JPH09199434A - 半導体製造装置用部材 - Google Patents
半導体製造装置用部材Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
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Abstract
(57)【要約】
【課題】化学的、機械的安定性に優れた３−５族化合物
半導体の製造装置用部材を提供することにより、該化合
物半導体に適した生産性の高い成長装置を提供する。 【解決手段】（１）一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただ
し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ
≦１）で表される３−５族化合物半導体の製造装置用部
材において、黒鉛基材がＳｉＣに転化されてなるＳｉＣ
を用いてなる３−５族化合物半導体の製造装置用部材。 （２）一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋
ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表さ
れる３−５族化合物半導体の製造装置用部材において、
黒鉛基材の少なくとも表層部がＳｉＣに転化されてなる
黒鉛−ＳｉＣ複合体を用いてなる３−５族化合物半導体
の製造装置用部材。 （３）前記（１）又は（２）記載の３−５族化合物半導
体の製造装置用部材を用いてなる３−５族化合物半導体
の製造装置。
半導体の製造装置用部材を提供することにより、該化合
物半導体に適した生産性の高い成長装置を提供する。 【解決手段】（１）一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただ
し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ
≦１）で表される３−５族化合物半導体の製造装置用部
材において、黒鉛基材がＳｉＣに転化されてなるＳｉＣ
を用いてなる３−５族化合物半導体の製造装置用部材。 （２）一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋
ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表さ
れる３−５族化合物半導体の製造装置用部材において、
黒鉛基材の少なくとも表層部がＳｉＣに転化されてなる
黒鉛−ＳｉＣ複合体を用いてなる３−５族化合物半導体
の製造装置用部材。 （３）前記（１）又は（２）記載の３−５族化合物半導
体の製造装置用部材を用いてなる３−５族化合物半導体
の製造装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は３−５族化合物半導
体の製造装置用部材とこれを用いた製造装置に関する。
体の製造装置用部材とこれを用いた製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、紫外、青、緑色領域の発光ダイオ
ード（以下、ＬＥＤと記すことがある。）又は紫外、
青、緑色領域のレーザダイオード等の発光素子の材料と
して、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋
ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表さ
れる３−５族化合物半導体が知られている。該３−５族
化合物半導体の製造方法としては、分子線エピタキシー
（以下、ＭＢＥと記すことがある。）法、有機金属気相
成長（以下、ＭＯＶＰＥと記すことがある。）法、ハイ
ドライド気相成長（以下、ＨＶＰＥと記すことがあ
る。）法などが挙げられる。なかでもＭＯＶＰＥ法は一
般にＭＢＥ法やＨＶＰＥ法に比べて大面積で均一な層形
成が行なうことができるため好ましい。
ード（以下、ＬＥＤと記すことがある。）又は紫外、
青、緑色領域のレーザダイオード等の発光素子の材料と
して、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋
ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表さ
れる３−５族化合物半導体が知られている。該３−５族
化合物半導体の製造方法としては、分子線エピタキシー
（以下、ＭＢＥと記すことがある。）法、有機金属気相
成長（以下、ＭＯＶＰＥと記すことがある。）法、ハイ
ドライド気相成長（以下、ＨＶＰＥと記すことがあ
る。）法などが挙げられる。なかでもＭＯＶＰＥ法は一
般にＭＢＥ法やＨＶＰＥ法に比べて大面積で均一な層形
成が行なうことができるため好ましい。
【０００３】ところで該化合物半導体の気相成長法にお
いては、製造装置の部材は、高温で水素、有機金属化合
物、アンモニアガス等の非常に反応性に富む原料ガス雰
囲気にさらされる。このため、該製造装置用部材は、こ
れらの原料ガスに対して高い耐性を持ち、しかも高純度
の半導体を成長するために不純物の放出が少ない材料で
構成されていることが必要である。
いては、製造装置の部材は、高温で水素、有機金属化合
物、アンモニアガス等の非常に反応性に富む原料ガス雰
囲気にさらされる。このため、該製造装置用部材は、こ
れらの原料ガスに対して高い耐性を持ち、しかも高純度
の半導体を成長するために不純物の放出が少ない材料で
構成されていることが必要である。
【０００４】黒鉛は、高温で安定であり、高周波や赤外
線の吸収効率が高いため加熱が容易であり、不純物の放
出も少ない等の特徴のため、該化合物半導体以外の成長
装置用部材としてよく用いられている。しかし、黒鉛は
アンモニアとの反応性が高く、高温のアンモニアの雰囲
気に接すると劣化が激しいことが知られている。このた
め、アンモニアを用いる気相成長装置用部材には、黒鉛
の表面にＳｉＣ等の化学的に極めて安定な材料を数１０
０μｍ程度コートして用いることが一般的に行なわれて
いる。
線の吸収効率が高いため加熱が容易であり、不純物の放
出も少ない等の特徴のため、該化合物半導体以外の成長
装置用部材としてよく用いられている。しかし、黒鉛は
アンモニアとの反応性が高く、高温のアンモニアの雰囲
気に接すると劣化が激しいことが知られている。このた
め、アンモニアを用いる気相成長装置用部材には、黒鉛
の表面にＳｉＣ等の化学的に極めて安定な材料を数１０
０μｍ程度コートして用いることが一般的に行なわれて
いる。
【０００５】しかし、ＳｉＣをコートした黒鉛を部材用
材料として用いても、１０００℃以上の高温に長時間さ
らした場合、又は１０００℃以上の温度への加熱と室温
への冷却を繰り返した場合、徐々にＳｉＣに亀裂が入っ
たり、ピンホールが生じるなどの問題があった。また、
コートしたＳｉＣは表面が平滑でなく、摺動部分に用い
ることができないという問題があった。一方、ＳｉＣを
焼結した部材は、アンモニアにも高い耐性を有するもの
の、ＳｉＣは非常に硬い材料であり、複雑な形状への加
工が難しいという問題があった。
材料として用いても、１０００℃以上の高温に長時間さ
らした場合、又は１０００℃以上の温度への加熱と室温
への冷却を繰り返した場合、徐々にＳｉＣに亀裂が入っ
たり、ピンホールが生じるなどの問題があった。また、
コートしたＳｉＣは表面が平滑でなく、摺動部分に用い
ることができないという問題があった。一方、ＳｉＣを
焼結した部材は、アンモニアにも高い耐性を有するもの
の、ＳｉＣは非常に硬い材料であり、複雑な形状への加
工が難しいという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、化学
的、機械的安定性に優れた３−５族化合物半導体の製造
装置用部材を提供することにより、該化合物半導体に適
した生産性の高い成長装置を提供することにある。
的、機械的安定性に優れた３−５族化合物半導体の製造
装置用部材を提供することにより、該化合物半導体に適
した生産性の高い成長装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、該部材に
ついて種々検討の結果、黒鉛基材に特定の処理を施して
得られるＳｉＣ又は黒鉛基材の少なくとも表層部がＳｉ
Ｃに転化されてなる黒鉛−ＳｉＣ複合体を材料として用
いることで、生産性の高い３−５族化合物半導体の製造
装置用部材が得られることを見いだし、本発明に至っ
た。すなわち、本発明は、（１）一般式Ｉｎx Ｇａy Ａ
ｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、０≦ｚ≦１）で表される３−５族化合物半導体の
製造装置用部材において、黒鉛基材がＳｉＣに転化され
てなるＳｉＣを用いてなる３−５族化合物半導体の製造
装置用部材に係るものである。また、本発明は、（２）
一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される
３−５族化合物半導体の製造装置用部材において、黒鉛
基材の少なくとも表層部がＳｉＣに転化されてなる黒鉛
−ＳｉＣ複合体を用いてなる３−５族化合物半導体の製
造装置用部材に係るものである。さらに、本発明は、
（３）前記（１）又は（２）記載の３−５族化合物半導
体の製造装置用部材の他の部材との接触部分の表面粗さ
が２０μｍ以下であることを特徴とする（１）又は
（２）記載の３−５族化合物半導体の製造装置用部材に
係るものである。さらに、本発明は、（４）ＳｉＣに転
化されてなる層の厚みが、表面から少なくとも５００μ
ｍであることを特徴とする（２）記載の３−５族化合物
半導体の製造装置用部材に係るものである。また、本発
明は、（５）前記（１）、（２）、（３）又は（４）記
載の３−５族化合物半導体の製造装置用部材を用いたこ
とを特徴とする３−５族化合物半導体の製造装置に係る
ものである。次に、本発明を詳細に説明する。
ついて種々検討の結果、黒鉛基材に特定の処理を施して
得られるＳｉＣ又は黒鉛基材の少なくとも表層部がＳｉ
Ｃに転化されてなる黒鉛−ＳｉＣ複合体を材料として用
いることで、生産性の高い３−５族化合物半導体の製造
装置用部材が得られることを見いだし、本発明に至っ
た。すなわち、本発明は、（１）一般式Ｉｎx Ｇａy Ａ
ｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、０≦ｚ≦１）で表される３−５族化合物半導体の
製造装置用部材において、黒鉛基材がＳｉＣに転化され
てなるＳｉＣを用いてなる３−５族化合物半導体の製造
装置用部材に係るものである。また、本発明は、（２）
一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される
３−５族化合物半導体の製造装置用部材において、黒鉛
基材の少なくとも表層部がＳｉＣに転化されてなる黒鉛
−ＳｉＣ複合体を用いてなる３−５族化合物半導体の製
造装置用部材に係るものである。さらに、本発明は、
（３）前記（１）又は（２）記載の３−５族化合物半導
体の製造装置用部材の他の部材との接触部分の表面粗さ
が２０μｍ以下であることを特徴とする（１）又は
（２）記載の３−５族化合物半導体の製造装置用部材に
係るものである。さらに、本発明は、（４）ＳｉＣに転
化されてなる層の厚みが、表面から少なくとも５００μ
ｍであることを特徴とする（２）記載の３−５族化合物
半導体の製造装置用部材に係るものである。また、本発
明は、（５）前記（１）、（２）、（３）又は（４）記
載の３−５族化合物半導体の製造装置用部材を用いたこ
とを特徴とする３−５族化合物半導体の製造装置に係る
ものである。次に、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の３−５族化合物半導体の
製造装置用部材は、黒鉛基材がＳｉＣに転化されてなる
ＳｉＣ又は黒鉛基材の少なくとも表層部をＳｉＣに転化
してなる黒鉛−ＳｉＣ複合体である。黒鉛は加工性がよ
く、高精度の加工が可能であるため、あらかじめ黒鉛の
母材を適切な形状に加工しておくことで、複雑な形状の
本発明の部材を得ることができる。また、表面上にＳｉ
Ｃをコートした場合に比べてＳｉＣ層が剥離しにくく、
研磨等の加工を行なうことができる。とくに、ＳｉＣを
コートした場合、加熱と冷却の変化を繰り返した場合、
クラックなどが生じ、ＳｉＣが剥離したり、クラックか
らプロセスガスが浸透し、母材を侵食する等の劣化が生
じるが、本発明の部材は、適切にＳｉＣへ転化すること
で、このような問題はほとんど発生しない。
製造装置用部材は、黒鉛基材がＳｉＣに転化されてなる
ＳｉＣ又は黒鉛基材の少なくとも表層部をＳｉＣに転化
してなる黒鉛−ＳｉＣ複合体である。黒鉛は加工性がよ
く、高精度の加工が可能であるため、あらかじめ黒鉛の
母材を適切な形状に加工しておくことで、複雑な形状の
本発明の部材を得ることができる。また、表面上にＳｉ
Ｃをコートした場合に比べてＳｉＣ層が剥離しにくく、
研磨等の加工を行なうことができる。とくに、ＳｉＣを
コートした場合、加熱と冷却の変化を繰り返した場合、
クラックなどが生じ、ＳｉＣが剥離したり、クラックか
らプロセスガスが浸透し、母材を侵食する等の劣化が生
じるが、本発明の部材は、適切にＳｉＣへ転化すること
で、このような問題はほとんど発生しない。
【０００９】黒鉛をＳｉＣに転化させる方法について
は、公知の技術を用いることができる。具体的には、Ｃ
ＶＲ法として知られる黒鉛基材とＳｉＯガスを反応させ
てＳｉＣに転化する方法（特公昭６１−１１９１１号公
報、特開昭５９−３０８４号公報）、黒鉛基材に溶融Ｓ
ｉを含浸させてＳｉＣに転化する方法（特開平１−２４
２４０８号公報）、黒鉛基材の表面をＳｉで被覆した後
高温処理により被覆したＳｉを黒鉛と反応させる方法
（特開平１−２４９６７９号公報）及び黒鉛基材をまず
ＳｉＯと反応させＳｉＣに転化した後、さらに溶融Ｓｉ
を含浸させてＳｉＣに転化する方法（特開平６−２１９
８３５号公報）等が知られている。
は、公知の技術を用いることができる。具体的には、Ｃ
ＶＲ法として知られる黒鉛基材とＳｉＯガスを反応させ
てＳｉＣに転化する方法（特公昭６１−１１９１１号公
報、特開昭５９−３０８４号公報）、黒鉛基材に溶融Ｓ
ｉを含浸させてＳｉＣに転化する方法（特開平１−２４
２４０８号公報）、黒鉛基材の表面をＳｉで被覆した後
高温処理により被覆したＳｉを黒鉛と反応させる方法
（特開平１−２４９６７９号公報）及び黒鉛基材をまず
ＳｉＯと反応させＳｉＣに転化した後、さらに溶融Ｓｉ
を含浸させてＳｉＣに転化する方法（特開平６−２１９
８３５号公報）等が知られている。
【００１０】これらの方法により製造された材料は、い
ずれも優れた化学的、機械的安定性を示すため、本発明
の部材用材料として好適に用いることができる。ただ
し、黒鉛に溶融Ｓｉを含浸させる方法では、表面のＳｉ
Ｃへの転化率が低く、黒鉛が微視的に見ると露出してい
る場合がある。また、黒鉛をＳｉＯガスと反応させる方
法では、基材の内部までＳｉＣに転化することが難し
く、機械的ショックなどによりクラックが発生した場
合、内部の黒鉛が露出する場合がある。この点で、まず
黒鉛基材の少なくとも表層部をＳｉＣに転化させた後、
さらに溶融Ｓｉを含浸させる方法では、表層部のＳｉＣ
への転化率が高く、内部までＳｉＣへ転化させることが
できるため、とくに好適に用いることができる。
ずれも優れた化学的、機械的安定性を示すため、本発明
の部材用材料として好適に用いることができる。ただ
し、黒鉛に溶融Ｓｉを含浸させる方法では、表面のＳｉ
Ｃへの転化率が低く、黒鉛が微視的に見ると露出してい
る場合がある。また、黒鉛をＳｉＯガスと反応させる方
法では、基材の内部までＳｉＣに転化することが難し
く、機械的ショックなどによりクラックが発生した場
合、内部の黒鉛が露出する場合がある。この点で、まず
黒鉛基材の少なくとも表層部をＳｉＣに転化させた後、
さらに溶融Ｓｉを含浸させる方法では、表層部のＳｉＣ
への転化率が高く、内部までＳｉＣへ転化させることが
できるため、とくに好適に用いることができる。
【００１１】ＳｉＣに転化されてなる層の厚みは、黒鉛
基材の表面から少なくとも５００μｍであることが好ま
しい。更に好ましいＳｉＣへの転化層の厚みは８００μ
ｍ以上、更に好ましくは１０００μｍ以上である。Ｓｉ
Ｃに転化された層の厚みが５００μｍより小さい場合、
ＳｉＣに転化された層と黒鉛基材との密着性が充分でな
く、機械的な強度が充分でない場合がある。この点で、
黒鉛又は黒鉛の表層部をＳｉＣに転化した材料を溶融Ｓ
ｉに含浸させる方法は、黒鉛部材の内部まで均一にＳｉ
Ｃに転化させることができるため、とくに好適である。
基材の表面から少なくとも５００μｍであることが好ま
しい。更に好ましいＳｉＣへの転化層の厚みは８００μ
ｍ以上、更に好ましくは１０００μｍ以上である。Ｓｉ
Ｃに転化された層の厚みが５００μｍより小さい場合、
ＳｉＣに転化された層と黒鉛基材との密着性が充分でな
く、機械的な強度が充分でない場合がある。この点で、
黒鉛又は黒鉛の表層部をＳｉＣに転化した材料を溶融Ｓ
ｉに含浸させる方法は、黒鉛部材の内部まで均一にＳｉ
Ｃに転化させることができるため、とくに好適である。
【００１２】黒鉛基材の少なくとも表層部がＳｉＣに転
化されてなる黒鉛−ＳｉＣ複合体として、具体的な材料
としては、東洋炭素（株）製商品名ＳＯＬＳＩＸ、ＳＯ
ＬＳＩＸ−Ｎ、ＳＯＬＳＩＸ−Ｇ、ＳＯＬＳＩＸ−ＧＡ
等が挙げられる。とくに商品名ＳＯＬＳＩＸはＣＶＲ法
により黒鉛の表層部をＳｉＣに転化した後、これをさら
に溶融Ｓｉに含浸させ内部までＳｉＣに転化した材料で
あり、本発明の部材用材料としてとくに好適に用いるこ
とができる。
化されてなる黒鉛−ＳｉＣ複合体として、具体的な材料
としては、東洋炭素（株）製商品名ＳＯＬＳＩＸ、ＳＯ
ＬＳＩＸ−Ｎ、ＳＯＬＳＩＸ−Ｇ、ＳＯＬＳＩＸ−ＧＡ
等が挙げられる。とくに商品名ＳＯＬＳＩＸはＣＶＲ法
により黒鉛の表層部をＳｉＣに転化した後、これをさら
に溶融Ｓｉに含浸させ内部までＳｉＣに転化した材料で
あり、本発明の部材用材料としてとくに好適に用いるこ
とができる。
【００１３】本発明の部材が、歯車、軸受け等の摺動部
として用いられる場合、又はボールベアリングのボール
等として用いられる場合など、他の部材との接触部分が
ある場合には、該接触部分は表面研磨して用いることが
好ましい。好ましい表面粗さとしては、平均の凹凸が２
０μｍ以下、更に好ましくは１０μｍ以下、更に好まし
くは８μｍ以下である。該接触部分の表面粗さが２０μ
ｍより大きい場合、接触部分の摩擦が大きく、該部材を
損傷する場合があり、好ましくない。本発明の部材は、
１６００℃程度までの加熱雰囲気においても安定して用
いることができる。
として用いられる場合、又はボールベアリングのボール
等として用いられる場合など、他の部材との接触部分が
ある場合には、該接触部分は表面研磨して用いることが
好ましい。好ましい表面粗さとしては、平均の凹凸が２
０μｍ以下、更に好ましくは１０μｍ以下、更に好まし
くは８μｍ以下である。該接触部分の表面粗さが２０μ
ｍより大きい場合、接触部分の摩擦が大きく、該部材を
損傷する場合があり、好ましくない。本発明の部材は、
１６００℃程度までの加熱雰囲気においても安定して用
いることができる。
【００１４】本発明の３−５族化合物半導体製造装置
は、前記の本発明の部材を用いたことを特徴とする。と
くにサセプタと呼ばれる基板の保持具に好適に用いられ
る該半導体の生産性の高い製造のためには、複数枚の基
板を一括して処理でき、しかも基板面内及び基板間での
該半導体の均一性の高い気相プロセス技術が求められ
る。このような目的のため、一般に基板はサセプタと呼
ばれる基板の保持具に載置され、基板はサセプタの作用
により自転又は自公転運動をする。自転又は自公転運動
は、プロセスガスの流れが基板面内及び基板間に均一に
さらされるようにするためのものである。ここで、自転
とは、基板が基板の中心を軸に回転することを指し、公
転とは、複数の基板を載置したサセプタが、サセプタの
中心を軸に回転することを指し、自公転とは、基板の自
転とサセプタの公転を同時に行なうことを指す。
は、前記の本発明の部材を用いたことを特徴とする。と
くにサセプタと呼ばれる基板の保持具に好適に用いられ
る該半導体の生産性の高い製造のためには、複数枚の基
板を一括して処理でき、しかも基板面内及び基板間での
該半導体の均一性の高い気相プロセス技術が求められ
る。このような目的のため、一般に基板はサセプタと呼
ばれる基板の保持具に載置され、基板はサセプタの作用
により自転又は自公転運動をする。自転又は自公転運動
は、プロセスガスの流れが基板面内及び基板間に均一に
さらされるようにするためのものである。ここで、自転
とは、基板が基板の中心を軸に回転することを指し、公
転とは、複数の基板を載置したサセプタが、サセプタの
中心を軸に回転することを指し、自公転とは、基板の自
転とサセプタの公転を同時に行なうことを指す。
【００１５】該自転又は自公転運動を行なうためには、
サセプタに回転を伝えるための歯車などの機構を組み込
む必要がある。該サセプタを本発明の部材を用いて作製
する場合、上記範囲内に摺動部の表面粗さが入るように
研磨することで、自転又は自公転運動を滑らかに行なわ
せることができる。
サセプタに回転を伝えるための歯車などの機構を組み込
む必要がある。該サセプタを本発明の部材を用いて作製
する場合、上記範囲内に摺動部の表面粗さが入るように
研磨することで、自転又は自公転運動を滑らかに行なわ
せることができる。
【００１６】また、該摺動部にボールベアリング、ロー
ルベアリング等の機構を組み込むことでさらに摺動性を
向上させることができる。この場合、ベアリングのボー
ル及びロールも本発明の部材で構成することが好まし
い。
ルベアリング等の機構を組み込むことでさらに摺動性を
向上させることができる。この場合、ベアリングのボー
ル及びロールも本発明の部材で構成することが好まし
い。
【００１７】本発明の半導体成長装置に用いることがで
きる自公転方式のサセプタ形状としては、通常の気相プ
ロセス用として公知のものを用いることができる。具体
的には、平面上に複数の基板を同心円状に並べたもの、
又は一般的にバレル型と呼ばれる、正多角形錐の側面上
に基板を載置するものなどが挙げられる。前記２種類の
サセプタの違いは、前者が自転軸と公転軸がほぼ平行で
あるのに対して、後者では自転軸と公転軸が大きな角を
なすことにある。実際には、自転軸と公転軸が平行に近
いものから、９０°に近い角を持つものまで自由に自転
軸と公転軸のなす角を設定することができる。
きる自公転方式のサセプタ形状としては、通常の気相プ
ロセス用として公知のものを用いることができる。具体
的には、平面上に複数の基板を同心円状に並べたもの、
又は一般的にバレル型と呼ばれる、正多角形錐の側面上
に基板を載置するものなどが挙げられる。前記２種類の
サセプタの違いは、前者が自転軸と公転軸がほぼ平行で
あるのに対して、後者では自転軸と公転軸が大きな角を
なすことにある。実際には、自転軸と公転軸が平行に近
いものから、９０°に近い角を持つものまで自由に自転
軸と公転軸のなす角を設定することができる。
【００１８】また、半導体製造装置を用いて、高温のプ
ロセスを行なう場合、プロセスガスが装置内で対流を起
こすことがある。このような場合、プロセスガスの急峻
な切り替えができなくなる、又は半導体に不純物が多く
取り込まれる等の問題が生じる場合がある。このような
問題が生じる場合、基板のプロセスガスにさらされる面
が下向きになるようなサセプタを用い、プロセスガスを
下方から供給することで対流の発生を抑制できる場合が
ある。また、プロセスガスの装置内での流速を上げるこ
とでやはり対流の発生を抑制することができる場合があ
る。プロセスガスの流速を上げるための方法としては、
具体的にはプロセスガスの供給量を増やす、又は１気圧
以下の減圧でプロセスを行なうなどの方法が挙げられ
る。いずれの場合にも、本発明の部材を用いて、高い生
産性の装置を作製することができる。
ロセスを行なう場合、プロセスガスが装置内で対流を起
こすことがある。このような場合、プロセスガスの急峻
な切り替えができなくなる、又は半導体に不純物が多く
取り込まれる等の問題が生じる場合がある。このような
問題が生じる場合、基板のプロセスガスにさらされる面
が下向きになるようなサセプタを用い、プロセスガスを
下方から供給することで対流の発生を抑制できる場合が
ある。また、プロセスガスの装置内での流速を上げるこ
とでやはり対流の発生を抑制することができる場合があ
る。プロセスガスの流速を上げるための方法としては、
具体的にはプロセスガスの供給量を増やす、又は１気圧
以下の減圧でプロセスを行なうなどの方法が挙げられ
る。いずれの場合にも、本発明の部材を用いて、高い生
産性の装置を作製することができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。 比較例１ 図１に示すＧａＮ系半導体成長装置を用いて、ＧａＮの
成長を行なった。なお、サセプタ用材料としては黒鉛に
ＳｉＣコートを２００μｍ施したものを用いた。まず、
サファイア基板を有機洗浄してサセプタ上に載置し、成
長装置を１気圧の水素雰囲気に置換した。次に、サセプ
タを１１００℃に加熱し塩化水素ガスによる成長装置の
エッチングを５分間行なった。次に、サセプタを５５０
℃まで降温しアンモニア、水素及びトリメチルガリウム
［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、以下、ＴＭＧと記すことがあ
る。］を各々４ＳＬＭ、４ＳＬＭ、及び０．１５ＳＣＣ
Ｍ供給して、３００ÅのＧａＮバッファ層を形成した。
次にサセプタを１１００℃に加熱し、アンモニア、水素
及びＴＭＧを各々４ＳＬＭ、４ＳＬＭ及び１ＳＣＣＭ供
給して３０分ＧａＮを成長した。得られたＧａＮは鏡面
で、膜厚は約２．５μｍであった。ただしｓｌｍ及びｓ
ｃｃｍとは気体の流量の単位で１ｓｌｍは１分当たり、
標準状態で１リットルの体積を占める重量の気体が流れ
ていることを示し、１０００ｓｃｃｍは１ｓｌｍに相当
する。
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。 比較例１ 図１に示すＧａＮ系半導体成長装置を用いて、ＧａＮの
成長を行なった。なお、サセプタ用材料としては黒鉛に
ＳｉＣコートを２００μｍ施したものを用いた。まず、
サファイア基板を有機洗浄してサセプタ上に載置し、成
長装置を１気圧の水素雰囲気に置換した。次に、サセプ
タを１１００℃に加熱し塩化水素ガスによる成長装置の
エッチングを５分間行なった。次に、サセプタを５５０
℃まで降温しアンモニア、水素及びトリメチルガリウム
［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、以下、ＴＭＧと記すことがあ
る。］を各々４ＳＬＭ、４ＳＬＭ、及び０．１５ＳＣＣ
Ｍ供給して、３００ÅのＧａＮバッファ層を形成した。
次にサセプタを１１００℃に加熱し、アンモニア、水素
及びＴＭＧを各々４ＳＬＭ、４ＳＬＭ及び１ＳＣＣＭ供
給して３０分ＧａＮを成長した。得られたＧａＮは鏡面
で、膜厚は約２．５μｍであった。ただしｓｌｍ及びｓ
ｃｃｍとは気体の流量の単位で１ｓｌｍは１分当たり、
標準状態で１リットルの体積を占める重量の気体が流れ
ていることを示し、１０００ｓｃｃｍは１ｓｌｍに相当
する。
【００２０】上記のＧａＮの成長を２０回繰り返し行な
ったところ、サセプタの側面のＳｉＣ部に亀裂の生じて
いるのが確認された。この亀裂が生じている部位の周辺
では、内部の黒鉛が腐食していた。また、サセプタ下部
ではＳｉＣコート膜のはがれが確認された。
ったところ、サセプタの側面のＳｉＣ部に亀裂の生じて
いるのが確認された。この亀裂が生じている部位の周辺
では、内部の黒鉛が腐食していた。また、サセプタ下部
ではＳｉＣコート膜のはがれが確認された。
【００２１】実施例１ 比較例１のサセプタの上に、更に東洋炭素（株）製商品
名ＳＯＬＳＩＸの厚さ２ｍｍの黒鉛−ＳｉＣ複合体から
なる板を置き、実施例１と同様の成長を行なった。該黒
鉛−ＳｉＣ複合体からなる板は、表面から０．５ｍｍの
部分がほぼＳｉＣであり、内部は３７％がＳｉＣであり
残部が黒鉛である。成長を２０回繰り返しても該黒鉛−
ＳｉＣ複合体からなる板には亀裂、剥がれ、腐食等の変
化は見られなかった。本実施例のいずれの成長において
も、得られたＧａＮ膜は鏡面であった。
名ＳＯＬＳＩＸの厚さ２ｍｍの黒鉛−ＳｉＣ複合体から
なる板を置き、実施例１と同様の成長を行なった。該黒
鉛−ＳｉＣ複合体からなる板は、表面から０．５ｍｍの
部分がほぼＳｉＣであり、内部は３７％がＳｉＣであり
残部が黒鉛である。成長を２０回繰り返しても該黒鉛−
ＳｉＣ複合体からなる板には亀裂、剥がれ、腐食等の変
化は見られなかった。本実施例のいずれの成長において
も、得られたＧａＮ膜は鏡面であった。
【００２２】実施例２ 東洋炭素（株）製商品名ＳＯＬＳＩＸを用いて、２イン
チ基板複数枚を同時に処理できる自公転サセプタを作製
した。摺動部は表面粗さが８μｍ以下になるよう研磨し
た。このサセプタを１１００℃、アンモニア、水素、Ｔ
ＭＧの分圧が比較例１と同様の雰囲気に置き、自公転を
行なったところ、滑らかな基板の自公転運動が確認され
た。また、成長圧力を０．１気圧とし、１１００℃でキ
ャリアガスである水素に塩化水素を加えることにより基
板、サセプタ、反応炉をエッチングした後、アンモニ
ア、ＴＭＧ、及びキャリアガスとして水素を用いて、５
５０℃でバッファ層であるＧａＮを３００Å成長し、１
０５０℃でＧａＮを３μｍ成長したところ、表面性に優
れた結晶成長ができた。Ｘ線によるロッキングカーブを
測定したところ半値幅が約５分と優れた結晶性を有して
いることが分かった。上記の成長を５０回繰り返した
が、得られたＧａＮ膜の結晶には上記と同様良好なもの
であり、また、サセプタにも亀裂、剥がれ等の劣化は認
められなかった。また基板の自公転も滑らかであった。
チ基板複数枚を同時に処理できる自公転サセプタを作製
した。摺動部は表面粗さが８μｍ以下になるよう研磨し
た。このサセプタを１１００℃、アンモニア、水素、Ｔ
ＭＧの分圧が比較例１と同様の雰囲気に置き、自公転を
行なったところ、滑らかな基板の自公転運動が確認され
た。また、成長圧力を０．１気圧とし、１１００℃でキ
ャリアガスである水素に塩化水素を加えることにより基
板、サセプタ、反応炉をエッチングした後、アンモニ
ア、ＴＭＧ、及びキャリアガスとして水素を用いて、５
５０℃でバッファ層であるＧａＮを３００Å成長し、１
０５０℃でＧａＮを３μｍ成長したところ、表面性に優
れた結晶成長ができた。Ｘ線によるロッキングカーブを
測定したところ半値幅が約５分と優れた結晶性を有して
いることが分かった。上記の成長を５０回繰り返した
が、得られたＧａＮ膜の結晶には上記と同様良好なもの
であり、また、サセプタにも亀裂、剥がれ等の劣化は認
められなかった。また基板の自公転も滑らかであった。
【００２３】実施例３ 東洋炭素（株）製商品名ＳＯＬＳＩＸを用いて比較例１
で用いたものと同じ形状のサセプタを作製した。このサ
セプタを用いて、塩化水素ガスによるエッチングを数回
に分けて行なったことを除いては比較例１と同様にして
ＧａＮの成長を行なった。このＧａＮ上に、ＩｎＮ混晶
比が３０％のＩｎＧａＮ層、ＡｌＮ混晶比が２０％のＧ
ａＡｌＮ層をそれぞれ５０Å、３００Å積層し、いわゆ
る量子井戸構造を作製した。量子井戸構造の作製には、
トリメチルインジウム、トリエチルガリウム、トリエチ
ルアルミニウム、アンモニアおよびＡｒをそれぞれ、Ｉ
ｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ原料およびキャリアガスとして用い
た。こうして得られた量子井戸構造のフォトルミネッセ
ンススペクトルを測定したところ、量子井戸からの明瞭
な青色発光が観測され、高品質の量子井戸が作製できて
いることが確認できた。
で用いたものと同じ形状のサセプタを作製した。このサ
セプタを用いて、塩化水素ガスによるエッチングを数回
に分けて行なったことを除いては比較例１と同様にして
ＧａＮの成長を行なった。このＧａＮ上に、ＩｎＮ混晶
比が３０％のＩｎＧａＮ層、ＡｌＮ混晶比が２０％のＧ
ａＡｌＮ層をそれぞれ５０Å、３００Å積層し、いわゆ
る量子井戸構造を作製した。量子井戸構造の作製には、
トリメチルインジウム、トリエチルガリウム、トリエチ
ルアルミニウム、アンモニアおよびＡｒをそれぞれ、Ｉ
ｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ原料およびキャリアガスとして用い
た。こうして得られた量子井戸構造のフォトルミネッセ
ンススペクトルを測定したところ、量子井戸からの明瞭
な青色発光が観測され、高品質の量子井戸が作製できて
いることが確認できた。
【００２４】実施例４ 実施例３で用いたサセプタを用いて、下記のような半導
体層の成長を合わせて１００回行なったが、サセプタの
表面層のはがれ、ピンホール等の劣化は認められなかっ
た。該半導体層の成長の内訳としては、ノンドープ層の
成長を１２回、ｎ型層の成長を３回、ｐ型層の成長を１
５回、量子井戸構造の成長を２２回、およびｎ型層と量
子井戸構造とｐ型層を積層した発光素子用半導体層の成
長を４８回であった。こうして得られた該化合物半導体
において、サセプタの劣化によると考えられるような結
晶性の低下は認められなかった。
体層の成長を合わせて１００回行なったが、サセプタの
表面層のはがれ、ピンホール等の劣化は認められなかっ
た。該半導体層の成長の内訳としては、ノンドープ層の
成長を１２回、ｎ型層の成長を３回、ｐ型層の成長を１
５回、量子井戸構造の成長を２２回、およびｎ型層と量
子井戸構造とｐ型層を積層した発光素子用半導体層の成
長を４８回であった。こうして得られた該化合物半導体
において、サセプタの劣化によると考えられるような結
晶性の低下は認められなかった。
【００２５】
【発明の効果】本発明の部材を反応性の高い雰囲気に高
温でさらされる３−５族化合物半導体の気相成長装置に
用いることにより、高品質の該化合物半導体結晶を成長
できる生産性に優れた成長装置を作製することができる
ため、本発明は極めて有用であり工業的価値が大きい。
温でさらされる３−５族化合物半導体の気相成長装置に
用いることにより、高品質の該化合物半導体結晶を成長
できる生産性に優れた成長装置を作製することができる
ため、本発明は極めて有用であり工業的価値が大きい。
【図１】比較例１、実施例１において用いた反応炉の概
略を示す図。
略を示す図。
１．．．反応炉 ２．．．基板 ３．．．サセプタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 朋幸 茨城県つくば市北原６ 住友化学工業株式 会社内
Claims (5)
- 【請求項１】一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）
で表される３−５族化合物半導体の製造装置用部材にお
いて、黒鉛基材がＳｉＣに転化されてなるＳｉＣを用い
てなる３−５族化合物半導体の製造装置用部材。 - 【請求項２】一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）
で表される３−５族化合物半導体の製造装置用部材にお
いて、黒鉛基材の少なくとも表層部がＳｉＣに転化され
てなる黒鉛−ＳｉＣ複合体を用いてなる３−５族化合物
半導体の製造装置用部材。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の３−５族化合物半導
体の製造装置用部材の他の部材との接触部分の表面粗さ
が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２
記載の３−５族化合物半導体の製造装置用部材。 - 【請求項４】ＳｉＣに転化されてなる層の厚みが、表面
から少なくとも５００μｍであることを特徴とする請求
項２記載の３−５族化合物半導体の製造装置用部材。 - 【請求項５】請求項１、２、３、４又は５記載の３−５
族化合物半導体の製造装置用部材を用いたことを特徴と
する３−５族化合物半導体の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30020596A JPH09199434A (ja) | 1995-11-14 | 1996-11-12 | 半導体製造装置用部材 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-295433 | 1995-11-14 | ||
| JP29543395 | 1995-11-14 | ||
| JP30020596A JPH09199434A (ja) | 1995-11-14 | 1996-11-12 | 半導体製造装置用部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09199434A true JPH09199434A (ja) | 1997-07-31 |
Family
ID=17820543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30020596A Pending JPH09199434A (ja) | 1995-11-14 | 1996-11-12 | 半導体製造装置用部材 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5980632A (ja) |
| JP (1) | JPH09199434A (ja) |
| KR (1) | KR100413709B1 (ja) |
| DE (1) | DE19646976A1 (ja) |
| GB (1) | GB2307337B (ja) |
| SG (1) | SG47194A1 (ja) |
| TW (1) | TW456052B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001044128A (ja) * | 1999-05-10 | 2001-02-16 | Sumitomo Chem Co Ltd | 半導体製造装置用部材と半導体製造装置および３−５族化合物半導体とそれを用いた発光素子 |
| JP2013187366A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物半導体の製造方法 |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000058462A (ja) * | 1998-08-13 | 2000-02-25 | Sony Corp | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の製造方法 |
| US6179913B1 (en) * | 1999-04-16 | 2001-01-30 | Cbl Technologies, Inc. | Compound gas injection system and methods |
| TW589396B (en) * | 2003-01-07 | 2004-06-01 | Arima Optoelectronics Corp | Chemical vapor deposition reactor |
| GB2415707A (en) | 2004-06-30 | 2006-01-04 | Arima Optoelectronic | Vertical hydride vapour phase epitaxy deposition using a homogenising diaphragm |
| JP5099576B2 (ja) * | 2006-02-23 | 2012-12-19 | 株式会社Ｉｈｉ | 化合物半導体の活性化方法及び装置 |
| GB0702560D0 (en) | 2007-02-09 | 2007-03-21 | Univ Bath | Production of Semiconductor devices |
| GB2460898B (en) | 2008-06-19 | 2012-10-10 | Wang Nang Wang | Production of semiconductor material and devices using oblique angle etched templates |
| KR101118268B1 (ko) * | 2009-08-27 | 2012-03-20 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 요철 패턴 기판 상의 고품질 비극성／반극성 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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