KR20140018148A - 화합물 반도체막의 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

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요스케 와타나베
고타 우메자와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 양산성이 양호하고, 성막 비용을 낮게 억제할 수 있고, 또한, 성막되는 화합물 반도체막의 막 두께의 면내 균일성이 우수하고, 표면 모폴러지도 양호하게 되는 화합물 반도체막의 성막 방법 및 성막 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법은 복수매의 피처리 기판을, 기판 재치 지그에 재치하는 공정과, 상기 피처리 기판을 처리실 내에 수용하는 공정과, 상기 처리실 내에 수용된 상기 복수매의 피처리 기판을 가열하는 공정과, 상기 복수매의 피처리 기판이 수용된 상기 처리실 내에, 화합물 반도체를 구성하는 하나의 원소를 포함한 가스, 및 상기 화합물 반도체를 구성하고, 상기 하나의 원소와는 다른 원소를 포함하는 가스를 공급하는 공정과, 상기 복수매의 피처리 기판 상에 화합물 반도체막을 성막하는 공정을 구비한다.

Description

화합물 반도체막의 성막 방법 및 성막 장치{METHOD AND APPARATUS OF FORMING COMPOUND SEMICONDUCTOR FILM}
본 발명은, 화합물 반도체막의 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
화합물 반도체에 있어서, V족 원소로서 질소(N)를 사용한 반도체는, 질화물 반도체라고 불리고 있다. 질화 알루미늄(AlN), 질화 갈륨(GaN), 질화 인듐(InN) 등이, 질화물 반도체의 대표적인 예이다.
그 중에서도, 질화 갈륨은, 광학 응용 분야에서 청색 발광 소자로서 실용화되어 있고, 전자 디바이스 응용 분야에서도, 통신 분야 등에 사용되는 고 전자이동도 트랜지스터(High Electron Mobility Transistor: HEMT)로서 실용화되어 있다.
또한, 질화 갈륨은, 와이드 갭 반도체로서, 탄화 실리콘(SiC)에 길항하는 특성을 구비하여, 고주파 환경, 절연 파괴 내압에 대해서는 탄화 실리콘 이상의 포텐셜을 내포한다고 한다. 이 점으로부터, 한층 더한 실용화의 확대, 예를 들어, 고주파, 고속, 하이 파워 등의 광범위를 한번에 커버할 수 있는 신규 디바이스의 실현을 향한 연구도 왕성히 행해지고 있는 중이다.
질화 갈륨의 성막 방법으로서는, 예를 들어, 특허문헌 1에 기재되어 있는 하이드라이드 기상 성장법(Hydride Vapor Phase Epitaxy: HVPE)이나, 예를 들어, 특허문헌 2에 기재되어 있는 나트륨(Na) 플럭스법이 알려져 있다.
전형적인 HVPE법은, 염화 수소 가스(HCl)와, 금속 갈륨(Ga)을 고온 환경화에서 반응시켜 3염화 갈륨 가스(GaCl3)를 생성하고, 3염화 갈륨 가스를 암모니아 가스(NH3)와 반응시킴으로써, 질화 갈륨 결정을 사파이어 기판 상에 기상 성장시킨다.
또한, 특허문헌 1에 기재된 HVPE법은, 할로겐 기상 성장법(Halide Vapor Phase Epitaxy)이라고 불리는 경우도 있다.
또한, 전형적인 Na 플럭스법은, 개략적으로, 갈륨과 나트륨(Na) 혼합 융액 중에, 질소를 용해시킴으로써, 질화 갈륨 결정을 사파이어 기판 상에 액상 성장시킨다.
일본 특허 출원 공개 제2008-66490호 공보 일본 특허 출원 공개 제2011-132110호 공보
HVPE법은, 사파이어 등의 기판 상에, 비교적 두꺼운 화합물 반도체막을 성막할 수 있다고 하는 이점을 구비하고 있지만, 기판 1매당의 성막 비용이, 예를 들어, Na 플럭스법에 비교해서 높다고 하는 사정이 있다.
이에 대해, Na 플럭스법은, 기판 1매당의 성막 비용에 관해서는, HVPE법에 비교해서 낮게 억제할 수 있지만, 양산성이 떨어진다.
이와 같은 트레이드-오프의 사정에 대해, 특허문헌 1에서는, 다수매의 사파이어 기판 상에 화합물 반도체막을 동시에 기상 성장시킴으로써, HVPE법의 양산성을 향상시켜, 기판 1매당의 성막 비용을 낮게 억제하는 방법이 기재되어 있다. 그리고, 특허문헌 1에는, 화합물 반도체막을 복수매의 사파이어 기판 상에, 균일하게, 또한, 효율적으로 성막하기 위해, III족 원소(갈륨)를 포함하는 반응 생성물 가스(GaCl3) 및 V족 원소를 포함하는 하이드라이드 가스(NH3)를 복수의 노즐에 분배해서 반응부에 공급하는 것이 기재되어 있다.
그러나, 특허문헌 1에는, 성막되는 화합물 반도체막의 표면 모폴러지의 개선 및 막 두께의 면내 균일성을, 더욱 향상시키는 방법에 대해서는 기재되어 있지 않다.
본 발명은, 양산성이 양호하고, 성막 비용을 낮게 억제할 수 있고, 또한, 성막되는 화합물 반도체막의 막 두께의 면내 균일성이 우수하고, 표면 모폴러지도 양호하게 되는 화합물 반도체막의 성막 방법 및 성막 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 양태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법은, 피처리 기판 상에, 화합물 반도체막을 성막하는 화합물 반도체막의 성막 방법으로서, 복수매의 피처리 기판을, 기판 재치 지그에 재치하는 공정과, 상기 피처리 기판을 처리실 내에 수용하는 공정과, 상기 처리실 내에 수용된 상기 복수매의 피처리 기판을 가열하는 공정과, 상기 복수매의 피처리 기판이 수용된 상기 처리실 내에, 화합물 반도체를 구성하는 하나의 원소를 포함하는 가스, 및 상기 화합물 반도체를 구성하고, 상기 하나의 원소와는 다른 별도의 원소를 포함하는 가스를 공급하는 공정과, 상기 복수매의 피처리 기판 상에, 화합물 반도체막을 성막하는 공정을 구비하고, 상기 수용 공정에 있어서, 상기 기판 재치 지그에, 상기 피처리 기판을, 적어도 하나의 블랭크를 두면서 재치하는 공정과, 상기 적어도 하나의 블랭크에 상기 피처리 기판에 성막하고자 하는 화합물 반도체막을 성막하는데 이용되는 성막 조정용 링을 재치하는 공정과, 상기 피처리 기판 및 상기 성막 조정용 링을 상기 처리실 내에 수용하는 공정을 구비하고, 상기 성막 공정에 있어서, 상기 피처리 기판의 성막면을, 상기 성막 조정용 링과 대향시킨 상태에서, 상기 피처리 기판 상에 상기 화합물 반도체막을 성막한다.
본 발명의 제2 양태에 따른 성막 장치는, 피처리 기판 상에, 화합물 반도체막을 성막하는 화합물 반도체막의 성막 장치로서, 화합물 반도체막이 성막되는 복수매의 피처리 기판을, 기판 재치 지그에 재치하여 수용하는 처리실과, 상기 복수매의 피처리 기판을 수용한 상기 처리실 내에, 화합물 반도체를 구성하는 하나의 원소를 포함하는 가스, 및 상기 화합물 반도체를 구성하고, 상기 하나의 원소와는 다른 별도의 원소를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급부와, 상기 처리실 내에 수용된 상기 복수매의 피처리 기판을 가열하는 가열 장치와, 상기 기판 재치 지그에 상기 피처리 기판을 재치하고, 상기 기판 재치 지그에 재치된 상기 피처리 기판을 상기 처리실에 수용하는 재치 수용 장치와, 상기 가스 공급부, 상기 가열 장치 및 상기 재치 수용 장치를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 제1 양태에 따른 화합물 반도체의 성막 방법이 실시되도록, 상기 가스 공급부, 상기 가열 장치 및 상기 재치 수용 장치를 제어한다.
본 발명에 따르면, 양산성이 양호하고, 성막 비용을 낮게 억제할 수 있고, 또한, 성막되는 화합물 반도체막의 막 두께의 면내 균일성이 우수하고, 표면 모폴러지도 양호하게 되는 화합물 반도체막의 성막 방법 및 성막 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법을 실시하는 것이 가능한 종형 뱃치식 성막 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 2의 (A)는 기판 재치 지그에의 피처리 기판 및 성막 조정용 링의 일 재치 상태를 도시하는 단면도, 도 2의 (B)는 그 평면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법의 일례를 나타내는 흐름도.
도 4a는 참고예 1에 따른 기판 재치 지그에의 피처리 기판의 재치 상태를 도시하는 단면도.
도 4b는 참고예 2에 따른 기판 재치 지그에의 피처리 기판의 재치 상태를 도시하는 단면도.
도 5는 피처리 기판의 Y축 위치와 퇴적 레이트와의 관계를 나타내는 도면.
도 6은 참고예 1에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법을 사용해서 성막된 질화 갈륨막의 표면 모폴러지를 나타내는 도면 대용 사진.
도 7은 제1 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법을 사용해서 성막된 질화 갈륨막의 표면 모폴러지를 나타내는 도면 대용 사진.
도 8의 (A) 및 도 8의 (B)는 갈륨 농도와 기판의 위치와의 관계를 나타내는 도면.
도 9는 제2 실시 형태의 전제예에 따른 기판 재치 지그에의 피처리 기판의 재치 상태를 도시하는 단면도.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법에 있어서의 기판 재치 지그에의 피처리 기판의 일 재치 상태를 도시하는 단면도.
도 11은 제2 실시 형태의 제1 변형예에 따른 기판 재치 지그에의 피처리 기판 및 성막 조정용 기판의 재치 상태를 도시하는 단면도.
도 12는 제2 실시 형태의 제2 변형예에 따른 기판 재치 지그에의 피처리 기판 및 성막 조정용 기판의 재치 상태를 도시하는 단면도.
도 20은 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 뱃치식 성막 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 종단면도.
도 21은 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 뱃치식 성막 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 수평 단면도.
도 22는 클로라이드 가스 발생부의 구성을 도시하는 블록도.
도 23은 기판 재치 지그의 변형예를 도시하는 단면도.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조해서 설명한다. 또한, 전체 도면에 걸쳐, 공통 부분에는 공통인 참조 부호를 붙인다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법을 실시하는 것이 가능한 종형 뱃치식 성막 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 종형 뱃치식 성막 장치(이하 성막 장치라고 함)(100)는, 천정이 있는 원통형의 외관(101)과, 외관(101)의 내측에 설치되고, 천정이 있는 원통형의 내관(102)을 구비하고 있다. 외관(101) 및 내관(102)은, 예를 들어, 석영제이며, 내관(102)의 내측을, 피처리 기판, 본 실시예에서는 복수의 사파이어 기판(1)을 수용하고, 수용된 복수의 사파이어 기판(1)에 대하여 일괄적인 화합물 반도체막, 예를 들어, III-V족 화합물 반도체막의 성막 처리를 실시하는 처리실(103)이라고 한다. 본 실시예에서는, III-V족 화합물 반도체막, 예를 들어, V족 원소로서 질소(N)를 사용한 질화물 반도체막, 예를 들어, 질화 갈륨막을 성막한다.
내관(102)의 측벽의 한쪽에는, 처리실(103) 내에 처리 가스를 도입하는 가스 도입부(104)가 설치되어 있다. 가스 도입부(104)는 가스 확산 공간(105a)을 구비하고, 가스 확산 공간(105a)에는 처리실(103)을 향하여 처리 가스를 토출시키는 가스 토출 구멍(105b)을 수직 방향을 따라서 복수개 갖는 확산판(105c)이 장착되어 있다.
또한, 내관(102)의 내부에는, 가스 토출 구멍(105b)으로부터 토출되는 처리 가스와는 다른 처리 가스를 처리실(103) 내에 도입하기 위해, 가스 도입관(106)이 배치되어 있다. 가스 도입관(106)에도, 처리실(103)을 향하여 다른 처리 가스를 토출하는 도시하지 않는 가스 토출 구멍이 높이 방향을 따라서 복수 형성되어 있다.
내관(102)의 측벽의 다른 쪽에는, 처리실(103) 내를 배기하는 복수의 배기구(107a, 107b, 107c)가 형성되어 있다. 이러한 배기구(107a, 107b, 107c)는, 예를 들어, 처리실(103)의 존마다 형성되고, 본 실시예에서는, 상단 존 배기구(107a), 중단 존 배기구(107b) 및 하단 존 배기구(107c)의 3개가 형성되어 있다. 배기구(107a 내지 107c)는 각각, 외관(101)과 내관(102)에 의해 구획된 공간에 연통하고 있다. 이 공간은 배기 공간(108)으로서 기능하고, 배기 공간(108)은 배기관(109)을 통하여, 처리실(103) 내를 배기하는 배기 장치(110)에 접속된다. 배기 장치(110)는, 처리실(103)의 내부의 분위기를 배기하는 것 외에, 처리실(103)의 내부의 압력을, 처리에 필요로 되는 압력으로 설정하거나 한다.
외관(101) 및 내관(102)은, 베이스 부재(111)의 개공부(111a)에 삽입되어 있다. 베이스 부재(111) 상에는, 외관(101)을 둘러싸도록 가열 장치(112)가 설치되어 있다. 가열 장치(112)는, 처리실(103) 내에 수용된 복수매의 사파이어 기판(1)을 가열한다.
처리실(103)의 하방은 개구(113)로 되어 있다. 개구(113)를 통하여, 기판 재치 지그인 보트(114)가 처리실(103) 내에 출입된다. 보트(114)는, 예를 들어, 석영제이며, 석영제의 복수개의 지주(115)를 갖고 있다. 도 2의 (A)에 도시한 바와 같이, 지주(115)에는, 높이 d를 갖는 홈(115g)이 형성되어 있고, 이 홈(115g)에 의해, 복수매의 사파이어 기판(1)이 한번에 지지된다. 이에 의해, 보트(114)는, 피처리 기판으로서 복수매, 예를 들어, 50 내지 150매의 사파이어 기판(1)을, 종방향으로 복수매 재치할 수 있다. 복수매의 사파이어 기판(1)을 재치한 보트(114)가, 처리실(103)의 내부에 삽입됨으로써, 처리실(103)의 내부에는, 복수의 사파이어 기판(1)이 수용된다.
보트(114)는, 석영제의 보온통(116)을 개재하여 테이블(117) 위에 재치된다. 테이블(117)은, 예를 들어, 스테인리스 스틸제의 덮개부(118)를 관통하는 회전축(119) 상에 지지된다. 성막하고 있는 동안, 회전축(119)은 회전하여 보트(114)를 회전시킨다. 보트(114)가 회전한 상태에서, 보트(114)에 재치된 복수의 사파이어 기판(1)에는, 예를 들어 질화 갈륨막이 성막된다.
덮개부(118)는, 개구(113)를 개폐한다. 덮개부(118)의 관통부에는, 예를 들어, 자성 유체 시일(120)이 설치되고, 회전축(119)을 기밀하게 시일하면서 회전 가능하게 지지하고 있다. 또한, 덮개부(118)의 주변부와, 예를 들어, 내관(102)의 하단부 사이에는, 예를 들어, O링으로 이루어지는 시일 부재(121)가 개재하여 설치되어, 처리실(103)의 내부의 시일성을 유지하고 있다. 회전축(119)은, 예를 들어, 보트 엘리베이터 등의 승강 기구(도시하지 않음)에 지지된 아암(122)의 선단에 장착되어 있다. 이에 의해, 보트(114) 및 덮개부(118) 등은, 일체적으로 높이 방향으로 승강되어 처리실(103)에 대하여 삽탈된다.
성막 장치(100)는, 처리실(103)의 내부에, 처리에 사용하는 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구(130)를 갖고 있다. 본 실시예의 처리 가스 공급 기구(130)는, 하이드라이드(수소화물) 가스 공급원(131a), 캐리어 가스 공급원(131b) 및 클로라이드(염화물) 가스 공급원(131c)을 포함하고 있다.
하이드라이드 가스 공급원(131a)은, 유량 제어기(MFC)(132a) 및 개폐 밸브(133a)를 통하여 가스 도입관(106)에 접속되어 있다. 본 실시예의 하이드라이드 가스 공급원(131a)은, 가스 도입관(106)을 통하여 하이드라이드 가스로서 암모니아(NH3) 가스를, 처리실(103)의 내부에 공급한다. 암모니아 가스는 V족 원소로서 질소(N)를 포함한다.
캐리어 가스 공급원(131b)은, 유량 제어기(MFC)(132b)를 통하여 개폐 밸브(133b)의 일단 및 바이패스 개폐 밸브(133c)의 일단에 접속되어 있다. 캐리어 가스의 일례는 불활성 가스이며, 불활성 가스의 예로서는 질소(N2) 가스를 들 수 있다. 개폐 밸브(133b)의 타단은, 클로라이드 가스 공급원(131c)에 접속되어 있다. 바이패스 개폐 밸브(133c)의 타단은 개폐 밸브(133d)의 일단에 접속되고, 개폐 밸브(133d)의 타단은 가스 도입관(123a 내지 123c)에 접속되어 있다. 질소 가스는 클로라이드 가스를 픽업해서 운반하는 캐리어 가스 외에, 개폐 밸브(133b)를 폐쇄하고, 바이패스 개폐 밸브(133c)를 개방함으로써, 처리실(103) 내를 퍼지하는 퍼지 가스로서도 이용할 수 있다.
클로라이드 가스 공급원(131c)은, 항온조(134)와, 항온조(134)를 가열하는 히터(135)를 포함하여 구성된다. 항온조(134)에는 고체 염화물이 수용된다. 본 실시예에서는, 고체 염화물로서 고체 3염화 갈륨(GaCl3)이 항온조(134)에 수용된다. 항온조(134)는 상기 개폐 밸브(133b)의 타단에 접속됨과 함께, 개폐 밸브(133e)를 통하여 상기 개폐 밸브(133d)의 일단에 접속된다.
고체 염화물, 예를 들어, 고체 3염화 갈륨을 항온조(134)에 수용하고, 히터(135)를 사용하여 고체 3염화 갈륨을 온도 85℃ 정도로 가열하면, 고체 3염화 갈륨은 용해되어, 3염화 갈륨의 증기가 발생한다. 3염화 갈륨의 증기는, 개폐 밸브(133b)를 개방하여, 항온조(134)에 캐리어 가스를 도입함으로써, 캐리어 가스, 본 실시예에서는 질소 가스와 함께, 개폐 밸브(133e, 133d)를 통하여 가스 도입부(104)에 도입된다. 본 실시예의 가스 도입부(104)에는, 처리실(103)의 존마다 가스 도입관(123a 내지 123c)이 설치되어 있고, 개폐 밸브(133d)는, 이들 3개의 가스 도입관(123a 내지 123c)에 접속된다. 3염화 갈륨의 증기는, 가스 도입부(104)를 통하여 처리실(103)의 내부에 공급된다.
이와 같이 가스 도입부(104)로부터는, 성막하고자 하는 화합물 반도체를 구성하는 하나의 원소를 포함하는 가스와 더불어 가스 도입관(106)으로부터는, 상기 성막하고자 하는 화합물 반도체를 구성하고 상기 하나의 원소와는 다른 별도의 원소를 포함하는 가스가, 사파이어 기판(1)의 성막면을 따라서 공급된다. 본 실시예에서는, 상기 하나의 원소가 III족 원소의 갈륨(Ga)이며, 상기 다른 원소가 V족 원소의 질소(N)이다. 그리고, 성막되는 화합물 반도체막은, III-V족 화합물이며, 질화물 반도체의 일종이기도 하는 질화 갈륨(GaN)막이다.
성막 장치(100)에는 제어부(150)가 접속되어 있다. 제어부(150)는, 예를 들어, 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러(151)를 구비하고 있고, 성막 장치(100)의 각 구성부의 제어는, 프로세스 컨트롤러(151)가 행한다. 프로세스 컨트롤러(151)에는, 유저 인터페이스(152)와, 기억부(153)가 접속되어 있다.
유저 인터페이스(152)는, 오퍼레이터가 성막 장치(100)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행하기 위한 터치 패널 디스플레이나 키보드 등을 포함하는 입력부(미도시), 및 성막 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등을 포함하는 표시부(미도시)를 구비하고 있다.
기억부(153)는, 성막 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(151)의 제어에 의해 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 성막 장치(100)의 각 구성부에 처리 조건에 따른 처리를 실행시키기 위한 프로그램을 포함한, 소위 프로세스 레시피가 저장된다. 프로세스 레시피는, 기억부(153) 중의 기억 매체에 기억된다. 기억 매체는, 하드디스크나 반도체 메모리이어도 되고, CD-ROM, DVD, 플래시 메모리 등의 가반성의 것이어도 된다. 또한, 프로세스 레시피는, 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통하여 적절하게 전송시키도록 하여도 된다.
프로세스 레시피는, 필요에 따라서 유저 인터페이스(152)로부터의 오퍼레이터의 지시 등에서 기억부(153)로부터 읽어내어지고, 읽어내어진 프로세스 레시피에 따른 처리를 프로세스 컨트롤러(151)가 실행함으로써, 성막 장치(100)는 프로세스 컨트롤러(151)의 제어 하에, 요구된 처리를 실행한다.
또한, 본 실시예의 제어부(150)는, 도시하지 않는 재치 수용 장치도 제어한다. 재치 수용 장치는, 기판 재치 지그[보트(114)]에 사파이어 기판(1)을 재치하고, 기판 재치 지그[보트(114)]에 재치된 사파이어 기판(1)을 처리실(103)에 수용한다. 제1 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법에서는, 제어부(150)에 의해 재치 수용 장치를 제어하여, 이하에 설명하는 바와 같이 사파이어 기판(1)을 기판 재치 지그[보트(114)]에 재치한다.
도 2의 (A)는 기판 재치 지그에의 피처리 기판 및 성막 조정용 링의 일 재치 상태를 도시하는 단면도, 도 2의 (B)는 그 평면도, 도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 2의 (A)에 도시하는 단면은 도 2의 (B) 중의 2A-2A선을 따른 것이다.
도 2의 (A) 및 도 2의 (B)에 도시하는 바와 같이, 제1 실시 형태에서는, 우선, 사파이어 기판(1)을, 보트(114)에 블랭크를 두면서 재치한다. 본 실시예에서는, 3개의 블랭크를 둔다. 또한, 3개의 블랭크 중 하나에 성막 조정용 링(2)을 재치한다. 성막 조정용 링(2)은, 예를 들어, 그 링부(2a)가 사파이어 기판(1)의 성막면의 주연부 상방으로부터 사파이어 기판(1)의 외방 주위 상방을 덮도록 하여 보트(114)에 재치된다. 성막 조정용 링(2)의 재질은, 사파이어 기판(1)에 성막하고자 하는 화합물 반도체막, 예를 들어, III-V족 화합물 반도체막이 성막되는 것이 선택된다. III-V족 화합물 반도체막이 성막되는 것이면, 성막 조정용 링(2)의 재질은 피처리 기판의 재질과 달라도 되고, 피처리 기판의 재질과 동일하여도 된다. 본 실시예에서는, 성막 조정용 링(2)의 재질을, 피처리 기판의 재질과 동일한 사파이어로 하였다.
이와 같이 피처리 기판[사파이어 기판(1)]을, 3개의 블랭크를 두면서 기판 재치 지그[보트(114)]에 재치함과 함께, 3개의 블랭크 중 하나에 성막 조정용 링(2)을 재치하여 피처리 기판[사파이어 기판(1)]과 성막 조정용 링(2)을 교대로 재치한다. 그리고, 복수매의 피처리 기판[사파이어 기판(1)] 및 복수매의 성막 조정용 링(2)이 재치된 기판 재치 지그[보트(114)]를, 처리실(103) 내에 수용한다(도 3, 스텝 S1).
계속해서, 처리실(103) 내에 있어서, 피처리 기판[사파이어 기판(1)]의 성막면을, 성막 조정용 링(2)의 이면과 대향시킨 상태에서, 복수매의 피처리 기판[사파이어 기판(1)] 상에, 화합물 반도체막을 성막한다(도 3, 스텝 S2). 본 실시예에서는, 질화 갈륨막을 성막한다.
이와 같이 하여 성막 조정용 링(2)을 이용하여 질화 갈륨막을 사파이어 기판(1) 상에 성막함으로써, 성막 조정용 링(2)을 사용하지 않는 경우에 비교해서, 질화 갈륨막의 표면 모폴러지 및 막 두께의 면내 균일성을, 보다 양호하게 할 수 있다.
<표면 모폴러지의 개선>
도 4a 및 도 4b는 각각, 참고예 1 및 2에 따른 기판 재치 지그에의 피처리 기판의 재치 상태를 도시하는 단면도, 도 5는 피처리 기판의 Y축 위치와 퇴적 레이트와의 관계를 나타내는 도면, 도 6은 성막된 질화 갈륨막의 표면 모폴러지를 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 4a에 도시하는 바와 같이, 참고예 1에서는, 사파이어 기판(1)을, 보트(114)의 지주(115) 간에, 예를 들어 3개의 블랭크를 두면서 재치한다. 그리고, 처리실(103) 내에 3염화 갈륨 가스와 암모니아 가스를 공급하고, 보트(114)를 회전시키면서, 질화 갈륨막을 성막하였다. 그 표면 모폴러지를 도 6에 나타낸다. 관찰점은, 사파이어 기판(1)의 엣지로부터 센터를 향하여 5㎜ 간격으로 1 내지 10의 번호를 붙인 개소이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 참고예 1에서는, 관측점 1 내지 6에 걸쳐서 질화 갈륨막의 표면에 현저한 요철이 관측되어, 표면 모폴러지가 양호하고는 말할 수 없는 상태이다. 또한 센터를 향하여 진행한 관측점 7 내지 10(관측점 10: 센터)의 개소에서는, 질화 갈륨막의 표면으로부터 현저한 요철이 관측되지 않게 되어, 양호한 표면 모폴러지가 얻어졌다.
이와 같이, 참고예 1에서는, 질화 갈륨막의 표면 모폴러지, 특히 엣지로부터 관측점 6(관측점 6: 엣지로부터 30㎜) 부근까지의 표면 모폴러지가 양호하지 않다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 사파이어 기판(1)을 보트(114)에 틈새 없게 재치한 참고예 2(도 4b)에 있어서, 사파이어 기판(1)의 주연부에는 질화 갈륨막이 성막되지만, 중앙 부분에는 거의 성막되지 않는다(도 5 중 '□').
이 원인은, 질화 갈륨막의 성막 중, 사파이어 기판(1)의 성막면에, 상부에 재치된 사파이어 기판(1)의 이면이 대향하고 있기 때문이라고 생각될 수 있다. 즉, 질화 갈륨막은, 사파이어 기판(1)의 성막면 뿐만 아니라, 상부에 재치된 사파이어 기판(1)의 이면에도 성막된다. 이 때문에, 질화 갈륨막의 원료 가스가, 상부에 재치된 사파이어 기판(1)의 이면에서도 소비되어 실제로 성막하고자 하는 사파이어 기판(1)의 성막면의 중앙 부분에는 충분하고 골고루 미치지 않게 되어 버린다.
이러한 점을 고려하여, 사파이어 기판(1)을 보트(114)에 블랭크를 두면서 재치한 예가, 도 4a에 나타내는 참고예 1이다.
참고예 1에 있어서, 사파이어 기판(1)을 보트(114)에, 예를 들면 3개의 블랭크를 두고 재치하므로, 사파이어 기판(1)의 성막면과 상부에 재치된 사파이어 기판(1)의 이면 사이에, 참고예 2와 비교해 보다 많은 질화 갈륨막의 원료 가스를 공급할 수 있다. 이 결과, 참고예 1에 있어서는, 사파이어 기판(1)의 주연부 및 중앙 부분의 쌍방에 질화 갈륨막을 성막할 수 있다(도 5 중 '△').
그렇지만, 도 5에 도시한 바와 같이, 주연부의 퇴적 레이트는 중앙 부분의 퇴적 레이트와 비교해서 현저하고 빠르다. 이 때문에, 성막되는 질화 갈륨막은, 주연부에서 막 두께가 두껍고, 중앙 부분에는 막 두께가 얇아져, 막 두께의 면내 균일성이 양호하지 않게 되어 버린다.
이러한 참고예 1, 2에 대해서, 성막면을 성막 조정용 링(2)의 이면과 대향시킨 상태로, 성막하는 제1 실시 형태에 있어서는, 퇴적 레이트가 사파이어 기판(1)의 면내의 전체 영역에 있어서, 약 0.3㎛/시가 된다. 따라서, 제1 실시 형태에 의하면, 도 5에 도시하는 바와 같이, 참고예 1, 2와 비교하여, 막 두께의 면내 균일성이 좋은 질화 갈륨막을, 사파이어 기판(1) 상에 성막할 수 있는 이점을 얻을 수 있다(도 5 중 '○').
이것은, 제1 실시 형태에 있어서는, 성막 조정용 링(2)이 석영제이며, 석영에는 질화 갈륨막이 성막되지 않는 것으로부터 유래한다. 즉, 사파이어 기판(1)의 성막면에는, 질화 갈륨막이 성막되지 않는 석영이 대향하고 있다. 이 때문에, 성막면의 상방에서 질화 갈륨막의 원료 가스가 소비되지 않아, 질화 갈륨막의 원료 가스를, 사파이어 기판(1)의 중앙 부분에도 충분하고 골고루 미치게 할 수 있다.
또, 참고예 1에 있어서는, 사파이어 기판(1)의 -40㎜ 부근에서 퇴적 레이트가 현저하게 지연되어 있다. 이것은, 석영제의 지주(115)의 영향을 받은 것으로 추측된다. 이와 같이, 석영제의 지주(115)의 유무에 기인한 퇴적 레이트의 영향은, 퇴적 레이트가 빠른, 예를 들면, 0.4㎛/시를 초과하면 현저하게 나타나는 것으로 판명되었다. 즉, 석영제의 지주(115)의 유무에 기인한 막 두께의 균일성의 악화에 대해서는, 퇴적 레이트를, 예를 들면, 0.4㎛/시 이하로 하여 억제하는 것으로 해소할 수 있다. 제1 실시 형태에 있어서는, 퇴적 레이트가 약 0.3㎛/시이다. 이 때문에, 성막되는 질화 갈륨막의 막 두께의 면내 균일성은, 지주(115)의 영향을 받아서 악화되지 않는다.
이와 같이 제1 실시 형태의 의하면, 복수매의 사파이어 기판(1) 상에, 화합물 반도체막, 예를 들면, III-V족 화합물 반도체막을 성막하므로, 양산성이 양호하고, 성막 비용을 낮게 억제할 수 있다. 본 실시예에서는, 예를 들면, 질화 갈륨막의 성막을, 양산성이 양호하고, 성막 비용을 낮게 억제하면서 실시할 수 있다.
또한, 성막하고 있는 동안, 사파이어 기판(1)의 성막면에는, 성막하고자 하는 화합물 반도체막이 성막되지 않는 성막 조정용 링(2)과 대향하고 있으므로, 성막면 외에, 화합물 반도체막의 원료 가스가 소비되지 않고, 막 두께의 면내 균일성도 우수한 화합물 반도체막을 얻을 수 있는 이점이 있다.
즉, 성막하고 있는 동안, 사파이어 기판(1)의 성막면의 주연부 상방으로부터 사파이어 기판(1)의 외방 주위 상방을, 성막 조정용 링(2)으로 덮는다. 이 때문에, 성막 가스, 예를 들어, 3염화 갈륨 가스가 사파이어 기판(1)의 엣지에 도달하기 전에, 성막 조정용 링(2)에 있어서 소비된다. 이 때문에, 사파이어 기판(1)의 성막면 상방에서, 갈륨 농도를, 성막되는 질화 갈륨막의 표면 모폴러지의 개선을 위해 최적의 농도가 되도록 제어할 수 있다. 따라서, 표면 모폴러지가 양호한 화합물 반도체막, 본 실시예에서는, 질화 갈륨막을 성막할 수 있다.
도 7은, 제1 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법을 사용해서 성막된 질화 갈륨막의 표면 모폴러지를 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 실시 형태에서는, 관측점 1(관측점 1: 엣지로부터 5㎜) 부근에는, 질화 갈륨막의 표면에 현저한 요철이 관측되었지만, 관측점 2 내지 10에 걸쳐서는, 현저한 요철은 관측되지 않아, 양호한 표면 모폴러지가 얻어졌다.
이와 같이 제1 실시 형태에서는, 성막 조정용 링(2)을 사용해서 사파이어 기판(1) 상에 질화 갈륨막을 성막함으로써, 성막 조정용 링(2)을 사용하지 않는 경우에 비교해서, 표면 모폴러지가 우수한 질화 갈륨막을 성막할 수 있다.
질화 갈륨막의 표면 모폴러지가 개선된 이유의 하나를, 이하에 설명한다.
도 8의 (A) 및 도 8의 (B)는 갈륨 농도와 기판의 위치와의 관계를 나타내는 도면이다. 도 8의 (A)는 참고예 1, 2의 경우를, 도 8의 (B)는 제1 실시 형태의 경우를 나타내고 있다.
도 8의 (A)에 나타내는 바와 같이, 참고예 1의 경우, 갈륨을 포함하는 가스, 예를 들어, 3염화 갈륨 가스는, 화살표 F로 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(1)의 성막면을 따라서, 회전하는 사파이어 기판(1)의 엣지로부터 센터를 향하여 흐른다. 3염화 갈륨 가스는, 사파이어 기판(1)의 성막면 상방에 있어서, 질화 갈륨막(3)의 성막을 위해 갈륨을 소비하면서, 사파이어 기판(1)의 센터를 향한다. 이 때문에, 갈륨 농도는 사파이어 기판(1)의 엣지로부터 센터를 향함에 따라, 감소해 간다.
관측점 1 내지 7은 사파이어 기판(1)의 엣지 부분에 있다. 이 때문에, 갈륨 농도가 높다. 이에 대해, 관측점 8 내지 10은 사파이어 기판(1)의 센터 부분에 있다. 이 때문에, 갈륨 농도가, 관측점 1 내지 7에 비교해서 낮다.
이와 같이, 성막된 질화 갈륨막의 표면 모폴러지는 갈륨 농도와 밀접한 관계가 있고, 질화 갈륨막의 표면 모폴러지를 양호하게 하기 위해 최적의 갈륨 농도가 존재한다. 사파이어 기판(1)의 성막면 상방에서의 갈륨 농도를, 최적의 갈륨 농도 이하로 하면, 질화 갈륨막의 표면으로부터 현저한 요철을 없앨 수 있어, 질화 갈륨막의 표면 모폴러지를 개선할 수 있다.
이 점에서, 제1 실시 형태에 따르면, 도 8의 (B)에 도시하는 바와 같이, 갈륨을 포함하는 가스, 본 실시예에서는 3염화 갈륨 가스는, 화살표 F로 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(1)의 엣지에 도달하기 전에, 성막 조정용 링(2)에 도달한다. 성막 조정용 링(2)은, 예를 들어, 사파이어제이며, 그 표면에는 질화 갈륨막(3)이 성막된다. 즉, 3염화 갈륨 가스는 성막 조정용 링(2)의 링부(2a)의 하방에 있어서, 질화 갈륨막(3)을 성막하기 위해 갈륨을 소비한다. 이 때문에, 3염화 갈륨 가스는 사파이어 기판(1)의 엣지에 도달하기 전에 갈륨 농도가 내려간다.
또한, 3염화 갈륨 가스가 진행되면, 링부(2a)와 사파이어 기판(1)의 성막면 사이를 통과한다. 여기서는, 3염화 갈륨 가스는 링부(2a) 및 사파이어 기판(1)의 양쪽에 대하여 질화 갈륨막(3)을 성막하므로, 갈륨을 더 소비한다.
또한, 3염화 갈륨 가스가 진행되고, 링부(2a)를 통과하면, 3염화 갈륨 가스는 사파이어 기판(1)에 대하여 질화 갈륨막(3)을 성막하기 위해, 갈륨을 소비한다.
제1 실시 형태에서는, 관측점 3 내지 10에 있어서, 표면 모폴러지가 양호하였다. 이것은, 성막 조정용 링(2)에 있어서 갈륨이 소비됨으로써, 참고예 1에 비교해서, 사파이어 기판(1)의 성막면보다 넓은 개소에서, 갈륨 농도를, 표면 모폴러지를 개선하기 위해 최적의 갈륨 농도 이하로 할 수 있었다고 결론지을 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 9는, 제2 실시 형태의 전제예에 따른 기판 재치 지그에의 피처리 기판의 재치 상태를 도시하는 단면도이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 전제예에서는, 사파이어 기판(1)을 성막 조정용 기판(4) 상에 재치한 상태에서, 보트(114)에 재치한다. 성막 조정용 기판(4)은 사파이어 기판(1) 상에 성막하고자 하는 화합물 반도체막, 예를 들어, III-V족 화합물 반도체막이 성막되지 않는 재질로 구성되어 있다. 예를 들어, III-V족 화합물 반도체막이 질화 갈륨막인 경우에는, 성막 조정용 기판(4)의 재질은, 예를 들어, 석영이 선택된다. 석영 상에는, 질화 갈륨막은 성막되지 않는다.
이와 같이, 사파이어 기판(1)의 성막면에, 사파이어 기판(1) 상에 성막하고자 하는 화합물 반도체막, 예를 들어, III-V족 화합물 반도체막이 성막되지 않는 재질의 성막 조정용 기판(4)을 대향시킨 상태에서, 성막을 행하면, 성막된 III-V족 화합물 반도체막, 예를 들어, 질화 갈륨막의 막 두께의 면내 균일성이 향상된다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법에 있어서의 기판 재치 지그에의 피처리 기판의 일 재치 상태를 도시하는 단면도이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 제2 실시 형태가 제1 실시 형태와 다른 부분은, 성막 조정용 링(2)과, 성막 조정용 기판(4)을 조합하여, 화합물 반도체막의 성막을 실시하는 데 있다. 본 실시예에서는, 사파이어 기판(1)을 성막 조정용 기판(4) 상에 직접적으로 재치하고, 블랭크를 하나 둔 상태에서 보트(114)에 재치한다. 그리고, 블랭크 부분에, 성막 조정용 링(2)을 재치한다.
이와 같이, 성막 조정용 링(2)과, 성막 조정용 기판(4)을 조합하여, 화합물 반도체막, 예를 들어, III-V족 화합물 반도체막을 성막함으로써, 제1 실시 형태와 마찬가지로 표면 모폴러지가 우수한 III-V족 화합물 반도체막, 본 실시예에서는 질화 갈륨막이 얻어진다. 이와 함께, 성막 조정용 기판(4)에 의한 효과, 즉, 질화 갈륨막의 막 두께의 면내 균일성의 한층 더한 향상도 향수할 수 있다.
<제1 변형예>
도 11은, 제2 실시 형태의 제1 변형예에 따른 기판 재치 지그에의 피처리 기판 및 성막 조정용 기판의 재치 상태를 도시하는 단면도이다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 사파이어 기판(1)을 성막 조정용 기판(4) 상에 직접적으로 재치하는 경우, 성막 조정용 기판(4)에, 사파이어 기판(1)을 수용하는 오목부(5)를 구비하도록 하는 것도 가능하다.
제1 변형예에서는, 성막 조정용 기판(4)에, 사파이어 기판(1)을 수용하는 오목부(5)를 구비함으로써, 사파이어 기판(1)의 측면 부분을 오목부(5)의 내측면에서 가릴 수 있고, 사파이어 기판(1)의 측면 부분에서, 예를 들어, 질화 갈륨막의 원료 가스가 쓸데없이 소비되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 사파이어 기판(1)의 측면 부분에 있어서의 원료 가스의 소비가 더욱 억제됨으로써, III-V족 화합물 반도체막의 막 두께, 예를 들어, 질화 갈륨막의 막 두께의 면내 균일성의 한층 더한 향상에 유리하다고 하는 이점을 얻을 수 있다.
<제2 변형예>
도 12는, 제2 실시 형태의 제2 변형예에 따른 기판 재치 지그에의 피처리 기판 및 성막 조정용 기판의 재치 상태를 도시하는 단면도이다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 사파이어 기판(1)을 성막 조정용 기판(4) 상에 직접적으로 재치하는 경우, 블랭크를 두지 않는 상태에서 보트(114)에 재치하는 것도 가능하다.
블랭크를 두지 않는 경우에는, 성막 조정용 링(2) 위에 사파이어 기판(1)이 재치된 성막 조정용 기판(4)을 두고, 성막 조정용 링(2) 및 성막 조정용 기판(4)의 양쪽을 함께 보트(114)에 재치하면 된다.
제2 변형예에서는, 사파이어 기판(1)이, 간극 없이 보트(114)에 재치하는 것이 가능하게 되므로, 사파이어 기판(1)을, 블랭크를 두고 재치하는 경우에 비교해서, 한번에 성막 처리 가능한 사파이어 기판(1)의 수를, 더욱 늘리는 것이 가능해진다고 하는 이점을 얻을 수 있다.
<제3 변형예>
도 13은, 제2 실시 형태의 제3 변형예에 따른 기판 재치 지그에의 피처리 기판 및 성막 조정용 기판의 재치 상태를 도시하는 단면도이다.
도 13에 도시한 바와 같이, 성막 조정용 기판(4)의 크기, 예를 들면, 직경(D2)은, 사파이어 기판(1)의 직경(D1)보다 큰 것이 바람직하다. 이와 같이 성막 조정용 기판(4)의 크기를 사파이어 기판(1)보다 크게 하는 것으로, 성막 조정용 기판(4)의 상방에 재치된 사파이어 기판(1)의 이면을 덮어 가릴 수 있다.
따라서, 화합물 반도체막, 예를 들면, III-V족 화합물 반도체막의 원료 가스가, 사파이어 기판(1)의 성막면의 상방에서 불필요하게 소비되는 것을, 보다 좋게 억제할 수 있어 III-V족 화합물 반도체막의 막 두께, 예를 들면, 질화 갈륨막의 막 두께의 면내 균일성을 향상시킬 수 있는 이점을 얻을 수 있다.
<제4 변형예>
도 14는 제2 실시 형태의 제4 변형예에 따른 기판 재치 지그에의 피처리 기판 및 성막 조정용 기판의 일 재치 상태를 도시하는 단면도이다.
도 14에 도시한 바와 같이, 제4 변형예에 있어서는, 보트(114)에 사파이어 기판(1)과 성막 조정용 기판(4)을 교대로 재치한다. 이것에 의해, 사파이어 기판(1)은, 그 성막면이 성막 조정용 기판(4)의 이면에 대향한 상태로, 보트(114)에 재치되게 된다. 성막 조정용 기판(4)의 재질에는, 사파이어 기판(1)에 성막하고자 하는 화합물 반도체막, 예를 들면, III-V족 화합물 반도체막이 성막되지 않는 것이 선택된다. III-V족 화합물 반도체막이 질화 갈륨막인 경우에는, 성막 조정용 기판(4)의 재질로서, 예를 들면, 석영이 선택된다. 본 실시예에서는 성막하는 III-V족 화합물 반도체막이 질화 갈륨막이다. 이 때문에, 성막 조정용 기판(4)의 재질로서 석영이 선택된다.
이와 같이 피처리 기판(사파이어 기판(1))과 성막 조정용 기판(석영 기판)(4)을 기판 재치 지그(보트(114))에 교대로 재치하여, 복수매의 피처리 기판(사파이어 기판(1))을, 기판 재치 지그(보트(114)에 재치하여 처리실(103) 내에 수용한다.
제1 실시 형태에 있어서는, 보트(114)에, 사파이어 기판(1)과 성막 조정용 링(2)이 교대로 재치된다.
이러한 재치 상태에 있어서는, 지주(115)에 형성된 홈(지지홈) 중 하나를 성막 조정용 링(2)이 사용하게 된다. 이 때문에, 복수의 홈 중 반밖에, 사파이어 기판(1)을 재치할 수 없게 되어, 한 번에 성막 처리가 가능한 사파이어 기판(1)의 수가 감소하게 된다.
(제3 실시 형태)
도 15는, 제3 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법에 있어서의 기판 재치 지그에의 피처리 기판 및 성막 조정용 기판의 일 재치 상태를 나타내는 단면도, 도 16은 제3 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 제3 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법에 있어서는, 사파이어 기판(1)을, 성막 조정용 기판(4) 상에 직접 재치한다. 그리고, 사파이어 기판(1)이 재치된 성막 조정용 기판(4)을, 보트(114)에 재치하도록 한다. 본 실시예에 있어서는, 사파이어 기판(1)이 재치된 성막 조정용 기판(4)은, 보트(114)의 지주(115)에 설치된 지지홈(115a)의 하나하나에 재치된다.
이와 같이, 사파이어 기판(1)을 성막 조정용 기판(4) 상에 직접 재치하는 것으로, 예를 들면, 홈(115a)의 하나하나에 사파이어 기판(1)을 재치하는 것이 가능해진다.
따라서, 제3 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 같은 이점을 얻을 수 있는 동시에, 한 번에 성막 처리 가능한 사파이어 기판(1)의 수를, 한층 더 늘리는 것이 가능해지는 이점을 얻을 수 있다.
처리의 흐름으로서, 도 16의 스텝 S1a에 나타낸 바와 같이, 복수매의 피처리 기판(사파이어 기판(1))을, 기판 재치 지그(보트(114))에 재치하여 처리실(103) 내에 수용할 때, 피처리 기판(사파이어 기판(1))을 성막 조정용 기판(4)에 재치하고, 기판 재치 지그(보트(114))에 피처리 기판(사파이어 기판(1))이 재치된 성막 조정용 기판(4)을 차례로 재치한다.
그 다음에, 도 16의 스텝 S2에 나타낸 바와 같이, 제1 실시 형태와 같이, 피처리 기판(사파이어 기판(1))의 성막면을, 성막 조정용 기판(4)의 이면에 대향시킨 상태로, 복수매의 피처리 기판(사파이어 기판(1)) 상에, 화합물 반도체막, 예를 들면, 질화 갈륨막을 성막한다.
또한, 제3 실시 형태에 있어서는, 도 13에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 직경(D2)이 사파이어 기판(1)의 직경(D1)보다 큰 성막 조정용 기판(4)을 이용하는 것이, 특히 바람직하다. 사파이어 기판(1)의 이면을, 성막 조정용 기판(4)으로 충분히 덮어 가린 상태로, 보트(114)에 재치할 수 있기 때문이다.
<제1 변형예>
도 17은, 제3 실시 형태의 제1 변형예에 따른 기판 재치 지그에의 피처리 기판 및 성막 조정용 기판의 재치 상태를 나타내는 단면도이다.
도 17에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(1)을 성막 조정용 기판(4) 상에 직접 재치하는 경우, 성막 조정용 기판(4)에, 사파이어 기판(1)을 수용하는 오목부(6)를 구비하도록 하는 것도 가능하다.
이와 같이, 성막 조정용 기판(6)에, 사파이어 기판(1)을 수용하는 오목부(6)를 구비하는 것으로, 사파이어 기판(1)의 측면 부분을 오목부(6)의 측면으로 가릴 수 있고, 사파이어 기판(1)의 측면 부분에서, 예를 들어, 질화 갈륨막의 원료 가스가 불필요하게 소비되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 사파이어 기판(1)의 측면 부분에 있어서의 원료 가스의 소비를 억제하는 것으로, 화합물 반도체막의 막 두께, 예를 들면, 질화 갈륨막의 막 두께의 면내 균일성을 한층 향상시키는데 유리한 이점을 얻을 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 18은, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법에 있어서의 기판 재치 지그에의 피처리 기판(1)의 재치 상태를 나타내는 단면도이다.
도 18에 도시한 바와 같이, 제4 실시 상태는, 제1 내지 제3 실시 형태와 보트(114)의 구조에서 차이가 난다. 제4 실시 형태에 있어서의 보트(114a)는, 복수매의 사파이어 기판(1)을 재치하는 복수의 재치부(7)를 갖추고 있다. 그리고, 이 복수의 재치부(7)에 사파이어 기판(1)이 재치되었을 때, 사파이어 기판(1)의 성막면에 대향하는 재치부(7)의 이면이, 사파이어 기판(1)에 성막하고자 하는 화합물 반도체막, 예를 들면, 질화 갈륨막이 성막되지 않는 물질로 되어 있다.
이러한 재치부(7)를 갖춘 보트(114a)를 이용하여도, 성막하고 있는 동안, 사파이어 기판(1)의 성막면은, 성막하고자 하는 화합물 반도체막이 성막되지 않는 물질과 대향하고 있으므로, 제1 내지 제3 실시 형태와 같은 이점을 얻을 수 있다.
성막하고자 하는 화합물 반도체막이 성막되지 않는 물질로서, 예를 들면, 질화 갈륨막을 성막하는 경우, 석영이 있다. 예를 들면, 재치부(7)를, 석영을 이용하여 형성할 수 있다.
<변형예>
도 19는, 제4 실시 형태의 변형예에 따른 피처리 기판의 재치 상태를 나타내는 단면도이다.
도 19에 도시한 바와 같이, 재치부(7)에는, 도 17에서 설명한 오목부(6)와 같은 오목부(6a)를 마련하는 것도 가능하다.
재치부(1)에 사파이어 기판(1)을 수용하는 오목부(6a)를 구비시킨 경우, 사파이어 기판(1)의 측면 부분에 있어 원료 가스의 소비를 억제할 수 있어 화합물 반도체막의 막 두께, 예를 들면, 질화 갈륨막의 막 두께의 면내 균일성을 한층 향상시키는데 유리한 이점을 얻을 수 있다.
(제5 실시 형태)
제5 실시 형태는, 본 발명의 실시 형태에 따른 화합물 반도체막의 성막 방법의 실시예, 보다 바람직하게 사용하는 것이 가능한 종형 뱃치식 성막 장치에 관한 것이다.
도 20은 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 뱃치식 성막 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 종단면도, 도 21은 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 뱃치식 성막 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 수평 단면도이다. 도 21에 도시하는 수평 단면은, 도 20 중의 A-A선을 따른 단면이다.
도 20에 도시하는 종형 뱃치식 성막 장치(이하 성막 장치라고 함)(200)가, 도 1에 도시한 성막 장치(100)와 다른 부분은, 성막하고자 하는 화합물 반도체막의 하나의 원소를 포함하는 클로라이드 가스를 공급하는 가스 공급계를, 존마다 독립적으로 설치한 것이다. 본 실시예에서는, 내관(102)의 하부로부터 순서대로, 보톰 존(B), 보톰 센터 존(BC), 톱 센터 존(TC), 톱 존(T)의 4개의 존이 설정되어 있다. 예를 들어, 보트(114)가 100매의 사파이어 기판(1)을 재치하는 것이 가능하다고 하면, 상기 4개의 존(B, BC, TC, T)은, 각각 약 25매씩의 사파이어 기판(1)에 대응한다. 그리고, 4개의 존(B, BC, TC, T)에 대하여, 가스 공급계(201a 내지 201d)가 각각 설치된다. 가스 공급계(201a 내지 201d)는 각각, 도 1에 도시한 성막 장치(100)와 마찬가지의 유량 제어기(MFC)(132b), 개폐 밸브(133b), 바이패스 개폐 밸브(133c) 및 개폐 밸브(133d)를 구비하고 있다. 또한, 가스 공급계(201a 내지 201d)는, 클로라이드 가스 발생부(202)를 구비하고 있다. 클로라이드 가스는, 성막하고자 하는 화합물 반도체막의 하나의 원소를 포함하고, 본 실시예에서는 갈륨을 포함하는 3염화 갈륨 가스이다.
도 22는, 클로라이드 가스 발생부(202)의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 22에 도시하는 바와 같이, 클로라이드 가스 발생부(202)는 각각, 도 1에 도시한 성막 장치(100)와 마찬가지의 클로라이드 가스 공급원(131c) 및 개폐 밸브(133e)를 구비하고 있다. 본 실시예의 성막 장치(200)는 클로라이드 가스 발생부(202)를 4개 구비하고 있으므로, 클로라이드 가스 공급원(131c) 및 개폐 밸브(133e)는 각각 4개 구비되게 된다.
4개의 클로라이드 가스 발생부(202)는 각각, 예를 들어, 100매의 사파이어 기판(1) 중의, 약 25매씩을 담당한다. 클로라이드 가스는, 4개의 클로라이드 가스 발생부(202)로부터, 보톰 존(B), 보톰 센터 존(BC), 톱 센터 존(TC), 톱 존(T)에 대하여 각각 공급된다. 본 실시예에서는, 약 25매의 사파이어 기판(1)에 대하여 3염화 갈륨 가스가 수평 방향을 따라서 사이드 플로우 방식으로, 보톰 존(B), 보톰 센터 존(BC), 톱 센터 존(TC), 톱 존(T)에 대하여 공급된다.
성막 장치(200)에 있어서의 하이드라이드 가스의 공급 방식에 대해서는, 도 1에 도시한 성막 장치(100)와 마찬가지이다. 하이드라이드 가스는, 성막하고자 하는 화합물 반도체막의 상기 하나의 원소와는 다른 별도의 원소를 포함하고, 본 실시예에서는 질소를 포함하는 암모니아 가스이다.
성막 장치(200)는, 도 21의 수평 단면도에 도시되는 바와 같이, 2개의 가스 도입관(106a, 106b)을 구비하고 있다. 하이드라이드 가스는, 내관(102)의 하부로부터 수직으로 기립하는 가스 도입관(106a, 106b)으로부터, 가스 도입관(106a, 106b) 각각에 형성된 복수의 가스 토출 구멍(106c)을 통하여 4개의 각 존 공통으로 공급된다. 본 실시예에서는 100매의 사파이어 기판(1)에 대하여 암모니아 가스가 가스 토출 구멍(106c)으로부터 수평 방향으로 토출되어, 사파이어 기판(1)의 대략 중심을 향하여 공급된다.
또한, 처리실(103)의 내부에는, 도 21의 수평 단면도에 도시되어 있는 바와 같이, 가스 도입관(106a, 106b) 외에, 내관(102)의 하부로부터 수직으로 기립하는 온도 제어기(203)가 설치되어 있다. 온도 제어기(203)는 처리실(103) 내의 온도를 모니터하고, 결과는 프로세스 컨트롤러(151)에 피드백된다. 프로세스 컨트롤러(151)는 피드백된 결과에 기초하여, 예를 들어, 처리실(103) 내의 온도가 설정된 온도로 유지되도록 가열 장치(112)를 제어한다.
또한, 가스 도입관(123a 내지 123d)(도 21 중 부호 123a)에 대해서는, 그 외주에 따라서 가이드관(204a 내지 204d)(도 21 중 부호 204a)을 설치하고, 수평 방향으로 설치된 가이드관(204a 내지 204d)에 의해 지지하도록 하여도 된다.
또한, 가이드관(204a 내지 204d)과 가열 장치(112) 사이에는, 예를 들어, 단열재(205)를 설치하도록 하여도 된다. 이와 같이, 가이드관(204a 내지 204d)과 가열 장치(112) 사이를 단열하면, 가스 도입관(123a 내지 123d) 내를 흐르는, 예를 들어, 3염화 갈륨 가스가, 가열 장치(112)로부터의 열의 영향을 받기 어렵게 할 수 있다. 이 때문에, 예를 들어, 3염화 갈륨 가스를, 설계대로의 활성도로 처리실(103) 내에 공급하고자 하는 경우에 유리해진다.
이와 같은 제3 실시 형태에 따른 성막 장치(200)에서, 예를 들어, 3염화 갈륨 가스와 같이, 열분해 온도가 낮고, 또한, 처리실(103) 내에 있어서 비교적 소비량이 큰 성질을 갖는 가스에 대해서는, 가스 발생부, 예를 들어, 클로라이드 가스 발생부(202)로부터, 처리실(103)까지의 조주(助走) 거리를, 예를 들어, 가스 도입관(123a 내지 123d)을, 수평 방향으로 배치함으로써 짧게 한다. 조주 거리를 짧게 함으로써, 예를 들어, 가스 도입관(123a 내지 123d)의 내부, 가스 도입부(104)의 내부 및 처리실(103) 내부에 있어서의 활성도의 저하를 억제할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 3염화 갈륨 가스를 높은 활성도를 유지한 채로 처리실(103) 내에 공급할 수 있어, 3염화 갈륨 가스를 보다 효율적으로 화합물 반도체막의 성막에 기여시키는 것이 가능해진다.
또한, 가스 공급계를, 처리실(103) 내에 수용되는 사파이어 기판(1)의 모두 공통으로 하는 것이 아니라, 가스 공급계(201a 내지 201d)와 같이, 존마다 분할한다. 이에 의해, 특히, 세로로 긴 가스 도입부(104)의 내부 및 세로로 긴 처리실(103)의 내부에 있어서의 3염화 갈륨 가스의 활성도의 저하를, 더 좋게 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 가스 도입관(123a 내지 123d)에 대해서는 종방향으로 배치하는 것이 아니라, 수평 방향으로 배치하도록 한다. 이에 의해, 처리실(103)의, 예를 들어, 가로로 배치되는 클로라이드 가스 공급원(202)으로부터 처리실(103)까지, 클로라이드 가스를 최단 거리로 공급할 수 있는 것, 및 수평 방향과 교차하는 종방향으로 배치되는 가열 장치(112)와의 대향 부분이 적어지고, 가스 도입관(123a 내지 123d) 내를 흐르는 가스, 예를 들어, 3염화 갈륨 가스가 가열 장치(112)의 영향을 받기 어렵게 할 수 있는 것 등의 이점도 얻을 수 있다.
또한, 예를 들어, 암모니아 가스와 같이, 높은 활성화 에너지가 필요한 가스에 대해서는, 반대로 조주 거리를 3염화 갈륨 가스보다 길게 한다. 본 실시예에서는, 암모니아 가스를, 세로로 긴 처리실(103) 내에, 내관(102)의 하부로부터 수직으로 기립하는 가스 도입관(106a, 106b) 중을 조주시킨다. 조주 거리를 길게 함으로써, 암모니아 가스에는 열 에너지가 더 가해지게 되어, 활성도를 더욱 향상시킬 수 있다고 하는 이점을 얻을 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 암모니아 가스를 보다 높은 활성도로 처리실(103) 내에 공급할 수 있어, 암모니아 가스를 보다 효율적으로 화합물 반도체막의 성막에 기여시키는 것도 가능해진다.
이와 같이 제3 실시 형태에 따른 성막 장치에 따르면, 화합물 반도체를 구성하는 하나의 원소를 포함하는 가스, 및 상기 화합물 반도체를 구성하고, 상기 하나의 원소와는 다른 별도의 원소를 포함하는 가스에 대하여 각각 적절한 조주 거리를 부여한다. 이 구성을 구비함으로써, 상기 하나의 원소를 포함하는 가스 및 상기 다른 원소를 포함하는 가스를, 각각 보다 높은 활성도를 가진 채로, 처리실(103) 내에 공급할 수 있다. 따라서, 화합물 반도체막의 보다 효율적인 성막이 가능해진다고 하는 이점을 얻을 수 있다.
또한, 성막 장치(200)를 사용한 화합물 반도체막, 예를 들어, 질화 갈륨막의 성막 조건의 일례를 도시해 둔다.
성막 온도: 1000℃
성막 압력: 133Pa(1Torr)
N2 가스 유량: 50sccm(GaCl3 가스 픽업용)
NH3 가스 유량: 2slm
성막 시간에 대해서는 도시되어 있지 않지만, 이것은 성막 시간이 질화 갈륨막의 막 두께에 따라서 바뀌기 때문이다. 성막 시간에 대해서는, 막 두께에 따라서 적절하게 조정되면 된다.
또한, 질화 갈륨막의 성막시에, GaCl3 가스 및 NH3 가스는 동시에 처리실(103) 내에 공급하도록 하여도 되고, GaCl3 가스와 NH3 가스를 교대로 처리실(103) 내에 공급하도록 하여도 된다.
또한, 본 실시예에서는, 2개의 가스 도입관(106a, 106b)을 구비하고 있는 예를 나타냈지만, 가스 도입관에 대해서는, 필요한 가스 유량과, 가스 공급의 균일성을 고려하여 적어도 1개 이상의 가스 도입관이 사파이어 기판(1)의 근방에 설치되면 된다.
이상, 본 발명을 제1 내지 제5 실시 형태에 따라서 설명하였지만, 본 발명은, 상기 제1 내지 제5 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형 가능하다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 실시 형태에서는, 성막 조정용 링(2)의 링부(2a)가, 사파이어 기판(1)의 성막면의 주연부 상방 및 사파이어 기판(1)의 외방 주위 상방의 양쪽을 덮도록 하였다. 그러나, 화합물 반도체를 구성하는 하나의 원소, 예를 들어, III족 원소, 예를 들어, 갈륨이, 성막되는 III-V족 화합물 반도체막의 표면 모폴러지를 개선하기 위한 최적의 농도로 하여, 사파이어 기판(1)의 성막면 상방에 도달되는 것이면, 상기 링부(2a)는 성막면의 주연부 상방은 덮지 않고, 사파이어 기판(1)의 외방 주위 상방만을 덮도록 하여도 된다.또한, 예를 들어, 상기 제1, 제2 실시 형태에서는, 성막 조정용 링(2)을 사파이어제로 하였지만, 성막 조정용 링(2)의 전체를 사파이어제로 하는 것 외에, 성막 조정용 링(2)의 표면을 사파이어로 피복하는 것도 가능하다.
또한, 예를 들면, 상기 제1, 제2 실시 형태에 있어서는, 성막 조정용 링(2)을 석영제로 하였지만, 성막 조정용 링(2)의 전체를 석영제로 하는 것 외에, 성막 조정용 링(2)의 표면을 석영으로 피복하거나, 혹은 성막 조정용 링(2)의 사파이어 기판(1)의 성막면과 대향하는 대향면을 석영으로 피복하는 것도 가능하다.
또한, 예를 들어, 상기 제2 실시 형태에 있어서, 성막 조정용 링(2)과 병용된 성막 조정용 기판(4)에 대해서는 석영제로 하였지만, 성막 조정용 기판(4)의 전체를 석영제로 하는 것 외에, 성막 조정용 기판(4)의 표면을 석영으로 피복하거나, 혹은 성막 조정용 기판(4)의, 사파이어 기판(1)의 성막면과 대향하는 대향면을 석영으로 피복하는 것도 가능하다.
또한, 성막 조정용 기판(4) 외, 제4 실시 형태에 대해 설명한 재치부(7)에 있어서는, 그 표면을 석영, 또는 성막하고자 하는 화합물 반도체막이 성막되지 않는 산화물이나 금속 산화물로 피복하거나 혹은 재치부(7)의, 사파이어 기판(1)의 성막면과 대향하는 대향면을 석영 또는 상기 산화물이나 금속 산화물로 피복하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 화합물 반도체막을 성막하는 기판으로서 사파이어 기판을 사용하였지만, 기판은 사파이어에 한정되지 않고, SiC 기판이나, Si 기판 등도 사용할 수 있다.
또한, 성막 조정용 기판(4)의 표면을 석영 대신에 금속 산화물로 피복하거나, 혹은 성막 조정용 기판(4)의, 사파이어 기판(1)의 성막면과 대향하는 대향면을 석영 대신에 산화물, 예를 들어, 금속 산화물로 피복하는 것도 가능하다. 이 경우의 산화물이나 금속 산화물이지만, 성막하고자 하는 화합물 반도체막이 성막되지 않는 산화물이나 금속 산화물이 선택되면 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 종형 뱃치식 성막 장치를 사용해서 질화 갈륨막을 성막하는 예를 나타냈지만, 물론 매엽식 성막 장치를 사용하는 것도 가능하고, 종형 이외의 뱃치식 성막 장치를 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 화합물 반도체막, 예를 들어, 질화 갈륨막의 성막 방법으로서, 고체 3염화 갈륨을 기화시키고, 3염화 갈륨 가스를 픽업해서 처리실(103)에 캐리어 가스와 함께 운반하는 예를 나타냈다. 이와 같은 성막 방법은, 클로라이드 수송 LPCVD법(Chloride transport LP-CVD)이라고도 불리는 방법이다. 그러나, 화합물 반도체막의 성막 방법은, 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, HVPE법이나, MOCVD법을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 화합물 반도체막을 성막하기 위해, 화합물 반도체를 구성하는 하나의 원소를 포함하는 클로라이드 가스를 처리실(103)에 공급하도록 하였지만, 성막하고자 하는 화합물 반도체막에 따라서, 클로라이드 가스 대신에 할로겐 가스로 하여도 된다.
그리고, 상기 실시 형태에서는, 화합물 반도체막으로서 질화물 반도체막, 예를 들어, 질화 갈륨막을 예시하였지만 질화 갈륨막 이외의 질화물 반도체막이나 III-V족 화합물 반도체막을 성막할 때에도, 또한, II-IV족 화합물 반도체막을 성막할 때에도 본 발명의 실시예를 적용할 수 있다. 이들 경우에는, 예를 들어, 성막 조정용 링(2)의 재질 또는 피막으로서, 성막하고자 하는 III-V족 화합물 반도체막이나 II-IV족 화합물 반도체막이 성막되는 재질, 예를 들어, 화합물 반도체막이 성막되는 기판과 동일한 재질 등을 선택함으로써, 상기 제1, 제2 실시 형태에 있어서 얻어진 이점과 마찬가지의 이점을 얻을 수 있다.
그리고, 상기 실시 형태에 있어서는, 화합물 반도체막으로서 질화물 반도체막, 예를 들면, 질화 갈륨막을 예시하였지만 질화 갈륨막 이외의 질화물 반도체막이나 III-V족 화합물 반도체막을 성막할 때에도, 또, Ⅱ-Ⅳ족 화합물 반도체막을 성막할 때에도 이 발명을 적용할 수 있다. 이러한 경우에는, 예를 들면, 성막 조정용 링(2)이나 재치부(7)의 재질 또는 피막으로서 성막하고자 하는 III-V족 화합물 반도체막이나 Ⅱ-Ⅳ족 화합물 반도체막이 성막되지 않는, 또는 거의 성막되지 않는 재질, 예를 들면, 석영, 산화물이나 금속 산화물 등을 선택함으로써, 상기 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서 얻을 수 있는 이점을 얻을 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에 있어서의 성막 조정용 기판(4)의 재질 또는 피막에 대해서도, 성막하고자 하는 III-V족 화합물 반도체막이나 II-IV족 화합물 반도체막이 성막되지 않는, 또는, 거의 성막되지 않는 재질, 예를 들어, 석영, 산화물이나 금속 산화물 등을 선택함으로써, 상기 제2 실시 형태에 있어서 얻어진 이점과 마찬가지의 이점을 얻을 수 있다.
또한, 보트(114)의 지주(115)에는, 통상, 등간격(d)으로 홈이 형성되어 있고, 이 홈에 피재치체, 상기 실시 형태에서는, 예를 들어, 사파이어 기판(1)이 실린다. 예를 들어, 제1 실시 형태에서는, 등간격(d)으로 형성된 홈 4개에 대해 1매의 사파이어 기판(1)을 재치하고, 3개의 블랭크 중 1개에 성막 조정용 링(2)을 재치하였다. 성막 조정용 링(2)과 사파이어 기판(1)의 간격은 "3d"로 된다. 그러나, 홈은, 지주(115)에 등간격(d)으로 형성하지 않아도, 성막 조정용 링(2)과 사파이어 기판(1)의 간격이 "2d 이상"으로 되도록 형성하도록 하여도 된다. 그와 같은 변형예의 일례를 도 23에 도시한다.
도 23에 도시하는 바와 같이, 홈(115a)은, 지주(115)에, 간격이 "d", "2d" 및 간격이 "3d"로 형성되어 있다. 이와 같이 보트(114)는 변형되어도 된다. 또한, 홈(115a)은, 도 23에 도시하는 바와 같이, 간격이 "d"인 부분 외에, 간격이 "2d"인 부분과, 간격이 "3d"인 부분이 혼재되어도 되고, 또한, 간격이 "d"인 부분에 간격이 "2d"인 부분만, 혹은 간격이 "d"인 부분에 간격이 "3d"인 부분만으로 되어도 된다. 또한, 간격에 대해서는 "d"를 초과하는 값이면 되지만, 실용적으로는 "2d" 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 처리실(103)을 구성하는 구성 부품, 예를 들어, 외관(101), 내관(102)이나, 처리실(103) 내에 수용되는 부품, 예를 들어, 가스 도입부(104), 가스 도입관(106), 보트(114)나 보트의 지주(115)의 재질 또는 피막도 또한, 성막하고자 하는 III-V족 화합물 반도체막이나 II-IV족 화합물 반도체막이 성막되지 않는, 또는, 거의 성막되지 않는 재질, 예를 들어, 석영, 산화물이나 금속 산화물 등을 선택하면, 상기 제1 내지 제3 실시 형태에 있어서 얻어진 이점을, 보다 한층 더 좋게 얻을 수 있다.
그 밖에, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형할 수 있다.
1: 사파이어 기판
2: 성막 조정용 링
3: 질화 갈륨막
4: 성막 조정용 기판
5: 오목부

Claims (18)

  1. 피처리 기판 상에, 화합물 반도체막을 성막하는 화합물 반도체막의 성막 방법으로서,
    복수매의 피처리 기판을, 기판 재치 지그에 재치하는 공정과,
    상기 피처리 기판을 처리실 내에 수용하는 공정과,
    상기 처리실 내에 수용된 상기 복수매의 피처리 기판을 가열하는 공정과,
    상기 복수매의 피처리 기판이 수용된 상기 처리실 내에, 화합물 반도체를 구성하는 하나의 원소를 포함하는 가스, 및 상기 화합물 반도체를 구성하고, 상기 하나의 원소와는 다른 별도의 원소를 포함하는 가스를 공급하는 공정과,
    상기 복수매의 피처리 기판 상에 화합물 반도체막을 성막하는 공정을 구비하고,
    상기 수용 공정에 있어서, 상기 기판 재치 지그에, 상기 피처리 기판을, 적어도 하나의 블랭크를 두면서 재치하는 공정과, 상기 적어도 하나의 블랭크에 상기 피처리 기판에 성막하고자 하는 화합물 반도체막을 성막하는데 이용되는 성막 조정용 링을 재치하는 공정과, 상기 피처리 기판 및 상기 성막 조정용 링을 상기 처리실 내에 수용하는 공정을 구비하고,
    상기 성막 공정에 있어서, 상기 피처리 기판의 성막면을, 상기 성막 조정용 링과 대향시킨 상태에서, 상기 피처리 기판 상에 상기 화합물 반도체막을 성막하는 화합물 반도체막의 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 재치 지그는, 상기 피처리 기판 및 상기 성막 조정용 링을, 종방향으로 복수로 재치 가능한 화합물 반도체막의 성막 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 성막 조정용 링의 크기는 상기 피처리 기판의 크기보다도 크고,
    상기 성막 조정용 링의 링부는, 적어도 상기 피처리 기판의 외방 주위 상방에 대향되는 화합물 반도체막의 성막 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 성막 공정에 있어서, 상기 피처리 기판 및 상기 성막 조정용 링이 재치된 상기 기판 처리 지그를 회전시키는 화합물 반도체막의 성막 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공급 공정에 있어서, 상기 하나의 원소를 포함하는 가스 및 상기 다른 원소를 포함하는 가스는, 상기 피처리 기판의 성막면을 따라서 공급되는 화합물 반도체막의 성막 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 성막 조정용 링의 재질은, 상기 피처리 기판의 재질과 동일한 화합물 반도체막의 성막 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 화합물 반도체막은, V족 원소로서 질소를 사용한 질화물 반도체막인 화합물 반도체막의 성막 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 질화물 반도체막은 질화 갈륨막인 화합물 반도체막의 성막 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 재치 공정에 있어서, 상기 피처리 기판은, 상기 피처리 기판에 성막하고자 하는 화합물 반도체막이 성막되지 않는 성막 조정용 기판 상에 재치되고, 상기 피처리 기판이 재치된 상기 성막 조정용 기판을 상기 재치기 기판 재치 지그에 재치하는 화합물 반도체막의 성막 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 성막 조정용 기판은, 상기 피처리 기판을 수용하는 오목부를 구비하는 화합물 반도체막의 성막 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 화합물 반도체막이 질화 갈륨막일 때,
    상기 성막 조정용 기판이 석영제, 혹은 상기 성막 조정용 기판의, 적어도 상기 피처리 기판의 성막면에 대향하는 대향면이 석영으로 덮혀 있는 화합물 반도체막의 성막 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 수용 공정에 있어서, 상기 기판 재치 지그에, 상기 피처리 기판과 상기 피처리 기판에 성막하고자 하는 화합물 반도체막이 성막되지 않는 성막 조정용 기판을 교대로 재치하는 화합물 반도체막의 성막 방법.
  13. 피처리 기판 상에, 화합물 반도체막을 성막하는 화합물 반도체막의 성막 장치로서,
    화합물 반도체막이 성막되는 복수매의 피처리 기판을, 기판 재치 지그에 재치하여 수용하는 처리실과,
    상기 복수매의 피처리 기판을 수용한 상기 처리실 내에, 화합물 반도체를 구성하는 하나의 원소를 포함하는 가스, 및 상기 화합물 반도체를 구성하고, 상기 하나의 원소와는 다른 별도의 원소를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 처리실 내에 수용된 상기 복수매의 피처리 기판을 가열하는 가열 장치와,
    상기 기판 재치 지그에 상기 피처리 기판을 재치하고, 상기 기판 재치 지그에 재치된 상기 피처리 기판을 상기 처리실에 수용하는 재치 수용 장치와,
    상기 가스 공급부, 상기 가열 장치 및 상기 재치 수용 장치를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 제1항에 기재된 화합물 반도체막의 성막 방법이 실시되도록, 상기 가스 공급부, 상기 가열 장치 및 상기 재치 수용 장치를 제어하는 화합물 반도체막의 성막 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 화합물 반도체막은, V족 원소로서 질소를 사용한 질화물 반도체막인 화합물 반도체막의 성막 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 질화물 반도체막은 질화 갈륨막인 화합물 반도체막의 성막 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 화합물 반도체막이 질화 갈륨막일 때,
    상기 성막 조정용 기판이 석영제, 혹은 상기 성막 조정용 기판의, 적어도 상기 피처리 기판의 성막면에 대향하는 대향면이 석영으로 덮혀 있는 화합물 반도체막의 성막 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 기판 재치 지그는, 상기 피처리 기판을 재지하는 재치부를 복수개 구비하고, 상기 재치부에 상기 피처리 기판이 재치되었을 때, 상기 피처리 기판의 성막면에 대향하는 상기 재치부의 대향면은, 상기 피처리 기판에 성막하고자 하는 화합물 반도체막이 성막되지 않는 물질로 되어 있는 화합물 반도체막의 성막 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 재치부는, 상기 피처리 기판을 수용하는 오목부를 갖는 화합물 반도체막의 성막 장치.
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