(57)【要約】【課題】溶液中の不純物を拡散させることによりＧａＮ系半導体へのドーピングを行う場合に、拡散量を正確に制御できるようにし、ドーピング作業を短時間で終了させることができる半導体製造装置を提供する。【解決手段】半導体製造装置は、ウエハ搬送部であるスライダー３、３つの溶液槽１１、１２、１３、各溶液槽の上下に設けられたヒータ６、７、８が設けられている。スライダー３は、ＧａＮ系半導体ウエハ４を載置できるように形成されている。ヒータ６、７、８は各々独立して制御することができるようになっている。ここで、溶液槽１１はＧａＮ系半導体ウエハ４の加熱用、溶液槽１２は不純物拡散用、溶液槽１３はＧａＮ系半導体ウエハ４の冷却用である。溶液槽１２と溶液槽１１、１３とは異なる温度になるように構成されている。【選択図】        図１
2008300603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＮ系半導体に不純物をドーピングする半導体製造装置であって、
ガリウム溶液が収容された第１溶液槽と、ガリウム溶液と前記不純物との混合溶液が収容され前記第１溶液槽とは異なる温度を有する第２溶液槽とを少なくとも備え、
前記第１溶液槽と第２溶液槽に収容された各溶液に前記ＧａＮ系半導体を浸漬して、前記ＧａＮ系半導体に不純物をドーピングすることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記ＧａＮ系半導体を前記第１溶液槽と第２溶液槽に収容された各溶液に浸漬させるために、前記ＧａＮ系半導体が載置されたカーボン製のウエハ搬送部を備え、
前記ウエハ搬送部を挿入するための挿入口が前記第１溶液槽及び第２溶液槽に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記第１溶液槽と第２溶液槽に収容された各溶液の上部にガリウムよりも比重の小さい液体封止剤が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記第１溶液槽は、１つで前記ＧａＮ系半導体の加熱及び冷却の両方を行う溶液槽であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記第１溶液槽は、複数設けられており、前記ＧａＮ系半導体の加熱用溶液槽と冷却用溶液槽とに分けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不純物を溶け込ませた溶液を用い、溶液中の不純物を拡散させることによりＧａＮ系半導体層に不純物をドーピングする半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の III−Ｖ族化合物半導体エピタキシャルウエハは通常液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）により作製されている。一般的に、液相エピタキシャル成長法ではスライドボート法が用いられる。このスライドボート法で用いられるスライドボートは、非特許文献１に示されるように、グラファイトで作製されており、成長溶液を入れる溶液溜を摺動方向に２以上有する溶液ホルダと、表面の一部を掘り込んで基板等を載置する基板載置部を形成したスライダーとから構成されている。これら溶液ホルダとスライダーとは、相互に水平方向に移動させることができるようになっている。
【０００３】
例えば、ＧａＡｓ薄膜を作製する場合で説明すると、スライドボートを炉に入れて昇温し、溶液溜に入ったＧａ融液をＧａＡｓで飽和させて成長溶液を作製した後、冷却して成長溶液を過冷却状態にする。その後、徐冷しながらＧａＡｓ基板上に成長溶液の入った溶液溜が真上に来るようにスライダーを移動させ、成長溶液をＧａＡｓ基板と接触させる。これによりＧａＡｓ基板上にＧａＡｓエピタキシャル層が成長する。所定の厚さの薄膜が成長した後、スライダーを移動させることにより成長溶液の入った溶液溜をＧａＡｓ基板上から移動させ、成長を停止させる。
【０００４】
複数のエピタキシャル層を成長させる場合には成長用溶液溜に成長用溶液を入れておき、ＧａＡｓ基板との接触、降温、分離をくり返してエピタキシャル層を積層させる。このように、液相エピタキシャル法は、溶液温度を下げることにより、溶液中に溶けている溶質元素を過飽和状態にし、それを基板上に析出させることにより、結晶成長を行う技術である。
【非特許文献１】培風館  赤崎勇編著、「III−IV族化合物半導体」２８頁〜２９頁、１９９４年５月２０日発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の液相エピタキシャル法では、ＡｌＩｎＧａＮ４元混晶系を作製することはできず、一般的にＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）が用いられている。そして、ｐ型やｎ型の不純物のドーピングに関しても、その原料となるガスを成長室に流して気相成長法により行われる。ところで、ＡｌＩｎＧａＮ４元混晶系の不純物のドーピングに関しては、ＭＯＣＶＤ法のような気相成長法によるのではなく、不純物を含んだ溶液中にＧａＮ系半導体を浸漬させ熱拡散させる方法が提案されている。
【０００６】
例えば、ＧａＮ系半導体にｐ型の不純物をドーピングする場合には、Ｇａ（ガリウム）融液が入った１つの溶液槽にＭＯＣＶＤ法等でエピタキシャル成長させたＧａＮ系半導体ウエハを入れておき、このＧａ融液中にｐ型の不純物を溶け込ませて、Ｇａ融液温度を９００℃程度にまで上げた後、ＧａＮ系半導体ウエハの結晶中にＧａ融液中のｐ型不純物を拡散させる。また、ｎ型不純物の拡散についても、ｎ型不純物の原材料が変わるだけで、上記同様の構成で拡散を行う。
【０００７】
上記のように溶液中の不純物をウエハに拡散する場合の溶液が収容された溶液槽の温度変化を図１１に示す。まず、不純物をドーピングしたいウエハを溶液槽の底に配置し、溶媒となるＧａ融液と溶質となる不純物の原材料を入れた後、期間Ａで示されるように、溶液槽を加熱し、所定時間かけて９００℃程度にし、一定期間（図の期間Ｂ）温度を保持する。その後、期間Ｃのように溶液槽の温度を次第に下げていき所定の温度まで下がったところで、ウエハを溶液槽から取り出す。
【０００８】
図１１では、期間Ｂの間が本来不純物をウエハ中に拡散する期間であるが、期間Ａ（加熱期間）や期間Ｃ（冷却期間）の間も、不純物が溶け込んでいる溶液とウエハは接触しているので、これらの期間中も不純物の拡散が起こる。溶液はほとんどＧａ融液で構成されており、Ｇａの熱容量が大きいために、熱しにくく、冷めにくい。したがって、拡散反応を起こすための最適な９００℃の温度まで、加熱する期間Ａと、９００℃から冷却する期間Ｃは長くなってしまう。
【０００９】
拡散量を正確に制御するためには、期間Ｂの間だけ、溶液槽内の溶液とＧａＮ系半導体ウエハとが接触している必要があるが、期間Ａ及び期間Ｃの間も接触しており、しかも上述したように期間Ａ及び期間Ｃの時間は長くなっているので、この間もＧａＮ系半導体ウエハへの不純物拡散がかなり進行し、拡散量を正確に制御するのが困難であるという問題があった。また、期間Ａ及び期間Ｃの時間が長いため、ＧａＮ系半導体ウエハに対するドーピング作業の終了までに時間がかかりすぎ、歩留まりの低下を招いていた。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、溶液中の不純物を拡散させることによりＧａＮ系半導体へのドーピングを行う場合に、拡散量を正確に制御できるようにし、ドーピング作業を短時間で終了させることができる半導体製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ＧａＮ系半導体に不純物をドーピングする半導体製造装置であって、ガリウム溶液が収容された第１溶液槽と、ガリウム溶液と前記不純物との混合溶液が収容され前記第１溶液槽とは異なる温度を有する第２溶液槽とを少なくとも備え、前記第１溶液槽と第２溶液槽に収容された各溶液に前記ＧａＮ系半導体を浸漬して、前記ＧａＮ系半導体に不純物をドーピングすることを特徴とする半導体製造装置である。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、前記ＧａＮ系半導体を前記第１溶液槽と第２溶液槽に収容された各溶液に浸漬させるために、前記ＧａＮ系半導体が載置されたカーボン製のウエハ搬送部を備え、前記ウエハ搬送部を挿入するための挿入口が前記第１溶液槽及び第２溶液槽に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置である。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、前記第１溶液槽と第２溶液槽に収容された各溶液の上部にガリウムよりも比重の小さい液体封止剤が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載の半導体製造装置である。
【００１４】
また、請求項４記載の発明は、前記第１溶液槽は、１つで前記ＧａＮ系半導体の加熱及び冷却の両方を行う溶液槽であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体製造装置である。
【００１５】
また、請求項５記載の発明は、前記第１溶液槽は、複数設けられており、前記ＧａＮ系半導体の加熱用溶液槽と冷却用溶液槽とに分けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体製造装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の半導体製造装置は、ガリウム溶液が収容された第１溶液槽と、ガリウム溶液と不純物との混合溶液が収容され前記第１溶液槽とは異なる温度を有する第２溶液槽とを少なくとも有しており、これら第１溶液槽と第２溶液槽に収容された各溶液にＧａＮ系半導体を浸漬して溶液中の不純物をＧａＮ系半導体に拡散させることによりドーピングを行っているので、不純物拡散用の溶液槽と加熱又は冷却用の溶液槽とを分けることができ、従来と比較して不純物拡散量を正確に制御できるとともに、加熱又は冷却を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の第１の半導体製造装置の基本的な構成を示す。
【００１８】
本発明の半導体製造装置に用いられるウエハは、六方晶化合物半導体であるIII−Ｖ族ＧａＮ系半導体が用いられており、上記III−Ｖ族ＧａＮ系半導体は、４元混晶系のＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０＜ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される。
【００１９】
図１の半導体製造装置は、ウエハ搬送部であるスライダー３、３つの溶液槽１１、１２、１３、各溶液槽の上下に設けられたヒータ６、７、８が設けられている。スライダー３には、表面の一部を掘り込んでＧａＮ系半導体ウエハ４を載置するウエハ保持部が形成されている。ヒータ６、７、８は各々独立して制御することができるようになっており、各ヒータの熱出力を個々に変えて、各溶液槽１１、１２、１３を加熱することができる。
【００２０】
また、３つの溶液槽１１、１２、１３は、基本的に同じ構造に形成されており、各溶液槽は、図５のように構成されている。各溶液槽１１、１２、１３に対応する溶液槽１は、図５に示されるように、内部に溶液を収容するための容積を有する容器１ａを有しており、容器１ａにはスライダー３を挿入するための挿入口１ｂが形成されている。
【００２１】
上述したように、スライダー３にはＧａＮ系半導体ウエハ４が載置、保持できるようになっており、スライダー３を挿入口１ｂに差し込んだ状態で、スライダー３と容液槽１とは相対的に移動させることができるようになっている。スライダー３を挿入口１ｂに差し込んだ状態で、スラライダー３の表面と挿入口１ｂの壁面との隙間は、１ｍｍ未満（例えば、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ）に形成されているので、表面張力により、スライダー３を前後に移動させても中のＧａ溶液２は外に漏れ出さない。また、容器１ａは、カーボン又はアルミナ等で、スライダー３はカーボンで構成されている。カーボン製であると、耐熱性が高くなり、容器１ａ及びスライダー３の両方をカーボン製にすれば、これら相互の摩擦係数は小さくなる。
【００２２】
さらに、図５では図示していないが、図１の構成図からもわかるように、溶液槽１の挿入口は、１対設けられており、挿入口１ｂに対向するように、挿入口１ｂと正反対側にもう１つの挿入口が設けられており、図１の溶液槽１１、１２、１３とスライダー３との関係のようにスライダー３は１対の挿入口を突き抜けて差し込まれている。また、容器１ａにはＧａ（ガリウム）を含むＧａ溶液２がスライダー３のＧａＮ系半導体ウエハ４が十分浸漬するような位置まで注入される。
【００２３】
以上のように構成された半導体製造装置を用いてＧａＮ系半導体に不純物をドーピングする方法を図１〜図４を用いて説明する。まず、溶液槽１１、１２、１３の各挿入口にスライダー３を差し込み、図１のようにセッティングする。次に、Ｇａ融液を各溶液槽１１、１２、１３に注入し、スライダー３が完全に浸漬し、各溶液槽の上部位置にまで達するようにする。その後、溶液槽１２にのみドーピング材料を投入する。例えば、ｐ型不純物をドーピングしたい場合には、Ｍｇ（マグネシウム）やＺｎ（亜鉛）等の材料又はその融液を混入させ、溶け込ませる。ｎ型不純物をドーピングしたい場合には、Ｓｉ（シリコン）等の材料又はその融液を混入させ、溶け込ませる。このように、通常、不純物材料としては金属元素が用いられる。
【００２４】
したがって、この状態では、溶液槽１１内の溶液２２と溶液槽１３内の溶液２２は、各々Ｇａ融液のみで構成されており、一方、溶液槽１２内の溶液２１はＧａ融液と不純物融液との混合液で構成される。後述するように、溶液槽１１（第１溶液槽に相当）はＧａＮ系半導体ウエハ４を昇温させる役割を、溶液槽１２（第２溶液槽に相当）はＧａＮ系半導体ウエハ４に不純物を拡散させる役割を、溶液槽１３（第１溶液槽に相当）はＧａＮ系半導体ウエハ４を降温させる役割を果たす。
【００２５】
また、Ｂ２Ｏ３等の液体封止剤５を投入して、図１のように、各容液槽内の溶液２２、２１の上側を液体封止剤５で覆うようにする。例えば、Ｂ２Ｏ３の融点は４６０℃、比重２．４６であり、液体封止剤５としては、Ｇａ融液よりも比重が小さく、かつ９００℃程度に加熱しても蒸発しない物質が必要である。
【００２６】
ドーピング材料としてＧａよりも蒸気圧の高い金属、すなわちＧａよりも蒸発、昇華しやすい金属が溶液に溶け込んでいると、温度を上昇させた場合、ドーピング金属材料の一部が蒸気として溶液槽外部に放出されてしまい、溶液中のドーピング金属材料濃度が変化して、正確なドーピングが行えなくなる。また、製造装置を蒸気となったドーピング金属材料で汚してしまうことがあった。これらの問題を防止するために、液体封止剤５が用いられる。ドーピング材料に用いられるＧａよりも蒸気圧の高い金属には、例えば、Ｚｎ等がある。なお、ｎ型不純物でＧａよりも蒸気圧の高い材料としては、金属ではないが、Ｓ（イオウ）やＳｅ（セレン）がある。
【００２７】
次に、スライダー３に設けられたウエハ保持部にＧａＮ系半導体ウエハ４を必要な枚数取り付ける。その後、各ヒータ６、７、８の出力を別々に制御し、溶液槽１１、１２、１３の温度を異なる温度に到達するようにする。例えば、図２に示すように、溶液槽１１は２００℃に、溶液槽１２は４００℃に、溶液槽１３は２００℃になるように各ヒータ６、７、８を用いて加熱する。
【００２８】
そして、スライダー３を矢印の方向に移動させて、図２に示されるように、溶液槽１１の中にＧａＮ系半導体ウエハ４を浸漬させる。溶液槽１１内の溶液２２は、Ｇａ融液のみであるので、溶液槽１１内に移動したＧａＮ系半導体ウエハ４と溶液２２との間で反応は発生せず、ＧａＮ系半導体ウエハ４が所定温度まで加熱されることになる。
【００２９】
ＧａＮ系半導体ウエハ４が溶液槽１１に移動させた直後から、ヒータ６、７、８の出力を各々制御し、図３に示すように、溶液槽１１の温度を６００℃に、溶液槽１２の温度を９００℃に、溶液槽１３の温度を６００℃に上げる。そして、ＧａＮ系半導体ウエハ４が６００℃程度まで達した状態で、図３に示すように、スライダー３を矢印の方向に移動させ、ＧａＮ系半導体ウエハ４を次の溶液槽１２に移動させる。溶液槽１２の溶液２１は、Ｇａ融液とドーピング用の金属が混合した溶液であり、溶液槽１２は不純物拡散用の溶液槽であるため、ＧａＮ系半導体ウエハ４に対して９００℃の温度条件での不純物拡散が行われる。ここで、ＧａＮ系半導体ウエハ４はＧａ融液に比べると熱容量も容積も非常に小さいので、９００℃の温度にすぐに上昇し、９００℃での不純物拡散が行える。また、冷却時も同じで、溶液槽内の溶液温度にすぐに達する。
【００３０】
このように、ＧａＮ系半導体ウエハ４を移動させる前に、最初の溶液槽１１を２００℃程度に温めておき、ＧａＮ系半導体ウエハ４を溶液槽１１中に移動させた後、６００℃程度にまで加熱し、次に、９００℃に加熱された溶液槽１２に移動させるようにし、温度の変化を段階的にしているのは、ＧａＮ系半導体ウエハ４を割れないようにするためである。例えば、最初の溶液槽１１を６００℃まで加熱した後に、常温の状態に置かれたＧａＮ系半導体ウエハ４を溶液槽１１内に移動させた場合には、温度の変化が激しいために、ＧａＮ系半導体ウエハ４に亀裂が生じる。
【００３１】
溶液槽１２を所定の時間９００℃に維持して、ＧａＮ系半導体ウエハ４への不純物拡散が終了した後、ヒータ６、７、８を切って、図４に示すように、溶液槽１１の温度を３００℃に、溶液槽１２の温度を６００℃に、溶液槽１３の温度を３００℃に冷却する。その後、図４に示すように、スライダー３を矢印の方向に移動させ、ＧａＮ系半導体ウエハ４を次の溶液槽１３に移動させる。溶液槽１３は、Ｇａ融液のみが収容されている冷却用の溶液槽なので、ＧａＮ系半導体ウエハ４と溶液２２との反応は起こらず、ＧａＮ系半導体ウエハ４は３００℃にすぐに冷却される。ここからさらに３００℃以下の温度に冷却することもできる。
【００３２】
上記のように、溶液槽１２でＧａＮ系半導体ウエハ４で６００℃まで冷却した後、温度が３００℃に下げられた溶液槽１３に移動させて冷却するようにしているので、１つの溶液槽の中にＧａＮ系半導体ウエハ４を浸漬させて、その中で９００℃から３００℃に冷却するよりも、冷却時間は早くなる。また、溶液槽１２と溶液槽１３の温度差を３００℃にして、ＧａＮ系半導体ウエハ４に急激な温度変化を与えないようにしているので、ＧａＮ系半導体ウエハ４の割れを防止することができる。
【００３３】
なお、溶液槽１３はＧａＮ系半導体ウエハ４の冷却用溶液槽であるので、図１〜図４に示すように、２００℃、６００℃、３００℃と温度をその都度変化させずに、最初から最終温度の３００℃に固定するようにしても良い。
【００３４】
以上のように、本発明では、溶液槽を複数用い、図１の例では、溶液槽１１をＧａＮ系半導体ウエハ４の加熱用として、溶液槽１２を不純物拡散用として、溶液槽１３をＧａＮ系半導体ウエハ４の冷却用として分けているので、ＧａＮ系半導体ウエハ４の加熱又は冷却する期間中は、不純物が入った溶液２１との接触をほとんどなくすることができ、不純物拡散量を正確に制御することができる。また、加熱又は冷却用の溶液槽を用いることで、加熱又は冷却を迅速に行うことができ、ドーピング作業時間を短縮することができる。
【００３５】
図６は、図１とは異なり、溶液槽を２つ使用する第２の半導体製造装置の構成を示す。図１と同じ符号を付している部分は、同じ構成を示す。上述したように、溶液槽１２は不純物拡散用の溶液槽であり、第２溶液槽に相当する。溶液１２はＧａ融液とドーピング用金属材料が混合した溶液である。一方、溶液槽１１は、ＧａＮ系半導体ウエハ４の加熱及び冷却の両方を兼ねた溶液槽であり、第１溶液槽に相当する。溶液１１はＧａ融液のみで構成されている。ウエハ搬送部であるスライダー３にはＧａＮ系半導体ウエハ４が保持されており、スライダー３を左右に移動させることで、ＧａＮ系半導体ウエハ４の加熱、不純物拡散、冷却の各工程が行われる。
【００３６】
図６〜図９を参照して、ＧａＮ系半導体に不純物をドーピングする方法を説明する。最初のセッティング等については、第１の半導体製造装置と同じであるので、説明を省略する。まず、各ヒータ６、７の出力を別々に制御し、溶液槽１１、１２の温度を異なる温度に到達するようにする。例えば、図７に示すように、溶液槽１１は２００℃に、溶液槽１２は４００℃になるように各ヒータ６、７を用いて加熱する。
【００３７】
そして、スライダー３を矢印の方向に移動させて、図７に示されるように、溶液槽１１の中にＧａＮ系半導体ウエハ４を浸漬させる。溶液槽１１内の溶液２２は、Ｇａ融液のみであるので、溶液槽１１内に移動したＧａＮ系半導体ウエハ４と溶液２２との間で反応は発生せず、ＧａＮ系半導体ウエハ４が所定温度まで加熱されることになる。
【００３８】
ＧａＮ系半導体ウエハ４を溶液槽１１に移動させた直後から、ヒータ６、７の出力を各々制御し、図８に示すように、溶液槽１１の温度を６００℃に、溶液槽１２の温度を９００℃に上昇させる。そして、ＧａＮ系半導体ウエハ４が６００℃程度まで達した状態で、図８に示すように、スライダー３を矢印の方向に移動させ、ＧａＮ系半導体ウエハ４を次の溶液槽１２に移動させる。溶液槽１２の溶液２１は、Ｇａ融液とドーピング用の金属が混合した溶液であり、溶液槽１２は不純物拡散用の溶液槽であるため、ＧａＮ系半導体ウエハ４に対して９００℃の温度条件での不純物拡散が行われる。
【００３９】
溶液槽１２を所定の時間９００℃に維持して、ＧａＮ系半導体ウエハ４への不純物拡散が終了した後、ヒータ６、７を切って、図９に示すように、溶液槽１１の温度を３００℃に、溶液槽１２の温度を６００℃に下げる。その後、図９に示すように、スライダー３を矢印の方向（図８、９とは反対方向）に移動させ、ＧａＮ系半導体ウエハ４を前の溶液槽１１に戻す。この段階での溶液槽１１は、ＧａＮ系半導体ウエハ４の冷却用の溶液槽として作用し、ここでＧａＮ系半導体ウエハ４が３００℃にすぐに冷却される。ここからさらに３００℃以下の温度に冷却しても良い。
【００４０】
上記第１及び第２の半導体製造装置では、ＧａＮ系半導体ウエハ４を移動させる前に各溶液槽の温度を変化させる工程と、ＧａＮ系半導体ウエハ４を次の溶液槽に移動させてから各溶液槽の温度を変化させる工程とを組み合わせてＧａＮ系半導体ウエハ４を迅速に加熱、冷却を行うとともに、ＧａＮ系半導体ウエハ４が留まっている溶液槽温度又はＧａＮ系半導体ウエハ４の温度と次の溶液槽温度との温度差を小さくしておくことにより、ＧａＮ系半導体ウエハ４に対する急激な温度変化を避け、ウエハの亀裂を避けるようにしていたが、これを各溶液槽の温度は、一定の温度に設定された後は、そのままに維持しておき、ウエハ搬送部であるスライダーを移動させるだけで加熱、冷却するようにしても良い。
【００４１】
上記、各溶液槽の温度は固定にして、スライダーを移動させるだけで、ＧａＮ系半導体ウエハの加熱、冷却を行う第３の半導体製造装置の構成例を図１０に示す。この例では、溶液槽を１１、１２、１３、１４、１５と５個設けた。溶液槽１１〜１５に対応して、ヒータ６、７、８、９、１０が配置されている。溶液槽１３に入れられた溶液２１のみが、Ｇａ融液と不純物金属材料との混合液であり、その他の溶液槽１１、１２、１４、１５には、Ｇａ融液からなる溶液２２が入れられている。ここで、溶液槽１３が第２溶液槽に相当し、溶液槽１１、１２、１４、１５が第１溶液槽に相当する。
【００４２】
また、各ヒータ６、７、８、９、１０の独立した制御により、例えば、溶液槽１１は３００℃、溶液槽１２は６００℃、溶液槽１３は９００℃、溶液槽１４は６００℃、溶液槽１５は３００℃に各々加熱維持され、ＧａＮ系半導体ウエハ４に不純物がドーピング処理され、ドーピング作業が終了するまでは、各溶液槽の温度は変化しない。したがって、中央の溶液槽１３が不純物拡散用の溶液槽であり、溶液槽１１、１２がウエハ加熱用溶液槽であり、溶液槽１４、１５がウエハ冷却用溶液槽となる。
【００４３】
スライダー３を矢印の方向に移動させて、ＧａＮ系半導体ウエハ４を溶液槽１１、１２、１３、１４、１５の順に各溶液槽内部の溶液と接触させていく。そうすることにより、ＧａＮ系半導体ウエハ４が溶液槽１３に達するまでは、段階的にウエハが加熱されることになり、溶液槽１３では不純物拡散に適した温度でドーピングが行うことができ、さらに、溶液槽１３から溶液槽１５に至る過程で段階的に冷却されることになる。なお、図１０の例では、各溶液槽の温度差を３００℃にしてあるが、温度変化を小さくするために、溶液槽の個数をさらに増やしても良い。
【００４４】
また、第１及び第２の半導体製造装置（図１、図６）では、不純物拡散用の溶液槽１２にＧａＮ系半導体ウエハ４を浸漬している時間は、本来不純物を拡散する９００℃に維持された期間だけではなく、９００℃から６００℃に冷却する期間も含まれてしまうのであるが、図１０の第３の半導体製造装置では、溶液槽１３内の不純物が含まれる溶液にＧａＮ系半導体ウエハ４を浸漬している時間は本来不純物を拡散する９００℃に維持された期間だけになるので、より正確なドーピングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による第１の半導体製造装置の構成を示す図である。
【図２】第１の半導体製造装置を用いて不純物をドーピングする一製造工程を示す図である。
【図３】第１の半導体製造装置を用いて不純物をドーピングする一製造工程を示す図である。
【図４】第１の半導体製造装置を用いて不純物をドーピングする一製造工程を示す図である。
【図５】本発明による半導体製造装置における基本的部分の構成を示す図である。
【図６】本発明による第２の半導体製造装置の構成を示す図である。
【図７】第２の半導体製造装置を用いて不純物をドーピングする一製造工程を示す図である。
【図８】第２の半導体製造装置を用いて不純物をドーピングする一製造工程を示す図である。
【図９】第２の半導体製造装置を用いて不純物をドーピングする一製造工程を示す図である。
【図１０】本発明による第３の半導体製造装置の構成を示す図である。
【図１１】従来の半導体製造装置により不純物をドーピングする場合に、１つの溶液槽の温度変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      溶液槽
１ａ    容器
１ｂ    挿入口
２      Ｇａ溶液
３      スライダー
４      Ｇａ系半導体ウエハ
５      液体封止剤
６、1、1     ヒータ
１１、１２、１３  溶液槽
２１、２２        溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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