[发明专利]III族氮化物半导体的气相生长装置

说明书

技术领域

本发明涉及III族氮化物半导体的气相生长装置(MOCVD装置)，更具体地说，涉及包括保持基板的衬托器、用于对基板进行加热的加热器、原料气体导入部、反应炉以及反应气体排出部等的III族氮化物半导体的气相生长装置。

背景技术

有机金属化合物气相生长法(MOCVD法)和分子束外延法(MBE法)常用于氮化物半导体的晶体生长。特别是，MOCVD法的晶体生长速度快于MBE法，另外，也不必要求像MBE法那样的高真空装置等，由此，广泛地用于产业界的化合物半导体量产装置。近年，为了提高伴随蓝色或紫外线LED和蓝色或紫外线激光二极管的普及，氮化镓、氮化铟镓、氮化铝镓的量产性，人们对构成MOCVD法的对象的基板的大尺寸化、数量增加进行了许多研究。

作为这样的气相生长装置，例如，像专利文献1～4所示的那样，可列举包括保持基板的衬托器、衬托器的相对面、用于对该基板进行加热的加热器、由该衬托器和该衬托器的相对面的间隙形成的反应炉、将原料气体从该反应炉的中心部供向周边部的原料气体导入部以及反应气体排出部的气相生长装置。在这些气相生长装置中，形成下述的结构，其中，多个基板保持器设置于衬托器上，通过驱动机构，衬托器自转，并且基板保持器实现自公转。另外，作为气相生长装置的形式，人们主要提出有晶体生长面向上的类型(面向上型)、晶体生长面朝下的类型(面向下型)的两种。

专利文献1：日本特开2002-175992号公报

专利文献2：日本特开2006-253244号公报

专利文献3：日本特开2007-96280号公报

专利文献4：日本特开2007-243060号公报

专利文献5：日本特开2002-246323号公报

发明内容

但是，在这样的气相生长装置中，仍具有尚未解决的许多课题。例如，在将原料气体从反应炉的中心部喷向周边部，进行气相生长时，多个基板在以衬托器的中心部为中心的圆周上公转，减少基板的位置的膜厚的差，但是，最好，平时以一定的反应速度进行晶体生长，为此，从中心部喷射的原料气体必须为相对所有角度，均匀的流量。另外，各种原料气体在加热到高温的基板表面上分解、结晶化，但是，通过加热器，基板(衬托器)的相对面也被加热，在该相对面的表面上，原料气体发生反应，对基板上的晶体生长造成不利影响，由此，必须抑制相对面的表面上的原料气体的分解。

但是，如果伴随基板的大尺寸化、数量增加，反应炉内的原料气体流路变长，则从中心部喷射的原料气体按照均匀的流量，有效地到达下游侧这一点变得更加困难。另外，即使在从最接近衬托器的相对面的喷射口，导入不活泼气体的情况下，在反应炉内的下游侧，加热的原料气体容易与基板(衬托器)的相对面接触，在该相对面的表面上，原料气体分解、结晶化，随着生长次数的反复，晶体慢慢地堆积，在基板上以良好再现性获得高品质的晶体膜这一点也是困难的。

于是，本发明要解决的课题在于提供一种气相生长装置，其为从上述这样的反应炉的中心部，向周边部供给原料气体的气相生长装置，其中，即使在保持于具有较大的直径的衬托器上的、大尺寸、多个基板的表面上进行晶体生长的情况下，仍可以相对所有角度，以均匀的流量将原料气体从反应炉的中心部喷向周边部，可在基板(衬托器)的相对面等上，抑制原料气体的分解、结晶化。

作为应解决这些课题的深入研究的结果，本发明人发现下述情况等，从而完成了本发明的III族氮化物半导体的气相生长装置。该情况指：在前述那样的气相生长装置中，衬托器的相对面为可冷却的结构，原料气体导入部具有通过圆板状的分隔部而沿上下方向分隔的多个气体喷射口，并且该喷射口为通过多个柱状的分隔部而沿圆周方向分隔的结构，由此，相对所有角度，原料气体以均匀的流量而容易地喷射，并且柱状的分隔部经由衬托器的相对面的冷却部而冷却，抑制原料气体的温度的上升。

即，本发明涉及一种III族氮化物半导体的气相生长装置，其包括保持基板的衬托器、该衬托器的相对面、用于对该基板进行加热的加热器、由该衬托器和该衬托器的相对面的间隙形成的反应炉、将原料气体从该反应炉的中心部供向周边部的原料气体导入部以及反应气体排出部，其特征在于衬托器的相对面具有使制冷剂在其内部流通的机构，原料气体导入部具有由通过圆板状的分隔部而沿上下方向分隔的结构形成的多个气体喷射口，该气体喷射口中的至少1个具有通过多个柱状的分隔部而沿圆周方向分隔的结构。