第III族氮化物晶体物质的制造方法和制造装置制造方法及图纸

一种第Ⅲ族氮化物晶体物质的制造方法包括以下步骤：通过向反应室（１１０）中引入ＨＣｌ气体（１）而清洁反应室（１１０）的内部，以及第Ⅲ族氮化物晶体物质在清洁的反应室（１１０）中气相沉积。一种第Ⅲ族氮化物晶体物质的制造装置包括：将ＨＣｌ气体（１）引入到反应室（１１０）中的结构，和由ＨＶＰＥ生长第Ⅲ族氮化物晶体物质（１１）的结构。因此，提供一种第Ⅲ族氮化物晶体物质的制造方法以及在该制造方法中采用的制造装置，其中所述的制造方法包括有效地清洁在晶体生长的过程中粘附在反应室内部的沉积物的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在各种半导体器件的衬底等中广泛采用的第III族氮化物晶体物质的制造方法和制造装置。更具体而言，本专利技术涉及一种第III族氮化物晶体物质的制造方法以及在该制造方法中采用的制造装置，其中所述的制造方法包括有效地清洁在第III族氮化物晶体物质生长的过程中粘附在反应室中的沉积物的方法。
技术介绍
第III族氮化物晶体物质如GaN晶体物质和AlN晶体物质对于各种半导体器件如发光元件，电子元件，半导体传感器等的衬底特别有用。第III族氮化物晶体物质的制造方法包括各种类型的气相沉积如氢化物气相外延(以下，也称作HVPE)、金属-有机氯化物气相外延(以下，也称作MOC)、金属-有机化学气相沉积(以下，也称作MOCVD)等(例如，参见国际公布No.WO99/23693的小册子)。 在反应室中的底层衬底上生长第III族氮化物晶体物质时，所有上述气相沉积方法引起由多晶第III族氮化物形成的沉积物粘附到反应室的内部，特别在晶体生长区域和原料引入区域。必须除去这样的沉积物，因为它们阻止原料的稳定供给，和/或混合在随后生长的第III族氮化物晶体物质中。 为了除去这样的沉积物，将构成反应室的反应管在一次使用后废弃，或者必须用溶液如磷酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等漂洗反应室的内部。使用一次性的反应管是不利的，因为反应管昂贵，并且需要预烘焙(在晶体生长之前反应室的加热过程；下同)，导致制造效率降低和制造成本上升。如果用溶液如磷酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等漂洗反应室的内部，溶液中包含的磷、硫、钠、钾和氧中的至少一种的原子将保留在反应室中，从而混合在随后生长的晶体中。
技术实现思路
考虑到上述，本专利技术的一个目的在于提供一种第III族氮化物晶体物质的制造方法以及在该制造方法中采用的制造装置，其中所述的制造方法包括有效地清洁在晶体生长的过程中粘附在反应室内部的沉积物的方法。 本专利技术对应于一种第III族氮化物晶体物质的制造方法，该方法包括以下步骤通过向反应室中引入HCl气体而清洁所述反应室的内部，和第III族氮化物晶体物质在清洁的反应室中气相沉积。 在本专利技术的第III族氮化物晶体物质制造方法中，所述的清洁所述反应室的内部的步骤可以在HCl气体分压至少为1.013hPa并且不超过1013hPa(至少0.001atm且不超过1atm)且反应室中的温度至少为650℃且不超过1200℃的条件下进行。 一种在本专利技术上述制备方法中采用的第III族氮化物晶体物质的制造装置包括形成在反应管中的反应室，第III族元素原料气体产生室，将HCl气体引入到所述反应室中的HCl气体引入管，将HCl气体引入到所述第III族元素原料气体产生室的HCl气体引入管，向所述的反应室中引入在所述第III族元素原料气体产生室中产生的第III族原料气体的第III族元素原料气体引入管，将氮原料气体引入到所述反应室中的氮化物原料气体引入管，将气体从所述的反应室中排出的气体排出管，和将用于生长第III族氮化物晶体物质的底层衬底安置在所述反应室中的衬底支架。 在本专利技术的第III族氮化物晶体物质制造装置中，所述的反应室包括晶体生长区域，该区域是邻近衬底支架119的区域。可以将所述反应室的保护构件安置在此晶体生长区域处的反应管的内壁上。此外，可以将用于捕获氯化铵的设备附着在所述气体排出管的进口和/或出口处。 根据本专利技术，可以提供一种第III族氮化物晶体物质的制造方法以及在该制造方法中采用的制造装置，其中所述的制造方法包括有效地清洁在晶体生长的过程中粘附在反应室内部的沉积物的方法。 本专利技术上述及其它目的、特征、方面和益处从本专利技术下面在结合附图时的详细描述变得更加清楚。附图说明图1是表示本专利技术第III族氮化物晶体物质的制造方法和制造装置的一个实施方案的示意剖视图，其中(a)对应于通过向反应室中引入HCl气体而清洁所述反应室的内部的步骤，并且(b)对应于第III族氮化物晶体物质在清洁的反应室中气相沉积的步骤。 图2是根据本专利技术另一个实施方案，第III族氮化物晶体物质制造装置的示意剖视图。 图3是根据本专利技术再一个实施方案，第III族氮化物晶体物质制造方法的示意剖视图。 图4是普通的第III族氮化物晶体物质制造装置的示意剖视图。具体实施方式第一实施方案参考图1，本专利技术第III族氮化物晶体物质制造方法的一个实施方案包括如(a)中所示，通过向反应室110中引入HCl气体1而清洁所述反应室110的内部的步骤，和如(b)中所示，第III族氮化物晶体物质11在清洁的反应室110中气相沉积的步骤。 参考图1中的(a)和(b)，本专利技术的专利技术人发现，在第III族氮化物晶体物质11的生长过程中在反应室110内部(具体地，在构成反应室110的反应管101的内壁，以及第III族元素原料气体引入管123、氮原料气体引入管113、HCl气体引入管111等的端部)积聚的多晶第III族氮化物形成的沉积物被HCl气体1蚀刻掉。本专利技术的专利技术人将HCl气体1用于清洁反应室110的内部，从而完成了本专利技术。 例如，如下面方程式(1)-(3)所列出的，确定为第III族氮化物的GaN与HCl气体反应GaN(s)+HCl(g)→GaCl(g)+(1/2)N2(g)+(1/2)H2(g) (1)GaN(s)+2HCl(g)→GaCl2(g)+(1/2)N2(g)+H2(g) (2)GaN(s)+3HCl(g)→GaCl3(g)+(1/2)N2(g)+(3/2)H2(g) (3)并且转变成为将除去的GaCl气体、GaCl2气体或GaCl3气体。对于与GaN不同的第III族氮化物晶体物质如AlN，可以认为是相同的。 参考图1(b)，在第III族氮化物晶体物质的生长过程中，由多晶第III族氮化物形成的沉积物9粘附到反应室110的内部，特别是，粘附到第III族元素原料气体引入管123、氮原料气体引入管113和HCl气体引入管111的端部，并且还粘附到在晶体生长区域处的反应管101的内壁(与用于晶体生长的衬底支架119相邻的区域，主要是由加热器133加热的区域；下同)。 在对应于图1(a)，通过将HCl气体1引入反应室110而清洁反应室110的内部的步骤中，将HCl气体1通过HCl气体引入管111引入到被粘附的沉积物9污染的反应室110中。在此阶段，另外将载气用来有效地输送HCl气体，和/或用来调节HCl气体的分压。作为载气，可以列举H2气体、N2气体、Ar气体、He气体等。考虑到利于由多晶第III族氮化物形成的沉积物9的去除和经济方面，对于载气，优选H2气体。沉积物9与HCl气体1反应，以产生第III元素氯化物气体、N2气体和H2气体。将这样的第III元素氯化物气体、N2气体和H2气体通过气体排出管115从反应室110中排出，从而作为废气5输出，由此反应室110的内部得到清洁。HCl气体引入管111的开口优选位于氮原料气体引入管113和第III族元素原料气体引入管123的前端，即沉积物9粘附区域的上游。 参考图1(b)，第III族氮化物晶体物质11在清洁的反应室110中气相沉积的步骤如下所述进行。将HCl气体1通过HCl气体引入管122引入到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种第Ⅲ族氮化物晶体物质的制造方法，该方法包括：通过向反应室（１１０）中引入ＨＣｌ气体（１）而清洁所述反应室（１１０）的内部的步骤，和第Ⅲ族氮化物晶体物质（１１）在所述清洁的反应室（１１０）中气相沉积的步骤。

【技术特征摘要】
JP 2005-12-28 2005-379917;JP 2006-8-10 2006-218475的条款所限制。权利要求1.一种第III族氮化物晶体物质的制造方法，该方法包括通过向反应室(110)中引入HCl气体(1)而清洁所述反应室(110)的内部的步骤，和第III族氮化物晶体物质(11)在所述清洁的反应室(110)中气相沉积的步骤。2.根据权利要求1所述的第III族氮化物晶体物质的制造方法，其中所述的清洁反应室(110)的内部的步骤是在HCl气体分压至少为1.013hPa并且不超过1013hPa且反应室中的温度至少为650℃且不超过1200℃的条件下进行的。3.一种在权利要求1中所定义的制造方法中采用的第III族氮化物晶体物质的制造装置(100，200)，该装置包含形成在反应管(101)中的所述反应室(110)，第III族元素原料气体产生室(120)，将HCl气体(1)引入到所述反应室(110)中的HCl...

【专利技术属性】
技术研发人员：竺井仁，冈久拓司，藤田俊介，松本直树，井尻英幸，佐藤史隆，元木健作，中畑成二，上松康二，弘田龙，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]