能够以如下方式配置，S卩，圆筒部23的靠设有外管10的引导管1a?引导管1d的一侧的侧面比圆筒部23的靠未设有引导管1a?引导管1d的一侧的侧面靠近圆筒部23的内周面。绝缘部24沿着圆筒部23的内周面设置。在绝缘部24内配置有发热部25。发热部25与配置于圆筒部23的外周面的电流导入端子25a电连接，通过自加热电源25b经由该电流导入端子25a供给过来的电力来使发热部25发热。盖部26自上方覆盖圆筒部23。另外，在圆筒部23与盖部26之间设有排气口 23e。排气口 23e用于将被发热部25加热后的圆筒部23内的空气排出。
[0032]另外，在一实施方式中，热处理装置I还能够包括控制部Cnt。该控制部Cnt是包括处理器、存储部、输入装置、以及显示装置等的计算机，用于对热处理装置I的各部分进行控制。在该控制部Cnt中，操作者能够使用输入装置进行命令的输入操作等，以便管理热处理装置1，另外，能够利用显示装置可视化地显示热处理装置I的运行状况。并且，在控制部Cnt的存储部存储有用于利用处理器对热处理装置I所执行的各种处理进行控制的控制程序、用于根据处理条件而使热处理装置I的各部分执行处理的程序，即存储有处理制程。
[0033]具体而言，控制部Cnt向流量控制器组32、阀组34、排气装置36、加热电源25b发送控制信号而执行控制，使得在方法Ml的各工序中向内管11供给的气体的流量、内管11内的压力和温度成为所设定的值。
[0034]再次参照图1说明方法Ml。在方法Ml的工序SI中，如图4的(a)所示那样准备硅基板SUB。硅基板SUB能够是主表面的面取向为(111)的单结晶硅基板。将硅基板SUB输入到所述热处理装置I内并由晶圆支承体16支承硅基板SUB。此外，以下，将硅基板SUB和形成在硅基板SUB之上的部件一并称作被处理体W。
[0035]接着，在工序S2中，如图4的(b)所示，在硅基板SUB上进行中间层IL的成膜。中间层IL具有氮化铝(AlN)或氧化铝(A103)。在工序S2中，通过控制部Cnt的控制而自气体源组30将含Al气体和含氮气体(例如，N2气体、NH 3气体)、或者含Al气体和含氧气体(例如O2气体)供给至内管11内，并使这些气体在由晶圆支承体16支承的硅基板SUB上发生反应，从而在硅基板SUB上形成中间层IL。此时，中间层IL是以350°C?700°C这样的温度较低的成膜温度形成的，其含有非晶质的AlN或A103。
[0036]接着，进行工序S3。在工序S3中，通过控制部Cnt的控制，自气体源组30向内管11内供给含氮气体或含氧气体，且利用加热部20来使内管11内升温。向内管11内供给的含氮气体或含氧气体用作用于对硅基板SUB的表面进行改性的改性气体。在工序S3中，在含有例如順3或O2的气氛中对被处理体W进行加热。由此，中间层IL所含有的氮化铝或氧化铝发生结晶化而产生体积收缩，从而如图4的(c)所示那样在硅基板SUB上形成氮化铝或氧化铝的结晶核CN。如图5所示，该结晶核CN按照由处理条件确定的密度而分布在硅基板SUB上。结晶核CN的密度取决于工序S3中的硅基板SUB的加热温度和内管11内的压力。在一实施方式中，也可以是，在工序S3中，将被处理体W的加热温度设定为900°C?1000°C的温度，并将内管11内的压力设定为ITorr(1.33X 12Pa)?400Torr(5.32X 14Pa)的压力。
[0037]通过生成该结晶核CN而使硅基板SUB的表面的一部分暴露。该暴露部分与见13或O2这样的改性气体反应而被氮化或被氧化。由此，在硅基板SUB的没有形成结晶核CN的区域中形成由氮化硅(SiN)或氧化硅(S1)构成的改性区域RR。
[0038]接着，在工序S4中，使GaN系结晶在硅基板SUB上生长。因此，在工序S4中，通过控制部Cnt的控制，自气体源组30向内管11内供给6&(:13这样的含Ga气体和含氮气体(例如，N2气体、NH3气体)并将内管11内的压力设定为规定压力。另外，使用加热部20将被处理体W加热至GaN的结晶生长温度。此处，在GaN系结晶的生长温度那样的高温环境下，GaN系结晶避开氣化娃和氧化娃地生长。因此，在工序S4中，GaN系结晶不会自娃基板SUB的改性区域RR生长，而是以结晶核CN为起点生长。这样，在方法Ml中，由于GaN系结晶以结晶核CN为起点生长，因此能够抑制硅基板SUB与GaN系结晶之间的反应。其结果，能够抑制产生回熔蚀刻。另外，在方法Ml中，由于能够使GaN系结晶以在硅基板SUB上分布的结晶核CN为起点生长，因此能够生长粒径较大的GaN系结晶。另外，在将GaCl3用作含Ga气体的情况下，能够想到氯的活性种会对硅基板SUB的表面进行蚀刻，由于在方法Ml中对硅基板SUB的表面进行了改性，因此能够抑制硅基板SUB的表面被Cl的活性种蚀刻。
[0039]此外，能够通过对GaN系结晶的生长温度和压力进行调整来控制GaN系结晶的生长方向。具体而言，越是使GaN系结晶的生长温度较低或者越是增大GaN系结晶生长时的压力，越能够促进GaN系结晶沿纵向生长。图6是表示在工序S4中促进GaN系结晶CL沿纵向生长的情况下的、在硅基板SUB上生长的GaN系结晶CL的一个例子的图。在该情况下，首先，使GaN系结晶CL以各个结晶核CN为起点单独地生长(图6的(a))，之后，使互相分开的多个柱状的GaN系结晶CL在硅基板SUB上沿纵向生长(图6的(b))。
[0040]相反地，越是使GaN系结晶的生长温度较高或者越是减小GaN系结晶生长时的压力，越能够促进GaN系结晶沿横向生长。图7是表示在工序S4中促进GaN系结晶CL沿横向生长的情况下的、在硅基板SUB上生长的GaN系结晶CL的一个例子的图。在该情况下，首先，使GaN系结晶CL以各个结晶核CN为起点单独地沿横向生长(图7的(a))，在经由自相邻的结晶核CN生长出的GaN系结晶CL互相接触的状态(图7的(b))后，沿横向形成覆盖硅基板SUB的表面的大致整个面的GaN系结晶CL的膜(图7的(c))。
[0041]例如，也可以使用与图2所示的热处理装置I不同的装置来实施方法Ml。例如，在工序S2中，也可以使用与热处理装置I不同的ALD装置、CVD装置来形成中间层IL。
[0042]另外，在工序S4中在硅基板SUB上生长的GaN系结晶是指至少含有GaN的结晶，也可以是含有其他化合物的结晶。例如，作为GaN系结晶，能够含有GaN结晶和AlGaN结晶。
[0043]如上所述，以350°C?700°C这样的较低的温度在硅基板上进行中间层的成膜。该中间层含有非晶质的氮化铝或氧化铝。接着，通过在含有氨或氧的气氛中对所述硅基板进行加热，从而在硅基板上形成氮化铝或氧化铝的结晶核。此时，中间层发生结晶化而体积缩小，由此使硅基板的一部分暴露。该硅基板的暴露部分与氨或氧反应而成为被氮化或被氧化的改性区域。接着，使氮化镓系的结晶在硅基板上生长。此处，在氮化镓系结晶的生长温度那样的高温环境下，氮化镓系结晶避开氮化硅和氧化硅地生长。因此，氮化镓系结晶不会自硅基板的改性区域生长，而是以结晶核为起点生长。这样，在所述方法中，由于氮化镓系结晶以结晶核为起点进行生长，因此能够抑制硅基板与氮化镓系结晶之间的反应。其结果，能够抑制产生回熔蚀刻。
[0044]另外，形成在硅基板上的结晶核的密度取决于该硅基板的加热温度，而在本形态中，通过以900°C?1000°C的温度来加热硅基板，能够使结晶核的密度为能够形成高品质的氮化镓系结晶的密度。
[0045]另外，形成在硅基板上的结晶核的密度取决于形成结晶核时的压力，而在本形态中，通过在ITorr?400Torr的压力条件下对娃基板进行加热，能够使结晶核的密度为能够形成高品质的氮化镓系结晶的密度。
[0046]如以上说明那样，采用本发明的各种技术方案和各种形态，能够提供可抑制在使氮化镓系结晶在硅基板上生长时产生回熔蚀刻的氮化镓系结晶的生长方法和热处理装置。
[0047]本说明书所记载的实施方式的所有的方面均为例示，而不应认作来限定本发明。实际上，所述实施方式能够以多种形态实现。另外，所述实施方式能够在不脱离附带的权利要求和其主旨的范围内以各种形态进行省略、置换、变更。本发明的范围包括附带的权利要求书以及在与该权利要求书均等的含义和范围内进行的所有的变更。
[0048]本申请基于2014年I月31日提出申请的日本特许出愿第2014 — 016790号的优先权的权益，将该日本申请的全部内容作为参考文献引入于此。
【主权项】
1.一种氮化镓系结晶的生长方法，其中， 该氮化镓系结晶的生长方法包括以下工序: 以350°C?700°C的成膜温度在硅基板上进行含有氮化铝或氧化铝的中间层的成膜；在含有氨或氧的气氛中加热所述硅基板和所述中间层，而使所述中间层所含有的氮化铝或氧化铝的结晶核分布在该硅基板上；以及 以分布在所述硅基板上的所述结晶核为起点，使氮化镓系结晶在所述硅基板上生长。
2.根据权利要求1所述的氮化镓系结晶的生长方法，其中， 在使所述结晶核分布的工序中，以900°C?1000°C的温度加热所述硅基板和所述中间层.
3.根据权利要求1所述的氮化镓系结晶的生长方法，其中， 在使所述结晶核分布的工序中，在ITorr?400Torr的压力条件下加热所述娃基板和所述中间层。
4.一种热处理装置，其中， 该热处理装置包括: 处理容器； 气体供给部，其用于向所述处理容器内供给气体； 加热部，其用于对容纳在所述处理容器内的被处理体进行加热；以及 控制部，其用于控制所述气体供给部和所述加热部， 所述控制部以如下方式控制所述气体供给部和所述加热部: 向所述处理容器内供给含有铝的气体和含有氮或氧的气体，并将所述被处理体加热至.350 °C?700 °C的温度； 向所述处理容器内供给含有氨或氧的气体，并加热所述被处理体；以及 向所述处理容器内供给含有镓的气体和含有氮的气体，并加热所述被处理体。
【专利摘要】本发明提供氮化镓系结晶的生长方法和热处理装置。氮化镓系结晶的生长方法包括以下工序：以350℃～700℃的成膜温度在硅基板上进行含有氮化铝或氧化铝的中间层的成膜；在含有氨或氧的气氛中加热所述硅基板和所述中间层，而使所述中间层所含有的氮化铝或氧化铝的结晶核分布在该硅基板上；以及以分布在所述硅基板上的所述结晶核为起点，使氮化镓系结晶在所述硅基板上生长。
【IPC分类】H01L21-205, H01L21-324, H01L33-00, H01L21-02
【公开号】CN104821348
【申请号】CN201510050339
【发明人】梅泽好太, 渡边要介
【申请人】东京毅力科创株式会社
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年1月30日
【公告号】US20150221512