JP2007039272A - Hydride vapor growth system, method for producing group iii nitride semiconductor substrate and group iii nitride semiconductor substrate - Google Patents
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Abstract
Description
Translated fromJapanese本発明は、ハイドライド気相成長装置、III族窒化物半導体基板の製造方法、III族窒化物半導体基板に関する。 The present invention relates to a hydride vapor phase growth apparatus, a group III nitride semiconductor substrate manufacturing method, and a group III nitride semiconductor substrate.
近年、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ基板を製造する方法として、ハイドライド気相成長法（以下、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、ＡｌＧａＮ膜を成膜する場合には、気相成長装置の反応管内に、一対の供給管を配置し、各供給管内にそれぞれ金属Ａｌと金属Ｇａを配置する。そして各供給管に、塩素（ＨＣｌ）ガスを供給し、三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガス、塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガスを発生させる。
この反応は以下の式１、式２で示される。In recent years, a hydride vapor phase epitaxy method (hereinafter referred to as HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) method) has been used as a method for producing AlGaN and AlN substrates (see, for example, Patent Document 1).
For example, when forming an AlGaN film, a pair of supply pipes are arranged in a reaction tube of a vapor phase growth apparatus, and metal Al and metal Ga are arranged in each supply pipe. Then, chlorine (HCl) gas is supplied to each supply pipe to generate aluminum trichloride (AlCl3 ) gas and gallium chloride (GaCl) gas.
This reaction is represented by the following formulas 1 and 2.
Ａｌ＋３ＨＣｌ ← → ＡｌＣｌ３＋（３／２）Ｈ２・・・（式１）Al + 3HCl ← → AlCl3 + (3/2) H2 (Formula 1)
Ｇａ＋ＨＣｌ ← → ＧａＣｌ＋（1／２）Ｈ２・・・（式２）Ga + HCl ← → GaCl + (1/2) H2 (Formula 2)
また、一方で、アンモニア（ＮＨ３）ガスを反応管内に供給する。
そして、各供給管から排出されるＡｌＣｌ３ガス、ＧａＣｌガスと、ＮＨ３ガスとを反応させて、ＡｌＧａＮ膜を成膜する（式３、式４）。On the other hand, ammonia (NH3 ) gas is supplied into the reaction tube.
Then, AlCl3 gas, GaCl gas and NH3 gas discharged from each supply pipe are reacted to form an AlGaN film (formula 3 and formula 4).
ＡｌＣｌ３＋ＮＨ３ ← → ＡｌＮ＋３ＨＣｌ・・・（式３）AlCl3 + NH3 ← → AlN + 3HCl (Formula 3)
ＧａＣｌ＋ＮＨ３ ← → ＧａＮ＋ＨＣｌ＋Ｈ２・・・（式４）GaCl + NH3 ← → GaN + HCl + H2 (Formula 4)
従来のハイドライド気相成長法により、ＡｌＧａＮ膜を成膜する場合には、以下の課題が生じていた。
ＡｌＣｌ３ガスの反応性が極めて高いため、ＡｌＮの生成速度は非常に速い。そのため、供給管からＡｌＣｌ３ガスが排出された直後に、ＮＨ３ガスと反応し、基板に到達する前に、供給管の供給口近傍で、ＡｌＮが優先的に析出してしまうことがある。そのため、供給管の供給口にＡｌＮが析出してしまい、ＡｌＧａＮ膜の成膜自体が困難となることがある。
また、ＡｌＮが優先的に析出してしまうことで、所望の組成比のＡｌＧａＮ膜を得ることが困難となる。When forming an AlGaN film by a conventional hydride vapor phase growth method, the following problems have occurred.
Since the reactivity of AlCl3 gas is extremely high, the production rate of AlN is very fast. Therefore, immediately after the AlCl3 gas is discharged from the supply pipe, AlN may preferentially precipitate near the supply port of the supply pipe before reacting with the NH3 gas and reaching the substrate. For this reason, AlN is deposited at the supply port of the supply pipe, which may make it difficult to form the AlGaN film itself.
In addition, AlN is preferentially deposited, making it difficult to obtain an AlGaN film having a desired composition ratio.
また、上述した式３、式４で示したように、ＡｌＧａＮ膜を成膜する際には、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＨＣｌが生じるが、同時に、発生したＨＣｌとＡｌＧａＮとでエッチング反応が生じる。
エッチング反応は次の式５と式６によって表される。Further, as shown in the above-described formulas 3 and 4, when an AlGaN film is formed, AlN, GaN, and HCl are generated. At the same time, an etching reaction occurs between the generated HCl and AlGaN.
The etching reaction is expressed by the following equations 5 and 6.
ＧａＮ＋ＨＣｌ ← → ＧａＣｌ＋（１／２）Ｎ２＋（1／２）Ｈ２・・・（式５）GaN + HCl ← → GaCl + (1/2) N2 + (1/2) H2 (Formula 5)
ＡｌＮ＋３ＨＣｌ ← → ＡｌＣｌ３＋（1／２）Ｎ２＋（３／２）Ｈ２・・・（式６）AlN + 3HCl ← → AlCl3 + (1/2) N2 + (3/2) H2 (Formula 6)
ＨＣｌガスによるＧａＮのエッチング速度は、ＨＣｌガスによるＡｌＮのエッチング速度よりも、きわめて速い。
前述したように、従来のハイドライド気相成長法では、基板に到達する前に、供給管の供給口近傍で、ＡｌＮが優先的に析出してしまうため、このＡｌＮの析出に伴い多量のＨＣｌガスが生じる。この多量のＨＣｌにより、ＧａＮがエッチングされることとなるので、これによっても、所望の組成比のＡｌＧａＮ膜を得ることが困難となる。The etching rate of GaN with HCl gas is much faster than the etching rate of AlN with HCl gas.
As described above, in the conventional hydride vapor phase growth method, AlN is preferentially deposited near the supply port of the supply pipe before reaching the substrate. Therefore, a large amount of HCl gas accompanies this AlN precipitation. Occurs. Since GaN is etched by this large amount of HCl, it is difficult to obtain an AlGaN film having a desired composition ratio.
なお、ＡｌＧａＮ膜を成膜する例をあげて、従来のハイドライド気相成長法の課題を説明したが、ＡｌＮ膜を成膜する際にも、供給管からＡｌＣｌ３ガスが排出された直後に、ＮＨ３ガスと反応し、基板に到達する前に、供給管の供給口近傍で、ＡｌＮが優先的に析出してしまう。この場合においても、供給管の供給口にＡｌＮが付着してしまいＡｌＮ膜の成膜が困難となることがある。The problem of the conventional hydride vapor phase epitaxy method has been described by giving an example of forming an AlGaN film, but also when forming an AlN film, immediately after the AlCl3 gas is discharged from the supply pipe, Before reacting with the NH3 gas and reaching the substrate, AlN is preferentially deposited in the vicinity of the supply port of the supply pipe. Even in this case, AlN may adhere to the supply port of the supply pipe, making it difficult to form the AlN film.
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、Ａｌのハロゲン化物を含む第一の反応ガスを供給する供給口近傍でのＡｌ系窒化物の析出を抑制する技術を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a technique for suppressing precipitation of Al-based nitride in the vicinity of a supply port for supplying a first reaction gas containing an Al halide.
本発明によれば、Ａｌのハロゲン化物を含む第一の反応ガスと、水素化窒素ガスを含む第二の反応ガスとを、基板に対して略同一方向から供給し、前記基板上に膜を形成するハイドライド気相成長装置であって、前記基板を保持する基板保持部材と、前記第一の反応ガスと、前記第二の反応ガスとが供給されるとともに、前記基板保持部材を収容する反応管と、前記反応管内に形成され、前記第一の反応ガスを生成する反応ガス生成室、この反応ガス生成室と連通し、前記反応管の前記基板保持部材に保持された基板に対し、前記第一の反応ガスを供給する第一の反応ガス供給口、および、前記反応ガス生成室内に、ハロゲンガスと前記第一の反応ガスを希釈するためのキャリアガスとを導入する導入部を有する反応ガス生成部と、前記基板保持部材に保持された前記基板に対し、前記第二の反応ガスを供給する第二の反応ガス供給口を有する第二の反応ガス供給部と、を備え、前記第一の反応ガス供給口は、前記第二の反応ガス供給口よりも、上流側に配置されており、前記第一の反応ガス供給口よりも下流側に配置されるとともに、前記第二の反応ガス供給口よりも上流側に配置され、第二の反応ガスが第一の反応ガス供給口近傍に流入することを制限する流入規制部を有することを特徴とするハイドライド気相成長装置を提供することができる。 According to the present invention, a first reaction gas containing an Al halide and a second reaction gas containing a nitrogen hydride gas are supplied to the substrate from substantially the same direction, and a film is formed on the substrate. A hydride vapor phase growth apparatus to be formed, wherein a substrate holding member that holds the substrate, the first reaction gas, and the second reaction gas are supplied, and a reaction that houses the substrate holding member A reaction gas generation chamber that is formed in the reaction tube and that generates the first reaction gas, communicates with the reaction gas generation chamber, and the substrate held by the substrate holding member of the reaction tube. A reaction having a first reaction gas supply port for supplying a first reaction gas, and an introduction section for introducing a halogen gas and a carrier gas for diluting the first reaction gas into the reaction gas generation chamber. Gas generating unit and the substrate A second reaction gas supply unit having a second reaction gas supply port for supplying the second reaction gas to the substrate held by a holding member, wherein the first reaction gas supply port is The second reactive gas supply port is disposed upstream of the second reactive gas supply port, and is disposed downstream of the first reactive gas supply port and upstream of the second reactive gas supply port. It is possible to provide a hydride vapor phase growth apparatus characterized in that the apparatus has an inflow restricting portion that is disposed in the flow path and restricts the second reactive gas from flowing into the vicinity of the first reactive gas supply port.
この構成によれば、ハイドライド気相成長装置は、第一の反応ガス供給口近傍への第二の反応ガスの流入を規制する流入規制部を有しているので、第一の反応ガス供給口近傍での第一の反応ガスと、第二の反応ガスとの反応を抑制することができる。
また、反応ガス生成部の反応ガス生成室では、生成された第一の反応ガスが、キャリアガスにより希釈されている。反応ガス生成部の第一の反応ガス供給口からは希釈された第一の反応ガスが排出されるので、反応ガス生成部の第一の反応ガス供給口近傍においても、第一の反応ガスと、第二の反応ガスとの反応が起こりにくくなる。According to this configuration, since the hydride vapor phase growth apparatus has the inflow restricting portion that restricts the inflow of the second reaction gas into the vicinity of the first reaction gas supply port, the first reaction gas supply port The reaction between the first reaction gas and the second reaction gas in the vicinity can be suppressed.
In the reaction gas generation chamber of the reaction gas generation section, the generated first reaction gas is diluted with a carrier gas. Since the diluted first reaction gas is discharged from the first reaction gas supply port of the reaction gas generation unit, the first reaction gas and the first reaction gas also in the vicinity of the first reaction gas supply port of the reaction gas generation unit The reaction with the second reactive gas is less likely to occur.
さらに、反応ガス生成部の第一の反応ガス供給口は、第二の反応ガス供給口よりも、上流側に配置されており、第二の反応ガス供給口から排出された第二の反応ガスが、第一の反応ガス供給口側に流れにくくなっているので、反応ガス生成部の第一の反応ガス供給口近傍における第一の反応ガスと、第二の反応ガスとの反応を防止することができる。
このように、反応ガス生成部の第一の反応ガス供給口近傍における第一の反応ガスと、第二の反応ガスとの反応を防止することができるので、第一の反応ガス供給口にＡｌ系窒化物が付着して、成膜が困難となってしまうことを防止できる。Further, the first reaction gas supply port of the reaction gas generation unit is disposed upstream of the second reaction gas supply port, and the second reaction gas discharged from the second reaction gas supply port. However, since it is difficult to flow to the first reaction gas supply port side, the reaction between the first reaction gas and the second reaction gas in the vicinity of the first reaction gas supply port of the reaction gas generation unit is prevented. be able to.
Thus, the reaction between the first reaction gas and the second reaction gas in the vicinity of the first reaction gas supply port of the reaction gas generation unit can be prevented, so that the first reaction gas supply port has Al. It can prevent that system nitride adheres and film formation becomes difficult.
本発明では、前記第二の反応ガス供給口から前記基板保持部材に向かって流れる前記第二の反応ガスの流れ方向と交差する方向に、前記第一の反応ガス供給口から第一の反応ガスが排出されるように、前記第一の反応ガス供給口が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第一の反応ガス供給口からは、第二の反応ガスの流れ方向と交差する方向に、第一の反応ガスが排出されている。換言すると、第一の反応ガス供給口が第二の反応ガスの流れ方向に対し、平行に開口しており、直交するような方向には開口していないといえる。
そのため、第二の反応ガスが逆流するようなことがあっても、第一の反応ガス供給口内に第二の反応ガスが入ってしまうことを防止できる。これにより、第一の反応ガス供給口でのＡｌ系窒化物の析出を防止することができる。In the present invention, the first reaction gas is supplied from the first reaction gas supply port in a direction crossing the flow direction of the second reaction gas flowing from the second reaction gas supply port toward the substrate holding member. It is preferable that the first reactive gas supply port is provided so as to be discharged.
According to this configuration, the first reaction gas is discharged from the first reaction gas supply port in a direction crossing the flow direction of the second reaction gas. In other words, it can be said that the first reactive gas supply port opens in parallel to the flow direction of the second reactive gas and does not open in a direction perpendicular to the flow direction.
Therefore, even if the second reaction gas flows backward, the second reaction gas can be prevented from entering the first reaction gas supply port. Thereby, precipitation of Al nitride at the first reaction gas supply port can be prevented.
さらに、本発明では、前記反応ガス生成部の前記流入規制部は、第二の反応ガス供給口から、前記基板保持部材に向かって流れる前記第二の反応ガスの流れ方向と直交する流入規制壁部を含むことが好ましい。
流入規制部が、第二の反応ガスの流れ方向と略直交する流入規制壁部を有することで、第二の反応ガスが逆流するようなことがあっても、流入規制壁部により、第二の反応ガスの逆流を遮断することができる。Further, in the present invention, the inflow restricting portion of the reaction gas generating portion is an inflow restricting wall orthogonal to the flow direction of the second reactive gas flowing from the second reactive gas supply port toward the substrate holding member. It is preferable that a part is included.
Since the inflow restricting portion has the inflow restricting wall portion that is substantially orthogonal to the flow direction of the second reactive gas, even if the second reactive gas may flow backward, It is possible to block the back flow of the reaction gas.
また、本発明では、前記導入部へのキャリアガスの導入方向と、前記第一の反応ガス供給口からの第一の反応ガスの排出方向とは略直交することが好ましい。
導入部へのキャリアガスの導入方向と、第一の反応ガス供給口からの第一の反応ガスの排出方向とが同じ方向である場合には、導入部に挿入されたキャリアガスが、すぐに第一の反応ガス供給口から排出されてしまうこととなる。そのため、反応ガス生成室内において、第一の反応ガスをキャリアガスにより充分に希釈できない場合がある。
これに対し、本発明では、導入部へのキャリアガスの導入方向と、第一の反応ガス供給口からの第一の反応ガスの排出方向とを略直交させることで、反応ガス生成室内にキャリアガスを充填させることができ、第一の反応ガスをキャリアガスにより充分に希釈することができる。
これにより、第一の反応ガス供給口近傍における第一の反応ガスと、第二の反応ガスとの反応をより確実に抑制することができる。In the present invention, it is preferable that the introduction direction of the carrier gas to the introduction part and the discharge direction of the first reaction gas from the first reaction gas supply port are substantially orthogonal.
When the introduction direction of the carrier gas to the introduction part and the discharge direction of the first reaction gas from the first reaction gas supply port are the same direction, the carrier gas inserted into the introduction part is immediately It will be discharged | emitted from a 1st reactive gas supply port. Therefore, the first reaction gas may not be sufficiently diluted with the carrier gas in the reaction gas generation chamber.
On the other hand, in the present invention, the carrier gas is introduced into the reaction gas generation chamber by making the introduction direction of the carrier gas into the introduction part and the discharge direction of the first reaction gas from the first reaction gas supply port substantially orthogonal. The gas can be filled, and the first reaction gas can be sufficiently diluted with the carrier gas.
Thereby, reaction with the 1st reaction gas in the 1st reaction gas supply port vicinity and the 2nd reaction gas can be controlled more certainly.
さらに、本発明では、第一の反応ガス供給口近傍の第一の反応ガスの流路の断面積は、第二の反応ガス供給口から基板に向かう第二の反応ガスの流路の断面積よりも小さいことが好ましい。
第一の反応ガス供給口近傍の第一の反応ガスの流路の断面積を、第二の反応ガス供給口から基板に向かう第二の反応ガスの流路の断面積よりも小さくしておくことで、第一の反応ガス供給口近傍の第一の反応ガスの流路中に、第二の反応ガスが流入しにくくなる。これにより、第一の反応ガス供給口近傍における第一の反応ガスと、第二の反応ガスとの反応を抑制することができる。Further, in the present invention, the cross-sectional area of the first reactive gas flow path in the vicinity of the first reactive gas supply port is equal to the cross-sectional area of the second reactive gas flow path from the second reactive gas supply port toward the substrate. Is preferably smaller.
The cross-sectional area of the first reactive gas flow path in the vicinity of the first reactive gas supply port is made smaller than the cross-sectional area of the second reactive gas flow path from the second reactive gas supply port toward the substrate. This makes it difficult for the second reaction gas to flow into the flow path of the first reaction gas in the vicinity of the first reaction gas supply port. Thereby, reaction with the 1st reaction gas in the 1st reaction gas supply port vicinity and the 2nd reaction gas can be controlled.
また、本発明によれば、上述した何れかのハイドライド気相成長装置を用い、前記基板保持部材に前記基板を設置保持させた後、前記基板上に、Ａｌを含有するIII族窒化物半導体膜を成長させ、前記III族窒化物半導体膜を含むIII族窒化物基板を得る工程を含む、III族窒化物半導体基板の製造方法も提供することができる。
この際、前記III族窒化物半導体膜を成長させた後、前記基板を除去する工程をさらに含むことが好ましい。
さらには、本発明によれば、このようなIII族窒化物半導体基板の製造方法により得られたIII族窒化物半導体基板も提供することができる。In addition, according to the present invention, a group III nitride semiconductor film containing Al is formed on the substrate after the substrate is installed and held on the substrate holding member using any of the hydride vapor phase growth apparatuses described above. It is also possible to provide a method for producing a group III nitride semiconductor substrate, including a step of obtaining a group III nitride substrate including the group III nitride semiconductor film.
In this case, it is preferable that the method further includes a step of removing the substrate after growing the group III nitride semiconductor film.
Furthermore, according to the present invention, a group III nitride semiconductor substrate obtained by such a method for manufacturing a group III nitride semiconductor substrate can also be provided.
本発明によれば、Ａｌのハロゲン化物を含む第一の反応ガスを供給する供給口近傍でのＡｌ系窒化物の析出を抑制することができる技術が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which can suppress precipitation of Al type nitride in the supply port vicinity which supplies the 1st reaction gas containing the halide of Al is provided.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施の形態においては、円筒型の石英製反応管１１を用いた、ＡｌＧａＮエピタキシャル成長を行うハイドライド気相成長装置を例に挙げて説明する。
図１には、本実施形態のハイドライド気相成長装置１の模式図が示されている。
このハイドライド気相成長装置１は、反応管１１と、反応ガス生成部１３，１４と、ＮＨ３ガス供給部（第二の反応ガス供給部）１５、排気部１６と、ヒータ１７と、基板保持部材１８とを備える。
反応管１１は、円筒状であり、反応管１１には、その一対の開口をふさぐ一対の閉鎖部材１９が取り付けられている。
一対の閉鎖部材１９のうち、一方の閉鎖部材１９には、３つの孔１９１Ａ〜１９１Ｃが形成され、各孔１９１Ａ〜１９１Ｃに配管２０，２１が接続されている。
図１の上方の孔１９１Ａには、ＨＣｌガスおよびキャリアガスとしてのＮ２ガスを供給する配管２０が接続され、図１中央の孔１９１Ｂには、ＮＨ３ガスおよびキャリアガスとしてのＮ２ガスを供給するＮＨ３ガス供給部１５の配管２１が接続され、図１下方の孔１９１Ｃには、ＨＣｌガスおよびＮ２ガスを供給する配管２０が接続されている。
他方の閉鎖部材１９には、反応管１１のガスを排出するための配管が接続され、排気部１６が形成されている。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a hydride vapor phase growth apparatus for performing AlGaN epitaxial growth using a cylindrical
FIG. 1 shows a schematic diagram of a hydride vapor phase growth apparatus 1 of the present embodiment.
The hydride vapor phase growth apparatus 1 includes a
The
Of the pair of closing
A
The
反応管１１内部には、反応ガス生成部１３，１４、ＮＨ３ガス供給部１５、基板保持部材１８が収容されている。
基板保持部材１８は基板Ｓを保持するサセプタである。本実施形態では、反応管１１内を図面左側から右側に向かって反応ガスが流れるが、基板保持部材１８は、反応ガスの流れの下流側に配置されている。
基板保持部材１８に保持された基板Ｓの表面は、反応ガスの流れに対し、直交するようになっている。また、基板保持部材１８は、反応管１１の軸と平行な軸を中心に、回転駆動するように構成されている。
なお、図１では、基板保持部材１８は、一枚の基板Ｓのみを保持しているが、このような構造に限らず、複数枚の基板Ｓを保持してもよい。
ここで、基板Ｓの材質は特に限定されるものではないが、例えば、サファイア基板を使用することができる。Inside the
The
The surface of the substrate S held by the
In FIG. 1, the
Here, although the material of the board | substrate S is not specifically limited, For example, a sapphire board | substrate can be used.
ＮＨ３ガス供給部１５は、閉鎖部材１９の中央の孔１９１Ｂに接続された配管２１を有する。この配管２１の基板保持部材１８側の開口がＮＨ３ガス供給口（第二の反応ガス供給口）１５１である。The NH3
反応ガス生成部１３は、ＮＨ３ガス供給部１５の配管２１に隣接して配置されている。
反応ガス生成部１３は、Ａｌのハロゲン化物を含む第一の反応ガスとしての三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガスを生成するためのものである。
この反応ガス生成部１３は、内部に第一の反応ガスの固体原料であるＡｌ原料が設置される原料載置部１３１と、この原料載置部１３１を収容する反応ガス生成室１３０とを有する。
また、反応ガス生成部１３は、反応ガス生成室１３０と連通し、基板保持部材１８に保持された基板Ｓに対し、ＡｌＣｌ３ガスを供給するＡｌＣｌ３ガス供給口である孔１３２Ａ１（第一の反応ガス供給口）、および、反応ガス生成室１３０内に、ＡｌＣｌ３ガスを希釈するためのキャリアガス、ＨＣｌガスを導入する導入部である孔１９１Ａを有する。The reaction
The reaction
The reaction
Further, the reaction
反応ガス生成室１３０は、第一壁部１３２Ａ、第二壁部１３２Ｃと、反応管１１の内面と、および閉鎖部材１９の内面とで区画されたものである。反応ガス生成室１３０では、原料載置部１３１に載置されたＡｌ原料と、反応ガス生成室１３０に導入されるＨＣｌガスとが反応して、ＡｌＣｌ３ガスが生成される。
この反応ガス生成室１３０は半密閉空間となっている。
図２にも示すように、第一壁部１３２Ａは、反応管１１の内面と対向するとともに、ＮＨ３ガス供給部１５の配管２１に隣接している。
この第一壁部１３２Ａは、平面略矩形形状である。第一壁部１３２Ａは、反応管１１の上方の空間を区切るように配置されている。また、第一壁部１３２Ａは、閉鎖部材１９に当接している。
この第一壁部１３２Ａには、孔１３２Ａ１が形成されており、この孔１３２Ａ１には配管２３が接続されている。
この第一壁部１３２Ａの孔１３２Ａ１からは、反応ガス生成室１３０内のＡｌＣｌ３ガスが排出され、基板保持部材１８に保持された基板Ｓに向かって供給される。従って、この孔１３２Ａ１は、ＡｌＣｌ３ガス供給口（第一の反応ガス供給口）となる。The reaction
The reaction
As shown also in FIG. 2, the
The
A hole 132A1 is formed in the
From the hole 132A1 of the
ＡｌＣｌ３ガス供給口（孔１３２Ａ１）は、ＮＨ３ガス供給部１５のＮＨ３ガス供給口１５１よりも、上流側に配置されている。
ＡｌＣｌ３ガス供給口からは、ＮＨ３ガス供給口１５１から基板保持部材１８に向かって流れるＮＨ３ガスの流れ方向と略直交する方向に、ＡｌＣｌ３ガスが排出される。
ＡｌＣｌ３ガス供給口から排出されたＡｌＣｌ３ガスは、基板保持部材１８に向かって流れる。The AlCl3 gas supply port (hole 132A1) is disposed on the upstream side of the NH3
From AlCl3 gas supply port, in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the NH3 gas flowing toward the
AlCl3 AlCl3 gas discharged from the gas supply port flows toward the
また、第一壁部１３２Ａは、一方の閉鎖部材１９の孔１９１Ａの下方に位置している。
この孔１９１Ａは、反応ガス生成室１３０内にキャリアガスおよびＨＣｌガスを導入するための導入部となる。
なお、導入部（孔１９１Ａ）へのキャリアガスの導入方向と、ＡｌＣｌ３ガス供給口（孔１３２Ａ１）からのＡｌＣｌ３ガスの排出方向とは略直交している。The
This hole 191 </ b> A serves as an introduction part for introducing the carrier gas and the HCl gas into the reaction
Incidentally, the direction of introduction of the carrier gas into the inlet portion (
第二壁部１３２Ｃは、第一壁部１３２Ａと、反応管１１の内面とで構成される開口を塞ぐものである。第一壁部１３２Ａから反応管１１内面にむかって立ち上がるように配置されており、反応管１１の内面に当接している。
第二壁部１３２Ｃは、ＮＨ３ガス供給口１５１から、基板保持部材１８に向かって流れるＮＨ３ガスの流れ方向と直交している。この第二壁部１３２Ｃの下端部の高さ位置は、ＡｌＣｌ３ガス供給口（孔１３２Ａ１）が形成された第一壁部１３２Ａの高さ位置と一致している。
また、この第二壁部１３２Ｃは、第一壁部１３２ＡのＡｌＣｌ３ガス供給口である孔１３２Ａ１よりも下流側に配置され、ＮＨ３ガス供給口１５１よりも上流側に配置されている。
なお、詳しくは、後述するが、第二壁部１３２Ｃは、ＮＨ３ガスがＡｌＣｌ３ガス供給口近傍に流入することを制限する流入規制部の流入規制壁部としての役割を果たす。The
The second wall portion 132C is orthogonal to the flow direction of the NH3 gas flowing from the NH3
The second wall portion 132C is disposed on the downstream side of the hole 132A1 that is the AlCl3 gas supply port of the
Incidentally, details will be described later, the second wall portion 132C serve as inflow restricting wall portion of the inflow control portion which NH3 gas is restricted from flowing in the vicinity of AlCl3 gas supply port.
反応ガス生成部１４は、ＮＨ３ガス供給部１５の配管２１に隣接して配置されており、ＮＨ３ガス供給部１５を挟んで、反応ガス生成部１３と反対側に位置している。
反応ガス生成部１４は、水素化窒素ガスを含む第二の反応ガスとしての塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガスを生成するためのものである。反応ガス生成部１４は、反応ガス生成部１３と同様の構成である。Reactive
The reaction
具体的には、反応ガス生成部１４は、内部にＧａ反応ガスの固体原料であるＧａ原料が設置される原料載置部１４１が設置された反応ガス生成室１４０を有する。また、この反応ガス生成部１４は、反応ガス生成室１４０と連通し、基板保持部材１８に保持された基板Ｓに対し、ＧａＣｌガスを供給するＧａ反応ガス供給口、および、反応ガス生成室１４０内に、第一の反応ガスを希釈するためのキャリアガス、ＨＣｌガスを導入する導入部を有する。 Specifically, the reactive
反応ガス生成室１４０は、反応ガス生成室１３０と同様に、第一壁部１３２Ａと、第二壁部１３２Ｃと、反応管１１の内面と、および閉鎖部材１９の内面とで区画されたものである。
ただし、ここでは、第一壁部１３２Ａは、反応管１１の下方の空間を区切るように配置される。
反応ガス生成室１４０では、原料載置部１３１に載置されたＧａ原料と、反応ガス生成室１４０に導入されるＨＣｌガスとが反応して、ＧａＣｌガスが生成される。
また、第一壁部１３２Ａの孔１３２Ａ１からは、反応ガス生成室１４０内のＧａＣｌガスが排出され、基板保持部材１８に保持された基板Ｓに向かって供給される。従って、この孔１３２Ａ１は、ＧａＣｌガス供給口となる。
第一壁部１３２Ａの孔１３２Ａ１は、ＮＨ３ガス供給口１５１よりも上流側に配置されている。また、ここでは、一方の閉鎖部材１９の孔１９１Ｃが、反応ガス生成室１４０内にキャリアガス、ＨＣｌガスを導入するための導入部となる。
導入部（孔１９１Ｃ）へのキャリアガスの導入方向と、孔１３２Ａ１からのＧａＣｌガスの排出方向とは略直交している。Similarly to the reaction
However, here, the
In the reaction
The GaCl gas in the reaction
The hole 132A1 of the
The introduction direction of the carrier gas to the introduction part (hole 191C) and the discharge direction of the GaCl gas from the hole 132A1 are substantially orthogonal.
ヒータ１７は、反応管１１の外周側に設置されている。このヒータ１７は、第一ヒータ１７１と、第一ヒータ１７１よりも反応ガスの流れ方向下流側に配置された第二ヒータ１７２とを有する。
第一ヒータ１７１は、反応ガス生成室１３０，１４０、さらには、ＮＨ３ガス供給部１５を加熱するものである。
第二ヒータ１７２は、基板保持部材１８近傍を加熱する。なお、気相成長装置１でＡｌＧａＮ膜を成膜する際には、ＮＨ３ガス供給部１５の配管２１の基板保持部材１８側の部分、さらには、反応管１１内の基板保持部材１８近傍部分を最も高い温度とすることが好ましい。The
The first heater 171 heats the reaction
The
このような気相成長装置１では、以下のようにして基板Ｓ上にＡｌＧａＮ膜（Ａｌを含有するIII族窒化物半導体膜）を成膜し、III族窒化物半導体膜基板としてのＡｌＧａＮ基板を得る。 In such a vapor phase growth apparatus 1, an AlGaN film (a group III nitride semiconductor film containing Al) is formed on the substrate S as follows, and an AlGaN substrate as a group III nitride semiconductor film substrate is formed. obtain.
まず、基板保持部材１８に基板Ｓを保持させる。次に、導入部（孔１９１Ａ）を介して、反応ガス生成部１３の反応ガス生成室１３０にキャリアガスとしてのＮ２ガスおよびＨＣｌガスを導入する。
反応ガス生成室１３０では、原料載置部１３１中のＡｌ原料と、ＨＣｌガスとが反応し、ＡｌＣｌ３ガスが生成する。
生成したＡｌＣｌ３ガスは、反応ガス生成室１３０内に供給されたキャリアガスにより希釈されて、ＡｌＣｌ３ガス供給口（孔１３２Ａ１）から排出される。
同様に、導入部（孔１９１Ｃ）を介して、反応ガス生成部１３の反応ガス生成室１３０にキャリアガスとしてのＮ２ガスおよびＨＣｌガスを導入する。
反応ガス生成室１４０では、原料載置部１４１中のＧａ原料と、ＨＣｌガスとが反応し、ＧａＣｌガスが生成する。
生成したＧａＣｌガスは、反応ガス生成室１４０内に供給されたキャリアガスにより希釈されて、ＧａＣｌガス供給口（孔１３２Ａ１）から排出される。First, the substrate S is held by the
In the reaction
The generated AlCl3 gas is diluted by the carrier gas supplied into the reaction
Similarly, N2 gas and HCl gas as the carrier gas are introduced into the reaction
In the reaction
The generated GaCl gas is diluted by the carrier gas supplied into the reaction
一方で、ＮＨ３ガス供給部１５のＮＨ３ガス供給口１５１を介して反応管１１内に、ＮＨ３ガスを供給する。
これらのＡｌＣｌ３ガス、ＧａＣｌガス、ＮＨ３ガスは、基板保持部材１８に向かって供給され、基板保持部材１８に保持された基板Ｓ上でＡｌＧａＮが堆積することとなる。これにより、ＡｌＧａＮ膜が成膜され、ＡｌＧａＮ基板が得られる。
なお、基板Ｓ上にＡｌＧａＮ膜を成膜した後、基板Ｓを除去し、基板Ｓを除去したものをＡｌＧａＮ基板としてもよい。
基板Ｓを除去する場合には、薬液によるエッチングまたは研磨により基板を除去し、ＡｌＧａＮ膜からなるＡｌＧａＮ基板を得る。On the other hand, into the
These AlCl3 gas, GaCl gas, and NH3 gas are supplied toward the
In addition, after forming the AlGaN film on the substrate S, the substrate S may be removed, and the substrate S may be removed as the AlGaN substrate.
When removing the substrate S, the substrate is removed by etching or polishing with a chemical solution to obtain an AlGaN substrate made of an AlGaN film.
ここで、ＮＨ３ガス供給口１５１と、基板Ｓとの間の空間において、ＮＨ３ガス供給口１５１から排出されたＮＨ３ガスが、基板Ｓと反対方向に流れることがある。この際、ＮＨ３ガスは、第二壁部１３２Ｃにぶつかることとなるので（図１の矢印Ｙ参照）、ＮＨ３ガスが、ＡｌＣｌ３ガス供給口近傍やＧａＣｌガス供給口近傍にまで流れることを防止することができる。
すなわち、第二壁部１３２Ｃは、ＡｌＣｌ３ガス供給口、ＧａＣｌガス供給口へのＮＨ３ガスの流入を規制する流入規制壁部としての役割を果たしているといえる。
なお、基板Ｓと反対方向に流れたＮＨ３ガスは、第二壁部１３２Ｃにぶつかることとなるので、第二壁部１３２Ｃにより、再度、ＮＨ３ガスが基板Ｓ側に流れることとなる。これにより、基板Ｓ近傍のＮＨ３ガス、ＡｌＣｌ３ガス、ＧａＣｌガスが効率よく混合されることとなる。Here, the NH3
That is, it can be said that the second wall portion 132C serves as an inflow restricting wall portion that restricts the inflow of NH3 gas to the AlCl3 gas supply port and the GaCl gas supply port.
The NH3 gas that has flowed in the direction opposite to the substrate S collides with the second wall portion 132C. Therefore, the NH3 gas again flows toward the substrate S by the second wall portion 132C. Thereby, NH3 gas, AlCl3 gas, and GaCl gas in the vicinity of the substrate S are efficiently mixed.
また、ＡｌＣｌ３ガス供給口（孔１３２Ａ１）から排出されたＡｌＣｌ３ガスは、反応ガス生成室１３０を区画する第一壁部１３２Ａの孔１３２Ａ１よりも下流側の部分と、反応ガス生成室１４０を区画する第一壁部１３２Ａとの間を通り、基板Ｓに向かって流れる。
同様に、ＧａＣｌガス供給口（孔１３２Ａ１）から排出されたＧａＣｌガスは、反応ガス生成室１４０を区画する第一壁部１３２Ａの孔１３２Ａ１よりも下流側の部分と、反応ガス生成室１３０を区画する第一壁部１３２Ａとの間を通り、基板Ｓに向かって流れる。
反応ガス生成室１３０を区画する第一壁部１３２Ａと、反応ガス生成室１４０を区画する第一壁部１３２Ａとの間のＡｌＣｌ３ガスの流路、およびＧａＣｌガスの流路、すなわち、ＡｌＣｌ３ガス供給口近傍のＡｌＣｌ３ガスの流路、およびＧａＣｌガス供給口近傍のＧａＣｌガスの流路の断面積は、ＮＨ３ガス供給部１５の配管２１のＮＨ３ガス供給口１５１から基板Ｓに向かって流れるＮＨ３ガスの流路の断面積よりも小さくなっている。そして、ＡｌＣｌ３ガスの流路を通るＡｌＣｌ３ガスの流速、ＧａＣｌガスの流路を通るＧａＣｌガスの流速は、ＮＨ３ガスの流路を通るＮＨ３ガスの流速よりも速くなっている。
そのため、ＮＨ３ガスの流路中をＮＨ３ガスが逆流するようなことがあっても、第一壁部１３２Ａ間には、ＮＨ３ガスが流入しにくい。
従って、ＮＨ３ガスが、ＡｌＣｌ３ガス供給口近傍、ＧａＣｌガス供給口近傍にまで流れることを防止することができる。Furthermore, AlCl3 AlCl3 gas discharged from the gas supply port (hole 132A1) includes a downstream portion than the hole 132A1 of the
Similarly, the GaCl gas discharged from the GaCl gas supply port (hole 132A1) separates the reaction
The AlCl3 gas flow path and the GaCl gas flow path between the
Therefore, even if the NH3 gas flows backward in the NH3 gas flow path, the NH3 gas hardly flows between the
Therefore, it is possible to prevent the NH3 gas from flowing to the vicinity of the AlCl3 gas supply port and the vicinity of the GaCl gas supply port.
次に、本実施形態の気相成長装置１の効果について説明する。
前述したように、ＡｌＧａＮ膜を成膜する際に、ＮＨ３ガス供給口１５１から排出されたＮＨ３ガスが、基板Ｓと反対方向に流れることがあるが、本実施形態では、第二壁部１３２Ｃにより、ＡｌＣｌ３ガス供給口、ＧａＣｌガス供給口近傍へのＮＨ３ガスの導入が抑制される。これにより、ＡｌＣｌ３ガス供給口でのＡｌＣｌ３ガスと、ＮＨ３ガスとの反応を抑制することができる。Next, the effect of the vapor phase growth apparatus 1 of the present embodiment will be described.
As described above, when forming the AlGaN film, NH3 gas discharged from the NH3
さらに、反応ガス生成部１３の反応ガス生成室１３０では、生成されたＡｌＣｌ３ガスが、キャリアガスにより希釈されている。反応ガス生成室１３０のＡｌＣｌ３ガス供給口からは希釈されたＡｌＣｌ３ガスが排出されるので、反応ガス生成室１３０のＡｌＣｌ３ガス供給口近傍において、ＡｌＣｌ３ガスと、ＮＨ３ガスとの反応が起こりにくくなる。
特に、本実施形態では、導入部（孔１９１Ａ）へのキャリアガスの導入方向と、ＡｌＣｌ３ガス供給口からのＡｌＣｌ３ガスの排出方向とを略直交させているので、ＡｌＣｌ３ガスをキャリアガスにより充分に希釈することができる。
導入部へのキャリアガスの導入方向と、ＡｌＣｌ３ガス供給口からの第一の反応ガスの排出方向とが同じ方向である場合には、導入部に挿入されたキャリアガスが、すぐにＡｌＣｌ３ガス供給口から排出されてしまうこととなる。そのため、反応ガス生成室内において、ＡｌＣｌ３ガスをキャリアガスにより充分に希釈できない場合がある。
これに対し、本実施形態では、導入部へのキャリアガスの導入方向と、ＡｌＣｌ３ガス供給口からの第一の反応ガスであるＡｌＣｌ３ガスの排出方向とを略直交させているため、ＡｌＣｌ３ガスをキャリアガスにより充分に希釈することができるのである。Further, in the reaction
In particular, in this embodiment, inlet part and the direction of introduction of the carrier gas into the (
When the introduction direction of the carrier gas to the introduction portion and the discharge direction of the first reaction gas from the AlCl3 gas supply port are the same direction, the carrier gas inserted into the introduction portion immediately becomes AlCl3. It will be discharged | emitted from a gas supply port. Therefore, there are cases where the AlCl3 gas cannot be sufficiently diluted with the carrier gas in the reaction gas generation chamber.
On the other hand, in this embodiment, since the introduction direction of the carrier gas to the introduction portion and the discharge direction of the AlCl3 gas that is the first reaction gas from the AlCl3 gas supply port are substantially orthogonal, the AlCl 3The three gases can be sufficiently diluted with the carrier gas.
さらに、反応ガス生成部１３のＡｌＣｌ３ガス供給口は、ＮＨ３ガス供給口１５１よりも、上流側に配置されており、ＮＨ３ガス供給口１５１から排出されたＮＨ３ガスは、ＡｌＣｌ３ガス供給口側に流れにくくなっている。これによっても、反応ガス生成部１３のＡｌＣｌ３ガス供給口近傍におけるＡｌＣｌ３ガスと、ＮＨ３ガスとの反応を防止することができる。Furthermore, AlCl3 gas supply port of the reaction
さらに、ＡｌＣｌ３ガス供給口からは、ＮＨ３ガスの流れ方向と交差する方向に、ＡｌＣｌ３ガスが排出されている。換言すると、ＡｌＣｌ３ガス供給口がＮＨ３ガスの流れ方向に対し、平行に開口しており、ＮＨ３ガスの流れ方向に対し、直交するような方向に開口していないといえる。そのため、ＮＨ３ガスが逆流するようなことがあっても、ＡｌＣｌ３ガス供給口内にＮＨ３ガスが入ってしまうことを防止できる。これにより、ＡｌＣｌ３ガス供給口でのＡｌＮの析出を防止することができる。Furthermore, from the AlCl3 gas supply port, in a direction crossing the flow direction of the NH3 gas, AlCl3 gas is discharged. In other words, with respect to AlCl3 gas supply port of the NH3 gas flow direction and parallel to the opening, with respect to the flow direction of the NH3 gas, it can be said that not open in a direction perpendicular to each other. Therefore, even if NH3 gas flows backward, it is possible to prevent NH3 gas from entering the AlCl3 gas supply port. Thereby, precipitation of AlN at the AlCl3 gas supply port can be prevented.
なお、反応ガス生成部１４も反応ガス生成部１３と同様の構造であるため、反応ガス生成部１４のＧａＣｌガス供給口やＧａＣｌガス供給口近傍におけるＧａＣｌガスと、ＮＨ３ガスとの反応を防止することができる。Since the reaction
以上のように、本実施形態の気相成長装置では、反応ガス生成部１３のＡｌＣｌ３ガス供給口近傍におけるＡｌＣｌ３ガスと、ＮＨ３ガスとの反応を防止するとともに、さらには、ＧａＣｌガス供給口近傍におけるＧａＣｌガスと、ＮＨ３ガスとの反応を防止することができるので、所望の組成比のＡｌＧａＮ膜を成膜することができる。As described above, in the vapor phase growth apparatus of the present embodiment, the reaction between the AlCl3 gas and the NH3 gas in the vicinity of the AlCl3 gas supply port of the reaction
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、図１のような横型のＨＶＰＥ装置１を用いた例を示したが、縦型のＨＶＰＥ成長装置を用いても同様な効果が得られる。
さらに、前記実施形態では、第二壁部１３２Ｃの下端部の高さ位置は、ＡｌＣｌ３ガス供給口が形成された第一壁部１３２Ａの高さ位置と一致しているとしたが、これに限られるものではない。例えば、図３に示すように、第二壁部１３２Ｃを、ＡｌＣｌ３ガス供給口（孔１３２Ａ１）よりも、ＡｌＣｌ３ガス供給口におけるＡｌＣｌ３ガスの排出方向にそって、ＮＨ３ガス供給部１５側に突出させてもよい。
すなわち、ＡｌＣｌ３ガス供給口（孔１３２Ａ１）からは、ＮＨ３ガス供給部１５側に向かって、ＡｌＣｌ３ガスが排出されるとともに、ＮＨ３ガス供給口１５１から基板保持部材１８に向かって流れるＮＨ３ガスの流れ方向と交差する方向に、ＡｌＣｌ３ガスが排出されている。そして、流入規制壁部である第二壁部１３２Ｃは、ＡｌＣｌ３ガス供給口（孔１３２Ａ１）よりも、ＮＨ３ガス供給部１５側に突出している。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the example using the horizontal HVPE apparatus 1 as shown in FIG. 1 is shown, but the same effect can be obtained even if the vertical HVPE growth apparatus is used.
Furthermore, in the above embodiment, the height position of the lower end portion of the second wall portion 132C is set to match the height of the
That is, the AlCl3 gas is discharged from the AlCl3 gas supply port (hole 132A1) toward the NH3
この第二壁部１３２Ｃは、反応管１１の延在方向に対して直交するように設けられている。この第二壁部１３２Ｃの反応管１１内壁からの突出寸法は、反応管１１内壁からＡｌＣｌ３ガス供給口（孔１３２Ａ１）までの距離よりも大きくなっている。
このようにすることで、より確実にＡｌＣｌ３ガス供給口近傍へのＮＨ３ガスの流れを防止することができる。
さらには、図４に示すように、第二壁部１３２ＣにＡｌＣｌ３ガス供給口１３２Ｃ１を形成するとともに、流入規制部としての壁部３０を設け、ＡｌＣｌ３ガス供給口近傍へのＮＨ３ガスの流入を規制してもよい。The
By doing in this way, the flow of NH3 gas to the vicinity of the AlCl3 gas supply port can be prevented more reliably.
Furthermore, as shown in FIG. 4, an AlCl3 gas supply port 132C1 is formed in the second wall portion 132C, and a
さらに、前記実施形態では、ＡｌＧａＮ膜を成膜し、ＡｌＧａＮ基板を得たが、これに限らず、ＡｌＮ膜を成膜し、ＡｌＮ基板を得てもよい。ＡｌＮ膜を成膜する場合には、前記実施形態の気相成長装置１において、反応ガス生成部１４を省略することができる。
また、前記実施形態では、キャリアガス、ＨＣｌガスを導入する導入部は、一つの孔を有するものであったが、これに限らず、導入部を２つの孔を有するものとし、キャリアガスとＨＣｌガスとを各孔から導入してもよい。
さらに、前記実施形態では、キャリアガスとして、Ｎ２ガスを例示したがこれに限られるものではなく、Ｎ２ガスと、Ｈ２ガスとを混合したガスを適宜使用してもよい。
また、前記実施形態では、水素化窒素ガスとして、ＮＨ３ガスを例示したがこれに限られるものではない。
さらに、前記実施形態では、ＡｌＧａＮ基板を製造したが、本発明の適用はこれに限られるものではなく、基板上にレーザ構造体を形成するプロセス等に本発明を適用することもできる。Furthermore, in the above-described embodiment, an AlGaN film is formed to obtain an AlGaN substrate. However, the present invention is not limited thereto, and an AlN film may be formed to obtain an AlN substrate. When forming the AlN film, the reaction
Moreover, in the said embodiment, although the introduction part which introduce | transduces carrier gas and HCl gas has one hole, not only this but an introduction part shall have two holes, carrier gas and HCl Gas may be introduced from each hole.
Furthermore, in the above embodiment, as the carrier gas, and not was exemplified N2 gas is not limited to this, and N2 gas may be used as appropriate a mixed gas of the H2 gas.
In the above embodiment, as the nitrogen hydride gas, it not has been exemplified NH3 gas is not limited thereto.
Furthermore, although the AlGaN substrate is manufactured in the embodiment, the application of the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a process for forming a laser structure on the substrate.
１ ハイドライド気相成長装置
１１ 反応管
１３ 反応ガス生成部
１４ 反応ガス生成部
１５ ガス供給部
１６ 排気部
１７ ヒータ
１８ 基板保持部材
１９ 閉鎖部材
２０ 配管
２１ 配管
２３ 配管
３０ 壁部
１３０ 反応ガス生成室
１３１ 原料載置部
１３２Ａ 第一壁部
１３２Ａ１ 孔
１３２Ｃ 第二壁部
１３２Ｃ１ ガス供給口
１４０ 反応ガス生成室
１４１ 原料載置部
１５１ ガス供給口
１７１ 第一ヒータ
１７２ 第二ヒータ
１９１Ａ 孔
１９１Ｂ 孔
１９１Ｃ 孔
Ｓ 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydride vapor
Claims (8)
Translated fromJapanese前記基板を保持する基板保持部材と、
前記第一の反応ガスと、前記第二の反応ガスとが供給されるとともに、前記基板保持部材を収容する反応管と、
前記反応管内に形成され、前記第一の反応ガスを生成する反応ガス生成室、この反応ガス生成室と連通し、前記反応管の前記基板保持部材に保持された基板に対し、前記第一の反応ガスを供給する第一の反応ガス供給口、および、前記反応ガス生成室内に、ハロゲンガスと前記第一の反応ガスを希釈するためのキャリアガスとを導入する導入部を有する反応ガス生成部と、
前記基板保持部材に保持された前記基板に対し、前記第二の反応ガスを供給する第二の反応ガス供給口を有する第二の反応ガス供給部と、を備え、
前記第一の反応ガス供給口は、前記第二の反応ガス供給口よりも、上流側に配置されており、
前記第一の反応ガス供給口よりも下流側に配置されるとともに、前記第二の反応ガス供給口よりも上流側に配置され、第二の反応ガスが第一の反応ガス供給口近傍に流入することを制限する流入規制部を有することを特徴とするハイドライド気相成長装置。Hydride vapor phase growth in which a first reaction gas containing an Al halide and a second reaction gas containing a hydride nitrogen gas are supplied from substantially the same direction to the substrate to form a film on the substrate. A device,
A substrate holding member for holding the substrate;
The first reaction gas and the second reaction gas are supplied, and a reaction tube that houses the substrate holding member;
A reaction gas generation chamber that is formed in the reaction tube and generates the first reaction gas, communicates with the reaction gas generation chamber, and holds the first holding gas with respect to the substrate held by the substrate holding member of the reaction tube. A reaction gas generation unit having a first reaction gas supply port for supplying a reaction gas, and an introduction unit for introducing a halogen gas and a carrier gas for diluting the first reaction gas into the reaction gas generation chamber When,
A second reaction gas supply unit having a second reaction gas supply port for supplying the second reaction gas to the substrate held by the substrate holding member;
The first reaction gas supply port is disposed upstream of the second reaction gas supply port,
The second reactive gas is disposed downstream of the first reactive gas supply port and upstream of the second reactive gas supply port, and the second reactive gas flows into the vicinity of the first reactive gas supply port. A hydride vapor phase growth apparatus having an inflow restricting portion for restricting the operation.
前記第二の反応ガス供給口から前記基板保持部材に向かって流れる前記第二の反応ガスの流れ方向と交差する方向に、前記第一の反応ガス供給口から第一の反応ガスが排出されるように、前記第一の反応ガス供給口が設けられていることを特徴とするハイドライド気相成長装置。The hydride vapor phase growth apparatus according to claim 1,
The first reaction gas is discharged from the first reaction gas supply port in a direction crossing the flow direction of the second reaction gas flowing from the second reaction gas supply port toward the substrate holding member. As described above, the hydride vapor phase growth apparatus is provided with the first reactive gas supply port.
前記反応ガス生成部の前記流入規制部は、第二の反応ガス供給口から、前記基板保持部材に向かって流れる前記第二の反応ガスの流れ方向と略直交する流入規制壁部を含むことを特徴とするハイドライド気相成長装置。In the hydride vapor phase growth apparatus according to claim 1 or 2,
The inflow restricting portion of the reaction gas generating portion includes an inflow restricting wall portion that is substantially orthogonal to the flow direction of the second reactant gas that flows from the second reactant gas supply port toward the substrate holding member. A hydride vapor phase growth apparatus.
前記導入部へのキャリアガスの導入方向と、前記第一の反応ガス供給口からの第一の反応ガスの排出方向とは略直交することを特徴とするハイドライド気相成長装置。In the hydride vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The hydride vapor phase growth apparatus characterized in that the introduction direction of the carrier gas into the introduction part and the discharge direction of the first reaction gas from the first reaction gas supply port are substantially orthogonal to each other.
第一の反応ガス供給口近傍の第一の反応ガスの流路の断面積は、第二の反応ガス供給口から基板に向かう第二の反応ガスの流路の断面積よりも小さいことを特徴とするハイドライド気相成長装置。In the hydride vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The cross-sectional area of the first reactive gas flow path in the vicinity of the first reactive gas supply port is smaller than the cross-sectional area of the second reactive gas flow path from the second reactive gas supply port toward the substrate. Hydride vapor phase growth apparatus.
前記基板保持部材に前記基板を保持させた後、
前記基板上に、Ａｌを含有するIII族窒化物半導体膜を成長させ、前記III族窒化物半導体膜を含むIII族窒化物基板を得る工程を含む、III族窒化物半導体基板の製造方法。Using the hydride vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 5,
After holding the substrate on the substrate holding member,
A method of manufacturing a group III nitride semiconductor substrate, comprising: growing a group III nitride semiconductor film containing Al on the substrate to obtain a group III nitride substrate including the group III nitride semiconductor film.
前記III族窒化物半導体膜を成長させた後、前記基板を除去する工程をさらに含むことを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。In the manufacturing method of the group III nitride semiconductor substrate according to claim 6,
A method of manufacturing a group III nitride semiconductor substrate, further comprising the step of removing the substrate after growing the group III nitride semiconductor film.
A group III nitride semiconductor substrate obtained by the method for producing a group III nitride semiconductor substrate according to claim 6 or 7.
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