能夠以如下方式配置，S卩，圓筒部23的靠設(shè)有外管10的引導管1a?引導管1d的一側(cè)的側(cè)面比圓筒部23的靠未設(shè)有引導管1a?引導管1d的一側(cè)的側(cè)面靠近圓筒部23的內(nèi)周面。絕緣部24沿著圓筒部23的內(nèi)周面設(shè)置。在絕緣部24內(nèi)配置有發(fā)熱部25。發(fā)熱部25與配置于圓筒部23的外周面的電流導入端子25a電連接，通過自加熱電源25b經(jīng)由該電流導入端子25a供給過來的電力來使發(fā)熱部25發(fā)熱。蓋部26自上方覆蓋圓筒部23。另外，在圓筒部23與蓋部26之間設(shè)有排氣口 23e。排氣口 23e用于將被發(fā)熱部25加熱后的圓筒部23內(nèi)的空氣排出。
[0032]另外，在一實施方式中，熱處理裝置I還能夠包括控制部Cnt。該控制部Cnt是包括處理器、存儲部、輸入裝置、以及顯示裝置等的計算機，用于對熱處理裝置I的各部分進行控制。在該控制部Cnt中，操作者能夠使用輸入裝置進行命令的輸入操作等，以便管理熱處理裝置1，另外，能夠利用顯示裝置可視化地顯示熱處理裝置I的運行狀況。并且，在控制部Cnt的存儲部存儲有用于利用處理器對熱處理裝置I所執(zhí)行的各種處理進行控制的控制程序、用于根據(jù)處理條件而使熱處理裝置I的各部分執(zhí)行處理的程序，即存儲有處理制程。
[0033]具體而言，控制部Cnt向流量控制器組32、閥組34、排氣裝置36、加熱電源25b發(fā)送控制信號而執(zhí)行控制，使得在方法Ml的各工序中向內(nèi)管11供給的氣體的流量、內(nèi)管11內(nèi)的壓力和溫度成為所設(shè)定的值。
[0034]再次參照圖1說明方法Ml。在方法Ml的工序SI中，如圖4的(a)所示那樣準備硅基板SUB。硅基板SUB能夠是主表面的面取向為(111)的單結(jié)晶硅基板。將硅基板SUB輸入到所述熱處理裝置I內(nèi)并由晶圓支承體16支承硅基板SUB。此外，以下，將硅基板SUB和形成在硅基板SUB之上的部件一并稱作被處理體W。
[0035]接著，在工序S2中，如圖4的(b)所示，在硅基板SUB上進行中間層IL的成膜。中間層IL具有氮化鋁(AlN)或氧化鋁(A103)。在工序S2中，通過控制部Cnt的控制而自氣體源組30將含Al氣體和含氮氣體(例如，N2氣體、NH 3氣體)、或者含Al氣體和含氧氣體(例如O2氣體)供給至內(nèi)管11內(nèi)，并使這些氣體在由晶圓支承體16支承的硅基板SUB上發(fā)生反應(yīng)，從而在硅基板SUB上形成中間層IL。此時，中間層IL是以350°C?700°C這樣的溫度較低的成膜溫度形成的，其含有非晶質(zhì)的AlN或A103。
[0036]接著，進行工序S3。在工序S3中，通過控制部Cnt的控制，自氣體源組30向內(nèi)管11內(nèi)供給含氮氣體或含氧氣體，且利用加熱部20來使內(nèi)管11內(nèi)升溫。向內(nèi)管11內(nèi)供給的含氮氣體或含氧氣體用作用于對硅基板SUB的表面進行改性的改性氣體。在工序S3中，在含有例如順3或O2的氣氛中對被處理體W進行加熱。由此，中間層IL所含有的氮化鋁或氧化鋁發(fā)生結(jié)晶化而產(chǎn)生體積收縮，從而如圖4的(c)所示那樣在硅基板SUB上形成氮化鋁或氧化鋁的結(jié)晶核CN。如圖5所示，該結(jié)晶核CN按照由處理條件確定的密度而分布在硅基板SUB上。結(jié)晶核CN的密度取決于工序S3中的硅基板SUB的加熱溫度和內(nèi)管11內(nèi)的壓力。在一實施方式中，也可以是，在工序S3中，將被處理體W的加熱溫度設(shè)定為900°C?1000°C的溫度，并將內(nèi)管11內(nèi)的壓力設(shè)定為ITorr(1.33X 12Pa)?400Torr(5.32X 14Pa)的壓力。
[0037]通過生成該結(jié)晶核CN而使硅基板SUB的表面的一部分暴露。該暴露部分與見13或O2這樣的改性氣體反應(yīng)而被氮化或被氧化。由此，在硅基板SUB的沒有形成結(jié)晶核CN的區(qū)域中形成由氮化硅(SiN)或氧化硅(S1)構(gòu)成的改性區(qū)域RR。
[0038]接著，在工序S4中，使GaN系結(jié)晶在硅基板SUB上生長。因此，在工序S4中，通過控制部Cnt的控制，自氣體源組30向內(nèi)管11內(nèi)供給6&(:13這樣的含Ga氣體和含氮氣體(例如，N2氣體、NH3氣體)并將內(nèi)管11內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定壓力。另外，使用加熱部20將被處理體W加熱至GaN的結(jié)晶生長溫度。此處，在GaN系結(jié)晶的生長溫度那樣的高溫環(huán)境下，GaN系結(jié)晶避開氣化娃和氧化娃地生長。因此，在工序S4中，GaN系結(jié)晶不會自娃基板SUB的改性區(qū)域RR生長，而是以結(jié)晶核CN為起點生長。這樣，在方法Ml中，由于GaN系結(jié)晶以結(jié)晶核CN為起點生長，因此能夠抑制硅基板SUB與GaN系結(jié)晶之間的反應(yīng)。其結(jié)果，能夠抑制產(chǎn)生回熔蝕刻。另外，在方法Ml中，由于能夠使GaN系結(jié)晶以在硅基板SUB上分布的結(jié)晶核CN為起點生長，因此能夠生長粒徑較大的GaN系結(jié)晶。另外，在將GaCl3用作含Ga氣體的情況下，能夠想到氯的活性種會對硅基板SUB的表面進行蝕刻，由于在方法Ml中對硅基板SUB的表面進行了改性，因此能夠抑制硅基板SUB的表面被Cl的活性種蝕刻。
[0039]此外，能夠通過對GaN系結(jié)晶的生長溫度和壓力進行調(diào)整來控制GaN系結(jié)晶的生長方向。具體而言，越是使GaN系結(jié)晶的生長溫度較低或者越是增大GaN系結(jié)晶生長時的壓力，越能夠促進GaN系結(jié)晶沿縱向生長。圖6是表示在工序S4中促進GaN系結(jié)晶CL沿縱向生長的情況下的、在硅基板SUB上生長的GaN系結(jié)晶CL的一個例子的圖。在該情況下，首先，使GaN系結(jié)晶CL以各個結(jié)晶核CN為起點單獨地生長(圖6的(a))，之后，使互相分開的多個柱狀的GaN系結(jié)晶CL在硅基板SUB上沿縱向生長(圖6的(b))。
[0040]相反地，越是使GaN系結(jié)晶的生長溫度較高或者越是減小GaN系結(jié)晶生長時的壓力，越能夠促進GaN系結(jié)晶沿橫向生長。圖7是表示在工序S4中促進GaN系結(jié)晶CL沿橫向生長的情況下的、在硅基板SUB上生長的GaN系結(jié)晶CL的一個例子的圖。在該情況下，首先，使GaN系結(jié)晶CL以各個結(jié)晶核CN為起點單獨地沿橫向生長(圖7的(a))，在經(jīng)由自相鄰的結(jié)晶核CN生長出的GaN系結(jié)晶CL互相接觸的狀態(tài)(圖7的(b))后，沿橫向形成覆蓋硅基板SUB的表面的大致整個面的GaN系結(jié)晶CL的膜(圖7的(c))。
[0041]例如，也可以使用與圖2所示的熱處理裝置I不同的裝置來實施方法Ml。例如，在工序S2中，也可以使用與熱處理裝置I不同的ALD裝置、CVD裝置來形成中間層IL。
[0042]另外，在工序S4中在硅基板SUB上生長的GaN系結(jié)晶是指至少含有GaN的結(jié)晶，也可以是含有其他化合物的結(jié)晶。例如，作為GaN系結(jié)晶，能夠含有GaN結(jié)晶和AlGaN結(jié)晶。
[0043]如上所述，以350°C?700°C這樣的較低的溫度在硅基板上進行中間層的成膜。該中間層含有非晶質(zhì)的氮化鋁或氧化鋁。接著，通過在含有氨或氧的氣氛中對所述硅基板進行加熱，從而在硅基板上形成氮化鋁或氧化鋁的結(jié)晶核。此時，中間層發(fā)生結(jié)晶化而體積縮小，由此使硅基板的一部分暴露。該硅基板的暴露部分與氨或氧反應(yīng)而成為被氮化或被氧化的改性區(qū)域。接著，使氮化鎵系的結(jié)晶在硅基板上生長。此處，在氮化鎵系結(jié)晶的生長溫度那樣的高溫環(huán)境下，氮化鎵系結(jié)晶避開氮化硅和氧化硅地生長。因此，氮化鎵系結(jié)晶不會自硅基板的改性區(qū)域生長，而是以結(jié)晶核為起點生長。這樣，在所述方法中，由于氮化鎵系結(jié)晶以結(jié)晶核為起點進行生長，因此能夠抑制硅基板與氮化鎵系結(jié)晶之間的反應(yīng)。其結(jié)果，能夠抑制產(chǎn)生回熔蝕刻。
[0044]另外，形成在硅基板上的結(jié)晶核的密度取決于該硅基板的加熱溫度，而在本形態(tài)中，通過以900°C?1000°C的溫度來加熱硅基板，能夠使結(jié)晶核的密度為能夠形成高品質(zhì)的氮化鎵系結(jié)晶的密度。
[0045]另外，形成在硅基板上的結(jié)晶核的密度取決于形成結(jié)晶核時的壓力，而在本形態(tài)中，通過在ITorr?400Torr的壓力條件下對娃基板進行加熱，能夠使結(jié)晶核的密度為能夠形成高品質(zhì)的氮化鎵系結(jié)晶的密度。
[0046]如以上說明那樣，采用本發(fā)明的各種技術(shù)方案和各種形態(tài)，能夠提供可抑制在使氮化鎵系結(jié)晶在硅基板上生長時產(chǎn)生回熔蝕刻的氮化鎵系結(jié)晶的生長方法和熱處理裝置。
[0047]本說明書所記載的實施方式的所有的方面均為例示，而不應(yīng)認作來限定本發(fā)明。實際上，所述實施方式能夠以多種形態(tài)實現(xiàn)。另外，所述實施方式能夠在不脫離附帶的權(quán)利要求和其主旨的范圍內(nèi)以各種形態(tài)進行省略、置換、變更。本發(fā)明的范圍包括附帶的權(quán)利要求書以及在與該權(quán)利要求書均等的含義和范圍內(nèi)進行的所有的變更。
[0048]本申請基于2014年I月31日提出申請的日本特許出愿第2014 — 016790號的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，將該日本申請的全部內(nèi)容作為參考文獻引入于此。
【主權(quán)項】
1.一種氮化鎵系結(jié)晶的生長方法，其中， 該氮化鎵系結(jié)晶的生長方法包括以下工序: 以350°C?700°C的成膜溫度在硅基板上進行含有氮化鋁或氧化鋁的中間層的成膜；在含有氨或氧的氣氛中加熱所述硅基板和所述中間層，而使所述中間層所含有的氮化鋁或氧化鋁的結(jié)晶核分布在該硅基板上；以及 以分布在所述硅基板上的所述結(jié)晶核為起點，使氮化鎵系結(jié)晶在所述硅基板上生長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵系結(jié)晶的生長方法，其中， 在使所述結(jié)晶核分布的工序中，以900°C?1000°C的溫度加熱所述硅基板和所述中間層.
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵系結(jié)晶的生長方法，其中， 在使所述結(jié)晶核分布的工序中，在ITorr?400Torr的壓力條件下加熱所述娃基板和所述中間層。
4.一種熱處理裝置，其中， 該熱處理裝置包括: 處理容器； 氣體供給部，其用于向所述處理容器內(nèi)供給氣體； 加熱部，其用于對容納在所述處理容器內(nèi)的被處理體進行加熱；以及 控制部，其用于控制所述氣體供給部和所述加熱部， 所述控制部以如下方式控制所述氣體供給部和所述加熱部: 向所述處理容器內(nèi)供給含有鋁的氣體和含有氮或氧的氣體，并將所述被處理體加熱至.350 °C?700 °C的溫度； 向所述處理容器內(nèi)供給含有氨或氧的氣體，并加熱所述被處理體；以及 向所述處理容器內(nèi)供給含有鎵的氣體和含有氮的氣體，并加熱所述被處理體。
【專利摘要】本發(fā)明提供氮化鎵系結(jié)晶的生長方法和熱處理裝置。氮化鎵系結(jié)晶的生長方法包括以下工序：以350℃～700℃的成膜溫度在硅基板上進行含有氮化鋁或氧化鋁的中間層的成膜；在含有氨或氧的氣氛中加熱所述硅基板和所述中間層，而使所述中間層所含有的氮化鋁或氧化鋁的結(jié)晶核分布在該硅基板上；以及以分布在所述硅基板上的所述結(jié)晶核為起點，使氮化鎵系結(jié)晶在所述硅基板上生長。
【IPC分類】H01L21-205, H01L21-324, H01L33-00, H01L21-02
【公開號】CN104821348
【申請?zhí)枴緾N201510050339
【發(fā)明人】梅澤好太, 渡邊要介
【申請人】東京毅力科創(chuàng)株式會社
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年1月30日
【公告號】US20150221512