[發明專利]氣相沉積裝置

無效

• 申請號: 201180005087.6
• 申請日: 2011-06-20
• 公開（公告）號: CN102714147A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 若狹加奈子;坂上英和;坪井俊樹
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;C23C16/455
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫

技術領域

本發明例如涉及垂直噴頭型MOCVD(Metal?Organic?Chemical?Vapor?Deposition，金屬有機物化學氣相沉積)等氣相沉積裝置。

背景技術

以往，在制造發光二極管及半導體激光器時，使用MOCVD法及MOCVD裝置(氣相沉積裝置)，將三甲基鎵(TMG)或者三甲基鋁(TMA)等有機金屬氣體、氨(NH₃)、膦(PH₃)或者砷化氫(AsH₃)等氫化合物氣體作為有助于成膜的原料氣體，供給至反應室內，使化合物半導體結晶進行沉積。

在MOCVD法中，通過將有機金屬氣體及氫化合物氣體的原料氣體與氫或氮等惰性氣體一起供給至反應室內并加熱，在預定的被處理基板上進行氣相反應，從而在該被處理基板上使化合物半導體結晶沉積。在使用該MOCVD法的化合物半導體結晶的制造中，要求如何提高沉積的化合物半導體結晶的品質，同時抑制成本，最大限確保成品率和生產能力。

此處，MOCVD法所使用的以往的一般的垂直噴頭型MOCVD裝置(此后稱為氣相沉積裝置)的結構如圖15所示。如圖15所示，氣相沉積裝置200包括噴頭210，為了將從氣體導入口214導入的原料氣體供給至反應爐220的內部的反應室221，該噴頭210因此形成為近似圓筒形。

噴頭210由用于導入原料氣體的氣體導入口214、用于使從氣體導入口214導入的原料氣體均一且大范圍擴散的氣體分配空間213、以預定的間隔穿設有多個氣體流路215的噴板211構成，其中，多個氣體流路215用于將在氣體分配空間213擴散的原料氣體供給至反應室221。另外，在噴頭210，通過氣體流路215的周圍而形成用于流過對各氣體流路215的溫度進行調整的冷卻劑的冷卻劑流路218。

在反應室221的下部中央，設有利用未圖示的致動器自由旋轉的轉軸232。在轉軸232的前端安裝有載放了被處理基板231的圓盤狀的基板保持體230，基板保持體230與噴板211的供給原料氣體的面對置。在基板保持體230的下方安裝有用于對基板保持體230進行加熱的加熱發熱體233。另外，在反應爐220的下部設有氣體排出部225，氣體排出部225具有用于將反應室221內的氣體向外部排氣的排氣口226。

在使用該氣相沉積裝置200，在被處理基板231上使化合物半導體結晶沉積的情況下，在基板保持體230載放被處理基板231，之后，利用轉軸232的旋轉使基板保持體230旋轉。接下來，利用加熱發熱體233的加熱，經由基板保持體230，被處理基板231被加熱至預定的溫度。在該狀態下，從穿設于噴板211的多個氣體流路215向反應爐220的內部的反應室221供給原料氣體。供給的原料氣體被來自被處理基板231的熱量加熱，發生化學反應，半導體結晶在被處理基板231上沉積、成膜。

另外，在供給多個原料氣體并在被處理基板231上使化合物半導體結晶進行沉積的情況下，從不同的氣體導入口214導入的各原料氣體在噴頭210的氣體分配空間213混合。混合氣體從穿設于噴板211的多個氣體流路215供給至反應爐220的內部的反應室221。

在這樣的氣相沉積裝置中，由于以均一的膜厚、組成比等對被處理基板的整個表面進行成膜，因此，希望各個氣體流路間的氣體流量及氣體種類的混合比率等均一。

為了回應這一希望，例如專利文獻1公開了一種真空制造裝置，其中，將從分別設有質量流量控制器(流量調節部)的多個氣體供給系統供給的氣體，通過為每個氣體供給系統分離的氣體空間，供給至真空室內部。在該真空制造裝置中，由于能夠調整供給至每個氣體供給系統的氣體流量，因此能遍及被處理基板的整個表面，以均一的膜厚進行成膜。

另外，例如專利文獻2公開了一種半導體制造裝置，其中，將具有多個氣體噴出孔并向被處理基板表面供給氣體的噴頭從中心沿著徑向分割為多個塊，對于各個塊的每一個獨立控制氣體流量。在該半導體制造裝置中，由于能以塊為單位來調整氣體濃度分布，因此能夠遍及被處理基板的整個表面，以均一的膜厚進行成膜。

上述的專利文獻2公開了一種半導體制造裝置，其中，在具有多個氣體噴出孔并向被處理基板表面供給氣體的噴頭中，在與氣體噴出孔相反側的面的對應位置設有用于向氣體噴出孔插入栓的孔。在該半導體制造裝置中，對于各氣體噴出孔，通過使得它們在向被處理基板表面供給氣體的開口狀態、或者封鎖氣體的供給而插入栓的狀態之間進行變更，能夠調整氣體濃度分布。其結果是，在該半導體制造裝置中，能夠遍及被處理基板的整個表面，以均一的膜厚進行成膜。