(57)【要約】  半導体結晶材料の形成に用いるシステムは、液体金属を含むように構成された第１のチャンバと、第１のタンクチャンバの体積より大きな体積を有する、第１のチャンバに流体連通した第２のチャンバとを含む。システムは、気相反応性材料を第１のチャンバに搬送し液体金属と反応させ金属ハロゲン化物気相生成物を形成するように構成された、第１のチャンバに連結した蒸気搬送管路をさらに含む。
2014533234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体金属を含むように構成された第１のチャンバと、
前記第１のタンクチャンバの表面積より大きな表面積を有する、前記第１のチャンバに流体連通した第２のチャンバと、
気相反応性材料を前記第１のチャンバに搬送し前記液体金属と反応させ金属ハロゲン化物気相生成物を形成するように構成された、前記第１のチャンバに連結した蒸気搬送管路と、を含んでなることを特徴とする、半導体結晶材料の形成に用いるシステム。
【請求項２】
液体金属を含むように構成された第１のチャンバと、
前記第１のチャンバの表面積より大きな表面積を有する、前記第１のチャンバに流体連通した第２のチャンバと、
気相反応性材料を前記液体金属に搬送し金属ハロゲン化物気相生成物を形成するように構成された、少なくとも部分的に前記第１のチャンバ内に含まれ前記液体金属内に沈んだバブラーを含む蒸気搬送管路と、を含んでなることを特徴とする、半導体結晶材料の形成に用いるシステム。
【請求項３】
液体ガリウムを維持するのに十分な温度を含む第１のチャンバと、
前記第１のチャンバに流体連通し、前記第１のチャンバ内の液体金属の体積より大きい液体金属の体積を含み、操作中に前記第１のチャンバ内に前記液体金属を再び満たすように構成され、成長チャンバの外側である第２のチャンバと、
気相反応性材料を前記液体金属に搬送し金属ハロゲン化物気相生成物を形成するように構成された、少なくとも部分的に前記第１のチャンバ内に含まれ前記液体金属内に沈んだバブラーを含む蒸気搬送管路と、を含んでなることを特徴とする、半導体結晶材料の形成に用いるシステム。
【請求項４】
前記金属ハロゲン化物気相生成物を前記第１のチャンバから除去するように構成された、前記第１のチャンバに連結した出口管路をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記出口管路が成長チャンバに連結する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２のチャンバが前記第１のタンクの体積より大きな体積を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記第２のチャンバが前記第１のタンクチャンバ体積の体積より少なくとも１０倍大きな体積を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２のチャンバが前記第１のタンクチャンバ体積の体積より少なくとも２０倍大きな体積を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記第２のチャンバが前記第１のタンクチャンバ体積の体積より少なくとも５０倍大きな体積を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第２のチャンバが前記第１のタンクチャンバ体積の体積より少なくとも１００倍大きな体積を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２のチャンバが前記第１のタンクチャンバ体積の表面積より少なくとも２倍大きな表面積を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２のチャンバが前記第１のタンクチャンバ体積の表面積より少なくとも４倍大きな表面積を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２のチャンバが前記第１のタンクチャンバ体積の表面積より少なくとも７倍大きな表面積を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第２のチャンバが前記第１のタンクチャンバ体積の表面積より少なくとも１０倍大きな表面積を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１のチャンバが無機材料を含んでなる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１のチャンバ、第２のチャンバ、蒸気搬送管路、またはそれらの組み合わせが酸化物材料を含んでなる、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１のチャンバ、第２のチャンバ、蒸気搬送管路、またはそれらの組み合わせがシリカを含んでなる、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１のチャンバ、第２のチャンバ、蒸気搬送管路、またはそれらの組み合わせが石英を含んでなる、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１のチャンバ、第２のチャンバ、蒸気搬送管路、またはそれらの組み合わせが石英から本質的になる、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記蒸気搬送管路が、前記第１のチャンバの高さに対して前記第１のチャンバの上半分に位置する送風機である、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記送風機が前記気相反応性材料を前記第１のチャンバ内の前記液体金属の上面に搬送するように構成される、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記蒸気搬送管路がバブラーである、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記バブラーが、前記第１のチャンバ内の前記液体金属内に部分的に沈むように構成された沈み部を含んでなる、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記沈み部が円筒形の外形を含んでなる、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記バブラーの前記沈み部が、前記気相反応性材料を前記液体金属に搬送するように構成された複数の開口を含んでなる、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバがタンク管路を介して連結する、請求項１〜２５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２７】
前記タンク管路が、前記第１のチャンバの高さに対して下半分で前記第１のチャンバに接続する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記タンク管路が、前記第２のチャンバの高さに対して下半分で前記第２のチャンバに接続する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
前記第１のチャンバが成長チャンバ内に含まれる、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３０】
前記第２のチャンバが成長チャンバの外側にある、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記蒸気搬送管路の一部が成長チャンバの外側にあること、請求項１〜３０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３２】
前記第１のチャンバが少なくとも約２５０ｃｃの体積を有する、請求項１〜３１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３３】
前記第２のチャンバが少なくとも約２５００ｃｃの体積を有する、請求項１〜３２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３４】
前記第２のチャンバが、前記第１のチャンバ内の前記液体金属材料が前記気相反応性材料と反応すると前記第１のチャンバ内に前記液体金属材料を再び満たすように構成される、請求項１〜３３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３５】
前記気相反応性材料がハロゲン化物材料を含んでなる、請求項１〜３４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３６】
前記気相反応性材料が水素を含んでなる、請求項１〜３５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記気相反応性材料がＨＣｌを含んでなる、請求項１〜３６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３８】
前記気相反応性材料がＨＣｌから本質的になる、請求項１〜３７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３９】
前記液体金属が遷移金属材料を含んでなる、請求項１〜３８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４０】
前記液体金属がガリウムを含んでなる、請求項１〜３９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４１】
前記液体金属がガリウムから本質的になる、請求項１〜４０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４２】
前記金属ハロゲン化物気相生成物がガリウムを含んでなる、請求項１〜４１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４３】
前記金属ハロゲン化物気相生成物が塩素を含んでなる、請求項１〜４２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４４】
前記金属ハロゲン化物気相生成物がＧａＣｌを含んでなる、請求項１〜４３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４５】
前記金属ハロゲン化物気相生成物がＧａＣｌから本質的になる、請求項１〜４４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４６】
水素を含む第２の気相生成物をさらに含んでなる、請求項１〜４５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４７】
Ｈ２を含む第２の気相生成物をさらに含んでなる、請求項１〜４６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４８】
Ｈ２から本質的になる第２の気相生成物をさらに含んでなる、請求項１〜４７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４９】
前記第１のチャンバが、前記液体金属を維持するように構成された少なくとも約４０℃の温度を含んでなる、請求項１〜４８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５０】
前記第２のチャンバが、前記液体金属を維持するように構成された少なくとも約４０℃の温度を含んでなる、請求項１〜４９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５１】
前記金属ハロゲン化物気相生成物が、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体材料を形成するためのエピタキシャル成長工程に用いるように構成される、請求項１〜５０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５２】
前記金属ハロゲン化物気相生成物が、約４ｍｍを超える厚さを有するＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体材料のブールを形成するためのエピタキシャル成長工程に用いるように構成される、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体材料のブールが約１ｃｍを超える厚さを有する、請求項５２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、半導体結晶材料の形成に用いるシステム、特に、半導体材料のエピタキシャル形成のための化学組成物の形成および搬送を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業は超高純度試薬の原料にかなり依存している。他の産業もまた高純度要求を有するが、半導体産業における純度要求と肩を並べるものはほとんどない。液体蒸気搬送システムは多くの製造工程で用いられる。例えば、液体蒸気搬送システムは光導波路の製造で用いられる。
【０００３】
ある産業では、半導体膜および装置の形成において、上に半導体部品のパターンが適切に作られたシリコンウェハと化学液体蒸気源材料からの蒸気またはドーパントとの反応により半導体装置が提供されることが知られている。一般的な化学蒸気源材料として、三臭化ホウ素、オキシ塩化リン、三臭化リン、四塩化ケイ素、ジクロロシラン、四臭化ケイ素、三塩化ヒ素、三臭化ヒ素、五塩化アンチモンおよびこれらの様々な組み合わせが挙げられる。化合物半導体産業において、エピタキシャルＩＩＩ−Ｖ半導体膜は、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウム、エチルジメチルインジウム、ｔｅｒｔ−ブチルアルシン、ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン、および他の液体源などの液体蒸気源材料を用いた有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）により一般に成長する。いくつかのＩＩ−ＶＩ化合物半導体膜もまた、液体源を用いて製造される。しかしながら、これらの材料の多くに毒性の懸念があるため、当該産業においては、製造環境内におけるこれらの材料の存在量を減らす努力をしており、特に危険性を減らすために毒性材料を収容する容器のサイズを小さくしている。
【０００４】
一態様によると、半導体結晶材料の形成に用いるシステムは、液体金属を含むように構成された第１のチャンバと、第１のタンクチャンバの表面積より大きな表面積を有する、第１のチャンバに流体連通した第２のチャンバと、気相反応性材料を第１のチャンバに搬送し液体金属と反応させ金属ハロゲン化物気相生成物を形成するように構成された、第１のチャンバに連結した蒸気搬送管路と、を含む。
【０００５】
他の態様によると、半導体結晶材料の形成に用いるシステムは、液体金属を含むように構成された第１のチャンバと、第１のチャンバの表面積より大きな表面積を有する、第１のチャンバに流体連通した第２のチャンバと、気相反応性材料を液体金属に搬送し金属ハロゲン化物気相生成物を形成するように構成された、少なくとも部分的に第１のチャンバ内に含まれ液体金属内に沈んだバブラーを含む蒸気搬送管路と、を含む。
【０００６】
さらに他の態様によると、半導体結晶材料の形成に用いるシステムは、液体ガリウムを維持するのに十分な温度を有している第１のチャンバと、第１のチャンバに流体連通し、第１のチャンバ内の液体金属より大きい体積の液体金属を含み、操作中に第１のチャンバ内に液体金属を再び満たすように構成され、成長チャンバの外側である第２のチャンバと、気相反応性材料を液体金属に搬送し金属ハロゲン化物気相生成物を形成するように構成された、少なくとも部分的に第１のチャンバ内に含まれ液体金属内に沈んだバブラーを含む蒸気搬送管路と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
添付図面を参照することにより、本開示はよりよく理解され、その多くの特徴および利点は当業者に明らかとなりうる。
【０００８】
【図１】実施形態による半導体結晶材料の形成に用いるシステムの概略図である。
【図２】実施形態による半導体結晶材料の形成に用いるシステムの概略図である。
【図３】実施形態に記載のシステムを用いて形成された半導体結晶材料の断面図である。
【図４】実施形態による半導体結晶材料の形成に用いるシステムの概略図である。
【０００９】
異なる図面における同じ参照記号の使用は、同様のまたは同一の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下は、概して、半導体結晶材料の形成に用いるシステムを対象とする。より詳細には、以下は、半導体結晶材料の形成に用いる反応性材料の組み合わせを制御するためのシステムを対象とする。加えて、本明細書の実施形態に記載のシステムはさらに、化学反応物間の化学反応により形成された化学生成物の制御された搬送を促進し、化学生成物は、半導体結晶材料の形成を促進するため、制御された成長環境に搬送されうる。さらに、以下の実施形態のシステムは、例えば数時間、または、さらに数日持続する成長操作を含む半導体結晶材料の長継続時間成長を促進するために用いることができ、並外れて厚い半導体結晶層および、さらに半導体結晶材料のブールの形成を促進する。
【００１１】
本明細書中の半導体結晶材料は、ＩＩＩ族窒化物組成物の結晶材料を含む、ＩＩＩ−Ｖ族組成物を含む。そのような材料は短波長発光の大きな可能性を有すると認識されてきており、そのため、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、紫外線検出器、および高温電子機器の製造での使用に適している。当然のことながら、ＩＩＩ族材料とは元素周期表のＩＩＩ族の元素のことであり、それはＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌを含み、さらにＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、およびＴｌの後遷移元素を含むとして定義されてもよい。半導体結晶材料は、直接バンドギャップ半導体である、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）および窒化ガリウムアルミニウム（ＧａＡｌＮ）などの三元化合物、さらに四元化合物（ＡｌＧａＩｎＮ）を含む半導体化合物を含みうる。
【００１２】
図１は、実施形態による半導体結晶材料の形成に用いるシステムの概略図を含む。とりわけ、システム１００は、特定の半導体結晶材料構造を形成する拡大成長操作において用いる化学物質および生成物の調製および搬送に用いられうる。システム１００は、液体金属材料１０４を含みうる第１のチャンバ１０１を含みうる。さらに例示するように、システム１００は、第１のチャンバ１０１に流体連通しうる第２のチャンバ１０３を含みうる。さらに例示するように、第２のチャンバ１０３は、液体金属材料１０４の含有量を含むように構成されうる。一実施形態において、第１のチャンバ１０１は、タンク管路１０５を介して第２のチャンバ１０３に連結しうる。したがって、液体金属１０４は第１のチャンバ１０１および第２のチャンバ１０３間を流れうる。
【００１３】
液体金属１０４は、１つまたはそれ以上の遷移金属元素を含みうる。例えば、ある適切な遷移材料はガリウムを含みうる。実際に、本質的に９９．９９９％純正液体ガリウムとなるように、液体金属１０４は液体ガリウムから本質的になりうる。
【００１４】
さらに例示するように、実施形態では、システム１００は、第１のチャンバ１０１および第２のチャンバ１０３間のタンク管路１０５内部にバルブ１０７を含みうる。バルブ１０７は、第１のチャンバ１０１および第２のチャンバ１０３間の液体金属１０４の流れを制御するために用いられうる。
【００１５】
上で述べたように、液体金属１０４は第２のチャンバ１０３および第１のチャンバ１０１間を流れうる。より詳細には、実施形態では、第２のチャンバ１０３は、液体金属１０４の含有量を含んでもよく、拡大成長操作中に第１のチャンバ１０１内の液体金属１０４の体積を再び満たすために利用されてもよい。
【００１６】
他の実施形態によると、第２のチャンバ１０３は第１のチャンバ１０１の体積より大きな体積を有することができ、それにより拡大成長操作中に第１のチャンバ１０１内に液体金属の体積を再び満たすのを促進する。例えば、式（Ｖ２／Ｖ１）、式中、Ｖ２は第２のチャンバ１０３の体積、Ｖ１は第１のチャンバ１０１の体積である、により測定されるように、第２のチャンバ１０３は、第１のチャンバ１０１の体積より少なくとも１０倍大きな体積を有しうる。他の実施形態において、第２のチャンバは、第１のチャンバ１０１の体積より少なくとも約２０倍、少なくとも約５０倍、または少なくとも約１００倍大きな体積を有しうる。さらに、第２のチャンバは、第１のチャンバ１０１の体積の約８００倍以下、または約５００倍以下などの約１０００倍以下の体積を有しうる。当然のことながら、第１のチャンバ１０１および第２のチャンバ１０３は、上記の最小および最大比のいずれかの間の範囲内の体積差を有しうる。
【００１７】
第１のチャンバ１０１は、少なくとも約２５０ｃｃ、少なくとも約５００ｃｃ、少なくとも約１０００ｃｃ、少なくとも約２０００ｃｃ、少なくとも約３０００ｃｃなどの少なくとも約２００立方センチメートル（ｃｃ）の体積を有しうる。さらに、ある実施形態において、第１のチャンバ１０１は、約４０００ｃｃ以下、または約３５００ｃｃ以下などの約５０００ｃｃ以下の体積を有しうる。当然のことながら、第１のチャンバ１０１の体積は、上記の最小および最大値のいずれかの間の範囲内でありうる。
【００１８】
第２のチャンバ１０３は、少なくとも約３０００ｃｃ、少なくとも約５０００ｃｃ、少なくとも約１００００ｃｃ、または、さらに少なくとも約２００００ｃｃ、少なくとも約３００００ｃｃなどの少なくとも約２０００ｃｃの体積を含みうる。さらに、１つの特定の実施形態において、第２のチャンバ１０３は、約５００００ｃｃ以下、または約４５０００ｃｃ以下などの約５５０００ｃｃ以下の体積を有しうる。当然のことながら、第２のチャンバ１０３は、上記の最小および最大値のいずれかの間の範囲内の体積を有しうる。
【００１９】
他の実施形態では、第１のチャンバ１０１および第２のチャンバ１０３の表面積は、拡大成長操作および拡大成長操作中の反応性材料間の適切な相互作用を促進するための互いに関連した特定の比率を有しうる。例えば、式（ＳＡ２／ＳＡ１）、式中、ＳＡ２は第２のチャンバ１０３の表面積、ＳＡ１は第１のチャンバ１０１の表面積である、により測定されるように、第２のチャンバ１０３は、第１のチャンバ１０１の表面積より少なくとも２倍大きな表面積を有しうる。当然のことながら、第１のチャンバ１０１または第２のチャンバ１０３の表面積という表現は、チャンバ内部の表面積の寸法である。他の実施形態において、第２のチャンバは、第１のチャンバ１０１の表面積より少なくとも約４倍、少なくとも約６倍、少なくとも約８倍、または、さらに少なくとも約１０倍大きな表面積を有しうる。さらに、第２のチャンバは、第１のチャンバ１０１の表面積の約８００倍以下、約５００倍以下、約２００倍以下、約１００倍以下などの約１０００倍以下の表面積を有しうる。当然のことながら、第１のチャンバ１０１および第２のチャンバ１０３は、上記の最小および最大比のいずれかの間の範囲内の表面積比を有しうる。
【００２０】
特定の例において、第１のチャンバ１０１は、チャンバの全内部表面積の寸法であり、拡大成長操作中の反応性材料間の適切な連続的反応を促進しうる特定の表面積を有しうる。例えば、ある実施形態において、第１のチャンバ１０１は、少なくとも約１００ｃｍ２、少なくとも約１２０ｃｍ２、少なくとも約１８０ｃｍ２、少なくとも約２００ｃｍ２、または、さらに少なくとも約２５０ｃｍ２などの少なくとも約８０ｃｍ２の表面積を有しうる。さらに、ある実施形態において、第１のチャンバ１０１は、約１５００ｃｍ２以下、または約８００ｃｍ２などの約２０００ｃｍ２以下の表面積を有しうる。当然のことながら、第１のチャンバ１０１の表面積は、上記の最小および最大値のいずれかの間の範囲内でありうる。
【００２１】
実施形態では、タンク管路１０５は、特定の位置で第１のチャンバ１０１に連結しうる。例えば、第１のチャンバ１０１は、図１に例示するように高さ（ｈ１）により画定されうる。さらに、第１のチャンバ１０１は、第１のチャンバ１０１の上面１４２と高さ（ｈ１）の中間点の間で画定される上半分１２５および下面１４１と第１のチャンバ１０１の高さの半分の間の領域として画定される下半分１２３を有しうる。例示するように、タンク管路１０５は、第１のチャンバ１０１の下半分内で第１のチャンバ１０１に連結しうる。より詳細には、タンク管路１０５は、タンク管路１０５が下面１４１に交差する、または、さらに下面１４１の部分と同延でそれを画定するように、第１のチャンバ１０１の最下点で、詳細には、第１のチャンバ１０１の下面１４１で、第１のチャンバ１０１に連結しうる。
【００２２】
ある例において、システム１００は、タンク管路１０５が特定の位置で第２のチャンバ１０３に連結するように形成されうる。例示するように、第２のチャンバ１０３は、上面１４３と高さ（ｈ２）の中間点の間の上半分および下面１４５と高さ（ｈ２）の中間点の間の下半分１３３を画定する高さ（ｈ２）を有しうる。例示するように、実施形態では、タンク管路１０５は、第２のチャンバ１０３の下半分１３３において第２のチャンバ１０３に連結しうる。より詳細には、タンク管路１０５は、下面１４５と同延となるように、下面１４５に隣接した位置で第２のチャンバ１０３に連結しうる。１つの特定の実施形態において、同一かつ単一の面に沿って延びそれを画定するように、下面１４５、タンク管路１０５の下面１８１、および下面１４１は同延でありうる。本明細書の実施形態に記載のそのような設計は、拡大成長操作中の第２のチャンバ１０３および第１のチャンバ１０１から液体金属１０４を流れやすくし、完全に再び満たすのを促進しうる。
【００２３】
実施形態では、第１のチャンバ１０１は無機材料からなりうる。特に、無機材料は、液体金属１０４の材料に汚染を引き起こすことなく液体金属１０４を含むのに特に適している可能性がある。１つの特定の実施形態において、無機材料は酸化物材料を含んでもよく、より詳細には、シリカ材料を含みうる。一実施形態において、第１のチャンバ１０１は石英から形成されてよく、より詳細には、石英から本質的になってもよい。
【００２４】
他の実施形態では、第２のチャンバ１０３は無機材料からなりうる。特に、無機材料は、液体金属１０４の組成物に化学的に不活性となるように、液体金属１０４を含む、詳細には、材料を汚染することなく液体金属１０４を収容するのに適している可能性がある。１つの特定の実施形態において、第２のチャンバ１０３は酸化物材料、より詳細にはシリカ、さらにより詳細には石英を含みうる。１つの特定の実施形態において、第２のチャンバ１０３は石英から本質的になりうる。
【００２５】
さらに、当然のことながら、システム１００で利用される他の部品は無機材料、より詳細には、第１のチャンバ１０１または第２のチャンバ１０３と同じ無機材料からなりうる。例えば管路およびバルブ部品を含むシステムの全ての材料部品は、例えば酸化物材料を含むことができ、さらにシリカを含んでもよく、より詳細には本質的に石英でありうる。
【００２６】
実施形態において、システム１００は、第１のチャンバ１０１に連結した蒸気搬送管路１０９を含みうる。蒸気搬送管路１０９は、気相反応性材料１２０を第１のチャンバ１０１に搬送し液体金属１０４と反応させ化学生成物を形成するように構成されうる。化学生成物は、金属ハロゲン化物気相生成物１２１でありうる。蒸気搬送管路１０９は無機材料、より詳細には石英などのシリカからなっていてよく、より詳細には、石英から本質的になってもよい。
【００２７】
さらに例示するように、バルブ１１１は、気相反応性材料１２０の第１のチャンバ１０１への制御された搬送を促進するため蒸気搬送管路１０９内に配置されてもよい。
【００２８】
実施形態において、蒸気搬送管路１０９は、気相反応性材料１２０の流れ、より詳細には、液体金属１０４の上面１２７上の気相反応性材料１２０の流れを第１のチャンバ１０１に搬送するように構成された送風機でありうる。送風機は、効果的な操作を促進するため第１のチャンバ１０１の特定の領域に位置しうる。例えば、送風機は第１のチャンバ１０１の上半分１２５において第１のチャンバ１０１に連結しうる。より詳細には、送風機または蒸気搬送管路１０９は、上面１４２と直接的に接触するように、より詳細には、蒸気搬送管路１０９の上面１８２が第１のチャンバ１０１の上面１４２と隣接し同延となるように、上面１４２で第１のチャンバ１０１に連結しうる。例えば、例示するように、上面１８２および上面１４２は同一の面に沿って延びそれを画定しうる。
【００２９】
さらに、他の実施形態によると、図４に例示するように、蒸気搬送管路１０９は、上面４８２が上面１４２から側面に沿って移動しうるように上面１４２と比べて下方に移動することができ、それにより、面４８２および１４２が互いに関連して非同延の形で配向してもよい。例示するように、蒸気搬送管路１０９の上面４８２は、第１のチャンバ１０１の中間点に接近して配向してもよく、それにより、高さと比べて中間点近くで第１のチャンバ１０１に接続する。より詳細には、図４の蒸気搬送管路１０９の配向は、液体金属１０４の上面１２７に接近しうる。例えば、蒸気搬送管路１０９は、液体金属１０４の上面１２７が上面４８２から第１のチャンバ１０１の全高さ（ｈ１）の約半分より大きい距離の間隔をあけないよう配向しうる。そのような配向は、適切なガス流動力学および気相反応性材料１２０と液体金属１０４間の反応を促進しうる。
【００３０】
加えて、蒸気制御装置４８５は、液体金属１０４上の気相反応性材料１２０の滞留時間の制御を促進するため、第１のチャンバ１０１内に配置されうる。例えば、蒸気制御装置４８５は、壁、羽根、シケインなどの形をとりえ、気相反応性材料１２０の流れ方向の制御のためのバッフル４８６間のチャネル４８７を画定するバッフル４８６を有しうる。バッフル４８６は、気相反応性材料１２０がその中を流れるうる蛇行経路を画定するために配置されてよく、蛇行経路は気相反応性材料１２０が液体金属１０４に接触しうる継続時間を増加させ、それにより気相反応性材料１２０と液体金属１０４間の改良された反応効率が促進される。蒸気制御装置４８５は、第１のチャンバ１０１内に蒸気搬送管路１０９に接近して配置されてよく、第１のチャンバ１０１の内部表面または壁のいずれかに取り付けられてもよい。
【００３１】
実施形態において、気相反応性材料１２０は、ハロゲン化物材料、より詳細には、蒸気ハロゲン化物化合物を含みうる。ある適切なハロゲン化物材料は水素を含みうる。例えば、一実施形態において、気相反応性材料１２０は塩化水素（ＨＣｌ）を含みうる。１つの特定の実施形態において、気相反応性材料１２０は、塩化水素から本質的になる。
【００３２】
第１のチャンバ１０１は、液体金属１０４の液体状態の維持を促進するため特定の温度を有しうる。例えば、第１のチャンバ１０１の温度は、少なくとも約４０℃、少なくとも約１００℃、少なくとも約２００℃、少なくとも約５００℃、または、さらに少なくとも約８００℃でありうる。さらに、第１のチャンバ１０１の温度は、約１８００℃以下、または、さらに約１５００℃以下などの約２０００℃以下であってもよい。当然のことながら、第１のチャンバ１０１内の温度は、上記の最小および最大値のいずれかの間の範囲内でありうる。
【００３３】
さらに、ある例において、第２のチャンバ１０３の温度は第１のチャンバ１０１内の温度に比べかなり低くありうる（すなわち、約５０％より大きな差）。例えば、第２のチャンバ１０３の温度は、約１８００℃以下、約１５００℃以下、約１０００℃以下、約８００℃以下、約５００℃以下、約２００℃以下、または、さらに約１５０℃以下などの約２０００℃以下であってもよい。他の例において、第２のチャンバ１０３は、少なくとも約４０℃、少なくとも約６０℃、少なくとも約７０℃、少なくとも約８０℃、または、さらに少なくとも約１００℃の温度でありうる。当然のことながら、第２のチャンバ１０３内の温度は、上記の最小および最大値のいずれかの間の範囲内でありうる。
【００３４】
他の実施形態によると、第１のチャンバ１０１は、適切な相における反応性材料の封じ込めを促進するため特定の圧力を有しうる。例えば、第１のチャンバ１０１内の圧力は、少なくとも約０．０５気圧、または、さらに少なくとも約０．１気圧などの少なくとも約０．０１気圧でありうる。他の実施形態において、第１のチャンバ内の圧力は、約１．５気圧以下、約１気圧以下、約０．８気圧以下、または、さらに約０．５気圧以下などの約２気圧以下でありうる。当然のことながら、第１のチャンバ１０１内の圧力は、上記の最小および最大値のいずれかの間の範囲内でありうる。
【００３５】
さらに、一実施形態において、第２のチャンバ１０３内の圧力は、第１のチャンバ１０１内の圧力と実質的に同等または同一でありうる。しかしながら、ある実施形態において、第２のチャンバ１０３内の圧力は第１のチャンバ１０１内の圧力よりも大きくありえ、それにより操作中の第２のチャンバ１０３から第１のチャンバ１０１への液体金属１０４の制御された搬送が促進される。ある例において、第２のチャンバ１０３内の圧力は、第１のチャンバ１０１内の圧力より少なくとも約１％、少なくとも約２％、または、さらに少なくとも約３％大きくありうる。
【００３６】
さらに図１で例示するように、システム１００は、第１のチャンバ１０１に連結した出口管路１１３を有することができ、金属ハロゲン化物気相生成物１２１を第１のチャンバ１０１から半導体結晶材料を成長させるように構成された半導体実装を含む成長チャンバへ搬送するように構成される。金属ハロゲン化物気相生成物１２１は、気相反応性材料１２０と液体金属１０４の間の化学反応の結果である。実施形態では、出口管路１１３は、例えば、第１のチャンバ１０１の上半分１２５を含む特定の位置で、液体金属１０４の上面１２７の上を維持するように第１のチャンバ１０１に連結しうる。実施形態では、出口管路１１３は、第１のチャンバ１０１の上面１４２に連結することができ、より詳細には、出口管路１１３の上面１８３は、第１のチャンバ１０１の上面１４２と隣接し同延である。例えば、例示するように、出口管路１１３の上面１８３および第１のチャンバ１０１の上面１４２は同一の面に沿って延びそれを画定しうる。
【００３７】
さらに例示するように、システム１００は、バルブ１１５が出口管路１１３内に挿入されるように形成されうる。バルブ１１５は、半導体結晶材料の形成のために構成された面に対し、第１のチャンバ１０１から成長チャンバへの金属ハロゲン化物気相生成物の流れを制御するために用いられうる。
【００３８】
実施形態では、金属ハロゲン化物気相生成物はガリウムを含みうる。他の実施形態では、金属ハロゲン化物気相生成物は塩化ガリウムを含んでもよく、より詳細には塩化ガリウムから本質的になりうるように、金属ハロゲン化物気相生成物は塩素も含みうる。
【００３９】
他の実施形態において、金属ハロゲン化物気相生成物は、塩化ガリウムを含む生成物に加え、第２の気相生成物を含みうる。第２の気相生成物は、例えば水素を含むことができ、水素分子（Ｈ２）から本質的になってもよい。
【００４０】
さらに図１で例示するように、システム１００は、第１のチャンバ１０１の第２のチャンバ１０３からの分離を含みうる。例えば、１つの特定の実施形態において、第１のチャンバ１０１は成長チャンバ１１７内に含まれうる。そこで成長チャンバ壁１１８は、第１のチャンバ１０１および第２のチャンバ１０３の間を分離し延びる。したがって、ある実施形態において、第２のチャンバ１０３は成長チャンバ１１７の外側でありうる。また当然のことながら、第１のチャンバ１０１内の反応を制御するために、タンク管路１０５のバルブ１０７は成長チャンバ１１７の外側であり、成長チャンバ壁１１８の第２のチャンバ１０３と同じ側に位置しうる。さらに、蒸気搬送管路１０９の部分は成長チャンバ１１７の外側へ、そして成長チャンバ壁１１８を通って延びてもよい。図示しないが、当然のことながら、ある例において、バルブ１１１は成長チャンバ１１７の外側でもよく、したがって、成長チャンバ壁１１８の第２のチャンバ１０３と同じ側となる。そのような設計により、第１のチャンバ１０１への気相反応性材料の外部制御が促進される可能性がある。
【００４１】
実施形態によると、システム１００はさらに、第２のチャンバ１０３に連結した、詳細には、第２のチャンバ１０３に流体連通し液体金属を第２のチャンバ１０３に搬送するように構成された再注入タンク１９１を含みうる。システム１００はさらに、再注入タンク１９１および第２のチャンバ１０３間の液体金属１０４の流れを制御するためのバルブ１９３を含みうる。例えば拡大成長操作中に、バルブ１９３をあけ、再注入タンク１９１に含まれる液体金属が第２のチャンバ１０３に流れるよう促進し、第２のチャンバ１０３内の液体金属の体積を増やし、それにより第１のチャンバ１０１に搬送できる液体金属の体積を増やすことができる。
【００４２】
特定の例において、再注入タンク１９１の少なくとも一部はフレキシブルでありうる。一実施形態において、再注入タンク１９１、詳細には延長部１９４はポリマー、より詳細にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの有機材料からなりうる。第２のチャンバ１０３と再注入タンク１９１の間の圧力差のため、フレキシブルな材料の使用が特に適している可能性がある。
【００４３】
システム１００はさらに、第２のチャンバ１０３に連結した、第２のチャンバ１０３内の圧力の制御を促進しうるプライマーバルブ１９２を含みうる。プライマーバルブ１９２は、第２のチャンバ１０３内の圧力の制御、より詳細には、拡大成長操作中に第２のチャンバ１０３から第１のチャンバ１０１へ液体金属１０４を再び満たすのを促進するために第２のチャンバ１０３と第１のチャンバ１０１間の圧力差の制御を促進する可能性がある。
【００４４】
図２は、実施形態による半導体結晶材料の形成に用いるシステムの概略図を含む。例示するように、システム２００は、図１のシステム１００と同じ特徴のいくつかを組み込みうる。例えば、システム２００は、液体金属１０４を含むように構成され、さらに蒸気搬送管路１０９および出口管路１１３を含む第１のチャンバを有しうる。さらに例示するように、システム２００は、液体金属１０４を含むように構成された第２のチャンバ１０３を含むことができ、第２のチャンバ１０３は、第２のチャンバ１０３と第１のチャンバ１０１間で液体金属を搬送するように構成されたタンク管路１０５を介して第１のチャンバ１０１と流体連通しうる。
【００４５】
さらに例示するように、システム２００は蒸気搬送管路１０９をバブラー２２９の形で含みうる。バブラー２２９は、液体金属１０４の上面１２７の下に配置された沈み部２０３を含みうる。したがって、バブラー２２９の沈み部２０３は、気相反応性材料１２０を液体金属１０４の面１２７の下で液体金属１０４の体積中に搬送するように構成されてよく、それにより気相反応性材料１２０のバブル２３１が液体金属１０４の中に配置される。バブラー２２９を通る気相反応性材料１２０の搬送は気相反応性材料１２０と液体金属１０４間の化学反応を促進し、その結果、出口管路１１３を通り第１のチャンバ１０１から出て行きうる金属ハロゲン化物気相生成物１２１となる。
【００４６】
実施形態では、バブラー２２９の沈み部２０３は、第１のチャンバ１０１内で、液体金属１０４内で部分的に沈みうる。より詳細には、沈み部２０３は、第１のチャンバ１０１の第１の壁２０７から外側へ、そして第１のチャンバ１０１の体積中に、第１の壁２０７に対向する第１のチャンバ１０１の第２の壁２０８に向かって延びる長さ（Ｌ）を有する円筒形の外形を含んでもよい。さらに、実施形態では、バブラー２２９の沈み部２０３は、沈み部２０３の長さ（Ｌ）に沿って延びる複数の開口２０９を含みうる。当然のことながら、複数の開口２０９は、気相反応性材料１２０を液体金属１０４に搬送しバブル２３１の形成を促進するように構成されうる。
【００４７】
ある設計として、沈み部２０３の長さ（Ｌ）は、適切な反応力学を促進するため少なくとも約１ｃｍ、少なくとも約２ｃｍ、または、さらに少なくとも約３ｃｍでありうる。他の例において、沈み部２０３の長さ（Ｌ）は、約１０ｃｍ以下、または、さらに約８ｃｍ以下などの約１２ｃｍ以下でありうる。当然のことながら、沈み部２０３の長さ（Ｌ）は上記の最小および最大値のいずれかの間の範囲内でありうる。
【００４８】
実施形態では、バブラー２２９の沈み部２０３は、第１のチャンバ１０１の下半分内で第１のチャンバ１０１の第１の壁２０７から延びるように構成されうる。特に、液体金属１０４の上面１２７の下で気相反応性材料１２０の搬送を確保するため、沈み部２０３の位置は重要である可能性がある。さらに、第１のチャンバ１０１内の沈み部２０３の位置により拡大成長操作を促進することができ、沈み部２０３は、成長チャンバ内での半導体結晶材料の成長の拡大継続時間を促進するために液体金属１０４の面１２７の下で十分に低く位置する。
【００４９】
特定の実施形態によると、バブラー２２９の沈み部２０３はバブルの形成および化学反応を促進する複数の開口２０９を有しうる。特定の例において、複数の開口２０９は実質的に同じ大きさを有しうる。特に、開口の大きさは、約０．１ｍｍ２と約１０ｍｍ２の間の範囲内、より詳細には約０．８ｍｍ２と約５ｍｍ２の間の範囲内でありうる。
【００５０】
代わりの実施形態において、バブラー２２９の沈み部２０３は、複数の微小開口を含む焼結石英管から形成されうる。微小開口は、本明細書の他の実施形態に記載の開口２０９より著しく数が多くありえ、さらに、約０．１ｍｍ２より著しく小さい平均面積を有してもよい。例えば、開口は約８０平方ミクロン未満、約５０平方ミクロン未満、約３０平方ミクロン未満、または、さらに約１０平方ミクロン未満でありうる。
【００５１】
ある設計として、１つまたはそれ以上の管路（例えば、タンク管路１０５）の直径は、システムの適切な操作を促進するため少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約２ｍｍ、または、さらに少なくとも約３ｍｍでありうる。他の例において、１つまたはそれ以上の管路の直径は、約１５ｍｍ以下、または、さらに約１０ｍｍ以下などの約２０ｍｍ以下でありうる。当然のことながら、１つまたはそれ以上の管路の直径は、上記の最小および最大値のいずれかの間の範囲内でありうる。
【００５２】
本明細書に記載のシステムは、拡大成長継続時間を促進するため原材料（すなわち、気相反応性材料）の特定の含有量を搬送するよう操作されうる。例えば、原材料は、少なくとも約２００ｃｃ／分、少なくとも約３００ｃｃ／分、または、さらに少なくとも約４００ｃｃ／分などの少なくとも約１００ｃｃ／分の速度で搬送されうる。さらに、一実施形態によると、原材料は、約４０００ｃｃ／分以下、または、さらに約３０００ｃｃ／分以下などの約５０００ｃｃ／分以下の速度で搬送されうる。当然のことながら、原材料の搬送速度は、上記の最小および最大値のいずれかの間の範囲内でありうる。
【００５３】
当然のことながら、本明細書に記載のシステムは、成長チャンバ内の特定の場所に搬送され半導体結晶材料の形成を促進しうる金属ハロゲン化物気相生成物の形成を促進するように使用されうる。特に、本明細書のシステムは、例えばハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）を含む成長などの工程を通じて半導体結晶材料の成長を促進するように使用されうる。
【００５４】
適切な半導体結晶材料はＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体材料を含みうる。図３は、基板３０１および基板３０１を覆うバッファ層３０３を含む、例示の半導体物品３００の断面図を含む。とりわけ、バッファ層３０３は基板３０１の上主面を覆いえ、より詳細には、バッファ層３０３は基板３０１の上主面に直接的に接触しうる。
【００５５】
バッファ層３０３の形成は堆積工程を含みうる。例えば、バッファ層３０３は、反応チャンバ内で基板３０１の上主面上に堆積されうる。一工程によると、基板を反応チャンバに入れ、反応チャンバ内を適切な環境とした後、バッファ層が基板上に堆積されうる。一実施形態によると、適切な堆積技術は化学蒸着を含みうる。１つの特定の例において、堆積工程は有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）を含みうる。
【００５６】
バッファ層３０３は複数の膜から形成されてもよい。例えば、図３に例示するように、バッファ層３０３は、膜３０４および膜３０６を含みうる。実施形態では、膜の少なくとも１つは結晶材料を含みうる。より特定の例において、基板３０１の表面に直接的に接触しうる膜３０４はシリコンを含むことができ、シリコンから本質的になってもよい。本明細書中に記載されるように、膜３０４は、基板３０１と、膜３０４を覆う半導体層間の分離を促進してもよい。
【００５７】
図３に例示するように、膜３０６は膜３０４を覆い、より詳細には、膜３０４と直接的に接触しうる。膜３０６は、その上の層のエピタキシャル形成のための適切な結晶学的特徴を有しうる。特に、一実施形態において、膜３０４は半導体材料を含みうる。適切な半導体材料は、ＩＩＩ−Ｖ族材料を含みうる。１つの特定の例において、膜３０６は窒化物材料を含みうる。他の例において、膜３０６はガリウム、アルミニウム、インジウム、およびそれらの組み合わせを含みうる。さらに、１つの特定の実施形態において、膜３０６は窒化アルミニウムを含むことができ、より詳細には、窒化アルミニウムから本質的になってもよい。
【００５８】
したがって、例示的構造において、バッファ層３０３は、膜３０４がシリコンを含み、基板３０１の主面と直接的に接触するように形成されうる。さらに、膜３０６は、膜３０４の面と直接的に接触し、ＩＩＩ−Ｖ族材料を含みうる。
【００５９】
ステップ１０３でバッファ層の形成後、図３の実施形態に例示するように、工程は、バッファ層３０３を覆う厚いエピタキシャル層３０５の形成によりステップ１０５で続きうる。とりわけ、厚いエピタキシャル層３０５はバッファ層３０３の面を覆うように形成することができ、より詳細には、厚いエピタキシャル層３０５がバッファ層３０３の膜３０６と直接的に接触しうる。
【００６０】
実施形態によると、バッファ層３０３を適切に形成するにあたり、基板３０１およびバッファ層３０３を反応チャンバ内に配置し、ワークピース（例えば、半導体基板）を除くことなく単一のチャンバ内で行われる拡大成長工程を実施してもよい。そこで、半導体材料の層が大きな厚さに形成される。実施形態によると、拡大成長工程は、エピタキシャル成長工程、より詳細にはハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）工程を用いうる。
【００６１】
厚いエピタキシャル層３０５を形成する特定の方法を行うことができる。例えば、拡大エピタキシャル成長工程は様々な成長モードで行うことができる。例えば、一実施形態において、厚いエピタキシャル層３０５は３次元（３Ｄ）成長モードで成長したエピタキシャル層として初めに形成される。３Ｄ成長モードは、複数の結晶学的方向に沿った厚いエピタキシャル層３０５の材料の同時成長を含みうる。そのような例において、３Ｄ成長工程での厚いエピタキシャル層３０５の形成は、バッファ層３０３上の島状の特徴の自発的形成を含みうる。自発的に形成された島状の特徴はバッファ層３０３上に不規則に配置されることができ、複数のファセットおよび谷を間に有する様々なメーサを定義している。
【００６２】
あるいは、または加えて、厚いエピタキシャル層３０５の形成は２次元（２Ｄ）成長モードでのエピタキシャル成長を含みうる。２Ｄ成長モードは、１つの結晶学的方向における材料の優先的成長および他の結晶学的方向に沿った結晶材料の限定成長を特徴とする。例えば、一実施形態において、ベース層材料の垂直成長が沿面成長より安定化されるように、ＧａＮを含む厚いエピタキシャル層３０５の２Ｄ成長モードでの形成は、ｃ−面（０００１）におけるＧａＮの優先的成長を含む。
【００６３】
さらに、厚いエピタキシャル層３０５の形成は３Ｄおよび２Ｄ成長モードの組み合わせを組み込みうる。例えば、厚いエピタキシャル層３０５を３Ｄ成長モードで初めに形成してもよく、島状の特徴を材料の非連続層として、バッファ層３０３上に自発的に形成する。３Ｄ成長モードに続いて、成長パラメータを２Ｄ成長モードに変更するように変えることができ、垂直成長が沿面成長より加速する。３Ｄ成長モードから２Ｄ成長モードへの切り替えにあたり、自発的に形成された島は均一な厚みの連続層へと融合してもよい。３Ｄと２Ｄ成長モードの組み合わせは、特定の転位密度などの望ましい特性を有するベース層の形成を促進しうる。
【００６４】
実施形態において、ＩＩＩ−Ｖ族材料を含む厚いエピタキシャル層３０５は、従来のエピタキシャル工程において形成されたエピタキシャル層より著しく大きい平均厚さを有しうる。典型的なエピタキシャル工程は約２ｍｍ未満の半導体層を形成し、有限体積を有する内部ＧａタンクのＧａレベルにおける変化により、数時間にわたる連続成長の後、ＧａＮ成長速度は通常著しく減少する。それに反して、本明細書の実施形態のシステムは、これに限定されるものではないが、第１および第２のチャンバ間の表面積比および成長工程を中断することなく再び満たす能力を含む特徴の組み合わせにより、外部タンクが拡大継続時間（例えば、日）のために内部タンク内の一定のＧａレベルを維持しうるため、少なくとも約５ｍｍ、少なくとも約６ｍｍ、少なくとも約８ｍｍ、または、さらに少なくとも約１０ｍｍなどの約４ｍｍを超える平均厚さ（ｔ）を有する厚いエピタキシャル層の形成を促進する。複数の個別の独立した結晶性半導体ウェハに分割されうるように（図３に点線として示す）、厚いエピタキシャル層３０５は十分な厚さ（例えば、５ｍｍ以上の平均厚さ）を有して形成されうる。したがって、厚いエピタキシャル層３０５はブールと考えられるかもしれない。
【００６５】
本明細書の実施形態は最新式からの脱却を表すものである。ある半導体材料はバブラーシステムを用いて成長しているが、ＧａＮの形成に用いられる典型的なシステムは制限され、拡大成長操作のために発展されず、連続成長工程中にそのような操作を可能にするシステムの発展と関係がある課題に取り組んできていない。本願は、これに限定されるものではないが、第１および第２のチャンバ、部品を形成するための特定の材料、互いに関連および成長チャンバに関連した管路の配置および取り付け、特定の特徴を有するバブラーなどを含む特徴の組み合わせによる、半導体結晶材料の形成に用いられ拡大エピタキシャル成長操作を可能にするシステムを開示する。さらに、重大な汚染なしに金属材料の相を維持するための適切な条件下で、液体金属の安全な封じ込めを可能にするため特徴の組み合わせが形成される。
【００６６】
上記において、特定の実施形態およびある構成要素の接続についての表現が例示されている。当然のことながら、本明細書中で論じた方法を実行すると分かるように、結合する、または接続する構成要素の表現は、前記構成要素間の直接的接続、あるいは１つ以上の介在する構成要素を介した間接的接続を開示することを意図している。したがって、上述の要旨は例示と考えられ、制限的ではなく、添付された請求項は、本発明の真の範囲内に含まれる全てのそのような変更、強調、および他の実施形態を網羅することを意図している。したがって、法律が許す最大限の範囲で、本発明の範囲は、以下の請求項およびその均等物の許容できる最も広い解釈によって決定され、上述の発明を実施するための形態により制限または限定されるべきものではない。
【００６７】
本開示の要約は、特許法に適合するように提供され、請求項の範囲または意図を解釈または限定するように使用されないであろうという理解の下で提示されている。さらに、上述の発明を実施するための形態においては、本開示を合理化するという目的のために、様々な特徴がグループ化されていても、単一の実施形態において記載されていてもよい。この開示は、クレームされた実施形態が、各請求項において明確に列挙されているよりも多くの特徴を要求するという意図を反映するものとして解釈されない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明の要旨は、開示された実施形態いずれかの全ての特徴に満たないものを対象としてもよい。したがって、以下の請求項は、各請求項がそのままで個別にクレームされた要旨を定義する状態で、発明を実施するための形態に組み込まれている。
【図１】
2014533234.tif 000003
【図２】
2014533234.tif 000004
【図３】
2014533234.tif 000005
【図４】
2014533234.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月14日(2014.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体金属を含むように構成された第１のチャンバと、
前記第１のタンク（貯蔵）チャンバの表面積より大きな表面積を有する、前記第１のチャンバに流体連通した第２のチャンバと、
気相反応性材料を前記第１のチャンバに搬送し前記液体金属と反応させ金属ハロゲン化物気相生成物を形成するように構成された、前記第１のチャンバに連結した蒸気搬送管路と、を含んでなることを特徴とする、半導体結晶材料の形成に用いるシステム。
【請求項２】
液体金属を含むように構成された第１のチャンバと、
前記第１のチャンバの表面積より大きな表面積を有する、前記第１のチャンバに流体連通した第２のチャンバと、
気相反応性材料を前記液体金属に搬送し金属ハロゲン化物気相生成物を形成するように構成された、少なくとも部分的に前記第１のチャンバ内に含まれ前記液体金属内に沈んだバブラーを含む蒸気搬送管路と、を含んでなることを特徴とする、半導体結晶材料の形成に用いるシステム。
【請求項３】
液体ガリウムを維持するのに十分な温度を含む第１のチャンバと、
前記第１のチャンバに流体連通し、前記第１のチャンバ内の液体金属の体積より大きい液体金属の体積を含み、操作中に前記第１のチャンバ内に前記液体金属を再び満たすように構成され、成長チャンバの外側である第２のチャンバと、
気相反応性材料を前記液体金属に搬送し金属ハロゲン化物気相生成物を形成するように構成された、少なくとも部分的に前記第１のチャンバ内に含まれ前記液体金属内に沈んだバブラーを含む蒸気搬送管路と、を含んでなることを特徴とする、半導体結晶材料の形成に用いるシステム。
【請求項４】
前記金属ハロゲン化物気相生成物を前記第１のチャンバから除去するように構成された、前記第１のチャンバに連結した出口管路をさらに含んでなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記出口管路が成長チャンバに連結する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２のチャンバが前記第１のタンクチャンバの体積より大きな体積を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記蒸気搬送管路が、前記気相反応性材料を前記第１のチャンバ内の前記液体金属の上面に搬送するために、前記第１のチャンバの高さに対して前記第１のチャンバの上半分に位置する送風機を含んでなる、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記蒸気搬送管路が、前記第１のチャンバ内の前記液体金属内に部分的に沈むように構成された沈み部を含んでなるバブラーである、請求項２〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバがタンク管路を介して連結する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記タンク管路が、前記第１のチャンバの高さに対して下半分で前記第１のチャンバに接続し、前記第２のチャンバの高さに対して下半分で前記第２のチャンバに接続する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１のチャンバが成長チャンバ内に含まれ、前記第２のチャンバが前記成長チャンバの外側にある、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記蒸気搬送管路の一部が成長チャンバの外側にある、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２のチャンバが、前記第１のチャンバ内の前記液体金属材料が前記気相反応性材料と反応すると前記第１のチャンバ内に前記液体金属材料を再び満たすように構成される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記液体金属がガリウムを含んでなる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記金属ハロゲン化物気相生成物が、約４ｍｍを超える厚さを有するＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体材料のブールを形成するためのエピタキシャル成長工程に用いるように構成される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
【国際調査報告】
2014533234.tif 000007
2014533234.tif 000008
2014533234.tif 000009