化合物半導体膜の形成方法
【課題】 基板が下向きに凸状に反ることによる局所加熱を防止すること。
【解決手段】 本発明は、基板２をサセプタ１の上面に設置して加熱しながらこの基板２上に化合物半導体膜４を堆積させる化合物導体膜の形成方法において、前記サセプタの上面に凹部３を設け、この凹部３は、前記基板２の下方へ凸の反りに対応して基板２の中心が前記サセプタ３に常に非接触で、基板２の外周部が前記サセプタ１に常に接触する深さと広さを有することを特徴とする。
【解決手段】 本発明は、基板２をサセプタ１の上面に設置して加熱しながらこの基板２上に化合物半導体膜４を堆積させる化合物導体膜の形成方法において、前記サセプタの上面に凹部３を設け、この凹部３は、前記基板２の下方へ凸の反りに対応して基板２の中心が前記サセプタ３に常に非接触で、基板２の外周部が前記サセプタ１に常に接触する深さと広さを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化合物半導体膜の形成方法に関し、特にＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＨＶＰＥ（ハイドライド気層成長）法、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等などで基板上に化合物半導体膜を堆積させる化合物半導体膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板や絶縁基板などから成る基板上に、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどの窒化ガリウム系化合物半導体膜を形成する場合、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＨＶＰＥ（ハイドライド気層成長）法、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等などで形成される。
【０００３】
例えばＭＯＣＶＤ法で化合物半導体膜を形成する場合、サセプタ上に基板を載置して８００〜１０００℃に加熱して化合物半導体膜を堆積させる。基板上に堆積させる化合物半導体の格子定数が基板より小さいと、図３に示すように基板１１の周縁部がサセプタ１０の表面から離間するように反る。基板１１が反ると、基板１１の中心部はサセプタ１０に当接するものの、基板１１の周辺部はサセプタ１０に当接しないことから、基板１１の中心部と周辺部とで基板温度が異なることになる。このように基板１１の中心部と周辺部で温度分布に差が発生した状態で化合物半導体膜を堆積させると、化合物半導体の結晶が成長する際の条件が相違するようになり、例えば発光素子を形成する場合は、基板１１の中心部に形成される発光素子と基板の周辺部に形成される発光素子とで発光波長や発光強度がばらつくという問題があった。
【０００４】
このような問題に対処するために、特許文献１においては、基板をサセプタに設置して加熱しながらこの基板上に化合物半導体膜を堆積させる化合物半導体膜の形成方法において、サセプタに０．００１〜０．１８ｍｍの段差部を設けて、基板上に化合物半導体膜を堆積させることを提案している。
【特許文献１】特開平１１−５４４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献のように微小な高さの段差部を設けたとしても、基板が下向きに凸状に反ることによって、基板の中心がサセプタに接触し、その接触部分が局所的に加熱され、加熱ムラが発生する。
【０００６】
そこで本発明は、上記の点を考慮し、基板が下向きに凸状に反ることによって基板の中心がサセプタに接触することによる局所加熱を防止すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基板をサセプタの上面に設置して加熱しながらこの基板上に化合物半導体膜を堆積させる化合物半導体膜の形成方法において、前記サセプタの上面に凹部を設け、この凹部は、前記基板の下方へ凸の反りに対応して基板の中心が前記サセプタに常に非接触で、基板の外周部が前記サセプタに常に接触する深さと広さを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
基板の加熱ムラを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図１,２を参照して説明する。図１は本発明に係る化合物半導体膜の形成方法に用いられるサセプタ１を示す断面図、図２はサセプタ１による基板２の加熱状態を示すための図である。サセプタ１はカーボン製で、上面の中央に直径がＬ１で深さがＤとされた円形の凹部３を形成している。
【００１０】
凹部２の直径Ｌ１は、サセプタ１によって基板２を均一に加熱することが出来るように、基板２の直径Ｌ２よりも小さく設定している。この例では、凹部２の面積を基板２の面積のほぼ半分の面積とするために、凹部２の直径Ｌ１をＬ２／２１／２に設定している。すなわち、基板２と凹部３を同心に配置すると、基板２の面積の半分の領域を凹部３が占有する関係に配置される。
【００１１】
このように、基板２を半分に区分けする境界線に前記凹部３の縁が位置するようにしている。そのため、加熱に伴って基板が下向きに凸な状態に湾曲すると、凹部３の縁にてサセプタ１と基板２の接触が図られるが、この接触位置が基板２を２分する位置に重なるので、サセプタ１の熱が基板２に均一に伝わる。その結果、基板２に対してサセプタ１が均一な熱を与える。
【００１２】
凹部３の深さＤは、通常の加熱によって基板２が下に凸な状態で湾曲しても、常に基板の最下点（基板の中心点）がサセプタと非接触を保つような深さに設定している。したがって、深さＤは、基板２の通常の加熱による湾曲長さ（深さ）の２倍程度の深さに設定しておくことが望ましい。
【００１３】
基板２は、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＳｉＣ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧａＮなどの単結晶半導体基板やサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの単結晶絶縁基板が用いられ、この基板２上には、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどの化合物半導体膜が形成される。
【００１４】
これらの化合物半導体膜を例えばＭＯＣＶＤ法で形成する場合は、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＴＭＩ、ＡｓＨ3 、ＰＨ3 、ＮＨ3 、などの原料ガスが用いられ、また、導電型を制御するための半導体不純物用ガスとしては、ＤＭＺやＳｉＨ4 などが用いられる。また、これらの化合物半導体膜を例えばＭＢＥ法で形成する場合は、個々の構成元素を蒸発るつぼに入れて加熱して蒸発させ、出てくる蒸気を分子線の形で加熱されている基板に当て単結晶薄膜を成長させる。このようにして形成される化合物半導体膜は、例えば発光ダイオードなどの発光素子や電界効果トランジスタの半導体膜として用いられる。
【００１５】
前記サセプタ１の凹部３の大きさは、化合物半導体膜を堆積させる基板２の大きさに応じて設定されるが、化合物半導体膜４を例えば直径１００ｍｍ、厚さ４００μｍの円板状の基板に堆積させる場合は、凹部３は直径７０．８ｍｍ程度で、深さ１００μｍ程度の円状に形成される。
【００１６】
前記基板２上に化合物半導体膜４を堆積させる場合は、基板２をサセプタ１の凹部３上に同心にセッティングして、サセプタ１の裏面側からヒータ（不図示）でサセプタ１と基板２を７００〜１０００℃に加熱して堆積させる。この加熱の間、基板２はサセプタの凹部の縁に常に接しているので、基板２の面積を２等分する部分からサセプタの熱が基板２に加わる。その結果、基板２の加熱が均一に行われる。加熱と堆積の進行によって、基板は下向きに凸な状態に湾曲するが、基板２の湾曲した最下点がサセプタに常に非接触を保つように凹部３の深さが設定されているので、湾曲した基板２の最下点がサセプタに接することによる加熱ムラの発生を抑えることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
化合物半導体基板を均一に加熱しながら成膜する装置に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態を説明するためのサセプタの断面図である。
【図２】同実施形態の基板の加熱状態を示す断面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。
【図３】従来例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ サセプタ
２ 基板
３ 凹部
４ 化合物半導体膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は化合物半導体膜の形成方法に関し、特にＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＨＶＰＥ（ハイドライド気層成長）法、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等などで基板上に化合物半導体膜を堆積させる化合物半導体膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板や絶縁基板などから成る基板上に、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどの窒化ガリウム系化合物半導体膜を形成する場合、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＨＶＰＥ（ハイドライド気層成長）法、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等などで形成される。
【０００３】
例えばＭＯＣＶＤ法で化合物半導体膜を形成する場合、サセプタ上に基板を載置して８００〜１０００℃に加熱して化合物半導体膜を堆積させる。基板上に堆積させる化合物半導体の格子定数が基板より小さいと、図３に示すように基板１１の周縁部がサセプタ１０の表面から離間するように反る。基板１１が反ると、基板１１の中心部はサセプタ１０に当接するものの、基板１１の周辺部はサセプタ１０に当接しないことから、基板１１の中心部と周辺部とで基板温度が異なることになる。このように基板１１の中心部と周辺部で温度分布に差が発生した状態で化合物半導体膜を堆積させると、化合物半導体の結晶が成長する際の条件が相違するようになり、例えば発光素子を形成する場合は、基板１１の中心部に形成される発光素子と基板の周辺部に形成される発光素子とで発光波長や発光強度がばらつくという問題があった。
【０００４】
このような問題に対処するために、特許文献１においては、基板をサセプタに設置して加熱しながらこの基板上に化合物半導体膜を堆積させる化合物半導体膜の形成方法において、サセプタに０．００１〜０．１８ｍｍの段差部を設けて、基板上に化合物半導体膜を堆積させることを提案している。
【特許文献１】特開平１１−５４４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献のように微小な高さの段差部を設けたとしても、基板が下向きに凸状に反ることによって、基板の中心がサセプタに接触し、その接触部分が局所的に加熱され、加熱ムラが発生する。
【０００６】
そこで本発明は、上記の点を考慮し、基板が下向きに凸状に反ることによって基板の中心がサセプタに接触することによる局所加熱を防止すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基板をサセプタの上面に設置して加熱しながらこの基板上に化合物半導体膜を堆積させる化合物半導体膜の形成方法において、前記サセプタの上面に凹部を設け、この凹部は、前記基板の下方へ凸の反りに対応して基板の中心が前記サセプタに常に非接触で、基板の外周部が前記サセプタに常に接触する深さと広さを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
基板の加熱ムラを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図１,２を参照して説明する。図１は本発明に係る化合物半導体膜の形成方法に用いられるサセプタ１を示す断面図、図２はサセプタ１による基板２の加熱状態を示すための図である。サセプタ１はカーボン製で、上面の中央に直径がＬ１で深さがＤとされた円形の凹部３を形成している。
【００１０】
凹部２の直径Ｌ１は、サセプタ１によって基板２を均一に加熱することが出来るように、基板２の直径Ｌ２よりも小さく設定している。この例では、凹部２の面積を基板２の面積のほぼ半分の面積とするために、凹部２の直径Ｌ１をＬ２／２１／２に設定している。すなわち、基板２と凹部３を同心に配置すると、基板２の面積の半分の領域を凹部３が占有する関係に配置される。
【００１１】
このように、基板２を半分に区分けする境界線に前記凹部３の縁が位置するようにしている。そのため、加熱に伴って基板が下向きに凸な状態に湾曲すると、凹部３の縁にてサセプタ１と基板２の接触が図られるが、この接触位置が基板２を２分する位置に重なるので、サセプタ１の熱が基板２に均一に伝わる。その結果、基板２に対してサセプタ１が均一な熱を与える。
【００１２】
凹部３の深さＤは、通常の加熱によって基板２が下に凸な状態で湾曲しても、常に基板の最下点（基板の中心点）がサセプタと非接触を保つような深さに設定している。したがって、深さＤは、基板２の通常の加熱による湾曲長さ（深さ）の２倍程度の深さに設定しておくことが望ましい。
【００１３】
基板２は、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＳｉＣ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧａＮなどの単結晶半導体基板やサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの単結晶絶縁基板が用いられ、この基板２上には、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどの化合物半導体膜が形成される。
【００１４】
これらの化合物半導体膜を例えばＭＯＣＶＤ法で形成する場合は、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＴＭＩ、ＡｓＨ3 、ＰＨ3 、ＮＨ3 、などの原料ガスが用いられ、また、導電型を制御するための半導体不純物用ガスとしては、ＤＭＺやＳｉＨ4 などが用いられる。また、これらの化合物半導体膜を例えばＭＢＥ法で形成する場合は、個々の構成元素を蒸発るつぼに入れて加熱して蒸発させ、出てくる蒸気を分子線の形で加熱されている基板に当て単結晶薄膜を成長させる。このようにして形成される化合物半導体膜は、例えば発光ダイオードなどの発光素子や電界効果トランジスタの半導体膜として用いられる。
【００１５】
前記サセプタ１の凹部３の大きさは、化合物半導体膜を堆積させる基板２の大きさに応じて設定されるが、化合物半導体膜４を例えば直径１００ｍｍ、厚さ４００μｍの円板状の基板に堆積させる場合は、凹部３は直径７０．８ｍｍ程度で、深さ１００μｍ程度の円状に形成される。
【００１６】
前記基板２上に化合物半導体膜４を堆積させる場合は、基板２をサセプタ１の凹部３上に同心にセッティングして、サセプタ１の裏面側からヒータ（不図示）でサセプタ１と基板２を７００〜１０００℃に加熱して堆積させる。この加熱の間、基板２はサセプタの凹部の縁に常に接しているので、基板２の面積を２等分する部分からサセプタの熱が基板２に加わる。その結果、基板２の加熱が均一に行われる。加熱と堆積の進行によって、基板は下向きに凸な状態に湾曲するが、基板２の湾曲した最下点がサセプタに常に非接触を保つように凹部３の深さが設定されているので、湾曲した基板２の最下点がサセプタに接することによる加熱ムラの発生を抑えることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
化合物半導体基板を均一に加熱しながら成膜する装置に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態を説明するためのサセプタの断面図である。
【図２】同実施形態の基板の加熱状態を示す断面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。
【図３】従来例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ サセプタ
２ 基板
３ 凹部
４ 化合物半導体膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をサセプタの上面に設置して加熱しながらこの基板上に化合物半導体膜を堆積させる化合物半導体膜の形成方法において、前記サセプタの上面に凹部を設け、この凹部は、前記基板の下方へ凸の反りに対応して基板の中心が前記サセプタに常に非接触で、基板の外周部が前記サセプタに常に接触する深さと広さを有することを特徴とする化合物半導体膜の形成方法。
【請求項２】
前記凹部は、前記基板の面積を２等分する境界線に沿って前記基板に接触することを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体膜の形成方法。
【請求項３】
前記境界線は、前記基板と同心の円形としたことを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体膜の形成方法。
【請求項１】
基板をサセプタの上面に設置して加熱しながらこの基板上に化合物半導体膜を堆積させる化合物半導体膜の形成方法において、前記サセプタの上面に凹部を設け、この凹部は、前記基板の下方へ凸の反りに対応して基板の中心が前記サセプタに常に非接触で、基板の外周部が前記サセプタに常に接触する深さと広さを有することを特徴とする化合物半導体膜の形成方法。
【請求項２】
前記凹部は、前記基板の面積を２等分する境界線に沿って前記基板に接触することを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体膜の形成方法。
【請求項３】
前記境界線は、前記基板と同心の円形としたことを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体膜の形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−２１４３４４（Ｐ２００７−２１４３４４Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２３６７（Ｐ２００６−３２３６７）
【出願日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
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