(57)【要約】【課題】成長用治具の熱の分布を均一にさせることにより、エピタキシャルウェハ内での結晶特性のバラツキを低減させる熱均一性成長用治具を提供する。【解決手段】治具本体２の表面に基板３を保持し、治具本体２の裏面からヒーター４で加熱して基板３に結晶をエピタキシャル成長させる治具１において、治具本体２の裏面に多数の凹凸部５を形成したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
治具本体の表面に基板を保持し、上記治具本体の裏面からヒーターで加熱して上記基板に結晶をエピタキシャル成長させる治具において、治具本体の裏面に多数の凹凸部を形成したことを特徴とする熱均一性成長用治具。
【請求項２】
上記治具本体を円板状に形成し、その円板状の治具本体の裏面に等間隔かつ同心円状の多数の凹凸部を形成した請求項１記載の熱均一性成長用治具。
【請求項３】
上記多数の凹凸部は、波形形状である請求項１または２記載の熱均一性成長用治具。
【請求項４】
上記治具本体の表面に上記基板をフェイスダウンで保持した請求項１〜３いずれかに記載の熱均一性成長用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に結晶をエピタキシャル成長させて半導体製品を作製するための成長用治具（ジグ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
成長用治具は、例えば、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）装置内に備えられ、基板に結晶をエピタキシャル成長させる際に基板を保持するために使用される。このような成長用治具として図５に示すような成長用治具５１は、治具本体５２の表面に基板５３を保持し、治具本体５２の裏面からヒーター５４で加熱することで、基板に結晶を成長させるものである。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１７６４８２号公報
【特許文献２】特開２００４−５５７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の成長用治具５１は、治具本体５２がフラット形状なので、ヒーター５４を用いても成長用治具５１の全体を均一に暖めることができず、基板５３中に熱の不均一な領域が発生している。例えば、基板５３の中心部、周縁部、基板５３の周辺（特に基板５３と治具本体５２の接触面）などで熱の分布が均一にならない。そのため、基板に成長させる結晶の純度がなかなか上がらず、作製するエピタキシャルウェハの特性に悪い影響を及ぼす可能性がある。
【０００６】
すなわち、ヒーター５４等により成長用治具５１を暖めているが、ヒーター５４の配置等構造的な理由により、基板５３に暖めやすい場所と暖めにくい場所が発生してしまう。
【０００７】
また、成長用治具５１に熱の不均一性が発生することにより、エピタキシャルウェハ面内で、結晶特性に悪影響を及ぼすことにより、最終的なデバイス構造での歩留が低下してしまう。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、成長用治具の熱の分布を均一にさせることにより、エピタキシャルウェハ内での結晶特性のバラツキを低減させる熱均一性成長用治具を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、ヒーターの配置にかかわらず、成長用治具内の熱を均一にする熱均一性成長用治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、治具本体の表面に基板を保持し、上記治具本体の裏面からヒーターで加熱して上記基板に結晶をエピタキシャル成長させる治具において、治具本体の裏面に多数の凹凸部を形成した熱均一性成長用治具である。
【００１１】
請求項２の発明は、上記治具本体を円板状に形成し、その円板状の治具本体の裏面に等間隔かつ同心円状の多数の凹凸部を形成した請求項１記載の熱均一性成長用治具である。
【００１２】
請求項３の発明は、上記多数の凹凸部は、波形形状である請求項１または２記載の熱均一性成長用治具である。
【００１３】
請求項４の発明は、上記治具本体の表面に上記基板をフェイスダウンで保持した請求項１〜３いずれかに記載の熱均一性成長用治具である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、成長用治具内の熱を均一にすることにより、エピタキシャルウェハ面内の結晶特性のバラツキを低減でき、最終的なデバイスでの歩留を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１６】
図１は、本発明の好適な第１の実施形態を示す熱均一性成長用治具とヒーターの断面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係る熱均一性成長用治具１は、例えば、横型フェイスダウン方式のＭＯＶＰＥ装置内に備えられ、治具本体（サセプタ、あるいはウェハキャリア）２の表面（図１では下面）にフェイスダウンで基板３を保持し、治具本体２の裏面から所定距離離れて配置されたヒーター４で加熱して基板３の表面に結晶をエピタキシャル成長させるものである。
【００１８】
治具本体２は、ＭＯＶＰＥ装置内に回転自在に設けられる。また、治具本体２は、基板３を保持する部分が回転自在に設けられていてもよい。治具本体２としては、加工しやすく、熱伝導性がよく、反応ガスで腐食しにくい材質からなるもの、例えば、カーボングラファイト、モリブデン、熱分解グラファイトや熱分解窒化ホウ素などを用いる。
【００１９】
ヒーター４としては、棒状のヒーターを連続して蛇行させた構造や、棒状のヒーターを複数本並列に配置した構造などがある。
【００２０】
熱均一性成長用治具１を備えたＭＯＶＰＥ装置において、例えば、基板３の表面にＧａＡｓ系などのIII−Ｖ族化合物半導体結晶をエピタキシャル成長させる場合は、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）といった有機金属と、アルシン、ホスフィンなどのＶ族ガスと、ｎ型ドーパントとしてデシラン、ｐ型ドーパントとしてＺｎドーピング用の原料、Ｍｇドーピング用の原料などを反応させることで、基板３の表面で反応したガスが結晶となってエピタキシャル成長する。
【００２１】
一般に、横型方式のＭＯＶＰＥ装置は、他のパンケーキ型、縦形高速回転型、バレル型方式のＭＯＶＰＥ装置とは違い、反応ガスが水平（基板３の表面に対して平行、図１では左右方向）に流れる。反応ガスの流れ方向が直線なので、スムーズな反応ガスの流れが実現できる。しかし、加熱された反応ガスは上方へ流れていくので、これが基板３付近の反応ガス流れをわずかながら乱したり、フローチャネルの上壁に堆積物を作りやすく、これがまた反応ガス流れを乱し、結晶成長の不安定要因になってしまう。
【００２２】
これを防ぐため、基板３を成長面を下にしてフローチャネルの上方にセットする、いわゆるフェイスダウン方式とした。フェイスダウン方式によれば、基板３付近には暖められた反応ガスがスムーズにかつ効率よく流れ、良好な結晶成長が実現する。
【００２３】
さて、熱均一性成長用治具１は、治具本体２の裏面（図１では上面）に多数の凹凸部５を形成したものである。
【００２４】
より詳細には、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、治具本体２を円板状に形成し、その円板状の治具本体２の裏面に、平面視で等間隔かつ同心円状の多数の凹凸部５を形成したものである。本実施の形態では、凹凸部５の一例として、断面が略半円状の突起を繰り返してなる波形形状の凹凸部５とした。
【００２５】
本実施の形態の作用を説明する。
【００２６】
熱均一性成長用治具１は、治具本体２のヒーター４側を従来のようなフラット形状ではなく、多数の凹凸部５からなる波形形状にすることで、ヒーター４からの熱を受ける面積を大きくし、治具本体２の熱の均一性を向上させている。
【００２７】
図５の従来の成長用治具５１では、熱はほぼ直上に設置しているヒーター５４の部分のみから治具本体５２に供給されている。これに対し、本実施の形態に係る熱均一性成長用治具１は、多数の凹凸部５によりヒーター４から熱を受ける面積を増やすことにより、治具本体２の直上に位置するヒーター４だけでなく、その周りのヒーター４からも熱を受ける。このため、ヒーター４の配置や構造の違いによる治具本体２の熱の不均一性を無くし、治具本体２の熱の均一性を向上させている。
【００２８】
特に、治具本体２に等間隔で同心円状の多数の凹凸部５を形成することで、基板３に均一に熱を伝導させることができる。これにより、基板３に成長させる結晶の純度が向上し、作製するエピタキシャルウェハの特性に悪い影響を及ぼすことはない。
【００２９】
つまり、治具本体２がヒーター４で均一に加熱されるため、基板３の中心部、周縁部、基板３の周辺（特に基板３と治具本体２の接触面）などにおいても、熱の分布が均一になる。
【００３０】
したがって、熱均一性成長用治具１は、多数の凹凸部５で成長用治具内の熱を均一にすることにより、エピタキシャルウェハ面内の結晶特性のバラツキを低減でき、最終的なデバイスでの歩留を向上させることができる。
【００３１】
また、ヒーター４の配置、構造などによる成長用治具の熱の不均一性をなくすことができる。
【００３２】
上記実施の形態では、多数の凹凸部５として、波形形状の例で説明したが、多数の凹凸部としては、断面が略半円状の多数の突起、図３に示す熱均一性成長用治具３１のように多数の凹凸部３５を有するのこぎり波形状、あるいは図４に示す熱均一性成長用治具４１のように多数の凹凸部４５を有するくし歯形状などでもよく、従来のフラット形状に比べてヒーター４からの熱を受ける面積を増やすものであればよい。
【００３３】
また、上記実施の形態では、熱均一性成長用治具１をＭＯＶＰＥ装置内に備える例で説明したが、熱均一性成長用治具１をスパッタリング装置内に備えるようにしてもよい。
【００３４】
また、治具本体２ではなく、ヒーターの治具本体２に対向する面に多数の凹凸部を形成するなどしてヒーター側の形状を変えてもよい。
【００３５】
熱均一性成長用治具１を用いて作製できる半導体製品に用いられるエピタキシャルウェハとしては、電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）用、高移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）用、ヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）用、赤色あるいは青色半導体レーザ（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）用などのエピタキシャルウェハがある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の好適な実施形態を示す熱均一性成長用治具とヒーターの断面図である。
【図２】図２（ａ）は図１に示した熱均一性成長用治具の断面図、図２（ｂ）はそのヒーター側の平面図である。
【図３】図１に示した熱均一性成長用治具の変形例を示す断面図である。
【図４】図１に示した熱均一性成長用治具の変形例を示す断面図である。
【図５】従来の成長用治具とヒーターの断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  熱均一性成長用治具
２  治具本体
３  基板
４  ヒーター
５  凹凸部
【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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