專利名稱：半導(dǎo)體制造方法及附屬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造方法以及此時使用的附屬裝置(satellite)。具體地說，在襯底上把擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體薄膜，用有機(jī)金屬氣相生長法成膜時，使其薄膜組分的面內(nèi)分布均一化的半導(dǎo)體制造方法以及此時使用的附屬裝置。
背景技術(shù)：
通過在InP襯底或GaAS襯底上晶體生長化合物半導(dǎo)體，制造出了半導(dǎo)體激光器等半導(dǎo)體光元件。作為化合物半導(dǎo)體，代表性的有II族原子與IV族原子相結(jié)合的II-IV族化合物半導(dǎo)體、III族原子與V族原子相結(jié)合的III-V族化合物半導(dǎo)體。而且存在多個II/III族原子與IV/V族原子相結(jié)合的各種各樣的結(jié)構(gòu)的混晶化合物半導(dǎo)體?；炀Щ衔锇雽?dǎo)體舉例為ZnMgSSe、InGaAsP、GaAsP、ZnSSe、GaPN、GaNAs等。
作為使這些混晶化合物半導(dǎo)體在InP襯底與GaAs襯底上晶體生長的工藝有有機(jī)金屬氣相生長法(Metal Organic Chemical VaporDepositionMOCVD)。在該MOCVD過程中，首先將進(jìn)行晶體生長的襯底設(shè)置在MOCVD裝置的反應(yīng)爐內(nèi)的附屬裝置上面。該附屬裝置與襯底接觸，通過附屬裝置給襯底增加熱能，把襯底的溫度(生長溫度)例如調(diào)到700℃，進(jìn)行晶體生長。
另外，例如將三甲基銦(TMI)、三甲基鎵(TMG)、三甲基鋁(TMA)、磷化氫(PH3)、砷化氫(AsH3)、硅烷(SiH4)、二乙基鋅(DEZn)等作為原材料提供到反應(yīng)爐內(nèi)。將這些原材料用熱能熱解，把由Al、Ga、In、As、P組成的化合物半導(dǎo)體在襯底上進(jìn)行晶體生長。這時用質(zhì)流量控制器調(diào)整原材料氣流量，從而調(diào)整各層的組分。
在這里圖14表示在傳統(tǒng)附屬裝置上設(shè)置襯底的狀態(tài)的俯視圖。圖15是圖14的A-A’上的剖面圖。傳統(tǒng)附屬裝置11，為防止襯底12脫落，使固定襯底的外周部的外周固定部11c與襯底12的外周部360°全周接觸。
但是從傳統(tǒng)晶體生長裝置，附屬裝置很難給襯底均一地供給熱能，襯底端部的溫度比襯底中心部高(例如參照非專利文獻(xiàn)1)。
Journal of Cystal Growth Vol.266 P340-P346發(fā)明內(nèi)容在混晶化合物半導(dǎo)體中II/III族原子與IV/V族原子的組分比對生長溫度非常敏感。因此，若在襯底面內(nèi)有溫度分布的狀態(tài)下進(jìn)行晶體生長，則襯底面內(nèi)會產(chǎn)生反映該溫度分布的組分分布。這個傾向IV/V族原子比II/III族原子顯著。因此，例如在擁有兩種V族原子的InGaAsP的生長中，反映襯底面內(nèi)的溫度分布的結(jié)果，P的組分比在襯底端部大于襯底中心，且光禁帶變大。因而，一旦將該半導(dǎo)體用于光元件的活性層，就會在光元件的發(fā)光波長上產(chǎn)生襯底面內(nèi)分布，存在無法滿足所期待的發(fā)光波長的條件的問題。
本發(fā)明為解決上述問題構(gòu)思而成，其目的在于，得到在襯底上把擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體薄膜用有機(jī)金屬氣相生長法成膜時能夠使其薄膜組分的面內(nèi)分布均一化的半導(dǎo)體制造方法以及此時使用的附屬裝置。
本發(fā)明的半導(dǎo)體制造方法包括在附屬裝置設(shè)置襯底的工序；以及通過附屬裝置給襯底供給熱能并在襯底上把擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體薄膜用有機(jī)金屬氣相生長法成膜的工序，附屬裝置設(shè)有承放襯底的平坦的附屬裝置本體和固定襯底外周部的外周固定部，外周固定部不與襯底外周部360°全周接觸，而只與一部分接觸。本發(fā)明的其他特征在以下說明中更加清晰。
根據(jù)本發(fā)明，在襯底上把擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體薄膜用有機(jī)金屬氣相生長法成膜時，可使該薄膜組分的面內(nèi)分布均一化。


圖1是表示在本發(fā)明實施例1的附屬裝置上設(shè)置襯底的狀態(tài)的俯視圖。
圖2是圖1的A-A’上的剖面圖。
圖3是圖1的B-B’上的剖面圖。
圖4是一例表示已完成的半導(dǎo)體激光器的透視圖。
圖5是使用本發(fā)明實施例1的附屬裝置生長的半導(dǎo)體光元件的活性層的PL波長分布。
圖6是使用傳統(tǒng)附屬裝置生長的半導(dǎo)體光元件的活性層的PL波長分布。
圖7是表示外周固定部由3個凸爪構(gòu)成時的附屬裝置的俯視圖。
圖8是表示外周固定部由5個凸爪構(gòu)成時的附屬裝置的俯視圖。
圖9是表示外周固定部由6個凸爪構(gòu)成時的附屬裝置的俯視圖。
圖10是表示外周固定部由7個凸爪構(gòu)成時的附屬裝置的俯視圖。
圖11是表示外周固定部由8個凸爪構(gòu)成時的附屬裝置的俯視圖。
圖12是表示圓柱型螺釘?shù)耐敢晥D。
圖13是表示四棱柱型螺釘?shù)耐敢晥D。
圖14是表示在傳統(tǒng)附屬裝置上設(shè)置襯底的狀態(tài)的俯視圖。
圖15是圖14的A-A’上的剖面圖。
符號說明11 附屬裝置，11a 附屬裝置本體，11b 外周固定部，12 襯底。
具體實施例方式
實施例1以下，參照

本發(fā)明的實施例1的半導(dǎo)體制造方法。
首先，如圖1所示，在附屬裝置11上設(shè)置襯底12。圖2是圖1的A-A’上的剖面圖，圖3是圖1的B-B’上的剖面圖。附屬裝置11設(shè)有承放襯底12的平坦的附屬裝置本體11a與固定襯底12的外周部的外周固定部11b。在圖1中外周固定部11b由4個凸爪構(gòu)成。并且，外周固定部11b不與襯底12的外周部360°全周接觸，而只與一部分接觸。而且附屬裝置11設(shè)在基座上并旋轉(zhuǎn)。
其次，通過附屬裝置11給襯底12供給熱能，并在襯底12上把擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體薄膜用有機(jī)金屬氣相生長法成膜。
具體地說，如表1所示，在n型GaAs襯底上，將添加Si的n型GaAs或者由AlGaAs構(gòu)成的緩沖層、由n型AlGaInP構(gòu)成的包層、由未添加雜質(zhì)的InGaP構(gòu)成的引導(dǎo)層、由GaAsP構(gòu)成的活性層、未添加雜質(zhì)的InGaP引導(dǎo)層、添加Zn的P型AlGaInP包層、由P型InGaP構(gòu)成的BDR(Band Discontinuity Redaction)層、由GaAs構(gòu)成的接觸層，按該順序生長。


圖4是一例表示已完成的半導(dǎo)體激光器的透視圖。在n型襯底1上形成n型緩沖層2、n型包層3、量子阱構(gòu)造4、p型接觸層5、p型覆蓋層6，在p型接觸層5與p型覆蓋層6的兩側(cè)形成n型電流阻擋層7。并且，在n型襯底1的下側(cè)形成n型電極8、在p型覆蓋層6的上側(cè)形成p型電極9。
圖5是使用本發(fā)明實施例1的附屬裝置而生長的半導(dǎo)體光元件的活性層的PL(Photoluminescence)波長分布。圖6是使用傳統(tǒng)附屬裝置生長的半導(dǎo)體光元件的活性層的PL波長分布。這些圖表示相對于中心波長的相對波長。由該結(jié)果可知，比起使用傳統(tǒng)附屬裝置，使用了本實施例的附屬裝置時，波長分布改善了10nm左右，可以使半導(dǎo)體光元件的活性層組分面內(nèi)分布均一化。
因此，如上所述使用外周固定部不與襯底的外周部360°全周接觸，而只與一部分接觸的附屬裝置，在襯底上把擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體薄膜用有機(jī)金屬氣相生長法成膜時，可以使該薄膜組分面內(nèi)分布均一化。因此可從一個襯底制作發(fā)光波長(振蕩波長)相同的許多半導(dǎo)體光元件，使半導(dǎo)體光元件的制作成品率得到改善。
但是，為了在附屬裝置上固定襯底，且有效降低附屬裝置周圍的襯底溫度，需要使外周固定部與襯底的外周部以10％～80％、最好是以10％～40％接觸。
還有，在圖1示出一例有4個凸爪的情形，也可包括如圖7所示的3個凸爪的情形；如圖8所示的5個凸爪的情形；如圖9所示的6個凸爪的情形；如圖10所示的7個凸爪的情形；以及如圖11所示的8個凸爪的情形。即，可以使用外周固定部有3～8個凸爪的附屬裝置。這是因為使用2個無法在附屬裝置上固定晶片，而使用9個以上無法有效降低附屬裝置周圍的溫度。
附屬裝置本體一般由碳(碳素)制成，外周固定部通過切削附屬裝置本體來形成。另外，也可在完全沒有凸爪的平坦的附屬裝置本體上，作為外周固定部安裝螺釘來形成附屬裝置。因此可以使附屬裝置本體平坦，有利于附屬裝置的大量生產(chǎn)。這時，如圖12、圖13所示，螺釘可以使用圓柱型或者四棱柱型。而且，螺釘?shù)牟牧峡膳c附屬裝置采用碳、SiO2(石英)或者BN(氮化硼)中的任一種。另外，螺釘部的長度要比附屬裝置的厚度短，螺帽要跟附屬裝置的外周部的厚度相同。
上述例中舉例說明了活性層包括GaAsP的半導(dǎo)體光元件，但本發(fā)明可適用于例如將ZnMgSSe、InGaAsP、GaAsP、ZnSSe、GaPN、GaNAs等擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體在活性層上使用的所有半導(dǎo)體光元件。
實施例2在實施例2中，作為附屬裝置，使用靜電卡盤或者通過真空吸附方式固定襯底的裝置。因而，能使附屬裝置本體平坦，有利于附屬裝置的大量生產(chǎn)。
在這里，靜電卡盤在附屬裝置上設(shè)置電介質(zhì)層，在附屬裝置與襯底之間施加電壓，利用襯底與附屬裝置之間產(chǎn)生的力，把襯底固定在附屬裝置上。雖然靜電卡盤的技術(shù)廣為人知，但是沒有將它應(yīng)用在MOCVD裝置上的例子。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體制造方法，其特征在于包括在附屬裝置上設(shè)置襯底的工序；以及通過上述附屬裝置給上述襯底供給熱能，并在上述襯底上把擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體薄膜用有機(jī)金屬氣相生長法成膜的工序，上述附屬裝置設(shè)有承放上述襯底的平坦的附屬裝置本體和固定上述襯底的外周的外周固定部，上述外周固定部不與上述襯底外周固定部的360°全周接觸，而只與一部分接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于上述附屬裝置的上述外周固定部與上述襯底的10％～80％的外周接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于上述附屬裝置的上述外周固定部由3～8個凸爪形成。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于上述附屬裝置的上述外周固定部通過切削上述附屬裝置本體來形成。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于在上述附屬裝置的上述附屬裝置本體上安裝螺釘作為上述外周固定部。
6.如權(quán)利要求5所所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于上述螺釘采用圓柱型或者四棱柱型的螺釘。
7.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于作為上述螺釘?shù)牟牧喜捎锰肌⑹⒒虻鹬械娜我环N。
8.一種半導(dǎo)體制造方法，其特征在于包括在附屬裝置上設(shè)置襯底的工序；以及通過上述附屬裝置給上述襯底供給熱能，并在上述襯底上把擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體薄膜用有機(jī)金屬氣相生長法成膜的工序，作為附屬裝置，用靜電卡盤或者通過真空吸附方式固定上述襯底。
9.一種附屬裝置，在晶體生長時設(shè)置襯底，并在上述襯底上把擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體薄膜用有機(jī)金屬氣相生長法成膜時，給上述襯底供給熱能，其特征在于設(shè)有承放上述襯底的平坦的附屬裝置本體和固定上述襯底的外周的外周固定部，上述外周固定部不與上述襯底的外周部360°全周接觸，而只與一部分接觸。
10.如權(quán)利要求9所述的附屬裝置，其特征在于所述外周固定部與所述襯底的外周部的10％～80％接觸。
11.如權(quán)利要求9所述的附屬裝置，其特征在于所述外周固定部由3～8個凸爪形成。
12.如權(quán)利要求9所述的附屬裝置，其特征在于所述外周固定部通過切削上述附屬裝置本體來形成。
13.如權(quán)利要求9所述的附屬裝置，其特征在于在上述附屬裝置本體上安裝螺釘作為上述外周固定部。
14.如權(quán)利要求13所述的附屬裝置，其特征在于上述螺釘采用圓柱型或者四棱柱型的螺釘。
15.如權(quán)利要求13所述的附屬裝置，其特征在于作為上述螺釘?shù)牟牧喜捎锰肌⑹⒒虻鹬械娜我环N。
16.一種附屬裝置，在晶體生長時設(shè)置襯底，并在上述襯底上把擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體薄膜用有機(jī)金屬氣相生長法成膜時，給上述襯底供給熱能，其特征在于用靜電卡盤或者通過真空吸附方式固定上述襯底。
全文摘要
本發(fā)明的半導(dǎo)體制造方法包括在附屬裝置上設(shè)置襯底的工序；以及通過附屬裝置給襯底供給熱能，并在襯底上把擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體薄膜用有機(jī)金屬氣相生長法成膜的工序，附屬裝置設(shè)有承放襯底的平坦的附屬裝置本體與固定襯底的外周部的外周固定部，外周固定部不與襯底的外周部360°全周接觸，而只與一部分接觸。從而，在襯底上把擁有兩種以上V族元素或者IV族元素的混晶化合物半導(dǎo)體薄膜用有機(jī)金屬氣相生長法成膜時，使該薄膜組分面內(nèi)分布均一化。
文檔編號C23C16/458GK1956151SQ20061015952
公開日2007年5月2日 申請日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者花卷吉彥 申請人:三菱電機(jī)株式會社