(57)【要約】【課題】ガスの漏れを抑制することのできる気相成長装置および気相成長方法を提供する。【解決手段】気相成長装置１は、フローチャネル４と、フローチャネル４の下流側に接続されたフローチャネル５と、基板２１の上面がフローチャネル４の内部空間１１に露出するように基板２１を保持するためのサセプタ１７とを備えている。フローチャネル４の外周面４ａとフローチャネル５の内周面５ａとの隙間によって流路７が構成されており、かつ流路７は内部空間１１から反応容器９の内部空間８へ通じており、かつ流路７の幅Ｗは３ｍｍよりも大きく１０ｍｍ以下である。【選択図】図１
2008166668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガス供給管と、
前記第１のガス供給管の下流側に接続された第２のガス供給管と、
基板の一方の主面が前記第１のガス供給管内部に露出するように前記基板を保持するための基板保持台とを備え、
前記第１のガス供給管の外周面と前記第２のガス供給管の内周面との隙間によって流路が構成されており、かつ前記流路は前記第１のガス供給管内部から前記第１のガス供給管外部へ通じており、かつ前記流路の幅は３ｍｍよりも大きく１０ｍｍ以下であることを特徴とする、気相成長装置。
【請求項２】
第１のガス供給管と、
前記第１のガス供給管の下流側に接続された第２のガス供給管と、
基板の一方の主面が前記第１のガス供給管内部に露出するように前記基板を保持するための基板保持台とを備え、
前記第１のガス供給管の外周面と前記第２のガス供給管の内周面との隙間によって流路が構成されており、かつ前記流路は前記第１のガス供給管内部から前記第１のガス供給管外部へ通じており、かつ前記流路の断面積Ａｍｍ2と前記流路の長さＬｍｍとの比Ａ／Ｌが０．９ｍｍ以上２０ｍｍ以下である、気相成長装置。
【請求項３】
前記第１および第２のガス供給管と、前記基板保持台と、前記流路とを収納するための容器をさらに備え、前記容器は、前記容器内部であって前記第１のガス供給管外部にガスを供給するための供給口を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記第１のガス供給管内部の圧力と、前記容器内部であって前記第１のガス供給管外部との圧力差を計測するための差圧計をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の気相成長装置。
【請求項５】
容器内部に設けられたガス供給管を通じてガスを基板上に供給し、成膜を行なう気相成長方法であって、
前記ガス供給管内部の圧力と、前記容器内部であって前記ガス供給管外部の圧力との圧力差を測定する測定工程と、
前記測定工程において測定された圧力差が小さくなるように、前記容器内部であって前記ガス供給管外部にガスを供給する供給工程とを備える、気相成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気相成長装置および気相成長方法に関し、より特定的には、ＩＩＩ−Ｖ族の窒化物半導体層の成膜に用いられる気相成長装置および気相成長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、またはインジウムリン（ＩｎＰ）などの化合物半導体は、発光素子や高速電子デバイスなどに好適である。これらの化合物半導体の結晶は、通常、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）やハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）を用いて基板上に成長される。特にＭＯＣＶＤ法によれば、量子井戸（ＭＱＷ：multiple-quantum  well）などの微細構造を持った多層膜構造を制御性良く形成することができる。
【０００３】
成長される膜の均一性を向上するために、ＭＯＣＶＤ法を行なうための気相成長装置としてさまざまな構造が提案されている。たとえば特開平５−１９０４６５号公報（特許文献１）には、基板を載置するための回転可能なサセプタがリアクタの中に設けられ、リアクタ内におけるガスの供給口とサセプタとの間の空間にフローチャネルが設けられた構成が開示されている。特許文献１においては、フローチャネルを設けることでガスの流れを層流状態に近づけている。また、特開平６−２１６０３０号公報（特許文献２）には、リアクタ内におけるガスの供給口から排気口までの空間全体にフローチャネルを設けた構成が開示されている。また、特開２０００−１００７２６号公報（特許文献３）および特開２００６−６６６０５号公報（特許文献４）には、サセプタの真上に中間フローチャネルが設けられ、排気口に近い位置に下流フローチャネルが設けられ、中間フローチャネルと下流フローチャネルとの接続位置において、中間フローチャネルの外周面と下流フローチャネルの内周面との隙間によってフローチャネル外部に通じるガス流路が形成された構成が開示されている。
【特許文献１】特開平５−１９０４６５号公報
【特許文献２】特開平６−２１６０３０号公報
【特許文献３】特開２０００−１００７２６号公報
【特許文献４】特開２００６−６６６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の気相成長装置においては、フローチャネル内部から原料ガスが漏れるという問題があった。すなわち、サセプタはフローチャネルに対して回転可能とされているので、フローチャネルは密閉されておらず、サセプタとフローチャネルとの間には必然的に隙間が存在している。このため、成膜時に原料ガスが流されてフローチャネル内部の圧力が高くなると、フローチャネルの隙間を通じて原料ガスがフローチャネル外部に漏れる。原料ガスがフローチャネル外部に漏れると、フローチャネル内部の原料ガスの流れが乱れ、成膜される膜の均一性が低下する。また、フローチャネルの隙間付近に余分な膜の堆積が起こる。
【０００５】
ここで、特許文献４には、中間フローチャネルの外周面と下流フローチャネルの内周面との隙間を０．０１ｍｍ〜３ｍｍとすることが開示されている。しかし、ガス流路の隙間を３ｍｍ以下とすると寸法精度が悪化し、所望の幅のガス流路を再現性良く作製することができないため、現実的ではなかった。また、逆にフローチャネルの外部からガスがフローチャネルに流れ込み、成長した膜が汚染されたり、膜の均一性が乱れたりすることがあった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、ガスの漏れを抑制することのできる気相成長装置および気相成長方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の局面における気相成長装置は、第１のガス供給管と、第１のガス供給管の下流側に接続された第２のガス供給管と、基板の一方の主面が第１のガス供給管内部に露出するように基板を保持するための基板保持台とを備えている。第１のガス供給管の外周面と第２のガス供給管の内周面との隙間によって流路が構成されており、かつ流路は第１のガス供給管内部から第１のガス供給管外部へ通じており、かつ流路の幅は３ｍｍよりも大きく１０ｍｍ以下である。
【０００８】
本発明の一の局面における気相成長装置によれば、第１のガス供給管内部の圧力が第１のガス供給管外部の圧力よりも高くなった場合でも、第１のガス供給管の外周面と第２のガス供給管の内周面との隙間によって構成された流路によって、第１のガス供給管内部と第１のガス供給管外部との圧力勾配を緩やかにすることができる。その結果、第１のガス供給管内部からのガスの漏れを抑制することができる。特に流路の幅を１０ｍｍ以下とすることで、十分な流路抵抗が得られ、ガスの漏れを効果的に抑制することができる。また、流路の幅を３ｍｍより大きくすることで、流路の寸法精度を改善することができる。
【０００９】
本発明の他の局面における気相成長装置は、第１のガス供給管と、第１のガス供給管の下流側に接続された第２のガス供給管と、基板の一方の主面が第１のガス供給管内部に露出するように基板を保持するための基板保持台とを備えている。第１のガス供給管の外周面と第２のガス供給管の内周面との隙間によって流路が構成されており、かつ流路は第１のガス供給管内部から第１のガス供給管外部へ通じており、かつ流路の断面積Ａｍｍ2と流路の長さＬｍｍとの比Ａ／Ｌが０．９ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。
【００１０】
本発明の他の局面における気相成長装置によれば、第１のガス供給管内部の圧力が第１のガス供給管外部の圧力よりも高くなった場合でも、第１のガス供給管の外周面と第２のガス供給管の内周面との隙間によって構成された流路によって、第１のガス供給管内部と第１のガス供給管外部との圧力勾配を緩やかにすることができる。その結果、第１のガス供給管内部からのガスの漏れを抑制することができる。特に比Ａ／Ｌの値を０．９ｍｍ以上とすることで、第２のガス供給管内部でのガスの流れを安定させることができ、第１のガス供給管内の圧力、流速の変動を抑止することができる。また、比Ａ／Ｌの値を２０ｍｍ以下とすることで、十分な流路抵抗が得られ、ガスの漏れを効果的に抑制することができる。
【００１１】
なお、本願明細書において「流路の断面積」とは、流路におけるガスの流れの方向に対して垂直な断面の面積を意味している。
【００１２】
本発明の気相成長装置において好ましくは、第１および第２のガス供給管と、基板保持台と、流路とを収納するための容器がさらに備えられている。容器は、容器内部であって第１のガス供給管外部にガスを供給するための供給口を有している。
【００１３】
これにより、第１のガス供給管内部の圧力が第１のガス供給管外部の圧力よりも高くなった場合でも、供給口からガスを供給して第１のガス供給管外部の圧力を高くすることで、第１のガス供給管内部と第１のガス供給管外部との圧力差を小さくすることができる。その結果、第１のガス供給管内部からのガスの漏れを抑制することができる。
【００１４】
本発明の気相成長装置において好ましくは、第１のガス供給管内部の圧力と、容器内部であって第１のガス供給管外部との圧力差を計測するための差圧計がさらに備えられている。
【００１５】
これにより、第１のガス供給管内部と第１のガス供給管外部との圧力差に基づいて供給口から供給するガスの量を調節することができるので、容器内部であって第１のガス供給管外部の圧力を常に適切な圧力に調節することができる。これにより、ガスの漏れを効果的に抑制することができる。
【００１６】
本発明の気相成長方法は、容器内部に設けられたガス供給管を通じてガスを基板上に供給し、成膜を行なう気相成長方法であって、ガス供給管内部の圧力と、容器内部であってガス供給管外部の圧力との圧力差を測定する測定工程と、測定工程において測定された圧力差が小さくなるように、容器内部であってガス供給管外部にガスを供給する供給工程とを備えている。
【００１７】
本発明の気相成長方法によれば、ガス供給管内部とガス供給管外部との圧力差に基づいてガス供給管外部に供給するガスの量を調節することで、容器内部であってガス供給管外部の圧力を常に適切な圧力に調節することができる。これにより、ガスの漏れを効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の気相成長装置および気相成長方法によれば、ガスの漏れを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における気相成長装置の構成を示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態における気相成長装置１は、フローチャネル３と、第１のガス供給管としてのフローチャネル４と、第２のガス供給管としてのフローチャネル５と、反応容器９と、基板保持台としてのサセプタ１７と、ヒータ１９とを備えている。また、反応容器９は図中左端上部に供給口２を有している。反応容器９内にはフローチャネル３〜５、サセプタ１７、およびヒータ１９が収納されている。フローチャネル３〜５の各々は、紙面に垂直な面で切った場合に矩形の断面形状を有している。
【００２０】
反応容器９の図中左端下部にはフローチャネル３が固定されている。フローチャネル３はたとえば仕切板１４ａおよび１４ｂによって上下方向に３つの供給口３ａ〜３ｃに仕切られている。
【００２１】
フローチャネル３の下流側（図中右側）には隙間１６を隔ててフローチャネル４が接続されている。フローチャネル４の下部には切欠部１５が設けられており、切欠部１５内には円の平面形状を有するサセプタ１７が配置されている。サセプタ１７上には基板２１が保持されており、基板２１の上面はフローチャネル４の内部空間１１に露出している。サセプタ１７は支持棒１８によって支持されており、図示しない回転機構によって支持棒１８を中心として回転可能とされている。支持棒１８の周りには、サセプタ１７を加熱するためのドーナツ形状のヒータ１９が設けられている。
【００２２】
フローチャネル４の下流側にはフローチャネル５が接続されている。フローチャネル５はフローチャネル４よりも高さ（図中上下方向の高さ）および幅（地面に垂直な方向の長さ）が大きく、フローチャネル４の下流側端部はフローチャネル５の上流側端部の内部に挿入されている。これにより、フローチャネル４の外周面４ａとフローチャネル５の内周面５ａとの隙間によって流路７が構成されている。この流路７は、フローチャネル４の内部空間１１およびフローチャネル５の内部空間１２から反応容器９の内部空間８へ通じている。ここで、内部空間８とは、反応容器９の内部であってフローチャネル３〜５の外部の空間である。流路７の幅Ｗ（最大幅）は３ｍｍよりも大きく１０ｍｍ以下であり、流路７の長さＬは５０ｍｍ以上である。
【００２３】
気相成長装置１においては、以下のようにして成膜が行なわれる。サセプタ１７の載置面に基板２１を載置し、ヒータ１９によってたとえば１１００℃前後にサセプタ１７を加熱する。次に、ガス供給管であるフローチャネル３および４を通じてガスＧ１〜Ｇ３を基板２１上に供給し、成膜を行なう。具体的には、加熱したサセプタ１７を回転しながら、供給口３ａ〜３ｃの各々からガスＧ１〜Ｇ３の各々を導入する。ガスＧ１〜Ｇ３の各々は図中右方向にフローチャネル３〜５内を流れていく。
【００２４】
たとえばＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、またはＡｌＩｎＧａＮなどのＩＩＩ−Ｖ族の窒化物半導体層を成膜する場合、ガスＧ１としてはＨ2（水素）ガスやＮ2（窒素）ガスなどの、原料ガスの反応を抑制するパージガスが用いられる。またガスＧ２としてはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、またはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などの、ＩＩＩ族元素を含む有機金属ガス（原料ガス）が用いられる。さらにガスＧ３としてはＡｓ，Ｐ，またはＮなどの、Ｖ族元素を含むガス（原料ガス）が用いられる。なおガスＧ２およびＧ３は、ガスの流れを調整するためにＨ2ガス、Ｎ2ガス、またはＡｒガスなどのキャリアガスで希釈されてもよい。具体的なガスＧ２およびＧ３の種類の一例を挙げると、たとえばガスＧ２としてＨ2で希釈されたトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3）3）が用いられ、ガスＧ３としてＨ2で希釈されたアンモニア（ＮＨ3）が用いられる。
【００２５】
ガスＧ１〜Ｇ３の各々はフローチャネル４の内部空間１１において混合され、ガスＧ２とガスＧ３とが反応して、基板２１の上面にたとえばＧａＮなどの化合物半導体の単結晶が成膜される。反応後のガスはフローチャネル５によって整流され、フローチャネル５の内部空間１２を通じて反応容器９の外部へ排出される。
【００２６】
ここで、フローチャネル４を矩形の断面形状とすることにより、基板２１上にガスの流れを集中させることができる。また、原料ガスであるガスＧ２とガスＧ３とを別々の供給口３ｂおよび３ｃから導入することにより、ガスＧ２とガスＧ３とを基板２１の付近まで分離して供給することができ、特にガスＧ２およびＧ３の反応性が高い場合に、ガスＧ２およびＧ３が基板２１に到達する前に反応することを抑制することができる。さらに、基板２１と対向するフローチャネル４の内面付近にパージガスであるガスＧ１を流すことにより、フローチャネル４の内面付近に反応物が堆積するのを抑制することができる。
【００２７】
本実施の形態の気相成長装置１では流路７の幅Ｗが３ｍｍより大きいので、０．１ｍｍ以上の寸法精度で幅Ｗを製造しても、約３．３％以下の誤差で流路断面積を再現することができる。流路７の断面積の大きさは流路７の圧力勾配に大きな影響をもたらすので、幅Ｗの寸法精度はフローチャネル４内部から外部へのガスの漏れを制御するために重要な因子である。上記寸法精度でフローチャネル４を新たに作製し、交換した場合、流路７の両端に生じる圧力差の再現性は誤差３．３％以下になる。この誤差での膜厚均一性の変化は、フローチャネル交換後の再調整を必要としない程に良好であった。
【００２８】
また、流路７の幅Ｗが１０ｍｍ以下であるので、流路７内に適切な抵抗を生じさせ、この抵抗によりフローチャネル４および５内部からのガスの漏れを抑制することができる。さらに、流路７の長さＬを５０ｍｍ以上とすることで、流路７により十分な抵抗を生じさせることができる。長さＬが１００ｍｍで、ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３の総流量が３０ＳＬＭから１００ＳＬＭ、ガス圧力が５０ｋＰａから１０１ｋＰａの範囲で、流路幅３．１ｍｍの場合には、以下で述べるように、隙間からのもれを十分低減するために必要なガスＧ４の流量は２０ＳＬＭから４０ＳＬＭであった。流路幅Ｗが１０ｍｍの場合には、６０ＳＬＭから１４０ＳＬＭ必要であった。流路幅Ｗが１０ｍｍを超えると、必要なＧ４ガス流量はさらに増大し製造コスト上好ましくない。
【００２９】
ところで、フローチャネル３〜５にガスＧ１〜Ｇ３を流すと、フローチャネル３〜５内部の圧力がフローチャネル３〜５外部の圧力、言い換えれば反応容器９の内部空間８の圧力よりも高くなる。その結果、わずかではあるが切欠部１５とサセプタ１７との隙間１３や流路７などを通じてガスＧ１〜Ｇ３が内部空間８へ漏れる。
【００３０】
そこで、本実施の形態の気相成長方法においては、フローチャネル３〜５から反応容器９の内部空間８へのガスの漏れを抑制するために、供給口２を通じて内部空間８にパージガスであるガスＧ４を供給する。これにより、フローチャネル３〜５内部と内部空間８との圧力差を小さくし、ガスＧ１〜Ｇ３の漏れを抑制することができる。
【００３１】
さらに、ガスＧ４の供給量は以下のように調節されることが好ましい。
通常、フローチャネル３〜５にガスＧ１〜Ｇ３を流すとフローチャネル３の内部空間１１に圧力勾配が生じ、フローチャネル３の上流側Ａの圧力ＰＡがフローチャネル３の下流側Ｂの圧力ＰＢよりも大きくなる。たとえばフローチャネル４におけるガスＧ１〜Ｇ３の平均流速が１ｍ／ｓ前後である場合には、圧力ＰＡと圧力ＰＢとの間に１０Ｐａ程度の圧力差が生じる。反応容器９の内部空間８の圧力Ｐ８が圧力ＰＢよりも小さい場合には、隙間１３や流路７を通じてガスＧ１〜Ｇ３が内部空間１１から内部空間８へ漏れ易くなる。一方、圧力Ｐ８が圧力ＰＡよりも大きい場合には、隙間１３や流路７を通じてガスＧ４が内部空間８から内部空間１１へ浸入し易くなる。そこで、内部空間８の圧力Ｐ８が圧力ＰＡよりも小さく圧力ＰＢよりも大きくなるような供給量を予め算出しておき、この供給量でガスＧ４を供給することにより、ガスＧ１〜Ｇ３の漏れおよびガスＧ４の浸入を抑制することができ、内部空間１１におけるガスＧ１〜Ｇ３の流れを均一にすることができる。
【００３２】
本実施の形態における気相成長装置１は、フローチャネル４と、フローチャネル４の下流側に接続されたフローチャネル５と、基板２１の上面がフローチャネル４の内部空間１１に露出するように基板２１を保持するためのサセプタ１７とを備えている。フローチャネル４の外周面４ａとフローチャネル５の内周面５ａとの隙間によって流路７が構成されており、かつ流路７は内部空間１１から反応容器９の内部空間８へ通じており、かつ流路７の幅Ｗは３ｍｍよりも大きく１０ｍｍ以下である。
【００３３】
本実施の形態における気相成長装置１によれば、フローチャネル４の内部空間１１の圧力が反応容器９の内部空間８の圧力よりも高くなった場合でも、流路７によって内部空間１１と内部空間８との圧力勾配を緩やかにすることができる。その結果、内部空間１１からのガスＧ１〜Ｇ３の漏れを抑制することができる。特に流路７の幅Ｗを１０ｍｍ以下とすることで、十分な流路抵抗が得られ、ガスＧ１〜Ｇ３の漏れを効果的に抑制することができる。その結果、内部空間１１の原料ガスの流れを均一にすることができ、成膜される膜の均一性を向上することができる。また、フローチャネル４の隙間１６付近に余分な膜の堆積が起こりにくくなる。一方、流路７の幅Ｗを３ｍｍより大きくすることで、流路７の寸法精度を改善することができる。
【００３４】
また本実施の形態における気相成長装置１は、フローチャネル３〜５と、サセプタ１７と、流路７とを収納するための反応容器９をさらに備えている。反応容器９は、反応容器９の内部空間８にガスＧ４を供給するための供給口２を有している。
【００３５】
これにより、内部空間１１の圧力が内部空間８の圧力よりも高くなった場合でも、供給口２からガスＧ４を供給して内部空間８の圧力を高くすることで、内部空間１１と内部空間８との圧力差を小さくすることができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における気相成長装置の構成を示す断面図である。図２を参照して、本実施の形態における気相成長装置１は、差圧計２５を備えている点において実施の形態１の気相成長装置とは異なっている。フローチャネル３の上部には反応容器９の内部空間８に通じる細管２３が設けられており、差圧計２５は細管２３に取り付けられている。細管２３の位置は、フローチャネル３の上流側Ａと下流側Ｂとの中間か、サセプタ１７の中心位置の真上に設けられていることが好ましい。
【００３７】
差圧計２５はフローチャネル３の内部空間１１の圧力と、反応容器９の内部空間８の圧力との圧力差を計測する。差圧計２５で測定された圧力差が小さくなるように、内部空間８に供給するガスＧ４の供給量が調節される。差圧計２５からの差圧信号を、図示しないマスフローコントローラに送信し、マスフローコントローラによってガスＧ４の供給量を調節してもよい。これにより、内部空間８を常に適切な圧力に調節することができ、ガスＧ１〜Ｇ３の漏れを効果的に抑制することができる。
【００３８】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における気相成長装置の構成を示す断面図であり、図１の気相成長装置における流路７付近の拡大図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【００３９】
図３および図４を参照して、流路に垂直な断面で見た場合（図４で見た場合）に、矩形のフローチャネル４および５の間には、壁部材２０が配置されている。壁部材２０は、フローチャネル４の全周にわたってフローチャネル４の外周面に接触している。また、壁部材２０は、フローチャネル５の両内周側面に接触している。つまり、フローチャネル４の両側部の流路７は壁部材２０によって完全に埋められており、流路７は、フローチャネル４の上側の流路７ａと、フローチャネル４の下側の流路７ｂとによって構成されている。その結果、流路７の断面積Ａは、流路７ａの断面積Ａ１と、流路７ｂの断面積Ａ２との和によって表される。なお、実施の形態２の差圧計が設けられていてもよい。また、壁部材２０がフローチャネル５の内面周りに接触することにより流路７が形成されてもよいし、フローチャネル４または５の形状自体によって流路７が形成されてもよい。
【００４０】
本実施の形態においては、流路７の断面積Ａｍｍ2（図４）と、流路７の長さＬｍｍ（図３）との比Ａ／Ｌが０．９ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。流路７の断面積Ａは、壁部材２０の厚みによって調節可能である。
【００４１】
なお、これ以外の気相成長装置の構成は、実施の形態１に示す気相成長装置の構成と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００４２】
本実施の形態における気相成長装置によれば、比Ａ／Ｌの値を０．９ｍｍ以上とすることで、フローチャネル５の内部空間１２でのガスの流れを安定させることができ、フローチャネル４の内部空間１１の圧力、流速の変動を抑止することができる。また、比Ａ／Ｌの値を２０ｍｍ以下とすることで、流路７によって十分な流路抵抗が得られ、ガスの漏れを効果的に抑制することができる。
【００４３】
本願発明者らは、比Ａ／Ｌを０．９ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることの効果を確認した。具体的には、比Ａ／Ｌの値を変えて、図１、図３、および図４に示す気相成長装置を製造した。装置Ａ１〜Ａ９については、長さＬを１１０（ｍｍ）とし、断面積Ａを１０（ｍｍ2）〜１５００（ｍｍ）の範囲で変化させた。また装置Ｂ１〜Ｂ８については、断面積Ａを２００（ｍｍ2）とし、長さＬを１０（ｍｍ）〜３００（ｍｍ）の範囲で変化させた。これらの装置の各々において、６４ＳＬＭ〜９２ＳＬＭの総流量のガスＧ１〜Ｇ３を導入し、成膜を行なった。成膜の際には、フローチャネル３〜５から内部空間８へのガスの漏れおよび内部空間８からフローチャネル３〜５へのガスの流入が最小になるように、供給口２を通じて内部空間８にガスＧ４（パージガス）を供給し、このパージガスの流量を測定した。また、成膜の際には、フローチャネル５の内部空間１２の圧力安定性を評価した。それぞれの装置における内部空間８に供給されたパージガスの流量およびフローチャネル５の内部空間１２の圧力安定性を表１および表２に示す。なお、圧力安定性については、内部空間１２の全圧力に対する変動幅が１０％以上である場合に「圧力安定性が悪い」と判断し、１０％未満である場合に「圧力安定性が良い」と判断した。
【００４４】
【表１】
2008166668.tif 000003
【００４５】
【表２】
2008166668.tif 000004
【００４６】
表１および表２を参照して、比Ａ／Ｌの値が０．９以上である装置Ａ４〜Ａ９およびＢ１〜Ｂ７では、フローチャネル５内の圧力安定性が良好であった。これは、比Ａ／Ｌが０．９以上の場合には流路７の断面積Ａが十分大きいので、フローチャネル４とフローチャネル５との圧力勾配を流路７によって緩やかにすることができるためであると考えられる。一方、比Ａ／Ｌの値が２０ｍｍ以下である全ての装置において、供給されたパージガス流量は２００ＳＬＭと少量であった。しかし、比Ａ／Ｌの値を２０ｍｍよりも大きくした場合には、必要なパージガス流量が２００ＳＬＭを超えて急激に増大した。これは、比Ａ／Ｌの値が２０ｍｍ以下の場合には流路７の断面積Ａが十分小さいので、流路７で十分な流路抵抗が得られるためであると考えられる。
【００４７】
以上の結果より、比Ａ／Ｌを０．９以上とすることで、フローチャネル５の内部空間１２でのガスの流れを安定させることができ、フローチャネル４の内部空間１１の圧力、流速の変動を抑止することができることが分かる。また、比Ａ／Ｌの値を２０ｍｍ以下とすることで、流路７内において十分な流路抵抗が得られ、ガスの漏れを効果的に抑制することができることが分かる。加えて、パージガス流量を抑え、製造コストを低減できることが分かる。
【００４８】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の気相成長装置および気相成長方法は、ＩＩＩ−Ｖ族の窒化物半導体層の成膜に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１における気相成長装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２における気相成長装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３における気相成長装置の構成を示す断面図であり、図１の気相成長装置における流路７付近の拡大図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  気相成長装置、２，３ａ〜３ｃ  供給口、３〜５  フローチャネル、４ａ  外周面、５ａ  内周面、７，７ａ，７ｂ  流路、８，１１，１２  内部空間、９  反応容器、１３，１６  隙間、１４ａ，１４ｂ  仕切板、１５  切欠部、１７  サセプタ、１８  支持棒、１９  ヒータ、２０  壁部材、２１  基板、２３  細管、２５  差圧計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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