JP3962509B2

JP3962509B2 - 気相成長装置

Info

Publication number: JP3962509B2
Application number: JP26191699A
Authority: JP
Inventors: 博規石川; 敬片岡; 建次磯本; 佳之衣川; 裕輔佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: JP2001081569A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気相成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気相成長装置における成膜において、例えば化合物半導体の結晶、特にIII−Vナイトライド系結晶を基板上に気相成長させる際など、互いに反応性の高い複数種の原料ガスを気相成長装置の反応炉に供給しなければならない場合がある。このような場合、供給された原料ガス同士の気相中における反応が基板に達する前に生じ、その反応生成物が基板上の結晶の成長を妨げるパーティクルになるなどの現象が生じデバイス製造の歩留まりの低下の原因となる。
【０００３】
そのため、従来反応性の高い複数種の原料ガスの気相中での反応をできるだけ低く抑える目的の気相成長装置が例えば特開平９−７１８６６号公報等に提案されている。
【０００４】
図１０に反応性の高い複数種の原料ガスを供給するための従来の気相成長装置の該略図を示す。
【０００５】
図１０において反応炉１０１内には成膜室１０６が設けられており、成膜室１０６内部にはヒータ１０７で加熱できる構造を有する基板ホルダ１０８が設置されている。基板は基板ホルダ１０８の基板載置面上に配置される。反応炉１０１の上部から二重管となっているガス導入管１０２及びガス導入管１０３が導入されている。反応炉１０１内には２つのガス拡散室１０４及びガス拡散室１０５が基板ホルダ１０８の基板載置面に対して垂直方向に積層されて設けられている。また、反応炉１０１の両側にはガスの排気を行う排気孔１０９及び１１０が取り付けられている。
【０００６】
外側の導入管１０２はガス拡散室１０４とつながっている。ガス拡散室１０４内部には拡散板１１１が設置されている。ガス拡散室１０４の下部にはガス流路１１２が設けられガス拡散室１０５を素通りして成膜室１０６に連絡している。
【０００７】
内側のガス導入管１０３はガス拡散室１０４を素通りしてガス拡散室１０５につながっている。ガス拡散室１０５には拡散板１１３が設置されている。拡散室１０５の下部は多数の孔が開いた吹き出し板１１４が設置されている。吹き出し板１１４の下部は成膜室１０６となり、吹き出し板１１４は基板ホルダ１０８上の基板と対向するよう配置されている。
【０００８】
ガス導入管１０２には、原料ガスの一種が供給され、ガス拡散室１０４に入ってくる。そして拡散板１１１にあたり拡散室１０４内に広がっていく。そしてガス流路１１２を通ってガス拡散室１０５を素通りして成膜室１０６へ導かれる。
【０００９】
ガス導入管１０３には別の種類の原料ガスが供給され、拡散室１０４を素通りしてガス拡散室１０５に入ってくる。そこで拡散板１１３にあたり、拡散室１０４からのガス流路１１２の構成部材の間を抜けて拡散室１０５内に広がっていく。そして吹き出し板１１４に設けられた孔を通って成膜室１０６に導かれる。
【００１０】
このようにガス拡散室１０４、１０５に導入された原料ガスは基板ホルダ１０８付近の成膜室１０６ではじめて均一に混合される。つまり原料ガスは成膜室１０６に入るまでに完全に分離しているために基板ホルダ１０８上の基板に達する前の反応を最小限に抑えることができる。
【００１１】
一方、気相成長法においては得られた膜の特性は成膜時の基板温度に大きく依存するところがある。従って気相成長装置においては成膜時の基板の温度の管理が非常に重要であり温度管理が十分にできないとデバイス製造の歩留まりに影響する。従って反応炉内の基板の任意位置でかつ広い範囲で温度測定を行うことができることが必要である。
【００１２】
一般に気相成長装置において、基板の温度を測定するには、反応炉内部のガス流れを阻害しないよう反応炉の外側に設置した非接触式の温度計、例えば放射温度計によって行われる。放射温度計は反応炉の外側に設置されているので温度測定波長の光が透過するよう反応炉の上部に透明な石英などからなる窓が形成されており、反応炉の窓を通して基板から反応炉外部に光を透過させ基板の温度測定を行っている。
【００１３】
しかしながら、前述した従来の気相成長装置にこのような非接触式の温度計を適用しようとすると反応炉の構造上窓の形成位置が限られ基板の任意位置でかつ広範囲の測定が困難であるという問題点があった。
【００１４】
例えば図１０の気相成長装置において反応炉１０１の上方に窓を設置し反応炉０１の上方から基板ホルダ１０８上の基板の表面にほぼ垂直に光を透過させて基板表面の温度を測定しようとすると、反応炉１０１内部には拡散室１０４及び拡散室１０５が基板ホルダ１０８の基板載置面に対して垂直方向に積層されて設けられている上、複数のガス流路１１２等が存在するために反応炉１０１上部の窓の形成位置がきわめて限られる。
【００１５】
また、反応炉１０１の側面に窓を設置し、反応炉１０１の側面から基板表面に斜めに光を透過させて基板表面の温度を測定しようとすると、反応炉１０１内部には基板ホルダ１０８の基板載置面に対して垂直方向に積層されて設けられているため光が遮られるため反応炉１０１側面の窓の形成位置が限られてしまう。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたごとく反応性の高い複数種の原料ガスを供給するための従来の気相成長装置においては基板の任意位置でかつ広範囲の温度測定を行うことは困難であった。本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、反応性の高い複数種の原料ガスを供給するための気相成長装置において基板の任意位置でかつ広範囲の温度測定を精度良く行うことができる気相成長装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の気相成長装置は、基板上に薄膜を気相成長させるための成膜室と、前記成膜室に異なる組成の複数種の原料ガスをそれぞれ分離して供給するために設けられた複数のガス拡散室を有する反応炉と、前記反応炉に設けられ、温度測定用電磁波が透過可能な窓と、前記基板を載置するための基板ホルダと、前記反応炉外部に設けられ、前記窓を介して前記基板あるいは前記基板ホルダの温度を前記温度測定用電磁波により非接触で測定する温度測定手段とを備え、前記複数のガス拡散室は、前記基板ホルダの基板載置面に略平行な面上に配列されることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、それぞれ異なる組成の原料ガスを供給する複数のガス拡散室は、従来技術の如く基板ホルダの基板載置面に対して垂直方向に積層されているのではなく、前記基板ホルダの基板載置面に平行な面上に並列して配置されているため、基板温度を非接触で測定する温度測定手段を用いて温度を測定する際に反応炉内の基板ホルダの基板載置面に垂直方向の構造が簡素化され、温度測定用電磁波が透過するよう反応炉に設ける窓を広い範囲にわたって設けることができ、基板の任意位置でかつ広範囲の測定を複数の位置で精度良く行うことができる。そのため成膜時の基板の温度の管理を十分に行うことができ、成膜の再現性を向上させデバイス製造の歩留まりを向上させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下にさらに本発明を詳細に説明する。
（実施例１、比較例）
図1は実施例１に係る気相成長装置の縦断面図である。
【００２０】
反応炉１の下部には、基板２を載置する基板ホルダ３と基板ホルダ３を支持する回転軸４と、基板２及び基板ホルダ３を加熱するヒータ５が配設されている成膜室６が位置している。反応炉１の外側下部には回転軸４を回転駆動する回転駆動装置７と、排気口８を介して反応炉１内の圧力調整及び未反応ガスなどを排気する排気装置９が接続されている。
【００２１】
また、反応炉１の上部には前記成膜室６内の基板２の上部方向からそれぞれ異なる組成の原料ガスを供給する複数のガス拡散室１０（１０ａ、１０ｂ）が位置している。ガス拡散室１０ａ、１０ｂは前記基板ホルダ３の基板載置面に略平行な面上に並列して配置されている。また各々のガス拡散室１０（１０ａ、１０ｂ）に対しそれぞれ原料ガス、キャリアガス等のガスを導入するガス導入室１１（１１ａ、１１ｂ）が配置されている。ガス導入室１１（１１ａ、１１ｂ）には外部からガス導入管（図示せず）を通じて原料ガスが供給される。ガス導入室１１（１１ａ、１１ｂ）とガス拡散室１０（１０ａ、１０ｂ）との間には複数の孔を有する板状の壁で隔てられている。ガス拡散室１０（１０ａ、１０ｂ）と成膜室６の間はそれぞれ複数の孔を有する板状の開口率が例えば０．３以下、より好ましくは０．１以下の整流板１２が配設されている。
【００２２】
反応炉１外部には前記基板ホルダ３に載置された基板２あるいは前記基板ホルダ３の温度を非接触で測定する温度測定手段１３が設けられている。前記温度測定手段としては放射温度計は、例えば２色温度計などの色温度計等が挙げられ、またその他の非接触で測定する温度測定手段を用いてもよい。
【００２３】
前記温度測定手段１３で基板２あるいは前記基板ホルダ３の温度を測定するために、反応炉１の構成部材と前記基板への温度測定用電磁波路とが交差する部分である反応炉１上部に石英からなる窓１４が設けられている。前記窓１４の材料としては測定用の光を透過する材料であれは何であってもよく石英の他ＫＢｒ等が挙げられる。成膜室６側の窓１４には孔を設けガスの流れを改善してもよい。前記成膜室６側の窓１４に設ける孔は整流板１２と同じ密度及び口径であるものが望ましい。
【００２４】
反応炉１を上部から見た（図１の矢印の方向から見た）横断面図を図２に示す。図２に示すように複数のガス拡散室１０（１０ａ、１０ｂ）は扇形に分割、例えば８分割するように配置されている。複数のガス拡散室１０のうち１０ａと１０ｂはそれぞれ異なる種類の２種類のガスを供給するために設けられており、２種類のガスが偏りなく均等に成膜室６内に供給されるよう交互に配置されている。また、前記窓１４は反応炉１の半径方向に配置されている。
【００２５】
ガス拡散室１０（１０ａ、１０ｂ）は前記基板ホルダ３の基板載置面に略平行な面上に並列して配置されているため、窓１４は図1に示す如く反応炉１の外表面側と成膜室６側の２箇所にのみ設ければよく、基板２あるいは基板ホルダ３温度を非接触で測定する温度測定手段を用いて温度を測定する際に反応炉１内の基板ホルダ３の基板載置面に垂直方向の構造が簡素化される。また温度測定用電磁波が透過する窓１４を広く設けることができ、基板２及び基板ホルダ３のほぼ全ての位置を基板上方より望むことができる。
【００２６】
実施例１に係る気相成長装置を用いて基板２上にＧａＮ及びＩｎＧａＮを成膜した。サファイアからなる基板２を基板ホルダ３上に載置し、排気装置９で反応炉１内を排気口８から排気して反応炉１内の圧力を１００Ｔｏｒｒに調整した。次にヒータ６の加熱によって基板ホルダ３に載置した基板２を水素雰囲気中において１１００℃にに加熱するとともに、回転駆動装置７で回転軸４を回転駆動して基板ホルダ３に載置した基板２を１０００ｒｐｍで回転させた。続いて基板２温度を５００℃に下げた。原料ガスあるいはキャリアガスの成膜室６への導入はガス導入室１１、ガス拡散室１０、ガス拡散室１０の整流板１２の孔を通じて介して行われる。ガス導入室１１ａ、ガス拡散室１０ａ、ガス拡散室１０ａの整流板１２の孔はＶ族ガスの流路として用い、それらを通じてアンモニアを０．５ｍｏｌ／ｍｉｎで供給した。一方、ガス導入室１１ｂ、ガス拡散室１０ｂ、ガス拡散室１０ｂの整流板１２の孔はIII族ガスの流路として用い、それらを通じてＴＭＧ（トリメチルガリウム）を４０μｍｏｌ／ｍｉｎ供給し、２分間ＧａＮを成長させた。ＴＭＧの供給を停止しＧａＮの成長を停止した後、基板２温度を８００℃に調節し、再びガス導入室１１ｂ、ガス拡散室１０ｂ、ガス拡散室１０ｂの整流板１２の孔を通じてＴＭＧ２０μｍｏｌ／ｍｉｎ及びＴＭＩ（トリメチルインジウム）８０μｍｏｌ／ｍｉｎの混合ガスを供給してＩｎＧａＮを成長させた。その際基板２の表面温度を放射温度計からなる非接触で測定する温度測定手段１３を用いて複数箇所の位置で測定しその測定結果をヒータ５の制御に反映させ基板２の温度が一定に保たれるように行った。
【００２７】
得られたＧａＮの膜厚の基板面内分布は±２％以下となっており、ＩｎＧａＮ相のＩｎ組成の膜厚の基板面内分布も±２％以下となっていた。
【００２８】
このような成膜を５０回繰り返して行った。成膜回数とＧａＮの面内膜厚分布及びＩｎＧａＮの組成分布のばらつきを示す特性図を図３に示す。図３に示すように成膜回数を経てもばらつきはほとんど変化しなかった。
【００２９】
一方比較例として基板２の温度を測定しないで実施例１と同様に５０回繰り返して成膜した場合の成膜回数とＧａＮの面内膜厚分布及びＩｎＧａＮの組成分布のばらつきを図４に示す。図４に示すようにＩｎＧａＮの組成のばらつきは２回目から変化し１０回目には２０％と拡大していた。またＧａＮ膜は３０回目を超えるあたりから部分的に白濁するようになり４０回目を過ぎるところで全面が白濁するようになってしまった。
【００３０】
実施例１によれば基板の任意位置でかつ広範囲の温度測定を精度良く行うことができる。そのため成膜時の基板の温度の管理を十分に行うことができ、成膜の再現性を向上させデバイス製造の歩留まりを低下させることができる。
る。
（実施例２）
実施例２の気相成長装置は、図１、図２に示す実施例１の反応炉１の上部にかえて、図５及び図６に示す構成の反応炉上部を使用した。反応炉下部の構成は実施例１の図１と同様である。
【００３１】
図５は実施例２に係る気相成長装置の一部を示す縦断面図である。
【００３２】
反応炉２１の上部には成膜室内の基板の上部方向からそれぞれ異なる組成の原料ガスを供給する複数のガス拡散室２２（２２ａ、２２ｂ）が位置している。ガス拡散室２２ａ、２２ｂは基板ホルダの基板載置面に略平行な面上に並列して配置されている。また各々のガス拡散室２２（２２ａ、２２ｂ）に対しそれぞれ原料ガス、キャリアガス等のガスを導入するガス導入室２３（２３ａ、２３ｂ）が配置されている。ガス導入室２３（２３ａ、２３ｂ）には外部からガス導入管（図示せず）を通じて原料ガスが供給される。ガス拡散室２２（２２ａ、２２ｂ）と成膜室の間はそれぞれ複数の孔を有する板状の整流板２４が配設されている。ガス導入室２３（２３ａ、２３ｂ）とガス拡散室２２（２２ａ、２２ｂ）との間にはそれぞれ複数の孔を有する板状の壁で隔てられている。
【００３３】
反応炉２１外部には基板ホルダに載置された基板あるいは前記基板ホルダの温度を非接触で測定する放射温度計からなる温度測定手段２５が設けられている。
【００３４】
前記温度測定手段２５で基板あるいは前記基板ホルダの温度を測定するために、反応炉２１の構成部材と前記基板への温度測定用電磁波路とが交差する部分である反応炉２１上部に石英からなる窓２６が設けられている。本実施例では反応炉２１の外表面側と成膜室側の窓２６で挟まれた部分にはガスが流れないように構成されているが、反応炉２１の外表面側と成膜室側の窓２６で挟まれた部分にガスが流れるように構成し、前記成膜室側の窓２６には孔を設けガスの流れを改善してもよい。前記成膜室側の窓２６に設ける孔は整流板２４と同じ密度及び口径であるものが望ましい。
【００３５】
反応炉２１を上部から見た（図５の矢印の方向から見た）横断面図を図６に示す。図６に示すように複数のガス拡散室２２（２２ａ、２２ｂ）は短冊状の形状で並列して配置されている。複数のガス拡散室２２の２２ａと２２ｂはそれぞれ異なる種類の２種類のガスを供給するために設けられており、２種類のガスが偏りなく均等に成膜室内に供給されるよう交互に配置されている。また、前記窓２６は反応炉２１の直径方向に配置されている。
【００３６】
ガス拡散室２２（２２ａ、２２ｂ）は前記基板ホルダ３の基板載置面に略平行な面上に並列して配置されているため、窓２６は反応炉２１の外表面側と成膜室側の２箇所にのみ設ければよく、基板あるいは基板ホルダ温度を非接触で測定する温度測定手段を用いて温度を測定する際に反応炉２１内の基板ホルダの基板載置面に垂直方向の構造が簡素化される。また温度測定用電磁波が透過する窓２６を広く設けることができ、基板及び基板ホルダのほぼ全ての位置を基板上方より望むことができる。
【００３７】
実施例２に係る気相成長装置を用いて実施例１と同様にして基板上にＧａＮ及びＩｎＧａＮを成膜した。
【００３８】
得られたＧａＮの膜厚の基板面内分布は±２％以下となっており、ＩｎＧａＮ相のＩｎ組成の膜厚の基板面内分布も±２％以下となっていた。
【００３９】
本実施例によれば基板の任意位置でかつ広範囲の温度測定を精度良く行うことができる。そのため成膜時の基板の温度の管理を十分に行うことができる。
（実施例３）
実施例３の気相成長装置は、図１、図２に示す実施例１の反応炉１の上部にかえて、図７及び図８に示す構成の反応炉上部を使用した。反応炉下部の構成は実施例１の図１と同様である。
【００４０】
図７は実施例３に係る気相成長装置の一部を示す縦断面図である。
【００４１】
反応炉３１の上部には成膜室内の基板の上部方向からそれぞれ異なる組成の原料ガスを供給する複数のガス拡散室３２（３２ａ、３２ｂ）が位置している。ガス拡散室３２ａ、３２ｂは基板ホルダの基板載置面に略平行な面上に並列して配置されている。また各々のガス拡散室３２（３２ａ、３２ｂ）に対しそれぞれ原料ガス、キャリアガス等のガスを導入するガス導入室３３（３３ａ、２３ｂ）が配置されている。ガス導入室３３（３３ａ、３３ｂ）には外部からガス導入管（図示せず）を通じて原料ガスが供給される。ガス拡散室３２（３２ａ、３２ｂ）と成膜室の間はそれぞれ複数の孔を有する板状の整流板３４が配設されている。ガス導入室３３（３３ａ、３３ｂ）とガス拡散室３２（３２ａ、３２ｂ）との間にはそれぞれ複数の孔を有する板状の壁で隔てられている。
【００４２】
反応炉３１外部には基板ホルダに載置された基板あるいは前記基板ホルダの温度を非接触で測定する放射温度計からなる温度測定手段３５が設けられている。
【００４３】
前記温度測定手段３５で基板あるいは前記基板ホルダの温度を測定するために、反応炉３１の構成部材と前記基板への温度測定用電磁波路とが交差する部分である反応炉３１上部に石英からなる窓３６が設けられている。成膜室側の窓３６には孔を設けガスの流れを改善してもよい。前記成膜室側の窓３６に設ける孔は整流板３４と同じ密度及び口径であるものが望ましい。
【００４４】
反応炉３１を上部から見た（図７の矢印の方向から見た）横断面図を図８に示す。図８に示すように複数のガス拡散室３２（３２ａ、３２ｂ）は中央部で２分割し、さらに短冊状の形状に５分割されたものが並列して配置されている。複数のガス拡散室３２の３２ａと３２ｂはそれぞれ異なる種類の２種類のガスを供給するために設けられており、２種類のガスが偏りなく均等に成膜室内に供給されるようそれぞれ互い違いに配置されている。また、前記窓３６は反応炉３１の直径方向に配置されている。
【００４５】
ガス拡散室３２（３２ａ、３２ｂ）は前記基板ホルダ３の基板載置面に略平行な面上に並列して配置されているため、窓３６は反応炉３１の外表面側と成膜室側の２箇所にのみ設ければよく、基板あるいは基板ホルダ温度を非接触で測定する温度測定手段を用いて温度を測定する際に反応炉３１内の基板ホルダの基板載置面に垂直方向の構造が簡素化される。また温度測定用電磁波が透過する窓３６を広く設けることができ、基板及び基板ホルダのほぼ全ての位置を基板上方より望むことができる。
【００４６】
実施例３に係る気相成長装置を用いて実施例１と同様にして基板上にＧａＮ及びＩｎＧａＮを成膜した。
【００４７】
得られたＧａＮの膜厚の基板面内分布は±２％以下となっており、ＩｎＧａＮ相のＩｎ組成の膜厚の基板面内分布も±２％以下となっていた。
【００４８】
本実施例によれば基板の任意位置でかつ広範囲の温度測定を精度良く行うことができる。そのため成膜時の基板の温度の管理を十分に行うことができる。
（実施例４）
本発明において、複数のガス拡散室の少なくとも２つが前記基板ホルダの基板載置面に略平行な面上に並列して配置されていれば良く、一部のガス拡散室が、前記基板ホルダの基板載置面に垂直方向に積層されて配列されているものがあってもよい。
【００４９】
実施例４の気相成長装置は、図１に示す実施例１の反応炉１の上部にかえて、図９に示す構成の反応炉上部を使用した。反応炉下部の構成は実施例１の図１と同様である。
【００５０】
図９は実施例４に係る気相成長装置の一部を示す縦断面図である。図９に示すように反応炉４１の上部には成膜室内の基板の上部方向からそれぞれ異なる組成の原料ガスを供給する複数のガス拡散室４２（４２ａ、４２ｂ）が位置している。ガス拡散室４２ａの一部と４２ｂは基板ホルダの基板載置面に略平行な面上に並列して配置されている。また、ガス拡散室４２ａの一部はガス拡散室４２ｂの上部に積層された構造となっている。
【００５１】
また各々のガス拡散室４２（４２ａ、４２ｂ）に対しそれぞれ原料ガス、キャリアガス等のガスを導入するガス導入室４３（４３ａ、４３ｂ）が配置されている。ガス導入室４３（４３ａ、４３ｂ）には外部からガス導入管（図示せず）を通じて原料ガスが供給される。複数のガス拡散室４２の４２ａと４２ｂはそれぞれ異なる種類の２種類のガスを供給するために設けられている。ガス拡散室４２（４２ａ、４２ｂ）と成膜室の間はそれぞれ複数の孔を有する板状の整流板４４が配設されている。ガス導入室４３（４３ａ、４３ｂ）とガス拡散室４２（４２ａ、４２ｂ）との間にはそれぞれ複数の孔を有する板状の壁で隔てられている。
【００５２】
反応炉４１外部には基板ホルダに載置された基板あるいは前記基板ホルダの温度を非接触で測定する温度測定手段４５が設けられている。
【００５３】
前記温度測定手段４５で基板あるいは前記基板ホルダの温度を測定するために、反応炉４１の構成部材と前記基板への温度測定用電磁波路とが交差する部分である反応炉４１上部に石英からなる窓４６が設けられている。成膜室側の窓４６には孔を設けガスの流れを改善してもよい。前記成膜室側の窓４６に設ける孔は整流板４４と同じ密度及び口径であるものが望ましい。
【００５４】
ガス拡散室４２（４２ａ、４２ｂ）は前記基板ホルダの基板載置面に略平行な面上に並列して配置されているため、窓４６は反応炉４１の外表面側と成膜室側の２箇所にのみ設ければよく、基板あるいは基板ホルダ温度を非接触で測定する放射温度計からなる温度測定手段４５を用いて温度を測定する際に反応炉４１内の基板ホルダの基板載置面に垂直方向の構造が簡素化される。また温度測定用電磁波が透過する窓４６を広く設けることができ、基板及び基板ホルダのほぼ全ての位置を基板上方より望むことができる。
【００５５】
実施例４に係る気相成長装置を用いて実施例１と同様にして基板上にＧａＮ及びＩｎＧａＮを成膜した。
【００５６】
得られたＧａＮの膜厚の基板面内分布は±２％以下となっており、ＩｎＧａＮ相のＩｎ組成の膜厚の基板面内分布も±２％以下となっていた。
【００５７】
本実施例によれば基板の任意位置でかつ広範囲の温度測定を精度良く行うことができる。そのため成膜時の基板の温度の管理を十分に行うことができる。
【００５８】
なお、本発明の気相成長装置にて形成する膜は実施例の如くＧａＮ、ＩｎＧａＮに限定されるものではなくＡｌＧａＮ他、他の化合物半導体をはじめとする半導体装置製造に用いるものであっても構わない。
【００５９】
また、膜の形成条件も実施例に記載したものに限定されるものではなく成膜が良好に行える条件であればよい。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、反応性の高い複数種の原料ガスを分離供給して基板上に薄膜を気相成長させるための気相成長装置において、基板の任意位置でかつ広範囲の温度測定を精度良く行うことができる。そのため、成膜時の基板の温度管理を十分行うことができ、成膜の再現性を向上させデバイス製造の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る気相成長装置の縦断面図。
【図２】実施例１に係る気相成長装置の反応炉の横断面図。
【図３】実施例１の気相成長装置を用いて成膜した際の成膜回数とＧａＮの面内膜厚分布及びＩｎＧａＮの組成分布のばらつきを示す特性図。
【図４】比較例の成膜回数とＧａＮの面内膜厚分布及びＩｎＧａＮの組成分布のばらつきを示す特性図。
【図５】実施例２に係る気相成長装置の一部を示す縦断面図。
【図６】実施例２に係る気相成長装置の反応炉の横断面図。
【図７】実施例３に係る気相成長装置の一部を示す縦断面図。
【図８】実施例３に係る気相成長装置の反応炉の横断面図。
【図９】実施例４に係る気相成長装置の一部を示す縦断面図。
【図１０】従来の気相成長装置の該略図。
【符号の説明】
１、２１、３１、４１…反応炉
２…基板
３…基板ホルダ
４…回転軸
５…ヒータ
６…成膜室
７…回転駆動装置
８…排気口
９…排気装置
１０（１０ａ、１０ｂ）、２２（２２ａ，２２ｂ）、３２（３２ａ，３２ｂ）、４２（４２ａ，４２ｂ）…ガス拡散室
１１（１１ａ、１１ｂ）、２３（２３ａ、２３ｂ）、３３（３３ａ、３３ｂ）、４３（４３ａ、４３ｂ）…ガス導入室
１２、２４、３４、４４…整流板
１３、２５、３５、４５…非接触で測定する温度測定手段
１４、２６、３６、４６…窓

Claims

基板上に薄膜を気相成長させるための成膜室と、前記成膜室に異なる組成の複数種の原料ガスをそれぞれ分離して供給するために設けられた複数のガス拡散室を有する反応炉と、
前記反応炉に設けられ、温度測定用電磁波が透過可能な窓と、
前記基板を載置するための基板ホルダと、
前記反応炉外部に設けられ、前記窓を介して前記基板あるいは前記基板ホルダの温度を前記温度測定用電磁波により非接触で測定する温度測定手段とを備え、
前記複数のガス拡散室は、前記基板ホルダの基板載置面に略平行な面上に配列されることを特徴とする気相成長装置。
前記複数種の原料ガスのうち、１種は III 族ガスを含み、他の１種はＶ族ガスを含むことを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。