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図面 (6)

課題

エピタキシーにより基板上に望みの品位の化合物層、具体的には、化合物半導体層を生成できる有効な方法及び装置に関する。

解決手段

エピタキシーによる基板上の化合物層特に化合物半導体層は、エネルギーの局部的供給によって、エピタキシャル堆積する化合物の少なくとも1種の組成物ターゲットから取り去られ、ターゲットから放射されかつエピタキシャル堆積する前記化合物の粒子を含む粒子流が形成され、且つ前記基板上にエピタキシャル堆積する前記化合物の粒子を運搬するキャリアガス流に前記粒子流が流入することを特徴とするの生成方法により達成される。

概要

背景

先行技術水準によれば、エピタキシャル層、具体的には化合物半導体層は、有機金属気相エピタキシー(MOVPE)または分子線エピタキシー(MBE)のいずれかで生成される。両方法では、化合物半導体高温度基板上で生成され、エピタキシャル層の堆積高温基板上で生じる。有機金属気相エピタキシーの場合は、化合物半導体は、高温基板上で熱分解された適切な蒸気先覚物質から形成されるか、或いは、分子線エピタキシーの場合は、化合物半導体は、高温基板上の初期組成物から形成される。

特に、AlN、GaN、InNのようなIII族化合物半導体の窒化物エピタキシャル成長が困難であるのは、高温基板上で化合物の必要な分解の際に、これらの窒素化合物の結合が強いためである。これは、エピタキシャルに堆積された半導体層不都合化学量論的比率をもたらし、例えば窒素不足を、すなわち品位の劣った層をもたらす。

概要

エピタキシーにより基板上に望みの品位の化合物層、具体的には、化合物半導体層を生成できる有効な方法及び装置に関する。

エピタキシーによる基板上の化合物層特に化合物半導体層は、エネルギーの局部的供給によって、エピタキシャル堆積する化合物の少なくとも1種の組成物ターゲットから取り去られ、ターゲットから放射されかつエピタキシャル堆積する前記化合物の粒子を含む粒子流が形成され、且つ前記基板上にエピタキシャル堆積する前記化合物の粒子を運搬するキャリアガス流に前記粒子流が流入することを特徴とするの生成方法により達成される。

目的

本発明の目的は、エピタキシャル層が望みの品位の層を生成できる有効な方法及び装置を可能にすることである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

エピタキシーによる基板上の化合物層特に化合物半導体層生成方法であって、エネルギーの局部的供給によって、エピタキシャル堆積する化合物の少なくとも1種の組成物ターゲットから取り去られ、ターゲットから放射されかつエピタキシャル堆積する前記化合物の粒子を含む粒子流が形成され、且つ前記基板上にエピタキシャル堆積する前記化合物の粒子を運搬するキャリアガス流に前記粒子流が流入する、ことを特徴とする化合物層特に化合物半導体層の生成方法。

請求項2

前記キャリアガス流が、前記基板の表面で時間に関して一定であることを特徴とする請求項1記載の方法。

請求項3

前記キャリアガス流が、前記基板の全表面に渡って実質的に同等の流量を有することを特徴とする請求項1または2記載の方法。

請求項4

前記流量が全体に渡って本質的に等しいことを特徴とする請求項3記載の方法。

請求項5

エピタキシャル堆積する前記化合物の粒子エネルギーキャリアガスで調整することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。

請求項6

エピタキシャル堆積する化合物の粒子が、キャリアガス流中で前記キャリアガス流の粒子速度にほぼ相当する粒子速度になることを特徴とする請求項5記載の方法。

請求項7

前記基板表面での前記キャリアガス流の流量が、前記キャリアガス流の形成前にノズルを貫通して運搬される前記キャリアガスによって規定されることを特徴とする請求項7記載の方法。

請求項8

前記キャリアガスが、キャリアガス流の形成のためのノズルプレートを貫通して運搬されることを特徴とする請求項7記載の方法。

請求項9

前記ノズルが、細管として作られていることことを特徴とする請求項7または8記載の方法。

請求項10

前記エネルギーが、レーザービームによって点状態でターゲットに供給されることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。

請求項11

前記ターゲット物質が、エピタキシャル堆積する前記化合物を含んでなることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の方法。

請求項12

前記ターゲット物質が、エピタキシャル堆積する前記化合物の一つの組成物を含んでなり、かつエネルギーの局部的供給によってターゲットから前記組成物を取り去る間に、前記組成物がエピタキシャル堆積する前記化合物の別の組成物と反応をして、前記別の組成物がターゲット周囲ガスに含まれることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の方法。

請求項13

周囲ガスに含まれる組成物と共にターゲットによって構成されるエピタキシャル堆積する前記化合物の組成物の前記反応が、ターゲット表面近くで本質的に起こることを特徴とする請求項12記載の方法。

請求項14

互いにエピタキシャル堆積する前記化合物の組成物の前記反応が、前記化合物がエピタキシャル堆積する位置で、第二のガス圧力水準相違する第一のガス圧力水準で生じることを特徴とする請求項12または13記載の方法。

請求項15

前記キャリアガスが、堆積する前記化合物の形成のために必要な前記組成物を含んでなることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の方法。

請求項16

前記キャリアガスが、堆積する前記化合物の形成のために必要な前記組成物のみを含んでなることを特徴とする請求項15に記載の方法。

請求項17

前記粒子流によって構成されるエピタキシャル堆積する前記化合物が、第一のキャリアガスから第二のキャリアガスに導入され、かつ前記第二のキャリアガスが、前記化合物のエピタキシャル堆積中に、前記流量を規定する前記キャリアガス流を形成することを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載の方法。

請求項18

エピタキシーによる基板上の化合物層特に化合物半導体層の生成装置であって、前記装置は、エピタキシャル堆積する前記化合物の少なくとも一種の組成物が、エネルギーの局部的な供給によって蒸気形成チャンバー(12)内のターゲット(14)から除去可能であり、且つ、粒子流(24)が前記ターゲット(14)から放射されかつその中に形成されてエピタキシャル堆積する前記化合物の粒子を含有するところの蒸気形成チャンバー(12)を含んでなり、内部に基板(40)を配置する前記基板チャンバー(32)が備えられ、且つキャリアガスが前記蒸気形成チャンバー(12)へと流れ、かつエピタキシャル堆積する前記化合物を前記蒸気形成チャンバー(12)から前記基板チャンバー(32)へと運び、前記基板チャンバー(32)内でキャリアガスが形成され、キャリアガス流(36)がエピタキシャル堆積する前記化合物を基板(40)の表面(38)上に運ぶ、ことを特徴とする化合物層特に化合物半導体層の生成装置。

請求項19

前記蒸気形成チャンバー(12)及び前記基板チャンバー(32)が、それらを貫通して流れる前記キャリアガスを有するノズル(50)によって分離されることを特徴とする請求項18に記載の装置。

請求項20

ノズルを貫通して流れるキャリアガスを有する複数個のノズル(50)を備えることを特徴とする請求項19に記載の装置。

請求項21

前記ノズルが細管(50)であることを特徴とする請求項19または20に記載の装置。

請求項22

第一のキャリアガスが、蒸気形成チャンバー(112)からそれを通って流れる第二のキャリアガスを有するノズル(134)へと前記化合物を導入し、かつ第二のキャリアガスが、前記基板チャンバー(132)に流入し、エピタキシャル堆積する前記化合物を基板(40)の表面まで運ぶ前記キャリアガス流(136)を形成することを特徴とする請求項18に記載の装置。

技術分野

0001

本発明は、エピタキシーにより基板上に化合物層、具体的には、化合物半導体層生成方法に関する。

背景技術

0002

先行技術水準によれば、エピタキシャル層、具体的には化合物半導体層は、有機金属気相エピタキシー(MOVPE)または分子線エピタキシー(MBE)のいずれかで生成される。両方法では、化合物半導体高温度の基板上で生成され、エピタキシャル層の堆積高温基板上で生じる。有機金属気相エピタキシーの場合は、化合物半導体は、高温基板上で熱分解された適切な蒸気先覚物質から形成されるか、或いは、分子線エピタキシーの場合は、化合物半導体は、高温基板上の初期組成物から形成される。

0003

特に、AlN、GaN、InNのようなIII族化合物半導体の窒化物エピタキシャル成長が困難であるのは、高温基板上で化合物の必要な分解の際に、これらの窒素化合物の結合が強いためである。これは、エピタキシャルに堆積された半導体層不都合化学量論的比率をもたらし、例えば窒素不足を、すなわち品位の劣った層をもたらす。

発明が解決しようとする課題

0004

本発明の目的は、エピタキシャル層が望みの品位の層を生成できる有効な方法及び装置を可能にすることである。

0005

初めに記載した形式の方法における目的は、本発明にしたがって、エネルギーの局部的、特に点供給によって、エピタキシャル堆積する化合物の少なくとも1種の組成物ターゲットから取り去られ、ターゲットから放射されかつエピタキシャル堆積する前記化合物の粒子を含む粒子流が形成され、且つ前記基板上にエピタキシャル堆積する前記化合物の粒子を運搬するキャリアガス流に前記粒子流が流入することにより達成できる。

0006

本発明の解決策の利点は、特に、粒子が基板上に発生する以前に化合物の形成が行われ、次に、既に形成された化合物がキャリアガス流によって基板に運ばれる事実を明らかにしたことにある。これは、一方で化合物の形成のために、他方でエピタキシャル堆積のために、非常に利点となるかなり多くの付加的自由度を生み出す。特に、本発明の解決策は、基板上の化合物の堆積のためよりも化合物形成のための種々の限界条件を規定する可能性を与える。例えば、基板の温度及び基板表面のキャリアガス流の形成が、化合物形成に対して全く自由に条件を規定することが可能である。

0007

特に、矛盾のない状態で本発明の利点を用いた有利な実施態様では、基板の表面で時間に関して本質的に一定流量を有するキャリアガス流を備える。他に或いはさらに、基板の全表面の全位置で本質的に同等の流量を有するキャリアガス流が有利に備えられ、且つ、流量が全体に渡って実質的に等しい場合について特に有利である。

0008

上記の各手段は、均一エピタキシャル層の成長の促進に寄与し、それによって、望みの品質の有利な層を達成できる。その上に、本発明の着想は有利に実現可能であり、さらに、エピタキシャル堆積する化合物の粒子エネルギーがキャリアガス流で調節されて、例えば、同等の水準に減少し及び/または同等の水準になる。これに関しては、キャリアガス粒中で、エピタキシャル堆積する化合物の粒子が、キャリアガス流の粒子の粒子速度となるとき特に有利である。次に、この手段の利点は、エピタキシャル堆積中に、粒子粒中の粒子の初期速度に関係なく、化合物の粒子速度を規定することが可能であるので、その結果、エピタキシャル堆積する化合物の粒子速度を、キャリアガス流の粒子速度を介して、エピタキシャル層成長のために最適な範囲にすることが可能である事実を明らかにしたことである。

0009

例えば、基板表面上のキャリアガス流の圧力勾配及び絶対圧力水準の決定によりキャリアガス流の粒子速度の決定が可能である。基板表面で所望流量を有するキャリアガス流が、それらの形成前にノズルを通って流れるキャリアガスによって決定されるされる場合、特に有利な状態で達成可能であり、それによってキャリアガス流が、間隔及び時間変動に関して有利な状態のノズルによって決定可能である。

0010

特に、大表面領域を有する基板の全表面で所望流量を得るために、キャリアガスを単に一つのノズルだけでなく複数のノズルを有するノズルプレートを通して流すことが好ましい。特に、細管の長さを直径の50倍より長く、且つ、好ましくは、キャリアガスが音速で細管を通って流れるように細管を本発明にしたがって規定して、ノズルを細管のように設計した場合役立つことが立証される。

0011

粒子流を発生させるためのエネルギーの点供給形式に関する本発明の方法の個々の実施態様の説明に関しては、先に詳細に示されていなかった。例えば、ガス放出または電子ビームによってエネルギーの点供給を実現可能である。しかしながら、ターゲットへのエネルギーの点供給がレーザービームによって行われる場合、それによってレーザービームは好ましく焦点が絞られて、溶発によってターゲット物質を取り去るため特に有利である。

0012

エピタキシャル堆積する化合物、特に、化合物半導体の形成に関する個々の実施態様の説明に関しては、先に詳細に示されていなかった。例えば、本発明の方法の最も簡単な改良は、エピタキシャル堆積する化合物を含むターゲット物質を備える。その上に、ターゲット物質は、エピタキシャル堆積する化合物の一つの組成物を含み、且つこのために局部的に、特に、エネルギーの点供給によってその取り除き中に、ターゲット周囲ガスに含まれる別の組成物と反応を起こさせることを備える。

0013

好ましくは、ターゲット物質よって構成されるエピタキシャル堆積する化合物の組成物反応は、したがって、その取り除きに必要なこの組成物のエネルギー状態ターゲット表面近傍で起こる。この解決策の利点は、エピタキシャル堆積する化合物の互いの組成物の反応に必要なエネルギーが、エネルギーの点供給によって附加することが可能であり、且つ、このエネルギーが、基板上のそのエピタキシャル堆積中の化合物粒子のエネルギーに関係しない事実を明らかにしたことである。これは、特に、反応に必要な最適条件を作りだすこと、しかしながら同時に、化合物のエピタキシャル堆積のための最適条件とともにこれらの最適条件を達成することを可能にする。

0014

この点に関して、ターゲット物質で構成される組成物を有するターゲット周囲のガスに含有される組成物の反応は、この反応に対して有利な第1のガス圧力水準で起こり、且つ、このガス圧力水準は、キャリアガス流からの化合物のエピタキシャル堆積中のガス圧力水準と無関係である。例えば、化学反応に有利であるかなり高いガス圧力が、それによって実現可能であるが、一方、その後のエピタキシャル堆積中は、かなり低いガス圧力が最適エピタキシャル層成長にたいして有利である。

0015

ターゲット周囲のガスを介してエピタキシャル堆積する化合物の組成部供給に関しては、今までのところ詳細に示されいなかった。例えば、選択的なガス供給によって、エネルギーの点供給の領域で分離ガスをターゲットに導入することが考えられるであろう。しかしながら、キャリアガスがエピタキシャル堆積する化合物の形成のために必要な組成物を含有するときは、特に有利である。

0016

最も簡単な場合、キャリアガスは、これらが化合物の組成物から独占的になり、ターゲット物質により構成される組成物との反応が生じることが可能なように選択される。この実施態様は、一方で、キャリアガスが、化合物の形成に必要な組成物を供給するために使用することが可能であり、他方で、キャリアガス中の形成された化合物を同時に安定させるために、且つ、キャリアガス流の流量の決定を介してエピタキシャル層成長のための最適条件を達成するために、使用することが可能であると言う大きな利点がある。

0017

特にこれらの場合では、化合物の形成と化合物のエピタキシャル堆積との間はできるかぎり大きい距離が良く、粒子流によって構成されてエピタキシャル堆積する化合物が、第1のキャリアガスから第2のキャリアガスへと導入され、且つ、第二のキャリアガスが、化合物のエピタキシャル堆積中に、流量を規定するために与えられたキャリアガス流を形成する場合に有利になることが立証された。

0018

さらに本発明の目的は、エピタキシーによる基板上の化合物層の生成装置によって達成され、本発明にしたがい、エピタキシャル堆積する化合物の少なくとも一つの組成物がエネルギーの局部特に点供給によってターゲットから取り去られさせられ、かつ粒子流がターゲットから放射されかつエピタキシャル堆積する化合物の粒子を含む蒸気形成チャンバーが備えられ、基板を取り囲む基板チャンバーが備えられ、且つ蒸気形成チャンバーに流入するキャリアガスが、エピタキシャル堆積する化合物を蒸気形成チャンバーから基板チャンバーへと移し、かつ、エピタキシャル堆積する化合物を基板の表面上に運ぶキャリアガス流を基板チャンバー内で形成する。

0019

さらに、キャリアガスが、蒸気形成チャンバーから基板チャンバーへと通過するキャリアガス流を規定するノズルを通り抜けるとき、互いに可能な限り無関係に蒸気形成チャンバーと基板チャンバーとの圧力条件を決定することができるために、特に有利であることが立証された。好ましくは、単一のノズルだけでなく、特に大きな表面を有する基板の場合にノズルプレートが好ましい。

0020

キャリアガスの特に好ましく規定された流量は、ノズルが細管として設計された場合に達成可能である。特に、蒸気形成チャンバーと基板チャンバーとの間の広い離隔距離が有効である場合の別の実施態様において、第1のキャリアガスが、蒸気形成チャンバーからそれを貫通して流れる第2のキャリアガスを有するノズルまで、エピタキシャル堆積する化合物を導入し、且つ第2のキャリアガスが、キャリアガス流を形成する間に基板チャンバーに流入して、且つこのキャリアガス流によって、エピタキシャル堆積する化合物を基板表面まで運搬するときに有利である。

0021

本発明の装置のその他の特徴は、本発明の方法に関して記載された本発明の解決策の個々の実施態様から結果として生じる。本発明のその他の特徴と利点は、種々の実施態様を示す図面並びに次に記載する主題である。

0022

図1に示す本発明の一つの実施態様は、全体が10で示されるハウジングを含み、且つ蒸気形成チャンバー12を有し、チャンバーの中に全体を14で示すターゲットが配置される。レーザービーム18が、ハウジング10の窓22を貫通して蒸気形成チャンバー12に入射することにより、レーザービーム18によって、ターゲットが上側側部16の焦点付近20で作用する。

0023

焦点付近20で、ターゲット14の物質にエネルギーの供給が行われ、その結果、蒸気の流れ24が焦点付近20から発生し、蒸気形成チャンバー12内に伝播する。それによって、蒸気24の流れは化合物半導体物質の蒸気を含み、したがって、化合物半導体物質の分子を含んでなる粒子流であり、すなわち、分子は個々に及び/またはクラスターとして存在することができる。

0024

さらに、蒸気形成チャンバー12は、ガス入口が設けられ、この入口を通ってキャリアガスが流入して、蒸気形成チャンバー12を貫通して流れ、且つ、蒸気チャンバー12と基板チャンバー32とを互いに分離する細管プレート34を介して基板チャンバー32へと流れる。この実施態様において、ターゲット14は、ターゲットの上側側面16で細管プレート34に向かい合うので、蒸気の流れ24が細管プレート34に向かって伝播する。

0025

細管プレート34から進行するときに、キャリアガス流36が基板チャンバー32に形成され、このキャリアガス流が全体を40で示す基板の表面38に衝突し、それによって、表面全ての点で、時間に関しては実質的に一定流れ係数を有する。これに関して、キャリアガス流36の速度は、表面38の全ての点で好ましくほぼ等しい。また同様に、キャリアガス流36の密度を表面38の全ての点に近似法によって適用できる。

0026

このようなキャリアガス流36の形成が可能になるのは、図2に示すように、細管プレート34は、全体が50で示される少なくとも一本の細管を有し、細管の直径Dの約50倍より長い長さLであるときである。細管50の入口開口部52と出口開口部54の間の圧力勾配は、ほぼ音速に相当する細管縦方向56のキャリアガスの流速度をもたらす効果がある。

0027

細管50の入口開口部52が、蒸気形成チャンバーに向かって漏斗状に好ましく広げられ、キャリアガスを、可能な限り乱流の無いように細管50に向かって流すことが可能になる。本発明の方法の改良においては、例えば、AlまたはGaまたはInである化合物半導体の金属成分を有するターゲット14を備えるため、すなわち、この金属組成物の溶発(ablation)は、レーザービーム18によるエネルギーの点供給のために、レーザービーム18によって焦点付近20で発生する。

0028

その上に、分子窒素N2 は、ガス入口30を通り抜けて蒸気形成チャンバー12に供給されてので、焦点付近20の領域での金属組成物の溶発中に、窒素と金属組成物との反応が起こり、AlN、GaNまたはInNが形成される。それによって、蒸気形成チャンバー12内のこの分子窒素の圧力は、好ましくは10-2ミリバールより高く、さらに好ましくは10-1ミリバールより高くなる。例えば、蒸気形成チャンバー12内のこの窒素の圧力は、約10ミリバールにすることが可能である。

0029

しかしながら、ガス入口30を介して供給される窒素は、蒸気形成チャンバー12内の蒸気の流れ24として伝播する化合物半導体AlN、GaNまたはInNの形成のために反応ガスとして役立つだけでなく、同時に、蒸気の流れ24の粒子速度を加減するキャリアガスとして役立つ。すなわち、蒸気の流れをキャリアガス流の速度に減少し、さらに蒸気の流れ24のイオン数を減少させる。

0030

ガス入口30を通って蒸気形成チャンバー12に向かう窒素の流れは、細管プレートを通って基板チャンバー32に向かって流れ、窒素とともに蒸気形成チャンバー12内の蒸気流24に蒸気化合物半導体を伝播させる。その中に形成されるキャリアガス流36は、蒸気のキャリアガス流が可能な限り遅い速度で基板40の表面に衝突するようにさせ、特に、キャリアガスの化合物半導体をこの表面にエピタキシャルに堆積させる。

0031

この目的のために、キャリアガスは、細管プレートと向き合って位置する基板チャンバー32の側部の基板チャンバーから引き出されるので、それによって、エピタキシーに都合のよい圧力勾配が、蒸気形成チャンバーと基板チャンバーとのあいだに調整される。例えば、この圧力は、蒸気形成チャンバーより基板チャンバーにおいて、少なくとも十倍少なくする。

0032

時間に関して一定であり、かつ、基板40の表面38で一定間隔になるキャリアガス流36の都合のよい速度比率は、基板40が細管プレート34と吸収開口部42との間に配置されていて、かつ、細管プレート34と表面38とが向かい合う場合に達成できる。さらにそのうえに、本発明の方法では、調整装置44を介して、基板40の表面38に蒸気化合物半導体のエピタキシャル堆積に都合良い温度をもたらすことが可能であるので、最適層品位を有するエピタキシャル層60が表面38に形成される。

0033

代わりに、本発明の第1の実施態様に第2の改良は、ターゲット14の材料として炭化珪素SiCを備え、このため、レーザービームで溶発によって焦点20付近蒸発させるので、蒸気流24が蒸気の炭化珪素を含有する。次に、この蒸気の炭化珪素は、ガス入口30に流入するキャリアガスによって細管プレート34を通って基板チャンバー32へと運ばれ、この場合には、キャリアガスは、種々の不活性ガス、例えば希ガスであっても良い。これに関し、キャリアガス流36は、上記の有利な状態で同様に形成されので、化合物半導体SiCの層60が基板40上に同様にエピタキシャル堆積することが可能である。

0034

各々の事例に使用するために、キャリアガス流36の速度並びに基板40の表面38の密度、さらに、基板40の温度は、最適エピタキシャル層成長にしたがって、上記形成チャンバー12と基板チャンバー32との間の圧力勾配を調整することにより、正確に調整することができる。図3に示す本発明の装置の第2の実施態様は、図1に示す実施態様とは異なり、蒸発流24’は、図1に従う実施態様の蒸気流24のように、細管プレート34の方向に伝播しないが、しかし、蒸気形成チャンバー12に面する細管プレート34の表面33にほぼ平行に広がる方向に伝播する。

0035

さらにその上に、この実施態様は、ガス入口を基にして形成される細管プレート34まで邪魔されないで広がる直接キャリアガス流62が備えられ、すなわちこの場合に、ターゲット14’はキャリアガス流62の側部に配置されので、蒸気流24’はキャリアガス流62を貫通して伝播して、特にそれに加えて縦にキャリアガス流62の一側部から進行し、キャリアガス流62内の化合物半導体の本質的に均一な蒸気分布が、キャリアガスが細管プレート34にはいる以前に達成できる。

0036

その他については、図3したがう第2の実施態様は、第1と同じ状態でありかつ同じ条件で操作されるので、これに関して、図1と2にしたがう第1の解説を全部参照することができる。図4に示す第3の実施態様において、蒸気形成チャンバー112が設けられ、その中にターゲット14が配置されている。さらに、蒸気形成チャンバー112は、同様に窓122を含んで成り、焦点付近に領域のターゲット物質に実質的にエネルギを点供給するために、かつ所望の化合物半導体の分子を含んで成る蒸気流24を発生させるために、窓を通ってレーザービームが通過する。

0037

さらに、蒸気形成チャンバー112は、第1のキャリアガスをガス形成チャンバー112に流入させるガス入口130と、化合物半導体の蒸気に沿っているキャリアガスを流れの主方向133の側部のノズル134に流入させるガス出口131と、を有し、第1のキャリアガスは流れの主方向133のノズル134を貫通して通過する第2のキャリアガス噴流135によって押し流される。ノズル134を離れた後に、第2のキャリアガス噴流135は基板チャンバー132に流入し、その中でキャリアガス流136を形成し、第1と第2の実施態様のキャリアガス流36の方法と同様に、時間に関して一定でありかつ基板40の表面38を覆って一定間隔で配置され、エピタキシャル層60の形成中に基板40に最適エピタキシャル層成長を確実にする。

0038

図4にしたがう第3の実施態様において、蒸気形成チャンバー112を貫通通過する第1のキャリアガスは、例えば窒素であり、かつターゲット14は金属組成物、例えばAl、GaまたはInから成りので、同時に、第1のキャリアガスも、化合物半導体の第二の組成物としての窒素であり、この窒素はレーザービーム18によってターゲット14から金属組成物を溶発する間に形成され、そして蒸気流24に伝播する。同時に、第1のキャリアガスは、蒸気流24内を伝播する化合物半導体を出口131まで、結果としてノズル134へと運搬する助けとなり、その後、化合物半導体の蒸気が、第1のキャリアガスの部分と一緒に基板40の方向に第2のキャリアガスによって運搬することを進行し、それによって、時間と位置に関して一定であるキャリアガス流136を形成し、基板40の層60の最適エピタキシャル成長を確実にする。

0039

最も簡単な場合、第2のキャリアガスは、第1のキャリアガスと同一とすることができる。しかしながら、化合物半導体の蒸気に関しては不活性ガスのような第2のガスを選択することも可能であり、それによって、第2のキャリアガスの選択は、最適キャリアガス流136を形成する目的と適合させることが可能であり、且つ層60のエピタキシャル成長を促進させることも可能である。

0040

図4にしたがう第3の実施例のターゲット14は、第2の実施例と同様に蒸気形成チャンバー112に好ましく配置される。すなわち、第1のキャリアガスのキャリアガス流162の側部である。その他については、図4にしがう第3の実施態様は、第1と第2との実施態様に関して記載されると同様に作用するので、これに関してはこれらの実施態様の解説を全部参照する。

0041

第4の実施態様において、図5に示すように、ターゲット14及び基板40は、キャリアガス流262と、ターゲット14を内に配置する蒸気形成チャンバー212と、互いに溶け合う基板チャンバー232とに平行に配置され、そして基板チャンバー232は、蒸気形成チャンバー212より狭い流れ横断面を有し、且つキャリアガス流262が流れて貫通する。

0042

ターゲット14は、キャリアガス流262の側部に同様に配置されるため、ターゲットの上側側部16から伝播する蒸気流24は、キャリアガス流262を横切って伝播して、それを貫通する。そして、上記の実施態様と同様に、適度の蒸気流24及びキャリアガス内の化合物半導体の蒸気の運搬が行われる。流れの横断面の構成によって、及び基板チャンバー232の構成された流れ横断面によって、基板40の表面38のエピタキシャル層60の最適成長を確実にするために、間隔と時間とに関する均一な流量が、基板40の表面38に作られる。

0043

前述の実施態様とは逆に、この実施態様における基板チャンバー内の圧力は、蒸気形成チャンバーの圧力にほぼ等しい。その他に関しては、図5にしたがう第4の実施態様は、上述した実施態様に関して解説したと同様に作用するので、これに関しては、上述の実施態様の解説を全部参照する。

図面の簡単な説明

0044

図1本発明の一方法にしたがい操作する第1の装置の実施態様の模式図である。
図2細管状態の拡大図である。
図3本発明の装置の第2の実施態様の模式図である。
図4本発明の装置の第3の実施態様の模式図である。
図5本発明の装置の第4の実施態様の模式図である。

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0045

10…ハウジング
12…蒸気形成チャンバー
14、14’…ターゲット
16…ターゲットの上側側部
18…レーザービーム
20…焦点付近
22…窓
24、24’…蒸気の流れ
30…ガス入口
32…基板チャンバー
34…細管プレート
36…キャリアガス流
38…基板の表面
40…基板
42…吸収開口部
44…調整装置
46…細管
50…細管
52…細管の入口開口部
54…細管の出口開口部
56…細管の縦方向
60…エピタキシャル層
62…キャリアガス流
112…蒸気形成チャンバー
122…窓
130…ガス入口
131…ガス出口
132…基板チャンバー
133…流れの主方向
134…側部のノズル
135…キャリアガス噴流
136…キャリアガス流
212…蒸気形成チャンバー
232…基板チャンバー
262…キャリアガス流
D…細管の直径
L…細管の長さ

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