(57)【要約】【課題】基板をフェイスダウンに保持してＭＯＶＰＥで半導体結晶を成長するに際し、半導体結晶の未成長領域を無くすと共に基板への原料供給の阻害を低減できる半導体エピウェハの製造方法を提供する。【解決手段】加熱した基板１１上に原料ガスを供給し、基板１１上に半導体結晶を成長させる半導体エピウェハの製造方法において、基板１１は、半導体結晶が成長される成長面１２側の周縁部１４に面取部１５を有しており、フェイスダウンで、かつ面取部１５のみが保持され、半導体結晶は、基板１１の成長面１２を下方に向けて成長されるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱した基板上に原料ガスを供給し、前記基板上に半導体結晶を成長させる半導体エピウェハの製造方法において、
前記基板は、前記半導体結晶が成長される成長面側の周縁部に面取部を有しており、フェイスダウンで、かつ前記面取部のみが保持され、
前記半導体結晶は、前記基板の成長面を下方に向けて成長されることを特徴とする半導体エピウェハの製造方法。
【請求項２】
前記基板は、前記成長面側の周縁部にのみテーパ加工により形成された前記面取部を有し、前記面取部のテーパ角が１３°以上１７°以下、テーパ長さが９００μｍ以上１４００μｍ以下である請求項１記載の半導体エピウェハの製造方法。
【請求項３】
前記基板は、サセプタに設けられたツメ部により、前記面取部の全周が保持される請求項１又は２記載の半導体エピウェハの製造方法。
【請求項４】
半導体結晶が成長される成長面側の周縁部にのみテーパ加工により形成された面取部を有することを特徴とするガリウム砒素基板。
【請求項５】
４インチサイズ以上の円形状であり、かつ前記面取部のテーパ角が１３°以上１７°以下、テーパ長さが９００μｍ以上１４００μｍ以下である請求項４記載のガリウム砒素基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属気相成長法においてフェイスダウンで半導体結晶を成長する半導体エピウェハの製造方法及びガリウム砒素基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｅｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ；有機金属気相成長法）は、原料として有機金属やガスを用いた結晶成長法である。
【０００３】
この方法は化合物半導体結晶を成長するのに用いられ、原子層オーダで膜厚を制御することができるため、半導体レーザダイオード、発光ダイオードを初めとするナノテクノロジといった数ｎｍの膜厚制御が必要な分野で用いられる。
【０００４】
代表的な半導体結晶成長装置であるＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ；分子線エピタキシ法）と比較し、面内での膜厚の偏差が少なく、高速成長が可能であるほか、超高真空を必要としないために装置の大型化が容易であり、大量生産用の結晶成長装置として、半導体レーザダイオード、発光ダイオードなど光デバイス、パワーアンプなどの電子デバイスの結晶成長に多く用いられている。
【０００５】
図５に、ＭＯＶＰＥにより基板上に化合物半導体結晶を作製するためのＭＯＶＰＥ装置５０を示す。
【０００６】
ＭＯＶＰＥは化合物半導体の作製において、ＩＩＩ族元素のＩｎ（インジウム）の原料としてＴＭＩ（Ｔｒｉ−Ｍｅｔｈｙｌ−Ｉｎｄｉｕｍ）や、Ｇａ（ガリウム）の原料としてＴＭＧ（Ｔｒｉ−Ｍｅｔｈｙｌ−Ｇａｌｌｉｕｍ）、Ａｌ（アルミニウム）の原料としてＴＭＡ（Ｔｒｉ−Ｍｅｔｈｙｌ−Ａｌｕｍｉｎｕｍ）等の有機金属原料５１を用いる。
【０００７】
Ｖ族の原料ガス５２にはＡｓ（砒素）の水素化物であるＡｓＨ3（アルシン）や、Ｐ（燐）の水素化物であるＰＨ3（ホスフィン）、Ｎ（窒素）の水素化物であるＮＨ3（アンモニア）など特殊高圧ガスを利用する。
【０００８】
有機金属原料５１は常温では液体・固体であるが、飽和蒸気圧が高い性質を利用して恒温槽で温度を一定に保った原料中にＨ2やＮ2をキャリアガス５３として用いてバブリングすることで、結晶成長に十分な量の成長用原料を、安定したガス流量で成長基板に供給することができる。
【０００９】
これら有機金属原料５１とＶ族の原料ガス５２とキャリアガス５３とが混合された原料ガスがインジェクタ５４から噴き出して、ヒータ５５で加熱された基板（ガリウム砒素基板）５６に達すると、分解・化学反応を起こし、結晶情報を引き継いで半導体結晶が成長する。原料ガスの流量比・温度・圧力などを変えることによって様々な組成・物性・構造を持つ半導体を作ることができる。
【００１０】
基板５６の両面の周縁部５７には、図６に示すように、研磨工程や搬送時の些細な衝撃での割れ・欠けを防止するための面取部５８が、例えばテーパ角１５°、テーパ長さ１２０〜１８０μｍで形成されている。
【００１１】
このような基板５６を均熱板５９とともに、ディスク６０のサセプタ６１にセットする場合、基板５６の面の向きは、オモテ面（成長面６２）を上にして成長する場合（フェイスアップ）と、オモテ面を下にして成長する場合（フェイスダウン）がある。
【００１２】
フェイスダウンで成長する場合、従来技術では、基板５６を支持し、落下を防止するために、サセプタ６１に設けられたツメ部６３を使用しており、図５〜７に示すように、基板５６の端面（周縁部５７）において成長面６２がツメ部６３に掛かるようにして、数箇所（図７では３箇所）のツメ部６３で基板５６の端面を引っ掛けて支持する設計となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−４２８９９号公報
【特許文献２】特開２００７−２６６０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、従来技術では基板５６の支持に使用するツメ部６３が、図６に示すように基板の成長面６２であるオモテ面に掛かるようにしているため、ツメ部６３に掛かるオモテ面は未成長領域となる問題がある。
【００１５】
また、ツメ部６３の周囲１〜５ｍｍ程度の成長面６２上においても原料の供給が阻害され、半導体結晶の面内分布（厚さ分布など）を悪化させる原因となっており、特に４インチサイズ以上の基板５６を用いる場合に問題であった。
【００１６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、基板をフェイスダウンに保持してＭＯＶＰＥで半導体結晶を成長するに際し、半導体結晶の未成長領域を無くすと共に基板への原料供給の阻害を低減することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明は、加熱した基板上に原料ガスを供給し、前記基板上に半導体結晶を成長させる半導体エピウェハの製造方法において、前記基板は、前記半導体結晶が成長される成長面側の周縁部に面取部を有しており、フェイスダウンで、かつ前記面取部のみが保持され、前記半導体結晶は、前記基板の成長面を下方に向けて成長される方法である。
【００１８】
前記基板は、前記成長面側の周縁部にのみテーパ加工により形成された前記面取部を有し、前記面取部のテーパ角が１３°以上１７°以下、テーパ長さが９００μｍ以上１４００μｍ以下であると良い。
【００１９】
前記基板は、サセプタに設けられたツメ部により、前記面取部の全周が保持されると良い。
【００２０】
また本発明は、半導体結晶が成長される成長面側の周縁部にのみテーパ加工により形成された面取部を有するガリウム砒素基板である。
【００２１】
前記ガリウム砒素基板は、４インチサイズ以上の円形状であり、かつ前記面取部のテーパ角が１３°以上１７°以下、テーパ長さが９００μｍ以上１４００μｍ以下であると良い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、基板をフェイスダウンに保持してＭＯＶＰＥで半導体結晶を成長するに際し、半導体結晶の未成長領域を無くすと共に基板への原料供給の阻害を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態を示す部分断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るガリウム砒素基板の寸法例を示す部分断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るガリウム砒素基板の寸法例を示す部分断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態を示す下視図である。
【図５】ＭＯＶＰＥによる半導体エピウェハの製造方法を説明する概略断面図である。
【図６】従来の基板の保持方法を説明する部分断面図である。
【図７】従来の基板の保持方法を説明する下視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の好適な実施の形態について図面に基づき説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態を示す部分断面図であり、基板をＭＯＶＰＥ装置のサセプタでフェイスダウンに保持する方法を説明する図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態に係る半導体エピウェハの製造方法では、化合物半導体の結晶成長用の基板１１を、半導体結晶が成長される成長面１２を下方に向けてフェイスダウンに、サセプタ６１に設けられたツメ部１３で保持する。基板１１の上方には、均熱板５９を配置する。
【００２７】
基板１１は、厚さ４５０μｍ、４インチサイズの円形状を有するガリウム砒素基板であり、周縁部１４の一部にオリエンテーションフラットが形成されているものを用いる。なお、本発明では４インチサイズ以上のガリウム砒素基板を使用することもできる。
【００２８】
また基板１１は、成長面１２側の周縁部１４にのみテーパ加工により形成される面取部１５を有しており、サセプタ６１に設けられたツメ部１３で面取部１５のみを保持することで（すなわち、面取部１５のみにツメが掛かるようにして）、半導体結晶が成長面１２を下方に向けて成長されるようにする。なお、本発明では成長面１２とは反対側の面（ウラ面）にもテーパ加工を施した基板を用いることもできるが、成長面１２側にのみ面取部１５が形成された基板１１では、半導体結晶を成長させた後のバックラップ（ウラ面研磨）工程において周縁部１４でのチッピング・割れの発生を低減できるため好適である。
【００２９】
図２，３に、テーパ加工により基板１１の周縁部１４に形成される面取部１５の形状・寸法の例を示している。本実施の形態では、図２に示すように、厚さ４５０μｍの４インチサイズの基板１１に対し、テーパ長さ１０００μｍ、テーパ高さ２２５μｍで、テーパ角が約１２．６８°となるように面取部１５を形成する。ただし、より好ましくは、例えば図３に示すようにテーパ長さ９００μｍ以上１４００μｍ以下、テーパ角１３°以上１７°以下の範囲内で面取部１５を形成すると良い。このようにされることで、基板１１の直径のバラツキを±０．３ｍｍ、ツメ部１３の機械加工の精度を±０．５ｍｍと仮定しても、基板１１が落下しないようにすることができる。
【００３０】
以上の条件を満たす基板１１（ガリウム砒素基板）が、本発明のエピウェハの製造方法に使用するのに好適である。
【００３１】
本実施の形態では面取部１５を保持するツメ部１３の形状を、図４に示すように、基板１１のオモテ面（成長面１２）には掛からずに、かつ基板１１が落ちない程度に極力小さく（厚さを薄く）する。その一方で、厚さを薄くすることで低下する強度を補うべく、基板１１の全周を保持できるように、基板１１の外周形状に合わせた形状とする。
【００３２】
このような基板１１をサセプタ６１のツメ部１３に保持させ、図５に示したようなＭＯＶＰＥ装置５０にセットし、基板１１を均熱板５９を介してヒータ５５で加熱しつつ、有機金属原料５１とＶ族の原料ガス５２とキャリアガス５３とを供給することで、原料ガスが基板上で分解・化学反応して半導体結晶が成長し、半導体エピウェハが製造される。
【００３３】
以上のように、本発明においては、ＭＯＶＰＥにより半導体エピウェハを製造するに際し、半導体結晶を成長させる成長面側の周縁部に面取部を形成した基板を用い、フェイスダウンで、かつ面取部のみを保持し、基板の成長面を下方に向けて半導体結晶を成長させるようにする。
【００３４】
このようにされることで、従来方法ではサセプタのツメ部が掛かることで未成長領域となっていた部分を無くし、基板の成長面全体で半導体結晶を成長させることができる。また、基板の成長面がより下方側に位置するようになるため、原料ガスの供給がツメ部に阻害されることを抑制することができる。
【００３５】
さらに、サセプタのツメ部を、基板の面取部の全周を保持するような形状としたときには、ツメ部の強度を保ちつつ極力小さくする（薄くする）ことができるようになり、ツメ部による原料供給の阻害をより抑制できる。
【００３６】
さらにまた、基板の成長面側にのみ面取部を形成する場合には、両面に面取部を形成する従来の基板と比較して端面が鈍く厚くなるため、半導体結晶を成長させた後の基板のウラ面研磨工程（バックラップ工程）において、鋭い端面で発生しやすいチッピング・割れを低減することもできる。
【００３７】
本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、種々の変更を加え得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１１  基板
１２  成長面
１４  周縁部
１５  面取部
【図２】
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【図３】
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【図１】
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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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