JP2016015353A - Semiconductor manufacturing apparatus, semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チャンバ内に設置されたトレイと、トレイを下面側から加熱するヒータと、を備え、トレイ上に配置された基板をヒータでトレイを介して加熱して、基板上に窒化物系化合物半導体で構成されるエピタキシャル成長層を形成する半導体製造装置、半導体装置、および、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention includes a tray installed in a chamber and a heater that heats the tray from the lower surface side, and the substrate disposed on the tray is heated via the tray with the heater to form a nitride system on the substrate. The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, a semiconductor device, and a manufacturing method of a semiconductor device that form an epitaxial growth layer composed of a compound semiconductor.
窒化ガリウム系化合物半導体は、例えばSiCやSi、あるいはサファイアといった材料から構成される基板上にエピタキシャル成長させて形成されるのが一般的である。しかし、窒化ガリウム系化合物半導体と格子整合する基板がなく、さらに窒化ガリウム系化合物半導体と基板との線膨張係数も大きく異なることから、反り等が発生し、基板に温度分布が発生するという問題を抱えている。例えば、窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法としては、有機金属化学気相成長法(MOCVD)や分子線エピタキシャル成長法(MBE)等が一般的であるが、これらの方法で結晶成長させる場合、トレイ上に基板を配置し、ヒータの熱でトレイを介して基板を加熱する。このとき、トレイ本体は、ヒータと熱電対や放射温度計等による温度制御法によって均一な温度制御がなされているが、基板と結晶層との間の応力によって反りが生じ、トレイから基板の一部が浮き上がり、基板表面温度が均一でなくなることがある。 The gallium nitride compound semiconductor is generally formed by epitaxial growth on a substrate made of a material such as SiC, Si, or sapphire. However, there is no substrate that is lattice-matched with the gallium nitride compound semiconductor, and the linear expansion coefficients of the gallium nitride compound semiconductor and the substrate are greatly different, which causes warpage and temperature distribution on the substrate. I have it. For example, as a crystal growth method for a gallium nitride-based compound semiconductor, a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD), a molecular beam epitaxial growth method (MBE), or the like is generally used. A board | substrate is arrange | positioned on top and a board | substrate is heated through a tray with the heat of a heater. At this time, the tray body is uniformly controlled by a temperature control method using a heater, a thermocouple, a radiation thermometer, etc., but warpage occurs due to the stress between the substrate and the crystal layer, and the tray main body is The part may float up and the substrate surface temperature may not be uniform.
そこで、特許文献1では、基板の反りのデータを温度制御にフィードバックし、歩留まりの少ないエピタキシャルウエハを形成する対策が提案されている。 Therefore, Patent Document 1 proposes a countermeasure for forming an epitaxial wafer with a low yield by feeding back substrate warpage data to temperature control.
ところで、このような従来の半導体装置の製造では、基板とエピタキシャル成長層の線膨張係数の違いによって基板に反りが生じる。そして、この反りによって、基板と基板を配置しているトレイとの間で隙間が大きくなることで、基板温度が不均一になる、すなわち、基板の面内温度分布が大きく不均一となる。このため、基板が常温に戻ったときに各層の面内均一性に悪影響を与えることが懸念される。 By the way, in the manufacture of such a conventional semiconductor device, the substrate is warped due to the difference in linear expansion coefficient between the substrate and the epitaxial growth layer. This warpage increases the gap between the substrate and the tray on which the substrate is placed, resulting in nonuniform substrate temperature, that is, large in-plane temperature distribution of the substrate. For this reason, there is a concern that the in-plane uniformity of each layer is adversely affected when the substrate returns to room temperature.
従って、各層の形成では基板の温度分布を小さくすること、すなわちこの反りを抑えることは重要であり、特にエピタキシャル成長層の形成時には各層の面内の厚みを実質的に均一化するためにも重要である。 Therefore, in forming each layer, it is important to reduce the temperature distribution of the substrate, that is, to suppress this warp. In particular, when forming an epitaxial growth layer, it is also important to make the in-plane thickness of each layer substantially uniform. is there.
特許文献1では、サファイア基板上に発光デバイスを設けたものであり、基板に生じる反りをモニタすることは記載されているが、デバイスに対してどのように制御するかは記載されていない。 In Patent Document 1, a light emitting device is provided on a sapphire substrate, and it is described that the warpage generated on the substrate is monitored, but it is not described how to control the device.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、エピタキシャル成長層の形成時に基板に生じる温度分布を小さくすることができる半導体製造装置、半導体装置、および、半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing apparatus, a semiconductor device, and a semiconductor device manufacturing method capable of reducing the temperature distribution generated in the substrate during the formation of the epitaxial growth layer. And
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体製造装置は、チャンバ内に設置されたトレイと、前記トレイを下面側から加熱するヒータと、を備え、前記トレイ上に配置された基板を前記ヒータで前記トレイを介して加熱して、前記基板上に窒化物系化合物半導体で構成されるエピタキシャル成長層を形成する半導体製造装置であって、前記エピタキシャル成長層を形成する際に、前記基板の下面と前記トレイの上面との間隔が広い部分では、前記基板の下面と前記トレイの上面との間隔が狭い部分に比べ、前記ヒータから前記トレイに与えられる熱量を高くすることが可能な構成にされていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention includes a tray installed in a chamber, and a heater that heats the tray from the lower surface side, and the substrate disposed on the tray A semiconductor manufacturing apparatus for forming an epitaxial growth layer composed of a nitride-based compound semiconductor on the substrate by heating through the tray with a heater, and when forming the epitaxial growth layer, a lower surface of the substrate In a portion where the distance between the upper surface of the tray is wide and the portion where the distance between the lower surface of the substrate and the upper surface of the tray is narrow, the amount of heat given from the heater to the tray can be increased. It is characterized by being.
また、本発明に係る半導体装置は、請求項1に記載の半導体製造装置を用いて製造された半導体装置であって、前記基板はシリコン系基板であり、前記基板上に第1の窒化物系化合物半導体で構成される電子走行層の上に形成されていて、前記第1の窒化物系化合物半導体と異なる組成式を有する第2の窒化物系化合物半導体で構成される電子供給層を前記エピタキシャル成長層として備えることを特徴とする。 A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device manufactured using the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the substrate is a silicon-based substrate, and a first nitride-based substrate is formed on the substrate. Epitaxial growth of an electron supply layer made of a second nitride compound semiconductor formed on an electron transit layer made of a compound semiconductor and having a composition formula different from that of the first nitride compound semiconductor It is provided as a layer.
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項1に記載の半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法であって、前記基板としてシリコン系基板を用い、前記基板上に第1の窒化物系化合物半導体で構成される電子走行層を形成し、前記電子走行層上に、前記第1窒化物系化合物半導体と異なる組成式を有する第2の窒化物系化合物半導体で構成される電子供給層を前記エピタキシャル成長層として形成することを特徴とする。 A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a silicon-based substrate is used as the substrate, and the first is formed on the substrate. An electron transit layer composed of a nitride compound semiconductor is formed, and an electron composed of a second nitride compound semiconductor having a composition formula different from that of the first nitride compound semiconductor is formed on the electron transit layer. The supply layer is formed as the epitaxial growth layer.
本発明によれば、エピタキシャル成長層の形成時に基板に生じる温度分布を小さくすることができる半導体製造装置、半導体装置、および、半導体装置の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor manufacturing apparatus, a semiconductor device, and a semiconductor device manufacturing method capable of reducing the temperature distribution generated in the substrate when the epitaxial growth layer is formed.
以下、半導体装置がパワーデバイス用のHEMTである例を挙げ、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。また、第2実施形態では第1実施形態と同一の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。また、以下の説明で、基板上に形成する、という表現は、基板上に別の層を介して形成することも含めて表現している。例えば、基板上に電子走行層を形成する、とは、基板にバッファ層を形成しバッファ層の上に電子走行層を形成することも含めて表現している。 Hereinafter, an example in which a semiconductor device is a HEMT for a power device will be described, and an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Moreover, in 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted. Further, in the following description, the expression “formed on the substrate” includes expression formed on the substrate via another layer. For example, the formation of an electron transit layer on a substrate includes the formation of a buffer layer on the substrate and the formation of an electron transit layer on the buffer layer.
[第1実施形態]
まず、第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る半導体製造装置の構成を示す模式的な正面図である。図2は、本実施形態で基板上に電子走行層まで形成したことを示す模式的な側面図、図3は、本実施形態で基板上に電子供給層まで形成したことを示す模式的な側面図、図4は、本実施形態でチャンバから基板を取り出して常温になった状態を示す模式的な側面図である。図5は、図4に示した状態で電子供給層上に電極を形成したことを示す模式的な側面図である。図6は、図5に示した状態の後に個々の半導体装置に分割したことを示す模式的な側面図である。
[First embodiment]
First, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic front view showing the configuration of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic side view showing that the electron transit layer is formed on the substrate in this embodiment, and FIG. 3 is a schematic side view showing that the electron supply layer is formed on the substrate in this embodiment. 4 and 4 are schematic side views showing a state where the substrate is taken out of the chamber and brought to room temperature in the present embodiment. FIG. 5 is a schematic side view showing that an electrode is formed on the electron supply layer in the state shown in FIG. FIG. 6 is a schematic side view showing that the semiconductor device is divided into individual semiconductor devices after the state shown in FIG.
(半導体製造装置)
本実施形態に係る半導体製造装置10は、図1に示すように、チャンバ(炉)11と、チャンバ11内に設置されたトレイ12と、チャンバ11に接続されたガス供給源14および排気装置15と、トレイ12を下面側から加熱するヒータ20と、を備えている。
(Semiconductor manufacturing equipment)
As shown in FIG. 1, the
図2、図3に示すように、ヒータ20は、トレイ12の中央部12mの下方に位置する第1ヒータ20mと、トレイ12の周辺部12eの下方に位置する第2ヒータ20eと、で構成されている。そして、電子走行層(第1のエピタキシャル成長層)122および電子供給層(第2のエピタキシャル成長層)123を形成する際に中央部12mの温度が周辺部12eの温度に比べて高くなるように、第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20eのトレイ12との間隔が調整可能となっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
本実施形態では、図2、図3に示すように、第2ヒータ20eは、第1ヒータ20mに比べてトレイ12との間隔dsが広いように配置されている。すなわち、第2ヒータ20eとトレイ12の周辺部12eの下面との間隔dsは、第1ヒータ20mとトレイ12の中央部12mの下面との間隔dmに比べて広い。従って、第1ヒータ20mと第2ヒータ20eとで仕様が同じで発熱量も同じであっても、第1ヒータ20mによってトレイ12の中央部12mに伝えられる単位時間あたりの熱量は、第2ヒータ20eによって周辺部12eに伝えられる単位時間あたりの熱量よりも高い。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the
そして、第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20eの通電によって、トレイ12を介して基板110が加熱されたときの中央部12mおよび周辺部12eの温度がそれぞれ設定温度になるように、間隔dm、dsを予め調整することが可能である。この設定温度は、バッファ層121、電子走行層122および電子供給層123の形成によって生じる後述の第1中間体140や第2中間体150に生じる反りが比較的抑えられ(すなわち温度分布が小さくされ)、かつ、第2中間体150を常温に戻したときに第2中間体150が実質的に平坦になっているように、基板110の平面寸法、厚みおよび材質、バッファ層121、電子走行層122および電子供給層123の厚みや組成などを考慮して決定される。
The intervals dm, ds are set so that the temperatures of the
(半導体装置)
半導体製造装置10を用いて製造された半導体装置136は、図6に示すように、シリコン系基板からなる基板110と、基板110上に順次形成されたバッファ層121、電子走行層122(第1のエピタキシャル成長層、チャネル層)および電子供給層123(第2のエピタキシャル成長層、バリア層)と、電子供給層123上に形成されたソース電極131、ゲート電極132およびドレイン電極133と、を有する。
(Semiconductor device)
As shown in FIG. 6, a
バッファ層121は、例えばAlNとGaNが交互に積層されて構成される。電子走行層122は、第1の窒化物系化合物半導体(GaN)で構成される。そして、電子供給層123は、第1の窒化物系化合物半導体と異なる組成式を有する第2の窒化物系化合物半導体(AlGaN)で構成されている。
The
(半導体装置の製造方法)
半導体装置136を製造するには、本実施形態ではMOCVD法で以下のようにして製造する。
(Method for manufacturing semiconductor device)
In the present embodiment, the
まず、シリコンまたはSiC等のシリコン系基板を基板110としてトレイ12上に載置し、チャンバ11内を真空吸引して所定の真空度に到達させる。また、第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20eの通電によって、トレイ12の中央部12mと周辺部12eとがそれぞれ設定温度に到達して中央部12mと周辺部12eとの温度差が所定温度差となることによって、電子供給層123を形成するときの基板中央部110mと基板周辺部110eの温度が実質的に均一な温度になるように、間隔dm、dsを予め調整しておく。
First, a silicon-based substrate such as silicon or SiC is placed on the
そして、第1ヒータ20m、第2ヒータ20eに通電させ、トレイ12を介して基板110を加熱する。第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20eによってトレイ12の中央部12mおよび周辺部12eが上記の設定温度に到達した後、図2に示すように、基板110上にバッファ層121、電子走行層(第1のエピタキシャル成長層)122を順次形成してなる、製造途中段階の第1中間体140が形成される。バッファ層121および電子走行層122は基板111に比べて小さい格子定数を有し、かつ基板111に比べて大きい線膨張係数を有する。従って、第1中間体140は中央部がやや浮き上がった形状となる。
Then, the
ここで、本実施形態では、ヒータ20(第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20e)の加熱によって、第1中間体中央部140mが第1ヒータ20mから単位時間あたりに受ける熱量は、第1中間体周辺部140eが第2ヒータ20eから単位時間あたりに受ける熱量よりも高くされた状態で成膜している。従って、この成膜後(バッファ層121および電子走行層122の成膜後)の第1中間体中央部140mと第1中間体周辺部140eとの温度差、すなわち第1中間体140に生じる温度分布は、トレイ底での単位時間あたりに受ける熱量がトレイ底面で均一とされた従来に比べて小さいので、第1中間体140の反りは従来に比べて小さい。
Here, in the present embodiment, the amount of heat that the first
電子走行層122の形成後、図3に示すように、電子供給層(第2のエピタキシャル成長層)123をMOCVD法で成膜して第2中間体150を形成する。なお、電子供給層123の膜厚はバッファ層121や電子走行層122に比べて薄いので、反り具合は図2に示した状態(電子走行層122を形成した直後)と同程度である。
After the formation of the
その後、チャンバ11から第2中間体150を取り出し、室温にまで自然冷却させる(図4参照)。ここで、トレイ12の中央部12mおよび周辺部12eが上記の設定温度に到達するように第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20eの位置が調整されていることにより、第2中間体150は室温状態では平坦となる。
Then, the 2nd
その後、図5に示すように、第2中間体150上にソース電極131、ゲート電極132およびドレイン電極133などを形成し、更に複数に分割することで、複数の個別の半導体装置136を得る(図6参照)。
After that, as shown in FIG. 5, a
以上説明したように、本実施形態によれば、第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20eの加熱によって、第1中間体周辺部140eと第1中間体中央部140mとがそれぞれ設定温度(第1中間体周辺部140eが第1中間体中央部140mよりも低い温度)にされた状態で成膜を開始している。従って、電子走行層(第1のエピタキシャル成長層)122の成膜後での第1中間体中央部140mと第1中間体周辺部140eとの温度差、すなわち第1中間体140に生じる温度分布は、従来に比べて小さい。
As described above, according to this embodiment, the first intermediate body
よって、第2中間体150が常温に戻ったときにおける電子供給層123(第2のエピタキシャル成長層)の面内均一性を大幅に改善することができる。従って、電子供給層123(第2のエピタキシャル成長層)の組成(混晶比)、膜厚、結晶性などのばらつきを低減することができ、デバイスの順方向特性、しきい値などが揃った半導体装置136(エピタキシャルウエハ)が得られ、半導体装置136の製造における歩留まりを大幅に向上させることができる。なお、電子走行層122の形成直後で第1中間体140の温度が均一になるように上記設定温度を調整してこの歩留まりを極めて高くすることも可能である。
Therefore, the in-plane uniformity of the electron supply layer 123 (second epitaxial growth layer) when the second intermediate 150 returns to room temperature can be greatly improved. Therefore, variations in the composition (mixed crystal ratio), film thickness, crystallinity, and the like of the electron supply layer 123 (second epitaxial growth layer) can be reduced, and the semiconductor has a uniform forward characteristic, threshold value, and the like. A device 136 (epitaxial wafer) is obtained, and the yield in manufacturing the
また、トレイ12に対する第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20eの位置(間隔)を、予め調整しておくことで上記効果を得ることが可能である。従って、半導体装置136の製造途中で第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20eの出力(発熱量)を変更できない半導体製造装置10であっても、半導体製造装置10の基板配置位置での観察(in-situ観察)を行って予め電子供給層123の反りおよび温度分布を把握しておき、それに合わせてトレイ12の温度分布が設定分布となるように第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20eの位置設定(トレイ12との間隔の設定)を行うことで、上記効果を奏することができる。
Further, the above-described effects can be obtained by adjusting the positions (intervals) of the
なお、本実施形態では、半導体装置136の製造途中で第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20eの出力や位置を変更できない半導体製造装置10の例で説明したが、変更できる例(いわゆる独立ゾーン制御が可能な例)の半導体製造装置であってもよい。これにより、各層の成長時の反り形状に対応させて温度分布を適宜変更することで、反りの影響を抑えて各層を成長させることができ、半導体装置136の製造における歩留まりを更に向上させることができる。
In the present embodiment, the example of the
また、本実施形態では、第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20eの両者の発熱量が調整可能である例で説明したが、どちらか一方が調整可能であっても、トレイ12の中央部12mの温度を周辺部12eの温度に比べて高くすることが可能である。
Further, in the present embodiment, the example in which the heat generation amounts of both the
また、本実施形態では、第1ヒータ20mからトレイ12の中央部12mに与える単位時間あたりの熱量が、第2ヒータ20eからトレイ12の周辺部12eに与える単位時間あたりの熱量よりも高い例で説明したが、電子供給層123の成膜時に基板110の反りを従来よりも抑えることができるように第1ヒータ20mおよび第2ヒータ20eからトレイ12に熱量を与えることができれば良く、本発明は単位時間あたりの熱量の高低に限定するものではない。
In the present embodiment, the amount of heat per unit time given from the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。図7は、本実施形態で、トレイを加熱するヒータの構成を示す模式的な側面図である。本実施形態では、第1実施形態に比べ、ヒータ220の構成が異なる。本実施形態では、ヒータ220は、トレイ12の中央部12mの下方に位置する第1ヒータ220mと、トレイ12の周辺部12eの下方に位置する第2ヒータ220eと、で構成されている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 7 is a schematic side view showing a configuration of a heater for heating the tray in the present embodiment. In the present embodiment, the configuration of the
第1ヒータ220mおよび第2ヒータ220eは、通電量が互いに異なるように設定することが可能である。本実施形態では、第1ヒータ220mおよび第2ヒータ220eの通電によって、トレイ12を介して基板110が加熱されたときの中央部12mおよび周辺部12eの温度が設定温度になるように、通電量を予め設定しておく。
The
本実施形態により、第1ヒータ220mとトレイ12の中央部12mとの間隔dm、および、第2ヒータ220eとトレイ12の周辺部12eとの間隔dsを同一にしても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
According to this embodiment, even if the distance dm between the
また、第1実施形態と同様、半導体装置の製造途中で第1ヒータ220mおよび第2ヒータ220eの出力や位置を変更できる場合には、各層の成長時の反り形状に対応させて温度分布を適宜変更することで、反りの影響を抑えて各層を成長させることができ、半導体装置の製造における歩留まりを更に向上させることができる。
Similarly to the first embodiment, when the output and position of the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための例示であって、構成部品の材質、形状、構造、配置等を上記のものに特定するものではない。本発明は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、図面は模式的なものであり、寸法比などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法比などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。 The embodiment of the present invention has been described above, but the above embodiment is an example for embodying the technical idea of the present invention, and the material, shape, structure, arrangement, etc. of the component parts are as described above. It is not something specific. The present invention can be implemented with various modifications without departing from the scope of the invention. In addition, it should be noted that the drawings are schematic and the dimensional ratios and the like are different from actual ones. Therefore, specific dimensional ratios and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
以上のように、本発明に係る半導体製造装置、半導体装置、および、半導体装置の製造方法では、トレイ上に配置された基板にエピタキシャル成長層を形成する際に、トレイの上面と基板の下面との間隔が広い部分では、トレイの上面と基板の下面との間隔が狭い部分に比べ、ヒータからトレイに与えられる熱量を高くすることが可能なので、エピタキシャル成長層の形成時に基板に生じる温度分布を小さくすることができる半導体製造装置、半導体装置、および、半導体装置の製造方法として用いるのに好適である。 As described above, in the semiconductor manufacturing apparatus, the semiconductor device, and the manufacturing method of the semiconductor device according to the present invention, when the epitaxial growth layer is formed on the substrate disposed on the tray, the upper surface of the tray and the lower surface of the substrate are Compared with the part where the distance between the upper surface of the tray and the lower surface of the substrate is narrow, the amount of heat applied from the heater to the tray can be increased in the part where the distance is wide, so the temperature distribution generated in the substrate during the formation of the epitaxial growth layer is reduced. It is suitable for use as a semiconductor manufacturing apparatus, a semiconductor device, and a method for manufacturing a semiconductor device.
10 半導体製造装置
11 チャンバ
12 トレイ
12e 周辺部
12m 中央部
20 ヒータ
20e 第2ヒータ
20m 第1ヒータ
110 基板(基板、シリコン系基板)
122 電子走行層(エピタキシャル成長層、第1のエピタキシャル成長層)
123 電子供給層(エピタキシャル成長層、第2のエピタキシャル成長層)
136 半導体装置
ds 間隔
dm 間隔
DESCRIPTION OF
122 Electron transit layer (epitaxial growth layer, first epitaxial growth layer)
123 Electron supply layer (epitaxial growth layer, second epitaxial growth layer)
136 Semiconductor device ds interval dm interval
Claims (5)
前記エピタキシャル成長層を形成する際に、前記基板の下面と前記トレイの上面との間隔が広い部分では、前記基板の下面と前記トレイの上面との間隔が狭い部分に比べ、前記ヒータから前記トレイに与えられる熱量を高くすることが可能な構成にされていることを特徴とする半導体製造装置。 A tray installed in the chamber; and a heater for heating the tray from the lower surface side. The substrate disposed on the tray is heated via the tray by the heater, and nitride is formed on the substrate. A semiconductor manufacturing apparatus for forming an epitaxial growth layer composed of a compound semiconductor,
When the epitaxial growth layer is formed, the portion from which the lower surface of the substrate and the upper surface of the tray have a large distance from the heater to the tray compared to the portion where the distance between the lower surface of the substrate and the upper surface of the tray is narrow. A semiconductor manufacturing apparatus characterized in that the amount of heat applied can be increased.
前記エピタキシャル成長層として電子供給層を形成する際に前記中央部の温度が前記周辺部に比べて高くなるように、前記第1ヒータおよび前記第2ヒータの少なくとも一方から前記トレイに与える熱量が調整可能であることを特徴とする請求項1に記載の半導体製造装置。 The heater is composed of a first heater located below the central portion of the tray, and a second heater located below the peripheral portion of the tray,
The amount of heat applied to the tray from at least one of the first heater and the second heater can be adjusted so that the temperature of the central portion is higher than that of the peripheral portion when the electron supply layer is formed as the epitaxial growth layer. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein:
前記周辺部の温度が前記中央部の温度に比べて高くなるように、前記第1ヒータおよび前記第2ヒータの少なくとも一方から前記トレイに与える熱量が調整可能とされていることを特徴とする請求項2に記載の半導体製造装置。 A silicon-based substrate is disposed on the tray as the substrate, an electron transit layer composed of a first nitride-based compound semiconductor is formed on the substrate as the first epitaxial growth layer, and the first nitride-based layer is formed. In forming an electron supply layer composed of a second nitride-based compound semiconductor having a composition formula different from that of the compound semiconductor on the electron transit layer as the second epitaxial growth layer,
The amount of heat applied to the tray from at least one of the first heater and the second heater can be adjusted so that the temperature of the peripheral portion is higher than the temperature of the central portion. Item 3. The semiconductor manufacturing apparatus according to Item 2.
前記基板はシリコン系基板であり、
前記基板上に第1の窒化物系化合物半導体で構成される電子走行層の上に形成されていて、前記第1の窒化物系化合物半導体と異なる組成式を有する第2の窒化物系化合物半導体で構成される電子供給層を前記エピタキシャル成長層として備えることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device manufactured using the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1,
The substrate is a silicon-based substrate;
A second nitride compound semiconductor formed on the substrate on an electron transit layer composed of a first nitride compound semiconductor and having a composition formula different from that of the first nitride compound semiconductor A semiconductor device comprising: an electron supply layer comprising:
前記基板としてシリコン系基板を用い、
前記基板上に第1の窒化物系化合物半導体で構成される電子走行層を形成し、
前記電子走行層上に、前記第1窒化物系化合物半導体と異なる組成式を有する第2の窒化物系化合物半導体で構成される電子供給層を前記エピタキシャル成長層として形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device using the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1,
Using a silicon-based substrate as the substrate,
Forming an electron transit layer composed of a first nitride-based compound semiconductor on the substrate;
A semiconductor device characterized in that an electron supply layer made of a second nitride compound semiconductor having a composition formula different from that of the first nitride compound semiconductor is formed on the electron transit layer as the epitaxial growth layer. Manufacturing method.
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04211117A (en) * | 1990-03-19 | 1992-08-03 | Toshiba Corp | Method and apparatus for vapor growth |
JP2002124479A (en) * | 2000-10-19 | 2002-04-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Method of manufacturing substrate processor and semiconductor device |
JP2003282461A (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-03 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate treatment apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
JP2008258508A (en) * | 2007-04-06 | 2008-10-23 | Sharp Corp | Vapor phase growth device and vapor phase growth method |
JP2009188252A (en) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Semiconductor electronic device |
JP2011198943A (en) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Nuflare Technology Inc | Semiconductor manufacturing apparatus and method thereof |
JP2012501541A (en) * | 2008-08-29 | 2012-01-19 | ビーコ・インストゥルメンツ・インコーポレイテッド | Wafer carrier with non-uniform thermal resistance |
JP2012174731A (en) * | 2011-02-17 | 2012-09-10 | Taiyo Nippon Sanso Corp | Vapor phase deposition method and compound semiconductor film formed by vapor phase deposition method |
US20120234229A1 (en) * | 2011-03-16 | 2012-09-20 | Applied Materials, Inc. | Substrate support assembly for thin film deposition systems |
-
2012
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04211117A (en) * | 1990-03-19 | 1992-08-03 | Toshiba Corp | Method and apparatus for vapor growth |
JP2002124479A (en) * | 2000-10-19 | 2002-04-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Method of manufacturing substrate processor and semiconductor device |
JP2003282461A (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-03 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate treatment apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
JP2008258508A (en) * | 2007-04-06 | 2008-10-23 | Sharp Corp | Vapor phase growth device and vapor phase growth method |
JP2009188252A (en) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Semiconductor electronic device |
JP2012501541A (en) * | 2008-08-29 | 2012-01-19 | ビーコ・インストゥルメンツ・インコーポレイテッド | Wafer carrier with non-uniform thermal resistance |
JP2011198943A (en) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Nuflare Technology Inc | Semiconductor manufacturing apparatus and method thereof |
JP2012174731A (en) * | 2011-02-17 | 2012-09-10 | Taiyo Nippon Sanso Corp | Vapor phase deposition method and compound semiconductor film formed by vapor phase deposition method |
US20120234229A1 (en) * | 2011-03-16 | 2012-09-20 | Applied Materials, Inc. | Substrate support assembly for thin film deposition systems |
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