(57)【要約】ウェーハにエピタキシャル層を成長する間中ＭＯＣＶＤ反応炉中で半導体ウェーハを保持するサセプタが開示される。サセプタは、高温で低熱伝導率を有する材料で作られたベース構造を備え、さらに熱伝達プラグを収納する１つまたは複数の板孔を有する。プラグは、熱を半導体ウェーハに伝達するように高温で高熱伝導率を有する材料で作られる。また、本発明によるサセプタを使用する有機金属有機化学気相成長反応炉が開示される。
2005526394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャル層を成長する反応炉中で半導体ウェーハを保持するためのサセプタであって、
ベース板およびスリーブを有し、高温で低熱伝導率を有する材料製であるベース構造であって、前記ベース板が１つまたは複数の板孔を有するベース構造と、
それぞれが前記１つまたは複数の板孔のそれぞれの１つの中に収納されており、熱を前記半導体ウェーハに伝達するように高温で高熱伝導率を有する材料製である１つまたは複数の熱伝達プラグと
を備えることを特徴とするサセプタ。
【請求項２】
前記ベース板に取り付けられた面板をさらに備え、前記面板が１つまたは複数の面板貫通孔を有し、前記１つまたは複数の面板貫通孔のそれぞれが、前記板貫通孔のそれぞれの１つと位置合わせされていることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
【請求項３】
前記面板が、赤外線透過性でありかつエッチングで洗浄できる材料製であることを特徴とする請求項２に記載のサセプタ。
【請求項４】
前記面板が、石英、炭化珪素、サファイア、シリコン、被覆グラファイト、グラファイト、およびタングステンから成るグループからの材料製であることを特徴とする請求項２に記載のサセプタ。
【請求項５】
前記１つまたは複数の熱伝達プラグが、グラファイトまたは、炭化珪素で被覆されたグラファイト製であることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
【請求項６】
前記１つまたは複数の熱伝達プラグのそれぞれが、前記ウェーハに近接した各前記プラグの表面に円形の隆起部を含むことを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
【請求項７】
前記ベース構造が、窒化硼素、溶融石英、窒化アルミニウム、およびセラミックから成るグループからの材料製であることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
【請求項８】
底部にヒータ要素を有する、エピタキシャル層成長用反応炉中に取り付けられ、前記加熱要素の上に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
【請求項９】
前記加熱要素からの熱が、主に前記熱伝達プラグを通して前記ウェーハに伝えられることを特徴とする請求項８に記載のサセプタ。
【請求項１０】
前記サセプタが回転するとき前記面板を保持するために、前記面板を前記ベース構造に取り付ける手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のサセプタ。
【請求項１１】
半導体ウェーハにエピタキシャル層を成長するための反応炉であって、
加熱要素およびサセプタを収納する反応炉チャンバを備え、前記サセプタが前記半導体ウェーハを保持しかつ前記発熱体の上に配列されており、前記サセプタが、
ベース板およびスリーブを有し、高温で低熱伝導率を有する材料製であるベース構造であって、前記ベース板が１つまたは複数の板孔を有するベース構造と、
それぞれが前記１つまたは複数の板孔のそれぞれの１つの中に収納され、前記ウェーハがプラグ上にあり、熱を前記発熱体から前記半導体ウェーハに伝達するように高温で高熱伝導率を有する材料製である１つまたは複数の熱伝達プラグとを備え、
さらに、前記半導体ウェーハにエピタキシャル層を成長するガス用成長ガス入口を備えることを特徴とする反応炉。
【請求項１２】
前記加熱要素が、前記反応炉チャンバの底部にあることを特徴とする請求項１１に記載の反応炉。
【請求項１３】
前記サセプタが、さらに前記ベース板に取り付けられた面板を備え、前記面板が１つまたは複数の面板貫通孔を有し、前記１つまたは複数の面板貫通孔のそれぞれが前記板貫通孔のそれぞれの１つと位置合わせされていることを特徴とする請求項１１に記載の反応炉。
【請求項１４】
前記面板が、赤外線透過性でありかつエッチングで洗浄できる材料製であることを特徴とする請求項１３に記載の反応炉。
【請求項１５】
前記面板が、石英、炭化珪素、サファイア、シリコン、被覆グラファイト、グラファイト、およびタングステンから成るグループからの材料製であることを特徴とする請求項１３に記載の反応炉。
【請求項１６】
前記１つまたは複数の熱伝達プラグが、グラファイトまたは、炭化珪素で被覆されたグラファイト製であることを特徴とする請求項１１に記載の反応炉。
【請求項１７】
前記１つまたは複数の熱伝達プラグのそれぞれが、前記ウェーハに近接した各前記プラグの表面に円形の隆起部を含むことを特徴とする請求項１１に記載の反応炉。
【請求項１８】
前記ベース板構造が、窒化硼素、溶融石英、窒化アルミニウム、およびセラミックから成るグループからの材料製であることを特徴とする請求項１１に記載の反応炉。
【請求項１９】
エピタキシャル層を成長する反応炉中で半導体ウェーハを保持するためのサセプタであって、
熱を前記半導体ウェーハに伝達するように前記ウェーハの下にある高温で高熱伝導率の材料と、
他の全ての部分における高温で低熱伝導率の材料と
を備えることを特徴とするサセプタ。
【請求項２０】
サセプタに取り付けられた面板をさらに備え、前記面板が１つまたは複数の面板貫通孔を有し、前記１つまたは複数の面板貫通孔のそれぞれが前記高温で高熱伝導率の材料と位置合わせされていることを特徴とする請求項１９に記載のサセプタ。
【請求項２１】
前記面板が、赤外線透過性でありかつエッチングで洗浄できる材料製であることを特徴とする請求項２０に記載のサセプタ。
【請求項２２】
前記面板が、石英、炭化珪素、サファイア、シリコン、被覆グラファイト、グラファイト、およびタングステンから成るグループからの材料製であることを特徴とする請求項２０に記載のサセプタ。
【請求項２３】
前記高温で高熱伝導率の材料が、グラファイトまたは、炭化珪素で被覆されたグラファイト製であることを特徴とする請求項２０に記載のサセプタ。
【請求項２４】
前記高温で低熱伝導率の材料が、窒化硼素、溶融石英、窒化アルミニウム、およびセラミックから成るグループからの材料製であることを特徴とする請求項２０に記載のサセプタ。
【請求項２５】
前記高温で低熱伝導率の材料が、ベース構造および円筒状スリーブを有するベース構造を構成し、前記ベース板が１つまたは複数の板孔を有することを特徴とする請求項２０に記載のサセプタ。
【請求項２６】
前記高温で高熱伝導率の材料が、１つまたは複数の熱伝達プラグを構成し、前記１つまたは複数のプラグのそれぞれが前記１つまたは複数の板孔のそれぞれの１つの中に収納されていることを特徴とする請求項２５に記載のサセプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）反応炉に関し、より詳細にはＭＯＣＶＤ反応炉で使用されるサセプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯＣＶＤ反応炉での窒化ガリウム（ＧａＮ）をベースにした半導体デバイスの成長は、例えば、非特許文献１に一般的に述べられている。ＭＯＣＶＤは、前駆物質の蒸気輸送と、その後の加熱ゾーンでのＩＩＩ族アルキルとＶ族水素化物の反応に依拠する非平衡成長技術である。成長ガスおよびドーパントが反応炉に供給され、基板またはウェーハの上にエピタキシャル層として堆積される。無線周波（ＲＦ）コイルで加熱する、または抵抗加熱する、またはストリップランプもしくはコイルヒータで放射加熱することができるサセプタと呼ばれるグラファイトの構造物上に、通常、１つまたは複数のウェーハが載っている。成長プロセス中に、加熱されたサセプタがウェーハを加熱する。
【０００３】
図１は、Ｔｈｏｍａｓ  Ｓｗａｎ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｌｉｍｉｔｅｄで供給されるものなど、ＭＯＣＶＤ反応炉で使用される従来のサセプタ１０を示す。そのサセプタは、穴の開いた円筒状の形をしており、ソースガス入口よりも下で反応炉の底部にある反応炉の加熱要素の上に取り付けられる。サセプタは、円形のベース板１２および円筒状のスリーブ１３を有し、円形の板１２は、サセプタの長手方向の軸のまわりに等間隔に配置された一連の皿状凹部１４を有する。それぞれの凹部１４は、成長中に半導体ウェーハを保持することができる。サセプタ１０が加熱要素で加熱されたとき、半導体ウェーハも加熱される。ソースガスがＭＯＣＶＤ反応炉に入ったとき、ソースガスは化合し、次いで、エピタキシャル層として加熱された半導体ウェーハの上に堆積する。サセプタ１０は、一般に、１，０００から２，０００ｒｐｍの範囲の速度で回転することができ、これによって、ウェーハ上でより均一なエピタキシャル層が生じるようになる。
【０００４】
【非特許文献１】ＤｅｂＢａａｒｓ  ａｎｄ  Ｋｅｌｌｅｒ、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｓｅｍｉｍｅｔａｌｓ、Ｖｏｌ．５０、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ  Ｉｎｃ．，１９９７年、１１〜３５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のサセプタ１０は、通常、熱を発熱体から吸収しかつその熱をサセプタ１０と接触しているウェーハに伝えるグラファイトまたは被覆されたグラファイトの一体構造で形成されている。サセプタ全体１０は、ウェーハの表面全体にわたって均一な成長条件を実現するように均一に加熱される。エピタキシャル層の作製中に、材料は加熱されたウェーハに堆積するだけでなく、加熱されたサセプタ１０にも堆積する。これによって、相当な量のＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、および類似の化合物がサセプタ表面に堆積する可能性がある。結果として、その後の作製ステップに悪影響を及ぼすおそれのあるサセプタ上の反応堆積物が蓄積する。例えば、堆積物は、エピタキシャル層のその後の成長中に不純物として作用する可能性があり、さらに、異なる層の間に不十分な界面遷移が生じるようになることもある。例えば、インジウムソースガスを使用する層が成長された場合、インジウムがサセプタ上に堆積される可能性があり、成長される次の層はインジウムを含まないが、サセプタ表面からのインジウムが層間の遷移部に含まれる可能性がある。この不純物は不十分なデバイス性能を引き起こす可能性があり、さらに、ウェーハ上への半導体デバイスの一貫した再現を妨げる可能性がある。
【０００６】
従来のサセプタの他の欠点は、加熱要素がサセプタ全体を加熱し、ウェーハの下またはまわりの部分だけを加熱するものではないことである。サセプタはウェーハに比べて比較的大きな面積を有するため、このことで大量の熱が必要となる。エネルギーの大部分は、ウェーハを加熱しないで浪費される。このことは、ヒータに重い負担をかけ、早いヒータ故障の一因となる。また、サセプタ全体が化学気相成長に十分な温度であることによって、より多くの反応物が消費される。
【０００７】
従来のサセプタの他の欠点は、製造するのが困難なことである。グラファイトの大きな断片からサセプタを機械加工しなければならず、サセプタのどんな部分でも損傷を受けると、構造全体が使用できない可能性がある。凹部は構造の長手方向の軸から外れて設けられているので、凹部の作製は非常に難しい場合がある。凹部は単純な旋盤を使用して機械加工することができず、より複雑な工程を含まなければならない。同じ理由のために、温度不均一を補償するように凹部の表面の形状を修正することが非常に困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ウェーハにエピタキシャル層を成長している間中、反応炉中で半導体ウェーハを保持するためのサセプタを開示する。このサセプタは、共に高温で低熱伝導率を有する材料製であるベース板およびスリーブを有するベース構造を備える。ベース板は、１つまたは複数の板孔を有する。１つまたは複数の熱伝達プラグも含まれ、各プラグは、１つまたは複数の板孔のそれぞれの１つの中に収納されている。熱伝達プラグは、熱を半導体ウェーハに伝達するように高温で高熱伝導率を有する材料製である。
【０００９】
本発明はまた、加熱要素およびサセプタを収納する反応炉チャンバを含んだ、半導体ウェーハにエピタキシャル層を成長するための反応炉も開示する。このサセプタは、半導体ウェーハを保持し、加熱要素の上に配列されている。サセプタは、ベース板およびスリーブを有するベース構造を備え、高温で低熱伝導率を有する材料製であり、ベース板は１つまたは複数の板孔を有し、熱伝達プラグが板孔のそれぞれの１つの中に保持されている。ウェーハは、プラグ上に配列され、プラグは、高温で高熱伝導率を有する材料製である。プラグは、熱を発熱体から半導体ウェーハに伝達する。また、成長ガス入口が、半導体ウェーハにエピタキシャル層を成長するガスを供給するように含まれる。
【００１０】
反応物の量が減少して、ここで開示されたサセプタ実施例に堆積され、それによって、その後の作製ステップ中の不要な不純物が減少する。反応炉の加熱要素からの熱の大部分は、サセプタ全体を加熱しないで熱伝達プラグを通過するので、より少ないエネルギーを使用しかつより少ないソース材料を消費して、エピタキシャル層を成長することもができる。サセプタは１つの固いグラファイトから機械加工する必要がないので、サセプタはまた、より複雑でない工程を使用して製造することができる。また、ウェーハに近接したプラグの表面が、どのような温度不均一も補償するように凸状または凹状の形を有するように、熱伝達プラグをより簡単に機械加工することができる。
【００１１】
本発明のこれらおよび他の特徴および有利点は、添付の図面と共に以下の詳細な説明から、当業者には明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２から４は、本発明に従ったサセプタ２０を示し、このサセプタ２０は、ＭＯＣＶＤ反応炉中でエピタキシャル層を成長している間、基板またはウェーハを保持することができる。サセプタ２０は、反応炉の底部にあるＭＯＣＶＤ反応炉の加熱要素の上に取り付けることができ、かつ成長工程中に回転することができる。
【００１３】
サセプタ２０は、ベース板２４および円筒状スリーブ２６で作られたベース構造物２２を含み、このベース板２４と円筒状スリーブ２６は別個とすることも、１つの構造物として作ることもできる。ベース板２４は、サセプタの長手方向の軸３０のまわりに等間隔に配置された円形の貫通孔（ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｈｏｌｅ）２８を有する。貫通孔２８の数は、成長中にサセプタ２０が保持するように設計されたウェーハの数に応じて変わる。
【００１４】
ベース構造２２は、ＭＯＣＶＤ反応炉の加熱要素からより少ない熱を伝達するように、高温で低熱伝導率を有する剛性材料で作られるべきである。また、ベース構造２２は、それが加熱要素の放射熱を反射し、伝達する熱の量をさらに減らすように反射性の材料で作られるべきである。また、ベース構造２２は、低熱膨張であるべきであり、その結果、ベース構造の膨張は他のサセプタ部品の膨張と釣り合うようになる。
【００１５】
ベース構造物２２は、窒化硼素、溶融石英、窒化アルミニウム、またはセラミックのような多くの異なる材料で作ることができ、窒化アルミニウムおよびセラミックの実施例は、ソースガスとの反応性（ｒｅａｃｔａｎｃｅ）を減少させる材料で被覆されるている。好ましいベース構造物２２は、窒化硼素または窒化硼素で覆われた溶融石英で作られる。これらの材料は、低温で高熱伝導率を、高温で低熱伝導率を有し、そして窒化硼素は白く、これによって、構造物の反射率が高められる。ベース構造物２２は、知られている方法で製造される。
【００１６】
ベース構造物２２は、多くの異なる寸法を有することができる。円筒状スリーブの適切な高さはほぼ２インチ（５．０８ｃｍ）であり、適切な直径は、３枚の２インチ（５．０８ｃｍ）ウェーハを保持するサセプタの場合ほぼ６．２インチ（１５．７ｃｍ）である。また、ベース板２４もほぼ６．２インチ（１５．７ｃｍ）の適切な直径を有し、板孔２８はベース板２４の中心のまわりに等間隔に配置されている。板孔２８の適切な直径はほぼ２．３インチ（５．８４ｃｍ）である。ベース板２４およびスリーブ２６は、多くの異なる厚さを有することができ、適切な厚さはほぼ０．２インチ（０．５０８ｃｍ）である。
【００１７】
サセプタ２０は、また、複数の熱伝達プラグ３２を含み、そのそれぞれの熱伝達プラグは、それぞれの板孔２８内にはめ合う。半導体ウェーハは、エピタキシャル層の成長中にプラグ３２と接触した状態で配置され、加熱要素からの熱はプラグ３２を通してウェーハに効率よく伝えられるはずである。プラグ３２は、好ましくは、高温で高熱伝導率でありかつ黒色（ｄａｒｋ  ｃｏｌｌｅｒ）である材料で作られ、この両方が熱伝導を向上させる。プラグ３２に好ましい材料は、グラファイトまたは、炭化珪素で被覆されたグラファイトである。それぞれのプラグ３２は、外側表面のまわりに軸方向のリップ３３を有し、それぞれのプラグ３２が孔２８の１つの中に置かれるようなぐあいに、このリップは、貫通穴２８の内側表面の軸方向レッジ３４の１つの上に載っている。
【００１８】
ベース構造の板孔２８と位置合わせする孔３８を有する面板３６を含めることができる。面板は、面板とベース構造の孔３８、２８が位置合わせされた状態で、ベース構造のベース板２４の上に配列されている。プラグ３２だけは面板孔３８によってあらわになっており、プラグ３２の上にウェーハを置くとき、ウェーハだけは孔３８によってあらわになっている。
【００１９】
サセプタ２０は面板３６なしで機能するが、エピタキシャル成長中に少量の反応物がベース構造２２上に堆積する可能性がある。面板３６は、反応種の堆積に対してより大きな耐性を有する表面を提供し、この表面は洗浄するのも容易である。面板３６は、好ましくは、光の熱を吸収しないように赤外線透過性である。また、面板３６は、ＭＯＣＶＤソースガスと反応しない材料で作られるべきである。面板３６は、石英、純粋炭化珪素、サファイア、シリコン、被覆されたグラファイト、グラファイト、またはタングステンのような材料で作ることができ、好ましい材料は石英である。堆積物はエッチングで石英から取り除くことができる。
【００２０】
面板３６は、ベース板２２とほぼ同じ直径を有すべきであり、その孔３８は、板孔２８と同じかまたは僅かに小さな直径を有すべきである。面板３６は、多くの異なる厚さを有することができ、適切な厚さはほぼ０．１６インチ（０．４０６ｃｍ）である。
【００２１】
サセプタ２０は、成長中に反応炉の加熱要素の上で回転するように設計されるので、面板３６はベース構造２２に取り付けるべきである。面板３６の取付け穴、軸方向スロット、またはＪスロットと対合された構造２２のピンを含んだ、ただしこれらに限定されない、異なる取付け方法を使用することができる。別法として、面板３６のスロットと対合するように回転可能なフックを、構造上に含むことができる。一実施例では、フックは、回してベース板２４の中心から取り除くことができ、そのとき面板３６はベース板２４の上に載せられており、フックの軸はそれぞれのスロットと位置合わせされている。そして、フックは、ベース板２４の中心の方に向くように回転される。図２から４に示す実施例では、面板は、構造２２上のピン３９と対合する軸方向スロット３７を有する。各ピン３９は、スロット３７の１つの最も幅の広い部分を通り抜けるヘッドを有する。次いで、各ピン３９の軸がそのそれぞれのスロット３７の狭い部分の中に収納されるまで、面板が回される。
【００２２】
面板３６とベース板２４の間の接触で伝導される熱を制限するように、面板３６とベース構造３２の間にスペースを含めることができる。このことは、ベース板２４の縁のまわりの表面上に隆起部分を含めることで、最もよく達成される。
【００２３】
サセプタ２０はＭＯＣＶＤ反応炉で使用することができ、ＭＯＣＶＤ反応炉では、サセプタは、円形の板が上向きになった状態で反応炉の底部に配列される。成長ガスは、上面または側面から反応炉に入り、プラグ４０の上に保持され覆いのないウェーハ上に堆積する。
【００２４】
このサセプタ２０は、反応炉の加熱要素からプラグ３２を介した熱の伝達を高め、これによって、ベース構造２２の表面上の堆積物の量が減少する。そのような堆積物の減少によって、その後の層の作製中の不要な化合物の存在が減少する。ガスの大部分はウェーハ上に堆積するので、作製プロセスはより少ない成長ガスを必要とする。結果として得られる半導体デバイスは、よりシャープな界面を有し、不要不純物のレベルが低い。これによって、エピタキシャル成長プロセスの歩留り（ｙｉｅｌｄ）および再現性が増す。
【００２５】
また、この設計によって、従来のサセプタと比べて、ウェーハを任意の所定温度に保つのに必要な電力量が減少する。従来技術のようにサセプタ全体ではなくて、プラグだけを熱は主に通過する。このことによって、より小さなより安価な部品をヒータ制御アセンブリに使用することが可能になり、ヒータアセンブリの寿命が増し、さらに、より少ないエネルギーおよびソースガスを使用するエピタキシャル層の成長が可能になる。
【００２６】
図５および６は、本発明に従った熱伝達プラグ５０の一実施例を示す。各プラグ５０は、実質的にパック状であり、熱を反応炉の加熱要素からプラグ５０と接触して保持された半導体ウェーハ５２（図６ａおよび６ｂに示す）に伝達するように設計されている。プラグ５０は、ウェーハ５２に近接したプラグの表面に円形の隆起部５４を有することができ、この隆起部５４だけがウェーハに接触している。これによって、ウェーハの対流加熱までも促進するように、ウェーハ５２とプラグ５０の間に小さなスペースが設けられる。ウェーハ５２の加熱をさらにいっそう促進するために、ウェーハ５２に近接したプラグ５０の表面は、凸状、凹状、または他の形状の表面を有することもできる。プラグ５０は、プラグ５０がベース板貫通孔２８の１つの中にはめ合うことができる直径を有すべきであり、さらに、プラグまたはベース板の熱膨張を可能にするサイズであるべきであり、その結果、適切な直径はほぼ２．１インチ（５．３３ｃｍ）になる。各プラグ５０は、プラグの上面部分がその下方部分よりも僅かに大きな直径を有するように、縁端部のまわりにリップ５６（図３および４に参照番号３３として示す）を有する。上述のように、各プラグのリップ５６は、それぞれの孔のレッジ３４に載っている。
【００２７】
プラグは、多くの異なる厚さを有することができ、適切な厚さはほぼ０．３３インチ（０．８３８ｃｍ）である。隆起部５４は多くの異なるサイズを有することができ、適切なサイズは、高さが０．００２インチ（０．００５０８ｃｍ）で、幅が０．００３インチ（０．００７６２ｃｍ）である。
【００２８】
エピタキシャル層の成長前に、ウェーハ５２および伝達プラグ５０は貫通孔５２の中に配置され、面板３６は、面板孔３８がベース構造孔２８と位置合わせされた状態で、ベース構造２２に取り付けられる。ウェーハ５２は面板３６によってあらわになっており、プラグ５０がＭＯＣＶＤの加熱要素で加熱されたとき、ウェーハ５２もまた加熱される。サセプタアセンブリ２０が回転するときに成長ガスが反応炉中に供給され、エピタキシャル層がウェーハ５２上に成長する。
【００２９】
図７は、ウェーハ上にエピタキシャル層を成長するために本発明に従ったサセプタを利用することができるＭＯＣＶＤ反応炉７０の一実施例を示す。反応炉７０は、回転することができる成長用サセプタ７４を有する反応チャンバ７２を備える。エピタキシャル層成長用のサセプタ７４に、１つまたは複数のウェーハが取り付けられる。成長中に、サセプタ７４は、サセプタ７４内にウェーハに近接して配列された発熱体（図示しない）によって加熱される。加熱要素は様々な加熱デバイスであってよいが、通常、無線周波（ＲＦ）コイル、抵抗コイル、またはストリップヒータである。
【００３０】
キャリアガス７６がガスライン７８に供給され、キャリアガスは、水素または窒素のような不活性ガスである。キャリアガス７６は、また、マスフローコントローラ８０ａ、８０ｂ、８０ｃを通してそれぞれのバブラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃにも供給される。バブラ８２ａは、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、またはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）である、メチル基を有するアルキル化化合物のような成長用化合物を有することができる。バブラ８２ｃおよび８２ｂは、また、ＩＩＩ族化合物の合金を成長することができる同様なメチル基化合物を含むこともできる。バブラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃは、一般に、恒温浴槽８４ａ、８４ｂ、８４ｃによって予め決められた温度に保たれて、キャリアガス７６で反応チャンバ７２に運ばれる前の有機金属化合物の一定蒸気圧を保証する。
【００３１】
所望の組合せの弁８６ａ、８６ｂ、８６ｃを開くことによって、バブラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃを通過したキャリアガス７６は、ガスライン７８の中を流れるキャリアガス７６と混合される。それから、混合ガスは、反応チャンバ７２の上端部に形成されたガス入口８８を通って反応チャンバ７２の中に導入される。シャワーヘッド口（図示しない）を入口８８に含めることができる。
【００３２】
アンモニアのような窒素含有ガス９０が、マスフローコントローラ９２を通ってガスライン７８に供給され、窒素含有ガスの流れは弁９４で制御される。キャリアガス７６がガスライン７８の窒素含有ガス９０およびＴＭＧ蒸気と混合され、そして反応チャンバ７２の中に導入されると、ＴＭＧおよびアンモニア含有ガスの中に存在する分子の熱分解によって、ウェーハ上に窒化ガリウムを成長させる元素が存在する。
【００３３】
ウェーハ上の窒化ガリウムの合金にドーピングするために、ＴＭＧに使用されていないバブラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃのうちの１つが、ドーパント材料のために使用される。このドーパント材料は、通常、マグネシウム（Ｍｇ）または珪素（Ｓｉ）であるが、ベリリウム、カルシウム、亜鉛、または炭素のような他の材料であってもよい。バブラ８２ｂまたは８２ｃは、ホウ素アルミニウム、インジウム、燐、砒素、または他の材料のような合金材料のために使用することができる。ドーパントおよび合金が選択され、かつガリウムおよび窒素を含んだガス９０と共にドーパントがガスライン７８に流れ込むことができるように弁８６ａ、８６ｂ、８６ｃのうちの１つが開かれると、窒化ガリウムのドーピングされた層の成長がウェーハ上で起こる。
【００３４】
反応チャンバ７２の中のガスは、液圧の下で動作可能なポンプ９８に接続されたガスパージライン９６を通してパージすることができる。さらに、パージ弁１００によって、ガス圧を高くすることができ、またはガス圧を反応チャンバ７２から抜くことができる。
【００３５】
成長プロセスは、一般に、弁８６ａおよび８６ｂを閉じてガリウムおよびドーパントのソースを遮断し、かつ窒素含有ガスおよびキャリアガスを流しておくことで停止される。もしくは、反応チャンバ７２は、マスフローコントローラ１０４および弁１０６によって制御することができるガス１０２でパージすることができる。弁１００を開いて、ポンプ９８が過剰な成長ガスの反応チャンバ７２を排気するようにすることで、パージが助長される。一般に、パージガス１０２は、水素であるが、他のガスであってもよい。そのとき、発熱体への電力を切って、ウェーハが冷却される。
【００３６】
本発明は、特定の好ましい構成を参照して相当に詳細に説明したが、他のバージョンが可能である。本発明によるサセプタは、面板３６なしで機能するであろう。上述のように、本発明に従ったサセプタは、ＭＯＣＶＤ反応炉を超えて多くの異なる反応炉で使用することができ、また多くの異なる型のＭＯＣＶＤ反応炉で使用することができる。本サセプタは、多くの異なる寸法で多くの異なる材料で作ることができる。本サセプタは、また、異なったやり方で配列することができ、１つの異なる配列は面板孔３８の中に収納されたプラグ３２を有する。したがって、添付の特許請求の範囲の精神および範囲は、本明細書の好ましいバージョンに限定されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来技術のサセプタを示す透視図である。
【図２】本発明によるサセプタを示す透視図である。
【図３】切断線３−３に沿った図２のサセプタを示す断面図である。
【図４】図２のサセプタを示す分解組立図である。
【図５】図２のサセプタで使用される熱伝達プラグを示す平面図である。
【図６】図６ａは、切断線６ａ−６ａに沿った図５のプラグを示す断面図である。また、図６ｂは、６ａに示すプラグ隆起部を示す拡大断面図である。
【図７】本発明によるサセプタを使用するＭＯＣＶＤ反応炉を示す簡略図である。
【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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【国際調査報告】
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