本发明专利技术的气相沉积装置具有：具有在其上夹持基板的基板夹持面的基板夹持部件，和用于向基板上提供源气体的气流通道。该气流通道具有上璧和下壁。开孔部分设置在气流通道下壁。基板夹持部件的基板夹持面装入开口部分，同时在基板夹持面和开孔部分之间形成一个空间。提供一种用于减少气体通过开孔部分和基板夹持部件之间的空间泄漏的装置。对于这种结构，由于设置有用于减少气体通过开孔部分和基板夹持部件之间的空间泄漏的装置，因此气体流出的流导性降低，这又减少流出气体的量的变化。这导致具有长寿命和高发光效率的氮化物半导体元件的高产率生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总地涉及气相沉积装置，并且尤其涉及改进的气相沉积装置，用于高产率生产氮化物半导体装置。
技术介绍
以GaN、InGaN、AlGaN、AlInGaN等为代表的氮化物基III-V族化合物半导体晶体，具有直接跃迁型带隙，并且有望被应用于半导体激光器。InGaN混合晶体能够进行由红光到紫外光的发射，并且因此作为短波材料特别受到关注。这些晶体已经在实际应用中用作具有波长范围为紫外光到绿光的发光二极管元件，并且用作蓝紫色的激光二极管元件。通常，这些元件是利用CVD装置通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法生产的。具体而言，在基板上生长GaN型、InGaN型、AlGaN型、InGaNP型、InGaNAs型和InGaAlN型氮化物半导体薄膜。利用有机金属材料生长这些半导体薄膜的CVD装置被称为MOCVD装置。图9显示一种常规MOCVD装置(参见，例如日本专利公开文本No.2001-19590)的横截面图。常规MOCVD装置具有反应室31。反应室31内装有向基板33有效提供源气体的气流通道32、在基板夹持面34a上夹持基板33的基板夹持部件34、和加热基板夹持部件34的加热器35。气流通道32具有上壁32a和具有开孔部分36的下壁32b。基板夹持部件34的基板夹持面34a装入开口部分36，同时在基板夹持面34a和开孔部分36之间形成一空间。基板33和基板夹持部件34的基板夹持面34a与气流通道32中的气流接触。如箭头所示，源气体从气体供应口37供应并且流过气流通道32到基板33上，在此处，该气体用于氮化物半导体薄膜的生长。通过旋转轴39的旋转，使基板33和基板夹持部件34旋转。没有用于半导体薄膜生长的源气体从气体出口38释放。还在反应室31内设置自动装入/取出装置(未显示)，以装入并取出基板33和基板夹持部件34(参见，例如日本专利申请公开文本No.2003-17544)。利用常规MOCVD装置，生产由GaN、AlN、InN及其混合晶体制造的氮化物基半导体激光器存在问题，即生长的薄膜在整个基板上的结晶度和厚度不均匀。同样，基板之间也各不一样。结果是，发现在基板上制备的氮化物基半导体层具有晶体畸变和多条裂纹。含有裂纹的晶体缺陷充当非发射组合的中心；该缺陷充当导致漏电流的电流路径，造成产量低的问题。尤其是LD元件，该缺陷导致阈值电流密度增加，造成元件寿命缩短的问题。因此，重要的是减少含有裂纹的晶体缺陷。本专利技术人研究了导致含有裂纹的晶体缺陷的原因。结果是，发现向基板上提供的源气体的浓度分布和用量发生变化，这是因为气体通过气流通道32的开孔部分36和基板夹持部件34之间的空间的流出量不恒定。在氮化物基半导体的MOCVD生长中，发现这种作用是重要的，并且晶体薄膜的结晶度均匀性和晶体薄膜平面的厚度均匀性没有保障。本专利技术人已经发现了源气体供应的浓度分布和用量变化的原因，这在下文中说明。图10是说明气体通过气流通道的开孔部分和基板夹持部件之间空间的流出量变化的原因的图。在MOCVD装置中，在气流通道32的开孔部分36和基板夹持部件34之间有空间21。设置空间21是因为需要使基板夹持部件34沿着方向R旋转以便使整个基板面上的晶体生长均匀。设置空间21也是因为需要使基板夹持部件34可移动以便能从反应室31外装入基板夹持部件34上的基板33。基板33按照如下方式装载。首先，将加热器35从气流通道32上分开。然后将具有基板33的基板夹持部件34固定在加热器35上(称为“接合”)。为了定位，啮合处设置在加热器35和基板夹持部件34接触的部分。然后，将加热器35和基板夹持部件34移向气流通道32，并且如此设置，以使基板33相对于气流通道32适当放置。因为当加热时基板夹持部件34膨胀，或者考虑到基板夹持部件34和加热器35的接合精确性，啮合处需要有一定的公差。同样，在气流通道32的开孔部分36和基板夹持部件34之间的空间21也必须有一定的公差。在自动装入/取出时，如果旋转轴39偏离基板夹持部件34的中心，该区域被称为结合误差。在这种情况下，基板夹持部件34以相对于气流通道32的开孔部分36变化的距离的方式旋转。由于轴加工的精确性，旋转轴39通常有一定程度的偏心。轴的偏心导致气流通道32的开孔部分36与基板夹持部件34之间的空间21发生变化(轴的偏心导致摆动22)。在这些环境下，流出气体23的量发生变化，这又导致源气体的偏流，也就是在基板33上气体浓度分布的偏差。同样，在基板33上的气体浓度分布不稳定。气流通道32的开孔部分36与基板夹持部件34之间的空间21的变化问题在移开气流通道32和基板夹持部件34进行清洗之后自动重新安装时同样发生。另外，由于气流通道32和基板夹持部件34的加工精确性，难以重复初始的定位，这意味着在更新气流通道32和基板夹持部件34之后具有不同尺寸的空间21。由于上述问题的程度在各个装置之间不相同，因此对于每一个独立装置必须优化生长条件。在氮化物基半导体上，发生晶体的再次蒸发，因为它的高饱和蒸汽压。相应于浓度分布和源气体供应用量的变化，III源气体和V源气体的比例也发生变化。结果是，在晶体薄膜面上的结晶度会变得不均匀，并且在晶体薄膜面上的厚度变得不均匀。从而，流出气体的量的变化严重影响晶体生长。
技术实现思路
考虑到上述以及其它问题，本专利技术的一个目的是提供一种改进的气相沉积装置，用于整个基板上的稳定气体分布。本专利技术的另一个目的是提供一种改进的气相沉积装置，用于稳定的流出气体量。本专利技术的另一个目的是提供一种改进的气相沉积装置，以防止晶体薄膜平面的结晶度和晶体薄膜平面的厚度发生变化。本专利技术的另一个目的是提供一种气相沉积装置，对每一独立装置能省略优化生长条件的需要。本专利技术的另一个目的是提供一种气相沉积装置，它实现了具有长寿命和高发光效率的氮化物半导体发光元件的高产率生产。本专利技术的另一个目的是提供一种MOCVD装置，它实现了氮化物半导体的长寿命发光元件的高发光效率和高产率生产。为了实现以上以及其它目的，本专利技术的气相沉积装置是包括以下部分的气相沉积装置包括在其上夹持基板的基板夹持面的基板夹持部件；用于向基板上提供源气体的气流通道，该气流通道含有上壁和下壁；和设置在气流通道下壁的开孔部分。基板夹持部件的基板夹持面装入开口部分，同时在基板夹持面和开孔部分之间形成一空间。该装置还包括用于减少气体通过开孔部分和基板夹持部件之间的空间泄漏的装置。根据本专利技术，由于用于减少气体通过该空间泄漏的装置设置在开孔部分和基板夹持部件之间，因此可以减少流出气体的量的变化。用于减少气体泄漏的装置优选通过使该空间从气流通道内部弯曲到其外部形成。用于减少气体泄漏的装置优选包括在向上方向凹进的上凹部分，该上凹部分沿开孔部分的外围并且在气流通道下壁厚度部分设置；和从基板夹持部件侧壁横向突出的边缘凸出部分，当基板夹持部件的基板夹持面处于装入开孔部分的状态时，该边缘装入上凹部分同时在边缘和上凹部分之间形成一空间。由于具有这种结构，在气流通道的开孔部分和基板夹持部件之间形成的空间具有弯曲的通道。该弯曲通道由从气流通道内部向下延伸的第一通道、从第一通道末端横向延伸的第二通道、和从第二通道末端向气流通道外部向下延伸的第三通道组成。由于该空间由弯曲通道形成，因本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气相沉积装置，包括：包括在其上夹持基板的基板夹持面的基板夹持部件；用于向所述基板上提供源气体的气流通道，所述气流通道含有上壁和下壁；设置在所述气流通道下壁的开孔部分，所述基板夹持部件的基板夹持面装入开口部分，同时 在所述基板夹持面和所述开孔部分之间形成一空间；和用于减少气体通过开孔部分和基板夹持部件之间的空间泄漏的装置。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山田英司，汤浅贵之，荒木正浩，阿久津仲男，
申请(专利权)人：夏普株式会社，大阳日酸株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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