(57)【要約】【課題】配管を閉塞させるといった不都合が生じることなく高純度の窒化ガリウム単結晶膜を効率良く成膜すること。【解決手段】水素ガスと金属ガリウムとを反応させて水素化ガリウムを発生させ、処理容器内で基板に水素化ガリウムを供給する水素化ガリウム発生器と、処理容器内で基板に窒素源を供給する窒素源供給部とを有し、水素化ガリウム発生器は、内部で水素ガスと金属ガリウムとを反応させ、水素化ガリウムを生成する本体容器と、本体容器内で金属ガリウムを収容する金属ガリウム容器と、本体容器内に水素ガスを供給する水素ガス供給部と、本体容器内を加熱する加熱手段と、本体容器に形成された水素化ガリウムを吐出する吐出孔とを有し、本体容器は、吐出孔が処理容器の内部と直接繋がるように配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板を加熱する加熱手段と、
水素ガスと金属ガリウムとを反応させて水素化ガリウムを発生させ、前記処理容器内で前記基板保持部に保持された基板に水素化ガリウムを供給する水素化ガリウム発生器と、
前記処理容器内で前記基板保持部に保持された基板に窒素源を供給する窒素源供給部と
を具備し、
前記水素化ガリウム発生器は、
内部で水素ガスと金属ガリウムとを反応させ、水素化ガリウムを生成する本体容器と、
前記本体容器内で金属ガリウムを収容する金属ガリウム容器と、
前記本体容器内に水素ガスを供給する水素ガス供給部と、
前記本体容器内を加熱する加熱手段と、
前記本体容器に形成された水素化ガリウムを吐出する吐出孔と
を有し、
前記本体容器は、前記吐出孔が前記処理容器の内部と直接繋がるように配置されており、
前記基板保持部に保持された基板の表面で、水素化ガリウムと窒素源とが反応してエピタキシャル成長により窒化ガリウム膜が成膜されることを特徴とする窒化ガリウム膜の成膜装置。
【請求項２】
前記水素化ガリウム発生器の前記本体容器は、前記処理容器の内部に収容されていることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム膜の成膜装置。
【請求項３】
前記水素化ガリウム発生器の前記本体容器は、前記処理容器の外部に配置されており、前記吐出孔が前記処理容器の内部と直接繋がるように、前記処理容器の壁部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム膜の成膜装置。
【請求項４】
前記窒素源供給部は、窒素源として窒素ラジカルまたは窒素プラズマを基板に供給することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の窒化ガリウム膜の成膜装置。
【請求項５】
前記窒素源供給部は、前記処理容器の外部で窒素プラズマを生成する窒素プラズマ発生部と、前記窒素プラズマ発生部で発生した窒素プラズマを前記処理容器に導入する窒素プラズマ導入部材と、前記導入された窒素プラズマから窒素イオンを掃引するためのイオンキャンセラーとを有し、窒素ラジカルを基板表面に供給することを特徴とする請求項４に記載の窒化ガリウム膜の成膜装置。
【請求項６】
前記窒素源供給部は、前記処理容器の外部で窒素プラズマを生成する窒素プラズマ発生部と、前記窒素プラズマ発生部で発生した窒素プラズマを前記処理容器に導入する窒素プラズマ導入部材とを有し、窒素プラズマを基板表面に供給することを特徴とする請求項４に記載の窒化ガリウム膜の成膜装置。
【請求項７】
水素化ガリウム発生器の本体容器内で水素ガスと金属ガリウムとを反応させて水素化ガリウムを発生させ、発生した水素化ガリウムを、前記本体容器から真空雰囲気の処理容器内に配管を介することなく直接導入して前記処理容器内に配置された基板の表面に水素化ガリウムを供給し、
前記処理容器内に配置された基板の表面に窒素源を供給し、
基板を加熱しつつ、基板の表面で、水素化ガリウムと窒素源とを反応させてエピタキシャル成長により窒化ガリウム膜を成膜することを特徴とする窒化ガリウム膜の成膜方法。
【請求項８】
前記窒素源として窒素ラジカルまたは窒素プラズマを用いることを特徴とする請求項７に記載の窒化ガリウム膜の成膜方法。
【請求項９】
処理容器内に配置された基板の表面で水素化ガリウムと窒素源とを反応させてエピタキシャル成長により窒化ガリウム膜を成膜する際に、水素化ガリウムを発生させる水素化ガリウム発生器であって、
内部で水素ガスと金属ガリウムとを反応させ、水素化ガリウムを生成する本体容器と、
前記本体容器内で金属ガリウムを収容する金属ガリウム容器と、
前記本体容器内に水素ガスを供給する水素ガス供給部と、
前記本体容器内を加熱する加熱手段と、
前記本体容器に形成された水素化ガリウムを吐出する吐出孔と
を有し、
前記本体容器は、前記吐出孔が前記処理容器の内部と直接繋がるように配置されていることを特徴とする水素化ガリウム発生器。
【請求項１０】
前記本体容器は、前記処理容器の内部に収容されていることを特徴とする請求項９に記載の水素化ガリウム発生器。
【請求項１１】
前記本体容器は、前記処理容器の外部に配置されており、前記吐出孔が前記処理容器の内部と直接繋がるように、前記処理容器の壁部に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の水素化ガリウム発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にエピタキシャル成長により窒化ガリウム膜を成膜する窒化ガリウム膜の成膜装置および成膜方法ならびに水素化ガリウム発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）は、発光ダイオードや半導体レーザーのような発光デバイスや、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）のような電子デバイスへ適用されている。
【０００３】
窒化ガリウムの結晶膜は、従来から、有機金属エピタキシャル成長（ＭＯＶＰＥ）法を用い、気相成長種から基板上にエピタキシャル成長させて製造されている。しかし、炭化水素を多く含むＭＯガスを使用するため、膜中への炭化水素の取り込みが少なからず生じ、不純物の少ない窒化ガリウム膜を成膜することは困難であった。
【０００４】
そこで、水素化ガリウムとアンモニア等の窒素含有ガスを用いて窒化ガリウム単結晶膜を成膜する方法が提案されている（例えば特許文献１および非特許文献１）。水素化ガリウムは炭化水素を含まないため、このような方法により不純物の少ない窒化ガリウム膜を成膜することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２７４８０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Examination of Effects of H2 Concentration in Reactant Gas on GaN Growth by Gallium Hydride Vapor Phase Epitaxy (Mamoru Imade, Fumio Kawamura, Minoru Kawahara, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori and Takatomo Sasaki, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45(2006), No.33 pp L878-L880)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１および非特許文献１の技術は、窒化ガリウム膜を成膜するための処理容器の外部で水素化ガリウムを発生させ、配管を介して水素化ガリウムを処理容器内に供給しているが、配管中で水素化ガリウムがガリウムに戻って配管を閉塞させるおそれがある。また、配管で輸送している間に不純物が入り込むおそれもある。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、配管を閉塞させるといった不都合が生じることなく高純度の窒化ガリウム単結晶膜を効率良く成膜することができる窒化ガリウム膜の成膜装置および成膜方法、ならびにそれに用いる水素化ガリウム発生器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板を加熱する加熱手段と、水素ガスと金属ガリウムとを反応させて水素化ガリウムを発生させ、前記処理容器内で前記基板保持部に保持された基板に水素化ガリウムを供給する水素化ガリウム発生器と、前記処理容器内で前記基板保持部に保持された基板に窒素源を供給する窒素源供給部とを具備し、前記水素化ガリウム発生器は、内部で水素ガスと金属ガリウムとを反応させ、水素化ガリウムを生成する本体容器と、前記本体容器内で金属ガリウムを収容する金属ガリウム容器と、前記本体容器内に水素ガスを供給する水素ガス供給部と、前記本体容器内を加熱する加熱手段と、前記本体容器に形成された水素化ガリウムを吐出する吐出孔とを有し、前記本体容器は、前記吐出孔が前記処理容器の内部と直接繋がるように配置されており、前記基板保持部に保持された基板の表面で、水素化ガリウムと窒素源とが反応してエピタキシャル成長により窒化ガリウム膜が成膜されることを特徴とする窒化ガリウム膜の成膜装置を提供する。
【００１０】
上記第１の観点において、前記水素化ガリウム発生器の前記本体容器は、前記処理容器の内部に収容されている構成とすることができる。また、前記水素化ガリウム発生器の前記本体容器は、前記処理容器の外部に配置されており、前記吐出孔が前記処理容器の内部と直接繋がるように、前記処理容器の壁部に接続されている構成とすることもできる。
【００１１】
前記窒素源供給部は、窒素源として窒素ラジカルまたは窒素プラズマを基板に供給するものとすることができる。この場合に、前記窒素源供給部は、前記処理容器の外部で窒素プラズマを生成する窒素プラズマ発生部と、前記窒素プラズマ発生部で発生した窒素プラズマを前記処理容器に導入する窒素プラズマ導入部材と、前記導入された窒素プラズマから窒素イオンを掃引するためのイオンキャンセラーとを有し、窒素ラジカルを基板表面に供給するものとすることができる。または、上記構成からイオンキャンセラーを削除して窒素プラズマを基板表面に供給するものとすることができる。
【００１２】
本発明の第２の観点では、水素化ガリウム発生器の本体容器内で水素ガスと金属ガリウムとを反応させて水素化ガリウムを発生させ、発生した水素化ガリウムを、前記本体容器から真空雰囲気の処理容器内に配管を介することなく直接導入して前記処理容器内に配置された基板の表面に水素化ガリウムを供給し、前記処理容器内に配置された基板の表面に窒素源を供給し、基板を加熱しつつ、基板の表面で、水素化ガリウムと窒素源とを反応させてエピタキシャル成長により窒化ガリウム膜を成膜することを特徴とする窒化ガリウム膜の成膜方法を提供する。
【００１３】
本発明の第３の観点では、処理容器内に配置された基板の表面で水素化ガリウムと窒素源とを反応させてエピタキシャル成長により窒化ガリウム膜を成膜する際に、水素化ガリウムを発生させる水素化ガリウム発生器であって、内部で水素ガスと金属ガリウムとを反応させ、水素化ガリウムを生成する本体容器と、前記本体容器内で金属ガリウムを収容する金属ガリウム容器と、前記本体容器内に水素ガスを供給する水素ガス供給部と、前記本体容器内を加熱する加熱手段と、前記本体容器に形成された水素化ガリウムを吐出する吐出孔とを有し、前記本体容器は、前記吐出孔が前記処理容器の内部と直接繋がるように配置されていることを特徴とする水素化ガリウム発生器を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガリウム源として炭化水素が存在しない水素化ガリウムを用いるので、ＭＯＶＰＥを用いた場合のような膜中への炭化水素の取り込みが生じず、形成される窒化ガリウム膜を高純度のものとすることができる。また、水素化ガリウム発生器の本体容器は、その水素化ガリウムを吐出する吐出孔が処理容器の内部と直接繋がるように配置されているので、本体容器から吐出された水素化ガリウムは処理容器内に直接導入され、処理容器とは別個の場所で水素化ガリウムを生成して配管を介して処理容器内に導く場合と比較して、水素化ガリウムが金属ガリウムに戻ることによる配管の閉塞や配管からの不純物の混入が生じずに効率良く成膜することができる。
【００１５】
さらに、水素化ガリウムは加熱された水素ガスや水素ラジカルと金属ガリウムを低温で反応させて発生させることができ、また反応性が高いため、ＭＯＶＰＥよりも低温で成膜することができ、また処理容器内の圧力についても特段の高真空にすることなく成膜が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る窒化ガリウム膜の成膜装置を示す断面図である。
【図２】図１の成膜装置に用いられている水素化ガリウム発生器を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る窒化ガリウム膜の成膜装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る窒化ガリウム膜の成膜装置を示す断面図である。
【００１８】
図１に示すように、成膜装置１００は、処理容器１と、基板加熱部１０と、水素化ガリウム発生器２０と、窒素ラジカル生成部３０と、水素ラジカル生成部４０と、排気部５０と、制御部６０とを有している。
【００１９】
基板加熱部１０は、処理容器１の底部において、脚部１２に支持された状態で基板Ｓを保持するサセプタ１１を有している。サセプタ１１は例えばＰＢＮでコーティングされたカーボンからなり、脚部１２は例えば石英からなる。サセプタ１１の内部には、抵抗加熱ヒータ１３が設けられている。サセプタ１１には熱電対１４が埋設されており、この熱電対１４の検出信号に基づいて図示していない温度制御部により基板Ｓの温度が４００〜１３００℃、好適には６００〜１１００℃、例えば８００℃に制御されるようになっている。基板Ｓとしてはサファイアを好適に用いることができる。
【００２０】
水素化ガリウム発生器２０は、図２にも拡大して示すように、処理容器１内に配置された本体容器２１と、本体容器２１内に配置された内部に金属ガリウム（Ｇａ）２３が収容された金属ガリウム容器２２と、本体容器２１に水素ガスを供給する水素ガスノズル２５と、本体容器２１内に設けられた熱クラッキングヒータ２６とを有している。本体容器２１の壁部には熱電対２８が埋設されており、この熱電対２８の検出信号に基づいて図示していない温度制御部により本体容器２１内の温度が７００〜１０００℃、好適には８５０〜９５０℃、例えば９００℃に制御されるようになっている。
【００２１】
ガリウム容器２２は例えばＢＮからなる坩堝で構成されており、図示していないヒータにより加熱されてガリウム蒸気が生成されるようになっている。また、水素ガスノズル２５へは図示していない流量制御器（ＭＦＣ）で流量制御して水素ガスが供給される。水素ガスは熱クラッキングヒータ２６によって加熱されて一部が水素ラジカルとなる。これら水素ガスおよび水素ラジカルは、ガリウム容器２２内の金属ガリウム２３および金属ガリウム２３が蒸発して形成されたＧａ蒸気と反応して、水素化ガリウム（ＧａＨ３等）ガスが生成される。本体容器２１の底部には、生成した水素化ガリウムガスを吐出するための複数の吐出孔２４が形成されており、水素ガスにより搬送された水素化ガリウムガスが吐出孔２４から吐出され、基板Ｓに向けて供給される。なお、本体容器２１内には、ガリウム容器２２の上方には邪魔板２７が配置されている。
【００２２】
窒素ラジカル生成部３０は、窒素源として窒素ラジカルを生成して基板Ｓに供給するものであり、窒素プラズマ発生部３１と、窒素プラズマを処理容器１内に導入する窒素プラズマ導入管３２と、イオンキャンセラー３３とを有する。窒素プラズマ発生部３１には図示していない流量制御器（ＭＦＣ）で流量制御して窒素ガスが供給され、その中で高周波電界を発生させることにより窒素プラズマが生成される。プラズマ生成方式としては、高周波により誘導電界を生じさせる誘導結合型のものが例示される。そして、窒素プラズマ導入管３２内を処理容器１に向かって導かれた窒素プラズマはイオンキャンセラー３３に至り、Ｎ２＋等の窒素イオンは掃引されて基板Ｓには到達しないようにされ、窒素ラジカル（Ｎ＊）のみが基板Ｓに供給されるようになっている。
【００２３】
水素ラジカル生成部４０は、水素ガスが導入されて水素ラジカルを生成して処理容器１内に導入する水素ラジカル生成管４１と、水素ラジカル生成管４１の内部に設けられた熱クラッキングヒータ４２を有している。そして、水素ラジカル生成管４１へは図示していない流量制御器（ＭＦＣ）で流量制御して水素ガスが供給され、この水素ガスは熱クラッキングヒータ４２により加熱されて水素ラジカル（Ｈ＊）となり、基板Ｓに向けて供給される。この水素ラジカル生成部４０は、成膜前処理として、基板Ｓに水素ラジカルを供給して水素アニールによる基板Ｓ表面の酸化膜の除去を行う。また、成膜中には、水素化ガリウムの水素終端の除去を行う。
【００２４】
排気部５０は、処理容器１の側壁下部に接続された排気管５１と、排気管５１に設けられた圧力制御バルブ（ＡＰＣ）５２と、排気管５１を介して処理容器１内を排気する真空ポンプ等からなる排気装置５３とを有している。圧力制御バルブ（ＡＰＣ）５２は、圧力計５４により計測される圧力に基づいて、処理容器１内が所定の圧力になるように、その開度が調整される。
【００２５】
制御部６０は、各構成部、具体的には基板加熱部１０、水素化ガリウム発生器２０、窒素ラジカル生成部３０、水素ラジカル生成部４０、排気部５０を制御する。この制御部６０は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたコントローラ６１と、ユーザーインターフェース６２と、記憶部６３とを有している。コントローラ６１には成膜装置１００の各構成部が電気的に接続されて制御される構成となっている。ユーザーインターフェース６２は、コントローラ６１に接続されており、オペレータが成膜装置の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、成膜装置の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなっている。記憶部６３もコントローラ６１に接続されており、この記憶部６３には、成膜装置１００で実行される各種処理をコントローラ６１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置１００の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわち処理レシピや、各種データベース等が格納されている。処理レシピは記憶部６３の中の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスク等の固定的に設けられているものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００２６】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース６２からの指示等にて所定の処理レシピを記憶部６３から呼び出してコントローラ６１に実行させることで、コントローラ６１の制御下で、成膜装置１００での所望の処理が行われる。
【００２７】
処理容器１の側壁には基板Ｓを搬入および搬出するための搬入出口（図示せず）が形成されており、ゲートバルブ（図示せず）により開閉可能となっている。
【００２８】
次に、以上のように構成された成膜装置１００による成膜方法について説明する。なお、以下の成膜方法は、記憶部６３の記憶媒体に記憶された処理レシピに従って、コントローラ６１により制御しつつ行われる。
【００２９】
まず、最初に、ゲートバルブを開け、搬入出口から適宜の搬送装置により基板Ｓを処理容器１内に搬入してサセプタ１１上に載置し、排気装置５３により処理容器１内を排気して１０−２〜１００Ｐａ程度、例えば０．５Ｐａの真空状態にするとともに、抵抗加熱ヒータ１３により、４００〜１３００℃の範囲の所定の温度、好ましくは６００〜１１００℃の範囲、例えば８００℃に加熱する。基板Ｓとしては例えばＣ面が上面になるようにしたサファイア基板を用いることができる。
【００３０】
この状態で、まず、水素ラジカル生成部４０において生成された水素ラジカル（Ｈ＊）を基板Ｓに供給し、成膜前処理として基板Ｓの表面の自然酸化物を除去する。
【００３１】
次に、水素化ガリウム発生器２０の水素ガスノズル２５から本体容器２１内に０．１〜５００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）、例えば５ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）の流量で水素ガスを供給し、熱クラッキングヒータ２６により本体容器２１内を７００〜１０００℃、好ましくは８５０〜９５０℃、例えば９００℃に加熱するとともに、供給された水素ガスの一部を水素ラジカルとし、これら水素ガスおよび水素ラジカルと、ガリウム容器２２内の金属ガリウム２３および金属ガリウム２３の蒸気と反応させて、水素化ガリウム（ＧａＨ３等）ガスを生成し、この水素化ガリウムガスを水素ガスに搬送させて本体容器２１の底部の吐出孔２４から吐出させ、基板Ｓに供給する。
【００３２】
一方、窒素ラジカル生成部３０では、窒素ガスを１〜５００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）、例えば５ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）の流量で窒素プラズマ発生部３１に供給して高周波電界により窒素プラズマを発生させ、窒素プラズマ導入管３２により窒素プラズマを処理容器１内に導き、イオンキャンセラー３３でＮ２＋等の窒素イオンを掃引して、窒素ラジカル（Ｎ＊）のみを基板Ｓに供給する。なお、イオンキャンセラー３３を用いずに窒素イオンも含む窒素プラズマを基板Ｓに供給してもよい。ただし、窒素ラジカルのみを供給することにより、一層高い反応性を得ることができる。
【００３３】
これにより、４００〜１３００℃に加熱された基板Ｓ上で水素化ガリウムと窒素ラジカルとが供給され、基板Ｓ上でこれらが反応して、エピタキシャル成長により基板Ｓ上に単結晶である窒化ガリウム（ＧａＮ）膜７０が形成される。成膜処理の際には、水素ラジカル生成部４０から水素ラジカルを処理容器１内に供給し、処理容器１内の水素化ガリウムの水素終端の除去を行ってもよい。
【００３４】
このように基板Ｓ上に単結晶である窒化ガリウム膜７０が所定の厚さで形成された時点で、水素化ガリウム発生器２０における水素ガスの供給および窒素ラジカル生成部３０の窒素ガスの供給を停止して、成膜を終了させ、処理容器１内を外部の圧力に適合させた後、ゲートバルブを開いて搬入出口から適宜の搬送装置により窒化ガリウム膜が成膜された基板Ｓを搬出する。
【００３５】
本実施形態では、ガリウム源として炭化水素が存在しない水素化ガリウムを用いるので、ＭＯＶＰＥを用いた場合のような膜中への炭化水素の取り込みが生じず、形成される窒化ガリウム膜を高純度のものとすることができる。また、処理容器１内に水素化ガリウム発生器２０の本体容器２１を設けて、本体容器２１の吐出孔２４が処理容器１内に直接繋がった状態とし、本体容器２１内で水素ガスおよび水素ラジカルと金属ガリウムとを反応させてｉｎ−ｓｉｔｕで水素化ガリウムを発生させ、その水素化ガリウムを吐出孔２４を介して処理容器１内に直接導入するようにしたので、上記特許文献１、非特許文献１のように処理容器とは別個の場所で水素化ガリウムを生成して配管を介して処理容器内に導く場合と比較して、水素化ガリウムが金属ガリウムに戻ることによる配管の閉塞や配管からの不純物の混入が生じずに効率良く成膜することができる。
【００３６】
さらに、水素化ガリウムは加熱された水素ガスや水素ラジカルと金属ガリウムを低温で反応させることにより発生させることができ、また反応性が高いため、ＭＯＶＰＥよりも低温で成膜することができ、また処理容器内の圧力についても特段の高真空にすることなく成膜が可能であり、一般的なＣＶＤ装置と同程度の圧力条件でよいことから、工業的に優位性を有する。
【００３７】
さらに、窒素ラジカル生成部３０において、処理容器１の外部で窒素ガスのプラズマを発生させ、これを処理容器１内に導いて、反応性が高い窒素ラジカルを窒素源として基板Ｓに供給するので、より低温でかつ一層高効率で窒化ガリウム膜を成膜することができる。処理容器１内にプラズマを生成すると、プラズマがエピタキシャル成長の妨げになるので処理容器１内に窒素プラズマを生成することはできないが、このようなリモートプラズマを用いることによりラジカルの高反応性を利用しつつエピタキシャル成長させることが可能である。なお、本実施形態では、窒素プラズマからイオンキャンセラー３３を用いて窒素イオン（Ｎ２＋等）を掃引することにより窒素ラジカルを得ているが、窒素イオンを掃引することなく窒素プラズマを基板Ｓに供給してもエピタキシャル成長による窒化ガリウム膜の成膜は可能である。しかし、窒素イオンの主体をなすＮ２＋は、窒素原子を２個含んだイオンであるため、窒素ラジカルＮ＊よりは反応性が低いため、窒素ラジカルを用いることが好ましい。
【００３８】
次に、他の実施形態について説明する。
図３は、本発明の他の実施形態に係る窒化ガリウム膜の成膜装置を示す断面図である。この実施形態では、水素化ガリウム発生器２０の本体容器２１が処理容器１の外部にある点が異なっている他は、図１の成膜装置と同様に構成されている。したがって、図１と同じものには同じ符号を付して説明する。
【００３９】
本実施形態では、水素化ガリウム発生器２０の本体容器２１が処理容器１の外部に存在するが、本体容器２１の下部が処理容器１の天壁に接続されており、本体容器２１の吐出孔２４が処理容器１の内部に直接繋がっている。したがって、本体容器２１内で生成された水素化ガリウムは、配管を介することなく、吐出孔２４から直接処理容器１内に導入することができる。このため、本実施形態でも、水素化ガリウムが金属ガリウムに戻ることによる配管の閉塞や配管からの不純物の混入が生じずに効率良く成膜することができるといった効果を得ることができる。
【００４０】
従前の実施形態のほうが水素化ガリウム発生器２０を基板Ｓにより近い位置に配置できるため反応効率が高く有利であるが、処理容器１が狭い場合等、本実施形態の構成をとったほうが有利な場合もある。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、水素化ガリウム発生器を処理容器の内部に配置した例、および処理容器の天壁に接続して吐出孔を処理容器内と直接繋がるようにした例を示したが、処理容器の側壁に接続して吐出孔を処理容器内と直接繋がるようにしてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、窒化ガリウムを形成するための窒素源として、処理容器の外部で生成した窒素プラズマを処理容器内に導き、窒素ラジカルとしてまたは窒素プラズマのままで基板に供給する例を示したが、窒素イオンを用いてもよいし、アンモニア（ＮＨ３）ガス等の窒素化合物ガスを用いてもよい。この場合には、活性をもたせるために窒素化合物は加熱して用いることが好ましい。
【００４３】
基板としてサファイアを用いた例を示したが、窒化ガリウムをエピタキシャル成長できる材料であればこれに限るものではない。
【符号の説明】
【００４４】
１；処理容器
１０；基板加熱部
１１；サセプタ
１３；抵抗加熱ヒータ
２０；水素化ガリウム発生器
２１；本体容器
２２；金属ガリウム容器
２３；金属ガリウム
２４；吐出孔
２５；水素ガスノズル
２６；熱クラッキングヒータ
３０；窒素ラジカル生成部
３１；窒素プラズマ発生部
３２；窒素プラズマ導入管
３３；イオンキャンセラー
４０；水素ラジカル生成部
５０；排気部
５１；排気管
５３；排気装置
６０；制御部
６１；コントローラ
６３；記憶部
７０；窒化ガリウム膜
１００；成膜装置
Ｓ；基板
【図１】
2013124201.tif 000003
【図２】
2013124201.tif 000004
【図３】
2013124201.tif 000005