気相成長装置
【課題】基板面内で非対称な結晶特性を持っている基板に対して、エピタキシャル薄膜の面内分布を打ち消すことが可能な温度分布を得ることができる気相成長装置を提供する。
【解決手段】有機金属気相成長装置１１０は、（ａ）非対称なオフ角度分布を有する基板１１１の主面上にエピタキシャル薄膜を形成する気相成長装置であって、（ｂ）基板１１１のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンで溝加工が表面に施されており、溝加工が施された表面を基板１１１の主面の裏側に対向するようにして配置される均熱板１１４と、（ｃ）基板１１１の主面を下にした状態で周回部分に基板１１１が配置されて、基板１１１と均熱板１１４とを一緒に周方向に回転させるサセプタ１１２と、（ｄ）均熱板１１４を通して基板１１１を加熱して、基板面内で非対称な温度分布を生み出すヒータ１１３とを備える。
【解決手段】有機金属気相成長装置１１０は、（ａ）非対称なオフ角度分布を有する基板１１１の主面上にエピタキシャル薄膜を形成する気相成長装置であって、（ｂ）基板１１１のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンで溝加工が表面に施されており、溝加工が施された表面を基板１１１の主面の裏側に対向するようにして配置される均熱板１１４と、（ｃ）基板１１１の主面を下にした状態で周回部分に基板１１１が配置されて、基板１１１と均熱板１１４とを一緒に周方向に回転させるサセプタ１１２と、（ｄ）均熱板１１４を通して基板１１１を加熱して、基板面内で非対称な温度分布を生み出すヒータ１１３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャル薄膜の組成面内均一性を向上させるための均熱板を有する気相成長装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、化合物半導体薄膜の形成方法において、基板上にエピタキシャル薄膜を形成する有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）が注目されている。有機金属気相成長法では、原料ガスが、キャリアガスと共に、反応炉に導入されて、反応炉内で加熱されて、基板付近で熱分解される。これによって、半導体結晶をエピタキシャル成長させた薄膜（以下、エピタキシャル薄膜と呼称する。）が基板上に形成される。
【０００３】
ここで、所望のエピタキシャル薄膜を基板上に均一に形成するにあたって、基板上の温度分布を一様化することが重要になる。これについては、加熱手段であるヒータと基板との間に、外周に向かって厚さが薄くなる均熱板を設置する方法（以下、一例目の方法と呼称する。）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
具体的には、図１１に示すように、有機金属気相成長装置１０では、ガス供給口１６からガス排気口１７へ原料ガスが流通する反応炉１８の上部壁に、回転可能に構成されている板状のサセプタ１２が設置されている。サセプタ１２には、気相エピタキシャル成長の対象である基板１１とほぼ同じ形状の開口部が形成されている。開口部には、表面を下向きにして裏面を露出させた状態で支持される基板１１が収納される。
【０００５】
また、有機金属気相成長装置１０では、基板１１を加熱するヒータ１３に面して均熱板１４がサセプタ１２の開口部にはめ込まれている。図１２（Ａ）に示すように、均熱板１４には、傾斜面１４ａのように、水平面に対して傾斜角θの傾斜がつけられており、サセプタ１２の内周１２ａから外周１２ｂに向かうに従って厚さが薄くなっている。これによって、図１２（Ｂ）に示すように、基板１１上の温度分布が一様になり、エピタキシャル薄膜の均一性が向上する。
【０００６】
ただし、一例目の方法では、一様な特性を持つ基板上の温度分布を一様にすることによって、エピタキシャル薄膜の特性を一様化することが実現されている。このため、線対称や回転対称でない非対称な構造や特性を持つ基板上にエピタキシャル成長させる場合には、基板面内で一様な特性を得ることが一般的に困難である。
【０００７】
これに対して、非対称な構造や特性を持つ基板上に一様な特性を持つエピタキシャル薄膜を成長させる方法として、公転機能を持つ成長炉のガス分布に起因するエピタキシャル薄膜の特性分布を利用して、基板の特性を打ち消そうとする方法（以下、二例目の方法と呼称する。）が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−８５８５０号公報
【特許文献２】特開２００８−２４４３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、二例目の方法では、ガスフローの上流下流に関連したガスの分布効果を利用している。このため、基板の設置状態を常に一定に保つことが必須である。また、複数の基板を設置でき、かつ自公転機能を有する有機金属気相成長装置では、二例目の方法のように、ガスフローの上流下流に関連したガスの分布効果が期待できず、基板面内で一様な特性を持つエピタキシャル薄膜を得ることが困難である。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みて、基板面内で非対称な結晶特性を持っている基板に対して、エピタキシャル薄膜の面内分布を打ち消すことが可能な温度分布を得ることができる気相成長装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係わる気相成長装置は、下記に示す特徴を備える。
（ＣＬ１）本発明に係わる気相成長装置は、（ａ）非対称なオフ角度分布を有する基板の主面上にエピタキシャル薄膜を形成する気相成長装置であって、（ｂ）前記基板のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンで溝加工が表面に施されており、溝加工が施された表面を前記基板の主面の裏側に対向するようにして配置される均熱板と、（ｃ）前記基板の主面を下にした状態で周回部分に前記基板が配置されて、前記基板と前記均熱板とを一緒に周方向に回転させるサセプタと、（ｄ）前記均熱板を通して前記基板を加熱して、基板面内で非対称な温度分布を生み出す加熱手段とを備える。
【００１２】
（ＣＬ２）上記（ＣＬ１）に記載の気相成長装置は、前記均熱板の表面が複数の領域に分かれており、領域ごとに異なる形態で凸凹が形成されている。
（ＣＬ３）上記（ＣＬ２）に記載の気相成長装置は、領域ごとに深さが異なる溝が形成されている。
【００１３】
（ＣＬ４）上記（ＣＬ２）に記載の気相成長装置は、領域ごとにピッチが異なる溝が形成されている。
（ＣＬ５）上記（ＣＬ１）に記載の気相成長装置は、前記基板と前記均熱板とを保持して一緒に自転させる保持手段を備える。
【００１４】
（ＣＬ６）上記（ＣＬ１）に記載の気相成長装置は、前記均熱板が前記基板と接触している。
（ＣＬ７）上記（ＣＬ１）に記載の気相成長装置は、前記均熱板が前記基板と非接触である。
【００１５】
なお、本発明は、気相成長装置として実現されるだけではなく、下記に示す気相成長方法として実現されるとしてもよい。
（ＣＬ８）本発明に係わる気相成長方法は、（ａ）非対称なオフ角度分布を有する基板の主面上にエピタキシャル薄膜を形成する気相成長方法であって、（ｂ）前記基板の主面を下にした状態でサセプタの周回部分に前記基板を配置して、（ｃ）前記基板のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンで溝加工が表面に施された均熱板を、溝加工が施された表面を前記基板の主面の裏側に対向するようにして配置して、（ｄ）前記サセプタで前記基板と前記均熱板とを一緒に周方向に回転させながら、加熱手段で前記均熱板を通して前記基板を加熱して、基板面内で非対称な温度分布を生み出す。
【発明の効果】
【００１６】
以上、本発明では、基板のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンが均熱板に形成されている。これによって、窒化物半導体基板のように、面内で非対称な結晶特性を有する基板に対して、エピタキシャル薄膜の面内分布を打ち消すことが可能な基板表面の温度分布を得ることができる。これに伴い、基板面内で一様性の高いエピタキシャル薄膜を得ることができる。結果、デバイス作製における歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１における有機金属気相成長装置を示す図である。
【図２】実施の形態１における均熱板の形状を示す図である。
【図３】（Ａ）は、実施の形態１における均熱板と基板との位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、基板表面の温度分布を示す図である。
【図４】従来の均熱板を使用して、基板上にＩｎＧａＮ量子井戸構造をエピタキシャル成長させた場合のＰＬピーク波長の面内分布を示す図である。
【図５】従来の均熱板と基板とを接触させた場合のＰＬピーク波長の面内分布を示す図である。
【図６】基板上にＩｎＧａＮ量子井戸構造をエピタキシャル成長させた場合のＰＬピーク波長の成長温度依存性を示す図である。
【図７】実施の形態１における均熱板を使用して、基板上にＩｎＧａＮ量子井戸構造をエピタキシャル成長させた場合のＰＬピーク波長の分布を示す図である。
【図８】（Ａ）は、実施の形態２における均熱板と基板との位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、基板表面の温度分布を示す図である。
【図９】実施の形態２における均熱板を使用して、均熱板と基板とを非接触とした場合のＰＬピーク波長の分布を示す図である。
【図１０】（Ａ）は、他の実施の形態における均熱板と基板との位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、基板表面の温度分布を示す図である。
【図１１】従来の有機金属気相成長装置を示す図である。
【図１２】（Ａ）は、従来の均熱板の形状を示す図であり、（Ｂ）は、基板表面の温度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明に係わる実施の形態１について説明する。
＜構成＞
ここでは、一例として、図１に示すように、有機金属気相成長装置１１０は、自公転機能を有するフェイスダウン型の有機金属気相成長装置である。
【００１９】
具体的には、有機金属気相成長装置１１０では、反応炉１１８の内部に、自身の中心軸を回転軸として回転可能な機能（以下、公転機能と呼称する。）を有するサセプタ１１２が設置されている。サセプタ１１２の周回部分には、自身の中心軸を回転軸として回転可能な機能（以下、自転機能と呼称する。）を有する基板保持部１１５が周方向に沿って複数設置される。各基板保持部１１５には、主面を下にした状態で基板１１１が設置される。基板１１１の主面の裏側には、基板１１１と接触するように、円形状の均熱板１１４が設置される。サセプタ１１２の上方には、サセプタ１１２の周回部分に設置された複数の基板保持部１１５を覆うように、中央部と端部とで温度差がなく一定の温度で加熱するヒータ１１３が設置されている。基板１１１と均熱板１１４とは、基板保持部１１５によって固定される。基板保持部１１５は、基板１１１と均熱板１１４とを組み合わせた状態で、サセプタ１１２の周回部分に設置される。基板１１１と均熱板１１４とは、自転・公転しながら、ヒータ１１３で加熱される。このとき、基板１１１と均熱板１１４とは、基板保持部１１５で保持されて一緒に回転して、サセプタ１１２で一緒に周方向に回転する。基板１１１は、均熱板１１４を通して基板面内で非対称な温度分布が得られるように、ヒータ１１３で加熱される。
【００２０】
なお、基板保持部１１５の回転軸（自転軸）は、サセプタ１１２の回転軸（公転軸）に平行である。基板保持部１１５の自転速度とサセプタ１１２の公転速度との比は、２：１である。
【００２１】
また、有機金属気相成長装置１１０では、原料ガスが、キャリアガスと共に、ガス供給口１１６から反応炉１１８に導入される。サセプタ１１２の中央部から外周部に向かって原料ガスが流れる。原料ガスが、反応炉１１８内で加熱されて、基板１１１付近で熱分解される。エピタキシャル薄膜が基板１１１の主面上に形成される。
【００２２】
ここで、基板１１１は、中心を基準として非対称なオフ角度分布を有しており、基板面内で結晶特性が異なる窒化物半導体基板である。特に、窒化物半導体基板では、混晶層のＩｎ組成では、オフ角度分布の影響を強く受けることが知られている。このため、基板面内の温度分布を一様にしても、基板面内のオフ角度分布により、混晶層の組成で取り込まれるＩｎの量が基板面内で一様にならないという問題がある。
【００２３】
そこで、有機金属気相成長装置１１０では、非対称なオフ角度分布を有する基板１１１に一様な結晶特性を有するエピタキシャル薄膜を成長させるために、エピタキシャル薄膜の面内分布を打ち消すことが可能な温度分布を形成する。具体的には、温度分布を一定とした場合において、基板面内で特性Ｉｎ組成が異なってしまう基板を用いて、温度分布を基板面内で形成させて膜特性分布を一様とする。このため、基板表面内で非対称な温度分布を生み出すために、基板１１１のオフ角度分布に合わせて、中心を基準として非対称な溝パターンで溝加工が表面に施された均熱板１１４を使用する。
【００２４】
ここでは、一例として、図２に示すように、均熱板１１４では、材質が炭化珪素（ＳｉＣ）であり、直径が５２．６ｍｍであり、厚みが５．５ｍｍであり、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４領域に分かれており、均熱板１１４のＸ方向の一端から他端に向かって、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に配置されている。領域Ａ，Ｂ，Ｃの各領域には、溝加工が施されており、溝の断面形状を矩形として、縞状の凸凹が形成されている。領域ＡのＸ方向寸法は、１３．３ｍｍであり、領域ＤのＸ方向寸法と同じである。領域ＢのＸ方向寸法は、１３ｍｍであり、領域ＣのＸ方向寸法と同じである。
【００２５】
領域Ａでは、Ｙ方向に沿って、幅１ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝が２ｍｍのピッチで形成されている。領域Ｂでは、Ｙ方向に沿って、幅１ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝が３ｍｍのピッチで形成されている。領域Ｃでは、Ｙ方向に沿って、幅１ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝が４ｍｍのピッチで形成されている。領域Ｄでは、溝が形成されず、フラットな状態である。すなわち、領域Ａ，Ｂ，Ｃには、領域Ａ，Ｂ，Ｃの順にピッチが大きくなる溝が形成されている。領域Ｄには、溝が形成されていない。つまり、均熱板１１４のＸ方向の一端から他端に向かって、ピッチが大きくなるように、またはピッチが小さくなるように、溝が形成されている。
【００２６】
また、図３（Ａ）に示すように、均熱板１１４は、基板１１１の主面の裏側と接触する。基板１１１は、オフ角度の小さな領域から順に領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと接触する。ここで、均熱板１１４の溝部分は、基板１１１と直接接触せず、窒化物基板１１１と均熱板１１４との接触面積は、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に、大きくなっている。これに伴い、図３（Ｂ）に示すように、基板１１１の表面温度の分布として、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各領域に対応する部分の順に、段階的に基板温度が上がる温度分布が得られる。これによって、基板１１１上のＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布が、基板１１１の温度分布によって打ち消される。
【００２７】
＜比較＞
ここで、従来の有機金属気相成長装置１０と本実施の形態における有機金属気相成長装置１１０との比較結果について説明する。ＩｎＧａＮ量子井戸構造の有機金属気相成長では、III族源であるＧａ原料にトリメチルガリウム（ＴＭＡ）を用い、Ｉｎ原料にトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用いる。Ｖ族源であるＮ原料にアンモニア（ＮＨ３）を用い、キャリアガスに窒素（N）を用いている。なお、従来の有機金属気相成長装置１０を使用して、窒化物半導体基板上にＩｎＧａＮ量子井戸構造を、基板温度８００℃でエピタキシャル成長させた場合のフォトルミネセンス発光ピークの波長（以下、ＰＬピーク波長と呼称する。）の面内分布を図４に示す。図４に示す点線部分の波長分布を図５に示す。ＩｎＧａＮ量子井戸のＩｎ組成の成長温度（基板表面温度）に応じて変化するＰＬピーク波長の分布を図６に示す。有機金属気相成長装置１１０を使用して、窒化物半導体基板上にＩｎＧａＮ量子井戸構造をエピタキシャル成長させた場合において、図４に示す点線部分に相当する波長分布を図７に示す。
【００２８】
なお、図４，５，７において、窒化物半導体基板のオフ角度が小さい方の端を０ｍｍとしている。図６は、従来の有機金属気相成長装置１０を使用した場合には、基板表面温度を均一にしてエピタキシャル成長させたものである。また、本実施の形態における有機金属気相成長１１０を使用した場合には、均熱板１１４によって基板表面温度分布を持たせて基板オフ角度分布より生じるＩｎＧａＮ膜のＰＬ波長分布を成長温度分布にて相殺させて一様化を図ったものである。
【００２９】
まず、図１１に示す従来の有機金属気相成長装置１０を使用して、窒化物半導体基板上に半導体素子を作製したとする。この場合において、従来の平坦な均熱板１４が使用されて、窒化物半導体基板上にエピタキシャル薄膜が形成される。窒化物半導体基板上に形成されたエピタキシャル薄膜については、図４、図５に示すように、窒化物半導体基板のオフ角度分布に応じて、ＰＬピーク波長の分布が変化する。例えば、位置０ｍｍ−１０ｍｍのように、窒化物半導体基板のオフ角度が大きい領域では、短波のＰＬピーク波長が見られる。位置３０ｍｍ−４０ｍｍのように、窒化物半導体基板のオフ角度が小さい領域では、長波のＰＬピーク波長が見られる。
【００３０】
これに対して、有機金属気相成長装置１１０を使用して、窒化物半導体基板上に半導体素子を作製したとする。この場合において、図２に示す非対称な溝パターンが形成された均熱板１１４が使用されて、窒化物半導体基板上にエピタキシャル薄膜が形成される。窒化物半導体基板上に形成されたエピタキシャル薄膜については、図７に示す波長分布のように、図５に示す波長分布よりも、面内分布が一様に改善される。例えば、位置０ｍｍ−１０ｍｍのように、窒化物半導体基板のオフ角度が大きい領域では、ＰＬピーク波長が長くなる。位置３０ｍｍ−４０ｍｍのように、窒化物半導体基板のオフ角度が小さい領域では、ＰＬピーク波長が短くなる。
【００３１】
一般的に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布は、図４、図５に示すように、窒化物半導体基板のオフ角度分布に応じて変化することが知られている。また、ＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布は、成長温度の影響を強く受けることが知られている。図６に示すように、成長温度が下がると、ＰＬピーク波長が長くなり、成長温度が上がると、ＰＬピーク波長が短くなることが窺える。すなわち、ＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布は、窒化物半導体基板のオフ角度分布と、均熱板によって生み出される温度分布との影響を強く受ける。図７に示す結果は、窒化物半導体基板のオフ角度分布により生じる面内のＩｎ組成分布が、図２に示す非対称な溝パターンが形成された均熱板１１４が生み出す温度分布によって打ち消されることによって、得られたものである。
【００３２】
また、ＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布に応じてＰＬピーク波長の分布が変化すると、デバイス作製における歩留りが低下する原因になる。
これらの点を踏まえて、有機金属気相成長装置１１０を使用した場合には、従来の有機金属気相成長装置１０を使用した場合と比べて、窒化物半導体基板上のＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布を小さくすることができる。これによって、デバイス作製における歩留りを向上させることができる。
【００３３】
＜まとめ＞
以上、本実施の形態では、基板のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンが均熱板に形成されている。これによって、窒化物半導体基板のように、面内で非対称な結晶特性を有する基板に対して、エピタキシャル薄膜の面内分布を打ち消すことが可能な基板表面の温度分布を得ることができる。これに伴い、基板面内で一様性の高いエピタキシャル薄膜を得ることができる。結果、デバイス作製における歩留りを向上させることができる。
【００３４】
（実施の形態２）
以下、本発明に係わる実施の形態２について説明する。
＜構成＞
図８（Ａ）に示すように、均熱板２１４は、実施の形態１における均熱板１１４と比べて、基板１１１の主面の裏側と非接触である点が異なる。ここでは、一例として、均熱板２１４と基板１１１との間隔が１５０μｍに設定されている。溝の深さが１００μｍに設定されている。均熱板２１４の溝領域と基板１１１との距離が、均熱板２１４と基板１１１との間隔（１５０μｍ）と溝の深さ（１００μｍ）とを足した値（２５０μｍ）になる。このとき、図８（Ｂ）に示すように、基板１１１の表面温度の分布として、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各領域に対応する部分の順に、段階的に基板温度が上がる温度分布が得られる。これは、均熱板２１４の溝領域から基板１１１が受ける熱放射量が、均熱板２１４と基板１１１との間隔が大きくなることで、少なくなっているためである。これによって、均熱板２１４と基板１１１とを平行にした状態で、均熱板２１４と基板１１１との間に隙間を設けても、基板１１１が受ける熱放射量の違いによって、実施の形態１と同様な傾向の温度分布が生じる。
【００３５】
なお、均熱板２１４は、実施の形態１における均熱板１１４と同様の溝加工が施されている。また、基板１１１のオフ角度の小さな領域から順に、均熱板２１４の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが個別に対応する。
【００３６】
これによって、実施の形態１と同様に、エピタキシャル成長後のＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成は、基板１１１のオフ角度分布、及び均熱板２１４によって生み出される温度分布の足し合わせとなって現れる。このことから、図９に示すように、図５に示すＰＬピーク波長よりも、面内分布が一様に改善されている。なお、図９において、窒化物半導体基板のオフ角度が小さい方の端を０ｍｍとしている。
【００３７】
＜まとめ＞
以上、本実施の形態では、基板１１１と均熱板２１４とを非接触にしても、実施の形態１と同様に、従来の平坦な均熱板１４を使用した場合に比べて、基板１１１上のＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布を小さくすることができる。結果、デバイス作製における歩留りを向上させることができる。
【００３８】
＜変形例＞
（１）なお、実施の形態１では、均熱板１１４の領域を４分割としているが、基板のオフ角度分布の大きさ、及び温度分布の平滑化に応じて分割領域数を増やしてもよい。同様に、実施の形態２では、均熱板２１４の領域を４分割としているが、基板のオフ角度分布の大きさ、及び温度分布の平滑化に応じて分割領域数を増やしてもよい。
【００３９】
（２）なお、実施の形態１では、溝の深さを０．１ｍｍとしているが、均熱板１１４の厚さに応じて２ｍｍ程度まで溝の深さを変化させるとしてもよいし、領域ごとに溝の深さを変化させるとしてもよい。同様に、実施の形態２では、溝の深さを０．１ｍｍとしているが、均熱板２１４の厚さに応じて２ｍｍ程度まで溝の深さを変化させるとしてもよいし、領域ごとに溝の深さを変化させるとしてもよい。
【００４０】
（３）なお、実施の形態１では、溝の幅を１ｍｍとしているが、０．４ｍｍ以上、１ｍｍ以下の範囲内で溝の幅を変化させるとしてもよいし、領域ごとに溝の幅を変化させるとしてもよい。実施の形態２では、溝の幅を１ｍｍとしているが、０．４ｍｍ以上、１ｍｍ以下の範囲内で溝の幅を変化させるとしてもよいし、領域ごとに溝の幅を変化させるとしてもよい。
【００４１】
（４）なお、実施の形態１では、溝のピッチを２ｍｍ以上としているが、溝の幅に応じて溝のピッチを変化させるとしてもよい。好ましくは、ピッチが０．８ｍｍ以上である。同様に、実施の形態２では、溝のピッチを２ｍｍ以上としているが、溝の幅に応じて溝のピッチを変化させるとしてもよい。好ましくは、ピッチが０．８ｍｍ以上である。
【００４２】
（５）なお、実施の形態２では、均熱板２１４と基板１１１との間隔を１５０μｍとしているが、１０μｍ以上の間隔を設けていればよい。
（６）なお、実施の形態１，２では、溝の断面形状を矩形としているが、図１０（Ａ）に示すように、溝の断面形状を三角形としてもよい。溝の断面形状が三角形である場合には、溝の断面形状が矩形である場合に比べ、均熱板３１４から基板１１１が受ける単位領域辺りの熱放射量を、増加させることが可能である。さらに、均熱板３１４と基板１１１との間隔を３００μｍ以上と大きくすることで、均熱板３１４の溝領域内での表面積の違いによる熱放射の影響を顕著にすることができる。このとき、各領域の表面積は、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に小さくなっている。このことから、均熱板３１４から熱放射で得られる熱が、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に小さくなっている。図１０（Ｂ）に示すように、基板１１１の表面温度の分布として、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各領域に対応する部分の順に、段階的に基板温度が下がる温度部分を得ることも可能となる。これによって、均熱板３１４と基板１１１との間隔を制御することで領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの温度分布を段階的に高く設定することも低く設定することも可能となる。
【００４３】
（７）なお、実施の形態１，２では、自公転機能を有する有機金属気相成長装置を使用しているが、公転機能のみを有した有機金属気相成長装置においても、基板１１１の表面温度の不均一性を生み出すことが可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００４４】
（８）なお、実施の形態１，２では、フェイスダウン型の有機金属気相成長装置を使用しているが、フェイスアップ型の有機金属気相成長装置を使用するとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、エピタキシャル薄膜の組成面内均一性を向上させるための均熱板を有する有機金属気相成長装置などとして、利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 有機金属気相成長装置
１１ 基板
１２ サセプタ
１２ａ 内周
１２ｂ 外周
１３ ヒータ
１４ 均熱板
１４ａ 傾斜面
１６ ガス供給口
１７ ガス排気口
１８ 反応炉
１１０ 有機金属気相成長装置
１１１ 基板
１１２ サセプタ
１１３ ヒータ
１１４ 均熱板
１１５ 基板保持部
１１６ ガス供給口
１１７ ガス排気口
１１８ 反応炉
２１４ 均熱板
３１４ 均熱板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャル薄膜の組成面内均一性を向上させるための均熱板を有する気相成長装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、化合物半導体薄膜の形成方法において、基板上にエピタキシャル薄膜を形成する有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）が注目されている。有機金属気相成長法では、原料ガスが、キャリアガスと共に、反応炉に導入されて、反応炉内で加熱されて、基板付近で熱分解される。これによって、半導体結晶をエピタキシャル成長させた薄膜（以下、エピタキシャル薄膜と呼称する。）が基板上に形成される。
【０００３】
ここで、所望のエピタキシャル薄膜を基板上に均一に形成するにあたって、基板上の温度分布を一様化することが重要になる。これについては、加熱手段であるヒータと基板との間に、外周に向かって厚さが薄くなる均熱板を設置する方法（以下、一例目の方法と呼称する。）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
具体的には、図１１に示すように、有機金属気相成長装置１０では、ガス供給口１６からガス排気口１７へ原料ガスが流通する反応炉１８の上部壁に、回転可能に構成されている板状のサセプタ１２が設置されている。サセプタ１２には、気相エピタキシャル成長の対象である基板１１とほぼ同じ形状の開口部が形成されている。開口部には、表面を下向きにして裏面を露出させた状態で支持される基板１１が収納される。
【０００５】
また、有機金属気相成長装置１０では、基板１１を加熱するヒータ１３に面して均熱板１４がサセプタ１２の開口部にはめ込まれている。図１２（Ａ）に示すように、均熱板１４には、傾斜面１４ａのように、水平面に対して傾斜角θの傾斜がつけられており、サセプタ１２の内周１２ａから外周１２ｂに向かうに従って厚さが薄くなっている。これによって、図１２（Ｂ）に示すように、基板１１上の温度分布が一様になり、エピタキシャル薄膜の均一性が向上する。
【０００６】
ただし、一例目の方法では、一様な特性を持つ基板上の温度分布を一様にすることによって、エピタキシャル薄膜の特性を一様化することが実現されている。このため、線対称や回転対称でない非対称な構造や特性を持つ基板上にエピタキシャル成長させる場合には、基板面内で一様な特性を得ることが一般的に困難である。
【０００７】
これに対して、非対称な構造や特性を持つ基板上に一様な特性を持つエピタキシャル薄膜を成長させる方法として、公転機能を持つ成長炉のガス分布に起因するエピタキシャル薄膜の特性分布を利用して、基板の特性を打ち消そうとする方法（以下、二例目の方法と呼称する。）が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−８５８５０号公報
【特許文献２】特開２００８−２４４３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、二例目の方法では、ガスフローの上流下流に関連したガスの分布効果を利用している。このため、基板の設置状態を常に一定に保つことが必須である。また、複数の基板を設置でき、かつ自公転機能を有する有機金属気相成長装置では、二例目の方法のように、ガスフローの上流下流に関連したガスの分布効果が期待できず、基板面内で一様な特性を持つエピタキシャル薄膜を得ることが困難である。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みて、基板面内で非対称な結晶特性を持っている基板に対して、エピタキシャル薄膜の面内分布を打ち消すことが可能な温度分布を得ることができる気相成長装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係わる気相成長装置は、下記に示す特徴を備える。
（ＣＬ１）本発明に係わる気相成長装置は、（ａ）非対称なオフ角度分布を有する基板の主面上にエピタキシャル薄膜を形成する気相成長装置であって、（ｂ）前記基板のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンで溝加工が表面に施されており、溝加工が施された表面を前記基板の主面の裏側に対向するようにして配置される均熱板と、（ｃ）前記基板の主面を下にした状態で周回部分に前記基板が配置されて、前記基板と前記均熱板とを一緒に周方向に回転させるサセプタと、（ｄ）前記均熱板を通して前記基板を加熱して、基板面内で非対称な温度分布を生み出す加熱手段とを備える。
【００１２】
（ＣＬ２）上記（ＣＬ１）に記載の気相成長装置は、前記均熱板の表面が複数の領域に分かれており、領域ごとに異なる形態で凸凹が形成されている。
（ＣＬ３）上記（ＣＬ２）に記載の気相成長装置は、領域ごとに深さが異なる溝が形成されている。
【００１３】
（ＣＬ４）上記（ＣＬ２）に記載の気相成長装置は、領域ごとにピッチが異なる溝が形成されている。
（ＣＬ５）上記（ＣＬ１）に記載の気相成長装置は、前記基板と前記均熱板とを保持して一緒に自転させる保持手段を備える。
【００１４】
（ＣＬ６）上記（ＣＬ１）に記載の気相成長装置は、前記均熱板が前記基板と接触している。
（ＣＬ７）上記（ＣＬ１）に記載の気相成長装置は、前記均熱板が前記基板と非接触である。
【００１５】
なお、本発明は、気相成長装置として実現されるだけではなく、下記に示す気相成長方法として実現されるとしてもよい。
（ＣＬ８）本発明に係わる気相成長方法は、（ａ）非対称なオフ角度分布を有する基板の主面上にエピタキシャル薄膜を形成する気相成長方法であって、（ｂ）前記基板の主面を下にした状態でサセプタの周回部分に前記基板を配置して、（ｃ）前記基板のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンで溝加工が表面に施された均熱板を、溝加工が施された表面を前記基板の主面の裏側に対向するようにして配置して、（ｄ）前記サセプタで前記基板と前記均熱板とを一緒に周方向に回転させながら、加熱手段で前記均熱板を通して前記基板を加熱して、基板面内で非対称な温度分布を生み出す。
【発明の効果】
【００１６】
以上、本発明では、基板のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンが均熱板に形成されている。これによって、窒化物半導体基板のように、面内で非対称な結晶特性を有する基板に対して、エピタキシャル薄膜の面内分布を打ち消すことが可能な基板表面の温度分布を得ることができる。これに伴い、基板面内で一様性の高いエピタキシャル薄膜を得ることができる。結果、デバイス作製における歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１における有機金属気相成長装置を示す図である。
【図２】実施の形態１における均熱板の形状を示す図である。
【図３】（Ａ）は、実施の形態１における均熱板と基板との位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、基板表面の温度分布を示す図である。
【図４】従来の均熱板を使用して、基板上にＩｎＧａＮ量子井戸構造をエピタキシャル成長させた場合のＰＬピーク波長の面内分布を示す図である。
【図５】従来の均熱板と基板とを接触させた場合のＰＬピーク波長の面内分布を示す図である。
【図６】基板上にＩｎＧａＮ量子井戸構造をエピタキシャル成長させた場合のＰＬピーク波長の成長温度依存性を示す図である。
【図７】実施の形態１における均熱板を使用して、基板上にＩｎＧａＮ量子井戸構造をエピタキシャル成長させた場合のＰＬピーク波長の分布を示す図である。
【図８】（Ａ）は、実施の形態２における均熱板と基板との位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、基板表面の温度分布を示す図である。
【図９】実施の形態２における均熱板を使用して、均熱板と基板とを非接触とした場合のＰＬピーク波長の分布を示す図である。
【図１０】（Ａ）は、他の実施の形態における均熱板と基板との位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、基板表面の温度分布を示す図である。
【図１１】従来の有機金属気相成長装置を示す図である。
【図１２】（Ａ）は、従来の均熱板の形状を示す図であり、（Ｂ）は、基板表面の温度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明に係わる実施の形態１について説明する。
＜構成＞
ここでは、一例として、図１に示すように、有機金属気相成長装置１１０は、自公転機能を有するフェイスダウン型の有機金属気相成長装置である。
【００１９】
具体的には、有機金属気相成長装置１１０では、反応炉１１８の内部に、自身の中心軸を回転軸として回転可能な機能（以下、公転機能と呼称する。）を有するサセプタ１１２が設置されている。サセプタ１１２の周回部分には、自身の中心軸を回転軸として回転可能な機能（以下、自転機能と呼称する。）を有する基板保持部１１５が周方向に沿って複数設置される。各基板保持部１１５には、主面を下にした状態で基板１１１が設置される。基板１１１の主面の裏側には、基板１１１と接触するように、円形状の均熱板１１４が設置される。サセプタ１１２の上方には、サセプタ１１２の周回部分に設置された複数の基板保持部１１５を覆うように、中央部と端部とで温度差がなく一定の温度で加熱するヒータ１１３が設置されている。基板１１１と均熱板１１４とは、基板保持部１１５によって固定される。基板保持部１１５は、基板１１１と均熱板１１４とを組み合わせた状態で、サセプタ１１２の周回部分に設置される。基板１１１と均熱板１１４とは、自転・公転しながら、ヒータ１１３で加熱される。このとき、基板１１１と均熱板１１４とは、基板保持部１１５で保持されて一緒に回転して、サセプタ１１２で一緒に周方向に回転する。基板１１１は、均熱板１１４を通して基板面内で非対称な温度分布が得られるように、ヒータ１１３で加熱される。
【００２０】
なお、基板保持部１１５の回転軸（自転軸）は、サセプタ１１２の回転軸（公転軸）に平行である。基板保持部１１５の自転速度とサセプタ１１２の公転速度との比は、２：１である。
【００２１】
また、有機金属気相成長装置１１０では、原料ガスが、キャリアガスと共に、ガス供給口１１６から反応炉１１８に導入される。サセプタ１１２の中央部から外周部に向かって原料ガスが流れる。原料ガスが、反応炉１１８内で加熱されて、基板１１１付近で熱分解される。エピタキシャル薄膜が基板１１１の主面上に形成される。
【００２２】
ここで、基板１１１は、中心を基準として非対称なオフ角度分布を有しており、基板面内で結晶特性が異なる窒化物半導体基板である。特に、窒化物半導体基板では、混晶層のＩｎ組成では、オフ角度分布の影響を強く受けることが知られている。このため、基板面内の温度分布を一様にしても、基板面内のオフ角度分布により、混晶層の組成で取り込まれるＩｎの量が基板面内で一様にならないという問題がある。
【００２３】
そこで、有機金属気相成長装置１１０では、非対称なオフ角度分布を有する基板１１１に一様な結晶特性を有するエピタキシャル薄膜を成長させるために、エピタキシャル薄膜の面内分布を打ち消すことが可能な温度分布を形成する。具体的には、温度分布を一定とした場合において、基板面内で特性Ｉｎ組成が異なってしまう基板を用いて、温度分布を基板面内で形成させて膜特性分布を一様とする。このため、基板表面内で非対称な温度分布を生み出すために、基板１１１のオフ角度分布に合わせて、中心を基準として非対称な溝パターンで溝加工が表面に施された均熱板１１４を使用する。
【００２４】
ここでは、一例として、図２に示すように、均熱板１１４では、材質が炭化珪素（ＳｉＣ）であり、直径が５２．６ｍｍであり、厚みが５．５ｍｍであり、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４領域に分かれており、均熱板１１４のＸ方向の一端から他端に向かって、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に配置されている。領域Ａ，Ｂ，Ｃの各領域には、溝加工が施されており、溝の断面形状を矩形として、縞状の凸凹が形成されている。領域ＡのＸ方向寸法は、１３．３ｍｍであり、領域ＤのＸ方向寸法と同じである。領域ＢのＸ方向寸法は、１３ｍｍであり、領域ＣのＸ方向寸法と同じである。
【００２５】
領域Ａでは、Ｙ方向に沿って、幅１ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝が２ｍｍのピッチで形成されている。領域Ｂでは、Ｙ方向に沿って、幅１ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝が３ｍｍのピッチで形成されている。領域Ｃでは、Ｙ方向に沿って、幅１ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝が４ｍｍのピッチで形成されている。領域Ｄでは、溝が形成されず、フラットな状態である。すなわち、領域Ａ，Ｂ，Ｃには、領域Ａ，Ｂ，Ｃの順にピッチが大きくなる溝が形成されている。領域Ｄには、溝が形成されていない。つまり、均熱板１１４のＸ方向の一端から他端に向かって、ピッチが大きくなるように、またはピッチが小さくなるように、溝が形成されている。
【００２６】
また、図３（Ａ）に示すように、均熱板１１４は、基板１１１の主面の裏側と接触する。基板１１１は、オフ角度の小さな領域から順に領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと接触する。ここで、均熱板１１４の溝部分は、基板１１１と直接接触せず、窒化物基板１１１と均熱板１１４との接触面積は、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に、大きくなっている。これに伴い、図３（Ｂ）に示すように、基板１１１の表面温度の分布として、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各領域に対応する部分の順に、段階的に基板温度が上がる温度分布が得られる。これによって、基板１１１上のＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布が、基板１１１の温度分布によって打ち消される。
【００２７】
＜比較＞
ここで、従来の有機金属気相成長装置１０と本実施の形態における有機金属気相成長装置１１０との比較結果について説明する。ＩｎＧａＮ量子井戸構造の有機金属気相成長では、III族源であるＧａ原料にトリメチルガリウム（ＴＭＡ）を用い、Ｉｎ原料にトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用いる。Ｖ族源であるＮ原料にアンモニア（ＮＨ３）を用い、キャリアガスに窒素（N）を用いている。なお、従来の有機金属気相成長装置１０を使用して、窒化物半導体基板上にＩｎＧａＮ量子井戸構造を、基板温度８００℃でエピタキシャル成長させた場合のフォトルミネセンス発光ピークの波長（以下、ＰＬピーク波長と呼称する。）の面内分布を図４に示す。図４に示す点線部分の波長分布を図５に示す。ＩｎＧａＮ量子井戸のＩｎ組成の成長温度（基板表面温度）に応じて変化するＰＬピーク波長の分布を図６に示す。有機金属気相成長装置１１０を使用して、窒化物半導体基板上にＩｎＧａＮ量子井戸構造をエピタキシャル成長させた場合において、図４に示す点線部分に相当する波長分布を図７に示す。
【００２８】
なお、図４，５，７において、窒化物半導体基板のオフ角度が小さい方の端を０ｍｍとしている。図６は、従来の有機金属気相成長装置１０を使用した場合には、基板表面温度を均一にしてエピタキシャル成長させたものである。また、本実施の形態における有機金属気相成長１１０を使用した場合には、均熱板１１４によって基板表面温度分布を持たせて基板オフ角度分布より生じるＩｎＧａＮ膜のＰＬ波長分布を成長温度分布にて相殺させて一様化を図ったものである。
【００２９】
まず、図１１に示す従来の有機金属気相成長装置１０を使用して、窒化物半導体基板上に半導体素子を作製したとする。この場合において、従来の平坦な均熱板１４が使用されて、窒化物半導体基板上にエピタキシャル薄膜が形成される。窒化物半導体基板上に形成されたエピタキシャル薄膜については、図４、図５に示すように、窒化物半導体基板のオフ角度分布に応じて、ＰＬピーク波長の分布が変化する。例えば、位置０ｍｍ−１０ｍｍのように、窒化物半導体基板のオフ角度が大きい領域では、短波のＰＬピーク波長が見られる。位置３０ｍｍ−４０ｍｍのように、窒化物半導体基板のオフ角度が小さい領域では、長波のＰＬピーク波長が見られる。
【００３０】
これに対して、有機金属気相成長装置１１０を使用して、窒化物半導体基板上に半導体素子を作製したとする。この場合において、図２に示す非対称な溝パターンが形成された均熱板１１４が使用されて、窒化物半導体基板上にエピタキシャル薄膜が形成される。窒化物半導体基板上に形成されたエピタキシャル薄膜については、図７に示す波長分布のように、図５に示す波長分布よりも、面内分布が一様に改善される。例えば、位置０ｍｍ−１０ｍｍのように、窒化物半導体基板のオフ角度が大きい領域では、ＰＬピーク波長が長くなる。位置３０ｍｍ−４０ｍｍのように、窒化物半導体基板のオフ角度が小さい領域では、ＰＬピーク波長が短くなる。
【００３１】
一般的に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布は、図４、図５に示すように、窒化物半導体基板のオフ角度分布に応じて変化することが知られている。また、ＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布は、成長温度の影響を強く受けることが知られている。図６に示すように、成長温度が下がると、ＰＬピーク波長が長くなり、成長温度が上がると、ＰＬピーク波長が短くなることが窺える。すなわち、ＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布は、窒化物半導体基板のオフ角度分布と、均熱板によって生み出される温度分布との影響を強く受ける。図７に示す結果は、窒化物半導体基板のオフ角度分布により生じる面内のＩｎ組成分布が、図２に示す非対称な溝パターンが形成された均熱板１１４が生み出す温度分布によって打ち消されることによって、得られたものである。
【００３２】
また、ＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布に応じてＰＬピーク波長の分布が変化すると、デバイス作製における歩留りが低下する原因になる。
これらの点を踏まえて、有機金属気相成長装置１１０を使用した場合には、従来の有機金属気相成長装置１０を使用した場合と比べて、窒化物半導体基板上のＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布を小さくすることができる。これによって、デバイス作製における歩留りを向上させることができる。
【００３３】
＜まとめ＞
以上、本実施の形態では、基板のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンが均熱板に形成されている。これによって、窒化物半導体基板のように、面内で非対称な結晶特性を有する基板に対して、エピタキシャル薄膜の面内分布を打ち消すことが可能な基板表面の温度分布を得ることができる。これに伴い、基板面内で一様性の高いエピタキシャル薄膜を得ることができる。結果、デバイス作製における歩留りを向上させることができる。
【００３４】
（実施の形態２）
以下、本発明に係わる実施の形態２について説明する。
＜構成＞
図８（Ａ）に示すように、均熱板２１４は、実施の形態１における均熱板１１４と比べて、基板１１１の主面の裏側と非接触である点が異なる。ここでは、一例として、均熱板２１４と基板１１１との間隔が１５０μｍに設定されている。溝の深さが１００μｍに設定されている。均熱板２１４の溝領域と基板１１１との距離が、均熱板２１４と基板１１１との間隔（１５０μｍ）と溝の深さ（１００μｍ）とを足した値（２５０μｍ）になる。このとき、図８（Ｂ）に示すように、基板１１１の表面温度の分布として、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各領域に対応する部分の順に、段階的に基板温度が上がる温度分布が得られる。これは、均熱板２１４の溝領域から基板１１１が受ける熱放射量が、均熱板２１４と基板１１１との間隔が大きくなることで、少なくなっているためである。これによって、均熱板２１４と基板１１１とを平行にした状態で、均熱板２１４と基板１１１との間に隙間を設けても、基板１１１が受ける熱放射量の違いによって、実施の形態１と同様な傾向の温度分布が生じる。
【００３５】
なお、均熱板２１４は、実施の形態１における均熱板１１４と同様の溝加工が施されている。また、基板１１１のオフ角度の小さな領域から順に、均熱板２１４の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが個別に対応する。
【００３６】
これによって、実施の形態１と同様に、エピタキシャル成長後のＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成は、基板１１１のオフ角度分布、及び均熱板２１４によって生み出される温度分布の足し合わせとなって現れる。このことから、図９に示すように、図５に示すＰＬピーク波長よりも、面内分布が一様に改善されている。なお、図９において、窒化物半導体基板のオフ角度が小さい方の端を０ｍｍとしている。
【００３７】
＜まとめ＞
以上、本実施の形態では、基板１１１と均熱板２１４とを非接触にしても、実施の形態１と同様に、従来の平坦な均熱板１４を使用した場合に比べて、基板１１１上のＩｎＧａＮ量子井戸構造のＩｎ組成の面内分布を小さくすることができる。結果、デバイス作製における歩留りを向上させることができる。
【００３８】
＜変形例＞
（１）なお、実施の形態１では、均熱板１１４の領域を４分割としているが、基板のオフ角度分布の大きさ、及び温度分布の平滑化に応じて分割領域数を増やしてもよい。同様に、実施の形態２では、均熱板２１４の領域を４分割としているが、基板のオフ角度分布の大きさ、及び温度分布の平滑化に応じて分割領域数を増やしてもよい。
【００３９】
（２）なお、実施の形態１では、溝の深さを０．１ｍｍとしているが、均熱板１１４の厚さに応じて２ｍｍ程度まで溝の深さを変化させるとしてもよいし、領域ごとに溝の深さを変化させるとしてもよい。同様に、実施の形態２では、溝の深さを０．１ｍｍとしているが、均熱板２１４の厚さに応じて２ｍｍ程度まで溝の深さを変化させるとしてもよいし、領域ごとに溝の深さを変化させるとしてもよい。
【００４０】
（３）なお、実施の形態１では、溝の幅を１ｍｍとしているが、０．４ｍｍ以上、１ｍｍ以下の範囲内で溝の幅を変化させるとしてもよいし、領域ごとに溝の幅を変化させるとしてもよい。実施の形態２では、溝の幅を１ｍｍとしているが、０．４ｍｍ以上、１ｍｍ以下の範囲内で溝の幅を変化させるとしてもよいし、領域ごとに溝の幅を変化させるとしてもよい。
【００４１】
（４）なお、実施の形態１では、溝のピッチを２ｍｍ以上としているが、溝の幅に応じて溝のピッチを変化させるとしてもよい。好ましくは、ピッチが０．８ｍｍ以上である。同様に、実施の形態２では、溝のピッチを２ｍｍ以上としているが、溝の幅に応じて溝のピッチを変化させるとしてもよい。好ましくは、ピッチが０．８ｍｍ以上である。
【００４２】
（５）なお、実施の形態２では、均熱板２１４と基板１１１との間隔を１５０μｍとしているが、１０μｍ以上の間隔を設けていればよい。
（６）なお、実施の形態１，２では、溝の断面形状を矩形としているが、図１０（Ａ）に示すように、溝の断面形状を三角形としてもよい。溝の断面形状が三角形である場合には、溝の断面形状が矩形である場合に比べ、均熱板３１４から基板１１１が受ける単位領域辺りの熱放射量を、増加させることが可能である。さらに、均熱板３１４と基板１１１との間隔を３００μｍ以上と大きくすることで、均熱板３１４の溝領域内での表面積の違いによる熱放射の影響を顕著にすることができる。このとき、各領域の表面積は、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に小さくなっている。このことから、均熱板３１４から熱放射で得られる熱が、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に小さくなっている。図１０（Ｂ）に示すように、基板１１１の表面温度の分布として、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各領域に対応する部分の順に、段階的に基板温度が下がる温度部分を得ることも可能となる。これによって、均熱板３１４と基板１１１との間隔を制御することで領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの温度分布を段階的に高く設定することも低く設定することも可能となる。
【００４３】
（７）なお、実施の形態１，２では、自公転機能を有する有機金属気相成長装置を使用しているが、公転機能のみを有した有機金属気相成長装置においても、基板１１１の表面温度の不均一性を生み出すことが可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００４４】
（８）なお、実施の形態１，２では、フェイスダウン型の有機金属気相成長装置を使用しているが、フェイスアップ型の有機金属気相成長装置を使用するとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、エピタキシャル薄膜の組成面内均一性を向上させるための均熱板を有する有機金属気相成長装置などとして、利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 有機金属気相成長装置
１１ 基板
１２ サセプタ
１２ａ 内周
１２ｂ 外周
１３ ヒータ
１４ 均熱板
１４ａ 傾斜面
１６ ガス供給口
１７ ガス排気口
１８ 反応炉
１１０ 有機金属気相成長装置
１１１ 基板
１１２ サセプタ
１１３ ヒータ
１１４ 均熱板
１１５ 基板保持部
１１６ ガス供給口
１１７ ガス排気口
１１８ 反応炉
２１４ 均熱板
３１４ 均熱板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非対称なオフ角度分布を有する基板の主面上にエピタキシャル薄膜を形成する気相成長装置であって、
前記基板のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンで溝加工が表面に施されており、溝加工が施された表面を前記基板の主面の裏側に対向するようにして配置される均熱板と、
前記基板の主面を下にした状態で周回部分に前記基板が配置されて、前記基板と前記均熱板とを一緒に周方向に回転させるサセプタと、
前記均熱板を通して前記基板を加熱して、基板面内で非対称な温度分布を生み出す加熱手段とを備える
ことを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記均熱板の表面が複数の領域に分かれており、領域ごとに異なる形態で凸凹が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
領域ごとに深さが異なる溝が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項４】
領域ごとにピッチが異なる溝が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記基板と前記均熱板とを保持して一緒に自転させる保持手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項６】
前記均熱板が前記基板と接触している
ことを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項７】
前記均熱板が前記基板と非接触である
ことを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項８】
非対称なオフ角度分布を有する基板の主面上にエピタキシャル薄膜を形成する気相成長方法であって、
前記基板の主面を下にした状態でサセプタの周回部分に前記基板を配置して、
前記基板のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンで溝加工が表面に施された均熱板を、溝加工が施された表面を前記基板の主面の裏側に対向するようにして配置して、
前記サセプタで前記基板と前記均熱板とを一緒に周方向に回転させながら、加熱手段で前記均熱板を通して前記基板を加熱して、基板面内で非対称な温度分布を生み出す
ことを特徴とする気相成長方法。
【請求項１】
非対称なオフ角度分布を有する基板の主面上にエピタキシャル薄膜を形成する気相成長装置であって、
前記基板のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンで溝加工が表面に施されており、溝加工が施された表面を前記基板の主面の裏側に対向するようにして配置される均熱板と、
前記基板の主面を下にした状態で周回部分に前記基板が配置されて、前記基板と前記均熱板とを一緒に周方向に回転させるサセプタと、
前記均熱板を通して前記基板を加熱して、基板面内で非対称な温度分布を生み出す加熱手段とを備える
ことを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記均熱板の表面が複数の領域に分かれており、領域ごとに異なる形態で凸凹が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
領域ごとに深さが異なる溝が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項４】
領域ごとにピッチが異なる溝が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記基板と前記均熱板とを保持して一緒に自転させる保持手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項６】
前記均熱板が前記基板と接触している
ことを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項７】
前記均熱板が前記基板と非接触である
ことを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項８】
非対称なオフ角度分布を有する基板の主面上にエピタキシャル薄膜を形成する気相成長方法であって、
前記基板の主面を下にした状態でサセプタの周回部分に前記基板を配置して、
前記基板のオフ角度分布に合わせて非対称な溝パターンで溝加工が表面に施された均熱板を、溝加工が施された表面を前記基板の主面の裏側に対向するようにして配置して、
前記サセプタで前記基板と前記均熱板とを一緒に周方向に回転させながら、加熱手段で前記均熱板を通して前記基板を加熱して、基板面内で非対称な温度分布を生み出す
ことを特徴とする気相成長方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１８８１１（Ｐ２０１１−１８８１１Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６３２１８（Ｐ２００９−１６３２１８）
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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