raw material gas from the at least one third blow-out port provided in the reaction chamber between the first blow-out port and the second blow-out port. A vapor-phase growth method, characterized in that a hydride compound gas of nitrogen is blown out as said.
【請求項2】 反応室内部に設置された載置部に基板を
載置する第1工程と、 該基板の表面に化合物半導体膜を形成する第2工程を含
む化合物半導体層の気相成長方法であって、 上記第2工程において、 前記反応室に設けられた、第1の吹き出し口および第2
の吹き出し口から原料ガスとして有機金属化合物ガスを
吹き出すとともに、 前記反応室に前記第1の吹き出し口と前記第2の吹き出
し口の間に設けられた少なくとも1つの第3の吹き出し
口から、原料ガスとして水素化物ガスを吹き出し、前記第1、前記第2、前記第3のいずれの吹き出し口よ
りも、前記基板との距離が遠く位置された第4の吹き出
し口から、水素ガスもしくは窒素ガス、または窒素と水
素の混合ガスを吹き出す ことを特徴とする気相成長方
法。
2. A vapor phase growth method for a compound semiconductor layer, comprising: a first step of mounting a substrate on a mounting part provided inside a reaction chamber; and a second step of forming a compound semiconductor film on the surface of the substrate. In the second step, the first outlet and the second outlet provided in the reaction chamber
While blowing out an organometallic compound gas as a source gas from the blow-out port of the raw material gas from the at least one third blow-out port provided in the reaction chamber between the first blow-out port and the second blow-out port. As a hydride gas, the hydride gas is discharged from any of the first, second, and third discharge ports.
No. 4, the fourth blowout located far from the substrate
From the mouth, hydrogen gas or nitrogen gas, or nitrogen and water
A vapor phase growth method characterized by blowing out a mixed gas of oxygen .
【請求項3】 前記第1の吹き出し口は、前記第2の吹
き出し口よりも前記基板との距離が短く配置されている
ことを特徴とする請求項1または2記載の気相成長方
法。 気相成長装置。
3. The vapor phase growth method according to claim 1, wherein the first blowing port is arranged so that a distance from the substrate is shorter than that of the second blowing port. Vapor growth equipment.
【請求項4】 前記有機金属化合物ガスがIII族元素
の有機金属化合物である特徴とする請求項1または2記
載の気相成長方法。
4. The organic metal compound gas according to claim 1 or 2, wherein the organic metal compound gas is an organic metal compound of a group III element.
Vapor-phase growth method of mounting.
【請求項5】 基板を載置する載置部が内部に設けられ
ている反応室を有し、該反応室内に導入された有機金属
化合物ガスと水素化物化合物ガスとから、該載置部上に
載置された基板の表面に化合物半導体膜を気相成長する
装置であって、 該反応室は、 原料ガスとして該有機金属化合物ガスを導入するための
第1の導入管と、 原料ガスとして該水素化物化合物ガスを導入するための
第2の導入管とを、該反応室の内部にそれぞれ独立して
有し、 さらに、該反応室内部に 前記 第1と前記第2の導入管と独立して設けられた、原
料ガスとして該有機金属化合物ガスを導入するための1
以上の第3の導入管と、 前記第1、前記第2および前記第3の導入管と独立して
設けられた、原料ガスとして該水素化物化合物ガスを導
入するための1以上の第4の導入管とを有する ことを特
徴とする気相成長装置。
5. A mounting section for mounting a substrate has a reaction chamber inside, and the mounting section is placed on the mounting section from the organometallic compound gas and hydride compound gas introduced into the reaction chamber. An apparatus for vapor-depositing a compound semiconductor film on a surface of a substrate placed on a substrate, wherein the reaction chamber comprises a first introduction pipe for introducing the organometallic compound gas as a source gas, and a source gas as a source gas. a second introduction pipe for introducing the hydride compound gas having independently the interior of the reaction chamber, further, to the reaction chamber portion, said first and said second inlet tube 1 independently provided for introducing the organometallic compound gas as a raw material gas
And more third introduction pipe, the first, independently of the said second and said third inlet
The hydride compound gas provided as a source gas is provided.
A vapor phase growth apparatus comprising: one or more fourth introduction pipes for entering .
【請求項6】 前記反応室内部に導入される、前記有機
金属化合物ガスの濃度または流速が、前記第1の導入管
前記第3の導入管の各々で独立して制御されることを
特徴とする請求項5記載の気相成長装置。
6. A are introduced into the reaction chamber portion, characterized in that the concentration or flow rate of the organometallic compound gas is independently controlled by each of the third inlet pipe and the first inlet tube The vapor phase growth apparatus according to claim 5 .
【請求項7】 前記反応室内部に導入される、前記水素
化物化合物ガスの濃度または流速が、前記第2の導入管
前記第4の導入管の各々で独立して制御されることを
特徴とする請求項5記載の気相成長装置。
7. is introduced into the reaction chamber portion, the hydrogen
Concentration or flow rate of the product compound gas, the second inlet pipe and the fourth vapor deposition apparatus according to claim 5, wherein the independently be controlled in each of the inlet tube.
【請求項8】 前記基板載置部の上方に、前記有機金属
化合物ガスの導入管の吹き出し口と、前記水素化化合物
ガスの導入管の吹き出し口とが、交互に配置されること
を特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の気相成長
装置。
8. above the substrate platform, said organometallic compound outlet of the introduction pipe of the gas, and outlet of the introduction pipe of the hydrogenated compound gas, and being disposed alternately The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 5 to 7 .
【請求項9】 反応室内部に設置された載置部に基板を
載置する第1工程と、 該基板の表面に化合物半導体膜を形成する第2工程を含
む化合物半導体層の気相成長方法であって、 上記第2工程において、 前記反応室内部に独立して設けられた、有機金属化合物
ガスを導入するための第1の導入管の吹き出し口と、
素の水素化物化合物ガスを導入するための1または複数
の第2の導入管の吹き出し口とから各原料ガスを吹き出
とともに、 さらに、前記第1と前記第2の導入管と独立して設けら
れた少なくとも1以上の第3の導入管の吹き出し口
ら、有機金属化合物ガスを吹き出すことを特徴とする化
合物半導体の気相成長方法。
9. A vapor phase growth method for a compound semiconductor layer, comprising: a first step of mounting a substrate on a mounting part provided inside a reaction chamber; and a second step of forming a compound semiconductor film on the surface of the substrate. a is, in the above-described second step, the independently provided in a reaction chamber part, and the outlet of the first inlet pipe for introducing an organometallic compound gas, nitrogen
Each raw material gas is blown out from the blowout port of one or a plurality of second introduction pipes for introducing the elementary hydride compound gas.
Together to further the first and the at least one or more third outlet or <br/> et al introduction pipe provided independently of the second inlet tube, characterized in that for blowing organic metal compound gas Vapor phase growth method for compound semiconductors.
【請求項10】 反応室内部に設置された載置部に基板
を載置する第1工程と、 該基板の表面に化合物半導体膜を形成する第2工程を含
む化合物半導体層の気相成長方法であって、 上記第2工程において、 前記反応室内部に独立して設けられた、有機金属化合物
ガスを導入するための第1の導入管の吹き出し口と、
素化物化合物ガスを導入するための1または複数の第2
の導入管の吹き出し口とから各原料ガスを吹き出すとと
もに、 さらに、前記第1と前記第2の導入管の吹き出し口と独
立して設けられた少なくとも1以上の第3の導入管の吹
き出し口からも有機金属化合物ガスを吹き出し前記第1、前記第2、前記第3のいずれの吹き出し口よ
りも、前記基板との距離が遠く位置された第4の導入管
の吹き出し口から、水素ガスもしくは窒素ガス、または
窒素と水素の混合ガスを吹き出す ことを特徴とする化合
物半導体の気相成長方法。
10. A method for vapor phase growth of a compound semiconductor layer, comprising: a first step of mounting a substrate on a mounting part provided inside a reaction chamber; and a second step of forming a compound semiconductor film on the surface of the substrate. In the second step, a blow-out port of a first introduction pipe, which is independently provided in the reaction chamber, for introducing an organometallic compound gas, and water.
One or more second for introducing a hydride compound gas
Of <br/> from the outlet of the introduction pipe and the blows of each raw material gas monitor further comprises at least one or more of the 3 provided independently of said first and said second outlet of the inlet pipe The organometallic compound gas is blown out from the blow-out port of the introduction pipe of the above-mentioned first, second, and third blow-out ports.
In addition, a fourth introduction tube located far from the substrate
From the outlet of, hydrogen gas or nitrogen gas, or
A vapor phase growth method for a compound semiconductor, which comprises blowing out a mixed gas of nitrogen and hydrogen .
【請求項11】 前記反応室内部に前記第1の導入管と
前記第3の導入管によって導入された、前記有機金属化
合物ガスの濃度または流速が、各導入管毎に独立して制
御されて結晶が成長されることを特徴とする請求項9ま
たは10記載の化合物半導体の気相成長方法。
And wherein said first inlet tube into the reaction chamber portion
Said third introduced by inlet pipe, the concentration or flow rate of the organometallic compound gases, or claim 9 crystals are controlled independently for each inlet tube is characterized in that it is grown
Or the vapor phase growth method of a compound semiconductor according to 10 .
【請求項12】 前記反応室内部に独立した複数の前記
第2の導入管によって導入された、前記水素化物化合物
ガスの濃度または流速が、各導入管毎に独立して制御さ
れて結晶が成長されることを特徴とする請求項9または
10記載の化合物半導体の気相成長方法。
12. introduced by a plurality of said <br/> second introduction pipe which is independent of the reaction chamber portion, the concentration or flow rate of the hydride compound gas is controlled independently for each inlet tube 10. A crystal is grown by the method of claim 9 or
11. The vapor phase growth method of a compound semiconductor according to 10 .
【請求項13】 前記各吹き出し口から吹き出された原
料ガスが、前記載置部上の基板の表面とほぼ平行に流れ
るように構成されていることを特徴とする請求項1〜4
のいずれか、または9〜12のいずれかに記載の化合物
半導体の気相成長方法。
13. The raw material blown out from each of the outlets.
The source gas flows almost parallel to the surface of the substrate on the mounting part.
It is constituted so that it may be constituted.
Or the compound semiconductor vapor phase growth method according to any one of 9 to 12 .
【請求項14】 基板を載置する載置部が内部に設けら
れている反応室を有し、該反応室内に導入された有機金
属化合物ガスと水素化物化合物ガスとから、該載置部上
に載置された基板の表面に化合物半導体膜を気相成長す
る装置であって、 該反応室は、 該反応室内部にそれぞれ独立して設けられた、原料ガス
として該有機金属化合物ガスを吹き出す2つ以上の第1
の吹き出し口と、 該反応室内部に該個々の第1の吹き出し口と独立して設
けられた、原料ガスとして該水素化物化合物ガスを吹き
出す1つあるいは複数の第2の吹き出し口とを有し、 該反応室の内部に設けられている第1及び第2の吹き出
し口の数は、合計で6個以下となっており、 該反応室は、前記第1及び第2の吹き出し口のうちの、
前記載置部の基板載置面を含む平面から最も離れた吹き
出し口の上側に設けられ、窒素ガスもしくは水素ガス、
または窒素ガスと水素の混合ガスを吹き出す吹き出し口
をさらに有することを特徴とする 気相成長装置。
14. A mounting part for mounting a substrate is provided inside the reaction chamber, and the mounting part is placed on the mounting part from the organometallic compound gas and the hydride compound gas introduced into the reaction chamber. An apparatus for vapor-depositing a compound semiconductor film on the surface of a substrate placed on a substrate, wherein the reaction chambers are independently provided in the reaction chamber, and the organometallic compound gas is blown out as a source gas. Two or more first
And one or a plurality of second outlets that are provided inside the reaction chamber independently of the individual first outlets to blow out the hydride compound gas as a source gas. The total number of the first and second outlets provided in the reaction chamber is 6 or less , and the reaction chamber is provided in the first and second outlets. ,
Blowing farthest from the plane including the substrate mounting surface of the mounting unit
Provided on the upper side of the outlet, nitrogen gas or hydrogen gas,
Or outlet for blowing out a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen
A vapor phase growth apparatus further comprising:
【請求項15】 基板を載置する載置部が内部に設けら
れている反応室を有し、該反応室内に導入された有機金
属化合物ガスと水素化物化合物ガスとから、該載置部上
に載置された基板の表面に化合物半導体膜を気相成長す
る装置であって、 該反応室は、 該反応室内部にそれぞれ独立して設けられた、原料ガス
として該有機金属化合物ガスを吹き出す2つ以上の第1
の吹き出し口と、 該反応室内部に該個々の第1の吹き出し口と独立して設
けられた、原料ガスとして該水素化物化合物ガスを吹き
出す1つあるいは複数の第2の吹き出し口とを有し、 該反応室の内部に設けられている第1及び第2の吹き出
し口の数は、合計で6個以下になっており、 前記水素化物化合物として窒素の水素化化合物を前記反
応室内に供給することを特徴とする 気相成長装置。
15. A mounting chamber for mounting a substrate is provided inside the reaction chamber, and an organometallic compound gas and a hydride compound gas introduced into the reaction chamber are used to mount on the mounting unit. An apparatus for vapor-depositing a compound semiconductor film on the surface of a substrate placed on a substrate, wherein the reaction chambers are independently provided in the reaction chamber, and the organometallic compound gas is blown out as a source gas. Two or more first
And one or a plurality of second outlets that are provided inside the reaction chamber independently of the individual first outlets to blow out the hydride compound gas as a source gas. The total number of the first and second outlets provided inside the reaction chamber is 6 or less, and the hydrogenated compound of nitrogen is used as the hydride compound.
A vapor phase growth apparatus characterized by being supplied to the reaction chamber .
【請求項16】 前記有機金属化合物ガスとしてIII
族元素の有機金属化合物を前記反応室内に供給する請求
項14または15記載の気相成長装置。
16. III as the organometallic compound gas
According supplying organometallic compound of group elements into the reaction chamber
Item 16. The vapor phase growth apparatus according to Item 14 or 15 .
【請求項17】 前記各吹き出し口から吹き出された原
料ガスが、前記載置部上の基板の表面とほぼ平行に流れ
るように構成されていることを特徴とする請求項5〜7
のいずれか、または請求項14〜16のいずれかに記載
の気相成長装置
17. The raw material blown out from each of the outlets
The source gas flows almost parallel to the surface of the substrate on the mounting part.
It is constituted so that it may be constituted.
Or any one of claims 14 to 16.
Vapor growth equipment .
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JP4719541B2 (en) * 2005-09-16 2011-07-06 大陽日酸株式会社 Semiconductor thin film growth equipment
JP5208554B2 (en) * 2008-03-31 2013-06-12 日本碍子株式会社 DLC deposition method
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JP5481415B2 (en) * 2011-03-09 2014-04-23 株式会社東芝 Vapor growth apparatus and vapor growth method
JP5997042B2 (en) * 2012-12-27 2016-09-21 昭和電工株式会社 SiC film forming apparatus and method of manufacturing SiC film
US20160194753A1 (en) * 2012-12-27 2016-07-07 Showa Denko K.K. SiC-FILM FORMATION DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING SiC FILM
WO2014103728A1 (en) * 2012-12-27 2014-07-03 昭和電工株式会社 Film-forming device
JP6115212B2 (en) * 2013-03-14 2017-04-19 三菱化学株式会社 Periodic table group 13 metal nitride semiconductor crystal manufacturing method and manufacturing apparatus used therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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