JP6499493B2 - Vapor growth method - Google Patents

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Description

本発明は、ガスを供給して成膜を行う気相成長方法に関する。   The present invention relates to a vapor phase growth method for forming a film by supplying a gas.

高品質で厚い半導体膜を成膜する方法として、ウェハ等の基板に気相成長により単結晶膜を成長させるエピタキシャル成長技術がある。エピタキシャル成長技術を用いる気相成長装置では、常圧又は減圧に保持された反応室内の支持部にウェハを載置する。そして、このウェハを加熱しながら、成膜の原料となるソースガス等のプロセスガスを、反応室上部の、例えば、シャワープレートからウェハ表面に供給する。ウェハ表面ではソースガスの熱反応等が生じ、ウェハ表面にエピタキシャル単結晶膜が成膜される。   As a method of forming a high quality and thick semiconductor film, there is an epitaxial growth technique in which a single crystal film is grown by vapor phase growth on a substrate such as a wafer. In a vapor phase growth apparatus using an epitaxial growth technique, a wafer is placed on a support in a reaction chamber that is maintained at normal pressure or reduced pressure. Then, while heating the wafer, a process gas such as a source gas as a film forming raw material is supplied to the wafer surface from, for example, a shower plate above the reaction chamber. A thermal reaction of the source gas occurs on the wafer surface, and an epitaxial single crystal film is formed on the wafer surface.

近年、発光デバイスやパワーデバイスの材料として、窒化ガリウム(GaN)系の半導体デバイスが注目されている。GaN系の半導体を成膜するエピタキシャル成長技術として、有機金属気相成長法(MOCVD法)がある。有機金属気相成長法では、ソースガスとして、例えば、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、トリメチルアルミニウム(TMA)等の有機金属や、アンモニア(NH)等が用いられる。また、ソースガス間の反応を抑制するために分離ガスとして水素ガス(H)等が用いられる場合もある。 In recent years, gallium nitride (GaN) -based semiconductor devices have attracted attention as materials for light-emitting devices and power devices. As an epitaxial growth technique for forming a GaN-based semiconductor, there is a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method). In the metal organic vapor phase epitaxy, an organic metal such as trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), trimethylaluminum (TMA), ammonia (NH 3 ), or the like is used as a source gas. Further, hydrogen gas (H 2 ) or the like may be used as a separation gas in order to suppress a reaction between source gases.

シリコン(Si)基板上にGaN系の半導体膜を形成する場合、良質な単結晶膜の成長が困難であることが知られている。特許文献1には、この問題を解決するために、窒化アルミニウム(AlN)のバッファ層をSi基板上に形成する方法、GaNの成膜前にSi基板表面の水素原子を脱離する方法が記載されている。また、特許文献2には、MOCVD法を用いたGaN系の半導体膜の形成プロセスにおいて、チャンバー構成部品から堆積物を除去するために、塩素ガスを流す方法が記載されている。   When forming a GaN-based semiconductor film on a silicon (Si) substrate, it is known that it is difficult to grow a high-quality single crystal film. In order to solve this problem, Patent Document 1 describes a method of forming an aluminum nitride (AlN) buffer layer on a Si substrate, and a method of desorbing hydrogen atoms on the surface of the Si substrate before forming a GaN film. Has been. Patent Document 2 describes a method of flowing chlorine gas in order to remove deposits from chamber components in the process of forming a GaN-based semiconductor film using MOCVD.

特開2006−261476号公報JP 2006-261476 A 特表2012−525708号公報Special table 2012-525708 gazette

本発明は、Gaを含有するガスを供給したと同一の反応室内で、Si上に良質な膜を形成する気相成長方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a vapor phase growth method for forming a high-quality film on Si in the same reaction chamber in which a gas containing Ga is supplied.

本発明の一態様の気相成長方法は、反応室に第1の基板を搬入し、上記反応室にガリウム(Ga)を含有する第1のガスを供給して、上記第1の基板に第1の膜を形成し、上記第1の基板を上記反応室から搬出し、上記反応室に第2の基板を搬入し、上記反応室に塩素原子を含有する第2のガスを供給し、上記反応室に水素ガス又は不活性ガスの第3のガスを供給し、上記第2の基板に窒化アルミニウム膜又は窒化シリコン膜の第2の膜を形成し、上記第2の基板を上記反応室から搬出し、前記第3のガスを供給する際の前記第2の基板の温度が、前記第2のガスを供給する際の前記第2の基板の温度よりも高く、前記第2のガスを供給する際の前記第2の基板の温度は、950℃以上1050℃以下である
In the vapor phase growth method of one embodiment of the present invention, a first substrate is carried into a reaction chamber, a first gas containing gallium (Ga) is supplied to the reaction chamber, and a first gas is supplied to the first substrate. 1 film is formed, the first substrate is unloaded from the reaction chamber, the second substrate is loaded into the reaction chamber, a second gas containing chlorine atoms is supplied to the reaction chamber, and A hydrogen gas or a third gas of an inert gas is supplied to the reaction chamber, an aluminum nitride film or a silicon nitride film is formed on the second substrate, and the second substrate is removed from the reaction chamber. The temperature of the second substrate when carrying out and supplying the third gas is higher than the temperature of the second substrate when supplying the second gas, and the second gas is supplied. The temperature of the second substrate at the time is 950 ° C. or higher and 1050 ° C. or lower .

上記態様の気相成長方法において、上記第3のガスを供給する際の上記第2の基板の温度は、1050℃以上1200℃以下であることが望ましい。
In the vapor phase growth method of the above aspect, the third temperature of the second substrate at the time of supplying the gas, it is desirable and this is 1050 ° C. or higher 1200 ° C. or less.

上記態様の気相成長方法において、上記第2の基板を上記反応室から搬出した後に、上記反応室に表面がシリコン(Si)の第3の基板を搬入し、上記第3の基板上に窒化アルミニウム膜又は窒化シリコン膜の第3の膜を形成することが望ましい。   In the vapor phase growth method of the above aspect, after the second substrate is unloaded from the reaction chamber, a third substrate having a surface of silicon (Si) is loaded into the reaction chamber and nitrided on the third substrate. It is desirable to form a third film of an aluminum film or a silicon nitride film.

上記態様の気相成長方法において、上記第3の膜の膜厚が上記第2の膜の膜厚よりも厚いことが望ましい。   In the vapor phase growth method of the above aspect, it is desirable that the thickness of the third film is larger than the thickness of the second film.

上記態様の気相成長方法において、上記第3のガスを供給した後、上記第2の膜を形成する前に、上記反応室にアンモニアを含有する第4のガスを供給することが望ましい。   In the vapor phase growth method of the above aspect, it is desirable to supply a fourth gas containing ammonia to the reaction chamber after supplying the third gas and before forming the second film.

本発明によれば、Gaを含有するガスを供給したと同一の反応室内で、Si上に良質な膜を形成する気相成長方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a vapor phase growth method for forming a high-quality film on Si in the same reaction chamber in which a gas containing Ga is supplied.

第1の実施形態の気相成長方法で使用される気相成長装置の模式断面図である。It is a schematic cross section of the vapor phase growth apparatus used with the vapor phase growth method of a 1st embodiment. 第1の実施形態の気相成長方法のプロセスフロー図である。It is a process flow figure of the vapor phase growth method of a 1st embodiment. 第2の実施形態の気相成長方法のプロセスフロー図である。It is a process flow figure of the vapor phase growth method of a 2nd embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、本明細書中では、気相成長装置が成膜可能に設置された状態での重力方向を「下」と定義し、その逆方向を「上」と定義する。したがって、「下部」とは、基準に対し重力方向の位置、「下方」とは基準に対し重力方向を意味する。そして、「上部」とは、基準に対し重力方向と逆方向の位置、「上方」とは基準に対し重力方向と逆方向を意味する。また、「縦方向」とは重力方向である。   In the present specification, the direction of gravity in a state where the vapor phase growth apparatus is installed so as to be capable of film formation is defined as “down”, and the opposite direction is defined as “up”. Therefore, “lower” means a position in the direction of gravity with respect to the reference, and “downward” means the direction of gravity with respect to the reference. “Upper” means a position opposite to the direction of gravity relative to the reference, and “upward” means opposite to the direction of gravity relative to the reference. The “vertical direction” is the direction of gravity.

また、本明細書中、「プロセスガス」とは、基板上への成膜のために用いられるガスの総称であり、例えば、ソースガス、キャリアガス、分離ガス、補償ガス等を含む概念とする。   In this specification, “process gas” is a general term for gases used for film formation on a substrate, and includes, for example, a concept including a source gas, a carrier gas, a separation gas, a compensation gas, and the like. .

また、本明細書中、「窒素ガス」は、「不活性ガス」に含まれるものとする。   In this specification, “nitrogen gas” is included in “inert gas”.

(第1の実施形態)
本実施形態の気相成長方法は、反応室に第1の基板を搬入し、反応室にガリウム(Ga)を含有する第1のガスを供給して、第1の基板に第1の膜を形成し、第1の基板を反応室から搬出し、反応室に第2の基板を搬入し、反応室に塩素原子を含有する第2のガスを供給し、反応室に水素ガス又は不活性ガスの第3のガスを供給し、第2の基板に窒化アルミニウム膜又は窒化シリコン膜の第2の膜を形成し、第2の基板を反応室から搬出する。
(First embodiment)
In the vapor phase growth method of the present embodiment, a first substrate is carried into a reaction chamber, a first gas containing gallium (Ga) is supplied to the reaction chamber, and a first film is formed on the first substrate. Forming, unloading the first substrate from the reaction chamber, loading the second substrate into the reaction chamber, supplying a second gas containing chlorine atoms into the reaction chamber, and supplying hydrogen gas or inert gas into the reaction chamber The second gas is supplied to form a second film of an aluminum nitride film or a silicon nitride film on the second substrate, and the second substrate is unloaded from the reaction chamber.

図1は、本実施形態の気相成長方法で使用される気相成長装置の模式断面図である。本実施形態の気相成長装置は、MOCVD法(有機金属気相成長法)を用いる縦型で枚葉型のエピタキシャル成長装置である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vapor phase growth apparatus used in the vapor phase growth method of the present embodiment. The vapor phase growth apparatus of the present embodiment is a vertical and single wafer type epitaxial growth apparatus that uses MOCVD (metal organic chemical vapor deposition).

気相成長装置は、例えば、ステンレス製で円筒状中空体の反応室10を備えている。そして、反応室10上部に配置され、反応室10内にプロセスガスを供給するシャワープレート11を備えている。シャワープレート11の上部には、プロセスガスやクリーニングガス等を反応室10内に供給するためのガス供給部13を備えている。   The vapor phase growth apparatus includes, for example, a reaction chamber 10 made of stainless steel and having a cylindrical hollow body. A shower plate 11 is provided above the reaction chamber 10 and supplies process gas into the reaction chamber 10. A gas supply unit 13 for supplying process gas, cleaning gas, and the like into the reaction chamber 10 is provided on the upper portion of the shower plate 11.

また、反応室10内の、シャワープレート11下方に設けられ、半導体ウェハ(基板)Wを載置可能な支持部12を備えている。支持部12は、例えば、図1のように中心部に開口部が設けられる環状ホルダーであっても、半導体ウェハW裏面のほぼ全面に接する構造のサセプタであってもかまわない。   Further, a support portion 12 is provided in the reaction chamber 10 below the shower plate 11 and on which a semiconductor wafer (substrate) W can be placed. The support portion 12 may be, for example, an annular holder having an opening at the center as shown in FIG. 1 or a susceptor having a structure in contact with almost the entire back surface of the semiconductor wafer W.

また、支持部12をその上面に配置し、回転する回転体ユニット14を備えている。また、支持部12に載置されたウェハWを加熱する加熱部16としてヒーターを、支持部12下方に備えている。   Moreover, the support part 12 is arrange | positioned on the upper surface, and the rotary body unit 14 rotated is provided. In addition, a heater is provided below the support unit 12 as the heating unit 16 that heats the wafer W placed on the support unit 12.

回転体ユニット14の回転軸18は、下方に位置する回転駆動機構20に接続される。回転駆動機構20により、半導体ウェハWをその中心を回転中心として、例えば、300rpm以上1000rpm以下で回転させることが可能となっている。   The rotating shaft 18 of the rotating body unit 14 is connected to a rotation driving mechanism 20 located below. The rotation drive mechanism 20 can rotate the semiconductor wafer W around the center of rotation, for example, at 300 rpm or more and 1000 rpm or less.

円筒状の回転体ユニット14の径は、支持部12の外周径とほぼ等しいことが望ましい。回転軸18は、反応室10の底部との間に真空シール部材を挟んでいる。   The diameter of the cylindrical rotating body unit 14 is desirably substantially equal to the outer diameter of the support portion 12. The rotary shaft 18 sandwiches a vacuum seal member between the bottom of the reaction chamber 10.

加熱部16は、回転体ユニット14内に固定して設けられる。加熱部16には、回転軸18の内部を貫通する電極22を介して、電力が供給される。また、半導体ウェハWを環状ホルダー18から脱着させるために、加熱部16を貫通する突き上げピン(図示せず)が設けられている。   The heating unit 16 is fixedly provided in the rotating body unit 14. Electric power is supplied to the heating unit 16 via an electrode 22 that penetrates the inside of the rotating shaft 18. Further, in order to detach the semiconductor wafer W from the annular holder 18, push-up pins (not shown) penetrating the heating unit 16 are provided.

気相成長装置は、さらに、半導体ウェハW表面等でソースガスが反応した後の反応生成物及び反応室10の残留ガスを反応室10外部に排出するガス排出部26を、反応室10底部に備える。なお、ガス排出部26は真空ポンプ(図示せず)に接続される。   The vapor phase growth apparatus further includes a gas discharge unit 26 for discharging the reaction product after the source gas has reacted on the surface of the semiconductor wafer W and the like and the residual gas in the reaction chamber 10 to the outside of the reaction chamber 10 at the bottom of the reaction chamber 10. Prepare. The gas discharge unit 26 is connected to a vacuum pump (not shown).

なお、図1に示した枚葉型エピタキシャル成長装置では、反応室10の側壁箇所において、半導体ウェハを出し入れするための図示しないウェハ出入口及びゲートバルブが設けられている。そして、このゲートバルブで連結するロードロック室(図示せず)と反応室10との間において、ハンドリングアームにより半導体ウェハWを搬送できるように構成される。ここで、例えば合成石英で形成されるハンドリングアームは、シャワープレート11とウェハ支持部12とのスペースに挿入可能となっている。   In the single wafer epitaxial growth apparatus shown in FIG. 1, a wafer inlet / outlet and a gate valve (not shown) for taking in and out a semiconductor wafer are provided at the side wall portion of the reaction chamber 10. The semiconductor wafer W can be transferred by a handling arm between a load lock chamber (not shown) connected by the gate valve and the reaction chamber 10. Here, for example, a handling arm made of synthetic quartz can be inserted into the space between the shower plate 11 and the wafer support 12.

図2は、本実施形態の気相成長方法のプロセスフロー図である。本実施形態の気相成長方法は、図1に示した枚葉型エピタキシャル成長装置を用いて行う。   FIG. 2 is a process flow diagram of the vapor phase growth method of the present embodiment. The vapor phase growth method of this embodiment is performed using the single wafer type epitaxial growth apparatus shown in FIG.

本実施形態の気相成長方法は、第1の基板搬入ステップ(S10)、AlN膜形成ステップ(S12)、GaN膜(第1の膜)形成ステップ(S14)、第1の基板搬出ステップ(S16)、ダミー基板(第2の基板)搬入ステップ(S18)、クリーニングステップ(S20)、ベークステップ(S22)、AlN膜(第2の膜)形成ステップ(S24)、第2の基板搬出ステップ(S26)、第3の基板搬入ステップ(S28)、AlN膜(第3の膜)形成ステップ(S30)、GaN膜(第3の膜)形成ステップ(S32)、第3の基板搬出ステップ(S34)を備えている。   The vapor phase growth method of the present embodiment includes a first substrate carry-in step (S10), an AlN film formation step (S12), a GaN film (first film) formation step (S14), and a first substrate carry-out step (S16). ), Dummy substrate (second substrate) carry-in step (S18), cleaning step (S20), bake step (S22), AlN film (second film) formation step (S24), second substrate carry-out step (S26) ), Third substrate carry-in step (S28), AlN film (third film) formation step (S30), GaN film (third film) formation step (S32), and third substrate carry-out step (S34). I have.

まず、表面が(111)面のシリコン(Si)である第1のウェハが反応室10内に搬入される(S10)。第1のウェハは、例えば、シリコンウェハである。第1のウェハは、第1の基板の一例である。例えば、反応室10のウェハ出入口のゲートバルブ(図示せず)を開きハンドリングアームにより、ロードロック室内の第1のウェハを反応室10内に搬送する。   First, a first wafer whose surface is (111) silicon (Si) is carried into the reaction chamber 10 (S10). The first wafer is, for example, a silicon wafer. The first wafer is an example of a first substrate. For example, a gate valve (not shown) at the wafer entrance / exit of the reaction chamber 10 is opened and the first wafer in the load lock chamber is transferred into the reaction chamber 10 by a handling arm.

そして、第1のウェハは例えば突き上げピン(図示せず)を用いて、支持部12に載置される。ハンドリングアームはロードロック室に戻され、ゲートバルブは閉じられる。   Then, the first wafer is placed on the support portion 12 using, for example, push-up pins (not shown). The handling arm is returned to the load lock chamber and the gate valve is closed.

そして、図示しない真空ポンプを作動して反応室10内のガスをガス排出部26から排気して、反応室10内を所定の真空度にする。この際、加熱部16の加熱出力を上げて第1のウェハの温度を予備加熱の温度に保つ。   Then, a vacuum pump (not shown) is operated to exhaust the gas in the reaction chamber 10 from the gas discharge unit 26, so that the inside of the reaction chamber 10 has a predetermined degree of vacuum. At this time, the heating output of the heating unit 16 is increased to keep the temperature of the first wafer at the preheating temperature.

その後、加熱部16の加熱出力を上げて、第1のウェハの温度をベークの温度、例えば、1000℃以上1100℃以下に昇温させる。第1のウェハの温度は、例えば、放射温度計により測定される。   Thereafter, the heating output of the heating unit 16 is increased to raise the temperature of the first wafer to a baking temperature, for example, 1000 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower. The temperature of the first wafer is measured by, for example, a radiation thermometer.

そして、真空ポンプによる排気を続行すると共に、回転体ユニット14を所要の速度で回転させながら、成膜前のベーク(アニール)を行う。ベークにより、例えば、第1のウェハ上の自然酸化膜が除去され、表面にSiが露出する。   Then, baking (annealing) before film formation is performed while continuing the exhaust by the vacuum pump and rotating the rotator unit 14 at a required speed. By baking, for example, the natural oxide film on the first wafer is removed, and Si is exposed on the surface.

ベークの際には、例えば、水素ガスがガス供給部13を通って、反応室10に供給される。所定の時間、ベークを行った後に、例えば、加熱部16の加熱出力を下げて第1のウェハの温度をエピタキシャル成長温度、例えば、950℃以上1050℃以下にまで降温する。   At the time of baking, for example, hydrogen gas is supplied to the reaction chamber 10 through the gas supply unit 13. After baking for a predetermined time, for example, the heating output of the heating unit 16 is lowered to lower the temperature of the first wafer to an epitaxial growth temperature, for example, 950 ° C. or higher and 1050 ° C. or lower.

そして、ガス供給部13からプロセスガスを、シャワープレート11を通して反応室10内に供給する。プロセスガスの供給により、窒化アルミニウム(AlN)膜を、第1のウェハのSi表面にエピタキシャル成長により形成する(S12)。AlN膜の膜厚は、例えば、100nm以上300nm以下である。   Then, process gas is supplied from the gas supply unit 13 into the reaction chamber 10 through the shower plate 11. By supplying the process gas, an aluminum nitride (AlN) film is formed on the Si surface of the first wafer by epitaxial growth (S12). The film thickness of the AlN film is, for example, not less than 100 nm and not more than 300 nm.

プロセスガスは、例えば、トリメチルアルミニウム(TMA)が水素ガス(H)で希釈されたガスと、アンモニア(NH)である。トリメチルアルミニウム(TMA)はアルミニウム(Al)のソースガスであり、アンモニア(NH)は窒素(N)のソースガスである。 The process gas is, for example, a gas obtained by diluting trimethylaluminum (TMA) with hydrogen gas (H 2 ) and ammonia (NH 3 ). Trimethylaluminum (TMA) is a source gas of aluminum (Al), and ammonia (NH 3 ) is a source gas of nitrogen (N).

なお、窒化アルミニウム(AlN)膜にかえて、窒化シリコン(SiN)膜を用いることも可能である。   Note that a silicon nitride (SiN) film can be used instead of the aluminum nitride (AlN) film.

次に、ガス供給部13からプロセスガス(第1のガス)を、シャワープレート11を通して反応室10内に供給する。プロセスガスの供給により、窒化ガリウム(GaN)膜を、第1のウェハのAlN膜表面にエピタキシャル成長により形成する(S14)。GaN膜は、第1の膜の一例である。   Next, process gas (first gas) is supplied from the gas supply unit 13 into the reaction chamber 10 through the shower plate 11. By supplying the process gas, a gallium nitride (GaN) film is formed on the surface of the AlN film of the first wafer by epitaxial growth (S14). The GaN film is an example of a first film.

プロセスガスには、ガリウム(Ga)を含有するソースガスが含まれる。プロセスガスは、例えば、トリメチルガリウム(TMG)が水素ガス(H)で希釈されたガスと、アンモニア(NH)である。トリメチルガリウム(TMG)はガリウム(Ga)のソースガスであり、アンモニア(NH)は窒素(N)のソースガスである。 The process gas includes a source gas containing gallium (Ga). The process gas is, for example, a gas obtained by diluting trimethylgallium (TMG) with hydrogen gas (H 2 ) and ammonia (NH 3 ). Trimethylgallium (TMG) is a gallium (Ga) source gas, and ammonia (NH 3 ) is a nitrogen (N) source gas.

第1のウェハにGaN膜を形成する際に、反応室10の第1のウェハ以外の部分にもGaを含有する付着物が付着する。Gaを含有する付着物は、例えば、反応室10内の部材表面や反応室10の内壁に付着する。   When forming the GaN film on the first wafer, deposits containing Ga also adhere to portions other than the first wafer in the reaction chamber 10. The deposit containing Ga adheres to, for example, a member surface in the reaction chamber 10 or an inner wall of the reaction chamber 10.

Gaを含有する付着物は、例えば、Gaを含有する反応生成物である。特に、高温で、反応が促進される支持部12のウェハで覆われていない領域上に、Gaを含有する反応生成物が付着する恐れがある。Gaを含有する反応生成物は、例えば、GaNである。また、Gaを含有する付着物は、例えば、Gaを含有するガスの吸着物である。   The deposit containing Ga is, for example, a reaction product containing Ga. In particular, a reaction product containing Ga may adhere to a region of the support 12 where the reaction is promoted at a high temperature that is not covered with the wafer. The reaction product containing Ga is, for example, GaN. Moreover, the deposit containing Ga is, for example, an adsorbent of a gas containing Ga.

なお、第1の膜として成膜される膜は、ガリウム(Ga)を含有するソースガスを供給して形成される膜であれば、GaN膜に限定されるものではない。例えば、InGaN(窒化インジウムガリウム)膜、AlGaN(窒化アルミニウムガリウム)膜、GaAs(ガリウムヒ素)膜等であってもかまわない。   Note that the film formed as the first film is not limited to the GaN film as long as the film is formed by supplying a source gas containing gallium (Ga). For example, an InGaN (indium gallium nitride) film, an AlGaN (aluminum gallium nitride) film, a GaAs (gallium arsenide) film, or the like may be used.

そして、エピタキシャル成長終了時には、ガス供給部13からのプロセスガス供給を停止し、第1のウェハ上へのプロセスガスの供給が遮断され、GaN単結晶膜の成長が終了される。   At the end of epitaxial growth, the supply of process gas from the gas supply unit 13 is stopped, the supply of process gas onto the first wafer is interrupted, and the growth of the GaN single crystal film is completed.

成膜後は、第1のウェハの降温を始める。まず、回転体ユニット14の回転を停止させる。GaN単結晶膜が形成された第1のウェハを支持部12に載置したままにして、加熱部16の加熱出力を低下させ、第1のウェハの温度が予備加熱の温度まで低下するよう調整する。   After film formation, the temperature of the first wafer starts to be lowered. First, the rotation of the rotating body unit 14 is stopped. The first wafer on which the GaN single crystal film is formed is placed on the support unit 12, and the heating output of the heating unit 16 is lowered so that the temperature of the first wafer is lowered to the preheating temperature. To do.

第1のウェハの温度が所定の温度に安定した後、例えば突き上げピンにより第1のウェハを支持部12から脱着させる。そして、再びゲートバルブを開いてハンドリングアームをシャワープレート11及び支持部12の間に挿入する。そして、ハンドリングアームの上に第1のウェハを載せる。そして、第1のウェハを載せたハンドリングアームをロードロック室に戻すことにより、第1のウェハが反応室10外へ搬出される(S16)。   After the temperature of the first wafer is stabilized at a predetermined temperature, for example, the first wafer is detached from the support portion 12 by a push-up pin. Then, the gate valve is opened again, and the handling arm is inserted between the shower plate 11 and the support portion 12. Then, the first wafer is placed on the handling arm. Then, by returning the handling arm on which the first wafer is placed to the load lock chamber, the first wafer is carried out of the reaction chamber 10 (S16).

次に、第1のウェハと同様の手順で、例えば、炭化珪素(SiC)のダミーウェハが反応室10内に搬入される(S18)。ダミーウェハは、ダミー基板(第2の基板)の一例である。   Next, for example, a silicon carbide (SiC) dummy wafer is carried into the reaction chamber 10 in the same procedure as the first wafer (S18). The dummy wafer is an example of a dummy substrate (second substrate).

そして、図示しない真空ポンプを作動して反応室10内のガスをガス排出部26から排気して、反応室10内を所定の真空度にする。その後、加熱部16の加熱出力を上げて、ダミーウェハの温度をクリーニングの温度、例えば、950℃以上1050℃以下に昇温させる。   Then, a vacuum pump (not shown) is operated to exhaust the gas in the reaction chamber 10 from the gas discharge unit 26, so that the inside of the reaction chamber 10 has a predetermined degree of vacuum. Thereafter, the heating output of the heating unit 16 is increased, and the temperature of the dummy wafer is raised to a cleaning temperature, for example, from 950 ° C. to 1050 ° C.

次に、反応室10内に塩素原子を含有するクリーニングガス(第2のガス)を供給してクリーニングを行う(S20)。クリーニングにより、反応室10内の部材表面や反応室10の内壁に付着したGaを含有する付着物が除去される。   Next, cleaning is performed by supplying a cleaning gas (second gas) containing chlorine atoms into the reaction chamber 10 (S20). By cleaning, deposits containing Ga adhering to the member surface in the reaction chamber 10 and the inner wall of the reaction chamber 10 are removed.

塩素原子を含有するクリーニングガスは、例えば、水素ガス(H)で希釈された塩酸ガス(塩化水素:HCl)である。また、塩素原子を含有するクリーニングガスは、例えば、水素ガス(H)で希釈された塩素ガス(Cl)等その他のガスであってもかまわない。例えば、塩酸ガスの流量は、水素ガスの流量の5%以上15%以下である。 The cleaning gas containing chlorine atoms is, for example, hydrochloric acid gas (hydrogen chloride: HCl) diluted with hydrogen gas (H 2 ). The cleaning gas containing chlorine atoms may be other gases such as chlorine gas (Cl 2 ) diluted with hydrogen gas (H 2 ). For example, the flow rate of hydrochloric acid gas is 5% to 15% of the flow rate of hydrogen gas.

クリーニングの際のダミーウェハ(第2の基板)の温度は、950℃以上1050℃以下であることが望ましい。上記範囲を下回ると、Gaを含有する付着物が十分除去できない恐れがある。また、上記範囲を上回ると、反応室10内の部材表面や反応室10の内壁がクリーニングガスにより損傷する恐れがある。   The temperature of the dummy wafer (second substrate) during cleaning is desirably 950 ° C. or higher and 1050 ° C. or lower. If it is less than the above range, the deposit containing Ga may not be sufficiently removed. Further, if the above range is exceeded, the surface of the member in the reaction chamber 10 and the inner wall of the reaction chamber 10 may be damaged by the cleaning gas.

クリーニングの終了時には、ガス供給部13からのクリーニングガス供給を停止する。そして、加熱部16の加熱出力を上昇させ、ダミーウェハの温度を、ベークの温度、例えば1050℃以上1200℃以下まで上昇させる。   At the end of cleaning, supply of the cleaning gas from the gas supply unit 13 is stopped. Then, the heating output of the heating unit 16 is increased, and the temperature of the dummy wafer is increased to a baking temperature, for example, from 1050 ° C. to 1200 ° C.

そして、上記真空ポンプによる排気を続行すると共に、回転体ユニット14を所要の速度で回転させながら、ベーク(アニール)を行う(S22)。ベークの際には、ベーキングガス(第3のガス)が、ガス供給部13から、シャワープレート11を通って、反応室10に供給される。   Then, baking (annealing) is performed while continuing the evacuation by the vacuum pump and rotating the rotator unit 14 at a required speed (S22). At the time of baking, a baking gas (third gas) is supplied from the gas supply unit 13 through the shower plate 11 to the reaction chamber 10.

クリーニングの際に、反応室10内の部材表面や反応室10の内壁、配管内に塩素原子を含有する付着物が付着する恐れがある。塩素原子を含有する付着物は、例えば、塩素原子を含有する反応生成物や、塩素原子を含有するガスの吸着物である。   During cleaning, deposits containing chlorine atoms may adhere to the surface of the member in the reaction chamber 10, the inner wall of the reaction chamber 10, or the piping. The deposit containing a chlorine atom is, for example, a reaction product containing a chlorine atom or an adsorbent of a gas containing a chlorine atom.

ベークにより、反応室10内の部材表面や反応室10の内壁、配管内に付着した塩素原子を含有する付着物が除去される。   Bake removes deposits containing chlorine atoms adhering to the surface of the member in the reaction chamber 10, the inner wall of the reaction chamber 10, and the piping.

ベーキングガスは、塩素原子を含有する付着物に加え、Gaを含有する付着物も除去する観点から、水素ガスであることが望ましい。もっとも、水素ガスにかえて窒素ガス等の不活性ガスを用いることも可能である。   The baking gas is preferably hydrogen gas from the viewpoint of removing deposits containing Ga in addition to deposits containing chlorine atoms. However, it is also possible to use an inert gas such as nitrogen gas instead of hydrogen gas.

ベークの際の、ダミーウェハ(第2の基板)の温度は、1050℃以上1200℃以下であることが望ましい。上記範囲を下回ると、塩素原子を含有する付着物が十分除去できない恐れがある。また、上記範囲を上回ると、ダミーウェハが損傷する恐れがある。   The temperature of the dummy wafer (second substrate) during baking is preferably 1050 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. If it is below the above range, the deposit containing chlorine atoms may not be sufficiently removed. Moreover, if it exceeds the above range, the dummy wafer may be damaged.

ベーキングガス(第3のガス)を供給する際のダミーウェハ(第2の基板)の温度が、クリーニングガス(第2のガス)を供給する際のダミーウェハ(第2の基板)の温度よりも高いことが望ましい。ベークの温度を、クリーニングの温度よりも高くすることで、塩素原子を含有する付着物の除去効果が大きくなる。また、ベーキングガスが水素ガスの場合、Gaを含有する付着物の除去効果が大きくなる。   The temperature of the dummy wafer (second substrate) when supplying the baking gas (third gas) is higher than the temperature of the dummy wafer (second substrate) when supplying the cleaning gas (second gas). Is desirable. By making the baking temperature higher than the cleaning temperature, the effect of removing deposits containing chlorine atoms is increased. Further, when the baking gas is hydrogen gas, the effect of removing deposits containing Ga is increased.

所定の時間、ベークを行った後に、例えば、加熱部16の加熱出力を下げてダミーウェハの温度をエピタキシャル成長温度、例えば、950℃以上1050℃以下に降温させる。   After baking for a predetermined time, for example, the heating output of the heating unit 16 is lowered to lower the temperature of the dummy wafer to an epitaxial growth temperature, for example, 950 ° C. or higher and 1050 ° C. or lower.

次に、ガス供給部13から、プロセスガスを、シャワープレート11を通して反応室10内に供給する。プロセスガスを供給することにより、窒化アルミニウム(AlN)膜を、ダミーウェハの表面に、エピタキシャル成長により形成する(S24)。窒化アルミニウム(AlN)膜は、第2の膜の一例である。   Next, process gas is supplied from the gas supply unit 13 into the reaction chamber 10 through the shower plate 11. By supplying the process gas, an aluminum nitride (AlN) film is formed on the surface of the dummy wafer by epitaxial growth (S24). The aluminum nitride (AlN) film is an example of the second film.

ベークにより除去しきれなかった反応室10内の部材表面や反応室10の内壁に付着した塩素原子を含有する付着物の表面が、AlN膜により被覆される。第2の膜として、窒化シリコン(SiN)膜を適用することも可能である。   The surface of the adhering material containing chlorine atoms adhering to the surface of the member in the reaction chamber 10 and the inner wall of the reaction chamber 10 that could not be removed by baking is covered with the AlN film. A silicon nitride (SiN) film can be applied as the second film.

AlN膜の膜厚は、10nm以上50nm以下であることが望ましい。上記範囲を下回ると、塩素原子を含有する付着物が十分被覆できない恐れがある。また、上記範囲を上回ると、AlN膜の成膜時間が長くなり、ダミーウェハを用いたクレーニング処理時間の、全体の成膜時間に占める割合が大きくなり、成膜のスループットが悪化する恐れがある。   The thickness of the AlN film is desirably 10 nm or more and 50 nm or less. If it falls below the above range, the deposit containing chlorine atoms may not be sufficiently covered. If the above range is exceeded, the film formation time of the AlN film becomes long, and the proportion of the crazing process time using the dummy wafer in the total film formation time increases, which may deteriorate the film formation throughput. .

特に、ダミーウェハを用いたクレーニング処理時間を短縮する観点から、ダミーウェハ(第2の基板)に形成するAlN膜(第2の膜)の膜厚は、第1のウェハ(第1の基板)に形成されるAlN膜の膜厚よりも薄いことが望ましい。   In particular, from the viewpoint of shortening the craving time using the dummy wafer, the thickness of the AlN film (second film) formed on the dummy wafer (second substrate) is the same as that of the first wafer (first substrate). It is desirable that the thickness is smaller than the thickness of the formed AlN film.

その後、第1のウェハと同様の手順でダミーウェハ(第2の基板)を反応室10外へ搬出する(S26)。   Thereafter, the dummy wafer (second substrate) is carried out of the reaction chamber 10 in the same procedure as the first wafer (S26).

次に、表面が(111)面のシリコン(Si)である第2のウェハ(第3の基板)が反応室10内に搬入される(S28)。第2のウェハは、例えば、シリコンウェハである。第2のウェハは、第3の基板の一例である。第2のウェハは、上記第1のウェハと同様の方法にて、反応室10に搬入される。   Next, a second wafer (third substrate) whose surface is (111) silicon (Si) is carried into the reaction chamber 10 (S28). The second wafer is, for example, a silicon wafer. The second wafer is an example of a third substrate. The second wafer is carried into the reaction chamber 10 in the same manner as the first wafer.

その後、第1のウェハと同様の方法にて、第2のウェハのSi表面に、AlN膜(第3の膜)及びGaN膜を形成する。   Thereafter, an AlN film (third film) and a GaN film are formed on the Si surface of the second wafer by the same method as that for the first wafer.

まず、図示しない真空ポンプを作動して反応室10内のガスをガス排出部26から排気して、反応室10内を所定の真空度にする。その後、加熱部16の加熱出力を上げて、第2のウェハの温度をベークの温度、例えば、1000℃以上1100℃以下に昇温させる。   First, a vacuum pump (not shown) is operated to exhaust the gas in the reaction chamber 10 from the gas discharge unit 26, and the reaction chamber 10 is brought to a predetermined degree of vacuum. Thereafter, the heating output of the heating unit 16 is increased to raise the temperature of the second wafer to a baking temperature, for example, 1000 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.

そして、真空ポンプによる排気を続行すると共に、回転体ユニット14を所要の速度で回転させながら、成膜前のベーク(アニール)を行う。このベークにより、例えば、第2のウェハ上の自然酸化膜が除去され、表面にSiが露出する。   Then, baking (annealing) before film formation is performed while continuing the exhaust by the vacuum pump and rotating the rotator unit 14 at a required speed. By this baking, for example, the natural oxide film on the second wafer is removed, and Si is exposed on the surface.

ベークの際には、例えば、水素ガスがガス供給部13を通って、反応室10に供給される。所定の時間、ベークを行った後に、例えば、加熱部16の加熱出力を下げて第2のウェハの温度をエピタキシャル成長温度、例えば、950℃以上1050℃以下に降温する。   At the time of baking, for example, hydrogen gas is supplied to the reaction chamber 10 through the gas supply unit 13. After baking for a predetermined time, for example, the heating output of the heating unit 16 is lowered to lower the temperature of the second wafer to an epitaxial growth temperature, for example, 950 ° C. or higher and 1050 ° C. or lower.

そして、ガス供給部13からプロセスガスを、シャワープレート11を通して反応室10内に供給する。プロセスガスの供給により、第3の膜であるAlN(窒化アルミニウム)膜を、第2のウェハのSi表面にエピタキシャル成長により形成する(S30)。AlN膜の膜厚は、例えば、100nm以上300nm以下である。   Then, process gas is supplied from the gas supply unit 13 into the reaction chamber 10 through the shower plate 11. By supplying the process gas, an AlN (aluminum nitride) film as a third film is formed on the Si surface of the second wafer by epitaxial growth (S30). The film thickness of the AlN film is, for example, not less than 100 nm and not more than 300 nm.

なお、窒化アルミニウム(AlN)膜にかえて、窒化シリコン(SiN)膜を用いることも可能である。   Note that a silicon nitride (SiN) film can be used instead of the aluminum nitride (AlN) film.

第2のウェハ(第3の基板)に形成するAlN膜(第3の膜)の膜厚は、ダミーウェハ(第2の基板)に形成するAlN膜(第2の膜)の膜厚よりも厚いことが望ましい。言い換えれば、ダミーウェハ(第2の基板)に形成するAlN膜(第2の膜)の膜厚は、第2のウェハ(第3の基板)に形成するAlN膜(第3の膜)の膜厚よりも薄いことが望ましい。ダミーウェハに形成するAlN膜を薄くすることにより、ダミーウェハを用いたクレーニング処理時間を短縮することが可能となる。   The film thickness of the AlN film (third film) formed on the second wafer (third substrate) is thicker than the film thickness of the AlN film (second film) formed on the dummy wafer (second substrate). It is desirable. In other words, the thickness of the AlN film (second film) formed on the dummy wafer (second substrate) is the same as that of the AlN film (third film) formed on the second wafer (third substrate). It is desirable to be thinner. By thinning the AlN film formed on the dummy wafer, it is possible to shorten the time for the craning process using the dummy wafer.

次に、ガス供給部13からプロセスガスを、シャワープレート11を通して反応室10内に供給する。プロセスガスの供給により、窒化ガリウム(GaN)膜を、第2のウェハのAlN膜表面にエピタキシャル成長により形成する(S32)。   Next, process gas is supplied from the gas supply unit 13 into the reaction chamber 10 through the shower plate 11. By supplying the process gas, a gallium nitride (GaN) film is formed on the surface of the AlN film of the second wafer by epitaxial growth (S32).

その後、第1のウェハと同様の手順で第2のウェハを反応室10外へ搬出する(S34)。   Thereafter, the second wafer is carried out of the reaction chamber 10 in the same procedure as the first wafer (S34).

例えば、S34のステップの後に、S18からS34に相当するステップを繰り返すことで、3枚以上の複数のシリコンウェハに、単結晶のGaN膜を成長させることが可能となる。   For example, by repeating the steps corresponding to S18 to S34 after the step of S34, it becomes possible to grow a single-crystal GaN film on three or more silicon wafers.

次に、本実施形態の気相成長方法の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of the vapor phase growth method of the present embodiment will be described.

本実施形態では、反応室にガリウム(Ga)を含有するソースガス(第1のガス)を供給して第1のウェハに成膜を行った後に、第1のウェハを搬出した状態で、気相成長装置の支持部12等を加熱しながらクリーニングを行う。クリーニングは、塩素原子を含有するクリーニングガスを用いて行われる。   In this embodiment, after a source gas (first gas) containing gallium (Ga) is supplied to the reaction chamber to form a film on the first wafer, the first wafer is unloaded and the gas is discharged. Cleaning is performed while heating the support 12 and the like of the phase growth apparatus. Cleaning is performed using a cleaning gas containing chlorine atoms.

クリーニングを行うことにより、第1のウェハの成膜時に、反応室10内の部材表面や反応室10の内壁に付着した付着物が除去される。この付着物には、第1のウェハの成膜時に、プロセスガスとして流したGa(ガリウム)が含まれる。   By performing the cleaning, deposits attached to the surface of the member in the reaction chamber 10 and the inner wall of the reaction chamber 10 are removed during the film formation of the first wafer. This deposit includes Ga (gallium) that is flowed as a process gas during the film formation of the first wafer.

反応室10内の部材表面や反応室10の内壁にGaが含有される付着物が付着していると、反応室10での次の膜の成膜の昇温過程で、基板のSiと、Ga又はGa化合物が反応することにより、基板上に凹凸や穴が形成される恐れがある。このため、基板上に良質な膜を形成することが困難となる。   When deposits containing Ga are attached to the surface of the member in the reaction chamber 10 or the inner wall of the reaction chamber 10, in the temperature rising process of the next film formation in the reaction chamber 10, When Ga or a Ga compound reacts, there is a risk that irregularities and holes are formed on the substrate. For this reason, it becomes difficult to form a high-quality film on the substrate.

本実施形態によれば、Gaを含有する付着物を除去することにより、クリーニング後に、第2のウェハ上に第3の膜を成膜する際、付着物として存在していたGaが、第2のウェハ表面のSiと反応することが回避される。したがって、第2のウェハ上に、良質な膜を成膜することが可能となる。   According to the present embodiment, by removing the deposit containing Ga, when the third film is formed on the second wafer after cleaning, the Ga that was present as the deposit is second Reaction with Si on the wafer surface is avoided. Therefore, a high-quality film can be formed on the second wafer.

もっとも、塩素原子を含有するクリーニングガスを用いて反応室10をクリーニングした場合、クリーニングガスに含有される塩素原子が、塩素原子を含有する付着物として、反応室10内の部材表面や反応室10の内壁、配管内に残留する恐れがある。そして、この塩素原子が、後にAlN膜等を成膜する際、ウェハとAlN膜等の界面に凝集する恐れがある。   However, when the reaction chamber 10 is cleaned using a cleaning gas containing chlorine atoms, the chlorine atoms contained in the cleaning gas are attached to the surface of the members in the reaction chamber 10 or the reaction chamber 10 as deposits containing chlorine atoms. There is a risk of remaining on the inner walls and pipes. Then, when the chlorine atoms later form an AlN film or the like, there is a possibility that the chlorine atoms aggregate at the interface between the wafer and the AlN film or the like.

塩素原子が界面に存在すると、ウェハ上に形成される、AlN膜やGaN膜等の膜質が劣化する恐れがある。また、AlN膜やGaN膜等が成膜されたウェハを用いて半導体デバイスを製造する場合、塩素原子が半導体デバイスの特性を劣化させる恐れがある。   If chlorine atoms are present at the interface, the quality of the AlN film or GaN film formed on the wafer may be deteriorated. In addition, when a semiconductor device is manufactured using a wafer on which an AlN film, a GaN film, or the like is formed, chlorine atoms may deteriorate the characteristics of the semiconductor device.

本実施形態によれば、クリーニングの後に、ベーキングガスを用いたベークを行う。ベークにより、反応室10内の部材表面や反応室10の内壁、配管内に付着した塩素原子を含有する付着物が除去される。したがって、塩素原子が、後にAlN膜等を成膜する際、ウェハとAlN膜等の界面に凝集することが抑制される。   According to this embodiment, after cleaning, baking using a baking gas is performed. Bake removes deposits containing chlorine atoms adhering to the surface of the member in the reaction chamber 10, the inner wall of the reaction chamber 10, and the piping. Therefore, the chlorine atoms are prevented from aggregating at the interface between the wafer and the AlN film when the AlN film or the like is formed later.

さらに、ベークによっても除去しきれなかった、反応室10内の部材表面や反応室10の内壁に付着した塩素原子を含有する付着物が、窒化アルミニウム(AlN)膜で被覆される。したがって、塩素原子が、後にAlN膜等を成膜する際、雰囲気中に混入することを抑制し、塩素原子がウェハとAlN膜等の界面に凝集することが、更に抑制される。   Further, deposits containing chlorine atoms attached to the surface of the member in the reaction chamber 10 and the inner wall of the reaction chamber 10 that could not be removed by baking are covered with an aluminum nitride (AlN) film. Therefore, when chlorine atoms later form an AlN film or the like, it is suppressed from mixing into the atmosphere, and the chlorine atoms are further suppressed from aggregating at the interface between the wafer and the AlN film or the like.

以上、本実施形態によれば、Gaを含有するガスを供給したと同一の反応室内で、Si上に良質な膜を形成する気相成長方法を提供することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a vapor phase growth method for forming a high-quality film on Si in the same reaction chamber in which a gas containing Ga is supplied.

(第2の実施形態)
本実施形態の気相成長方法は、第3のガスを供給した後、第2の膜を形成する前に、反応室にアンモニアを含有する第4のガスを供給すること以外は、第1の実施形態と同様である。以下、第1の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
(Second Embodiment)
The vapor phase growth method of the present embodiment is the same as the first method except that the fourth gas containing ammonia is supplied to the reaction chamber after the third gas is supplied and before the second film is formed. This is the same as the embodiment. Hereinafter, the description overlapping with the first embodiment will be omitted.

図3は、本実施形態の気相成長方法のプロセスフロー図である。本実施形態の気相成長方法は、図1に示した枚葉型エピタキシャル成長装置を用いて行う。   FIG. 3 is a process flow diagram of the vapor phase growth method of the present embodiment. The vapor phase growth method of this embodiment is performed using the single wafer type epitaxial growth apparatus shown in FIG.

図2で示した第1の実施形態の気相成長方法のプロセスフローに加えて、ベークステップ(S22)とAlN膜(第2の膜)形成ステップ(S24)との間にアンモニア供給ステップ(S40)を備えている。   In addition to the process flow of the vapor phase growth method of the first embodiment shown in FIG. 2, an ammonia supply step (S40) between the baking step (S22) and the AlN film (second film) formation step (S24). ).

ベークステップ(S22)までのプロセスは、第1の実施形態と同様である。ベークの後に、ガス供給部13から、反応室10内にアンモニア(第4のガス)を供給する(S40)。所定の時間、アンモニアを供給した後、アンモニアの供給を停止する。   The process up to the bake step (S22) is the same as in the first embodiment. After baking, ammonia (fourth gas) is supplied from the gas supply unit 13 into the reaction chamber 10 (S40). After supplying ammonia for a predetermined time, the supply of ammonia is stopped.

アンモニアを供給する際の、ダミーウェハの温度は、例えば、950℃以上1050℃以下である。   The temperature of the dummy wafer when ammonia is supplied is, for example, 950 ° C. or higher and 1050 ° C. or lower.

その後、ダミーウェハ(第2の基板)上にAlN膜(第2の膜)を成膜するプロセスについては、第1の実施形態と同様である。   Thereafter, the process of forming the AlN film (second film) on the dummy wafer (second substrate) is the same as in the first embodiment.

本実施形態によれば、ベークによっても除去しきれなかった、反応室10内の部材表面や反応室10の内壁、配管内に付着した塩素原子を含有する付着物を、反応室10にアンモニアを供給することで、除去することが可能となる。付着物中の塩素原子は、例えば、アンモニアと反応して塩化アンモニウムとなり、塩化アンモニウムが分解昇華することで除去される。したがって、ウェハ上に更に良質な膜を形成することが可能となる。   According to the present embodiment, deposits containing chlorine atoms adhering to the surface of the member in the reaction chamber 10, the inner wall of the reaction chamber 10, or the piping, which could not be removed even by baking, are added to the reaction chamber 10 with ammonia. By supplying, it becomes possible to remove. The chlorine atom in the deposit is, for example, reacted with ammonia to become ammonium chloride, which is removed by decomposition and sublimation of ammonium chloride. Therefore, it is possible to form a higher quality film on the wafer.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。上記、実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. The above embodiment is merely given as an example and does not limit the present invention. Moreover, you may combine the component of each embodiment suitably.

実施形態では、ガリウム(Ga)を含有するソースガスを用いた成膜の後に、反応室内のクリーニング後に成膜される膜を、AlN膜とGaN膜を例に説明した。しかし、これに限らず、Si表面に形成される膜であれば、その他のいかなる膜であってもかまわない。反応室内のGaを含有する付着物は、Si上に成膜する膜種に関わらず、反応室内の加熱によって反応室雰囲気に出て、Si表面と反応する恐れがあるからである。   In the embodiment, the film formed after the cleaning in the reaction chamber after the film formation using the source gas containing gallium (Ga) has been described by taking the AlN film and the GaN film as examples. However, the present invention is not limited to this, and any other film may be used as long as it is a film formed on the Si surface. This is because the deposit containing Ga in the reaction chamber may be exposed to the reaction chamber atmosphere by heating in the reaction chamber and react with the Si surface regardless of the type of film deposited on Si.

また、実施形態では、ウェハ1枚毎に成膜する縦型の枚葉式のエピタキシャル装置を例に説明したが、気相成長装置は、枚葉式のエピタキシャル装置に限られるものではない。例えば、自公転する複数のウェハに同時に成膜するプラネタリー方式のCVD装置や、横型のエピタキシャル装置等にも、本発明を適用することが可能である。   In the embodiment, the vertical single-wafer type epitaxial apparatus for forming a film for each wafer has been described as an example. However, the vapor phase growth apparatus is not limited to the single-wafer type epitaxial apparatus. For example, the present invention can also be applied to a planetary CVD apparatus that forms films on a plurality of wafers that revolve and revolve, a horizontal epitaxial apparatus, and the like.

実施形態では、装置構成や製造方法等、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や製造方法等を適宜選択して用いることができる。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての気相成長方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。   In the embodiments, description of the apparatus configuration, the manufacturing method, and the like that are not directly required for the description of the present invention is omitted, but the required apparatus configuration, the manufacturing method, and the like can be appropriately selected and used. In addition, all vapor phase growth methods that include elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention. The scope of the present invention is defined by the appended claims and equivalents thereof.

10 反応室
W 半導体ウェハ(基板)
10 Reaction chamber W Semiconductor wafer (substrate)

Claims (6)

反応室に第1の基板を搬入し、
前記反応室にガリウム(Ga)を含有する第1のガスを供給して、前記第1の基板に第1の膜を形成し、
前記第1の基板を前記反応室から搬出し、
前記反応室に第2の基板を搬入し、
前記反応室に塩素原子を含有する第2のガスを供給し、
前記反応室に水素ガス又は不活性ガスの第3のガスを供給し、
前記第2の基板に窒化アルミニウム膜又は窒化シリコン膜の第2の膜を形成し、
前記第2の基板を前記反応室から搬出し、
前記第3のガスを供給する際の前記第2の基板の温度が、前記第2のガスを供給する際の前記第2の基板の温度よりも高く、
前記第2のガスを供給する際の前記第2の基板の温度は、950℃以上1050℃以下である気相成長方法。
Bring the first substrate into the reaction chamber,
Supplying a first gas containing gallium (Ga) to the reaction chamber to form a first film on the first substrate;
Unloading the first substrate from the reaction chamber;
Carrying a second substrate into the reaction chamber;
Supplying a second gas containing chlorine atoms to the reaction chamber;
Supplying hydrogen gas or an inert gas third gas to the reaction chamber;
Forming a second film of an aluminum nitride film or a silicon nitride film on the second substrate;
Unloading the second substrate from the reaction chamber ;
The temperature of the second substrate when supplying the third gas is higher than the temperature of the second substrate when supplying the second gas;
The vapor phase growth method , wherein the temperature of the second substrate when the second gas is supplied is 950 ° C. or higher and 1050 ° C. or lower .
前記第3のガスを供給する際の前記第2の基板の温度は、1050℃以上1200℃以下である請求項1記載の気相成長方法。2. The vapor phase growth method according to claim 1, wherein the temperature of the second substrate when the third gas is supplied is 1050 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. 反応室に第1の基板を搬入し、
前記反応室にガリウム(Ga)を含有する第1のガスを供給して、前記第1の基板に第1の膜を形成し、
前記第1の基板を前記反応室から搬出し、
前記反応室に第2の基板を搬入し、
前記反応室に塩素原子を含有する第2のガスを供給し、
前記反応室に水素ガス又は不活性ガスの第3のガスを供給し、
前記第2の基板に窒化アルミニウム膜又は窒化シリコン膜の第2の膜を形成し、
前記第2の基板を前記反応室から搬出し、
前記第3のガスを供給する際の前記第2の基板の温度が、前記第2のガスを供給する際の前記第2の基板の温度よりも高く、
前記第3のガスを供給する際の前記第2の基板の温度は、1050℃以上1200℃以下である気相成長方法。
Bring the first substrate into the reaction chamber,
Supplying a first gas containing gallium (Ga) to the reaction chamber to form a first film on the first substrate;
Unloading the first substrate from the reaction chamber;
Carrying a second substrate into the reaction chamber;
Supplying a second gas containing chlorine atoms to the reaction chamber;
Supplying hydrogen gas or an inert gas third gas to the reaction chamber;
Forming a second film of an aluminum nitride film or a silicon nitride film on the second substrate;
Unloading the second substrate from the reaction chamber;
Temperature of the second substrate at the time of supplying the third gas, rather higher than the temperature of the second substrate at the time of supplying the second gas,
The vapor phase growth method , wherein the temperature of the second substrate when the third gas is supplied is 1050 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower .
前記第2の基板を前記反応室から搬出した後に、前記反応室に表面がシリコン(Si)の第3の基板を搬入し、
前記第3の基板上に窒化アルミニウム膜又は窒化シリコン膜の第3の膜を形成する請求項1乃至請求項3いずれか一項記載の気相成長方法。
After unloading the second substrate from the reaction chamber, a third substrate whose surface is silicon (Si) is loaded into the reaction chamber,
The third of claims 1 to 3 vapor deposition method according to any one claim to form a third film of aluminum nitride film or a silicon nitride film on a substrate.
前記第3の膜の膜厚が前記第2の膜の膜厚よりも厚い請求項記載の気相成長方法。 The vapor deposition method according to claim 4, wherein the film thickness of the third film is larger than the film thickness of the second film. 前記第3のガスを供給した後、前記第2の膜を形成する前に、前記反応室にアンモニアを含有する第4のガスを供給する請求項1乃至請求項いずれか一項記載の気相成長方法。
The gas according to any one of claims 1 to 5 , wherein a fourth gas containing ammonia is supplied to the reaction chamber after the third gas is supplied and before the second film is formed. Phase growth method.
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