TOP > 国内特許検索 > 半導体薄膜製造装置及び窒化物半導体の製造方法

半導体薄膜製造装置及び窒化物半導体の製造方法 コモンズ

国内特許コード P130009848
掲載日 2013年8月13日
出願番号 特願2010-199230
公開番号 特開2012-059784
登録番号 特許第5655199号
出願日 平成22年9月6日(2010.9.6)
公開日 平成24年3月22日(2012.3.22)
登録日 平成26年12月5日(2014.12.5)
発明者
  • 大川 和宏
  • 平子 晃
  • 谷口 直之
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 半導体薄膜製造装置及び窒化物半導体の製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】基板面内均一性を保ちながら原料利用効率を向上させ、かつ半導体製造コストを削減させた半導体薄膜製造装置及び窒化物半導体の製造方法を提供する。
【解決手段】温度特性調整機構40により、サファイア基板7の対向面の反応炉壁面を500~700K(より望ましくは550~650K)に制御すると基板上流からの距離に対するGaN成長レートの特性が最も線形に近く基板面内均一性を保つことができる。そして、この範囲では原料利用効率も37.5%程度と高い。原料反応領域Aにおいて、下方からの温風を温度特性調整機構40により調整して原料反応領域Aにおけるガスの流れを安定かつ一様にさせる。その結果、基板面内均一性を保ちながら原料利用効率を向上させることができる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


白色LEDや青色LEDの構成材料である窒化物半導体を結晶成長させるためのMOCVD(有機金属気相成長)分野に適用される半導体薄膜製造装置として、従来、図6の構成のものが知られている。



図6において、石英ガラスを材料とし、断面が四角形状で1~10mm程度の高さを有するフローチャネル1が配設されている。フローチャネル1内には、図中左方より気相原料ガスが流されている。フローチャネル1の底面中央部分には切欠3が形成され、この切欠3内に円板状の石英トレイ5が配置されている。そして、この石英トレイ5の上には6インチのサファイア基板7が載置されている。



石英トレイ5はサセプタ9により支持されており、かつ、このサセプタ9は回転自在になっている。この図6の従来の半導体薄膜製造装置の縦断面を図7に示す。図7において、サセプタ9の内部にはヒーター11が配設され、サセプタ9を介してサファイア基板7を加熱するようになっている。



図7中に示したサファイア基板7上の原料反応領域Aでは、気相原料ガスが加熱されることで熱分解された原料ガス分子がサファイア基板7上に堆積し、薄膜が気相成長される。原料反応領域A以外の部分は空冷又は水冷されている(特許文献1参照)。
また、フローチャネル1の上面のヒーター11と対峙する位置に別途ヒーターを配設した例が開示されている(特許文献2参照)。

産業上の利用分野


本発明は半導体薄膜製造装置及び窒化物半導体の製造方法に係わり、特に基板面内均一性を保ちながら原料利用効率を向上させ、かつ半導体製造コストを削減させた半導体薄膜製造装置及び窒化物半導体の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属源を含むガスと窒素源を含むガスとをキャリアガスで運び、フローチャネル内に導入するガス導入手段と、
該フローチャネル内に配設された基板と、
該基板の周囲において前記ガス導入手段で導入されたガスを加熱又は冷却する加熱等手段と、
前記基板に対峙して配設され、該加熱等手段で加熱又は冷却されたガスの温度を温度特性調整率が所定の範囲内の比率となるように調整する温度特性調整手段とを備えた半導体薄膜製造装置であって、
前記温度特性調整率が、前記温度特性調整手段による制御を行ったときの前記基板のガス上流端での温度と該基板のガス下流端での温度間の差である第1の温度偏差を、該温度特性調整手段による制御の行われないときの前記基板のガス上流端での温度と該基板のガス下流端での温度間の差である第2の温度偏差で除した比率であり、
前記所定の範囲内の比率が15%~35%であり、
前記温度特性調整手段による制御を行ったときの前記基板の対向面の反応炉壁面における温度が該基板のガス上流端に対応する位置で550K以上、該基板のガス下流端に対応する位置で700K以下であり、あるいは、前記温度特性調整手段による制御を行ったときの前記基板の対向面の反応炉壁面における温度が該基板のガス上流端に対応する位置で700K以下、該基板のガス下流端に対応する位置で550K以上であることを特徴とする半導体薄膜製造装置。

【請求項2】
前記温度特性調整手段が、
複数の温度計と、
該温度計に対応して配設された複数のヒーターと、
前記各温度計で計測された温度が所定の設定温度値となるように前記各ヒーターを制御する制御手段と、
少なくとも一つの冷却管とを備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体薄膜製造装置。

【請求項3】
金属源を含むガスと窒素源を含むガスとをキャリアガスで運び、フローチャネル内に導入し、
該フローチャネル内に配設された基板の周囲において前記導入されたガスを加熱又は冷却し、
該加熱又は冷却により前記基板周囲に生じた温度特性に対し、前記基板に対向したフローチャネル壁面の温度が550~700Kの範囲内となるように更に加熱及び/又は冷却により温度調整することで、化学反応された窒化物を前記基板上に堆積成長させることを特徴とする窒化物半導体の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2010199230thum.jpg
出願権利状態 登録
上記の特許・技術に関心のある方は、下記問合せ先にご相談下さい。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close