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公開番号2024053477
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-15
出願番号2022159791
出願日2022-10-03
発明の名称窒化ガリウムウェハの製造装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H01L 21/205 20060101AFI20240408BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】GaN層の結晶性が低下することを抑制する。
【解決手段】反応ガスが導入され、反応室を構成する中空部101aで窒化ガリウムで構成されるエピタキシャル層11が成長させられる筒状の成長用容器100と、成長用容器100の中空部101a内に配置され、一面130aにエピタキシャル層11が成長させられる種基板10が配置されるウェハ加熱サセプタ130と、成長用容器100に備えられ、成長用容器100にエピタキシャル層を成長させるための反応ガスを一面に対する法線方向に沿って供給する供給配管210～230とを備える。そして、供給配管210は、ガリウム系ガスを供給する供給配管210と、アンモニア系ガスを供給する供給配管220と、エッチングガスを供給する供給配管210と、を有し、ウェハ加熱サセプタ130に種基板100が配置されてから種基板100にエピタキシャル層11を成長させる前に、エッチングガスを成長用容器100に供給するようにする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
窒化ガリウムウェハの製造装置であって、
反応ガスが導入され、反応室を構成する中空部（１０１ａ）で窒化ガリウムで構成されるエピタキシャル層（１１）が成長させられる筒状の成長用容器（１００）と、
前記成長用容器の前記中空部内に配置され、一面（１３０ａ）に前記エピタキシャル層が成長させられる種基板（１０）が配置されるウェハ加熱サセプタ（１３０）と、
前記成長用容器に備えられ、前記成長用容器に前記エピタキシャル層を成長させるための反応ガスを前記一面に対する法線方向に沿って供給する供給配管（２１０～２３０）と、を備え、
前記供給配管は、前記反応ガスとしてのガリウム系ガスを供給する供給配管（２１０）と、前記反応ガスとしてのアンモニア系ガスを供給する供給配管（２２０）と、エッチングガスを供給する供給配管（２１０）と、を有し、
前記ウェハ加熱サセプタに前記種基板が配置されてから前記種基板に前記エピタキシャル層を成長させる前に、前記エッチングガスを前記成長用容器に供給する窒化ガリウムウェハの製造装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記成長用容器を加熱する加熱装置（１７０）を有し、
前記種基板の温度が前記エピタキシャル層を成長させる温度よりも低い所定温度に達した際にアンモニア系ガスを前記成長用容器に供給し、
前記種基板の温度が前記エピタキシャル層を成長させる温度に達した際、前記アンモニア系ガスの供給を停止した後に前記エッチングガスを前記成長用容器に供給し、所定期間経過後に前記エッチングガスの供給を停止して、前記反応ガスとしてのガリウム系ガスおよびアンモニア系ガスを前記成長用容器に供給する請求項１に記載の窒化ガリウムウェハの製造装置。
【請求項３】
前記成長用容器のうちの前記種基板上に位置する部分に備えられ、前記種基板側の一端部が開口部と筒状とされた原料供給室（１１０）を有し、
前記原料供給室には、前記一端部に、板部材に貫通孔（１８２ａ）が形成されたシャワーヘッド（１８２）が備えられると共に、前記一端部と反対側の他端部との間に、前記一端部側の下方空間（Ｓ１）と前記他端部側の上方空間（Ｓ２）とを区画するガス対流抑制板（１８１）が備えられ、さらに前記シャワーヘッドと前記ガス対流抑制板との間に、前記下方空間を第１空間（Ｓ１ａ）と第２空間（Ｓ１ｂ）とに区画するガス仕切板（１８３）が備えられ、
前記ガリウム系ガスを供給する供給配管は、前記第１空間に前記ガリウム系ガスを供給するように配置され、
前記アンモニア系ガスを供給する供給配管は、前記第２空間に前記アンモニア系ガスを供給するように配置されている請求項１に記載の窒化ガリウムウェハの製造装置。
【請求項４】
前記原料供給室は、基材が、炭化タンタル、タングステン、炭化タングステン、炭化ニオブの少なくとも一つを主成分とするコーティング膜、またはボロンナイトライドで構成されるコーティング膜で被覆されて構成されている請求項３に記載の窒化ガリウムウェハの製造装置。
【請求項５】
前記ウェハ加熱サセプタは、基材が、炭化タンタル、タングステン、炭化タングステン、炭化ニオブの少なくとも一つを主成分とするコーティング膜、またはボロンナイトライドで構成されるコーティング膜で被覆されて構成されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の窒化ガリウムウェハの製造装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム（以下では、単にＧａＮともいう）で構成される種基板上に、エピタキシャル層としてのＧａＮ層を成長させてＧａＮウェハを製造するＧａＮウェハの製造装置に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、反応ガスが導入される反応室において、ＧａＮで構成される種基板上に、エピタキシャル層としてのＧａＮ層を成長させてＧａＮウェハを構成するＧａＮウェハの製造装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、このＧａＮウェハの製造装置では、種基板を成長温度まで加熱した後、種基板上に、ガリウム系ガスとアンモニア系ガスとを供給し、ガリウム系ガスとアンモニア系ガスとを反応させてＧａＮ層を成長させている。なお、このＧａＮウェハの製造装置では、種基板の窒素抜けを抑制するため、種基板を成長温度まで加熱している途中においても、アンモニア系ガスを種基板上に供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開２０１１／１４２４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、種基板を成長温度まで加熱している際、反応室に付着している可能性のあるＧａＮ層を含む異物がアンモニア系ガスと反応して種基板に付着する可能性がある。そして、種基板に異物が付着した場合には、ＧａＮ層の結晶性が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、ＧａＮ層の結晶性が低下することを抑制できるＧａＮ層の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１は、ＧａＮウェハの製造装置であって、反応ガスが導入され、反応室を構成する中空部（１０１ａ）でＧａＮで構成されるエピタキシャル層（１１）が成長させられる筒状の成長用容器（１００）と、成長用容器の中空部内に配置され、一面（１３０ａ）にエピタキシャル層が成長させられる種基板（１０）が配置されるウェハ加熱サセプタ（１３０）と、成長用容器に備えられ、成長用容器にエピタキシャル層を成長させるための反応ガスを一面に対する法線方向に沿って供給する供給配管（２１０～２３０）と、を備え、供給配管は、反応ガスとしてのガリウム系ガスを供給する供給配管（２１０）と、反応ガスとしてのアンモニア系ガスを供給する供給配管（２２０）と、エッチングガスを供給する供給配管（２１０）と、を有し、ウェハ加熱サセプタに種基板が配置されてから種基板にエピタキシャル層を成長させる前に、エッチングガスを成長用容器に供給する。
【０００８】
これによれば、エピタキシャル層を成長させる前に、エッチングガスを供給して種基板の表面をエッチングする。このため、種基板の表面に付着し得る異物、および種基板の表面側に生成され得るダメージ層やガリウムドロップレット等を除去することができ、エピタキシャル層の結晶性が低下することを抑制できる。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態におけるＧａＮウェハの製造装置を示す断面模式図である。
エピタキシャル層を成長させる際のタイミングチャートである。
第２実施形態におけるＧａＮウェハの製造装置を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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