JP2008159808A - Holder for vapor-phase epitaxial growth - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板表面に結晶を気相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気相エピタキシャル成長用治具に関するものである。 The present invention relates to a jig for vapor phase epitaxial growth for producing a semiconductor product by vapor phase epitaxial growth of a crystal on a substrate surface.
基板表面に化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成長させる方法の1つに、MOVPE法がある。このMOVPE法は、III族有機金属原料ガスとV族原料ガスを、高純度水素キャリアガスとの混合ガスとして反応炉に導入し、反応炉内の加熱された基板付近で原料を熱分解させることで、基板表面に化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成長させるものである。MOVPE法に使用するMOVPE装置の一方式では、反応炉内に設けられる気相エピタキシャル成長用治具(以下、成長治具という)で基板をフェイスダウンに固定、支持している。 One method for vapor phase epitaxial growth of compound semiconductor crystals on the substrate surface is the MOVPE method. In this MOVPE method, a group III organometallic source gas and a group V source gas are introduced into a reaction furnace as a mixed gas of high-purity hydrogen carrier gas, and the source material is pyrolyzed near a heated substrate in the reaction furnace. Thus, the compound semiconductor crystal is grown by vapor phase epitaxial growth on the substrate surface. In one system of the MOVPE apparatus used for the MOVPE method, a substrate is fixed and supported face-down by a jig for vapor phase epitaxial growth (hereinafter referred to as a growth jig) provided in a reaction furnace.
従来のフェイスダウン構造の成長治具では、重力の影響があるため、図7(a)、図7(b)に示すように、治具本体11に設けた収容穴22に基板3をセットする際に、基板3を固定するための爪2などを収容穴22の下縁から穴側に突出させて設け、この爪2により基板3の落下防止を図っている。
Since a conventional growth jig having a face-down structure is affected by gravity, the
ところが、従来のフェイスダウン構造の成長治具1では、次のような問題があった。
However, the conventional face-
(1) 爪2などで基板3を固定することにより、爪2の部分にはエピタキシャル層が成長しないため、爪2が位置していた基板3の成長面14部分は、製品として使用することができない。
(1) Since the epitaxial layer does not grow on the
(2) 爪2の部分は、基板3の成長面14よりも下方に出っ張っているため、爪2の部分で混合ガスの流れが乱され、爪2の周辺部ではエピタキシャル成長が不均一となる。また、エピタキシャル成長を繰り返し行うことで、爪2の部分にもデポが蓄積され、爪2が大きくなるため、エピタキシャル成長を繰り返す毎に、爪2の部分の影響範囲が広がっていき、最終的なデバイス工程での歩留が低下する。
(2) Since the portion of the
(3) 爪2の形状や大きさを工夫して、爪2の影響を少なくしているが、使用する基板3のサイズや重量により、爪2の大きさを小さくすることには限界がある。
(3) The influence of the
そこで本発明の目的は、フェイスダウン構造で基板を固定、支持する際、基板の下面を支持することなく、固定できる気相エピタキシャル成長用治具を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vapor phase epitaxial growth jig that can be fixed without supporting the lower surface of the substrate when the substrate is fixed and supported with a face-down structure.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、基板を治具本体の収容穴にフェイスダウン構造で支持、固定する気相エピタキシャル成長用治具において、上記収容穴内に、基板を径方向内方に付勢してバネ力で支持するバネ部材を複数個設けたことを特徴とする気相エピタキシャル成長用治具である。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a jig for vapor phase epitaxial growth in which a substrate is supported and fixed in a receiving hole of a jig body with a face-down structure. A jig for vapor phase epitaxy characterized in that a plurality of spring members that are biased inward and supported by a spring force are provided.
請求項2の発明は、上記バネ部材は、収容穴の内周面に取り付けられる円弧板部と、その円弧板部の上縁から、円弧板部内側の斜め下方に延びる板バネ部とからなる請求項1記載の気相エピタキシャル成長用治具である。
According to a second aspect of the present invention, the spring member includes an arc plate portion attached to the inner peripheral surface of the accommodation hole, and a plate spring portion extending obliquely downward inside the arc plate portion from the upper edge of the arc plate portion. The jig for vapor phase epitaxial growth according to
請求項3の発明は、上記バネ部材を、上記治具本体と同じ材料、もしくは熱伝導率、強度、及び弾性がよい材料で構成した請求項1又は2記載の気相エピタキシャル成長用治具である。
Invention of
請求項4の発明は、上記バネ部材の構成材がMoである請求項3記載の気相エピタキシャル成長用治具である。 A fourth aspect of the present invention is the vapor phase epitaxial growth jig according to the third aspect, wherein the constituent material of the spring member is Mo.
本発明によれば、次のような効果が期待できる。
(1) フェイスダウン構造の成長治具で、基板の下面を支持する爪の代わりに、収容穴内に設けられ、基板の周面を支持するバネを用いることにより、エピタキシャル成長後の基板の成長面全面を、製品として使用することができる。
(2) (1)のバネを用いることにより、エピタキシャル成長の基板面内分布の不均一性をなくすことができる。
(3) 基板面内の特性が均一になることにより、最終的なデバイス工程での歩留向上が図れる。
According to the present invention, the following effects can be expected.
(1) A growth jig with a face-down structure. Instead of a nail that supports the lower surface of the substrate, the entire growth surface of the substrate after epitaxial growth is provided by using a spring that is provided in the accommodation hole and supports the peripheral surface of the substrate. Can be used as a product.
(2) By using the spring of (1), it is possible to eliminate non-uniformity in the in-plane distribution of epitaxial growth.
(3) Since the in-plane characteristics are uniform, the yield in the final device process can be improved.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明の目的は、以下に示すことを達成することにある。 The object of the present invention is to achieve the following.
(1) フェイスダウン構造の成長治具で、爪を無くした構造にし、爪以外の部材で基板を成長治具に固定できるようにする。 (1) A growth jig with a face-down structure is used to eliminate the claw, and the substrate can be fixed to the growth jig with a member other than the claw.
(2) 基板セットの際に、基板が成長治具から落下しないようにする。 (2) Make sure that the substrate does not fall from the growth jig when setting the substrate.
(3) 生産のスループットを向上させるために、基板のセット及び取り出しが容易にできるようにする。 (3) In order to improve the production throughput, the substrate can be easily set and taken out.
(4) 基板に熱が均一に伝わるようにする。 (4) Ensure that heat is evenly transferred to the board.
(5) 基板全面に均一にエピタキシャル層を成長させ、最終デバイス工程での歩留を向上させる。 (5) Epitaxial layers are grown uniformly on the entire surface of the substrate to improve the yield in the final device process.
よって、本発明では、爪の代わりに、成長治具の基板セット部側面(収容穴内)にバネ部材を取り付け、そのバネ部材のバネ力で基板を固定するようにする。また、基板とバネ部材が接触する部分で、基板の熱均一性が崩れないようにする。 Therefore, in the present invention, a spring member is attached to the side surface (inside the accommodation hole) of the substrate setting portion of the growth jig instead of the claw, and the substrate is fixed by the spring force of the spring member. Further, the thermal uniformity of the substrate is prevented from being lost at the portion where the substrate and the spring member are in contact.
本発明の好適一実施の形態に係る気相エピタキシャル成長用治具の構造図を図1に示す。図1(a)は下面図、図1(b)は図1(a)の1B−1B線断面図である。 FIG. 1 is a structural diagram of a vapor phase epitaxial growth jig according to a preferred embodiment of the present invention. 1A is a bottom view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line 1B-1B of FIG.
図1(a)、図1(b)に示すように、本実施の形態に係る成長治具1は、治具本体11に収容穴12を設けてなり、その収容穴12に基板3がフェイスダウンで収容される。その収容穴12内に、基板3を径方向内方に付勢するバネ4が複数個、例えば収容穴12の周面に沿って90°間隔で4個設けられる。収容穴12は、バネ4を取り付ける分だけ、収容する基板3の径よりもやや大径に形成される。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
バネ4は、図2に示すように、収容穴12の内周面に取り付けられる円弧板部6と、その円弧板部6の上縁から、円弧板部内側の斜め下方に延びる板バネ部7とからなる。この板バネ部7は、円弧板部6側に撓むことができる。
As shown in FIG. 2, the
基板3への熱伝導を均一にするために、バネ4は、治具本体11と同じ材料、もしくは熱伝導率、強度、及び弾性のよい材料で構成され、例えば、バネ4の材料としてMoが挙げられる。
In order to make the heat conduction to the
次に、本実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
従来の成長治具は、図7(a)、図7(b)に示したように、爪2を用いて基板3の下面を支持、固定し、基板3の落下を防止していた。このように、爪2で基板3を固定することにより、基板3の成長面14上に爪2の跡が付いてしまうと共に、成長面14の爪2で隠れてしまう部分にはエピタキシャル層を成長させることができなかった。また、爪2は、その厚さ分だけ、治具本体11の下面13から出っ張ってしまうため、爪2によって基板3の周辺におけるガスの流れが乱され、基板3の成長面14におけるエピタキシャル層の面内分布(層厚など)が悪くなってしまう。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the conventional growth jig supports and fixes the lower surface of the
そこで、本実施の形態に係る成長治具1は、基板3を固定するための爪の代わりにバネ4を用いている。例えば、図2に示すように、成長治具1における収容穴12の内周面に、90°間隔で4つのバネ4を取り付ける。その後、図3に示すように、収容穴12に基板3をセットすると、各バネ4の板バネ部7に基板3の下縁が当接し、基板3が支持、固定される。
Therefore, the
その後、図4に示すように、基板3の裏面(上面)に均熱板5を載せると、均熱板5と基板3の自重により、板バネ部7が収容穴12の径方向外方に撓んで(弾性変形して)、基板3が沈み込む。そして、基板3の成長面(下面)14の位置が板バネ部7の先端位置に達すると、基板3の周面がバネ4の弾性(板バネ部7のバネ力)F1により径方向内方に付勢され、基板3は、その成長面14と治具本体11の下面13が面一で支持、固定される。これにより、基板3の落下が防止される。ここで、バネ4の弾性は、治具本体11の下面13と基板3の成長面14が面一となるように調整されており、基板3の径と、基板3及び均熱板5の重量に応じて適宜変更される。
Thereafter, as shown in FIG. 4, when the
このように、バネ4で基板3の周面を支持、固定した状態で、エピタキシャル成長がなされる。バネ4は基板3の成長面14を固定していないことから、基板3の成長面14にエピタキシャル層を成長させる際に、成長面14に悪影響が及ぶことがない。よって、基板3の成長面14に均一にエピタキシャル層を成長させることができる。つまり、基板3の成長面14において、エピタキシャル層の成長が阻害された部分が全く無いので、エピタキシャル成長後の基板3は、その全面を製品として使用することが可能になる。
In this way, epitaxial growth is performed with the
また、本実施の形態に係る成長治具1においては、従来と同様の手法で基板3を収容穴12にセットする又は基板3を収容穴12から取り出すことができるため、バネ4の使用に伴って生産のスループットが悪化することはない。
Further, in the
本実施の形態の変形例として、以下のものが考えられる。 The following can be considered as modifications of the present embodiment.
(1) バネ4による基板3の固定方法は適宜変更してもよい。例えば、図2の一変形例を図5に示すように、収容穴12の内周面下部に複数個の溝15を設ける。この収容穴12は基板3とほぼ同径に形成される。これらの溝15内にバネ4を嵌め込み、取り付ける。その後、収容穴12に、順次基板3、均熱板5をセットすると、図3,図4と同様にバネ4が作用する。この時、図6に示すように、板バネ部7の先端位置P1と収容穴12の内周面とが面一、かつ、基板3の成長面14と治具本体11の下面13が面一の状態で、バネ4で基板3が支持、固定される。
(1) The method of fixing the
(2) バネ4の形状、材質は適宜変更してもよい。特に、バネ4の板バネ部7の形状は、基板3を十分に支持、固定できるものであれば、限定するものではない。
(2) The shape and material of the
(3) バネ4による基板3の固定箇所数、すなわちバネ4の取り付け数は4個に限定するものではなく、基板3を十分に支持、固定できれば、2個、3個、又は5個以上のいずれであってもよい。
(3) The number of places where the
(4) 基板3の裏面への、ガスの回り込みを防ぐために、均熱板5におけるバネ4の直上位置にスリットを入れて、スリットに沿ってガスが均熱板5の上方に抜けるようにしてもよい。一方、図5に示したような、収容穴12に設けた溝15にバネ4を嵌め込み、取り付けるタイプの成長治具では、基板3の周面上部と収容穴12の内周面との間に隙間は殆ど無いため、基板3の裏面にガスが回り込むこともなく、均熱板5にスリットを設ける必要はない。
(4) In order to prevent the gas from flowing into the back surface of the
(5) 基板上にエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェハ(第一基板)と別途準備した基板(第二基板)とをエピタキシャル層側の面で重ね合わせ、この重ね合わせた基板を容器にセットし、減圧雰囲気下で密封する。そして、この密封容器を加圧装置にセットし、気体及び/または液体によって、密封容器を更に外部から大気圧以上で加圧する。これら一連の工程により、第一基板と第二基板とを貼り付けることができる。なお、これらの工程において、第二基板に熱伝導性が優れているものを用いても良く、第一基板と第二基板との間に金属、誘電体や絶縁体などの半導体以外の異物を介在させても良く、また、外部から加圧する際に加熱しても良い。さらにまた、貼り付けた後に第一基板を取り去っても良い。上記エピタキシャル層は、順方向電圧を加えた際にエレクトロルミネッセンス効果を利用して光を発する半導体層であっても良い。 (5) An epitaxial wafer (first substrate) with an epitaxial layer formed on the substrate and a separately prepared substrate (second substrate) are superimposed on the surface on the epitaxial layer side, and this superimposed substrate is set in a container. Seal under reduced pressure. Then, this sealed container is set in a pressurizing device, and the sealed container is further pressurized from the outside at atmospheric pressure or higher with gas and / or liquid. Through the series of steps, the first substrate and the second substrate can be attached. In these steps, the second substrate may be one having excellent thermal conductivity, and foreign substances other than semiconductors such as metals, dielectrics and insulators may be interposed between the first substrate and the second substrate. It may be interposed, or may be heated when pressurized from the outside. Furthermore, the first substrate may be removed after the attachment. The epitaxial layer may be a semiconductor layer that emits light using an electroluminescence effect when a forward voltage is applied.
1 成長治具(気相エピタキシャル成長用治具)
3 基板
4 バネ(バネ部材)
11 治具本体
12 収容穴
1 Growth jig (Jig for vapor phase epitaxial growth)
3
11
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