化学気相蒸着装置及び半導体エピ薄膜の製造方法
【課題】本発明は、化学気相蒸着装置及びこれを利用する半導体エピ薄膜の製造方法に関する。
【解決手段】本発明に係る化学気相蒸着装置は、所定のサイズの内部空間を有する内部管と当該内部管を覆って気密を維持する上部管とを有する反応チャンバーと、上記内部管内に配置され複数のウエハが所定の間隔に積載されて備えられるウエハホルダーと、上記ウエハの表面に半導体エピ薄膜を成長させるように上記反応チャンバー内部に外部からの反応ガスを供給する少なくとも一つのガスラインと当該ガスラインと連通して当該反応ガスを上記ウエハのそれぞれに噴射する複数の噴射ノズルとを有するガス供給部とを含み、上記ウエハの表面に成長される上記半導体エピ薄膜は、第１の導電型半導体層、活性層、第２の導電型半導体層の順に形成された発光構造物を含むことができる。
【解決手段】本発明に係る化学気相蒸着装置は、所定のサイズの内部空間を有する内部管と当該内部管を覆って気密を維持する上部管とを有する反応チャンバーと、上記内部管内に配置され複数のウエハが所定の間隔に積載されて備えられるウエハホルダーと、上記ウエハの表面に半導体エピ薄膜を成長させるように上記反応チャンバー内部に外部からの反応ガスを供給する少なくとも一つのガスラインと当該ガスラインと連通して当該反応ガスを上記ウエハのそれぞれに噴射する複数の噴射ノズルとを有するガス供給部とを含み、上記ウエハの表面に成長される上記半導体エピ薄膜は、第１の導電型半導体層、活性層、第２の導電型半導体層の順に形成された発光構造物を含むことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学気相蒸着装置及びこれを利用する半導体エピ薄膜の製造方法に関する。より詳細には、金属有機化合物を利用して、基板の両面に薄膜を成長させることができる化学気相蒸着装置及びこれを利用する半導体エピ薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物系（Ｇａ（Ａｌ、Ｉｎ）Ｎ）発光素子（ＬＥＤ）は、携帯電話キーパッドをはじめ、ＬＣＤ用からＴＶ用バックライトユニット（ＢＬＵ）及び照明装置に至るまで、需要が爆発的に増加している。このような傾向に伴い、発光素子に応用可能な窒化物半導体又は酸化物半導体（例えば、ＧａＮ及びＺｎＯ）をエピ薄膜として成長させるのに用いられるサファイアウエハを４インチから６インチに変える等の大口径サファイアウエハの導入が研究中である。
【０００３】
現在の化学気相蒸着法は、４インチのサファイアウエハを一度に約１０枚程度成長させることができる水準で生産が進行されているが、サファイアウエハを保持するサセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）の構造上、大量生産に限界があるという短所がある。
【０００４】
さらに、大口径ウエハの場合、窒化物半導体と、成長用基板として用いられるサファイア基板との大きな熱膨張係数の差によって発生する大きな熱応力及び薄膜成長時に発生する格子定数の差による固有応力によって、ウエハの反り現象（ｂｏｗｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）やクラックの発生等の問題及び性能の劣化のため、使用に限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一目的は、多数の、例えば数百枚の、ウエハ上に半導体薄膜を一度に成長させることができることで、大量生産が可能な化学気相蒸着装置、及び、これを利用する半導体エピ薄膜の製造方法を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、ウエハの一面のみに薄膜が成長されて熱応力の差によって発生するウエハの反り現象を抑制して、ウエハが破損されることを防止し、これにより大口径ウエハの使用が可能な化学気相蒸着装置、及び、これを利用する半導体エピ薄膜の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係る化学気相蒸着装置は、予め定められたサイズの内部空間を有する内部管、及び、当該内部管を覆って気密を維持する上部管を有する反応チャンバーと、上記内部管内に配置され複数のウエハを予め定められた間隔に積載するウエハホルダーと、上記反応チャンバー内部に外部からの反応ガスを供給する少なくとも一つのガスライン、及び、当該ガスラインと連通して当該反応ガスを上記ウエハのそれぞれに噴射する複数の噴射ノズルを有するガス供給部とを含む。また、当該化学気相蒸着装置は、上記噴射ノズルから噴射される上記反応ガスが上記各ウエハの上面と下面に噴射されて流れるように当該反応ガスの流れを案内するガイド部を含むことができる。
【０００８】
上記ガイド部は、上記複数の噴射ノズルのそれぞれと上記ウエハとの間に配置され、当該ウエハから当該複数の噴射ノズルのそれぞれへと断面積が減少するように当該複数の噴射ノズルのそれぞれに向かってそれぞれ傾斜して相接する上部傾斜面と下部傾斜面とを含むことができる。
【０００９】
また、上記ガイド部は、上記積載されたウエハの各側面と向かい合うように、当該ウエハの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられることができる。
【００１０】
また、上記ガイド部は、上記積載されたウエハ間の空間と向かい合うように、当該ウエハの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられることができる。
【００１１】
また、上記ガイド部は、上記ウエハホルダーから上記複数の噴射ノズルへと伸びて上記ウエハの積載方向に沿って垂直に配列されて備えられることができる。
【００１２】
また、上記ガイド部は、少なくとも一対の支持ピンによって上記ウエハの積載方向に沿って垂直に配列されて備えられ、上記複数の噴射ノズルと向かい合うように、上記ウエハホルダーに取り外し可能に取り付けられることができる。
【００１３】
上記ガス供給部は、上記ウエハの積載方向に沿って垂直に伸び、上記複数の噴射ノズルは、上記積載されたウエハの各側面と向かい合うように、当該ウエハの積載間隔に対応して配列されることができる。
【００１４】
また、上記ガス供給部は、上記ウエハの積載方向に沿って垂直に伸び、上記複数の噴射ノズルは、上記積載されたウエハ間に位置するように配列されることができる。
【００１５】
また、上記ガス供給部は、上記反応ガスを冷却させるように、上記ガスラインの縁に沿って備えられて冷媒が流れる冷却ラインをさらに含むことができる。
【００１６】
また、上記ガス供給部は、上記冷却ラインの内部に配置され、第１の反応ガスを供給する第１のガスラインと、第２の反応ガスを供給する第２のガスラインとを含むことができる。
【００１７】
また、上記ガス供給部は、一つ以上備えられ、それぞれ、同一の反応ガスを供給するか又は相違する反応ガスを区分して供給することができる。
【００１８】
また、上記ガス供給部は、上記ガスラインと連通し、上記ウエハを囲むように各ウエハの縁に沿ってウエハと水平に備えられて反応ガスを噴射する補助ラインをさらに備えることができる。
【００１９】
上記補助ラインは、上記ウエハより大きな直径の環状を有し、内周面に沿って複数の噴射ノズルを備えることができる。
【００２０】
また、上記補助ラインは、上記積載されたウエハ間に位置したり、上記ウエハの各側面と向かい合ったりするように、当該ウエハの積載間隔に対応して配列されることができる。
【００２１】
なお、上記ウエハの上面と下面にそれぞれ形成される薄膜は、第１の導電型半導体層、活性層、第２の導電型半導体層の順に成長された半導体層を含むことができる。
【００２２】
本発明の実施形態に係る化学気相蒸着装置は、上記ウエハホルダーと連結されて当該ウエハホルダーを回転させる回転駆動部をさらに含むことができる。
【００２３】
本発明の実施形態に係る半導体エピ薄膜の製造方法は、ウエハホルダーに垂直方向に沿って予め定められた間隔に配列された複数のガイド部を備える段階と、上記ウエハホルダーに複数のウエハを予め定められた間隔で積載して取り付け、当該ウエハホルダーを反応チャンバーの内部管内に配置する段階と、上記内部管と上記ウエハホルダーとの間で上記ウエハの積載方向に沿って垂直に伸びて備えられるガス供給部を介して外部からの反応ガスを上記ウエハに噴射する段階と、上記複数のガイド部を介して上記ガス供給部から噴射される上記反応ガスが各ウエハの上面と下面に流れるように当該反応ガスの流れを案内して各ウエハの上面と下面に薄膜を成長させる段階とを含むことができる。
【００２４】
上記複数のガイド部を備える段階において、上記複数のガイド部は、それぞれ、上記ガス供給部と上記ウエハとの間に配置され、当該ウエハから当該ガス供給部へと断面積が減少するように当該ガス供給部に向かってそれぞれ傾斜して相接する上部傾斜面と下部傾斜面とを含むことができる。
【００２５】
また、上記複数のガイド部を備える段階において、上記複数のガイド部は、それぞれ、上記積載されたウエハの各側面と向かい合ったり、上記積載されたウエハ間の空間と向かい合ったりするように、当該ウエハの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられることができる。
【００２６】
上記反応ガスを上記ウエハに噴射する段階において、上記ガス供給部は、上記反応チャンバー内部に上記反応ガスを供給する少なくとも一つのガスラインと、当該ガスラインと連通して当該反応ガスを上記ウエハのそれぞれに噴射する複数の噴射ノズルとを有することができる。
【００２７】
上記複数の噴射ノズルは、上記積載されたウエハの各側面と向かい合ったり、上記積載されたウエハ間に位置したりするように、当該ウエハの積載間隔に対応して配列されることができる。
【００２８】
上記ガス供給部は、上記反応ガスを冷却させるように、上記ガスラインの縁に沿って備えられて冷媒が流れる冷却ラインをさらに含むことができる。
【００２９】
また、上記ガス供給部は、一つ以上備えられ、それぞれ、同一の反応ガスを供給するか又は相違する反応ガスを区分して供給することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る化学気相蒸着装置によると、数枚のウエハのみが取り付けられるサセプタと異なり、例えば数百枚のウエハが積載されるウエハホルダーによって数百枚のウエハ上に半導体膜を一度に成長させることができるため、大量生産が可能であるという長所がある。
【００３１】
また、ウエハの表面に薄膜を成長させる上で、熱応力の差によるウエハの反り現象の発生を抑制してウエハが破損されることを防止し、これにより、大口径ウエハの使用が可能であるという長所がある。
【００３２】
さらに、ウエハの両面に薄膜を成長させることによって、単一のウエハから二つの半導体層が得られるため、生産性が向上する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略断面図である。
【図２】図１の化学気相蒸着装置を示す概略平面図である。
【図３】図１中のガス供給部を示す概略図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、積載された各ウエハに対してガス供給部の噴射ノズルが配置される位置を示す断面図である。
【図５】（ａ）から（ｄ）は、ガス供給部を介して各ウエハの表面に薄膜が蒸着される原理を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、図５においてウエハの上面又は上面と下面にそれぞれ薄膜が成長された状態を示す概略断面図である。
【図７】図６中のエピ薄膜がなす発光構造物の構造をより詳細に示す図面である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、図１中のガス供給部の変形例を示す概略図である。
【図９】図１中のガス供給部の他の変形例を示す概略図である。
【図１０】図１中のガス供給部の他の変形例を示す概略図である。
【図１１】図１中のガス供給部のさらに他の変形例を示す概略図である。
【図１２】図１中のガス供給部のさらに他の変形例を示す概略図である。
【図１３】図１中のガス供給部のさらに他の変形例を示す概略図である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略図である。
【図１５】図１４中のガイド部を示す概略図である。
【図１６】（ａ）および（ｂ）は、図１４の断面図である。
【図１７】図１４の他の実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略図である。
【図１８】図１４の他の実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態に係る化学気相蒸着装置及びこれを利用する半導体エピ薄膜の製造方法について、図面を参照して詳述する。
【００３５】
しかしながら、本発明の実施形態は、多様な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、この発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００３６】
したがって、図面における構成要素の形状及びサイズなどは、より明確な説明のために誇張されることがある。なお、図面上において同一の構成と機能を有する構成要素は、同一の参照符号を付して示す。
【００３７】
図１から図５を参照して、本発明の一実施形態に係る化学気相蒸着装置を説明する。
【００３８】
図１は、本発明の一実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略断面図、図２は、図１の化学気相蒸着装置を示す概略平面図、図３は、図１中のガス供給部を示す概略図である。図４は、積載された各ウエハに対してガス供給部の噴射ノズルが配置される位置を示す断面図、図５は、ガス供給部を介して各ウエハの表面に薄膜が蒸着される原理を示す概略断面図である。
【００３９】
図１から図３を参照すると、本発明の実施形態に係る化学気相蒸着装置１は、反応チャンバー１０と、ウエハホルダー２０と、ガス供給部３０とを含み、当該ウエハホルダー２０と連結されて当該ウエハホルダー２０を回転させる回転駆動部５０をさらに含むことができる。また、上記反応チャンバー１０の縁に沿って備えられて当該反応チャンバー１０の内部を加熱する加熱手段６０をさらに含むことができる。これによって、上記反応チャンバー１０は、高い温度均一性を維持することができる。
【００４０】
上記反応チャンバー１０は、所定のサイズの内部空間を有し、上部及び下部が開放された円筒状構造の内部管１１と、当該内部管１１を覆って気密を維持するように下部が開放された外部管１２との二重構造で構成される。外部管１２は、内部管１１の底部から水平に延びる領域に、気密シールを介して接してもよい。また、上記内部管１１の下部には、ベースプレート１３が開閉可能に備えられる。上記内部管１１、外部管１２及びベースプレート１３は、石英（ｑｕａｒｔｚ）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなることができる。
【００４１】
上記ウエハホルダー２０には、薄膜の成長のための複数のウエハＷが所定の間隔に積載されて備えられ、ウエハＷが積載された上記ウエハホルダー２０は、上記ベースプレート１３の開閉によって上記内部管１１内に配置されたり外部に排出されたりすることができる。上記ウエハホルダー２０は、高温及び高圧雰囲気の反応チャンバー１０内で熱変形されないように、石英等の材質からなることができるが、これに限定されるものではない。
【００４２】
このように、本発明に係る化学気相蒸着装置によると、ウエハホルダー２０を介して数百枚のウエハＷを所定の間隔に積載するため、従来のようにサセプタ上にウエハＷを数枚のみ取り付けて成長させるのに比べ、大量生産が可能であるという長所を有する。ウエハホルダー２０に搭載されるウエハＷの数は、数百枚に限定されず、数百枚より多くてよく、また、少なくてもよい。
【００４３】
上記ウエハホルダー２０は、断熱板によって保護される回転駆動部５０と連結され、当該回転駆動部５０から加えられる回転力によって上記内部管１１内で所定の速度で回転することができる。これにより、エピ薄膜８０が、ウエハＷの表面全体にわたってより均一に成長できるようにする。
【００４４】
上記ガス供給部３０は、上記ウエハの表面に半導体エピ薄膜を成長させるように、上記反応チャンバー１０内部に外部からの反応ガスＧを供給する少なくとも一つのガスライン３１と、当該ガスライン３１と連通して上記反応ガスＧを上記ウエハＷに噴射する複数の噴射ノズル３３とを含む。また、上記ガス供給部３０は、上記反応ガスＧを冷却させるように、上記ガスライン３１の縁に沿って備えられる冷却ライン３２をさらに含むことができる。
【００４５】
具体的には、上記ガスライン３１と上記冷却ライン３２とを含む上記ガス供給部３０は、上記内部管１１と上記ウエハホルダー２０との間で上記ウエハＷの積載方向に沿って垂直に伸びて備えられる。また、上記ガス供給部３０は、上記冷却ライン３２の内部にガスライン３１が配置される二重構造を有する。これによって、冷媒Ｃが流れる上記冷却ライン３２が、上記反応ガスＧが流れる上記ガスライン３１を囲んで冷却させることによって、上記反応ガスＧが高温雰囲気下においてガスライン３１に沿って上記反応チャンバー１０内部に供給される途中で反応を起こしてガスライン３１内部に蒸着されることを防止する。
【００４６】
上記反応ガスＧは、窒化物半導体（Ｇａ（Ａｌ、Ｉｎ）Ｎ）の合金形態及びドーピングソースとして用いられるものとして、ＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ、ＴＭＡｌ、ＳｉＨ4、Ｃｐ2Ｍｇ、ＤＥＺｎ、ＮＨ３、Ｈ２、Ｎ2等を含むことができる。すなわち、窒化物半導体の原料ガスがガスライン３１を介して噴射ノズル３３から反応チャンバー１０内に供給されてよい。また、上記反応ガスＧは、酸化物半導体（Ｚｎ（Ｃｄ、Ｍｇ）Ｏ）の合金形態及びドーピングソースとして用いられるものとして、ＤＥＺｎ、ＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ、ＴＭＡｌ、Ｃｄ［（ＥＰｉＰｒ２）２Ｎ］２（Ｅ＝Ｓ、Ｓｅ）、ＴＭＳｂ、Ｃｐ２Ｍｇ、Ｎ２、Ａｒ、Ｏ２、Ｎ２Ｏ、Ｏ３等を含むことができる。すなわち、酸化物半導体の原料ガスがガスライン３１を介して噴射ノズル３３から反応チャンバー１０内に供給されてよい。
【００４７】
上記複数の噴射ノズル３３は、上記ガス供給部３０、具体的には、上記冷却ライン３２の長手方向に沿って当該冷却ライン３２の表面から突出して各ウエハＷの位置に対応する位置に備えられ、それぞれが上記ガスライン３１と連通される。噴射ノズル３３は、冷却ライン３２の表面から突出せず、冷却ライン３２の壁面と同一面に噴射ノズル３３のガス噴射部が設けられてもよい。
【００４８】
図４（ａ）に示されるように、上記複数の噴射ノズル３３は、上記積載されたウエハＷの各側面と向かい合うように、当該ウエハＷの積載間隔に対応して配列されることができる。また、図４（ｂ）に示されるように、上記複数の噴射ノズル３３は、上記積載されたウエハＷ間に位置するように配列されることもできる。このような構造によって、上記噴射ノズル３３は、それぞれ、上記ウエハＷの表面に反応ガスＧを噴射して、各ウエハＷの表面にエピ薄膜８０を形成する。
【００４９】
具体的には、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、上記噴射ノズル３３は、各ウエハＷの一面、即ち、上面に反応ガスＧを噴射することで、ウエハＷの上面のみにエピ薄膜８０を形成することができる。また、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示されるように、各ウエハＷの上面と下面に反応ガスＧを噴射することで、各ウエハＷの上面と下面にエピ薄膜８０を同時に形成することもできる。即ち、複数の噴射ノズル３３のそれぞれは、積載されたそれぞれのウエハＷに対応して配置され、各ウエハＷの上面と下面に反応ガスＧが流れるように噴射することによって、各ウエハＷの上面と下面の両面にそれぞれエピ薄膜８０が成長することができるようにする。また、複数の噴射ノズル３３のそれぞれが、複数のウエハＷのそれぞれの側面と、複数のウエハＷの一つ及び当該一つと隣接するウエハＷの中間の位置との間に設けられてもよい。反応チャンバー１０が縦型である場合、反応ガスＧは重力によって下に流れやすい。そこで、一例として、複数の噴射ノズル３３のそれぞれが、複数のウエハＷのそれぞれの側面に対応する位置より、わずかに下側の位置に設けられてもよい。また、一例として、複数の噴射ノズル３３のそれぞれが、複数のウエハＷの一つ及び当該一つと隣接するウエハＷの中間の位置よりわずかに下側の位置に設けられてもよい。これにより、複数のウエハＷのそれぞれの上面及び下面にエピ薄膜が形成されるときに、反応ガスＧが重力の影響で下側に流れても、複数のウエハＷのそれぞれの上面及び下面に形成されるエピ薄膜の膜厚を均一にできる。
【００５０】
このように、ウエハＷの上面と下面の両面にそれぞれエピ薄膜８０が形成される場合、単一のウエハＷから、二つのエピ薄膜からなる発光構造物８０'が得られるため、生産性が向上して大量生産に有利な長所がある。
【００５１】
さらに、このようなウエハＷの両面におけるエピ薄膜８０の成長は、応力ｆによるウエハＷの変形を防止することができる。即ち、従来の化学気相蒸着装置のように、ウエハＷの一面のみにエピ薄膜８０が成長する場合、エピ薄膜に強い応力ｆが作用して凹状になる反り現象（ｂｏｗｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）が発生し、このような現象は、大口径化されるほど激しくなるため、ウエハの破損又は性能の劣化等の問題が発生することがある。しかしながら、本実施形態のように、ウエハＷの両面にエピ薄膜８０を成長させる場合、ウエハＷの上面と下面から発生する応力ｆが相互緩和されることで、従来の問題点を解決することができる。特に、ウエハＷの大口径化が可能であるため、生産性が向上する長所を有する。
【００５２】
図６は、図５においてウエハの上面又は上面と下面にそれぞれ薄膜が成長された状態を示す概略断面図、図７は、図６中のエピ薄膜がなす発光構造物の構造をより詳細に示す図面である。
【００５３】
図６及び図７に示されるように、上記ウエハＷの表面に成長される上記エピ薄膜８０は、第１の導電型半導体層８１、活性層８２、第２の導電型半導体層８３の順に形成される発光構造物８０'を含む。当該発光構造物８０'は、上記第１の導電型半導体層８１及び上記第２の導電型半導体層８３の上に、それぞれ形成される第１の電極８４及び第２の電極８５をさらに含むことができる。
【００５４】
上記第１及び第２の導電型半導体層８１、８３は、それぞれ、ｎ型及びｐ型半導体層になり、窒化物半導体からなることができる。したがって、本実施形態に係る第１及び第２の導電型は、それぞれ、ｎ型及びｐ型を意味するものとして理解されることができるが、これに制限されるものではない。
【００５５】
上記第１の導電型半導体層８１は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎの組成式（ここでは、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を有するｎ型不純物がドーピングされた半導体物質からなることができ、代表的には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ及びＩｎＧａＮがある。また、第１の導電型半導体層８１のドーピングに用いられる不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ又はＣ等が用いられることができる。
【００５６】
上記第１の導電型半導体層８１上に形成される活性層８２は、電子と正孔とが再結合して光を発光するための層であって、通常、ＩｎＧａＮ層を量子井戸層（Ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ｌａｙｅｒ）とし、（Ａｌ）ＧａＮ層を量子障壁層（Ｑｕａｎｔｕｍ ｂａｒｒｉｅｒ ｌａｙｅｒ）とし、これらを交互に配置させて形成された多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有する。青色発光ダイオードにおいては、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ等の多重量子井戸構造、紫外線発光ダイオードにおいては、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮ及びＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ等の多重量子井戸構造が用いられている。このような活性層８２の効率の向上においては、Ｉｎ又はＡｌの組成比率を変化させることで光の波長を調節したり、活性層８２内の量子井戸層の深さ、活性層の数、厚さ等を変化させることで発光構造物の内部量子効率を向上させている。
【００５７】
上記第２の導電型半導体層８３は、上記第１の導電型半導体層８１と同様に、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎの組成式（ここでは、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を有するｐ型不純物がドーピングされた半導体物質からなることができ、代表的には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ及びＩｎＧａＮがある。このような第２の導電型半導体層８３のドーピングに用いられる不純物としては、Ｍｇ、Ｚｎ又はＢｅ等がある。すなわち、化学気相蒸着装置１の反応チャンバー１０において、ウエハホルダー２０に配置されたウエハＷ上に、ｎ型不純物がドーピングされた窒化物半導体で形成された第１の導電型半導体層８１、窒化物半導体で形成され多重量子井戸構造を有する活性層、及び、ｐ型の不純物がドーピングされた窒化物半導体で形成された第２の導電型半導体層８３が、ＭＯＣＶＤ法で連続的に形成されてよい。
【００５８】
上記第１の導電型半導体層８１及び上記第２の導電型半導体層８３の上には、電流の供給のための第１の電極８４及び第２の電極８５がそれぞれ形成されて、当該第１及び第２の導電型半導体層８１、８３とそれぞれ電気的に連結される。これにより、第１の電極８４及び第２の電極８５を介して電流を供給することで、光を放出することができる。具体的には、上記第１の電極８４は、メサエッチングされて一部が露出される上記第１の導電型半導体層８１上に形成され、上記第２の電極８５は、上記第２の導電型半導体層８３上に形成される透明電極層８６上に形成されることができる。
【００５９】
上記第１の電極８４は、上記第１の導電型半導体層８１上に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ及びＡｕからなる群から選択される物質からなる単一層又は複数層で形成されることができる。
【００６０】
上記第２の電極８５は、以後、発光構造物をパッケージングして発光素子パッケージを製作する時、ワイヤーボンディングによってリード上に搭載される最外郭電極層であって、一般的にＡｕ又はＡｕを含む合金を材料として形成されることができる。
【００６１】
上記透明電極層８６は、第２の導電型半導体層８３の上面の略全領域に形成されることが好ましく、比較的高いエネルギーバンドギャップを有する第２の導電型半導体層８３との接触抵抗を低くするのに適し、且つ上記活性層８２から生成される光が上部に放出されるために良好な透光性を有する物質で形成されることが要求される。
【００６２】
一般的に、上記透明電極層８６は、接触抵抗は比較的高いが、良好な透光性を確保するために、インジウム−スズ系酸化物（ＩＴＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）、スズ系酸化物（ＳｎＯ２）、亜鉛系酸化物（ＺｎＯ）及びインジウム−亜鉛系酸化物（ＩＺＯ）からなる群から選択される酸化物からなる少なくとも一つの層で形成されることが好ましい。上記透明電極層８６は、動作電圧の減少及び光の外部放出効率を向上させることができる。
【００６３】
本実施形態においては、上記発光構造物をなす第１及び第２の導電型半導体層８１、８３が窒化物半導体からなると説明しているが、これに限定されず、酸化物半導体からなることもできる。
【００６４】
以下、図８から図１３を参照して、上記ガス供給部の他の変形例を説明する。
【００６５】
図８は、図１中のガス供給部の変形例を示す概略図、図９及び図１０は、図１中のガス供給部の他の変形例を示す概略図、図１１から図１３は、図１中のガス供給部のさらに他の変形例を示す概略図である。
【００６６】
図８に示されるように、上記ガス供給部３０'は、第１の反応ガスＧ１を供給する第１のガスライン３１−１と、第２の反応ガスＧ２を供給する第２のガスライン３１−２とを含み、当該第１及び第２のガスライン３１−１、３１−２は、上記冷却ライン３２内部に配置されることができる。具体的には、上記ガス供給部３０'は、図３に示されるような、単一のガスライン３１が備えられるものとは異なり、二つ以上のガスライン３１−１、３１−２が冷却ライン３２内部に備えられることで、第１の反応ガスＧ１と第２の反応ガスＧ２とを区分して供給できるものである。図面においては、二つのガスライン３１−１、３１−２が備えられるものとして示されているが、これに限定されず、反応ガスの種類に応じてガスラインの数は増加されることができる。
【００６７】
図９及び図１０は、図１中のガス供給部の他の変形例を示す概略図である。
【００６８】
図９及び図１０に示されるように、上記ガス供給部３０は、一つ以上備えられ、それぞれ、同一の反応ガスを供給するか又は相違する反応ガスを区分して供給することができる。即ち、図２に示されるように、単一のガス供給部３０が備えられるものとは異なり、二つ以上のガス供給部３０が、内部管１１とウエハホルダー２０との間でウエハＷの積載方向に沿って垂直に伸びて備えられることができる。この場合、各ガス供給部３０は、相違する反応ガスを区分して供給することができる。また、上記各ガス供給部３０は、図３に示されるように、単一のガスライン３１を備えたり、図８に示されるように、複数のガスライン３１−１、３１−２を備えたりすることができる。ガスライン３５−１の内径と、ガスライン３５−２の内径とが等しくよい。他の例として、ガスライン３５−２の内径が、ガスライン３５−２の内径より小さくてもよい。
【００６９】
図１１、図１２及び図１３は、図１中のガス供給部のさらに他の変形例を示す概略図である。
【００７０】
図１１、図１２及び図１３に示されるように、上記ガス供給部３０''は、上記ガスライン３１及び上記冷却ライン３２と連通し、上記ウエハＷを囲むようにそれぞれのウエハＷの縁に沿ってウエハと水平に備えられて反応ガスＧを噴射する補助ライン３４をさらに含むことができる。具体的には、上記補助ライン３４は、上記内部管１１と上記ウエハホルダー２０との間でウエハＷの積層方向に沿って垂直に伸びるガス供給部３０''から、各ウエハＷの縁を囲むように、垂直に伸びて備えられる。
【００７１】
上記補助ライン３４は、上記ウエハＷより大きな直径の環状を有する。また、 上記補助ライン３４は、上記ガスライン３１と連通して供給された反応ガスＧを噴射する複数の噴射ノズル３３を備える補助ガスライン３５と、上記冷却ライン３２と連通して上記反応ガスＧを冷却させるように上記補助ガスライン３５の縁に沿って備えられて冷媒Ｃが流れる補助冷却ライン３６とを含むことができる。
【００７２】
さらに、図１３に示されるように、上記補助ライン３４は、第１の反応ガスＧ１を供給する第１の補助ガスライン３５−１と、第２の反応ガスＧ２を供給する第２の補助ガスライン３５−２とを含むことで、上記第１の反応ガスＧ１と第２の反応ガスＧ２とを区分して供給するようにすることができる。第１の補助ガスライン３５−１の内径が、第２の補助ガスライン３５−２の内径より、小さくてよい。他の例として、第１の補助ガスライン３５−１の内径と、第２の補助ガスライン３５−２の内径とが、等しくてもよい。
【００７３】
上記補助ライン３４は、上記積載されたウエハＷ間に位置したり、上記各ウエハＷの各側面と向かい合ったりするように、当該ウエハＷの積載間隔に対応して配列されることができる。
【００７４】
以下、図１４から図１８を参照して、本発明の他の実施形態に係る化学気相蒸着装置を説明する。
【００７５】
図１４は、本発明の他の実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略図、図１５は、図１４中のガイド部を示す概略図、図１６は、図１４の断面図、図１７及び図１８は、図１４の他の実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略図である。
【００７６】
図１４の実施形態に係る化学気相蒸着装置の基本的な構造は、図１の実施形態と実質的に同一である。但し、噴射ノズルから噴射される反応ガスの流れを案内するガイド部７０をさらに備えるという点で相違する。したがって、以下では、図１の実施形態と重複する部分に関する説明は省略し、ガイド部７０に関する構成を中心に説明する。
【００７７】
図１４に示されるように、上記ガイド部７０は、上記噴射ノズル３３から噴射される上記反応ガスＧが、上記各ウエハＷの上面と下面に噴射されて流れるように、当該反応ガスＧの流れを案内する。具体的には、上記ガイド部７０は、上記噴射ノズル３３と上記ウエハＷとの間に配置され、当該ウエハＷから当該噴射ノズル３３へと断面積が減少するように当該噴射ノズル３３に向かってそれぞれ傾斜して相接する上部傾斜面７１と下部傾斜面７２とを含む。したがって、上記ガイド部７０は、図示されているように、断面が三角形の構造を有し、上部傾斜面７１と下部傾斜面７２とが相接する頂点が上記噴射ノズル３３に向かう構造に備えられる。
【００７８】
図１４に示されるように、複数の上記ガイド部７０は、上記ウエハホルダー２０から上記噴射ノズル３３へと伸びて上記ウエハＷの積載方向に沿って垂直に配列されて備えられることができる。具体的には、上記ガス供給部３０と向かい合う上記ウエハホルダー２０の外側面と接して一体的に備えられることができる。一例として、ウエハホルダー２０の、ウエハＷが配置される位置に対して反対側の表面に、複数のガイド部７０のそれぞれの断面の三角形の一辺が接して設けられる。これにより噴射ノズル３３のそれぞれから反応チャンバー１０に導入された反応ガスの流れが、複数のガイド部７０のそれぞれによって、制御されてよい。
【００７９】
また、図１５に示されるように、上記ガイド部７０は、少なくとも一対の支持ピンＰによって上記ウエハＷの積載方向に沿って垂直に配列されて備えられ、上記噴射ノズル３３と向かい合うように、上記ウエハホルダー２０に取り外し可能に取り付けられることもできる。
【００８０】
上記ガイド部７０は、反応ガスＧを噴射する上記噴射ノズル３３の配置構造に対応して配置される。即ち、図１６（ａ）に示されるように、上記複数の噴射ノズル３３が、上記積載されたウエハＷの側面と向かい合う構造に配列される場合、上記ガイド部７０は、前面である頂点が上記噴射ノズル３３と向かい合い、後面が上記積載されたウエハＷの各側面と向かい合うように、当該ウエハＷの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられることができる。図１６（ａ）に示した複数のガイド部７０と複数の噴射ノズル３３とは、それぞれの中心が一致しているが、複数のガイド部７０のそれぞれは、複数の噴射ノズル３３のそれぞれの中心より上側又は下側に設けられてもよい。例えば、複数のガイド部７０のそれぞれが、複数の噴射ノズル３３のそれぞれの中心より下側に設けられることにより、反応ガスが重力によって下側にながれても、複数のガイド部７０の上側に流れる反応ガスと、複数のガイド部７０の下側に流れる反応ガスとの量が同じになるから、複数のウエハＷのそれぞれの上面及び下面に、均一な膜厚のエピ薄膜８０を形成できる。
【００８１】
また、図１６（ｂ）に示されるように、上記複数の噴射ノズル３３が、上記積載されたウエハＷ間に位置するように配列される場合、上記ガイド部７０もまた、上記積載されたウエハＷ間の空間と向かい合うように、当該ウエハＷの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられることができる。したがって、上記ガイド部７０は、上記噴射ノズル３３から噴射される反応ガスＧが各ウエハＷの上面と下面に流れるように方向を案内し、これにより、各ウエハＷの上面と下面の両面にエピ薄膜８０が成長されることができるのである。図１６（ｂ）に示した複数のガイド部７０と複数の噴射ノズル３３とは、それぞれの中心が一致しているが、複数のガイド部７０のそれぞれは、複数の噴射ノズル３３のそれぞれの中心より上側又は下側に設けられてもよい。例えば、複数のガイド部７０のそれぞれが、複数の噴射ノズル３３のそれぞれの中心より下側に設けられることにより、反応ガスが重力によって下側にながれても、複数のガイド部７０の上側に流れる反応ガスと、複数のガイド部７０の下側に流れる反応ガスとの量が同じになるから、複数のウエハＷのそれぞれの上面及び下面に、均一な膜厚のエピ薄膜８０を形成できる。また、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）において、複数のガイド部７０と複数の噴射ノズル３３とは、それぞれの中心が一致し、複数のガイド部７０のそれぞれの断面が上下対象な三角形ではなく、複数のガイド部７０の上面及び下面がウエハＷの表面に対する角度が相互に異なってもよい。例えば、複数のガイド部７０の上面がウエハＷの表面に対する角度より、複数のガイド部７０の下面がウエハＷの表面に対する角度が大きく、ウエハＷの下面に流れる反応ガスＧの流量を、ウエハＷの上面に流れる反応ガスＧを多くしてもよい。
【００８２】
上記ガス供給部３０''が補助ライン３４を備える場合、上記ガイド部７０は、図１８に示されるように、上記補助ライン３４と上記ウエハホルダー２０との間で環状に上記ウエハＷの縁に沿って備えられることができる。即ち、上記ウエハＷより大きく上記補助ライン３４より小さい直径の環状を有することができる。
【００８３】
以下、図１から図１８に示される化学気相蒸着装置を参照して、本発明の一実施形態に係る化学気相蒸着装置を利用する半導体エピ薄膜の製造方法を説明する。
【００８４】
まず、ウエハホルダー２０に複数のウエハＷを所定の間隔に積載して取り付け、当該ウエハホルダー２０を、ガス供給部３０が備えられた反応チャンバー１０の内部管１１内に配置する。上記ウエハホルダー２０は、上記内部管１１の下部に開閉可能に取り付けられるベースプレート１３によって当該内部管１１内に配置されたり排出されたりすることができる。
【００８５】
この場合、上記ガス供給部３０と上記ウエハホルダー２０との間には、上記ガス供給部から噴射される反応ガスの流れを案内するためのガイド部７０をさらに備えることができる。
【００８６】
上記ガイド部７０は、上記ウエハＷから上記ガス供給部３０へと断面積が減少するように当該ガス供給部３０に向かってそれぞれ傾斜して相接する上部傾斜面７１と下部傾斜面７２とを含むことができる。また、上記ガイド部７０は、上記積載されたウエハＷの各側面と向かい合ったり、上記積載されたウエハＷ間の空間と向かい合ったりするように、当該ウエハＷの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられることができる。上記ガイド部７０の具体的な配置構造については、前述した化学気相蒸着装置１で詳述したため、本実施形態においては、これに関する説明を省略する。
【００８７】
次に、上記内部管１１と上記ウエハホルダー２０との間で上記ウエハＷの積載方向に沿って垂直に伸びて備えられる上記ガス供給部３０を介して外部からの反応ガスＧを上記ウエハＷに噴射する。
【００８８】
上記ガス供給部３０は、上記反応チャンバー１０内部に上記反応ガスＧを供給する少なくとも一つのガスライン３１と、当該ガスライン３１と連通して当該反応ガスＧを上記ウエハＷのそれぞれに噴射する複数の噴射ノズル３３とを有する。また、上記ガス供給部３０は、上記反応ガスＧを冷却させるように、上記ガスライン３１の縁に沿って備えられて冷媒Ｃが流れる冷却ライン３２をさらに含むことができる。ここで、上記複数の噴射ノズル３３は、上記積載されたウエハＷの各側面と向かい合ったり、上記積載されたウエハＷ間に位置したりするように、当該ウエハＷの積載間隔に対応して配列されることができる。上記ガス供給部３０は、一つ又はそれ以上備えられ、それぞれ、同一の反応ガスＧを供給するか又は相違する反応ガスＧを区分して供給することができる。
【００８９】
次に、上記ガス供給部３０から噴射される上記反応ガスＧが、各ウエハＷの表面、具体的には、各ウエハＷの上面又は上面と下面に沿って流れるようにすることで、各ウエハＷの表面に半導体エピ薄膜８０を成長させる。ここで、各ウエハＷの表面に成長される上記半導体エピ薄膜８０は、第１の導電型半導体層８１、活性層８２、第２の導電型半導体層８３の順に成長されて、発光構造物８０'を形成する。一例として、複数のウエハＷのそれぞれの表面に、第１の導電型半導体層８１、活性層８２、及び、第２の導電型半導体層８３が、ＭＯＣＶＤ法で、連続的に形成される。次いで、上記第１の導電型半導体層８１及び上記第２の導電型半導体層８３の上に、それぞれ第１の電極８４及び第２の電極８５を形成することで、当該第１の導電型半導体層８１及び当該第２の導電型半導体層８３と電気的に連結されるようにする。このような発光構造物は、以後、ダイシング工程を経て、個別素子として単体化(ｓｉｎｇｕｌａｔｉｎｇ)され、複数の発光素子チップとして製造される。
【００９０】
このように、本発明に係る化学気相蒸着装置１は、ウエハホルダー２０を介して積載される数百枚のウエハのそれぞれに対応して噴射ノズル３３を備え、 反応ガスＧを噴射することによって、各ウエハＷの表面に半導体エピ薄膜８０が成長されることができるようにする。
【００９１】
また、本発明に係る化学気相蒸着装置１は、各噴射ノズル３３と向かい合うガイド部７０をさらに備えることによって、噴射ノズル３３から噴射される反応ガスＧが各ウエハＷの上面と下面に流れるように案内して、ウエハＷの上面と下面にエピ薄膜８０が成長することができるようにする。
【００９２】
したがって、本発明に係る化学気相蒸着装置によると、ウエハの大量生産が可能であるため、生産性が向上し、特に、大口径ウエハの場合においても、エピ薄膜がウエハの両面で成長して応力を緩和させるため、ウエハの反り変形が発生せず、品質に優れる。
【００９３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。例えば、反応チャンバー１０の排気口は、下方に限らず、上方に設けられてもよい。また、反応チャンバー１０は縦型に限らず、横型であってもよい。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００９４】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、および、方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９５】
１ 化学気相蒸着装置
１０ 反応チャンバー
１１ 内部管
１２ 外部管
１３ ベースプレート
２０ ウエハホルダー
３０ ガス供給部
３１ ガスライン
３２ 冷却ライン
３３ 噴射ノズル
３４ 補助ライン
３５ 補助ガスライン
３６ 補助冷却ライン
５０ 回転駆動部
６０ 加熱手段
７０ ガイド部
７１ 上部傾斜面
７２ 下部傾斜面
８０ エピ薄膜
８１ 導電型半導体層
８２ 活性層
８３ 導電型半導体層
８４ 電極
８５ 電極
８６ 透明電極層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学気相蒸着装置及びこれを利用する半導体エピ薄膜の製造方法に関する。より詳細には、金属有機化合物を利用して、基板の両面に薄膜を成長させることができる化学気相蒸着装置及びこれを利用する半導体エピ薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物系（Ｇａ（Ａｌ、Ｉｎ）Ｎ）発光素子（ＬＥＤ）は、携帯電話キーパッドをはじめ、ＬＣＤ用からＴＶ用バックライトユニット（ＢＬＵ）及び照明装置に至るまで、需要が爆発的に増加している。このような傾向に伴い、発光素子に応用可能な窒化物半導体又は酸化物半導体（例えば、ＧａＮ及びＺｎＯ）をエピ薄膜として成長させるのに用いられるサファイアウエハを４インチから６インチに変える等の大口径サファイアウエハの導入が研究中である。
【０００３】
現在の化学気相蒸着法は、４インチのサファイアウエハを一度に約１０枚程度成長させることができる水準で生産が進行されているが、サファイアウエハを保持するサセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）の構造上、大量生産に限界があるという短所がある。
【０００４】
さらに、大口径ウエハの場合、窒化物半導体と、成長用基板として用いられるサファイア基板との大きな熱膨張係数の差によって発生する大きな熱応力及び薄膜成長時に発生する格子定数の差による固有応力によって、ウエハの反り現象（ｂｏｗｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）やクラックの発生等の問題及び性能の劣化のため、使用に限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一目的は、多数の、例えば数百枚の、ウエハ上に半導体薄膜を一度に成長させることができることで、大量生産が可能な化学気相蒸着装置、及び、これを利用する半導体エピ薄膜の製造方法を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、ウエハの一面のみに薄膜が成長されて熱応力の差によって発生するウエハの反り現象を抑制して、ウエハが破損されることを防止し、これにより大口径ウエハの使用が可能な化学気相蒸着装置、及び、これを利用する半導体エピ薄膜の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係る化学気相蒸着装置は、予め定められたサイズの内部空間を有する内部管、及び、当該内部管を覆って気密を維持する上部管を有する反応チャンバーと、上記内部管内に配置され複数のウエハを予め定められた間隔に積載するウエハホルダーと、上記反応チャンバー内部に外部からの反応ガスを供給する少なくとも一つのガスライン、及び、当該ガスラインと連通して当該反応ガスを上記ウエハのそれぞれに噴射する複数の噴射ノズルを有するガス供給部とを含む。また、当該化学気相蒸着装置は、上記噴射ノズルから噴射される上記反応ガスが上記各ウエハの上面と下面に噴射されて流れるように当該反応ガスの流れを案内するガイド部を含むことができる。
【０００８】
上記ガイド部は、上記複数の噴射ノズルのそれぞれと上記ウエハとの間に配置され、当該ウエハから当該複数の噴射ノズルのそれぞれへと断面積が減少するように当該複数の噴射ノズルのそれぞれに向かってそれぞれ傾斜して相接する上部傾斜面と下部傾斜面とを含むことができる。
【０００９】
また、上記ガイド部は、上記積載されたウエハの各側面と向かい合うように、当該ウエハの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられることができる。
【００１０】
また、上記ガイド部は、上記積載されたウエハ間の空間と向かい合うように、当該ウエハの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられることができる。
【００１１】
また、上記ガイド部は、上記ウエハホルダーから上記複数の噴射ノズルへと伸びて上記ウエハの積載方向に沿って垂直に配列されて備えられることができる。
【００１２】
また、上記ガイド部は、少なくとも一対の支持ピンによって上記ウエハの積載方向に沿って垂直に配列されて備えられ、上記複数の噴射ノズルと向かい合うように、上記ウエハホルダーに取り外し可能に取り付けられることができる。
【００１３】
上記ガス供給部は、上記ウエハの積載方向に沿って垂直に伸び、上記複数の噴射ノズルは、上記積載されたウエハの各側面と向かい合うように、当該ウエハの積載間隔に対応して配列されることができる。
【００１４】
また、上記ガス供給部は、上記ウエハの積載方向に沿って垂直に伸び、上記複数の噴射ノズルは、上記積載されたウエハ間に位置するように配列されることができる。
【００１５】
また、上記ガス供給部は、上記反応ガスを冷却させるように、上記ガスラインの縁に沿って備えられて冷媒が流れる冷却ラインをさらに含むことができる。
【００１６】
また、上記ガス供給部は、上記冷却ラインの内部に配置され、第１の反応ガスを供給する第１のガスラインと、第２の反応ガスを供給する第２のガスラインとを含むことができる。
【００１７】
また、上記ガス供給部は、一つ以上備えられ、それぞれ、同一の反応ガスを供給するか又は相違する反応ガスを区分して供給することができる。
【００１８】
また、上記ガス供給部は、上記ガスラインと連通し、上記ウエハを囲むように各ウエハの縁に沿ってウエハと水平に備えられて反応ガスを噴射する補助ラインをさらに備えることができる。
【００１９】
上記補助ラインは、上記ウエハより大きな直径の環状を有し、内周面に沿って複数の噴射ノズルを備えることができる。
【００２０】
また、上記補助ラインは、上記積載されたウエハ間に位置したり、上記ウエハの各側面と向かい合ったりするように、当該ウエハの積載間隔に対応して配列されることができる。
【００２１】
なお、上記ウエハの上面と下面にそれぞれ形成される薄膜は、第１の導電型半導体層、活性層、第２の導電型半導体層の順に成長された半導体層を含むことができる。
【００２２】
本発明の実施形態に係る化学気相蒸着装置は、上記ウエハホルダーと連結されて当該ウエハホルダーを回転させる回転駆動部をさらに含むことができる。
【００２３】
本発明の実施形態に係る半導体エピ薄膜の製造方法は、ウエハホルダーに垂直方向に沿って予め定められた間隔に配列された複数のガイド部を備える段階と、上記ウエハホルダーに複数のウエハを予め定められた間隔で積載して取り付け、当該ウエハホルダーを反応チャンバーの内部管内に配置する段階と、上記内部管と上記ウエハホルダーとの間で上記ウエハの積載方向に沿って垂直に伸びて備えられるガス供給部を介して外部からの反応ガスを上記ウエハに噴射する段階と、上記複数のガイド部を介して上記ガス供給部から噴射される上記反応ガスが各ウエハの上面と下面に流れるように当該反応ガスの流れを案内して各ウエハの上面と下面に薄膜を成長させる段階とを含むことができる。
【００２４】
上記複数のガイド部を備える段階において、上記複数のガイド部は、それぞれ、上記ガス供給部と上記ウエハとの間に配置され、当該ウエハから当該ガス供給部へと断面積が減少するように当該ガス供給部に向かってそれぞれ傾斜して相接する上部傾斜面と下部傾斜面とを含むことができる。
【００２５】
また、上記複数のガイド部を備える段階において、上記複数のガイド部は、それぞれ、上記積載されたウエハの各側面と向かい合ったり、上記積載されたウエハ間の空間と向かい合ったりするように、当該ウエハの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられることができる。
【００２６】
上記反応ガスを上記ウエハに噴射する段階において、上記ガス供給部は、上記反応チャンバー内部に上記反応ガスを供給する少なくとも一つのガスラインと、当該ガスラインと連通して当該反応ガスを上記ウエハのそれぞれに噴射する複数の噴射ノズルとを有することができる。
【００２７】
上記複数の噴射ノズルは、上記積載されたウエハの各側面と向かい合ったり、上記積載されたウエハ間に位置したりするように、当該ウエハの積載間隔に対応して配列されることができる。
【００２８】
上記ガス供給部は、上記反応ガスを冷却させるように、上記ガスラインの縁に沿って備えられて冷媒が流れる冷却ラインをさらに含むことができる。
【００２９】
また、上記ガス供給部は、一つ以上備えられ、それぞれ、同一の反応ガスを供給するか又は相違する反応ガスを区分して供給することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る化学気相蒸着装置によると、数枚のウエハのみが取り付けられるサセプタと異なり、例えば数百枚のウエハが積載されるウエハホルダーによって数百枚のウエハ上に半導体膜を一度に成長させることができるため、大量生産が可能であるという長所がある。
【００３１】
また、ウエハの表面に薄膜を成長させる上で、熱応力の差によるウエハの反り現象の発生を抑制してウエハが破損されることを防止し、これにより、大口径ウエハの使用が可能であるという長所がある。
【００３２】
さらに、ウエハの両面に薄膜を成長させることによって、単一のウエハから二つの半導体層が得られるため、生産性が向上する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略断面図である。
【図２】図１の化学気相蒸着装置を示す概略平面図である。
【図３】図１中のガス供給部を示す概略図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、積載された各ウエハに対してガス供給部の噴射ノズルが配置される位置を示す断面図である。
【図５】（ａ）から（ｄ）は、ガス供給部を介して各ウエハの表面に薄膜が蒸着される原理を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、図５においてウエハの上面又は上面と下面にそれぞれ薄膜が成長された状態を示す概略断面図である。
【図７】図６中のエピ薄膜がなす発光構造物の構造をより詳細に示す図面である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、図１中のガス供給部の変形例を示す概略図である。
【図９】図１中のガス供給部の他の変形例を示す概略図である。
【図１０】図１中のガス供給部の他の変形例を示す概略図である。
【図１１】図１中のガス供給部のさらに他の変形例を示す概略図である。
【図１２】図１中のガス供給部のさらに他の変形例を示す概略図である。
【図１３】図１中のガス供給部のさらに他の変形例を示す概略図である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略図である。
【図１５】図１４中のガイド部を示す概略図である。
【図１６】（ａ）および（ｂ）は、図１４の断面図である。
【図１７】図１４の他の実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略図である。
【図１８】図１４の他の実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態に係る化学気相蒸着装置及びこれを利用する半導体エピ薄膜の製造方法について、図面を参照して詳述する。
【００３５】
しかしながら、本発明の実施形態は、多様な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、この発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００３６】
したがって、図面における構成要素の形状及びサイズなどは、より明確な説明のために誇張されることがある。なお、図面上において同一の構成と機能を有する構成要素は、同一の参照符号を付して示す。
【００３７】
図１から図５を参照して、本発明の一実施形態に係る化学気相蒸着装置を説明する。
【００３８】
図１は、本発明の一実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略断面図、図２は、図１の化学気相蒸着装置を示す概略平面図、図３は、図１中のガス供給部を示す概略図である。図４は、積載された各ウエハに対してガス供給部の噴射ノズルが配置される位置を示す断面図、図５は、ガス供給部を介して各ウエハの表面に薄膜が蒸着される原理を示す概略断面図である。
【００３９】
図１から図３を参照すると、本発明の実施形態に係る化学気相蒸着装置１は、反応チャンバー１０と、ウエハホルダー２０と、ガス供給部３０とを含み、当該ウエハホルダー２０と連結されて当該ウエハホルダー２０を回転させる回転駆動部５０をさらに含むことができる。また、上記反応チャンバー１０の縁に沿って備えられて当該反応チャンバー１０の内部を加熱する加熱手段６０をさらに含むことができる。これによって、上記反応チャンバー１０は、高い温度均一性を維持することができる。
【００４０】
上記反応チャンバー１０は、所定のサイズの内部空間を有し、上部及び下部が開放された円筒状構造の内部管１１と、当該内部管１１を覆って気密を維持するように下部が開放された外部管１２との二重構造で構成される。外部管１２は、内部管１１の底部から水平に延びる領域に、気密シールを介して接してもよい。また、上記内部管１１の下部には、ベースプレート１３が開閉可能に備えられる。上記内部管１１、外部管１２及びベースプレート１３は、石英（ｑｕａｒｔｚ）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなることができる。
【００４１】
上記ウエハホルダー２０には、薄膜の成長のための複数のウエハＷが所定の間隔に積載されて備えられ、ウエハＷが積載された上記ウエハホルダー２０は、上記ベースプレート１３の開閉によって上記内部管１１内に配置されたり外部に排出されたりすることができる。上記ウエハホルダー２０は、高温及び高圧雰囲気の反応チャンバー１０内で熱変形されないように、石英等の材質からなることができるが、これに限定されるものではない。
【００４２】
このように、本発明に係る化学気相蒸着装置によると、ウエハホルダー２０を介して数百枚のウエハＷを所定の間隔に積載するため、従来のようにサセプタ上にウエハＷを数枚のみ取り付けて成長させるのに比べ、大量生産が可能であるという長所を有する。ウエハホルダー２０に搭載されるウエハＷの数は、数百枚に限定されず、数百枚より多くてよく、また、少なくてもよい。
【００４３】
上記ウエハホルダー２０は、断熱板によって保護される回転駆動部５０と連結され、当該回転駆動部５０から加えられる回転力によって上記内部管１１内で所定の速度で回転することができる。これにより、エピ薄膜８０が、ウエハＷの表面全体にわたってより均一に成長できるようにする。
【００４４】
上記ガス供給部３０は、上記ウエハの表面に半導体エピ薄膜を成長させるように、上記反応チャンバー１０内部に外部からの反応ガスＧを供給する少なくとも一つのガスライン３１と、当該ガスライン３１と連通して上記反応ガスＧを上記ウエハＷに噴射する複数の噴射ノズル３３とを含む。また、上記ガス供給部３０は、上記反応ガスＧを冷却させるように、上記ガスライン３１の縁に沿って備えられる冷却ライン３２をさらに含むことができる。
【００４５】
具体的には、上記ガスライン３１と上記冷却ライン３２とを含む上記ガス供給部３０は、上記内部管１１と上記ウエハホルダー２０との間で上記ウエハＷの積載方向に沿って垂直に伸びて備えられる。また、上記ガス供給部３０は、上記冷却ライン３２の内部にガスライン３１が配置される二重構造を有する。これによって、冷媒Ｃが流れる上記冷却ライン３２が、上記反応ガスＧが流れる上記ガスライン３１を囲んで冷却させることによって、上記反応ガスＧが高温雰囲気下においてガスライン３１に沿って上記反応チャンバー１０内部に供給される途中で反応を起こしてガスライン３１内部に蒸着されることを防止する。
【００４６】
上記反応ガスＧは、窒化物半導体（Ｇａ（Ａｌ、Ｉｎ）Ｎ）の合金形態及びドーピングソースとして用いられるものとして、ＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ、ＴＭＡｌ、ＳｉＨ4、Ｃｐ2Ｍｇ、ＤＥＺｎ、ＮＨ３、Ｈ２、Ｎ2等を含むことができる。すなわち、窒化物半導体の原料ガスがガスライン３１を介して噴射ノズル３３から反応チャンバー１０内に供給されてよい。また、上記反応ガスＧは、酸化物半導体（Ｚｎ（Ｃｄ、Ｍｇ）Ｏ）の合金形態及びドーピングソースとして用いられるものとして、ＤＥＺｎ、ＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ、ＴＭＡｌ、Ｃｄ［（ＥＰｉＰｒ２）２Ｎ］２（Ｅ＝Ｓ、Ｓｅ）、ＴＭＳｂ、Ｃｐ２Ｍｇ、Ｎ２、Ａｒ、Ｏ２、Ｎ２Ｏ、Ｏ３等を含むことができる。すなわち、酸化物半導体の原料ガスがガスライン３１を介して噴射ノズル３３から反応チャンバー１０内に供給されてよい。
【００４７】
上記複数の噴射ノズル３３は、上記ガス供給部３０、具体的には、上記冷却ライン３２の長手方向に沿って当該冷却ライン３２の表面から突出して各ウエハＷの位置に対応する位置に備えられ、それぞれが上記ガスライン３１と連通される。噴射ノズル３３は、冷却ライン３２の表面から突出せず、冷却ライン３２の壁面と同一面に噴射ノズル３３のガス噴射部が設けられてもよい。
【００４８】
図４（ａ）に示されるように、上記複数の噴射ノズル３３は、上記積載されたウエハＷの各側面と向かい合うように、当該ウエハＷの積載間隔に対応して配列されることができる。また、図４（ｂ）に示されるように、上記複数の噴射ノズル３３は、上記積載されたウエハＷ間に位置するように配列されることもできる。このような構造によって、上記噴射ノズル３３は、それぞれ、上記ウエハＷの表面に反応ガスＧを噴射して、各ウエハＷの表面にエピ薄膜８０を形成する。
【００４９】
具体的には、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、上記噴射ノズル３３は、各ウエハＷの一面、即ち、上面に反応ガスＧを噴射することで、ウエハＷの上面のみにエピ薄膜８０を形成することができる。また、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示されるように、各ウエハＷの上面と下面に反応ガスＧを噴射することで、各ウエハＷの上面と下面にエピ薄膜８０を同時に形成することもできる。即ち、複数の噴射ノズル３３のそれぞれは、積載されたそれぞれのウエハＷに対応して配置され、各ウエハＷの上面と下面に反応ガスＧが流れるように噴射することによって、各ウエハＷの上面と下面の両面にそれぞれエピ薄膜８０が成長することができるようにする。また、複数の噴射ノズル３３のそれぞれが、複数のウエハＷのそれぞれの側面と、複数のウエハＷの一つ及び当該一つと隣接するウエハＷの中間の位置との間に設けられてもよい。反応チャンバー１０が縦型である場合、反応ガスＧは重力によって下に流れやすい。そこで、一例として、複数の噴射ノズル３３のそれぞれが、複数のウエハＷのそれぞれの側面に対応する位置より、わずかに下側の位置に設けられてもよい。また、一例として、複数の噴射ノズル３３のそれぞれが、複数のウエハＷの一つ及び当該一つと隣接するウエハＷの中間の位置よりわずかに下側の位置に設けられてもよい。これにより、複数のウエハＷのそれぞれの上面及び下面にエピ薄膜が形成されるときに、反応ガスＧが重力の影響で下側に流れても、複数のウエハＷのそれぞれの上面及び下面に形成されるエピ薄膜の膜厚を均一にできる。
【００５０】
このように、ウエハＷの上面と下面の両面にそれぞれエピ薄膜８０が形成される場合、単一のウエハＷから、二つのエピ薄膜からなる発光構造物８０'が得られるため、生産性が向上して大量生産に有利な長所がある。
【００５１】
さらに、このようなウエハＷの両面におけるエピ薄膜８０の成長は、応力ｆによるウエハＷの変形を防止することができる。即ち、従来の化学気相蒸着装置のように、ウエハＷの一面のみにエピ薄膜８０が成長する場合、エピ薄膜に強い応力ｆが作用して凹状になる反り現象（ｂｏｗｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）が発生し、このような現象は、大口径化されるほど激しくなるため、ウエハの破損又は性能の劣化等の問題が発生することがある。しかしながら、本実施形態のように、ウエハＷの両面にエピ薄膜８０を成長させる場合、ウエハＷの上面と下面から発生する応力ｆが相互緩和されることで、従来の問題点を解決することができる。特に、ウエハＷの大口径化が可能であるため、生産性が向上する長所を有する。
【００５２】
図６は、図５においてウエハの上面又は上面と下面にそれぞれ薄膜が成長された状態を示す概略断面図、図７は、図６中のエピ薄膜がなす発光構造物の構造をより詳細に示す図面である。
【００５３】
図６及び図７に示されるように、上記ウエハＷの表面に成長される上記エピ薄膜８０は、第１の導電型半導体層８１、活性層８２、第２の導電型半導体層８３の順に形成される発光構造物８０'を含む。当該発光構造物８０'は、上記第１の導電型半導体層８１及び上記第２の導電型半導体層８３の上に、それぞれ形成される第１の電極８４及び第２の電極８５をさらに含むことができる。
【００５４】
上記第１及び第２の導電型半導体層８１、８３は、それぞれ、ｎ型及びｐ型半導体層になり、窒化物半導体からなることができる。したがって、本実施形態に係る第１及び第２の導電型は、それぞれ、ｎ型及びｐ型を意味するものとして理解されることができるが、これに制限されるものではない。
【００５５】
上記第１の導電型半導体層８１は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎの組成式（ここでは、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を有するｎ型不純物がドーピングされた半導体物質からなることができ、代表的には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ及びＩｎＧａＮがある。また、第１の導電型半導体層８１のドーピングに用いられる不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ又はＣ等が用いられることができる。
【００５６】
上記第１の導電型半導体層８１上に形成される活性層８２は、電子と正孔とが再結合して光を発光するための層であって、通常、ＩｎＧａＮ層を量子井戸層（Ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ｌａｙｅｒ）とし、（Ａｌ）ＧａＮ層を量子障壁層（Ｑｕａｎｔｕｍ ｂａｒｒｉｅｒ ｌａｙｅｒ）とし、これらを交互に配置させて形成された多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有する。青色発光ダイオードにおいては、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ等の多重量子井戸構造、紫外線発光ダイオードにおいては、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮ及びＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ等の多重量子井戸構造が用いられている。このような活性層８２の効率の向上においては、Ｉｎ又はＡｌの組成比率を変化させることで光の波長を調節したり、活性層８２内の量子井戸層の深さ、活性層の数、厚さ等を変化させることで発光構造物の内部量子効率を向上させている。
【００５７】
上記第２の導電型半導体層８３は、上記第１の導電型半導体層８１と同様に、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎの組成式（ここでは、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を有するｐ型不純物がドーピングされた半導体物質からなることができ、代表的には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ及びＩｎＧａＮがある。このような第２の導電型半導体層８３のドーピングに用いられる不純物としては、Ｍｇ、Ｚｎ又はＢｅ等がある。すなわち、化学気相蒸着装置１の反応チャンバー１０において、ウエハホルダー２０に配置されたウエハＷ上に、ｎ型不純物がドーピングされた窒化物半導体で形成された第１の導電型半導体層８１、窒化物半導体で形成され多重量子井戸構造を有する活性層、及び、ｐ型の不純物がドーピングされた窒化物半導体で形成された第２の導電型半導体層８３が、ＭＯＣＶＤ法で連続的に形成されてよい。
【００５８】
上記第１の導電型半導体層８１及び上記第２の導電型半導体層８３の上には、電流の供給のための第１の電極８４及び第２の電極８５がそれぞれ形成されて、当該第１及び第２の導電型半導体層８１、８３とそれぞれ電気的に連結される。これにより、第１の電極８４及び第２の電極８５を介して電流を供給することで、光を放出することができる。具体的には、上記第１の電極８４は、メサエッチングされて一部が露出される上記第１の導電型半導体層８１上に形成され、上記第２の電極８５は、上記第２の導電型半導体層８３上に形成される透明電極層８６上に形成されることができる。
【００５９】
上記第１の電極８４は、上記第１の導電型半導体層８１上に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ及びＡｕからなる群から選択される物質からなる単一層又は複数層で形成されることができる。
【００６０】
上記第２の電極８５は、以後、発光構造物をパッケージングして発光素子パッケージを製作する時、ワイヤーボンディングによってリード上に搭載される最外郭電極層であって、一般的にＡｕ又はＡｕを含む合金を材料として形成されることができる。
【００６１】
上記透明電極層８６は、第２の導電型半導体層８３の上面の略全領域に形成されることが好ましく、比較的高いエネルギーバンドギャップを有する第２の導電型半導体層８３との接触抵抗を低くするのに適し、且つ上記活性層８２から生成される光が上部に放出されるために良好な透光性を有する物質で形成されることが要求される。
【００６２】
一般的に、上記透明電極層８６は、接触抵抗は比較的高いが、良好な透光性を確保するために、インジウム−スズ系酸化物（ＩＴＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）、スズ系酸化物（ＳｎＯ２）、亜鉛系酸化物（ＺｎＯ）及びインジウム−亜鉛系酸化物（ＩＺＯ）からなる群から選択される酸化物からなる少なくとも一つの層で形成されることが好ましい。上記透明電極層８６は、動作電圧の減少及び光の外部放出効率を向上させることができる。
【００６３】
本実施形態においては、上記発光構造物をなす第１及び第２の導電型半導体層８１、８３が窒化物半導体からなると説明しているが、これに限定されず、酸化物半導体からなることもできる。
【００６４】
以下、図８から図１３を参照して、上記ガス供給部の他の変形例を説明する。
【００６５】
図８は、図１中のガス供給部の変形例を示す概略図、図９及び図１０は、図１中のガス供給部の他の変形例を示す概略図、図１１から図１３は、図１中のガス供給部のさらに他の変形例を示す概略図である。
【００６６】
図８に示されるように、上記ガス供給部３０'は、第１の反応ガスＧ１を供給する第１のガスライン３１−１と、第２の反応ガスＧ２を供給する第２のガスライン３１−２とを含み、当該第１及び第２のガスライン３１−１、３１−２は、上記冷却ライン３２内部に配置されることができる。具体的には、上記ガス供給部３０'は、図３に示されるような、単一のガスライン３１が備えられるものとは異なり、二つ以上のガスライン３１−１、３１−２が冷却ライン３２内部に備えられることで、第１の反応ガスＧ１と第２の反応ガスＧ２とを区分して供給できるものである。図面においては、二つのガスライン３１−１、３１−２が備えられるものとして示されているが、これに限定されず、反応ガスの種類に応じてガスラインの数は増加されることができる。
【００６７】
図９及び図１０は、図１中のガス供給部の他の変形例を示す概略図である。
【００６８】
図９及び図１０に示されるように、上記ガス供給部３０は、一つ以上備えられ、それぞれ、同一の反応ガスを供給するか又は相違する反応ガスを区分して供給することができる。即ち、図２に示されるように、単一のガス供給部３０が備えられるものとは異なり、二つ以上のガス供給部３０が、内部管１１とウエハホルダー２０との間でウエハＷの積載方向に沿って垂直に伸びて備えられることができる。この場合、各ガス供給部３０は、相違する反応ガスを区分して供給することができる。また、上記各ガス供給部３０は、図３に示されるように、単一のガスライン３１を備えたり、図８に示されるように、複数のガスライン３１−１、３１−２を備えたりすることができる。ガスライン３５−１の内径と、ガスライン３５−２の内径とが等しくよい。他の例として、ガスライン３５−２の内径が、ガスライン３５−２の内径より小さくてもよい。
【００６９】
図１１、図１２及び図１３は、図１中のガス供給部のさらに他の変形例を示す概略図である。
【００７０】
図１１、図１２及び図１３に示されるように、上記ガス供給部３０''は、上記ガスライン３１及び上記冷却ライン３２と連通し、上記ウエハＷを囲むようにそれぞれのウエハＷの縁に沿ってウエハと水平に備えられて反応ガスＧを噴射する補助ライン３４をさらに含むことができる。具体的には、上記補助ライン３４は、上記内部管１１と上記ウエハホルダー２０との間でウエハＷの積層方向に沿って垂直に伸びるガス供給部３０''から、各ウエハＷの縁を囲むように、垂直に伸びて備えられる。
【００７１】
上記補助ライン３４は、上記ウエハＷより大きな直径の環状を有する。また、 上記補助ライン３４は、上記ガスライン３１と連通して供給された反応ガスＧを噴射する複数の噴射ノズル３３を備える補助ガスライン３５と、上記冷却ライン３２と連通して上記反応ガスＧを冷却させるように上記補助ガスライン３５の縁に沿って備えられて冷媒Ｃが流れる補助冷却ライン３６とを含むことができる。
【００７２】
さらに、図１３に示されるように、上記補助ライン３４は、第１の反応ガスＧ１を供給する第１の補助ガスライン３５−１と、第２の反応ガスＧ２を供給する第２の補助ガスライン３５−２とを含むことで、上記第１の反応ガスＧ１と第２の反応ガスＧ２とを区分して供給するようにすることができる。第１の補助ガスライン３５−１の内径が、第２の補助ガスライン３５−２の内径より、小さくてよい。他の例として、第１の補助ガスライン３５−１の内径と、第２の補助ガスライン３５−２の内径とが、等しくてもよい。
【００７３】
上記補助ライン３４は、上記積載されたウエハＷ間に位置したり、上記各ウエハＷの各側面と向かい合ったりするように、当該ウエハＷの積載間隔に対応して配列されることができる。
【００７４】
以下、図１４から図１８を参照して、本発明の他の実施形態に係る化学気相蒸着装置を説明する。
【００７５】
図１４は、本発明の他の実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略図、図１５は、図１４中のガイド部を示す概略図、図１６は、図１４の断面図、図１７及び図１８は、図１４の他の実施形態に係る化学気相蒸着装置を示す概略図である。
【００７６】
図１４の実施形態に係る化学気相蒸着装置の基本的な構造は、図１の実施形態と実質的に同一である。但し、噴射ノズルから噴射される反応ガスの流れを案内するガイド部７０をさらに備えるという点で相違する。したがって、以下では、図１の実施形態と重複する部分に関する説明は省略し、ガイド部７０に関する構成を中心に説明する。
【００７７】
図１４に示されるように、上記ガイド部７０は、上記噴射ノズル３３から噴射される上記反応ガスＧが、上記各ウエハＷの上面と下面に噴射されて流れるように、当該反応ガスＧの流れを案内する。具体的には、上記ガイド部７０は、上記噴射ノズル３３と上記ウエハＷとの間に配置され、当該ウエハＷから当該噴射ノズル３３へと断面積が減少するように当該噴射ノズル３３に向かってそれぞれ傾斜して相接する上部傾斜面７１と下部傾斜面７２とを含む。したがって、上記ガイド部７０は、図示されているように、断面が三角形の構造を有し、上部傾斜面７１と下部傾斜面７２とが相接する頂点が上記噴射ノズル３３に向かう構造に備えられる。
【００７８】
図１４に示されるように、複数の上記ガイド部７０は、上記ウエハホルダー２０から上記噴射ノズル３３へと伸びて上記ウエハＷの積載方向に沿って垂直に配列されて備えられることができる。具体的には、上記ガス供給部３０と向かい合う上記ウエハホルダー２０の外側面と接して一体的に備えられることができる。一例として、ウエハホルダー２０の、ウエハＷが配置される位置に対して反対側の表面に、複数のガイド部７０のそれぞれの断面の三角形の一辺が接して設けられる。これにより噴射ノズル３３のそれぞれから反応チャンバー１０に導入された反応ガスの流れが、複数のガイド部７０のそれぞれによって、制御されてよい。
【００７９】
また、図１５に示されるように、上記ガイド部７０は、少なくとも一対の支持ピンＰによって上記ウエハＷの積載方向に沿って垂直に配列されて備えられ、上記噴射ノズル３３と向かい合うように、上記ウエハホルダー２０に取り外し可能に取り付けられることもできる。
【００８０】
上記ガイド部７０は、反応ガスＧを噴射する上記噴射ノズル３３の配置構造に対応して配置される。即ち、図１６（ａ）に示されるように、上記複数の噴射ノズル３３が、上記積載されたウエハＷの側面と向かい合う構造に配列される場合、上記ガイド部７０は、前面である頂点が上記噴射ノズル３３と向かい合い、後面が上記積載されたウエハＷの各側面と向かい合うように、当該ウエハＷの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられることができる。図１６（ａ）に示した複数のガイド部７０と複数の噴射ノズル３３とは、それぞれの中心が一致しているが、複数のガイド部７０のそれぞれは、複数の噴射ノズル３３のそれぞれの中心より上側又は下側に設けられてもよい。例えば、複数のガイド部７０のそれぞれが、複数の噴射ノズル３３のそれぞれの中心より下側に設けられることにより、反応ガスが重力によって下側にながれても、複数のガイド部７０の上側に流れる反応ガスと、複数のガイド部７０の下側に流れる反応ガスとの量が同じになるから、複数のウエハＷのそれぞれの上面及び下面に、均一な膜厚のエピ薄膜８０を形成できる。
【００８１】
また、図１６（ｂ）に示されるように、上記複数の噴射ノズル３３が、上記積載されたウエハＷ間に位置するように配列される場合、上記ガイド部７０もまた、上記積載されたウエハＷ間の空間と向かい合うように、当該ウエハＷの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられることができる。したがって、上記ガイド部７０は、上記噴射ノズル３３から噴射される反応ガスＧが各ウエハＷの上面と下面に流れるように方向を案内し、これにより、各ウエハＷの上面と下面の両面にエピ薄膜８０が成長されることができるのである。図１６（ｂ）に示した複数のガイド部７０と複数の噴射ノズル３３とは、それぞれの中心が一致しているが、複数のガイド部７０のそれぞれは、複数の噴射ノズル３３のそれぞれの中心より上側又は下側に設けられてもよい。例えば、複数のガイド部７０のそれぞれが、複数の噴射ノズル３３のそれぞれの中心より下側に設けられることにより、反応ガスが重力によって下側にながれても、複数のガイド部７０の上側に流れる反応ガスと、複数のガイド部７０の下側に流れる反応ガスとの量が同じになるから、複数のウエハＷのそれぞれの上面及び下面に、均一な膜厚のエピ薄膜８０を形成できる。また、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）において、複数のガイド部７０と複数の噴射ノズル３３とは、それぞれの中心が一致し、複数のガイド部７０のそれぞれの断面が上下対象な三角形ではなく、複数のガイド部７０の上面及び下面がウエハＷの表面に対する角度が相互に異なってもよい。例えば、複数のガイド部７０の上面がウエハＷの表面に対する角度より、複数のガイド部７０の下面がウエハＷの表面に対する角度が大きく、ウエハＷの下面に流れる反応ガスＧの流量を、ウエハＷの上面に流れる反応ガスＧを多くしてもよい。
【００８２】
上記ガス供給部３０''が補助ライン３４を備える場合、上記ガイド部７０は、図１８に示されるように、上記補助ライン３４と上記ウエハホルダー２０との間で環状に上記ウエハＷの縁に沿って備えられることができる。即ち、上記ウエハＷより大きく上記補助ライン３４より小さい直径の環状を有することができる。
【００８３】
以下、図１から図１８に示される化学気相蒸着装置を参照して、本発明の一実施形態に係る化学気相蒸着装置を利用する半導体エピ薄膜の製造方法を説明する。
【００８４】
まず、ウエハホルダー２０に複数のウエハＷを所定の間隔に積載して取り付け、当該ウエハホルダー２０を、ガス供給部３０が備えられた反応チャンバー１０の内部管１１内に配置する。上記ウエハホルダー２０は、上記内部管１１の下部に開閉可能に取り付けられるベースプレート１３によって当該内部管１１内に配置されたり排出されたりすることができる。
【００８５】
この場合、上記ガス供給部３０と上記ウエハホルダー２０との間には、上記ガス供給部から噴射される反応ガスの流れを案内するためのガイド部７０をさらに備えることができる。
【００８６】
上記ガイド部７０は、上記ウエハＷから上記ガス供給部３０へと断面積が減少するように当該ガス供給部３０に向かってそれぞれ傾斜して相接する上部傾斜面７１と下部傾斜面７２とを含むことができる。また、上記ガイド部７０は、上記積載されたウエハＷの各側面と向かい合ったり、上記積載されたウエハＷ間の空間と向かい合ったりするように、当該ウエハＷの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられることができる。上記ガイド部７０の具体的な配置構造については、前述した化学気相蒸着装置１で詳述したため、本実施形態においては、これに関する説明を省略する。
【００８７】
次に、上記内部管１１と上記ウエハホルダー２０との間で上記ウエハＷの積載方向に沿って垂直に伸びて備えられる上記ガス供給部３０を介して外部からの反応ガスＧを上記ウエハＷに噴射する。
【００８８】
上記ガス供給部３０は、上記反応チャンバー１０内部に上記反応ガスＧを供給する少なくとも一つのガスライン３１と、当該ガスライン３１と連通して当該反応ガスＧを上記ウエハＷのそれぞれに噴射する複数の噴射ノズル３３とを有する。また、上記ガス供給部３０は、上記反応ガスＧを冷却させるように、上記ガスライン３１の縁に沿って備えられて冷媒Ｃが流れる冷却ライン３２をさらに含むことができる。ここで、上記複数の噴射ノズル３３は、上記積載されたウエハＷの各側面と向かい合ったり、上記積載されたウエハＷ間に位置したりするように、当該ウエハＷの積載間隔に対応して配列されることができる。上記ガス供給部３０は、一つ又はそれ以上備えられ、それぞれ、同一の反応ガスＧを供給するか又は相違する反応ガスＧを区分して供給することができる。
【００８９】
次に、上記ガス供給部３０から噴射される上記反応ガスＧが、各ウエハＷの表面、具体的には、各ウエハＷの上面又は上面と下面に沿って流れるようにすることで、各ウエハＷの表面に半導体エピ薄膜８０を成長させる。ここで、各ウエハＷの表面に成長される上記半導体エピ薄膜８０は、第１の導電型半導体層８１、活性層８２、第２の導電型半導体層８３の順に成長されて、発光構造物８０'を形成する。一例として、複数のウエハＷのそれぞれの表面に、第１の導電型半導体層８１、活性層８２、及び、第２の導電型半導体層８３が、ＭＯＣＶＤ法で、連続的に形成される。次いで、上記第１の導電型半導体層８１及び上記第２の導電型半導体層８３の上に、それぞれ第１の電極８４及び第２の電極８５を形成することで、当該第１の導電型半導体層８１及び当該第２の導電型半導体層８３と電気的に連結されるようにする。このような発光構造物は、以後、ダイシング工程を経て、個別素子として単体化(ｓｉｎｇｕｌａｔｉｎｇ)され、複数の発光素子チップとして製造される。
【００９０】
このように、本発明に係る化学気相蒸着装置１は、ウエハホルダー２０を介して積載される数百枚のウエハのそれぞれに対応して噴射ノズル３３を備え、 反応ガスＧを噴射することによって、各ウエハＷの表面に半導体エピ薄膜８０が成長されることができるようにする。
【００９１】
また、本発明に係る化学気相蒸着装置１は、各噴射ノズル３３と向かい合うガイド部７０をさらに備えることによって、噴射ノズル３３から噴射される反応ガスＧが各ウエハＷの上面と下面に流れるように案内して、ウエハＷの上面と下面にエピ薄膜８０が成長することができるようにする。
【００９２】
したがって、本発明に係る化学気相蒸着装置によると、ウエハの大量生産が可能であるため、生産性が向上し、特に、大口径ウエハの場合においても、エピ薄膜がウエハの両面で成長して応力を緩和させるため、ウエハの反り変形が発生せず、品質に優れる。
【００９３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。例えば、反応チャンバー１０の排気口は、下方に限らず、上方に設けられてもよい。また、反応チャンバー１０は縦型に限らず、横型であってもよい。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００９４】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、および、方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９５】
１ 化学気相蒸着装置
１０ 反応チャンバー
１１ 内部管
１２ 外部管
１３ ベースプレート
２０ ウエハホルダー
３０ ガス供給部
３１ ガスライン
３２ 冷却ライン
３３ 噴射ノズル
３４ 補助ライン
３５ 補助ガスライン
３６ 補助冷却ライン
５０ 回転駆動部
６０ 加熱手段
７０ ガイド部
７１ 上部傾斜面
７２ 下部傾斜面
８０ エピ薄膜
８１ 導電型半導体層
８２ 活性層
８３ 導電型半導体層
８４ 電極
８５ 電極
８６ 透明電極層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められたサイズの内部空間を有する内部管、及び、前記内部管を覆って気密を維持する上部管を有する反応チャンバーと、
前記内部管内に配置され、複数のウエハを予め定められた間隔に積載するウエハホルダーと、
前記ウエハの表面に半導体エピ薄膜を成長させるように、前記反応チャンバー内部に外部からの反応ガスを供給する少なくとも一つのガスライン、及び、前記ガスラインと連通して前記反応ガスを前記ウエハのそれぞれに噴射する複数の噴射ノズルを有するガス供給部と、
を含む、化学気相蒸着装置。
【請求項２】
前記ガス供給部は、前記ウエハの配置方向に沿って垂直に伸び、前記複数の噴射ノズルは、積載される前記ウエハの各側面と向かい合うように、前記ウエハの積載間隔に対応して配列される、請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項３】
前記ガス供給部は、前記複数のウエハの積載方向に沿って垂直に伸び、前記複数の噴射ノズルは、積載される前記ウエハ間に位置するように配列される、請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項４】
前記ガス供給部は、前記反応ガスを冷却させるように、前記ガスラインの縁に沿って備えられて冷媒が流れる冷却ラインをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項５】
前記ガス供給部は、第１の反応ガスを供給する第１のガスラインと、第２の反応ガスを供給する第２のガスラインとを含み、前記第１のガスライン及び前記第２のガスラインは、前記冷却ラインの内部に配置される、請求項４に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項６】
前記ガス供給部は、一つ以上備えられ、それぞれ、同一の反応ガスを供給するか又は相違する反応ガスを区分して供給する、請求項１から５のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項７】
前記ガス供給部は、前記ガスライン及び前記冷却ラインと連通し、前記複数のウエハを囲むように、前記ウエハの縁に沿ってウエハと水平に備えられて反応ガスを噴射する補助ラインをさらに含む、請求項４から５のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項８】
前記補助ラインは、前記複数のウエハより大きな直径の環状を有し、前記ガスラインと連通して供給された反応ガスを噴射する複数の噴射ノズルを備える補助ガスラインと、前記冷却ラインと連通して前記反応ガスを冷却させるように前記補助ガスラインの縁に沿って備えられて冷媒が流れる補助冷却ラインとを含む、請求項７に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項９】
前記補助ガスラインは、第１の反応ガスを供給する第１の補助ガスラインと、第２の反応ガスを供給する第２の補助ガスラインとを含む、請求項８に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１０】
前記補助ラインは、積載される前記ウエハ間に位置したり、前記ウエハの各側面と向かい合ったりするように、前記ウエハの積載間隔に対応して配列される、請求項７から９のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１１】
前記複数の噴射ノズルから噴射される前記反応ガスが、前記ウエハのそれぞれの上面と下面に噴射されて流れるように、前記反応ガスの流れを案内するガイド部をさらに含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１２】
前記ガイド部は、前記複数の噴射ノズルのそれぞれと前記ウエハとの間に配置され、前記ウエハから前記複数の噴射ノズルのそれぞれへと断面積が減少するように前記複数の噴射ノズルのそれぞれに向かってそれぞれ傾斜して相接する上部傾斜面と下部傾斜面とを含む、請求項１１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１３】
前記ガイド部は、前記積載されたウエハの各側面と向かい合うように、前記ウエハの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられる、請求項１１又は１２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１４】
前記ガイド部は、前記積載されたウエハ間の空間と向かい合うように、前記ウエハの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられる、請求項１１又は１２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１５】
前記ガイド部は、前記ウエハホルダーから前記複数の噴射ノズルへと伸びて、前記ウエハの積載方向に沿って垂直に配列されて備えられる、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１６】
前記ガイド部は、少なくとも一対の支持ピンによって前記ウエハの積載方向に沿って垂直に配列されて備えられ、前記複数の噴射ノズルと向かい合うように、前記ウエハホルダーに取り外し可能に取り付けられる、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１７】
前記ウエハホルダーと連結されて前記ウエハホルダーを回転させる回転駆動部をさらに含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１８】
前記ウエハの表面に成長される前記半導体エピ薄膜は、第１の導電型半導体層、活性層、第２の導電型半導体層の順に形成された発光構造物を含む請求項１から１７のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１９】
前記発光構造物は、前記第１の導電型半導体層上及び前記第２の導電型半導体層上にそれぞれ形成される第１の電極及び第２の電極をさらに含む、請求項１８に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２０】
前記第１の電極は、メサエッチングされて一部が露出される前記第１の導電型半導体層上に形成され、前記第２の電極は、前記第２の導電型半導体層上に形成される透明電極層上に形成される、請求項１９に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２１】
ウエハホルダーに複数のウエハを予め定められた間隔で積載して取り付け、内部空間を有する内部管と、前記内部管を覆って気密を維持する上部管とを有する反応チャンバーの前記内部管内に前記ウエハホルダーを配置する段階と、
前記内部管と前記ウエハホルダーとの間で前記ウエハの積載方向に沿って垂直に伸びて備えられるガス供給部を介して外部からの反応ガスを前記ウエハに噴射する段階と、
前記ガス供給部から噴射される前記反応ガスが、各ウエハの表面に沿って流れるようにすることで、各ウエハの表面に半導体エピ薄膜を成長させる段階と、
を含み
前記ウエハの表面に成長される前記半導体エピ薄膜は、第１の導電型半導体層、活性層、第２の導電型半導体層の順に成長されて発光構造物を形成する、半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２２】
前記ウエハホルダーを内部管内に配置する段階は、
前記ウエハホルダーに、垂直方向に沿って予め定められた間隔に配列された複数のガイド部を備える段階をさらに含む、請求項２１に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２３】
前記複数のガイド部を備える段階において、
前記複数のガイド部は、それぞれ、前記積載されたウエハの各側面と向かい合ったり、前記積載されたウエハ間の空間と向かい合ったりするように、前記ウエハの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられる、請求項２２に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２４】
前記反応ガスを前記ウエハに噴射する段階において、
前記ガス供給部は、前記反応チャンバー内部に前記反応ガスを供給する少なくとも一つのガスラインと、前記ガスラインと連通して前記反応ガスを前記ウエハのそれぞれに噴射する複数の噴射ノズルとを有する、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２５】
前記複数の噴射ノズルは、積載された前記ウエハの各側面と向かい合ったり、積載された前記ウエハ間に位置したりするように、前記ウエハの積載間隔に対応して配列される、請求項２４に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２６】
前記ガス供給部は、前記反応ガスを冷却させるように、前記ガスラインの縁に沿って備えられて冷媒が流れる冷却ラインをさらに含む、請求項２４または２５に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２７】
前記ガス供給部は、一つ以上備えられ、それぞれ、同一の反応ガスを供給するか又は相違する反応ガスを区分して供給する、請求項２１に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２８】
前記半導体エピ薄膜を成長させる段階は、
前記第１の導電型半導体層上及び前記第２の導電型半導体層上に、それぞれ第１の電極及び第２の電極を形成する段階をさらに含む、請求項２１から２７のいずれか一項に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項１】
予め定められたサイズの内部空間を有する内部管、及び、前記内部管を覆って気密を維持する上部管を有する反応チャンバーと、
前記内部管内に配置され、複数のウエハを予め定められた間隔に積載するウエハホルダーと、
前記ウエハの表面に半導体エピ薄膜を成長させるように、前記反応チャンバー内部に外部からの反応ガスを供給する少なくとも一つのガスライン、及び、前記ガスラインと連通して前記反応ガスを前記ウエハのそれぞれに噴射する複数の噴射ノズルを有するガス供給部と、
を含む、化学気相蒸着装置。
【請求項２】
前記ガス供給部は、前記ウエハの配置方向に沿って垂直に伸び、前記複数の噴射ノズルは、積載される前記ウエハの各側面と向かい合うように、前記ウエハの積載間隔に対応して配列される、請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項３】
前記ガス供給部は、前記複数のウエハの積載方向に沿って垂直に伸び、前記複数の噴射ノズルは、積載される前記ウエハ間に位置するように配列される、請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項４】
前記ガス供給部は、前記反応ガスを冷却させるように、前記ガスラインの縁に沿って備えられて冷媒が流れる冷却ラインをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項５】
前記ガス供給部は、第１の反応ガスを供給する第１のガスラインと、第２の反応ガスを供給する第２のガスラインとを含み、前記第１のガスライン及び前記第２のガスラインは、前記冷却ラインの内部に配置される、請求項４に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項６】
前記ガス供給部は、一つ以上備えられ、それぞれ、同一の反応ガスを供給するか又は相違する反応ガスを区分して供給する、請求項１から５のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項７】
前記ガス供給部は、前記ガスライン及び前記冷却ラインと連通し、前記複数のウエハを囲むように、前記ウエハの縁に沿ってウエハと水平に備えられて反応ガスを噴射する補助ラインをさらに含む、請求項４から５のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項８】
前記補助ラインは、前記複数のウエハより大きな直径の環状を有し、前記ガスラインと連通して供給された反応ガスを噴射する複数の噴射ノズルを備える補助ガスラインと、前記冷却ラインと連通して前記反応ガスを冷却させるように前記補助ガスラインの縁に沿って備えられて冷媒が流れる補助冷却ラインとを含む、請求項７に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項９】
前記補助ガスラインは、第１の反応ガスを供給する第１の補助ガスラインと、第２の反応ガスを供給する第２の補助ガスラインとを含む、請求項８に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１０】
前記補助ラインは、積載される前記ウエハ間に位置したり、前記ウエハの各側面と向かい合ったりするように、前記ウエハの積載間隔に対応して配列される、請求項７から９のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１１】
前記複数の噴射ノズルから噴射される前記反応ガスが、前記ウエハのそれぞれの上面と下面に噴射されて流れるように、前記反応ガスの流れを案内するガイド部をさらに含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１２】
前記ガイド部は、前記複数の噴射ノズルのそれぞれと前記ウエハとの間に配置され、前記ウエハから前記複数の噴射ノズルのそれぞれへと断面積が減少するように前記複数の噴射ノズルのそれぞれに向かってそれぞれ傾斜して相接する上部傾斜面と下部傾斜面とを含む、請求項１１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１３】
前記ガイド部は、前記積載されたウエハの各側面と向かい合うように、前記ウエハの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられる、請求項１１又は１２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１４】
前記ガイド部は、前記積載されたウエハ間の空間と向かい合うように、前記ウエハの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられる、請求項１１又は１２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１５】
前記ガイド部は、前記ウエハホルダーから前記複数の噴射ノズルへと伸びて、前記ウエハの積載方向に沿って垂直に配列されて備えられる、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１６】
前記ガイド部は、少なくとも一対の支持ピンによって前記ウエハの積載方向に沿って垂直に配列されて備えられ、前記複数の噴射ノズルと向かい合うように、前記ウエハホルダーに取り外し可能に取り付けられる、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１７】
前記ウエハホルダーと連結されて前記ウエハホルダーを回転させる回転駆動部をさらに含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１８】
前記ウエハの表面に成長される前記半導体エピ薄膜は、第１の導電型半導体層、活性層、第２の導電型半導体層の順に形成された発光構造物を含む請求項１から１７のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１９】
前記発光構造物は、前記第１の導電型半導体層上及び前記第２の導電型半導体層上にそれぞれ形成される第１の電極及び第２の電極をさらに含む、請求項１８に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２０】
前記第１の電極は、メサエッチングされて一部が露出される前記第１の導電型半導体層上に形成され、前記第２の電極は、前記第２の導電型半導体層上に形成される透明電極層上に形成される、請求項１９に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２１】
ウエハホルダーに複数のウエハを予め定められた間隔で積載して取り付け、内部空間を有する内部管と、前記内部管を覆って気密を維持する上部管とを有する反応チャンバーの前記内部管内に前記ウエハホルダーを配置する段階と、
前記内部管と前記ウエハホルダーとの間で前記ウエハの積載方向に沿って垂直に伸びて備えられるガス供給部を介して外部からの反応ガスを前記ウエハに噴射する段階と、
前記ガス供給部から噴射される前記反応ガスが、各ウエハの表面に沿って流れるようにすることで、各ウエハの表面に半導体エピ薄膜を成長させる段階と、
を含み
前記ウエハの表面に成長される前記半導体エピ薄膜は、第１の導電型半導体層、活性層、第２の導電型半導体層の順に成長されて発光構造物を形成する、半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２２】
前記ウエハホルダーを内部管内に配置する段階は、
前記ウエハホルダーに、垂直方向に沿って予め定められた間隔に配列された複数のガイド部を備える段階をさらに含む、請求項２１に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２３】
前記複数のガイド部を備える段階において、
前記複数のガイド部は、それぞれ、前記積載されたウエハの各側面と向かい合ったり、前記積載されたウエハ間の空間と向かい合ったりするように、前記ウエハの積載間隔に対応して垂直に配列されて備えられる、請求項２２に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２４】
前記反応ガスを前記ウエハに噴射する段階において、
前記ガス供給部は、前記反応チャンバー内部に前記反応ガスを供給する少なくとも一つのガスラインと、前記ガスラインと連通して前記反応ガスを前記ウエハのそれぞれに噴射する複数の噴射ノズルとを有する、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２５】
前記複数の噴射ノズルは、積載された前記ウエハの各側面と向かい合ったり、積載された前記ウエハ間に位置したりするように、前記ウエハの積載間隔に対応して配列される、請求項２４に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２６】
前記ガス供給部は、前記反応ガスを冷却させるように、前記ガスラインの縁に沿って備えられて冷媒が流れる冷却ラインをさらに含む、請求項２４または２５に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２７】
前記ガス供給部は、一つ以上備えられ、それぞれ、同一の反応ガスを供給するか又は相違する反応ガスを区分して供給する、請求項２１に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【請求項２８】
前記半導体エピ薄膜を成長させる段階は、
前記第１の導電型半導体層上及び前記第２の導電型半導体層上に、それぞれ第１の電極及び第２の電極を形成する段階をさらに含む、請求項２１から２７のいずれか一項に記載の半導体エピ薄膜の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−２３３６９（Ｐ２０１２−２３３６９Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５１１６９（Ｐ２０１１−１５１１６９）
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（５０９１５６５３８）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (114)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（５０９１５６５３８）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (114)
【Ｆターム（参考）】
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