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公開番号2024118350
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-30
出願番号2023024718
出願日2023-02-20
発明の名称気相成長装置及び気相成長方法
出願人大陽日酸株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 21/205 20060101AFI20240823BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】未反応の金属塩化物に起因する配管の閉塞又は腐食を防ぎやすくする。
【解決手段】半導体膜を生成する気相成長装置10が、内部空間21を有し、半導体膜の原料となる金属塩化物を含む原料ガスを内部空間21に配置された基板11上で反応させる反応炉20と、反応炉20の内部空間21を真空排気する排気装置30と、排気装置30による真空排気中に使用される第1系統41と、未反応の金属塩化物を捕集するためのトラップ43が設置され、半導体膜の生成中に使用される第2系統42とを切替え自在に有し、反応炉20の内部空間21から排出される排ガスを流通させる排気配管40とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体膜を生成する気相成長装置において、
内部空間を有し、前記半導体膜の原料となる金属塩化物を含む原料ガスを当該内部空間に配置された基板上で反応させる反応炉と、
前記反応炉の内部空間を真空排気する排気装置と、
前記排気装置による真空排気中に使用される第１系統と、未反応の金属塩化物を捕集するためのトラップが設置され、前記半導体膜の生成中に使用される第２系統とを切替え自在に有し、前記反応炉の内部空間から排出される排ガスを流通させる排気配管と
を備える気相成長装置。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記反応炉は、前記内部空間を開放するための蓋を有し、
前記排気配管の第１系統は、前記反応炉の内部空間の開放中に当該内部空間に進入した大気又は水分を含む排ガスを流通させる請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記排気配管の第２系統は、前記半導体膜の生成中に前記基板上で反応しなかった金属塩化物を含む排ガスを流通させる請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記排気配管の第２系統には、粉体を捕集するフィルターが更に設置されている請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記排気配管を加熱するヒーターを更に備え、
前記排気配管は、前記第１系統と前記第２系統とに分岐する分岐部を有し、
前記排気配管の第１系統及び第２系統は、当該第１系統及び当該第２系統にそれぞれ設置された第１バルブ及び第２バルブを開閉することで切り替えられ、
前記ヒーターは、前記排気配管の、少なくとも、前記分岐部から前記第１バルブまでの範囲と、前記分岐部から前記第２バルブまでの範囲とを加熱する請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項６】
前記ヒーターは、前記排気配管の前記分岐部の上流側を更に加熱する請求項５に記載の気相成長装置。
【請求項７】
前記ヒーターは、前記排気配管の前記第２バルブの下流側を更に加熱する請求項５に記載の気相成長装置。
【請求項８】
前記ヒーターは、前記排気配管の前記第１バルブの下流側を更に加熱する請求項５に記載の気相成長装置。
【請求項９】
前記半導体膜は、ＩＩＩ－ＶＩ族半導体又はＩＩＩ－Ｖ族半導体を含み、ＩＩＩ族成分としてガリウム、アルミニウム、及びインジウムからなる群より選ばれる１種以上を含む請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項１０】
前記半導体膜は、ＩＩＩ－ＶＩ族半導体を含み、ＶＩ族成分として酸素を含む請求項１に記載の気相成長装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、気相成長装置及び気相成長方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
次世代の半導体デバイスの材料として、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、及び酸化ガリウム（Ｇａ
２
Ｏ
３
）などのワイドギャップ半導体が盛んに研究されている。ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）又はリン化インジウム（ＩｎＰ）を使用した超高効率低損失を実現する太陽電池の研究も行われている。これらのデバイスの製造には、主にＭＯＣＶＤ法が用いられている。「ＭＯＣＶＤ」は、metal organic chemical vapor deposition（有機金属気相成長）の略語である。
【０００３】
ＭＯＣＶＤ法において原料となる有機金属は炭素（Ｃ）を含む。そのため、一定量の、具体的には１０
１５
ｃｍ
－３
以上の炭素（Ｃ）が不純物として膜中に混入する。炭素（Ｃ）濃度がｎ型不純物よりも高い場合、低濃度ｎ型伝導性制御が困難となるため、炭素（Ｃ）を含まない原料を使用することが理想である。
【０００４】
そこで注目されているのがＨＶＰＥ法である。「ＨＶＰＥ」は、halide vapor phase epitaxy（ハライド気相成長）又はhydride vapor phase epitaxy（ハイドライド気相成長）の略語である。ＨＶＰＥ法は、金属ガリウム（Ｇａ）と塩素系ガスとを反応させて供給される一塩化ガリウム（ＧａＣｌ）又は三塩化ガリウム（ＧａＣｌ
３
）など、原料に炭素（Ｃ）をほとんど含まないことがメリットである。
【０００５】
特許文献１及び特許文献２には、ＨＶＰＥ法を実施するための装置、すなわち、ＨＶＰＥ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１１／１４２４０２号
特開２０１９－１９６２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
既存のＨＶＰＥ装置の原料利用効率は数％程度である。原料となるＧａＣｌ
３
などの金属塩化物のほとんどは反応せずにガス排気用の配管へ流れる。金属塩化物は低温において凝縮及び固化しやすい性質があるため、配管の閉塞の原因となる。金属塩化物が流れる配管に大気成分が混入すると、金属塩化物の加水分解で生じる塩化水素により配管の腐食も発生する。特に、量産型のＨＶＰＥ装置では、未反応のまま排気系に流れる金属塩化物の量が必然的に多くなるため、配管の閉塞及び腐食が大きな課題となる。
【０００８】
本開示の目的は、未反応の金属塩化物に起因する配管の閉塞又は腐食を防ぎやすくすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の幾つかの態様を以下に示す。
【００１０】
［１］
半導体膜を生成する気相成長装置において、
内部空間を有し、前記半導体膜の原料となる金属塩化物を含む原料ガスを当該内部空間に配置された基板上で反応させる反応炉と、
前記反応炉の内部空間を真空排気する排気装置と、
前記排気装置による真空排気中に使用される第１系統と、未反応の金属塩化物を捕集するためのトラップが設置され、前記半導体膜の生成中に使用される第２系統とを切替え自在に有し、前記反応炉の内部空間から排出される排ガスを流通させる排気配管と
を備える気相成長装置。
（【００１１】以降は省略されています）

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