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JP2006173560A - ウエハガイド、有機金属気相成長装置および窒化物系半導体を堆積する方法 - Google Patents

ウエハガイド、有機金属気相成長装置および窒化物系半導体を堆積する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】III族窒化物堆積物の影響を低減できるＭＯＣＶＤ装置用ウエハガイドを提供する。
【解決手段】ウエハ支持具１５は、一又は複数の第１の部分１５ａと、第１の部分１５ａを囲む第２の部分１５ｂとを有している。第１の部分１５ａの各々は、窒化物系半導体を堆積するウエハ１９を支持する面を有する。ウエハガイド１７はＭＯＣＶＤ１１および１３においてウエハ支持具１５の第２の部分１５ｂ上に設けられている。ウエハガイド１７は、第２の部分１５ｂを覆うためのプロテクタ１７ａと、ウエハ１９を第１の部分１５ａに受け入れるための一又は複数の開口１７ｂとを備える。プロテクタ１７ａは、開口１７ｂを規定すると共にウエハ１９をガイドするための側面１７ｃを有する。ウエハガイド１７は開口１７ｂの各々にウエハ１９を受け入れ、ウエハ１９は開口１７ｂの各々に現れたウエハ支持部１５の第１の部分１５ａの支持面上に搭載される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハガイド、有機金属気相成長装置および窒化物系半導体を堆積する方法に関する。
特許文献１には、ＧａＡｓ基板とＧａＩｎＮＡｓ活性層との間にＡｌＧａＡｓ半導体層が設けられた半導体発光素子を製造することが記載されている。ＧａＩｎＮＡｓ活性層とＡｌＧａＡｓ半導体層は、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）装置を用いて成長される。ＡｌＧａＡｓ半導体層は、サセプタカバーを用いてＧａＡｓ基板上に成長され、ＧａＩｎＮＡｓ活性層はサセプタカバーを用いずに成長される。この半導体発光素子では、活性層内のアルミニウム不純物量が少なくなるので、発光特性が著しく改善される。
特開２００３−１７４２３５号公報
特許文献１では、ＧａＩｎＮＡｓ活性層およびＡｌＧａＡｓクラッド層を用いた発光素子を作製するときに、活性層中のアルミニウム不純物を低減するために上記のようなサセプタカバーを用いる。
ＧａＡｓ半導体材料やＩｎＰ半導体材料を堆積する有機金属気相成長装置では、サセプタ上に形成された堆積物は、次のように処理されている。
（１）カーボン製サセプタをウエットエッチングすることができないので、ハロゲン化水素ガス（例えば、塩化水素ガス）を用いて気相エッチングを行う。ＭＯＣＶＤ装置に塩化水素ガスの供給ラインを設けることにより、成長した基板を取り出した後にサセプタの気相エッチングを行うことができる。サセプタを交換する必要がないけれども、気相エッチング工程の追加が生産性を低下させる。生産性を落とさないためにはＭＯＣＶＤ装置を使用せず、気相エッチング専用の反応装置を準備する必要があり、結果的にコスト増となる。
（２）カーボン製サセプタをＭＯＣＶＤ装置から取り外してこのサセプタを真空中でベーキングすることにより堆積物が除去される。堆積物の除去中に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて半導体膜の成長ができないので、生産性が落ちる。別のサセプタやウエハトレイを使用することができるけれども、サセプタやウエハトレイの加工精度や材料の個体差に起因してエピタキシャル膜にばらつきが生じ、結果的に歩留まりが低下する。
（３）気相エッチングや真空中ベーキングにおいてカーボン製サセプタが変形することがある。この場合、堆積物がある程度ついたサセプタを廃棄する（使い捨て）。しかしながら、この使い捨てはコスト増になり、また、新たなサセプタの個体差に起因するばらつきにより、歩留まりが低下する。
（４）カーボン製サセプタ上に石英製のウエハトレイを載せる場合では、ＧａＡｓ材料系やＩｎＰ材料系の堆積物は王水による化学的エッチングにより容易に除去できる。
特許文献１に記載された半導体発光素子はＧａＩｎＮＡｓ系半導体を用いており、ＧａＩｎＮＡｓ系半導体の窒素組成はわずか数パーセントである。これ故に、ＧａＩｎＮＡｓ系半導体は、一般式ＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表されるいわゆるIII族窒化物半導体でない。
一方、III族窒化物を成長するＭＯＣＶＤ装置では、サセプタが、ＮＨ３に侵されにくい材料（例えば、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＢＮ等）でコーティングされたカーボン製であり、或いは石英等のウエハトレイがサセプタ上に設置されている。サセプタおよびウエハトレイは、ウエハを受け入れるポケットを有する。このＭＯＣＶＤ装置を用いてエピタキシャル成長すると、ポケット（窪み）以外のサセプタおよびウエハトレイの部分に多結晶が堆積する。この堆積物が多くなってくると脱離した堆積物が基板上に付着して、表面欠陥の原因となる。そのため必要に応じてサセプタおよびウエハトレイを交換して、堆積物の影響を除去する必要がある。堆積物の除去中はIII族窒化膜の成長ができず、生産性が落ちる。別のサセプタや別のウエハトレイを使用すればよいけれども、加工精度や材料等による個体差に起因して、製品にばらつきが生じ、或いは歩留まりを低下させる。
III族窒化物系堆積物は化学的に安定であるので、堆積物の除去も容易ではない。石英製の治具上に形成されたIII族窒化物系堆積物は、加熱したリン酸溶液やリン酸と硫酸との混合液でエッチングすることにより除去可能である。しかし、摂氏１５０〜３００度に加熱された該エッチング液の反応性が高いので、エッチング毎に石英も少しづつエッチングされる。そのため、ウエハトレイのポケットにおける平坦性などの精度がエッチング毎に徐々に低下する。この低下により、半導体装置の特性に影響を与え、或いは歩留まりが悪化する。また、エッチングによりウエハトレイの寿命も短くなる。
カーボン製サセプタはＳｉＣおよびＴａＣ等でコーティングされている。これらの材料は化学的に比較的安定であるものの、前記エッチャントに対する耐食性は確立されていないので、III族窒化物系堆積物を上記エッチャントでエッチングすることは好ましくない。また、コーティング膜のピンホールをさらに少なくすることは容易ではない。コーティング膜にピンホール等があると、多孔質のカーボン中にエッチャントが侵入し、侵入したエッチャントは容易に除去できない。そこで、カーボン製サセプタ上に形成されたIII族窒化物系堆積物を除去するためには、加熱可能なエッチング装置において塩化水素ガスのエッチングが用いられる。
ＭＯＣＶＤ装置に塩化水素ガスの供給ラインを設けることにより、成長した基板を取り出した後に、気相エッチングを行うことができる。しかし、塩化水素ガスを用いて窒化物系堆積物を分解すると、分解された窒素からアンモニアが生成し、アンモニアと塩化水素が反応することによって、塩化アンモニウムが生成される。塩化アンモニウムは粉体であり、次のような不具合を引き起こす：サセプタ上や成長装置の排気系に堆積し排気配管閉塞の原因となる可能性がある；或いは、パーティクルとしてエピタキシャル層に取り込まれ欠陥の原因となる可能性がある。また、窒化物系堆積物の除去中は成長ができず、生産性が落ちる。そのため、別のエッチング装置を準備すると、コスト増となる。ＧａＡｓ系材料およびＩｎＰ系材料において有効な真空中におけるベーキングによっては、窒化物系堆積物は除去されにくく、結果として非常に長時間のベーキング処理が必要になる。
ＭＯＣＶＤ装置に塩化水素の供給ラインを取り付けることはコスト増であるし、塩化水素は腐食性のガスであり、またアンモニアと混合すると容易に粉体状の塩化アンモニウムを生成するという危険性があるため、取り扱いが難しい。そのため簡易的に、水素中高温でベーキングすることが行われている。水素中でのベーキングにより、窒化物系堆積物はある程度分解し除去されるが、完全に取り除くのは難しい。とくにＡｌを含む窒化物系堆積物（ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等）は水素ベーキングでは除去されにくく、サセプタ上に残る。
そこで、本発明は、上記の事項を鑑みて為されたものであり、窒化物系半導体を堆積する方法を提供することを目的としており、この方法によれば、反応副生成物に煩わされること無くIII族窒化物堆積物の影響を低減できる。また、本発明は、III族窒化物堆積物の影響を低減できる有機金属気相成長装置、およびこの有機金属気相成長装置に用いるウエハガイドを提供することを目的としている。
本発明の一側面に係るウエハガイドは、窒化物系半導体を成長する有機金属気相成長装置用のウエハ支持具のためのウエハガイドであって、前記ウエハ支持具は、窒化物系半導体を成長するウエハを支持する一又は複数の第１の部分と前記第１の部分を囲む第２の部分とを有しており、前記ウエハガイドは前記有機金属気相成長装置において前記ウエハ支持具上に設けられており、前記ウエハガイドは、（ａ）前記第２の部分を覆うためのプロテクタと、（ｂ）窒化物系半導体を成長するウエハを前記第１の部分に受け入れるための一又は複数の開口とを備え、前記プロテクタは、前記開口を規定すると共に前記ウエハをガイドするための側面を有する。
このウエハガイドによれば、有機金属気相成長装置を用いてエピタキシャル成長するときに、ウエハ支持具上ではなくウエハガイド上にIII族窒化物が堆積する。これ故に、ウエハガイドはIII族窒化物の堆積からウエハ支持具を保護することができる。
本発明に係るウエハガイドは、（ｃ）前記ウエハ支持具に対して当該ウエハガイドを取り外し可能に位置決めするための位置決め部をさらに備えることができる。
このウエハガイドによれば、必要な回数の成膜の後にウエハ支持具からウエハガイドを取り外して、ウエハガイドのみを交換することができる。これ故に、ウエハ支持具は、ウエハ支持具上にIII族窒化物が堆積することに起因して劣化しない。また、生産性が落ちない。
本発明に係るウエハガイドは、リン酸溶液、またはリン酸および硫酸を含む混合液に対して耐食性を有する材料から成ることが好ましい。このウエハガイドによれば、上記エッチャントを用いてIII族窒化物堆積物を除去しても、ウエハガイドの摩耗は小さい。また、成膜は、ウエハ支持具の摩耗に比べてウエハガイドの摩耗にはあまり敏感でない。
また、前記ウエハガイドは、アンモニアガスおよび水素ガスに対して耐食性を有しており、リン酸溶液、またはリン酸および硫酸を含む混合液に対して耐食性を有する材料から成ることが好ましい。このウエハガイドによれば、上記エッチャントを用いてIII族窒化物堆積物を除去しても、ウエハガイドの摩耗は小さい。
本発明に係るウエハガイドは、石英、シリコンカーバンド、タンタルカーバンドおよび窒化ホウ素から成ることが好ましい。石英、シリコンカーバンド、タンタルカーバンドおよび窒化ホウ素はこの半導体成長の技術分野において利用可能である。
本発明に係るウエハガイドでは、前記ウエハ支持具の前記第１の部分はウエハの形状に対応して突出する台座を有しており、前記プロテクタの前記側面は前記第１の部分の前記台座の縁に沿って伸びることができる。
このウエハガイドによれば、プロテクタの開口の側面がウエハ支持具の台座の縁に沿って伸びるので、プロテクタが有機金属気相成長装置に供給される反応ガスからウエハ支持具を保護する。これ故に、ウエハ支持具の寿命が延びる。
本発明に係るウエハガイドでは、前記プロテクタの前記側面は、ウエハのオリエンテーションフラットに対応する平面と該ウエハの円弧に対応する曲面とを含むことができる。
このウエハガイドによれば、ウエハ支持具上のウエハが回転に依る位置ずれしにくくなり、ウエハガイドが、有機金属気相成長装置に供給される反応ガスからウエハ支持具を保護する。これ故に、ウエハ支持具の寿命が延びる。
本発明に係るウエハガイドでは、前記プロテクタの前記側面は、該ウエハの円弧に対応する曲面とウエハのオリエンテーションフラットに対応する突起とを有することができる。
このウエハガイドによれば、ウエハは有機金属気相成長装置において高温の下で熱膨張するので、ウエハ支持具上のウエハはその向きに応じてウエハ支持具から力を受ける。しかしながら、ウエハの向きはプロテクタの突起によってガイドされているので、ウエハガイドがウエハに大きな力を加えることがない。
本発明に係るウエハガイドでは、前記プロテクタは複数のプロテクト部品を含み、各プロテクト部品は前記第２の部分の一部を覆うプロテクト部を備え、前記ウエハガイドは、前記プロテクト部品の全てを組み合わせて前記第２の部分を覆うことができ、前記ウエハガイドは、前記プロテクト部品の全てを組み合わせて前記開口の全てを規定すると共に前記ウエハをガイドすることができる。
このウエハガイドによれば、プロテクト部品の各々を持ち運びでき或いはエッチングできるので、エッチングのための大きなエッチング槽が不要であり、また、取り扱いにより破損する可能性が小さい。また、ある程度以上大きなウエハガイドはそれ自体で割れやすくなる。
本発明に係るウエハガイドでは、前記プロテクタは、前記第１の部分の支持面の周辺を覆うための延長部を含み、前記プロテクタの前記側面は前記延長部に位置することができる。
このウエハガイドによれば、ウエハを均一の加熱できる大きな支持面の周辺をプロテクタの延長部を用いて覆うことができる。
本発明に係る別の側面は、窒化物系半導体を成長する有機金属気相成長装置である。有機金属気相成長装置は、（ａ）窒化物系半導体を成長するウエハを支持する第１の部分と、前記第１の部分を囲む第２の部分とを有するウエハ支持具と、（ｂ）前記ウエハ支持具上に設けられており上記いずれかのウエハガイドとを備える。
この有機金属気相成長装置によれば、エピタキシャル成長するときに、ウエハ支持具上ではなくウエハガイド上にIII族窒化物が堆積する。これ故に、ウエハガイドは、III族窒化物の堆積物からウエハ支持具を保護することができる。
本発明に係る別の側面は、窒化物系半導体を成長する有機金属気相成長装置である。有機金属気相成長装置は、（ａ）前記ウエハガイドおよびウエハを搭載する搭載面を有するウエハ支持具と、（ｂ）前記ウエハ支持具上に設けられており上記いずれかに記載されたウエハガイドとを備え、前記ウエハ支持具は、窒化物系半導体を成長するウエハを支持する第１の部分と、前記第１の部分を囲む第２の部分とを有する。
この有機金属気相成長装置によれば、ウエハ支持具の構造が単純であり、ウエハ支持具を形成するための加工が容易となり、ウエハ支持具がウエハガイドの平面を用いて支持するので、ウエハ支持具とウエハガイドの段差との接触によるウエハ支持具表面の摩耗を防ぐことができる。ウエハ支持具表面の摩耗としては、例えば、ウエハ支持具のコーティング劣化がある。
本発明に係る有機金属気相成長装置は、（ｃ）前記ウエハガイドの各開口に設けられたスペーサをさらに備え、前記ウエハ支持具の前記搭載面はスペーサを搭載することができる。
この有機金属気相成長装置によれば、ウエハガイドの表面の高さにウエハ表面の高さをスペーサを用いて合わせることができる。ウエハガイドが厚くなり、取り扱いが容易になる。例えば、洗浄の時に割れにくくなる。
本発明に係る有機金属気相成長装置では、前記ウエハガイドの高さは前記ウエハ支持具上のウエハの高さに合わされていることができる。
この有機金属気相成長装置によれば、ウエハ表面とウエハガイド表面の高さがほぼ等しいので成膜ガスの流れの乱れが抑えられる。これ故に、均一で良好な結晶性の窒化物系化合物半導体を成長できる。
本発明に係る更なる別の側面によれば、有機金属気相成長装置を用いて窒化物系半導体を堆積する方法である。この方法は、（ａ）上記いずれかのウエハガイドを配置したウエハ支持具上に第１のウエハを置く工程と、（ｂ）第１のIII族窒化物系化合物半導体を前記第１のウエハ上に前記ウエハガイドを用いて堆積する工程とを備え、該堆積する工程において、前記ウエハガイド上にIII族窒化物堆積物が形成される。
この方法によれば、有機金属気相成長装置を用いてエピタキシャル成長するときに、ウエハ支持具上ではなくウエハガイド上にIII族窒化物が堆積される。これ故に、ウエハガイドは、III族窒化物の堆積からウエハ支持具を保護できる。したがって、III族窒化物の堆積物による影響を受けることなく、III族窒化物系化合物半導体を堆積できる。
本発明に係る有機金属気相成長装置では、前記III族窒化物系半導体は窒化ガリウム系半導体であることが好ましい。この方法によれば、III族窒化物の堆積物による影響を受けることなく、窒化ガリウム系半導体を堆積できる。
本発明に係る有機金属気相成長装置は、（ｃ）使用したウエハガイドを別のウエハガイドに置き換える工程と、（ｄ）第１のウエハを取り出し、ウエハガイドを配置したウエハ支持具上に第２のウエハを置く工程と、（ｅ）第２のIII族窒化物系化合物半導体を第２のウエハ上に別のウエハガイドを用いて堆積する工程とを備える。前記第１のIII族窒化物系化合物半導体の構成元素、不純物元素の種類や積層構造の種類は前記第２のIII族窒化物系化合物半導体の構成元素、不純物元素の種類や積層構造の種類のうちいずれかと異なる。
この方法によれば、III族窒化物系化合物半導体の構成元素、不純物元素の種類や積層構造に依らず、III族窒化物の堆積物による影響を受けることなく、複数の種類のIII族窒化物系化合物半導体を堆積できる。
本発明に係る方法では、前記第１のIII族窒化物系化合物半導体は不純物としてマグネシウムを含むことができ、前記第２のIII族窒化物系化合物半導体は不純物としてマグネシウムを含まないことができる。
この方法によれば、III族窒化物の堆積物による影響を受けることなく、マグネシウムを不純物として含まないIII族窒化物系化合物半導体を堆積できる。
本発明に係る方法は、（ｆ）上記いずれかの別のウエハガイドに前記ウエハガイドを置き換える工程と、（ｇ）前記ウエハガイドの置き換えに先だって、前記ウエハガイドを配置したウエハ支持具上に第３のウエハを置く毎に前記第１のIII族窒化物系化合物半導体を前記第３のウエハ上に前記ウエハガイドを用いて堆積することを繰り返す工程とを備えることができる。
この方法によれば、ウエハ支持具を交換することなく別のウエハガイドを順次に交換して、III族窒化物系化合物半導体をウエハ上に繰り返し堆積できる。
本発明に係る方法は、（ｈ）前記III族窒化物堆積物が形成された前記ウエハガイドをエッチングした後に、前記エッチングされたウエハガイドを配置した前記ウエハ支持具上に第４のウエハを置く工程と、（ｉ）第４のIII族窒化物系化合物半導体を前記第４のウエハ上に前記ウエハガイドを用いて堆積する工程とを備えることができる。
この方法によれば、ウエハ支持具を交換することなく、使用済みウエハガイドを再生されたウエハガイドに交換することにより、繰り返しIII族窒化物系化合物半導体をウエハ上に堆積できる。
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
以上説明したように、本発明によれば、窒化物系半導体を堆積する方法が提供される。この方法によれば、反応副生成物に煩わされること無くIII族窒化物堆積物の影響を低減できる。また、本発明によれば、III族窒化物堆積物の影響を低減できる有機金属気相成長装置、およびこの有機金属気相成長装置に用いるウエハガイドが提供される。
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明のウエハガイド、有機金属気相成長装置および窒化物系半導体を堆積する方法に係わる実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）は、ウエハ支持具およびウエハガイドを示す図面である。図１（Ｂ）は、ウエハ支持具、このウエハ支持具上に搭載されたウエハガイド、およびウエハ支持具上においてウエハガイドにガイドされたウエハを示す図面である。図２は、窒化物系半導体を成長する有機金属気相成長装置の一例を示す図面である。図３は、窒化物系半導体を成長する有機金属気相成長装置の別の例を示す図面である。有機金属気相成長装置１１および１３は、ウエハ支持具１５およびウエハガイド１７を有する。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照すると、ウエハ支持具１５は、一又は複数の第１の部分１５ａと、第１の部分１５ａを囲む第２の部分１５ｂとを有している。第１の部分１５ａの各々は、窒化物系半導体を堆積するウエハ１９を支持する面を有する。ウエハガイド１７は有機金属気相成長装置１１および１３においてウエハ支持具１５の第２の部分１５ｂ上に設けられている。ウエハガイド１７は、第２の部分１５ｂを覆うためのプロテクタ１７ａと、ウエハ１９を第１の部分１５ａに受け入れるための一又は複数の開口１７ｂとを備える。プロテクタ１７ａは、開口１７ｂを規定すると共にウエハ１９をガイドするための側面１７ｃを有する。プロテクタ１７ａは、III族窒化物が堆積する第１の面１７ｄと、この第１の面１７ｄの反対側の第２の面１７ｅとを有する。第２の面１７ｅは、ウエハ支持具１５の第２の部分１５ｂの平面に支持されている。開口１７ｂの各々は、第１の面１７ｄおよび第２の面１７ｅの一方から他方に伸びている。ウエハガイド１７は開口１７ｂの各々にウエハ１９を受け入れ、ウエハ１９は開口１７ｂの各々に現れたウエハ支持具１５の第１の部分１５ａの支持面上に搭載される。第１の部分１５ａと第２の部分１５ｂとの間には、段差１５ｃが設けられている。ウエハガイド１７の第１の面１７ｄの高さは、ウエハ支持具１５に搭載されたウエハ１９の表面１９ａの高さに合わされている。これ故に、ウエハガイド１７は、ウエハガイド１７およびウエハ１９上に流れる反応ガスの流れを乱さない。ガス流れの乱れが抑えられるので、均一で良好な結晶性の窒化物系化合物半導体が成長できる。
このウエハガイド１７によれば、有機金属気相成長装置１１および１３を用いてエピタキシャル成長するときに、ウエハ１９の表面１９ａ上およびウエハ支持具１５の上面を全て覆うウエハガイド１７上にIII族窒化物が堆積する。これ故に、ウエハガイド１７はIII族窒化物の堆積からウエハ支持具１５を保護できる。
ウエハ支持具１５は、例えばサセプタまたはウエハトレイである。ウエハ支持具１５は、ＮＨ３に侵されにくい材料（例えば、ＳｉＣやＴａＣ等）でコーティングされたカーボン製であることが好ましい。
ウエハガイド１７は、リン酸溶液、またはリン酸および硫酸を含む混合液に対して耐食性を有する材料から成ることが好ましい。また、ウエハガイド１７は、アンモニアガスおよび水素ガスに対して、高温で耐食性を有し、リン酸溶液、またはリン酸および硫酸を含む混合液に対して耐食性を有する材料から成ることが好ましい。このウエハガイドによれば、III族窒化物半導体の成膜に使用しても、ウエハガイドの摩耗は小さい。また、このウエハガイドによれば、上記エッチャントを用いてIII族窒化物堆積物を除去しても、ウエハガイド１７の摩耗は小さい。また、ウエハガイド１７は、III族窒化物半導体成長の技術分野において利用可能である石英、ＳｉＣといったケイ素炭化物、ＴａＣといったタンタル炭化物、およびＢＮといったホウ素窒化物の少なくともいずれかから成ることが好ましい。
図２を参照しながら、有機金属気相成長装置１１を説明する。有機金属気相成長装置１１は、チャンバ２１内に設けられた第１、第２および第３のフローチャネル２３、２５、２７を含む。第１、第２および第３のフローチャネル２３、２５、２７は、所定の軸に沿って配置されている。第１のフローチャネル２３は、原料ガスを第２のフローチャネル２５に導く。第１のフローチャネル２３は、例えば、窒素ガスおよび水素ガスを流す第１のライン２３ａ、III族有機金属ガスおよびキャリアガスを流す第２のライン２３ｂ、アンモニアおよびキャリアガスを流す第３のライン２３ｃを含む。第２のフローチャネル２５は、ウエハ支持具１５およびウエハガイド１７を受け入れる開口２５ａを有している。原料ガスは、この開口２５ａに位置するウエハ支持具１５およびウエハガイド１７上を流れる。原料ガスの反応によりIII族窒化物膜がウエハ上に成長される。原料ガスの残余および反応生成ガスは、第３のフローチャネル２７を介して排気される。ウエハ支持具１５の背面には、ウエハの温度を調整するためのヒータ２９が設けられている。ヒータ２９からの熱はウエハ支持具１５を伝搬してウエハに到達する。必要な場合には、有機金属気相成長装置１１は、ウエハ支持具１５を回転するための回転駆動機構を備える。
図３を参照しながら、有機金属気相成長装置１３を説明する。有機金属気相成長装置１３は、チャンバ３１内に設けられたウエハ支持具１５およびウエハガイド１７を有している。チャンバ３１には、例えば、窒素ガスおよび水素ガスを流す第１のライン３３ａ、III族有機金属ガスおよびキャリアガスを流す第２のライン３３ｂ、アンモニアおよびキャリアガスを流す第３のライン３３ｃを含む。第１〜第３のガスライン３３ａ〜３３ｃの供給孔は、ウエハ支持具１５およびウエハガイド１７に対面している。第１〜第３のガスライン３３ａ〜３３ｃからのガスはメッシュ３１ａを介してチャンバ３１内に供給される。チャンバ３１内には、水冷ジャケット３５が設けられている。ウエハ支持具１５の背面には、ウエハの温度を調整するためのヒータ３９が設けられている。ヒータ３９からの熱はウエハ支持具１５を伝搬してウエハに到達する。原料ガスの残余および反応生成ガスは、排気口を介して排気装置４１に至る。必要な場合には、有機金属気相成長装置１３は、ウエハ支持具１５を回転するための回転駆動機構４３を備える。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を再び参照すると、第１の部分１５ａは、段差１５ｃにより第２の部分１５ｂと区別される。ウエハガイド１７では、ウエハ支持具１５の第１の部分１５ａはウエハ１９の形状に対応して突出する台座１５ｅを有しており、プロテクタ１７ａの側面１７ｃは台座１５ｅの側面１５ｆに沿って伸びるので、プロテクタ１７ａが有機金属気相成長装置１１、１３に供給される原料ガスからウエハ支持具１５を保護できる。これ故に、ウエハ支持具１５の寿命が延びる。
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、ウエハガイドの一変形例を示す図面である。ウエハガイド４７のプロテクタ４７ａは複数のプロテクト部品４９を含む。各プロテクト部品４９は、第２の部分１５ｂの表面の一部１５ｄを覆うプロテクト部４９ａを備える。ウエハガイド４７は、プロテクト部品４９の全てを組み合わせて第２の部分１５ｂを覆うことができ、ウエハガイド４７は、プロテクト部品４９の全てを組み合わせによって開口４９ｂの全てを規定すると共に全てのウエハ１９をガイドできる。このウエハガイド４７によれば、プロテクト部品４９の各々を持ち運びでき或いはエッチングできるので、エッチングのために大きなエッチング槽を不要であり、また、ウエハガイド４７の取り扱いの際に破損する可能性が小さい。ある程度大きなウエハガイドは割れやすくなる。
詳述すれば、プロテクト部品４９は、ウエハを受け入れるための開口４９ｂを有する。この開口４９ｂは曲面４９ｃ、４９ｅにより規定される。プロテクト部品４９は、組み合わされる隣のプロテクト部品４９に合わされる位置決め面４９ｈ、４９ｉを有する。ウエハガイド４７の開口４７ｆは、３つのプロテクト部品４９の組み合わせにより提供される。開口４７ｆは、３つのプロテクト部品４９の曲面４９ｅの組み合わせによりは規定される。
このウエハガイド４７によれば、有機金属気相成長装置１１および１３を用いてエピタキシャル成長するときに、ウエハ１９の表面１９ａ上およびウエハ支持具１５の上面を全て覆う複数のプロテクト部品４９上にIII族窒化物が堆積する。これ故に、ウエハガイド４７はIII族窒化物の堆積物からウエハ支持具１５を保護できる。
ウエハガイド４７は、必要な場合には、ウエハ支持具１５に対してウエハガイド４７を取り外し可能に位置決めするための位置決め部４９ｇをさらに備えることができる。また、ウエハ支持具１５は、ウエハガイド４７を取り外し可能に位置決めするための位置決め部１５ｇをさらに備えることができる。ウエハガイド４７によれば、必要な回数の成膜の後にウエハ支持具１５からウエハガイド４７を取り外して、ウエハガイド４７のみを交換することができる。これ故に、ウエハ支持具１５上の堆積物に起因して、ウエハ支持具１５が劣化することなく、また生産性も落ちない。
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示されるように、オリエンテーションフラット５１ａを有するウエハ５１にもウエハ支持具１５およびウエハガイド４７（１７）を用いることができる。
図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、ウエハ支持具およびウエハガイドの一変形例を示す図面である。ウエハ支持具５５は、一又は複数の第１の部分５５ａと、第１の部分５５ａを囲む第２の部分５５ｂとを有している。第２の部分５５ｂの第１のエリア５５ｄ、５５ｅ、５５ｆは、それぞれ、プロテクト部品４９を搭載している。第１の部分５５ａの各々は、窒化物系半導体を堆積するウエハ５１を支持する支持面５５ｈを有しており、支持面５５ｈはウエハ５１のオリエンテーションフラット５１ａに対応する直線のエッジ５５ｇを有する。第１の部分５５ａがオリエンテーションフラット５１ａに合わせて切り欠かれて、エッジ５５ｇから第２の部分５５ｂに伸びる側面（平面）が形成される。ウエハガイド４７はウエハ支持具５５の第２の部分５５ｂ上に設けられている。
図６（Ｂ）に示されるように、ウエハ５１は、第１の部分５５ａエッジ５５ｇに合わせて開口４７ｂ内に置かれる。ウエハガイド４７の側面４７ｃは、エッジ５５ｇおよびオリエンテーションフラット５１ａを除いて、ウエハ支持具５５の第１の部分５５ａの段差５５ｃおよびウエハ５１の縁に沿って伸びている。エッジ５５ｇおよびオリエンテーションフラット５１ａでは、ウエハ支持具５５の第２の部分５５ｂの一部がウエハガイド４７の開口４７ｂに現れている。第１の部分５５ａが、オリエンテーションフラット５１ａに合わせて切り欠かれているので、第２の部分５５ｂの露出したエリアとウエハガイド４７の表面との距離を大きくできる。これ故に、ウエハ支持具５５の露出エリアが原料ガス中の反応性ガスに犯されにくい。
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、ウエハガイドの一変形例を示す図面である。ウエハガイド５７はウエハ支持具５５の第２の部分５５ｂ上に設けられている。ウエハガイド５７は、第２の部分５５ｂを覆うためのプロテクト部品５９と、ウエハ５１を第１の部分５５ａに受け入れるための一又は複数の開口５７ｂとを備える。プロテクト部品５９は、開口５７ｂを規定すると共にウエハ５１をガイドするための側面５７ｃ、５７ｆを有する。プロテクト部品５９は、III族窒化物が堆積する第１の面５７ｇと、この第１の面５７ｇの
反対側の第２の面５７ｈとを有する。第２の面５７ｈは、ウエハ支持具５５の第２の部分５５ｂの支持面に支持されている。ウエハガイド５７は開口５７ｂの各々にウエハ５１を受け入れ、ウエハ５１は開口５７ｂの各々に現れたウエハ支持部５５の第１の部分５５ａの支持面上に搭載される。
図７（Ｂ）に示されるように、ウエハ５１は、第１の部分５５ａの直線のエッジ５５ｇに合わせて開口５７ｂ内に置かれる。開口５７ｂは、ウエハ５１の円弧に沿って伸びるウエハガイド５７の側面５７ｃと、オリエンテーションフラット５１ａに沿って伸びるウエハガイド５７の側面５７ｆとを含む。ウエハガイド５７の側面５７ｃ、５７ｆは、ウエハ支持具５５の第１の部分５５ａの段差５５ｃおよびウエハ５１の縁に沿って伸びている。また、第１の部分５５ａがオリエンテーションフラット５１ａに合わせて切り欠かれている。これ故に、エッジ５５ｇおよびオリエンテーションフラット５１ａでは、ウエハ支持具５５の第２の部分５５ｂがウエハガイド５７の開口５７ｂに現れていないので、ウエハ支持具５５が反応性ガスに犯されにくい。
このウエハガイド５７によれば、ウエハ支持具５５上のウエハ５１が回転に依る位置ずれをしにくい。また、ウエハガイド４７が有機金属気相成長装置に供給される反応ガスからウエハ支持具５５を保護する。これ故に、ウエハ支持具５５の寿命が延びる。
図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、ウエハ支持具およびウエハガイドの一変形例を示す図面である。図８（Ｃ）は、I−I線に沿って取られる断面図である。ウエハガイド６７はウエハ支持具５５の第２の部分５５ｂ上に設けられている。ウエハガイド６７は、第２の部分５５ｂを覆うためのプロテクタ６７ａと、ウエハ５１を第１の部分５５ａに受け入れるための一又は複数の開口６７ｂとを備える。プロテクタ６７ａは、開口６７ｂを規定すると共にウエハ５１をガイドするための側面６７ｃを有する。プロテクタ６７ａは、III族窒化物が堆積する第１の面６７ｄと、この第１の面６７ｄの反対側の第２の面６７ｅとを有する。第２の面６７ｅは、ウエハ支持具５５の第２の部分５５ｂの支持面に支持されている。
図８（Ｂ）および図８（Ｃ）に示されるように、ウエハ５１は、第１の部分５５ａの直線のエッジ５５ｇに合わせて開口６７ｂ内に置かれる。ウエハガイド６７の側面６７ｃは、エッジ５５ｇおよびオリエンテーションフラット５１ａを除いて、ウエハ支持具５５の第１の部分５５ａの段差５５ｃおよびウエハ５１の縁に沿って伸びている。エッジ５５ｇおよびオリエンテーションフラット５１ａでは、ウエハ支持具５５の第２の部分５５ｂの一部がウエハガイド６７の開口６７ｂに現れている。ウエハガイド６７は、側面６７ｃから開口の中央に向けて突出する位置決め突起６７ｆを有する。ウエハ５１の向きは、位置決め突起６７ｆおよびオリエンテーションフラット５１ａにより決定される。ウエハ支持具５５、ウエハ５１およびウエハガイド６７は、有機金属気相成長装置において高温の下で熱膨張するので、ウエハ支持具５５上のウエハ５１はその向きに応じてウエハガイド６７およびウエハ支持具５５から力を受ける。しかしながら、ウエハ５１の向きはプロテクタ６７の突起６７ｆによってガイドされているので、ウエハ５１は、成長中に自由に回転することなく、そのオリエンテーションフラット５１ａの向きをエッジ５５ｇにほぼ合わせたまま保持されるとともに、突起６７ｆの形状がオリエンテーションフラット５１ａに沿ってのびる直線状の形状ではないので、ウエハ５１に若干の回転方向の自由度が生じ、ウエハ支持具５５およびウエハガイド６７から受けた力に応じて移動することができ、ウエハ５１とウエハガイド５５の間に大きな力が加えられることがない。そのため、ウエハ５１やウエハ５５が成長中に破損することがない。
また、第１の部分５５ａが、オリエンテーションフラット５１ａに合わせて切り欠かれていれば、第２の部分５５ｂの露出したエリアとウエハガイド６７の表面との距離を大きくできるので、ウエハ支持具５５の露出エリアが反応性ガスに犯されにくい。さらに、図８（Ｄ）に示されるように、位置決め突起６７ｇの厚さは、ウエハ５１の厚さ程度であれば、第１の部分５５ａに切り欠きが設けられているか否かに関係なく、ウエハガイド６７をウエハ支持具５５と組み合わせて用いることができる。
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、ウエハ支持具およびウエハガイドの一変形例を示す図面である。ウエハガイド６１は、その厚さを除いてウエハガイド１７と同様な構造を有することができる。ウエハ支持具６３はウエハガイド６１を支持する平面６３ａを有することができる。図９（Ｂ）に示されるように、ウエハ支持具６３、上記の実施の形態と同様に、第１の部分６３ｂおよび第２の部分６３ｃを有する。ウエハガイド６１の厚さは、ウエハ１９の厚さと実質的に同じである。これ故に、ウエハ支持具６３の構造が単純であり、ウエハ支持具６３を形成するための加工が容易となる。ウエハガイド６１をウエハ支持具６３の平面６３ａに用いて支持するので、ウエハ支持具６３の段差とウエハガイド６１との接触により、ウエハ支持具６３のコーティングが劣化することを防ぐことができる。ウエハガイド６１は、ウエハ支持具６３に対してウエハガイド６１を取り外し可能に位置決めするための位置決め部６１ｇを備えることが好ましい。また、ウエハ支持具６３は、ウエハガイド６１を取り外し可能に位置決めするための位置決め部６３ｇを備えることが好ましい。
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、スペーサを用いるウエハ支持具およびウエハガイドの一変形例を示す図面である。有機金属気相成長装置１１、１３は、ウエハガイド１７の開口１７ｂの各々に受け入れられるスペーサ６５をさらに備えることができる。ウエハ支持具６３は、スペーサ６５を搭載する第１の部分６３ｂとウエハガイド１７を搭載する第２の部分６３ｃとを有する。スペーサ６５の径Ａ１は、ウエハガイド１７の開口１７ａの径Ａ２とほぼ同じである。スペーサ６５の材料は、例えばＮＨ３に侵されにくく熱伝導性の良い、単結晶もしくは多結晶のＳｉＣ板や、ＳｉＣやＴａＣコーティングされたカーボン板である。ウエハガイド１７の表面の高さは、スペーサ６５上に搭載されたウエハ１９の表面の高さにスペーサ６５を用いて合わされることができる。ウエハガイド１７が厚くなり、取り扱いが容易になる。例えば、ウエハガイド１７は洗浄の時に割れにくくなる。
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、ウエハ支持具およびウエハガイドの一変形例を示す図面である。ウエハ支持具７５は、第１の部分７５ａのサイズを除いて、ウエハ支持具１５と同様の構造を有する。ウエハ支持具７５の第１の部分７５ａの最大寸法Ｄ１は、ウエハ１９の最大寸法Ｄ２より大きい。ウエハガイド７７のプロテクタ７９は、第２の部分７５ｂの全体を覆っており、また、第１の部分７５ａの支持面７５ｈの周辺を覆うための延長部７７ｊを含む。第１の部分７５ａの支持面７５ｈは、ウエハ１９と延長部７７ｊとにより全て覆われる。延長部７７ｊは、ウエハ１９をガイドするための側面７７ｃを有する。延長部７７ｊは、第１の部分７５ａと第２の部分７５ｂとの段差７５ｃに合わせて薄くなっている。ウエハガイド７７によれば、ウエハ１９を均一の加熱できる大きな支持面７５ｈの周辺７５ｉをプロテクタ７９の延長部７７ｊを用いて覆うことができる。
図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）は、ウエハ支持具およびウエハガイドの一変形例を示す図面である。図１２（Ｃ）は、図１２（Ｂ）に示されたII−II線に沿った断面図である。ウエハガイド８１はウエハトレイ８３上に搭載されており、ウエハトレイ８３はサセプタ８５上に搭載されている。
ウエハトレイ８３は、第１の部分８３ａと、第１の部分８３ａを囲む第２の部分８３ｂとを有している。第１の部分８３ａは、窒化物系半導体を堆積するウエハ８７を支持する面を有する。ウエハガイド８１は有機金属気相成長装置１１および１３においてウエハトレイ８３の第２の部分８３ｂ上に設けられている。ウエハガイド８１は、第２の部分８３ｂを覆うためのプロテクタ８１ａと、ウエハ８７を第１の部分８３ａに受け入れるための開口８１ｂとを備える。プロテクタ８１ａは、開口８１ｂを規定すると共にウエハ８７をガイドするための側面８１ｃを有する。プロテクタ８１ａは、III族窒化物が堆積する第１の面８１ｄと、この第１の面８１ｄの反対側の第２の面８１ｅとを有する。第２の面８１ｅは、ウエハ支持具８３の第２の部分８３ｂの支持面に支持されている。開口８１ｂは、第１の面８１ｄおよび第２の面８１ｅの一方から他方に伸びている。ウエハガイド８１は開口８１にウエハ８７を受け入れ、ウエハ８７は開口８１ｂの各々に現れたウエハトレイ８３の第１の部分８３ａの支持面上に搭載される。図１２（Ｃ）に示されるように、ウエハガイド８１の第１の面８１ｄの高さはウエハ８７の表面の高さに合わされている。
（第２の実施の形態）
図１３は、窒化物系半導体を堆積する方法を説明するチャートである。窒化物系半導体は、第１の実施の形態に従うウエハガイドおよびウエハ支持具を含む有機金属気相成長装置を用いて行われる。フローチャート１００における工程Ｓ１０１では、ウエハガイドを配置したウエハ支持具上に第１のウエハを置く。工程S１０２では、第１のIII族窒化物系化合物半導体を第１のウエハ上にウエハガイドを用いて堆積する。この堆積において、第１のウエハ上にIII族窒化物系化合物半導体膜が成長されると共に、ウエハガイド上にIII族窒化物堆積物が形成される。
この方法によれば、有機金属気相成長装置を用いてエピタキシャル成長するときにウエハ支持具上ではなくウエハガイド上にIII族窒化物が堆積するので、ウエハガイドは、III族窒化物の堆積物からサセプタを保護する。これ故に、III族窒化物の堆積物による影響を受けることなく、III族窒化物系化合物半導体を堆積できる。このIII族窒化物系半導体は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮといった窒化ガリウム系化合物半導体であることが好ましく、少なくとも１種類のこれら窒化物系化合物半導体層からなり、それらが複数積層されることにより半導体装置としての機能を発する構造でもかまわない。また半導体装置の機能によっては、III族窒化物系半導体層に導電性を制御するための不純物をドーピングすることが好ましい。たとえば、第１のIII族窒化物化合物半導体は、単結晶GaN基板上に成長された、青色発光ダイオード構造でかまわない。発光ダイオード（LED）の代表的な構造は、表面側より、MgドープGaN／MgドープAlGaN／InGaN/GaN量子井戸／SiドープGaN／GaN単結晶基板、である。
工程Ｓ１０２に続いて、工程Ｓ１０３では、使用したウエハガイドを別のウエハガイドに置き換える。次に工程S１０４では、第１のウエハを取り出し、ウエハガイドを配置したウエハ支持具上に第２のウエハを置く。次に工程S１０５では、第２のIII族窒化物系化合物半導体を第２のウエハ上に別のウエハガイドを用いて堆積する。第２のIII族窒化物系化合物半導体の構成元素、不純物元素の種類や積層構造は、第１のIII族窒化物系化合物半導体の構成元素、不純物元素の種類や積層構造のうちいずれかと異なっていてもよい。たとえば、第２のIII族窒化物化合物半導体は、高電子移動度トランジスタ（HEMT）である。高電子移動度トランジスタの代表的な構造は、アンドープAlGaN／アンドープGaN／サファイア基板である。HEMTではｐ型の導電性が不要なため、Mgドープされた層がない。HEMTでは高移動度を追求するために、不純物濃度を低く抑える必要がある。Mgにはメモリー効果があるといわれており、直前の成長でＭｇドーピングを行っていると、次の成長でＭｇドーピングを行っていない場合にも、Ｍｇが混入することがある。これをさけるために、長時間の水素中ベーキングや、サセプタや反応管の交換等が行われる。Ｍｇは主にサセプタ上に堆積した窒化物の堆積物中に含まれており、これから成長時に膜中に取り込まれると考えられる。従って、Ｍｇドーピング後にサセプタを交換することが、有効である。しかしサセプタの交換は、サセプタの個体差等により、ばらつきの発生、歩留まりの低下を招くため好ましくない。本方法によれば、サセプタ上の堆積物はウエハガイド上にのみ堆積する。ウエハガイドを交換するだけで、堆積物は除去できる。Ｍｇドーピング後であっても、サセプタの交換は必要なく、生産性、歩留まりが向上する。Ｍｇドーピングが必要なＬＥＤやＬＤといった半導体装置と、Ｍｇドーピングが不要なＨＥＭＴといった半導体装置を同じＭＯＣＶＤ装置で成長するような場合、特に有効である。
工程Ｓ１０５に続いて、工程Ｓ１０６でさらに使用したウエハガイドを別のウエハガイドに置き換え、工程S１０７でウエハを入れ替えて第３のウエハを設置し、工程Ｓ１０８で第３のIII族窒化物系化合物半導体を堆積してもかまわない。第３のIII族窒化物系化合物半導体の構成元素、不純物元素の種類や積層構造は、第２のIII族窒化物系化合物半導体の構成元素、不純物元素の種類や積層構造のうちいずれかが異なっていてもよい。この方法によれば、ウエハ支持具を交換することなく別のウエハガイドを交換するのみにより、繰り返し様々な種類のIII族窒化物系化合物半導体をウエハ上に堆積できる。
図１４は、窒化物系半導体を堆積する方法の一変形例を説明するチャートである。フローチャート１０２の工程Ｓ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３に続いて、工程Ｓ１０９では、ウエハガイドを配置したウエハ支持具上に第４のウエハを置く毎にIII族窒化物系化合物半導体を第４のウエハ上にウエハガイドを用いて堆積することを繰り返す。このようにウエハの交換と堆積を繰り返すと、ウエハガイド上の堆積物量が多くなり、堆積物がはずれてウエハ上に落ち、III族窒化物系化合物半導体の表面欠陥の原因となる。そのような場合、工程Ｓ１１０では、別のウエハガイドに前記ウエハガイドを置き換える。工程Ｓ１１１では、別のウエハガイドの開口にウエハを置いた後に、該ウエハ上にIII族窒化物系化合物半導体を別のウエハガイドを用いて堆積する。この方法によれば、ウエハ支持具を交換することなく別のウエハガイドを順次に交換して、III族窒化物系化合物半導体をウエハ上に繰り返し堆積できる。なお、工程Ｓ１０９〜Ｓ１１１は、工程Ｓ１０８に引き続いて行うことができる。
図１５は、窒化物系半導体を堆積する方法の一変形例を説明するチャートである。チャート１０４の工程Ｓ１０２、Ｓ１０８、Ｓ１１１に続いて、工程Ｓ１１２では、III族窒化物堆積物が形成されたウエハガイドをエッチングした後に、使用したウエハガイドをエッチングされたウエハガイドに置き換える。工程Ｓ１１３では、エッチング済みウエハガイドを配置したウエハ支持具上に第５のウエハを置く。工程Ｓ１１４では、第５のIII族窒化物系化合物半導体を第５のウエハ上にエッチング済みウエハガイドを用いて堆積する。この方法によれば、ウエハ支持具を交換することなく、再生されたウエハガイドを交換することにより、繰り返しIII族窒化物系化合物半導体をウエハ上に堆積できる。
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。例えば、ウエハガイドの使用は、本実施の形態において説明された特定の構造のＭＯＣＶＤ装置に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
図１（Ａ）は、ウエハ支持具およびウエハガイドを示す図面である。図１（Ｂ）は、ウエハ支持具、このウエハ支持具上に搭載されたウエハガイド、およびウエハ支持具上においてウエハガイドにガイドされたウエハを示す図面である。 図２は、窒化物系半導体を成長する有機金属気相成長装置の一例を示す図面である。 図３は、窒化物系半導体を成長する有機金属気相成長装置の別の例を示す図面である。 図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、ウエハガイドの一変形例を示す図面である。 図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、オリエンテーションフラットを有するウエハに用いられるウエハ支持具およびウエハガイドを示す図面である。 図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、ウエハ支持具の一変形例を示す図面である。 図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、ウエハガイドの一変形例を示す図面である。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）および図８（Ｃ）は、ウエハガイドの一変形例を示す図面である。図８（Ｄ）は、ウエハガイドの別の変形例を示す図面である。 図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、ウエハ支持具およびウエハガイドの一変形例を示す図面である。 図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、スペーサを用いるウエハ支持具およびウエハガイドの一変形例を示す図面である。 図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、ウエハ支持具およびウエハガイドの一変形例を示す図面である。 図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）は、ウエハ支持具およびウエハガイドの一変形例を示す図面である。図１２（Ｃ）は、図１２（Ｂ）に示されたI−I線に沿った断面図である。 図１３は、窒化物系半導体を堆積する方法を説明するチャートである。 図１４は、窒化物系半導体を堆積する方法の一変形例を説明するチャートである。 図１５は、窒化物系半導体を堆積する方法のための追加の工程を説明するチャートである。
符号の説明
１１、１３…有機金属気相成長装置、１５…ウエハ支持具、１５ａ…第１の部分、１５ｂ…第２の部分、１７…ウエハガイド、１９…ウエハ、１７ａ…プロテクタ、１７ｂ…開口、１７ｃ…側面、１５ｃ…段差、１５ｇ…位置決め部、１７ｄ…第１の面、１７ｅ…第２の面、２１…チャンバ、２３、２５、２７…フローチャネル、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ…ガスライン、２５ａ…開口、２９…ヒータ、３１…チャンバ、３１ａ…メッシュ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ…ガスライン、３５…水冷ジャケット、３９…ヒータ、４１…排気装置、４３…回転駆動機構、４７…ウエハガイド、４７ａ…プロテクタ、４９…プロテクト部品、４９ｂ…開口、４９ｃ…曲面、４９ｄ、４９ｅ…位置決め面、４９ｇ…位置決め部、５１…ウエハ、５１ａ…オリエンテーションフラット、５５…ウエハ支持具、５５ｃ…段差、５５ｄ、５５ｅ、５５ｆ…エリア、５５ｈ…支持面、５７…ウエハガイド、５７ａ…プロテクタ、５７ｂ…開口、５５ｇ…直線エッジ、６７…ウエハガイド、６７ａ…プロテクタ、６７ｂ…開口、６７ｃ…側面、６７ｆ…位置決め突起、６１…ウエハガイド、６３…ウエハ支持具、６５…スペーサ、７５…ウエハ支持具、７５ｈ…支持面、７５ｉ…周辺、７７…ウエハガイド、７７ｊ…延長部、７９…プロテクタ、８１…ウエハガイド、８３…ウエハトレイ、８５…サセプタ、８７…ウエハ

Claims (24)

  1. 窒化物系半導体を成長する有機金属気相成長装置に用いるウエハ支持具のためのウエハガイドであって、前記ウエハ支持具は、窒化物系半導体を成長するウエハを支持する一又は複数の第１の部分と前記第１の部分を囲む第２の部分とを有しており、前記ウエハガイドは前記有機金属気相成長装置において前記ウエハ支持具上に設けられており、
    前記ウエハガイドは、
    前記ウエハ支持具の前記第２の部分を覆うためのプロテクタと、
    窒化物系半導体を成長するウエハを前記ウエハ支持具の前記第１の部分に受け入れるための一又は複数の開口と
    を備え、
    前記プロテクタは、前記開口を規定すると共に前記ウエハをガイドするための側面を有する、ことを特徴とするウエハガイド。
  2. 前記ウエハ支持具に対して当該ウエハガイドを取り外し可能に位置決めする位置決め部をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載されたウエハガイド。
  3. 前記ウエハガイドは、リン酸溶液、またはリン酸および硫酸を含む混合液に対して耐食性を有する材料から成る、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたウエハガイド。
  4. 前記ウエハガイドは、アンモニアガスおよび水素ガスに対して耐食性を有する材料から成る、ことを特徴とする請求項３に記載されたウエハガイド。
  5. 前記ウエハガイドはシリコンカーバンドから成る、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載されたウエハガイド。
  6. 前記ウエハガイドはタンタルカーバンドから成る、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載されたウエハガイド。
  7. 前記ウエハガイドは窒化ホウ素から成る、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載されたウエハガイド。
  8. 前記ウエハガイドは石英から成る、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載されたウエハガイド。
  9. 前記ウエハ支持具の前記第１の部分はウエハの形状に対応して突出する台座を有しており、
    前記プロテクタの前記側面は前記第１の部分の前記突起の縁に沿って伸びる、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載されたウエハガイド。
  10. 前記プロテクタは、前記台座の上面の周辺を覆うための延長部を含み、
    前記プロテクタの前記側面は前記延長部に位置する、ことを特徴とする請求項９に記載されたウエハガイド。
  11. 前記プロテクタの前記側面は、ウエハのオリエンテーションフラットに対応する平面と該ウエハの円弧に対応する曲面とを含む、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載されたウエハガイド。
  12. 前記プロテクタの前記側面は、ウエハの円弧に対応する曲面と該ウエハのオリエンテーションフラットに対応する突起とを有する、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載されたウエハガイド。
  13. 前記プロテクタは、複数のプロテクト部品を含み、
    各プロテクト部品は、前記第２の部分の一部を覆うためのプロテクト部を備え、
    前記ウエハガイドは、前記プロテクト部品の全てを組み合わせて前記第２の部分を覆うことができ、
    前記ウエハガイドは、前記プロテクト部品の全てを組み合わせて前記開口の全てを規定すると共に前記ウエハをガイドする、ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載されたウエハガイド。
  14. 窒化物系半導体を成長する有機金属気相成長装置であって、
    窒化物系半導体を成長するウエハを支持するための第１の部分と前記第１の部分を囲む第２の部分とを有するウエハ支持具と、
    請求項１〜１３のいずれか一項に記載されており前記ウエハ支持具上に設けられたウエハガイドと
    を備える、ことを特徴とする有機金属気相成長装置。
  15. 窒化物系半導体を成長する有機金属気相成長装置であって、
    窒化物系半導体を成長するウエハおよび前記ウエハガイドを搭載するための搭載面を有するウエハ支持具と、
    請求項１〜８および請求項１１〜１３のいずれか一項に記載されており前記ウエハ支持具上に設けられたウエハガイドと
    を備え、
    前記ウエハ支持具は、ウエハを支持するための第１の部分と、前記第１の部分を囲む第２の部分とを有する、ことを特徴とする有機金属気相成長装置。
  16. 前記ウエハガイドの各開口に設けられたスペーサをさらに備え、
    前記ウエハ支持具の前記搭載面はスペーサを搭載する、ことを特徴とする請求項１５に記載された有機金属気相成長装置。
  17. 前記ウエハガイドの高さは前記ウエハ支持具上のウエハの高さに合わされている、ことを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載された有機金属気相成長装置。
  18. 有機金属気相成長装置を用いて窒化物系半導体を堆積する方法であって、
    請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載されたウエハガイドを配置したウエハ支持具上に一または複数の第１のウエハを置く工程と、
    第１のIII族窒化物系化合物半導体を前記第１のウエハ上に前記ウエハガイドを用いて堆積する工程と
    を備え、
    該堆積する工程において、前記ウエハガイド上にIII族窒化物が堆積される、ことを特徴する方法。
  19. 前記III族窒化物系半導体は窒化ガリウム系半導体である、ことを特徴する請求項１８に記載された方法。
  20. 請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載された別のウエハガイドに前記ウエハガイドを置き換える工程と、
    前記ウエハガイドを前記別のウエハガイドに置き換えた後に、該別のウエハガイドを配置したウエハ支持具上に一または複数の第２のウエハを置く工程と、
    第２のIII族窒化物系化合物半導体を前記第２のウエハ上に前記別のウエハガイドを用いて堆積する工程と
    を備える、ことを特徴する請求項１８または請求項１９に記載された方法。
  21. 前記第２のIII族窒化物系化合物半導体の構成元素、不純物元素の種類および積層構造が、前記第１のIII族窒化物系化合物半導体の構成元素、不純物元素の種類および積層構造のうちいずれかと異なる、ことを特徴する請求項２０に記載された方法。
  22. 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体はマグネシウムがドーピングされている層を含み、
    前記第２のIII族窒化物系化合物半導体はマグネシウムがドーピングされている層を含まないことを特徴する請求項１８〜２１のいずれか一項に記載された方法。
  23. 請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載された別のウエハガイドに前記ウエハガイドを置き換える工程と、
    前記第１のIII族窒化物系化合物半導体を堆積した後に前記ウエハガイドの置き換えに先だって、前記ウエハガイドを配置したウエハ支持具上に一または複数の第３のウエハを置く毎に前記第１のIII族窒化物系化合物半導体を前記第３のウエハ上に前記ウエハガイドを用いて堆積することを繰り返す工程と
    を備えることを特徴とする請求項１８〜２２のいずれか一項に記載された方法。
  24. 前記III族窒化物堆積物が形成された前記ウエハガイドをエッチングした後に、前記エッチングされたウエハガイドを配置した前記ウエハ支持具上に一または複数の第４のウエハを置く工程と、
    第４のIII族窒化物系化合物半導体を前記第４のウエハ上に前記ウエハガイドを用いて
    堆積する工程と
    を備える、ことを特徴とする請求項１８〜２３のいずれか一項に記載された方法。
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