化合物半導(dǎo)體的制造裝置以及晶片保持體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題是抑制使化合物半導(dǎo)體外延生長(zhǎng)時(shí)的組成不均勻。一種在MOCVD裝置中保持晶片（W）的晶片保持體（30），具備：裝載晶片（W）的裝載部件（40）；和被裝載于裝載部件（40），并且限制裝載部件（40）所裝載的晶片（W）的移動(dòng)的環(huán)狀的限制部件（50）。在裝載部件（40）的上表面設(shè)有裝載晶片（W）的晶片裝載面和裝載限制部件（50）的環(huán)形裝載面，晶片裝載面相比于環(huán)形裝載面向上方突出地形成，并且具有與周緣部相比中央部隆起的凸?fàn)畹男螤?，晶片裝載面的算術(shù)平均粗糙度（Ra）被設(shè)定在0.5μm以下。
【專利說(shuō)明】化合物半導(dǎo)體的制造裝置以及晶片保持體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化合物半導(dǎo)體的制造裝置以及晶片保持體。
【背景技術(shù)】
[0002]近年，使用化合物半導(dǎo)體的LED (Light Emitting Diode)、FET (Field EffectTransistor)、HEMT (High Electron Mobility Transistor)等的各種半導(dǎo)體兀件逐漸被
廣泛應(yīng)用。
[0003]作為使這樣的化合物半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)的方法之一，已知化學(xué)氣相生長(zhǎng)法(Chemical Vapor Deposition:以下稱作CVD法)。在CVD法中，將成為化合物半導(dǎo)體晶體的原料的原料氣體與載氣一起向反應(yīng)室內(nèi)供給，在反應(yīng)室內(nèi)在被加熱了的基板的附近對(duì)原料氣體進(jìn)行熱分解，在基板上使化合物半導(dǎo)體晶體外延生長(zhǎng)，由此得到化合物半導(dǎo)體晶片。
[0004]作為公報(bào)記載的現(xiàn)有技術(shù)，有一種處理裝置，其具有:定位環(huán)部件，其將成為基板的被處理體載置于載置臺(tái)的支持區(qū)域，并且對(duì)沿載置于支持區(qū)域的被處理體的一面的移動(dòng)進(jìn)行規(guī)定；和移動(dòng)限制機(jī)構(gòu)，其設(shè)于定位環(huán)部件和載置臺(tái)，容許定位環(huán)部件的熱收縮差所導(dǎo)致的向定位環(huán)部件和載置臺(tái)的徑向的相對(duì)移動(dòng)、且限制沿環(huán)部件的相對(duì)移動(dòng)(參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特表2001-525997號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在CVD法中，通常為了在基板的附近對(duì)原料氣體進(jìn)行熱分解而對(duì)基板進(jìn)行加熱。此時(shí)，如果在基板上的不同的位置(例如周緣側(cè)和中央側(cè))基板溫度存在差異，則基板上所形成的化合物半導(dǎo)體層的組成有時(shí)根據(jù)在基板上的位置而發(fā)生變動(dòng)。在這里，若在基板上所形成的化合物半導(dǎo)體層產(chǎn)生組成不均勻(組成偏差)，則在為如LED那樣的發(fā)光元件的情況下，會(huì)因在基板上的位置，發(fā)光波長(zhǎng)產(chǎn)生差異，在為FET、HEMT那樣的能動(dòng)元件的情況下，會(huì)因在基板上的位置，電子、空穴的移動(dòng)度產(chǎn)生差異的情況。
[0009]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是抑制使化合物半導(dǎo)體外延生長(zhǎng)時(shí)的組成不均勻。
[0011]本發(fā)明為一種化合物半導(dǎo)體的制造裝置，是使用化學(xué)氣相生長(zhǎng)法在晶片上形成化合物半導(dǎo)體層的化合物半導(dǎo)體的制造裝置，其特征在于，具有:在內(nèi)部收容所述晶片的反應(yīng)容器；配置在所述反應(yīng)容器內(nèi)，以所述晶片中的所述化合物半導(dǎo)體層的被形成面朝向上方的方式保持該晶片的晶片保持體；從外部向所述反應(yīng)容器內(nèi)供給成為所述化合物半導(dǎo)體層的原料的原料氣體的供給部；和對(duì)所述晶片保持體進(jìn)行加熱的加熱部，所述晶片保持體包括:裝載所述晶片的裝載部件；被裝載于所述裝載部件，并且通過(guò)包圍被裝載于該裝載部件的所述晶片的周面而限制該晶片的移動(dòng)的限制部件，所述裝載部件具有裝載所述晶片的第I裝載面、和設(shè)在該第I裝載面的周?chē)⑶已b載所述限制部件的第2裝載面，所述第I裝載面，比所述第2裝載面突出地形成，并且具有與周緣側(cè)相比中央側(cè)隆起的凸?fàn)畹拿嫘螤?，該第I裝載面的算術(shù)平均粗糙度Ra為0.5 μ m以下。
[0012]在這樣的化合物半導(dǎo)體的制造裝置中，能使其特征在于，還具有:能夠旋轉(zhuǎn)地配置在所述反應(yīng)容器內(nèi)，能夠旋轉(zhuǎn)地支持所述晶片保持體的支持體，所述供給部從所述支持體的上方或側(cè)方供給所述原料氣體。
[0013]另外，能使其特征在于，所述加熱部將所述晶片加熱到700°C以上1200°C以下。
[0014]從其他觀點(diǎn)考慮，本發(fā)明為一種晶片保持體，其是在使用化學(xué)氣相生長(zhǎng)法在晶片上形成化合物半導(dǎo)體層的化合物半導(dǎo)體的制造裝置中使用，對(duì)該晶片進(jìn)行保持的晶片保持體，其特征在于，包括:裝載所述晶片的裝載部件；被裝載于所述裝載部件，并且通過(guò)包圍被裝載于該裝載部件的所述晶片的周面而限制該晶片的移動(dòng)的限制部件，所述裝載部件具有:裝載所述晶片的第I裝載面、和設(shè)在該晶片裝載面的周?chē)⑶已b載所述限制部件的第2裝載面，所述第I裝載面比所述第2裝載面突出地形成，并且具有與周緣側(cè)相比中央側(cè)隆起的凸?fàn)畹拿嫘螤睿摰贗裝載面的算術(shù)平均粗糙度Ra為0.5 μ m以下。
[0015]在這樣的晶片保持體中，能使其特征在于，所述化學(xué)氣相生長(zhǎng)法為有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法，所述化合物半導(dǎo)體層為III族氮化物半導(dǎo)體層。
[0016]另外，能使其特征在于，所述晶片由在基板上預(yù)先形成了化合物半導(dǎo)體層的板材構(gòu)成。
[0017]進(jìn)而，能使其特征在于，所述裝載部件是在由碳構(gòu)成的基材的表面形成由SiC構(gòu)成的被覆層而構(gòu)成，所述限制部件由石英構(gòu)成。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制使化合物半導(dǎo)體外延生長(zhǎng)時(shí)的組成不均勻。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1 是表不 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition)裝置的截面構(gòu)成的一例的概要圖。
[0020]圖2是圖1所示的MOCVD裝置的I1-1I截面圖。
[0021]圖3是用于說(shuō)明用于在MOCVD裝置中保持晶片的晶片保持體的構(gòu)成的一例的圖。
[0022]圖4是晶片保持體的分解立體圖。
[0023]圖5是用于說(shuō)明晶片保持體中的裝載部件的構(gòu)成的圖。
[0024]圖6是用于說(shuō)明晶片保持體中的限制部件的構(gòu)成的圖。
[0025]圖7是晶片保持體的縱截面圖。
[0026]圖8是用于說(shuō)明裝載部件中的晶片裝載面的構(gòu)成的一例的圖。
[0027]圖9是表示利用MOCVD裝置制造的疊層半導(dǎo)體晶片的構(gòu)成的一例的截面圖。
[0028]圖10是表示實(shí)施例1以及比較例I?比較例3各自中的、晶片保持體的晶片裝載面的三維形狀和所得到的疊層半導(dǎo)體晶片中的PL波長(zhǎng)分布的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]< MOCVD裝置的構(gòu)成>[0031]圖1是表示使用作為化學(xué)氣相生長(zhǎng)法之一的MOCVD (Metal Organic ChemicalVapor Deposition:有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法MtMOCVD裝置I的截面構(gòu)成的圖。另外，圖2是圖1所示的MOCVD裝置I的I1-1I截面圖。
[0032]該MOCVD裝置I具有下述構(gòu)成:以晶片W (由后述的基板110 (參照?qǐng)D9)或在基板Iio之上形成I層以上的化合物半導(dǎo)體層而成的疊層基板100 (參照?qǐng)D9)構(gòu)成)的結(jié)晶生長(zhǎng)面朝向上方的方式配置，將成為進(jìn)行外延生長(zhǎng)的成為化合物半導(dǎo)體晶體的原料的原料氣體從晶片W的上方或側(cè)方向晶片W的上表面?zhèn)裙┙o。
[0033]MOCVD裝置I具有:在內(nèi)部形成有反應(yīng)室的反應(yīng)容器10 ;和配置在反應(yīng)容器10的反應(yīng)室內(nèi)，支持后述的晶片保持體30的支持體20。
[0034]其中，反應(yīng)容器10具有:收容部11，其具有圓筒狀的形狀且形成有朝向上方的開(kāi)口并且在其內(nèi)部收容支持體20 ;蓋部12，其具有圓板狀的形狀且安裝在該收容部11的上部。
[0035]在這里，收容部11以及蓋部12由不銹鋼等的金屬構(gòu)成。另外，蓋部12相對(duì)于收容部11開(kāi)閉自如地安裝，在相對(duì)于收容部11關(guān)閉的情況下，與收容部11 一起形成反應(yīng)室。此外，在收容部11和蓋部12相對(duì)的部位，安裝有未圖示的O形環(huán)等的密封件。
[0036]另外，在蓋部12的中央部形成有用于從設(shè)在外部的氣體供給機(jī)構(gòu)(未圖示)向反應(yīng)室內(nèi)部供給原料氣體的貫通孔。而且，作為供給部的一例的供給管13被連接于該貫通孔。而且，在從蓋部12的中央部偏倚的位置上也形成有用于從外部觀察反應(yīng)室內(nèi)部的貫通孔。
[0037]另一方面，在收容部11的底面，貫通形成有用于將供給到反應(yīng)室內(nèi)的原料氣體向反應(yīng)室的外部排出的多個(gè)排氣管。而且，在收容部11的底面中央部也形成有用于使后述的軸21通過(guò)的貫通孔(未圖示)。
[0038]在這里，說(shuō)明MOCVD裝置I中所使用的原料氣體。
[0039]在本實(shí)施方式中，在晶片W (基板110或疊層基板100)上，利用MOCVD裝置1，形成作為化合物半導(dǎo)體層的一例的III族氮化物半導(dǎo)體層。為此，作為原料，使用包含III族兀素的有機(jī)金屬和包含氮的氨nh3。但是，由于有機(jī)金屬主要為液體原料，所以在液態(tài)的有機(jī)金屬中米用氮N2和氫H2進(jìn)行鼓泡,將得到的使氮N2和氫H2以及有機(jī)金屬混合而成的有機(jī)金屬氣體MO作為原料氣體進(jìn)行供給。在本實(shí)施方式中，從供給管13進(jìn)行有機(jī)金屬氣體MO以及氨NH3的供給。另外，也從供給管13進(jìn)行載氣(例如氫H2)的供給。
[0040]再者，作為有機(jī)金屬，能夠列舉例如包含III族的Ga的三甲基鎵(TMG)或三乙基鎵(TEG)、例如包含III族的Al的三甲基鋁(TMA)或三乙基鋁(TEA)、例如包含III族的In的三甲基銦(TMI)或三乙基銦(TEI)。另外，作為η型的摻雜劑，能夠?qū)⒓坠柰?SiH4)、乙硅烷(Si2H6)作為Si原料使用，或者，將鍺烷氣體(GeH4)、四甲基鍺((CH3)4GeX四乙基鍺((C2H5)4Ge)作為Ge原料使用。另一方面，作為P型的摻雜劑，能夠?qū)⒗珉p(環(huán)戊二烯基)鎂(Cp2Mg)或雙(乙基環(huán)戊二烯基)鎂(EtCp2Mg)作為Mg原料使用。而且，也可以使用聯(lián)氨(N2H4)來(lái)代替氨。再者，也能夠?yàn)樵谏鲜龅挠袡C(jī)金屬氣體MO以外還含有其他的III族元素的構(gòu)成，能夠根據(jù)需要而含有Ge、S1、Mg、Ca、Zn、Be等的摻雜劑。而且，不限于有意添加的元素，也有時(shí)含有依賴于成膜條件等而必然地含有的雜質(zhì)、以及在原料、反應(yīng)管材質(zhì)中所含有的微量雜質(zhì)。
[0041]另外，支持體20，具有圓板狀的形狀，以一個(gè)面即表面朝向上方，且另一面即背面朝向下方的方式配置在收容部11內(nèi)。而且，支持體20由在由碳(C)形成的基材的外側(cè)施加了由SiC形成的被覆層的材料構(gòu)成。在這里，在支持體20的表面?zhèn)?，分別呈圓形的6個(gè)凹部在圓周方向上以等間隔形成。另一方面，在支持體20的背面?zhèn)龋惭b有從其中央部朝向下方的金屬制的軸21，該軸21經(jīng)由設(shè)于收容部11的底面中央部的貫通孔而突出到反應(yīng)容器10的外部。而且，支持體20，通過(guò)從反應(yīng)容器10的外部對(duì)軸21給予驅(qū)動(dòng)力而會(huì)沿著圖1以及圖2所示的箭頭A方向旋轉(zhuǎn)。
[0042]再者，在支持體20的內(nèi)部，形成有用于向設(shè)于支持體20的6個(gè)凹部的底面供給氮N2的貫通孔(未圖示)。在這里，對(duì)設(shè)在支持體20上的6個(gè)凹部的底面供給氮N2的方法，可以適宜地設(shè)定變更。
[0043]另外，在設(shè)于支持體20的表面的6個(gè)凹部中安裝有分別具有圓形的晶片保持體30。這些晶片保持體30分別在朝向上方的面形成有圓形的凹部，在各凹部中安裝有晶片W。再者，在設(shè)于支持體20的凹部和晶片保持體30之間形成有間隙，這6個(gè)晶片保持體30相對(duì)于支持體20裝拆自如。
[0044]在這里，晶片W以其結(jié)晶生長(zhǎng)面即晶體的被形成面向外側(cè)露出的方式保持在晶片保持體30的凹部。再者，晶片W相對(duì)于晶片保持體30裝拆自如。而且，各晶片保持體30在各自保持了晶片W的狀態(tài)下，通過(guò)經(jīng)由上述的未圖示的貫通孔而被供給的氮N2的流動(dòng)而沿著圖2所示的箭頭B方向旋轉(zhuǎn)。再者，關(guān)于晶片保持體30的具體的結(jié)構(gòu)在后面敘述。
[0045]另外，在該MOCVD裝置I的支持體20的背面?zhèn)群褪杖莶?1的底面之間，設(shè)有隔著支持體20以及晶片保持體30而對(duì)晶片W進(jìn)行加熱的加熱部60。該加熱部60具有形成有使軸21貫穿的孔的環(huán)狀的形狀，在其內(nèi)部收容有線圈。再者，加熱部60通過(guò)對(duì)線圈供給電流而對(duì)構(gòu)成支持體20的碳進(jìn)行電磁感應(yīng)加熱。
[0046]而且，在該MOCVD裝置I的蓋部12的下方且支持體20的上方，設(shè)有保護(hù)部件70，該保護(hù)部件70通過(guò)防止因供給到反應(yīng)室內(nèi)的原料氣體的反應(yīng)而生成的生成物在蓋部12的內(nèi)壁附著、堆積從而保護(hù)蓋部12的。在這里，保護(hù)部件70具有圓形，與蓋部12同樣，在中央部形成有從外部向反應(yīng)室的內(nèi)部供給原料氣體的貫通孔。另外，在保護(hù)部件70上，與蓋部12同樣地也形成有用于從外部觀察反應(yīng)室內(nèi)部的貫通孔。
[0047]而且，保護(hù)部件70，利用未圖示的安裝部件安裝在蓋部12。再者，安裝部件相對(duì)于蓋部12裝拆自如，與此相伴，保護(hù)部件70也能夠相對(duì)于蓋部12安裝和拆下。另外，保護(hù)部件70通過(guò)利用安裝部件安裝在蓋部12從而被固定。
[0048]再者，如圖2中虛線所示，保護(hù)部件70，在相對(duì)于收容部11關(guān)閉了蓋部12的狀態(tài)下從上方觀察的情況下，以覆蓋支持體20的整個(gè)面的方式配置。因此，隔著各晶片保持體30而被保持于支持體20的6枚晶片W位于保護(hù)部件70的下方。
[0049]另外，在該MOCVD裝置I的支持體20和保護(hù)部件70之間，安裝有排氣部件80，該排氣部件80將被供給到反應(yīng)室內(nèi)、并用于晶體的外延生長(zhǎng)的原料氣體等向設(shè)于收容部11的底面的排出管側(cè)引導(dǎo)。該排氣部件80具有環(huán)狀的形狀。另外，排氣部件80的內(nèi)壁，相比于設(shè)于支持體20的6個(gè)凹部位于外側(cè)的位置。而且，在排氣部件80的內(nèi)壁形成有用于將使用后的原料氣體等向外部排出的多個(gè)貫通孔(未圖示)。再者，排氣部件80，在與支持體20的外周部的緣端側(cè)的相對(duì)部，以不妨礙支持體20的旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成。另外，在圖2中，省略了排氣部件80的記載。[0050]而且，在設(shè)于該MOCVD裝置I的蓋部12的貫通孔(未圖示)的上部，安裝有監(jiān)視裝置90。該監(jiān)視裝置90通過(guò)分別設(shè)于蓋部12以及保護(hù)部件70的貫通孔而監(jiān)視反應(yīng)室的內(nèi)部的狀態(tài)，更具體而言，監(jiān)視在隔著晶片保持體30而被保持于支持體20的晶片W上進(jìn)行外延生長(zhǎng)的晶體的狀態(tài)以及晶片W的翹曲的狀態(tài)等。再者，為了防止通過(guò)這些貫通孔向監(jiān)視裝置90流入原料氣體等,從監(jiān)視裝置90向反應(yīng)室供給例如氮N2等的吹掃氣體(purge gas)。
[0051]<晶片保持體的構(gòu)成>
[0052]圖3是表示用于在圖1等所示的MOCVD裝置I中保持晶片W的晶片保持體30的構(gòu)成的一例的圖。在這里，圖3 (a)是從保持晶片W—側(cè)觀察晶片保持體30的俯視圖，圖3 (b)是從IIIB方向觀察圖3 (a)所示的晶片保持體30的側(cè)視圖。另外，圖4是圖3所示的晶片保持體30的分解立體圖。但在圖4中也一并示出保持于晶片保持體30的晶片W。
[0053]本實(shí)施方式的晶片保持體30，具有:裝載晶片W的裝載部件40 ;和通過(guò)安裝在裝載部件40的上表面?zhèn)榷鴮?duì)裝載于裝載部件40的晶片W的移動(dòng)進(jìn)行限制的限制部件50。其中，裝載部件40呈圓盤(pán)狀的形狀，限制部件50呈環(huán)狀的形狀。而且，在本實(shí)施方式的晶片保持體30中，相對(duì)于裝載部件40，限制部件50裝拆自如。
[0054]圖5是用于說(shuō)明晶片保持體30中的裝載部件40的構(gòu)成的圖。在這里，圖5 (a)是用于說(shuō)明裝載部件40中的、裝載限制部件50以及晶片W的上表面41的結(jié)構(gòu)的圖，圖5(b)是用于說(shuō)明裝載部件40中的、裝載于支持體20的底面42的結(jié)構(gòu)的圖。該裝載部件40與上述的支持體20 (參照?qǐng)D1)同樣地，由在由碳(C)形成的基材的外側(cè)施加了由SiC形成的被覆層的材料構(gòu)成。
[0055]首先，如圖5 Ca)所示，裝載部件40的上表面41具有:用于裝載晶片W的晶片裝載面411 ;和從晶片裝載面411的周緣向外側(cè)突出地設(shè)置的、用于裝載環(huán)狀的限制部件50的環(huán)形裝載面412。在這里，在圖5 (a)所示的上表面41中，作為第I裝載面的一例的晶片裝載面411，相比于作為第2裝載面的一例的環(huán)形裝載面412，向圖中近前側(cè)突出(也參照后述的圖7)。
[0056]另外，環(huán)形裝載面412的外形呈圓形。另一方面，晶片裝載面411的外形也基本上呈圓形，但成為:仿照所裝載的晶片W的形狀,與晶片W中的定向平面(orientation flat)的形成位置對(duì)應(yīng)的具有直線狀的切缺部的外形。再者，在上表面41中，晶片裝載面411以及環(huán)形裝載面412以同心圓狀配置。
[0057]而且，在環(huán)形裝載面412上，呈放射狀地以90°的間隔形成有向圖中里側(cè)凹陷的第I槽部4121、第2槽部4122以及第3槽部4123。再者，在本例中，第2槽部4122和第3槽部4123隔著晶片裝載面411而相對(duì)，第I槽部4121和與上述定向平面對(duì)應(yīng)的直線狀的切缺部隔著晶片裝載面411而相對(duì)。
[0058]接著，如圖5 (b)所示，裝載部件40的底面42具有:裝載在支持體20上的環(huán)狀的被裝載面421 ;從被裝載面421的外側(cè)的周緣向外方突出地設(shè)置、且在已被裝載于支持體20時(shí)以規(guī)定的間隙與支持體20相對(duì)的外側(cè)相對(duì)面422 ;設(shè)在比被裝載面421的內(nèi)側(cè)的周緣靠?jī)?nèi)的內(nèi)側(cè)，在已被裝載于支持體20時(shí)以規(guī)定的間隙與支持體20相對(duì)的內(nèi)側(cè)相對(duì)面423 ;和設(shè)在內(nèi)側(cè)相對(duì)面423的中央的中央凹部424。在這里，在圖5 (b)所示的底面42中，被裝載面421與外側(cè)相對(duì)面422、內(nèi)側(cè)相對(duì)面423以及中央凹部424相比向圖中近前側(cè)突出(也參照后述的圖7)。[0059]圖6是用于說(shuō)明晶片保持體30中的限制部件50的構(gòu)成的圖。在這里，圖6 (a)是用于說(shuō)明限制部件50中的、與裝載部件40 —起構(gòu)成了晶片保持體30時(shí)向上方露出的露出面51的結(jié)構(gòu)的圖，圖6 (b)是用于說(shuō)明限制部件50中的、與裝載部件40 —起構(gòu)成了晶片保持體30時(shí)與裝載部件40的環(huán)形裝載面412接觸的接觸面52的結(jié)構(gòu)的圖。該限制部件50由與上述的裝載部件40不同的材料、例如石英構(gòu)成。
[0060]本實(shí)施方式的限制部件50的外形基本上呈環(huán)狀。但是，限制部件50的外側(cè)呈圓形狀，但其內(nèi)側(cè)成為具有與晶片W中的定向平面的形成位置對(duì)應(yīng)的、直線狀的部位的形狀。
[0061]首先，如圖6 (a)所示，限制部件50的露出面51由平坦的面構(gòu)成。
[0062]與此相對(duì)，如圖6 (b)所示，在限制部件50的接觸面52上，呈放射狀地以90°的間隔形成有向圖中近前側(cè)突出的第I壟部521、第2壟部522以及第3壟部523。再者，在本例中，第2壟部522和第3壟部523隔著環(huán)內(nèi)的空間而相對(duì)，第I壟部521和與上述定向平面對(duì)應(yīng)的直線狀的部位隔著環(huán)內(nèi)的空間而相對(duì)。
[0063]圖7是組合圖5所示的裝載部件40和圖6所示的限制部件50而成的、圖3所示的晶片保持體30的縱截面圖。在這里，圖7 (a)表示圖3 (a)中的VIIA-VIIA截面，圖7(b)表示圖3 (a)中的VIIB-VIIB截面，圖7 (c)表示圖3 (a)中的VIIC-VIIC截面。
[0064]在本實(shí)施方式中，以使限制部件50中的接觸面52接觸裝載部件40的上表面41中的環(huán)形裝載面412的方式進(jìn)行安裝，由此構(gòu)成晶片保持體30。在這里，在本實(shí)施方式中，與裝載部件40中的環(huán)形裝載面412的外徑相比，限制部件50的內(nèi)徑被設(shè)定得稍大(大Imm左右)。
[0065]而且，在晶片保持體30中，以使裝載部件40中的定向平面的對(duì)應(yīng)位置與限制部件50中的定向平面的對(duì)應(yīng)位置一致的方式，進(jìn)行限制部件50相對(duì)于裝載部件40的安裝(嵌入)。此時(shí)，例如如圖7 (a)所示，在設(shè)于裝載部件40的上表面41中的環(huán)形裝載面412上的第I槽部4121中，嵌入有設(shè)于限制部件50的接觸面52上的第I壟部521。另外，例如如圖7 (b)所示，在設(shè)于裝載部件40的環(huán)形裝載面412上的第2槽部4122中，嵌入有設(shè)于限制部件50的接觸面52上的第2壟部522，在設(shè)于裝載部件40的環(huán)形裝載面412上的第3槽部4123中，嵌入有設(shè)于限制部件50的接觸面52上的第3壟部523。由此，在本實(shí)施方式的晶片保持體30中，能夠抑制限制部件50相對(duì)于裝載部件40的晃動(dòng)。
[0066]另外，在本實(shí)施方式中，與裝載部件40的上表面41中的晶片裝載面411和環(huán)形裝載面412的臺(tái)階高差的大小相比，限制部件50的高度(露出面51和接觸面52的距離)被設(shè)定得較大。由此，在晶片保持體30中，在裝載部件40的晶片裝載面411的周?chē)纬捎上拗撇考?0的內(nèi)壁構(gòu)成的壁。
[0067]因此，在晶片保持體30中，在裝載部件40的晶片裝載面411上裝載了晶片W時(shí)，該晶片W的周緣被限制部件50的內(nèi)壁包圍，晶片W相對(duì)于晶片保持體30的移動(dòng)(更具體地說(shuō)，向水平方向的移動(dòng))受到限制。
[0068]圖8是用于說(shuō)明裝載部件40中的晶片裝載面411的構(gòu)成的一例的圖。再者，圖8所示的裝載部件40的截面，是與圖3 (a)的VIIC-VIIC截面對(duì)應(yīng)的，但在這里，為了有助于對(duì)發(fā)明的理解，將晶片裝載面411中的凹凸夸大地描繪出。
[0069]在本實(shí)施方式中，從上方觀察時(shí)呈大致圓形狀的晶片裝載面411，具有在其截面中從周緣朝向中央逐漸增高的山形(凸形)的截面形狀。因此，晶片裝載面411中的等高線的分布為大致同心圓狀。再者，在本說(shuō)明中，在晶片裝載面411中，標(biāo)高最高的位置稱作頂部4111，以晶片裝載面411的周緣為基準(zhǔn)時(shí)的頂部4111的高度稱作晶片裝載面高度h。
[0070]在這里，在本實(shí)施方式中，使用4英寸(100mm)的晶片W，晶片保持體30也被構(gòu)成為能夠裝載4英寸的晶片W。因此，裝載部件40中的晶片裝載面411的直徑(除了定向平面的對(duì)應(yīng)位置之外)為100mm。而且，在本實(shí)施方式中，與晶片裝載面411的直徑為IOOmm相對(duì)，晶片裝載面高度h被設(shè)定為在室溫(25°C)下成為17.5±7.5 μ m。另外，晶片裝載面411中的頂部4111，位于從晶片裝載面411的中心(圓的中心)起半徑20_的范圍內(nèi)。
[0071]而且，在本實(shí)施方式中，對(duì)裝載部件40中的晶片裝載面411的表面(由SiC形成的被覆層)實(shí)施了基于研磨的拋光(lap)加工。由此，晶片裝載面411中的算術(shù)平均粗糙度Ra被設(shè)定為0.5 μ m以下,更優(yōu)選設(shè)定為0.3 μ m±0.1 μ m (0.2μηι?0.4μηι)。再者，在裝載部件40的環(huán)形裝載面412的表面(由SiC形成的被覆層)，沒(méi)有實(shí)施如晶片裝載面411那樣的拋光加工。因此，環(huán)形裝載面412，相比于晶片裝載面411，算術(shù)平均粗糙度Ra的值較大。
[0072]在這里，本實(shí)施方式的晶片保持體30，如上所述通過(guò)組合裝載部件40和限制部件50而構(gòu)成，在裝載部件40的上表面41中，晶片裝載面411位于最上部。因此，與將裝載部件40和限制部件50 —體化而成的現(xiàn)有的晶片保持體相比較，晶片裝載面411中的凸面的形成以及已形成的凸面的研磨(拋光加工)變得容易，面的精度也容易顯現(xiàn)。
[0073]<疊層半導(dǎo)體晶片的構(gòu)成>
[0074]圖9是表示利用上述的MOCVD裝置I制造的疊層半導(dǎo)體晶片SW的一例的截面圖。再者，圖9所示的疊層半導(dǎo)體晶片SW，成為用于制造輸出例如藍(lán)色光的發(fā)光芯片的起始材料。
[0075]該疊層半導(dǎo)體晶片SW具有:基板110、形成在基板110上的中間層120、在中間層120上依次層疊的基底層130、η型半導(dǎo)體層140、發(fā)光層150以及ρ型半導(dǎo)體層160。
[0076]在這里，η型半導(dǎo)體層140具有設(shè)在基底層130側(cè)的η型接觸層140a和設(shè)在發(fā)光層150側(cè)的η型覆層140b。另外，發(fā)光層150具有:勢(shì)壘層150a和阱層150b被交替地層疊、且由兩個(gè)勢(shì)壘層150a夾著一個(gè)阱層150b的多量子阱結(jié)構(gòu)。而且，P型半導(dǎo)體層160具有設(shè)在發(fā)光層150側(cè)的ρ型覆層160a和設(shè)在最上層的ρ型接觸層160b。
[0077]再者，在以下的說(shuō)明中，將基板110、中間層120以及基底層130統(tǒng)稱作疊層基板100，將η型半導(dǎo)體層140、發(fā)光層150以及ρ型半導(dǎo)體層160統(tǒng)稱作化合物半導(dǎo)體層170。
[0078](基板110)
[0079]基板110由與III族氮化物化合物半導(dǎo)體不同的材料構(gòu)成，在基板110上，III族氮化物半導(dǎo)體晶體外延生長(zhǎng)。作為構(gòu)成基板110的材料，能夠使用例如藍(lán)寶石、碳化硅(SiC)、娃等。
[0080](中間層120)
[0081]如上所述，基板110由與III族氮化物化合物半導(dǎo)體不同的材料構(gòu)成。因此，優(yōu)選:在利用圖1所示的MOCVD裝置I成膜化合物半導(dǎo)體層170之前，在基板110上預(yù)先設(shè)置發(fā)揮緩沖功能的中間層120。尤其是，從緩沖功能方面考慮，優(yōu)選中間層120為單晶結(jié)構(gòu)。在基板110上成膜了具有單晶結(jié)構(gòu)的中間層120的情況下，中間層120的緩沖功能有效地發(fā)揮作用，在中間層120上成膜的基底層130和化合物半導(dǎo)體層170成為具有良好的結(jié)晶性的結(jié)晶膜。[0082]中間層120優(yōu)選含有Al，特別優(yōu)選含有作為III族氮化物的A1N。(基底層130)
[0083]作為用于基底層130的材料，可使用含有Ga的III族氮化物(GaN系化合物半導(dǎo)體)，尤其是能夠優(yōu)選地使用AlGaN或GaN?；讓?30的膜厚為0.1 μ m以上，優(yōu)選為0.5 μ m以上，更優(yōu)選為I μ m以上。
[0084](n型半導(dǎo)體層140)
[0085]η型半導(dǎo)體層140由η型接觸層140a以及η型覆層140b構(gòu)成。
[0086]在這里，作為η型接觸層140a，與基底層130同樣可使用GaN系化合物半導(dǎo)體。另外，構(gòu)成基底層130以及η型接觸層140a的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體，優(yōu)選為相同組成，將它們的合計(jì)的膜厚設(shè)定為0.1 μ m~20 μ m,優(yōu)選設(shè)定為0.5 μ m~15 μ m,更優(yōu)選設(shè)定為1 μ m~12 μ m的范圍。
[0087]另一方面，η型覆層140b能夠由AlGaN、GaN、GaInN等形成。另外，也可以采用將它們的結(jié)構(gòu)異質(zhì)接合了的結(jié)構(gòu)或多次層疊的超晶格結(jié)構(gòu)。在作為η型覆層140b采用GaInN的情況下，優(yōu)選使其帶隙比發(fā)光層150的GaInN的帶隙大。η型覆層140b的膜厚優(yōu)選為5nm~500nm,更優(yōu)選在5nm~IOOnm的范圍。
[0088](發(fā)光層150) [0089]發(fā)光層150，是按下述順序?qū)盈B而形成:包含氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的勢(shì)壘層150a和包含含有銦的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的阱層150b交替地反復(fù)層疊，且在η型半導(dǎo)體層140側(cè)及ρ型半導(dǎo)體層160側(cè)分別配置勢(shì)壘層150a。在本實(shí)施方式中，發(fā)光層150成為下述構(gòu)成:6層的勢(shì)壘層150a和5層的阱層150b交替地反復(fù)疊層，在發(fā)光層150的最上層及最下層配置勢(shì)魚(yú)層150a,在各勢(shì)魚(yú)層150a間配置講層150b。
[0090]作為勢(shì)壘層150a，例如，能夠優(yōu)選使用與包含含有銦的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的阱層150b相比帶隙能量大的AleGanN (O ^ c ^ 0.3)等的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體。
[0091]另外，在阱層150b中，作為含有銦的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體，例如，能夠使用Ga1-JnsN (O < s < 0.4)等的氮化鎵銦(以下有時(shí)表示為“GalnN”)。
[0092]作為發(fā)光層150整體的膜厚，雖無(wú)特別限定，但優(yōu)選為能夠得到量子效應(yīng)的程度的膜厚，即臨界膜厚區(qū)域。例如，發(fā)光層150的膜厚優(yōu)選為Inm~500nm的范圍，更優(yōu)選為IOOnm左右的膜厚。另外，作為阱層150b的膜厚，雖無(wú)特別限定，但優(yōu)選為能夠得到量子效應(yīng)的程度的膜厚。
[0093](P型半導(dǎo)體層160)
[0094]ρ型半導(dǎo)體層160由ρ型覆層160a以及ρ型接觸層160b構(gòu)成。作為ρ型覆層160a,優(yōu)選列舉AldGawN (O < d ^ 0.4)的層。ρ型覆層160a的膜厚優(yōu)選為Inm~400nm,更優(yōu)選為5nm~lOOnm。
[0095]另一方面，作為ρ型接觸層160b，能夠列舉含有AleGai_eN(0 ^ e < 0.5)而成的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層。P型接觸層160b的膜厚,雖無(wú)特別限定,但優(yōu)選為IOnm~500nm,更優(yōu)選為50nm~200nm。
[0096]再者，在本實(shí)施方式的MOCVD裝置I中，實(shí)施以下工序，即:通過(guò)在基板110上層疊中間層120、基底層130而得到置層基板100的第I層置工序；通過(guò)在置層基板100的基底層130上層疊包含η型半導(dǎo)體層140、發(fā)光層150以及ρ型半導(dǎo)體層160的化合物半導(dǎo)體層170而得到疊層半導(dǎo)體晶片SW的第2層疊工序。因此，在例如第I層疊工序中基板110變?yōu)榫琖，另外，在例如第2層疊工序中疊層基板100變?yōu)榫琖。
[0097]<疊層半導(dǎo)體晶片的制造方法>
[0098]在這里，對(duì)使用MOCVD裝置I，在作為晶片W的一例的疊層基板100上層疊化合物半導(dǎo)體層170，由此制造疊層半導(dǎo)體晶片SW的方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0099]最初，將疊層基板100安裝在組合裝載部件40和限制部件50而成的晶片保持體30中。此時(shí)，通過(guò)使疊層基板100中的基板110側(cè)裝載于晶片保持體30中的裝載部件40的晶片裝載面411，而使疊層基板100中的基底層130向外部露出。另外，與此相伴，疊層基板100的周面(側(cè)面)與晶片保持體30中的限制部件50的內(nèi)壁面相對(duì)，成為相對(duì)于晶片保持體30疊層基板100被寬松地嵌入了的狀態(tài)。
[0100]接著，將分別保持疊層基板100的6個(gè)晶片保持體30安置在設(shè)于MOCVD裝置I中的支持體20上。更具體地說(shuō)明，在MOCVD裝置I中，在相對(duì)于收容部11開(kāi)放了蓋部12的狀態(tài)下，將各自保持了置層基板100的6個(gè)晶片保持體30以置層基板100中的基底層130朝向上方的方式配置在設(shè)于支持體20的各凹部(6個(gè)部位)中。此時(shí)，各晶片保持體30的裝載部件40中的底面42的被裝載面421，與設(shè)于支持體20的各凹部的底面接觸。然后，相對(duì)于收容部11關(guān)閉蓋部12，進(jìn)行排氣使收容部11和蓋部12密著(密合)，由此形成反應(yīng)室。
[0101]接著，借助于軸21使支持體20沿箭頭A方向旋轉(zhuǎn)，并且通過(guò)未圖示的貫通孔向設(shè)于支持體20的各凹部供給氮N2,由此在沿箭頭A方向旋轉(zhuǎn)的支持體20上，使各晶片保持體30以及被保持在各晶片保持體30上的疊層基板100沿箭頭B方向旋轉(zhuǎn)。另外，經(jīng)由供給管13開(kāi)始載氣的供給。
[0102]進(jìn)而，開(kāi)始向加熱部60的通電，介由支持體20以及各晶片保持體30將保持在各晶片保持體30上的疊層基板100加熱到用于外延生長(zhǎng)η型接觸層140a的設(shè)定溫度(第I設(shè)定溫度:在本例中為1090°C)。而且，在疊層基板100被加熱到第I設(shè)定溫度的狀態(tài)下，經(jīng)由供給管13開(kāi)始η型接觸層140a用的原料氣體的供給。
[0103]于是，在疊層基板100的基底層130的表面?zhèn)龋瑥耐獠勘还┙o過(guò)來(lái)的原料氣體由于疊層基板100的熱而發(fā)生反應(yīng)。其結(jié)果，在基底層130上外延生長(zhǎng)出η型接觸層140a。
[0104]而且，一經(jīng)過(guò)預(yù)先確定的時(shí)間(得到作為目標(biāo)的η型接觸層140a的厚度所需要的時(shí)間)，就停止經(jīng)由供給管13的η型接觸層140a用的原料氣體的供給。由此，η型接觸層140a的層疊完成。
[0105]接著，通過(guò)根據(jù)需要變更向加熱部60的通電狀態(tài)(電流值)，介由支持體20以及各晶片保持體30將保持在各晶片保持體30上的疊層基板100(在這里，包含直至η型接觸層140a為止的層，以下相同)加熱到用于使η型覆層140b外延生長(zhǎng)的設(shè)定溫度(第2設(shè)定溫度:本例中為780V)。而且，在疊層基板100被加熱到第2設(shè)定溫度的狀態(tài)下，經(jīng)由供給管13開(kāi)始η型覆層140b用的原料氣體的供給。
[0106]于是，在疊層基板100中的η型接觸層140a的表面?zhèn)?，從外部被供給過(guò)來(lái)的原料氣體由于疊層基板100的熱而發(fā)生反應(yīng)。其結(jié)果，在η型接觸層140a上外延生長(zhǎng)出η型覆層 140b ο
[0107]而且，一經(jīng)過(guò)預(yù)先確定的時(shí)間(得到作為目標(biāo)的η型覆層140b的厚度所需要的時(shí)間)，就停止經(jīng)由供給管13的η型覆層140b用的原料氣體的供給。由此，η型覆層140b的層置完成。
[0108]接著，通過(guò)根據(jù)需要變更向加熱部60的通電狀態(tài)，介由支持體20以及各晶片保持體30將保持在各晶片保持體30上的疊層基板100 (這里，包含直至η型覆層140b為止的層，以下相同)加熱到用于使勢(shì)壘層150a外延生長(zhǎng)的設(shè)定溫度(第3設(shè)定溫度:在本例中為800°C)o而且，在疊層基板100被加熱到第3設(shè)定溫度的狀態(tài)下，經(jīng)由供給管13開(kāi)始勢(shì)壘層150a用的原料氣體的供給。
[0109]于是，在疊層基板100中的η型覆層140b的表面?zhèn)?，從外部被供給過(guò)來(lái)的原料氣體由于疊層基板100的熱而發(fā)生反應(yīng)。其結(jié)果，在η型覆層140b上外延生長(zhǎng)出最初的勢(shì)壘層 150a。
[0110]而且，一經(jīng)過(guò)預(yù)先確定的時(shí)間(得到作為目標(biāo)的勢(shì)壘層150a的厚度所需要的時(shí)間)，就停止經(jīng)由供給管13的勢(shì)壘層150a用的原料氣體的供給。由此，最初的勢(shì)壘層150a的層疊完成。
[0111]進(jìn)而接著，通過(guò)根據(jù)需要變更向加熱部60的通電狀態(tài)，介由支持體20以及各晶片保持體30將保持在各晶片保持體30上的疊層基板100 (在這里，包含直至最初的勢(shì)壘層150a為止的層，以下相同)加熱到用于使阱層150b外延生長(zhǎng)的設(shè)定溫度(第4設(shè)定溫度:在本例中為800°C)。而且，在疊層基板100被加熱到第4設(shè)定溫度的狀態(tài)下，經(jīng)由供給管13開(kāi)始阱層150b用的原料氣體的供給。
[0112]于是，在疊層基板100中的最初的勢(shì)壘層150a的表面?zhèn)龋瑥耐獠抗┙o過(guò)來(lái)的原料氣體由于疊層基板100的熱而發(fā)生反應(yīng)。其結(jié)果，在最初的勢(shì)壘層150a上外延生長(zhǎng)出最初的阱層150b。
[0113]而且，一經(jīng)過(guò)預(yù)先確定的時(shí)間(得到作為目標(biāo)的阱層150b的厚度所需要的時(shí)間)，就停止經(jīng)由供給管13的阱層150b用的原料氣體的供給。由此，最初的阱層150b的層疊完成。
[0114]以后，交替地反復(fù)進(jìn)行向第3設(shè)定溫度的加熱以及勢(shì)壘層150a用的原料氣體的供給、和向第4設(shè)定溫度的加熱以及阱層150b用的原料氣體的供給，由此得到交替層疊了勢(shì)魚(yú)層150a和講層150b的發(fā)光層150。再者,發(fā)光層150中的最上層為最后的勢(shì)魚(yú)層150a(在本例中為第6層的勢(shì)壘層150a)。
[0115]然后，通過(guò)根據(jù)需要變更向加熱部60的通電狀態(tài)，介由支持體20以及各晶片保持體30將保持在各晶片保持體30上的疊層基板100 (在這里，包含直至最后的勢(shì)壘層150a為止的層，以下相同)加熱到用于使P型覆層160a外延生長(zhǎng)的設(shè)定溫度(第5設(shè)定溫度:在本例中為1090°C)。而且，在疊層基板100被加熱到第5設(shè)定溫度的狀態(tài)下，經(jīng)由供給管13開(kāi)始P型覆層160a用的原料氣體的供給。
[0116]于是，在疊層基板100中的最后的勢(shì)壘層150a的表面?zhèn)?，從外部供給過(guò)來(lái)的原料氣體由于疊層基板100的熱而發(fā)生反應(yīng)。其結(jié)果，在最后的勢(shì)壘層150a上，外延生長(zhǎng)出P型覆層160a。
[0117]而且，一經(jīng)過(guò)預(yù)先確定的時(shí)間(得到作為目標(biāo)的P型覆層160a的厚度所需要的時(shí)間)，就停止經(jīng)由供給管13的P型覆層160a用的原料氣體的供給。由此，P型覆層160a的
層置完成。
[0118]然后，通過(guò)根據(jù)需要變更向加熱部60的通電狀態(tài)，介由支持體20以及各晶片保持體30將保持在各晶片保持體30上的疊層基板100 (在這里，包含直至P型覆層160a為止的層，以下相同)加熱到用于使P型接觸層160b外延生長(zhǎng)的設(shè)定溫度(第6設(shè)定溫度:在本例中為1090°C)。而且，在疊層基板100被加熱到第6設(shè)定溫度的狀態(tài)下，經(jīng)由供給管13開(kāi)始P型接觸層160b用的原料氣體的供給。
[0119]于是，在疊層基板100中的P型覆層160a的表面?zhèn)?，從外部供給過(guò)來(lái)的原料氣體由于疊層基板100的熱而發(fā)生反應(yīng)。其結(jié)果，在P型覆層160a上，外延生長(zhǎng)出P型接觸層160b。
[0120]而且，一經(jīng)過(guò)預(yù)先確定的時(shí)間(得到作為目標(biāo)的P型接觸層160b的厚度所需要的時(shí)間)，就停止經(jīng)由供給管13的P型接觸層160b用的原料氣體的供給。由此，P型接觸層160b的層疊完成。
[0121]通過(guò)以上過(guò)程，可得到在疊層基板100上層疊化合物半導(dǎo)體層170而成的、圖9所示的疊層半導(dǎo)體晶片SW。
[0122]這樣得到的疊層半導(dǎo)體晶片SW，其后在進(jìn)行了電極等的形成后被分割，成為多個(gè)發(fā)光芯片。此時(shí)，優(yōu)選:在由I枚疊層半導(dǎo)體晶片SW得到的多個(gè)發(fā)光芯片中，盡量減少發(fā)光芯片間的發(fā)光波長(zhǎng)的偏差。
[0123]在這里，發(fā)光芯片的發(fā)光波長(zhǎng)，由構(gòu)成發(fā)光層150的講層150b (由GaInN構(gòu)成)中的Ga和In的比率決定。因此，在利用MOCVD裝置I的疊層半導(dǎo)體晶片SW的制造中，抑制使阱層150b外延生長(zhǎng)時(shí)的、GaInN的組成不均勻很重要。
[0124]而且，阱層150b中的GaInN的組成不均勻，是起因于使發(fā)光層150 (更具體而言，阱層150b)外延生長(zhǎng)時(shí)的、疊層基板100的溫度不均勻(溫度偏差)而產(chǎn)生的。更具體地說(shuō)明，在疊層基板100上使阱層150b生長(zhǎng)時(shí)，在溫度相對(duì)高的區(qū)域中，與溫度相對(duì)低的區(qū)域相比，GaInN中In所占的比例容易降低。再者，在GaInN中In所占的比例降低了的情況下(Ga的比例增加了的情況下)，發(fā)光層150的發(fā)光波長(zhǎng)變短，在GaInN中In所占的比例增加了的情況下(Ga的比例降低了的情況下)，發(fā)光層150的發(fā)光波長(zhǎng)變長(zhǎng)。
[0125]為了使層疊發(fā)光層150時(shí)的、晶片W中的溫度分布均勻化，優(yōu)選:在使晶片保持體30的裝載部件40中的晶片裝載面411的溫度均勻的基礎(chǔ)上，使晶片W的背面(與晶片裝載面411相對(duì)的面)和晶片裝載面411的接觸狀態(tài)均勻，使從晶片保持體30向晶片W的熱傳導(dǎo)均勻。為了使裝載部件40中的晶片裝載面411的溫度均勻化，例如在裝載部件40的底面42側(cè)附加锪孔(形成外側(cè)相對(duì)面422和/或內(nèi)側(cè)相對(duì)面423)，并且使晶片裝載面411的熱輻射率均勻化，抑制從晶片裝載面411的放熱不均勻變得重要。為了使晶片裝載面411的溫度均勻且使從晶片裝載面411向晶片W的熱傳導(dǎo)均勻，使晶片裝載面411的表面粗糙度(例如算術(shù)平均粗糙度Ra)均勻，并且在使發(fā)光層150生長(zhǎng)的溫度(在本例中為800°C)下，使晶片W的背面和裝載部件40中的晶片裝載面411的形狀以μ m級(jí)匹配變得重要。
[0126]在這里，在層疊有直到η型半導(dǎo)體層140為止的層的晶片W上層疊發(fā)光層150時(shí)，若能夠?qū)⒕琖的形狀控制成幾乎沒(méi)有翹曲的狀態(tài)(接近于平坦的狀態(tài))，則變得容易得到缺陷少的品質(zhì)良好的膜(發(fā)光層150)。但是，由于保持晶片W的晶片保持體30，主要從背面?zhèn)蓛x裝載部件40的底面42側(cè))被加熱，所以與裝載部件40的上表面41 (包括晶片裝載面411在內(nèi))相比，底面42的溫度容易變高。因此，在發(fā)光層150的生長(zhǎng)溫度下，由于裝載部件40的表背(上表面41側(cè)以及底面42側(cè))的熱膨脹差，裝載部件40成為與室溫的狀態(tài)相比向底面42側(cè)凸的狀態(tài)。
[0127]在將裝載部件40和限制部件50 —體化而成的現(xiàn)有的晶片保持體中，從環(huán)觀察，裝載晶片的面位于里側(cè)，所以難以通過(guò)研磨等來(lái)對(duì)其算術(shù)平均粗糙度Ra進(jìn)行管理，算術(shù)平均粗糙度Ra的值會(huì)超過(guò)I μ m，其偏差也大。另外，在現(xiàn)有的晶片保持體中，因重復(fù)使用，裝載晶片的面的表面粗糙度容易發(fā)生偏差，與之相伴，熱輻射率、接觸熱阻變得不均勻，所以成為在所層疊的發(fā)光層150 (阱層150b)中產(chǎn)生組成不均勻的一個(gè)原因。
[0128]而且，在現(xiàn)有的晶片保持體中，雖嘗試了在與環(huán)一體化的狀態(tài)下，整理裝載晶片的面的表面形狀、表面粗糙度，但在接近于環(huán)的部位為了避開(kāi)環(huán)而無(wú)法使用較大的磨石等，因此，遍及裝載晶片的面的整個(gè)面地高精度地控制表面形狀(凸?fàn)?和表面粗糙度是非常困難的，導(dǎo)致使用與作為目標(biāo)的表面形狀以及表面粗糙度偏差較大的晶片保持體。
[0129]因此，在本實(shí)施方式中，設(shè)定構(gòu)成晶片保持體30的裝載部件40的形狀，使得在室溫下，上表面41側(cè)(晶片裝載面411側(cè))變?yōu)橥埂Ｍㄟ^(guò)這樣地設(shè)定裝載部件40的形狀，在發(fā)光層150的生長(zhǎng)溫度附近，晶片裝載面411的表面形狀成為大致平坦的狀態(tài)，能夠接近于在發(fā)光層150的生長(zhǎng)溫度附近的疊層基板100的形狀。其結(jié)果，在發(fā)光層150的生長(zhǎng)溫度附近，在疊層基板100的大致整個(gè)區(qū)域，能夠使疊層基板100的背面和裝載部件40中的晶片裝載面411的距離接近到一定的大小以下。因此，能夠抑制使含有阱層150b的化合物半導(dǎo)體層170外延生長(zhǎng)時(shí)的疊層基板100的溫度不均勻，能夠抑制阱層150b中的GaInN的組成不均勻。作為其結(jié)果，能夠抑制分割疊層半導(dǎo)體晶片SW而得到的多個(gè)發(fā)光芯片中的發(fā)光波長(zhǎng)的偏差。
[0130]另外，在本實(shí)施方式中，使裝載部件40中的晶片裝載面411的算術(shù)平均粗糙度Ra為0.5 μ m以下。由此，能夠抑制從晶片裝載面411釋放的熱的不均勻，即向疊層基板100供給的熱的面內(nèi)不均勻，能夠進(jìn)一步抑制阱層150b中的GaInN的組成不均勻。
[0131]在這里，在本實(shí)施方式中，在構(gòu)成晶片保持體30的裝載部件40中，在底面42側(cè)形成外側(cè)相對(duì)面422和內(nèi)側(cè)相對(duì)面423，由此使外周側(cè)和內(nèi)周側(cè)的裝載部件40的厚度與其他的部位不同。而且，對(duì)裝載部件40的厚度設(shè)置分布也有助于抑制上述的疊層基板100的溫度不均勻。
[0132]而且，在本實(shí)施方式中，保持作為晶片W的疊層基板100的晶片保持體30，由裝載疊層基板100的裝載部件40、和通過(guò)包圍裝載于裝載部件40的疊層基板100的周?chē)拗漂B層基板100的移動(dòng)的限制部件50構(gòu)成。在疊層基板100上使化合物半導(dǎo)體層170外延生長(zhǎng)的情況下，晶片保持體30本身也伴隨加熱而變形(熱膨脹)。在這里，在將裝載疊層基板100的裝載部和包圍所裝載的置層基板100的周?chē)沫h(huán)狀的壁部一體化而成的現(xiàn)有的晶片保持體中，伴隨著加熱，裝載部變形時(shí)，有時(shí)由于與裝載部一體化的壁部，其變形受到妨礙。該情況下，即使裝載部中的晶片W的裝載面形成為在例如室溫下與周緣相比中央隆起的凸?fàn)?，在加熱時(shí)，因一體化的壁部，其形狀也會(huì)發(fā)生變形，存在無(wú)法變形為平坦的形狀的可能性。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，通過(guò)由裝載部件40和限制部件50構(gòu)成晶片保持體30，在例如伴隨著加熱從而裝載部件40變形的情況下，限制部件50難以妨礙其變形，所以在加熱時(shí)，裝載部件40中的晶片裝載面411容易從凸形狀向平坦的形狀轉(zhuǎn)變。因此，由此也能夠抑制使包含阱層150b的化合物半導(dǎo)體層170外延生長(zhǎng)時(shí)的疊層基板100的溫度不均勻，能夠抑制阱層150b中的GaInN的組成不均勻。[0133]另外，本實(shí)施方式的晶片保持體30，通過(guò)組合裝載部件40和限制部件50而構(gòu)成，所以在例如上述的疊層半導(dǎo)體晶片SW的制造后，能夠?qū)ρb載部件40和限制部件50進(jìn)行分離，并對(duì)各自進(jìn)行清掃。另外，在例如上述的疊層半導(dǎo)體晶片SW的制造后，能夠?qū)ρb載部件40和限制部件50進(jìn)行分離，對(duì)裝載部件40進(jìn)行清掃而再利用，將限制部件50更換為新的限制部件50。
[0134]而且，對(duì)于清掃后且分離后的裝載部件40，不僅能夠進(jìn)行清掃，還能夠進(jìn)行晶片裝載面411的再加工。此時(shí)，在裝載部件40的上表面41，如上所述，晶片裝載面411位于最上部，所以晶片裝載面411中的凸面的再形成以及形成了的凸面的再研磨(拋光加工)較容易。
[0135]再者，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成晶片保持體30的裝載部件40以及限制部件50采用不同的材料構(gòu)成，但不限于此，也可以采用相同的材料構(gòu)成。
[0136]另外，在本實(shí)施方式中，以在包含藍(lán)寶石的基板110上使III族氮化物半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)由此得到疊層半導(dǎo)體晶片SW的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于此。例如，也可以是在基板110上層疊II1-V族化合物半導(dǎo)體、I1-VI族化合物半導(dǎo)體、IV-1V族化合物半導(dǎo)體等的化合物半導(dǎo)體的情形。
[0137]而且，在本實(shí)施方式中，以基板110和疊層于基板110上的化合物半導(dǎo)體為不同種類的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于此，在為相同種類的情況下也可以應(yīng)用。
[0138]實(shí)施例
[0139]接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明不限于實(shí)施例。
[0140]本發(fā)明人利用圖1等所示的MOCVD裝置1，在疊層基板100上進(jìn)行化合物半導(dǎo)體層170的層疊，對(duì)此時(shí)使用的晶片保持體30的構(gòu)成和所得到的疊層半導(dǎo)體晶片SW中的光致發(fā)光特性(PL波長(zhǎng)分布)的關(guān)系進(jìn)行了研究。
[0141]圖10是表示實(shí)施例1和比較例I?比較例3各自中的、晶片保持體30的晶片裝載面411的三維形狀和所得到的疊層半導(dǎo)體晶片SW的PL波長(zhǎng)分布的關(guān)系的圖。
[0142]在這里，在實(shí)施例1中，使用了在實(shí)施方式中說(shuō)明了的、將裝載部件40和限制部件50組合而成的晶片保持體30 (參照?qǐng)D3?圖8)。另外,在比較例I和比較例2中，使用了將裝載部和限制部一體化了的、現(xiàn)有的晶片保持體30。
[0143]另外，如圖10所示，在實(shí)施例1中，使室溫下的晶片裝載面411的形狀為與周緣相比中央隆起的凸形狀。此時(shí)，使晶片裝載面411的晶片裝載面聞度h為17.5ym,使晶片裝載面411的算術(shù)平均粗糙度Ra為0.3 μ m。
[0144]另一方面，如圖10所示，在比較例I中，使室溫下的晶片裝載面411的形狀為既不是平坦?fàn)钜膊皇峭範(fàn)畹漠愋涡螤?。在這里，在比較例I中，如圖中用直線所示那樣，存在從左側(cè)中央朝向右側(cè)下方的山脊部分。
[0145]另一方面，如圖10所示，在比較例2中，使室溫下的晶片裝載面411的形狀與比較例I同樣地為既不是平坦?fàn)钜膊皇峭範(fàn)畹漠愋涡螤?。但是，在比較例2中，如圖中用直線所示那樣，存在從圖中左側(cè)下方朝向右側(cè)上方的山脊部分。
[0146]與此相對(duì)，如圖10所示，在比較例3中，與實(shí)施例1同樣地，使室溫下的晶片裝載面411的形狀為與周緣相比中央隆起的凸形狀。但是，使晶片裝載面411的晶片裝載面高度h為17.5 μ m，另一方面使晶片裝載面411的算術(shù)平均粗糙度Ra為0.6 μ m。[0147]接著，對(duì)于得到的波長(zhǎng)分布進(jìn)行說(shuō)明。
[0148]在實(shí)施例1中，遍及疊層半導(dǎo)體晶片SW的大致整個(gè)區(qū)域，PL波長(zhǎng)的偏差變小。
[0149]與此相對(duì)，在比較例I中，在疊層半導(dǎo)體晶片SW的中央側(cè)，與周緣側(cè)相比，偏在PL波長(zhǎng)變長(zhǎng)的區(qū)域。
[0150]另外，在比較例2中，在疊層半導(dǎo)體晶片SW的周緣側(cè)，與其他的區(qū)域相比，偏在PL波長(zhǎng)變長(zhǎng)的兩個(gè)區(qū)域。
[0151]而且，在比較例3中，在疊層半導(dǎo)體晶片SW的中央側(cè)，與周緣側(cè)相比，也偏在PL波長(zhǎng)變長(zhǎng)的區(qū)域。
[0152]這樣可知，通過(guò)由裝載部件40和限制部件50構(gòu)成晶片保持體30，并且使裝載部件40的晶片裝載面411的形狀為從周緣朝向中央隆起的凸?fàn)?，并且微觀觀察晶片裝載面411時(shí)為平坦的面(算術(shù)平均粗糙度Ra為0.5 μ m以下)，能夠得到PL波長(zhǎng)的偏差進(jìn)而發(fā)光波長(zhǎng)的偏差少的疊層半導(dǎo)體晶片SW。
[0153]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0154]I…MOCVD裝置，10…反應(yīng)容器，20…支持體，30...晶片保持體，40…裝載部件，50...限制部件，60...加熱部，70...保護(hù)部件，80...排氣部件，90...監(jiān)視裝置，100...疊層基板，110…基板，120...中間層，130…基底層，140...η型半導(dǎo)體層，150...發(fā)光層，160-ρ型半導(dǎo)體層，170…化合物半導(dǎo)體層，W…晶片，SW…疊層半導(dǎo)體晶片。
【權(quán)利要求】
1.一種化合物半導(dǎo)體的制造裝置，是使用化學(xué)氣相生長(zhǎng)法在晶片上形成化合物半導(dǎo)體層的化合物半導(dǎo)體的制造裝置，其特征在于，具備: 在內(nèi)部收容所述晶片的反應(yīng)容器； 配置在所述反應(yīng)容器內(nèi)，以所述晶片中的所述化合物半導(dǎo)體層的被形成面朝向上方的方式保持該晶片的晶片保持體； 從外部向所述反應(yīng)容器內(nèi)供給成為所述化合物半導(dǎo)體層的原料的原料氣體的供給部；和 對(duì)所述晶片保持體進(jìn)行加熱的加熱部， 所述晶片保持體包括: 裝載所述晶片的裝載部件；和 被裝載于所述裝載部件，并且通過(guò)包圍被裝載于該裝載部件的所述晶片的周面而限制該晶片的移動(dòng)的限制部件， 所述裝載部件具備:裝載所述晶片的第I裝載面、和設(shè)在該第I裝載面的周?chē)⑶已b載所述限制部件的第2裝載面， 所述第I裝載面，比所述第2裝載面突出地形成，并且具有與周緣側(cè)相比中央側(cè)隆起的凸?fàn)畹拿嫘螤?，該第I裝載面的算術(shù)平均粗糙度Ra為0.5 μ m以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體的制造裝置，其特征在于，還具備支持體，所述支持體能夠旋轉(zhuǎn)地配置在所述反應(yīng)容器內(nèi)，且能夠旋轉(zhuǎn)地支持所述晶片保持體， 所述供給部從所述支持體的上方或側(cè)方供給所述原料氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的化合物半導(dǎo)體的制造裝置，其特征在于，所述加熱部將所述晶片加熱到700°C以上1200°C以下。
4.一種晶片保持體，是在使用化學(xué)氣相生長(zhǎng)法在晶片上形成化合物半導(dǎo)體層的化合物半導(dǎo)體的制造裝置中使用，保持該晶片的晶片保持體，其特征在于，包括: 裝載所述晶片的裝載部件； 被裝載于所述裝載部件，并且通過(guò)包圍被裝載于該裝載部件的所述晶片的周面而限制該晶片的移動(dòng)的限制部件， 所述裝載部件具備:裝載所述晶片的第I裝載面、和設(shè)在該晶片裝載面的周?chē)⑶已b載所述限制部件的第2裝載面， 所述第I裝載面，比所述第2裝載面突出地形成，并且具有與周緣側(cè)相比中央側(cè)隆起的凸?fàn)畹拿嫘螤?，該第I裝載面的算術(shù)平均粗糙度Ra為0.5 μ m以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶片保持體，其特征在于，所述化學(xué)氣相生長(zhǎng)法為有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法，所述化合物半導(dǎo)體層為III族氮化物半導(dǎo)體層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的晶片保持體，其特征在于，所述晶片由在基板上預(yù)先形成了化合物半導(dǎo)體層的板材構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4?6的任一項(xiàng)所述的晶片保持體，其特征在于，所述裝載部件是在由碳構(gòu)成的基材的表面形成由SiC構(gòu)成的被覆層而構(gòu)成，所述限制部件由石英構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】H01L21/205GK103839863SQ201310589003
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月22日
【發(fā)明者】安原秀樹(shù), 吉村和孝 申請(qǐng)人:豐田合成株式會(huì)社