(57)【要約】【課題】堆積物の剥離による欠陥の発生を抑制することが可能な気相成長装置およびエピ基板の製造方法を提供する。【解決手段】気相成長装置１は、エピ層を形成するための原料ガスの流れる空間２Ｓを規定するフローチャネル２と、空間２Ｓに面するように基板９１を保持するサセプタ３と、サセプタ３に対して鉛直方向上側に位置し、サセプタ３に対向するように配置され、基板９１の熱膨張係数の０．７倍以上１．３倍以下の熱膨張係数を有する第１部材４と、を備える。フローチャネル２は、第１部材４を保持する保持部２Ｃを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶半導体からなる基板上に気相成長により単結晶半導体からなるエピ層を形成するための気相成長装置であって、
前記エピ層を形成するための原料ガスの流れる空間を規定するフローチャネルと、
前記空間に面するように前記基板を保持するサセプタと、
前記サセプタに対して鉛直方向上側に位置し、前記サセプタに対向するように配置され、前記基板の熱膨張係数の０．７倍以上１．３倍以下の熱膨張係数を有する第１部材と、を備え、
前記フローチャネルは、前記第１部材を保持する保持部を含む、気相成長装置。
【請求項２】
前記保持部は、前記フローチャネルを内壁面から外壁面まで貫通する貫通孔の外縁に形成された支持部を含み、
前記第１部材は前記支持部に支持されることにより前記貫通孔を塞ぐように配置される、請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記保持部は、前記フローチャネルの内壁面と前記第１部材とを接着する接着剤である、請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記第１部材は半導体基板である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記基板において前記エピ層が形成されるべき面である第１主面を含む平面に対する、前記第１部材の前記空間に露出する部分の正射影を想定した場合、前記正射影内に前記第１主面が含まれる、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項６】
前記基板と前記第１部材とは、同一の半導体材料からなる、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項７】
前記基板はＩｎＰからなる、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項８】
前記第１部材は、交換可能なように前記保持部に保持されている、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項９】
前記フローチャネルは、前記フローチャネルを内壁面から外壁面まで貫通する開口を有し、
前記サセプタは、前記開口を塞ぐように設置されている、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項１０】
単結晶半導体からなる基板を準備する工程と、
前記基板上に、気相成長により単結晶半導体からなるエピ層を形成する工程と、を備え、
前記エピ層を形成する工程は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の気相成長装置を用いて実施され、
前記エピ層を形成する工程は、
前記保持部により前記第１部材を保持する第１工程と、
前記基板を前記サセプタにより保持する第２工程と、
前記第１工程および前記第２工程の後に、前記フローチャネル内に前記原料ガスを流すことにより、前記基板上に前記エピ層を形成する第３工程と、を含む、エピ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置およびエピ基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気相成長装置のフローチャネル内に半導体基板を配置し、フローチャネル内に原料ガスを流すことにより、半導体基板上にエピ層（エピタキシャル成長により形成された半導体層）を形成したエピ基板を製造することができる。このような気相成長装置を用いたエピ基板の製造方法においては、フローチャネルの内壁に、エピ層を構成する半導体からなる堆積物が付着する。この堆積物がフローチャネルの内壁から剥離し、エピ層の表面に付着すると、欠陥となる。たとえば、エピ基板を用いて複数の画素が二次元的に並べて配置されたセンサを作製した場合、当該欠陥が付着した画素は正常に機能しない。
【０００３】
このような堆積物の剥離による欠陥の発生を抑制する方策として、フローチャネルを冷却することにより堆積物（反応生成物）の生成を抑制する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９７５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、エピ基板の製造において、フローチャネルの内壁に付着した堆積物の剥離に起因する欠陥を抑制することは重要である。そこで、堆積物の剥離による欠陥の発生を抑制することが可能な気相成長装置およびエピ基板の製造方法を提供することを本願発明の目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従った気相成長装置は、単結晶半導体からなる基板上に気相成長により単結晶半導体からなるエピ層を形成するための気相成長装置である。この気相成長装置は、エピ層を形成するための原料ガスの流れる空間を規定するフローチャネルと、当該空間に面するように基板を保持するサセプタと、サセプタに対して鉛直方向上側に位置し、サセプタに対向するように配置され、基板の熱膨張係数の０．７倍以上１．３倍以下の熱膨張係数を有する第１部材と、を備える。フローチャネルは、第１部材を保持する保持部を含む。
【発明の効果】
【０００７】
上記気相成長装置によれば、堆積物の剥離による欠陥の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】気相成長装置の構造を示す概略図である。
【図２】実施の形態１におけるフローチャネルおよびサセプタ周辺の構造を示す概略断面図である。
【図３】実施の形態１におけるフローチャネルの構造を示す概略斜視図である。
【図４】エピ基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図５】エピ基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図６】エピ基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図７】実施の形態２におけるフローチャネルの構造を示す概略斜視図である。
【図８】実施の形態３におけるフローチャネルおよびサセプタ周辺の構造を示す概略断面図である。
【図９】実施の形態４におけるフローチャネルおよびサセプタ周辺の構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の気相成長装置は、単結晶半導体からなる基板上に気相成長により単結晶半導体からなるエピ層を形成するための気相成長装置である。この気相成長装置は、エピ層を形成するための原料ガスの流れる空間を規定するフローチャネルと、当該空間に面するように基板を保持するサセプタと、サセプタに対して鉛直方向上側に位置し、サセプタに対向するように配置され、基板の熱膨張係数の０．７倍以上１．３倍以下の熱膨張係数を有する第１部材と、を備える。フローチャネルは、第１部材を保持する保持部を含む。
【００１０】
一般に、フローチャネルは、必要とされる耐熱性、コスト等を考慮して、たとえば石英（ＳｉＯ２）から構成される。石英の熱膨張係数とエピ層を構成する半導体の熱膨張整数との差は大きい場合が多い。そのため、気相成長によるエピ層の形成時に、石英からなるフローチャネルの内壁に堆積物が付着し、その後フローチャネルの温度が変化すると、熱膨張係数の差に起因して堆積物が剥離する。フローチャネルの内壁面のうち、基板上のエピ層に対して鉛直方向上側に位置し、エピ層に対向する領域に付着した堆積物が剥離すると、堆積物がエピ層の表面に付着するという問題が生じる。
【００１１】
本願の気相成長装置は、サセプタに対して鉛直方向上側に位置し、サセプタに対向するように配置された第１部材を備える。これにより、サセプタにより保持される基板に対して鉛直方向上側に位置し、基板に対向するように第１部材が配置される。第１部材は、基板の熱膨張係数の０．７倍以上１．３倍以下の熱膨張係数を有する。基板を構成する半導体の熱膨張係数は、基板上に形成されるエピ層を構成する半導体の熱膨張係数に近い場合が多い。そのため、基板に対向するように位置する第１部材に堆積物が付着した場合でも、第１部材と堆積物との間の熱膨張係数の差が小さくなる。その結果、堆積物の剥離が抑制され、これに起因する欠陥の発生が抑制される。このように、本願の気相成長装置によれば、堆積物の剥離による欠陥の発生を抑制することができる。なお、本願において熱膨張係数とは、室温（２５℃）〜６００℃における熱膨張係数を意味する。
【００１２】
上記気相成長装置において、上記保持部は、フローチャネルを内壁面から外壁面まで貫通する貫通孔の外縁に形成された支持部を含んでいてもよい。第１部材は支持部に支持されることにより上記貫通孔を塞ぐように配置されてもよい。このように、フローチャネルに貫通孔を形成し、当該貫通孔に対応する形状の第１部材を貫通孔の外縁に形成された支持部により支持する構造を採用することにより、第１部材を容易に設置することができる。
【００１３】
上記気相成長装置において、上記保持部は、フローチャネルの内壁面と第１部材とを接着する接着剤であってもよい。このようにすることにより、フローチャネルを大幅に加工することなく、第１部材を設置することができる。
【００１４】
上記気相成長装置において、第１部材は半導体基板であってもよい。このようにすることにより、第１部材の準備が容易となる。
【００１５】
上記気相成長装置では、上記基板においてエピ層が形成されるべき面である第１主面を含む平面に対する、第１部材の上記原料ガスの流れる空間に露出する部分の正射影を想定した場合、この正射影内に上記第１主面が含まれていてもよい。このようにすることにより、基板の第１主面の全域が第１部材に対向する状態となる。その結果、堆積物の剥離による欠陥の発生をより確実に抑制することができる。
【００１６】
上記気相成長装置において、基板と第１部材とは、同一の半導体材料からなっていてもよい。このようにすることにより、堆積物の剥離を一層確実に抑制することができる。第１部材は、基板と同一の半導体材料からなる半導体基板であってもよい。
【００１７】
上記気相成長装置において、上記基板はＩｎＰからなっていてもよい。ＩｎＰは、エピ基板を構成する基板の材料として好適である。
【００１８】
上記気相成長装置において、第１部材は、交換可能なように保持部に保持されていてもよい。このようにすることにより、第１部材の熱膨張係数を基板の熱膨張係数に近いものとすることが容易となる。
【００１９】
上記気相成長装置において、フローチャネルは、フローチャネルを内壁面から外壁面まで貫通する開口を有していてもよい。サセプタは、この開口を塞ぐように設置されていてもよい。このようにすることにより、サセプタに保持された基板を交換することが容易となる。
【００２０】
本願のエピ基板の製造方法は、単結晶半導体からなる基板を準備する工程と、基板上に、気相成長により単結晶半導体からなるエピ層を形成する工程と、を備える。エピ層を形成する工程は、上記本願の気相成長装置を用いて実施される。エピ層を形成する工程は、保持部により第１部材を保持する第１工程と、基板をサセプタにより保持する第２工程と、第１工程および第２工程の後に、フローチャネル内に原料ガスを流すことにより、基板上にエピ層を形成する第３工程と、を含む。
【００２１】
本願のエピ基板の製造方法におけるエピ層を形成する工程は、堆積物の剥離による欠陥の発生を抑制可能な上記本願の気相成長装置を用いて実施される。したがって、本願のエピ基板の製造方法によれば、堆積物の剥離による欠陥の発生を抑制することができる。
【００２２】
［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本発明にかかる気相成長装置およびエピ基板の製造方法の実施の形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１を参照して、実施の形態１における気相成長装置１は、単結晶半導体からなる基板上に気相成長により単結晶半導体からなるエピ層を形成するための気相成長装置である。気相成長装置１は、原料ガス供給部９と、フローチャネル２と、サセプタ３と、真空ポンプ８と、除害装置７とを含む。本実施の形態において、気相成長装置は、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置である。
【００２４】
原料ガス供給部９は、第１容器６６と、第２容器６７と、第３容器６８と、第４容器６９と、第５容器７０とを含む。本実施の形態において、第１容器６６内には、Ｇａ（ガリウム）の原料ガスであるトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）が保持されている。第２容器６７には、Ａｓ（砒素）の原料ガスであるターシャリーブチルアルシン（ＴＢＡｓ）が保持されている。第３容器６８には、Ｓｂ（アンチモン）の原料ガスであるトリメチルアンチモン（ＴＭＳｂ）が保持されている。第４容器６９には、Ｉｎ（インジウム）の原料ガスであるトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）が保持されている。第５容器７０には、Ｐ（リン）の原料ガスであるターシャリーブチルホスフィン（ＴＢＰ）が保持されている。
【００２５】
原料ガス供給部９は、搬送ガス源である窒素ガス源および水素ガス源（図示しない）に接続された配管１１と、配管１１に接続された配管１２と、フローチャネル２の上流側に接続された配管３６と、配管３６に接続された配管１７と、フローチャネル２の下流側と真空ポンプ８とを接続する配管３７と、真空ポンプ８と除害装置７とを接続する配管３８と、除害装置７の出口側に接続される配管３９とを含む。原料ガス供給部９は、配管３７に接続された配管３５と、配管３５に接続された配管１６とをさらに含む。原料ガス供給部９は、配管１２と配管１７とを接続する配管１３、配管１８、配管２３、配管２７および配管３１をさらに含む。
【００２６】
原料ガス供給部９は、配管１２と第１容器６６とを接続する配管１４と、第１容器６６と配管１３とを接続する配管１５と、配管１３の配管１５との接続部よりも下流側の領域と配管１６とを接続する配管２０とをさらに含む。配管１３の配管１５との接続部よりも上流側には、ＭＦＣ（Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４１が設置されている。配管１３の配管１５との接続部とＭＦＣ４１の設置部との間には、バルブ５１が設置されている。配管１３の配管２０との接続部よりも下流側には、バルブ７１が設置されている。配管２０には、バルブ７２が設置されている。配管１４には、ＭＦＣ４２が設置されている。配管１４のＭＦＣ４２が設置されている領域よりも下流側には、バルブ５２が設置されている。配管１５には、バルブ５３が設置されている。
【００２７】
原料ガス供給部９は、配管１２と第２容器６７とを接続する配管１９と、第２容器６７と配管１８とを接続する配管２１と、配管１８の配管２１との接続部よりも下流側の領域と配管１６とを接続する配管２２とをさらに含む。配管１８の配管２１との接続部よりも上流側には、ＭＦＣ４３が設置されている。配管１８の配管２１との接続部とＭＦＣ４３の設置部との間には、バルブ５４が設置されている。配管１８の配管２２との接続部よりも下流側には、バルブ７３が設置されている。配管２２には、バルブ７４が設置されている。配管１９には、ＭＦＣ４４が設置されている。配管１９のＭＦＣ４４が設置されている領域よりも下流側には、バルブ５５が設置されている。配管２１には、バルブ５６が設置されている。
【００２８】
原料ガス供給部９は、配管１２と第３容器６８とを接続する配管２４と、第３容器６８と配管２３とを接続する配管２５と、配管２３の配管２５との接続部よりも下流側の領域と配管１６とを接続する配管２６とをさらに含む。配管２３の配管２５との接続部よりも上流側には、ＭＦＣ４５が設置されている。配管２３の配管２５との接続部とＭＦＣ４５の設置部との間には、バルブ５７が設置されている。配管２３の配管２６との接続部よりも下流側には、バルブ７５が設置されている。配管２６には、バルブ７６が設置されている。配管２４には、ＭＦＣ４６が設置されている。配管２４のＭＦＣ４６が設置されている領域よりも下流側には、バルブ５８が設置されている。配管２５には、バルブ５９が設置されている。
【００２９】
原料ガス供給部９は、配管１２と第４容器６９とを接続する配管２８と、第４容器６９と配管２７とを接続する配管２９と、配管２７の配管２９との接続部よりも下流側の領域と配管１６とを接続する配管３０とをさらに含む。配管２７の配管２９との接続部よりも上流側には、ＭＦＣ４７が設置されている。配管２７の配管２９との接続部とＭＦＣ４７の設置部との間には、バルブ６０が設置されている。配管２７の配管３０との接続部よりも下流側には、バルブ７７が設置されている。配管３０には、バルブ７８が設置されている。配管２８には、ＭＦＣ４８が設置されている。配管２８のＭＦＣ４８が設置されている領域よりも下流側には、バルブ６１が設置されている。配管２９には、バルブ６２が設置されている。
【００３０】
原料ガス供給部９は、配管１２と第５容器７０とを接続する配管３２と、第５容器７０と配管３１とを接続する配管３３と、配管３１の配管３３との接続部よりも下流側の領域と配管１６とを接続する配管３４とをさらに含む。配管３１の配管３３との接続部よりも上流側には、ＭＦＣ４９が設置されている。配管３１の配管３３との接続部とＭＦＣ４９の設置部との間には、バルブ６３が設置されている。配管３１の配管３４との接続部よりも下流側には、バルブ７９が設置されている。配管３４には、バルブ８０が設置されている。配管３２には、ＭＦＣ５０が設置されている。配管３２のＭＦＣ５０が設置されている領域よりも下流側には、バルブ６４が設置されている。配管３３には、バルブ６５が設置されている。
【００３１】
次に、フローチャネルおよびサセプタ周辺の構造の詳細について説明する。図１〜図３を参照して、本実施の形態における気相成長装置１は、フローチャネル２と、サセプタ３と、第１部材４とを備える。フローチャネル２は、基板上にエピ層を形成するための原料ガスの流れる空間２Ｓを規定する。フローチャネル２は、内壁面２Ｄから外壁面２Ｅまで貫通する開口２Ａと、開口２Ａに対向するように配置された保持部とを有する。本実施の形態において、保持部は、フローチャネル２を内壁面２Ｄから外壁面２Ｅまで貫通する貫通孔２Ｂの外縁に形成された支持部２Ｃである。
【００３２】
図３を参照して、本実施の形態のフローチャネル２は、エピ層を形成するための原料ガスの流れる方向（矢印Ｄに沿う方向）に垂直な断面が長方形状である原料ガスの流れる空間２Ｓを取り囲む。本実施の形態において、フローチャネル２は石英からなっている。貫通孔２Ｂは、この長方形の一方の長辺に対応する壁の内壁面２Ｄから外壁面２Ｅまで貫通するように形成されている。貫通孔２Ｂの貫通方向に垂直な断面は円形である。支持部２Ｃは、内壁面２Ｄを含むように形成され、貫通孔２Ｂの直径が小さくなるように貫通孔２Ｂの外縁から中心側に向かって突出する円環状の突出部である。すなわち、貫通孔２Ｂの直径は、外壁面２Ｅに比べて内壁面２Ｄ側において小さくなっている。開口２Ａは、上記貫通孔２Ｂに対向するように位置する。開口２Ａは、原料ガスの流れる方向（矢印Ｄに沿う方向）に垂直な断面が長方形状である原料ガスの流れる空間２Ｓの他方の長辺に対応する壁（貫通孔２Ｂが形成される壁に対向する壁）に形成されている。開口２Ａの貫通方向に垂直な断面は円形である。開口２Ａは、一定の直径を有する円盤状の形状を有する。
【００３３】
サセプタ３は、円盤状の形状を有するベース部３Ｂと、ベース部３Ｂ上に配置され、円盤状の形状を有する本体部３Ｄと、ベース部３Ｂに接続され、円柱状の形状を有するシャフト３Ａとを含む。ベース部３Ｂ、本体部３Ｄおよびシャフト３Ａの中心軸は一致している。シャフト３Ａは、中心軸周り（矢印Ｃに沿う方向）にシャフト３Ａを駆動可能な駆動装置（図示しない）に接続されている。
【００３４】
サセプタ３は、フローチャネル２の開口２Ａを塞ぐように設置されている。サセプタ３の本体部３Ｄは、フローチャネル２の開口２Ａに対応する形状を有する。より具体的には、本体部３Ｄの直径は、開口２Ａの直径よりもわずかに小さい。この本体部３Ｄが開口２Ａに挿入されることにより、開口２Ａが本体部３Ｄによって塞がれている。本体部３Ｄのベース部３Ｂに接触する側とは反対側の端面３Ｇには、円盤状の凹部３Ｅが形成されている。この凹部３Ｅ内に、単結晶半導体からなる基板９１が配置される。凹部３Ｅは、基板９１に対応する形状を有する。すなわち、凹部３Ｅは、基板９１よりもわずかに大きい直径を有する。基板９１においてエピ層が形成されるべき面である第１主面９１Ａと、本体部３Ｄの端面３Ｇとが面一となるように、基板９１が凹部３Ｅ内に配置される。本体部３Ｄの端面３Ｇとフローチャネル２の内壁面２Ｄとが面一となるように、サセプタ３が設置される。ベース部３Ｂ内には、加熱部材としてのヒータ３Ｆが設置されている。本実施の形態において、基板９１は単結晶ＩｎＰからなっている。サセプタ３は、原料ガスの流れる空間２Ｓに面するように基板９１を保持する。
【００３５】
第１部材４は、保持部としての支持部２Ｃに保持される。第１部材４は、サセプタ３に対して鉛直方向上側に位置し、サセプタ３に対向するように配置されている。第１部材４は、基板９１の熱膨張係数の０．７倍以上１．３倍以下の熱膨張係数を有する。第１部材４の熱膨張係数は、基板９１の熱膨張係数の０．８倍以上１．２倍以下であることが好ましく、０．９倍以上１．１倍以下、さらには０．９５倍以上１．０５倍以下であることが好ましい。第１部材４は、交換可能なように保持部である支持部２Ｃに保持されている。第１部材４は、支持部２Ｃ上に載置されている。第１部材４は、支持部２Ｃに支持されることにより貫通孔２Ｂを塞ぐように配置されている。本実施の形態において、第１部材４は、円盤状の形状を有する。第１部材４の直径は、貫通孔２Ｂの支持部２Ｃが形成されている領域の内径よりも大きく、支持部２Ｃが形成されていない領域の内径よりもわずかに小さい。これにより、第１部材４は、フローチャネル２に対して設置および交換が容易となっている。
【００３６】
本実施の形態において、第１部材４は半導体基板である。基板９１と第１部材４とは、同一の半導体材料からなっていてもよい。つまり、第１部材４は、ＩｎＰ基板であってもよい。第１部材４を構成するＩｎＰは、多結晶であってもよいし、単結晶であってもよい。図２を参照して、基板９１の第１主面９１Ａを含む平面Ｓ１に対する、第１部材４のフローチャネル２の内部に露出する部分（原料ガスの流れる空間２Ｓ内に露出する部分）の正射影Ｓ２を想定した場合、正射影Ｓ２内に第１主面９１Ａが含まれている。第１部材４の直径は、基板９１の直径の２倍以上とすることができる。たとえば、基板９１の直径を２インチとし、第１部材４の直径を４インチとすることができる。
【００３７】
次に、本実施の形態における気相成長装置１を用いたエピ基板の製造方法について説明する。図４を参照して、本実施の形態のエピ基板の製造方法においては、まず工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図５を参照して、たとえば直径２インチ（５０．８ｍｍ）のＩｎＰからなる基板９１が準備される。より具体的には、ＩｎＰからなるインゴットをスライスすることにより、ＩｎＰからなる基板９１が得られる。この基板９１の第１主面９１Ａが研磨された後、洗浄等のプロセスを経て第１主面９１Ａの平坦性および清浄性が確保された基板９１が準備される。
【００３８】
次に、基板９１の第１主面９１Ａ上に、気相成長により単結晶半導体からなるエピ層を形成する工程が実施される。このエピ層を形成する工程は、上記気相成長装置１を用いて実施される。エピ層を形成する工程は、工程（Ｓ２０）〜（Ｓ４０）を含む。まず、工程（Ｓ２０）として第１部材設置工程（第１工程）が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図２および図３を参照して、基板９１の熱膨張係数の０．７倍以上１．３倍以下の熱膨張係数を有する第１部材４が保持部としての支持部２Ｃにより保持される。具体的には、たとえば第１部材４として直径４インチの単結晶ＩｎＰ基板が選択され、支持部２Ｃ上に載置される。
【００３９】
次に、工程（Ｓ３０）として基板配置工程（第２工程）が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ１０）において準備された単結晶ＩｎＰからなる基板９１が、サセプタ３の本体部３Ｄに形成された凹部３Ｅ内に配置される。
【００４０】
次に、工程（Ｓ４０）としてエピ層成長工程（第３工程）が実施される。この工程（Ｓ４０）では、図５および図６を参照して、まず基板９１の第１主面９１Ａ上にバッファ層９２が形成される。次に、バッファ層９２の基板９１とは反対側の主面である第２主面９２Ａ上に量子井戸構造９５が形成される。量子井戸構造９５は、第１要素層９３と第２要素層９４とが交互に積み重ねられた構造を有する。本実施の形態において、バッファ層９２はＩｎＧａＡｓからなる。第１要素層９３はＧａＡｓＳｂからなる。第２要素層９４はＩｎＧａＡｓからなる。バッファ層９２および量子井戸構造９５は、基板９１上にエピタキシャル成長により形成されるエピ層である。本実施の形態において、エピ層を構成する半導体の格子定数の基板９１を構成する半導体の格子定数に対する比は、０．９９５以上１．００５以下である。すなわち、本実施の形態におけるエピ層は、基板９１上にエピタキシャル成長により形成された半導体層である。エピ層は、たとえば５００℃程度の温度域で成長させることができる。
【００４１】
この工程（Ｓ４０）においては、支持部２Ｃ上に第１部材４が保持されたフローチャネル２内（空間２Ｓ内）にエピ層の原料ガスを流すことにより、サセプタ３に保持された基板９１の第１主面９１Ａ上にエピ層が形成される。より具体的には、原料ガス供給部９から適切な原料ガスがフローチャネル２内に供給されることにより、基板９１の第１主面９１Ａ上にバッファ層９２および量子井戸構造９５が成長する。
【００４２】
図１を参照して、まず、搬送ガス源（図示しない）から、矢印Ａに沿って搬送ガスとしての窒素ガスおよび水素ガスが配管１１に供給される。この窒素ガスおよび水素ガスは、配管１１に接続された配管１２へと到達する。第１容器６６〜第５容器７０のそれぞれに保持された原料ガスは、第１容器６６〜第５容器７０のそれぞれに連通する配管に設置されたバルブを適切に開閉することにより、矢印Ｄに沿ってフローチャネル２内に導入される。
【００４３】
フローチャネル２内にＧａの原料ガスを導入する場合、バルブ５２、バルブ５３およびバルブ７１を開くことにより、第１容器６６内に保持されたＧａの原料ガスであるＴＥＧａが配管１７および配管３６を通って搬送ガスにより搬送され、フローチャネル２に導入される。ＴＥＧａのフローチャネル２への供給量は、ＭＦＣ４１およびＭＦＣ４２により調整することができる。
【００４４】
フローチャネル２内にＡｓの原料ガスを導入する場合、バルブ５５、バルブ５６およびバルブ７３を開くことにより、第２容器６７内に保持されたＡｓの原料ガスであるＴＢＡｓが配管３６を通って搬送ガスにより搬送され、フローチャネル２に導入される。ＴＢＡｓのフローチャネル２への供給量は、ＭＦＣ４３およびＭＦＣ４４により調整することができる。
【００４５】
フローチャネル２内にＳｂの原料ガスを導入する場合、バルブ５８、バルブ５９およびバルブ７５を開くことにより、第３容器６８内に保持されたＳｂの原料ガスであるＴＭＳｂが配管１７および配管３６を通って搬送ガスにより搬送され、フローチャネル２に導入される。ＴＭＳｂのフローチャネル２への供給量は、ＭＦＣ４５およびＭＦＣ４６により調整することができる。
【００４６】
フローチャネル２内にＩｎの原料ガスを導入する場合、バルブ６１、バルブ６２およびバルブ７７を開くことにより、第４容器６９内に保持されたＩｎの原料ガスであるＴＭＩｎが配管１７および配管３６を通って搬送ガスにより搬送され、フローチャネル２に導入される。ＴＭＩｎのフローチャネル２への供給量は、ＭＦＣ４７およびＭＦＣ４８により調整することができる。
【００４７】
フローチャネル２内にＰの原料ガスを導入する場合、バルブ６４、バルブ６５およびバルブ７９を開くことにより、第５容器７０内に保持されたＰの原料ガスであるＴＢＰが配管１７および配管３６を通って搬送ガスにより搬送され、フローチャネル２に導入される。ＴＢＰのフローチャネル２への供給量は、ＭＦＣ４９およびＭＦＣ５０により調整することができる。
【００４８】
フローチャネル２内は、配管３７を介してフローチャネル２に接続された真空ポンプ８により適切な圧力に保持される。フローチャネル２内を通過した原料ガスおよび搬送ガスは、真空ポンプ８に接続された配管３８を通って除害装置７へと送られる。そして、除害装置７にて無害化されたガスが配管３９を通って矢印Ｂに沿って外部へと放出される。
【００４９】
一方、図２を参照して、サセプタ３はヒータ３Ｆにより加熱される。これにより、基板９１が適切な温度に保持される。また、駆動装置（図示しない）によって駆動されて、シャフト３Ａが中心軸周りに回転する。その結果、基板９１が周方向に回転する。このような状態で矢印Ｄに沿って原料ガスがフローチャネル２内に導入されると、基板９１の第１主面９１Ａ上にエピ層であるバッファ層９２および量子井戸構造９５が形成される。各エピ層の形成は、上記のように必要な原料ガスをフローチャネル２内に導入することにより連続的に実施することができる。
【００５０】
ここで、図２を参照して、エピ層の形成時においては、サセプタ３がヒータ３Ｆによって加熱される。そのため、サセプタ３からの輻射熱等により、サセプタ３に対向して配置される領域が加熱され、当該領域にエピ層を構成すべき半導体からなる堆積物が付着しやすい状態となる。堆積物が付着した領域と堆積物との熱膨張係数の差が大きい場合、エピ成長後の冷却時に当該堆積物が剥離し、基板９１上の形成されたエピ層の表面に落下するおそれがある。しかし、本実施の形態の気相成長装置１を用いたエピ基板の製造方法においては、基板９１に対向する領域は、第１部材４の表面４Ａである。第１部材４は、基板９１の熱膨張係数の０．７倍以上１．３倍以下の熱膨張係数を有する。本実施の形態では、第１部材４は、基板９１と同一の材料であるＩｎＰからなっている。そのため、第１部材４の表面４Ａに堆積物が付着した場合でも、堆積物の剥離が抑制される。つまり、第１部材４は、堆積物の落下を防止する部材として機能する。その結果、本実施の形態の気相成長装置１を用いたエピ基板の製造方法においては、堆積物の剥離による欠陥の発生が抑制される。
【００５１】
（実施の形態２）
次に、本願の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。実施の形態２の気相成長装置１は、基本的には実施の形態１の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２の気相成長装置１は、支持部２Ｃの形状において実施の形態１の場合とは異なっている。
【００５２】
図７および図３を参照して、実施の形態２のフローチャネル２の支持部２Ｃは、実施の形態１の場合のように円環状の形状を有するのではなく、円弧状の形状を有し、貫通孔２Ｂの外縁に沿って複数並べて配置されている。本実施の形態では、４つの円弧状の支持部２Ｃが、貫通孔２Ｂの外縁に沿って等間隔に配置されている。このような構造を採用した場合でも、上記実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（実施の形態３）
次に、本願のさらに他の実施の形態である実施の形態３について説明する。実施の形態３の気相成長装置１は、基本的には実施の形態１の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態３の気相成長装置１は、保持部の構造において実施の形態１の場合とは異なっている。
【００５４】
図８および図２を参照して、実施の形態３においては、保持部として、実施の形態１の場合のような貫通孔２Ｂの外縁に形成された支持部２Ｃではなく、フローチャネル２の内壁面に形成された凹部２Ｆが採用される。凹部２Ｆは、第１部材４に対応する円盤状の形状を有する。その結果、第１部材４の表面４Ａとフローチャネル２の内壁面２Ｄとは面一となっている。これにより、第１部材４の設置による原料ガスの気流の乱れが抑制されるという追加的効果が得られる。第１部材４は、たとえば凹部２Ｆに嵌め込まれることにより保持される。ただし、第１部材４の保持の態様はこれに限られず、たとえば第１部材４が凹部２Ｆにねじ込まれることにより保持されてもよい。つまり、第１部材４の外周面にらせん状のねじ溝が形成されており、かつ凹部２Ｆを取り囲むフローチャネル２の内壁面２Ｄに、これに対応するねじ溝が形成されていてもよい。
【００５５】
（実施の形態４）
次に、本願のさらに他の実施の形態である実施の形態４について説明する。実施の形態４の気相成長装置１は、基本的には実施の形態１の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態４の気相成長装置１は、保持部の構造において実施の形態１の場合とは異なっている。
【００５６】
図９および図２を参照して、実施の形態４の第１部材４は、フローチャネル２の内壁面２Ｄに接着剤２Ｇにより貼り付けられて保持されている。すなわち、実施の形態４における保持部は、フローチャネル２の内壁面２Ｄと第１部材４とを接着する接着剤２Ｇである。このようにすることにより、フローチャネル２を大幅に加工することなく、第１部材４を設置することが可能となっている。接着剤２Ｇとしては、たとえば耐熱性無機接着剤を採用することができる。
【００５７】
なお、上記実施の形態においては、フローチャネル２が開口２Ａを有し、開口２Ａを塞ぐようにサセプタ３が設置される場合について説明した。しかし、開口２Ａは本願の気相成長装置において必須の構成ではない。たとえばフローチャネル２に開口２Ａを設けることなく、フローチャネル２によって規定される原料ガスの流れる空間２Ｓ内にサセプタ３を設置してもよい。
【００５８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本願の気相成長装置およびエピ基板の製造方法は、堆積物の剥離による欠陥の発生を抑制することが求められる気相成長装置およびエピ基板の製造方法に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００６０】
１  気相成長装置
２  フローチャネル
２Ａ  開口
２Ｂ  貫通孔
２Ｃ  支持部
２Ｄ  内壁面
２Ｅ  外壁面
２Ｆ  凹部
２Ｇ  接着剤
２Ｓ  空間
３  サセプタ
３Ａ  シャフト
３Ｂ  ベース部
３Ｄ  本体部
３Ｅ  凹部
３Ｆ  ヒータ
３Ｇ  端面、
４  第１部材
４Ａ  表面
７  除害装置
８  真空ポンプ
９  原料ガス供給部
１１〜３９  配管
４１〜５０  ＭＦＣ
５１〜６５  バルブ
６６  第１容器
６７  第２容器
６８  第３容器
６９  第４容器
７０  第５容器
７１〜８０  バルブ
９１  基板
９１Ａ  第１主面
９２  バッファ層
９２Ａ  第２主面
９３  第１要素層
９４  第２要素層
９５  量子井戸構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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