(57)【要約】【課題】本発明は、熱副射に対して実質的に透明な基板上に酸化半導体薄膜を気相法により成長させる際に、基板の加熱効率を向上させるようにした、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板及び成膜方法を提供することを目的とする。【解決手段】熱副射に対して実質的に透明なウェハ１１と、このウェハの一側の面に密着形成され且つ熱副射に対して実質的に吸収体となる薄膜１２と、から成り、熱副射による熱を薄膜により吸収してウェハに熱伝導させて、上記ウェハを加熱し、上記ウェハの他側の成長面に酸素雰囲気中で気相法により酸化成長膜を成膜するようにした、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板１０であって、上記薄膜が、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料から構成されている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱副射に対して実質的に透明な材料から成るウェハと、このウェハの一側の面に密着形成され且つ熱副射に対して実質的に吸収体となる薄膜と、から構成されており、熱副射による熱を上記薄膜により吸収して上記ウェハに熱伝導させることにより、上記ウェハを加熱して、上記ウェハの他側の成長面に酸素雰囲気中で気相法により酸化成長膜を成膜するようにした、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板であって、
上記薄膜が、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料から構成されていることを特徴とする、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板。
【請求項２】
上記ウェハが、３００ｎｍ乃至１０μｍの波長帯域の熱副射に対して５０％以上の透過率を有していることを特徴とする、請求項１に記載の気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板。
【請求項３】
上記薄膜が、３００ｎｍ乃至１０μｍの波長帯域の熱副射に対して２０％以下の透過率を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板。
【請求項４】
電気的に絶縁性を有する材料から成るウェハと、このウェハの一側の面に密着形成され且つ電気的に導電性を有する薄膜と、から構成されており、誘電加熱により上記薄膜に発生した熱を上記ウェハに熱伝導させることにより、上記ウェハを加熱して、上記ウェハの他側の成長面に酸素雰囲気中で気相法により酸化成長膜を成膜するようにした、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板であって、
上記薄膜が、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料から構成されていることを特徴とする、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板。
【請求項５】
上記薄膜が、それぞれ酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない異なる材料から成る複数層から構成されていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板。
【請求項６】
上記薄膜が、少なくともＳｉＣを含んでいることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板。
【請求項７】
上記薄膜が、１０ｎｍ乃至１０μｍの膜厚を有していることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板。
【請求項８】
上記ウェハが、サファイア，ＳｃＡｌＭｇＯ４　またはＺｎＯから成ることを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載の気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板。
【請求項９】
熱副射に対して実質的に透明な材料から成るウェハの一側の面に熱副射に対して実質的に吸収体となる薄膜を密着形成して構成した気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板に対して、赤外光を照射し、熱副射による熱を上記薄膜により吸収して、上記ウェハに熱伝導させて上記ウェハを加熱して、上記ウェハの他側の成長面に対して、酸素雰囲気中で気相法により酸化成長膜を成膜させる、気相法による酸化物半導体薄膜の成膜方法において、
上記薄膜を、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料により構成することを特徴とする、気相法による酸化物半導体薄膜の成膜方法。
【請求項１０】
電気的に絶縁性を有する材料から成るウェハの一側の面に電気的に導電性を有する薄膜を密着形成して構成した気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板に対して、交流電界を印加し、誘電加熱により上記薄膜に発生した熱を上記ウェハに熱伝導させて上記ウェハを加熱して、上記ウェハの他側の成長面に対して、酸素雰囲気中で気相法により酸化成長膜を成膜させる、気相法による酸化物半導体薄膜の成膜方法において、
上記薄膜を、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料により構成することを特徴とする、気相法による酸化物半導体薄膜の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板及び成膜方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばＧａＮ系ＬＥＤ（発光ダイオード），ＬＤ（レーザダイオード）等に用いられる酸化物半導体薄膜を成膜するための成膜用基板としては、サファイア基板が多く用いられている。そして、このようなサファイア基板上に酸化物半導体薄膜を構成する酸化成長膜をヘテロエピタキシャル成長させる場合、通常ＣＶＤ（主としてＭＯＣＶＤ）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法等の気相成長法を利用して、成膜が行なわれている。
【０００３】
通常の成長では、一般的にサファイア基板を何ら加工せずに、そのまま成膜することが多いが、このような成膜方法では、抵抗加熱等により基板を加熱する場合、サファイアが熱副射を透過させてしまう。従って、サファイア基板の加熱は、図６に示すＣＶＤ法の場合には、サファイア基板１をサセプタ２上に載置して、あるいは図７に示すＭＢＥ及びＰＬＥ法の場合には、サファイア基板１を基板ホルダー３により保持して、それぞれ下方から抵抗加熱ヒータ４により加熱することにより、下方からの熱伝導のみによって行なわれることになる。
【０００４】
このため、サファイア基板の加熱効率が悪く、高温に加熱する必要がある場合には、抵抗加熱ヒータの負担が大きくなり、且つ消費電力が大きくなってしまい、ヒータ自体の寿命が短くなってしまう。
また、サファイア基板の加熱が熱伝導のみにより行なわれることから、サファイア基板の温度は、サセプタまたは基板ホルダーとの熱接触の状態により大きく変動してしまう。このため、サファイア基板上に成膜される酸化成長膜の特性、例えば組成，膜厚，キャリア濃度，結晶性等のバラツキが大きくなってしまう。
【０００５】
これに対して、最近では、熱副射の吸収によるサファイア基板の加熱効率を向上させるために、以下に示す方法が採用されている。
即ち、例えば図８に示すように、サファイア基板１に対してＳｉ基板５を接着剤としてのＩｎ６により接着することにより、Ｓｉ基板５により熱副射を吸収して、Ｓｉ基板５からサファイア基板１への熱伝導により、サファイア基板１をさらに加熱して、サファイア基板１の加熱効率を向上させるようにしている。
【０００６】
また、例えば特開２００２−７５８６５号においては、図９に示すように、サファイア基板１の裏面に対して、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ等の金属薄膜等から成る熱吸収膜７を蒸着等により設けることにより、この熱吸収膜７により熱副射を吸収して、熱吸収膜７からサファイア基板１への熱伝導により、サファイア基板１をさらに加熱して、サファイア基板１の加熱効率を向上させるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サファイア基板１に対してＳｉ基板５を接着する方法では、サファイア基板１上に酸化成長膜を成膜する際に、接着剤としてのＩｎ６が酸化成長膜の成膜中に酸素により酸化してしまうため、Ｓｉ基板５からサファイア基板１への熱伝導特性及び接着効果が、成膜時間の経過と共に減衰して、酸化成長膜の特性が時系列に変化してしまうという問題がある。
【０００８】
また、サファイア基板１の裏面に金属薄膜等の熱吸収膜７を設ける方法においても、酸化成長膜の成膜中に、熱吸収膜７を構成する金属が酸素雰囲気により酸化してしまうため、同様にして熱吸収膜７からサファイア基板１への熱伝導特性が漸次減衰し、酸化成長膜の特性が時系列に変化してしまう。
【０００９】
さらに、熱吸収膜７が金属薄膜の蒸着により形成される場合には、サファイア基板１の成長面の加工後に、裏面に金属薄膜を蒸着することから、上記成長面が蒸着工程によって汚染されてしまう。このため、酸化成長膜の成膜の前に、サファイア基板１の成長面を洗浄する必要があるが、上記金属薄膜は、サファイア基板１のエッチング液に対して耐え得ないことから、有機溶剤での洗浄を行なうことになる。従って、サファイア基板１の成長面を完全に洗浄することができず、金属薄膜の蒸着工程における汚染の度合いにより、酸化成長膜の特性が変動してしまうことになる。
【００１０】
本発明は、以上の点から、熱副射に対して実質的に透明な基板上に酸化半導体薄膜を気相法により成長させる際に、基板の加熱効率を向上させるようにした、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板及び成膜方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明の第一の態様によれば、熱副射に対して実質的に透明な材料から成るウェハと、このウェハの一側の面に密着形成され且つ熱副射に対して実質的に吸収体となる薄膜と、から構成されており、熱副射による熱を上記薄膜により吸収して上記ウェハに熱伝導させることにより、上記ウェハを加熱して、上記ウェハの他側の成長面に酸化成長膜を成膜するようにした、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板であって、上記薄膜が、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料から構成されていることを特徴とする、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板により、達成される。
【００１２】
この第一の態様では、この気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板に対して、酸素雰囲気中で気相法により酸化成長膜を成膜させる際に、赤外光を照射すると、この赤外光の熱副射による熱を、線ウェハの一側の面に密着形成された薄膜が吸収して、ウェハに熱伝導することにより、ウェハを加熱する。これにより、赤外光に対して透明なウェハが熱伝導のみでなく、薄膜を介して熱副射によっても加熱されることになり、ウェハの加熱効率が向上することになる。
【００１３】
この場合、上記薄膜は、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料から構成されているので、酸化成長膜の成膜時に、酸素雰囲気中で薄膜が酸化してしまうようなことはない。従って、薄膜からウェハへの熱伝導特性が成膜時間の経過と共に変動するようなことはなく、酸化成長膜の特性が均一になる。
さらに、酸化成長膜の成膜前に、ウェハ洗浄用エッチング液によりウェハを洗浄しても、薄膜が腐蝕してしまうようなことはないので、ウェハに対して薄膜を密着形成した後であっても、ウェハが完全に洗浄され得ることになる。
従って、薄膜を密着形成したままで、ウェハに対して酸化成長膜の成膜さらにはその後のデバイス化工程を実施することが可能になる。
【００１４】
本発明の第二の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板は、前記第一の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板において、上記ウェハが、３００ｎｍ乃至１０μｍの波長帯域の熱副射に対して５０％以上の透過率を有していることを特徴とする。
本発明の第三の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板は、前記第一の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板において、上記薄膜が、３００ｎｍ乃至１０μｍの波長帯域の熱副射に対して２０％以下の透過率を有していることを特徴とする。
これらの第二及び第三の態様では、上記ウェハが、熱副射による加熱に使用される赤外光に対して５０％以上透過率を有することにより、実質的に透明であると共に、上記薄膜が、熱副射による加熱に使用される赤外光に対して２０％以下の透過率を有することにより、実質的に不透明となり、熱副射による熱を良好に吸収し得ることになる。
【００１５】
本発明の第四の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板は、電気的に絶縁性を有する材料から成るウェハと、このウェハの一側の面に密着形成され且つ電気的に導電性を有する薄膜と、から構成されており、誘電加熱により上記薄膜に発生した熱を上記ウェハに熱伝導させることにより、上記ウェハを加熱して、上記ウェハの他側の成長面に酸化成長膜を成膜するようにした、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板であって、上記薄膜が、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料から構成されていることを特徴とする、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板ことを特徴とする。
【００１６】
この第四の態様では、この気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板に対して、酸素雰囲気中で気相法により酸化成長膜を成膜させる際に、交流電界を印加すると、この交流電界により薄膜中に渦電流が発生して、この渦電流が薄膜中を流れる際の抵抗により発熱する。そして、この熱が、ウェハに熱伝導されることにより、ウェハが加熱される。これにより、導電性を有するウェハが熱伝導のみでなく、薄膜を介して誘導加熱によっても加熱されることになり、ウェハの加熱効率が向上することになる。
【００１７】
この場合、上記薄膜は、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料から構成されているので、酸化成長膜の成膜時に、酸素雰囲気中で薄膜が酸化してしまうようなことはない。従って、薄膜からウェハへの熱伝導特性が成膜時間の経過と共に変動するようなことはなく、酸化成長膜の特性が均一になる。
さらに、酸化成長膜の成膜前に、ウェハ洗浄用エッチング液によりウェハを洗浄しても、薄膜が腐蝕してしまうようなことはないので、ウェハに対して薄膜を密着形成した後であっても、ウェハが完全に洗浄され得ることになる。
従って、薄膜を密着形成したままで、ウェハに対して酸化成長膜の成膜さらにはその後のデバイス化工程を実施することが可能になる。
【００１８】
本発明の第五の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板は、前記第一の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板において、上記薄膜が、それぞれ酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない異なる材料から成る複数層から構成されていることを特徴とする。
この第五の態様では、上記薄膜を構成する各層が、それぞれ酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない異なる材料から構成されているので、酸化成長膜の成膜時に、酸素雰囲気中で薄膜が酸化してしまうようなことはなく、また酸化成長膜の成膜前に、ウェハ洗浄用エッチング液によりウェハを洗浄しても、薄膜が腐蝕してしまうようなことはないので、ウェハに対して薄膜を密着形成した後であっても、ウェハが完全に洗浄され得ることになる。
【００１９】
本発明の第六の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板は、前記第一の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板において、上記薄膜が、少なくともＳｉＣを含んでいることを特徴とする。
この第六の態様では、ＳｉＣ膜は、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない特性を有しているので、上述したように、酸化成長膜の成膜時に、酸素雰囲気中で薄膜が酸化してしまうようなことはなく、また酸化成長膜の成膜前に、ウェハ洗浄用エッチング液によりウェハを洗浄しても、薄膜が腐蝕してしまうようなことはないので、ウェハに対して薄膜を密着形成した後であっても、ウェハが完全に洗浄され得ることになる。
【００２０】
本発明の第七の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板は、前記第一の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板において、上記薄膜が、１０ｎｍ乃至１０μｍの膜厚を有していることを特徴とする。
この第七の態様では、薄膜が、１０ｎｍ以上の膜厚により光学的に有効となり、また１０μｍ以下の膜厚により、ウェハとの熱膨張率の差により、ウェハに反りを生じさせない。
【００２１】
本発明の第八の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板は、前記第一の態様による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板において、上記ウェハが、サファイア，ＳｃＡｌＭｇＯ４　またはＺｎＯから成ることを特徴とする。
この第八の態様では、ウェハがサファイア，ＳｃＡｌＭｇＯ４　またはＺｎＯから構成されることにより、熱副射に対して実質的に透明となり、また電気的に絶縁性を有することになる。従って、ウェハの一側の面に、上述した薄膜好ましくはＳｉＣを密着形成することによって、熱副射による熱を吸収し、あるいは交流電界の印加による誘導加熱を発生させて、ウェハの加熱効率を向上させることができる。
【００２２】
上記目的は、本発明の第九の態様によれば、熱副射に対して実質的に透明な材料から成るウェハの一側の面に熱副射に対して実質的に吸収体となる薄膜を密着形成して構成した気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板に対して、赤外光を照射し、熱副射による熱を上記薄膜により吸収して、上記ウェハに熱伝導させて上記ウェハを加熱して、上記ウェハの他側の成長面に対して、酸素雰囲気中で気相法により酸化成長膜を成膜させる、気相法による酸化物半導体薄膜の成膜方法において、上記薄膜を、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料により構成することを特徴とする、気相法による酸化物半導体薄膜の成膜方法により、達成される。
【００２３】
この第九の態様では、上記気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板に対して、酸素雰囲気中で気相法により酸化成長膜を成膜させる際に、赤外光を照射すると、この赤外光の熱副射による熱を、線ウェハの一側の面に密着形成された薄膜が吸収して、ウェハに熱伝導することにより、ウェハを加熱する。これにより、赤外光に対して透明なウェハが熱伝導のみでなく、薄膜を介して熱副射によっても加熱されることになり、ウェハの加熱効率が向上することになる。
【００２４】
この場合、上記薄膜は、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料から構成されているので、酸化成長膜の成膜時に、酸素雰囲気中で薄膜が酸化してしまうようなことはない。従って、薄膜からウェハへの熱伝導特性が成膜時間の経過と共に変動するようなことはなく、酸化成長膜の特性が均一になる。
さらに、酸化成長膜の成膜前に、ウェハ洗浄用エッチング液によりウェハを洗浄しても、薄膜が腐蝕してしまうようなことはないので、ウェハに対して薄膜を密着形成した後であっても、ウェハが完全に洗浄され得ることになる。
従って、薄膜を密着形成したままで、ウェハに対して酸化成長膜の成膜さらにはその後のデバイス化工程を実施することが可能になる。
【００２５】
上記目的は、本発明の第十の態様によれば、電気的に絶縁性を有する材料から成るウェハの一側の面に電気的に導電性を有する薄膜を密着形成して構成した気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板に対して、交流電界を印加し、誘電加熱により上記薄膜に発生した熱を上記ウェハに熱伝導させて上記ウェハを加熱して、上記ウェハの他側の成長面に対して、酸素雰囲気中で気相法により酸化成長膜を成膜させる、気相法による酸化物半導体薄膜の成膜方法において、上記薄膜を、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料により構成することを特徴とする、気相法による酸化物半導体薄膜の成膜方法により、達成される。
【００２６】
この第十の態様では、上記気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板に対して、酸素雰囲気中で気相法により酸化成長膜を成膜させる際に、交流電界を印加すると、この交流電界により薄膜中に渦電流が発生して、薄膜中を流れる際の抵抗により発熱する。そして、この熱が、ウェハに熱伝導されることにより、ウェハが加熱される。これにより、導電性を有するウェハが熱伝導のみでなく、薄膜を介して誘導加熱によっても加熱されることになり、ウェハの加熱効率が向上することになる。
【００２７】
この場合、上記薄膜は、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料から構成されているので、酸化成長膜の成膜時に、酸素雰囲気中で薄膜が酸化してしまうようなことはない。従って、薄膜からウェハへの熱伝導特性が成膜時間の経過と共に変動するようなことはなく、酸化成長膜の特性が均一になる。
さらに、酸化成長膜の成膜前に、ウェハ洗浄用エッチング液によりウェハを洗浄しても、薄膜が腐蝕してしまうようなことはないので、ウェハに対して薄膜を密着形成した後であっても、ウェハが完全に洗浄され得ることになる。
従って、薄膜を密着形成したままで、ウェハに対して酸化成長膜の成膜さらにはその後のデバイス化工程を実施することが可能になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図５を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２９】
図１は、本発明による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板の一実施形態の構成を示している。
図１において、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板１０は、ウェハとしてのサファイア基板１１と、このサファイア基板１１の裏面に密着形成された薄膜としてのＳｉＣ膜１２と、から構成されている。
上記サファイア基板１１は、その材料であるサファイアが、熱副射に対して実質的に透明な材料であると共に、その成長面（図１にて上面）は、鏡面研磨されている。
【００３０】
上記ＳｉＣ膜１２は、サファイア基板１１の成長面とは反対側の裏面に対して密着形成されており、熱副射による熱を吸収するようになっている。
ここで、上記ＳｉＣ膜１２は、サファイア基板１１の裏面に対して、例えばＣＶＤ法やスパッタ法により形成されている。
尚、上記ＳｉＣ膜１２がスパッタ法により形成される場合、サファイア基板１１の成長面に対して気相法により酸化成長膜を成膜させる温度において、当該ＳｉＣ膜１２がサファイア基板１１から剥離しないことが確認された。
【００３１】
上記ＳｉＣ膜１２は、その膜厚が１０ｎｍ乃至１０μｍに選定されている。膜厚が１０ｎｍ未満の場合には、ＳｉＣ膜１２が熱副射の吸収量が少ないために光学的に有効とはならず、また膜厚が１０μｍを越える場合には、ＳｉＣ膜１２とサファイア基板１１との熱膨張率の差によるサファイア基板１１の反りが無視できない程度まで大きくなってしまう。
【００３２】
ここで、ＳｉＣ膜１２を備えたサファイア基板１１は、図２に示すように、サファイア基板単体や従来の熱吸収膜としての金属薄膜に使用されるＴｉ，Ｍｏ，Ｗと比較して、副射率に優れ、副射熱の吸収・放射効率が高い共に、ほぼ同等の熱伝導率を有し、さらに耐酸素性も良好で、酸素雰囲気に対して耐久性を有しているので、酸化成長膜の成膜時における加熱効率の向上に適していることが分かる。
【００３３】
さらに、ＳｉＣ膜１２は、サファイア基板１１の洗浄のために使用されるエッチング液としての燐酸＋硫酸の溶液に対しても、耐食性を有することが確認された。従って、酸化成長膜の成膜前に、基板１０をウェハ洗浄用のエッチング液を使用することが可能であり、これにより、基板１０特にウェハとしてのサファイア基板１１が確実に洗浄され、ＳｉＣ膜１２の形成の際の汚染が完全に除去され得ることになる。
【００３４】
本発明実施形態による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板１０は、以上のように構成されており、この気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板１０を使用して、ウェハとしてのサファイア基板１１の成長面に対して、酸化成長膜の成膜を行なった場合、図３のグラフにて、抵抗加熱ヒータの温度Ｔ０に対して、当該基板１０は、符号Ｔ１で示すように、加熱されることが分かった。
これに対して、サファイア基板１１のみの場合には、図３にて符号Ｔ２で示すように加熱が行なわれたことから、サファイア基板１１に対してＳｉＣ膜１２を密着形成することにより、加熱効率が向上することが明らかである。
尚、図３のグラフにおける基板温度は、Ａｌの融点（６６０℃）で補正した放射温度計による測定値を示している。
【００３５】
また、同様の条件にて、Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ等の金属薄膜を備えたサファイア基板の場合には、酸化成長膜の成膜後に、これらの金属薄膜が変色していることが確認された。
さらに、同様の条件にて、サファイア基板に対してＩｎによりＳｉ基板を接着した場合には、Ｉｎの酸化が激しく、酸素分圧が５×１０−５（ｔｏｒｒ），成長温度６００℃以上の条件では、酸化成長膜の成膜後には、Ｉｎが殆ど酸化されていて、接着剤としての機能を果たさず、Ｓｉ基板からサファイア基板が落下することもあった。
【００３６】
次に、上述した気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板１０を使用した、本発明による酸化物半導体薄膜の成膜方法の一実施形態に基づいて、気相法としてＭＢＥ法によりＺｎＯ膜の成膜を行なう場合について説明する。
先づ、成膜前に、上記気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板１０を、サファイアの洗浄用エッチング液である燐酸：硫酸＝１：３の溶液の中に、１１０℃にて３０分間浸漬させて、洗浄を行なった。
【００３７】
その後、当該基板１０を、図７に示したと同様の基板ホルダー（インコネル製）に基板押さえ用爪で保持して装着し、基板導入チャンバーに導入した後、５×１０−５（ｔｏｒｒ）に真空排気されている成長室内に設置した。
そして、成長材料としてのＺｎをＫセル（クヌードセンセル）から、酸素をＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）によりラジカル化させて、それぞれ基板１０に対してビーム照射した。この場合、各ビーム量は、条件によって決まるが、例えばＺｎを３（Ａ／ｓ），酸素流量を２（ｓｃｃｍ）とし、またＲＦパワーを３００（Ｗ），ヒーター温度を６００℃とした。このような条件における酸化成長膜であるＺｎＯ膜の成長速度は、０．３μｍ／ｈｒである。
このようにして成膜されたＺｎＯ膜の特性は、図４に示す通りであり、比較のためにＳｉＣ膜１２を備えないサファイア基板単体に対して、同様にＺｎＯ膜を成膜した場合も示した。
【００３８】
ここで、サファイア基板単体への成膜の場合、基板温度を同じにするために、ヒーター温度が７００℃になっている。従って、ＺｎＯ膜の成長速度は同じであるが、抵抗加熱ヒーターから基板１０への加熱効率が向上していることが分かる。
さらに、アンドープ膜のキャリア密度が等しいことから、上述した方法においては、何ら不純物が混入していないことが分かった。また、ＸＲＤ測定及び移動度の値がほぼ等しいことから、ＺｎＯ膜の結晶性も等しいことが分かった。
このようにして、上記気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板１０を使用して、ＺｎＯ膜の成膜を行なうことにより、基板１０に対する加熱効率が向上し、ヒーター温度を１００℃下げても、同一の結晶を有し且つ不純物の混入のないＺｎＯ膜の成膜が行なわれ得ることが分かった。
【００３９】
このようにして形成されたＺｎＯ膜１３を備えた基板１０は、電子デバイスとして例えばボトムゲートＴＦＴを構成する場合、図５に示すように、ゲート電極としてのＳｉ，ＧａＡｓ等から成る導電性基板２１上に載置され、ＺｎＯ膜の上に、ソース電極２２及びドレイン電極２３が形成されることにより、ボトムゲートＴＦＴ２０が作成されることになる。
この場合、ＳｉＣ膜１２は、洗浄のためのエッチング液に対して耐食性を有するので、基板１０は、ＳｉＣ膜１２を備えたままで、電子デバイス化工程を実施することができる。
【００４０】
このようにして、本発明による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板に対して、酸化物半導体薄膜を形成する場合、酸素雰囲気中でも熱吸収膜としての薄膜が酸素に対して安定していて、基板に対する加熱効率が向上することになり、半導体製造装置の設計上も自由度の大きい基板加熱処理が可能となる。
【００４１】
上述した実施形態においては、基板１０上に酸化成長膜を成膜する際の気相法として、ＭＢＥ法が採用されているが、これに限らずＣＶＤ法やＰＬＥ法、さらにはレーザーアブレーション，スパッタ法等の気相法でもよいことは明らかである。
【００４２】
また、上述した実施形態においては、ウェハとしてサファイア基板が使用されているが、これに限らず、例えば３００ｎｍ乃至１０μｍの波長帯域の熱副射に対して５０％以上の透過率を有していれば、他の材料例えばＳｃＡｌＭｇＯ４　やＺｎＯから構成されていてもよい。
【００４３】
さらに、上述した実施形態においては、熱吸収膜としての薄膜が、ＳｉＣ膜により形成されているが、これに限らず、例えば３００ｎｍ乃至１０μｍの波長帯域の熱副射に対して２０％以下の透過率を有しており、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料から構成されていてもよい。
【００４４】
また、上述した実施形態においては、ウェハとしてのサファイア基板１１は、その裏面に形成された熱吸収膜としてのＳｉＣ膜１２により、赤外線照射による熱副射の熱が吸収され、この熱がサファイア基板１１に熱伝導されることにより、サファイア基板１１の加熱効率が向上するようになっているが、これに限らず、交流電界の印加によって、ＳｉＣ膜１２に渦電流を発生させ、この渦電流がＳｉＣ膜１２内を流れる際に、その抵抗により発生する熱を、サファイア基板１１に熱伝導させて、サファイア基板１１の加熱効率を向上させるようにしてもよい。
【００４５】
上述した実施形態においては、熱吸収膜としての薄膜は、単層に形成されているが、それぞれ酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない異なる材料から成る複数層から構成されていてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板に対して、酸素雰囲気中で気相法により酸化成長膜を成膜させる際に、赤外光を照射し、あるいは交流電界を印加すると、この赤外光の熱副射による熱を、線ウェハの一側の面に密着形成された薄膜が吸収して、ウェハに熱伝導し、あるいは交流電界により薄膜中に渦電流が発生して、この渦電流が薄膜中を流れる際に発生する熱をウェハに熱伝導することにより、ウェハを加熱する。これにより、赤外光に対して透明なウェハまたは電気的に絶縁性を有するウェハが熱伝導のみでなく、薄膜を介して熱副射によっても加熱されることになり、ウェハの加熱効率が向上することになる。
【００４７】
この場合、上記薄膜は、酸素により酸化せず、またウェハ洗浄用エッチング液により腐蝕されない材料から構成されているので、酸化成長膜の成膜時に、酸素雰囲気中で薄膜が酸化してしまうようなことはない。従って、薄膜からウェハへの熱伝導特性が成膜時間の経過と共に変動するようなことはなく、酸化成長膜の特性が均一になる。
さらに、酸化成長膜の成膜前に、ウェハ洗浄用エッチング液によりウェハを洗浄しても、薄膜が腐蝕してしまうようなことはないので、ウェハに対して薄膜を密着形成した後であっても、ウェハが完全に洗浄され得ることになる。
従って、薄膜を密着形成したままで、ウェハに対して酸化成長膜の成膜さらにはその後のデバイス化工程を実施することが可能になる。
【００４８】
このようにして、本発明によれば、熱副射に対して実質的に透明な基板上に酸化半導体薄膜を気相法により成長させる際に、基板の加熱効率を向上させるようにした、極めて優れた気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板及び成膜方法が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板の一実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板と比較例としてのサファイア基板単体そして金属薄膜としてのＴｉ，Ｍｏ及びＷの熱特性を示す図である。
【図３】図１の気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板と比較例としてのサファイア基板単体の基板温度とヒーター温度との関係を示すグラフである。
【図４】図１の気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板と比較例としてのサファイア基板単体に対して酸化成長膜として成膜したＺｎＯ膜の特性を示す図である。
【図５】図１の気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板を使用して成膜されたＺｎＯ膜により作成された電子デバイスの一例を示す概略断面図である。
【図６】従来のＣＶＤ法による酸化成長膜の成膜のための基板加熱構造を示す概略図である。
【図７】従来のＭＢＥ法またはＰＬＥ法による酸化成長膜の成膜のための基板加熱構造を示す概略図である。
【図８】従来のＳｉ基板をＩｎより接着した基板の加熱効率向上方法を示す概略図である。
【図９】従来の熱吸収膜として金属薄膜を蒸着した基板の加熱効率向上方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１０　　気相法による酸化物半導体薄膜成膜用基板
１１　　サファイア基板（ウェハ）
１２　　ＳｉＣ膜（薄膜）
２０　　ボトムゲートＴＦＴ（電子デバイス）
２１　　Ｓｉ基板（ゲート電極）
２２　　ソース電極
２３　　ドレイン電極
【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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