JP2022127115A - ウエハの製造方法及びサセプタ - Google Patents

Abstract

【課題】基板の裏面において結晶が成長することを抑制することができるウエハの製造方法及びサセプタを提供する。【解決手段】ウエハＷの製造方法は、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するウエハＷを製造する方法である。ウエハＷの製造方法は、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層３１が、ウエハＷを構成する基板を載置する載置面３３１に形成されたサセプタ３を用意し、コーティング層３１における載置面３３１と反対側の面に、基板６１を配置し、基板６１におけるコーティング層３１と反対側に、ウエハＷを構成する各層を成長させる。【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハの製造方法及びサセプタに関する。

特許文献１には、ＩＩＩ族窒化物半導体を含有するウエハを化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって製造する方法が開示されている。特許文献１に記載のウエハの製造方法においては、チャンバ内に配されたサセプタの載置面に基板を載置し、ウエハの各層の原料となる原料ガスをチャンバ内に導入して基板上にウエハの各層を順次成長させることによって、ウエハが製造される。

特開２０１４－１１６３３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のウエハの製造方法においては、サセプタの載置面と基板の裏面（すなわち基板における載置面側の面）との隙間に原料ガスが回り込み、基板の裏面において、意図しない結晶成長を招くおそれがある。基板の裏面において意図しない結晶成長が生じた場合、一例として、ウエハを用いて製造された半導体製品において所望の性能を得ることができないおそれが考えられる。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、基板の裏面において結晶が成長することを抑制することができるウエハの製造方法及びサセプタを提供することを目的とする。

本発明は、前記の目的を達成するため、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するウエハの製造方法であって、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層が、前記ウエハを構成する基板を載置する載置面に形成されたサセプタを用意し、前記コーティング層における前記載置面と反対側の面に、前記基板を配置し、前記基板における前記コーティング層と反対側に、前記ウエハを構成する各層を成長させる、ウエハの製造方法を提供する。

また、本発明は、前記の目的を達成するため、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するウエハの製造に用いられるサセプタであって、前記ウエハを構成する基板を載置する載置面に、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層が形成されている、サセプタを提供する。

本発明によれば、基板の裏面において結晶が成長することを抑制することができるウエハの製造方法及びサセプタを提供することが可能となる。

第１の実施の形態における、ウエハの製造装置の模式的な断面図である。 第１の実施の形態における、コーティング層付きのサセプタの模式的な斜視図である。 第１の実施の形態における、ウエハを利用して製造される窒化物半導体発光素子の構成を概略的に示す図である。 第１の実施の形態における、ウエハの製造装置を用いてウエハを製造する工程を示すフローチャートである。 比較形態における、基板の裏面側にウエハの原料ガスが流れ込んでいる様子を示す模式図である。 第２の実施の形態における、ウエハの製造装置の模式的な断面図である。 第３の実施の形態における、ウエハの製造装置の模式的な断面図である。 比較例における、ウエハの製造装置の模式的な断面図である。 第４の実施の形態における、ウエハの製造装置の模式的な断面図である。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

（ウエハＷの製造装置１）
図１は、本形態におけるウエハＷの製造装置１の模式的な断面図である。なお、図１はあくまでも模式図であり、サセプタ３の寸法と、コーティング層３１の寸法と、ウエハＷの寸法との比は、必ずしも実際のものと一致するものではない。また、詳細は後述するが、ウエハＷは、基板（後述の図３における符号６１参照）上に、窒化物半導体発光素子（図３における符号６参照）を構成するための複数の半導体層が積層されたものである。

本形態において、製造装置１は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いてウエハＷを製造するＭＯＣＶＤ装置である。ＭＯＣＶＤ法は、有機金属化学気相エピタキシ（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法と呼ばれることもある。なお、製造装置１としては、分子線エピタキシ法（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、ハイドライド気相エピタキシ法（ＨＶＰＥ：Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）等のＭＯＣＶＤ法以外のエピタキシャル成長法を用いた装置を採用することも可能である。

製造装置１は、リアクタ２、サセプタ３、回転軸４、及びヒータ５を備える。リアクタ２は、ウエハＷの各層を構成するための原料ガスＧを内部に導入する導入口２１、及び原料ガスＧを外部に排出する排出口２２を有し、ウエハＷを成長させる反応室２０を区画するチャンバである。リアクタ２内の反応室２０に、サセプタ３が配されている。

図２は、コーティング層３１付きのサセプタ３の模式的な斜視図である。サセプタ３は、例えば熱伝導性に優れた黒鉛等からなり、略円板状に形成されている。サセプタ３は、ウエハＷを形成するための基板６１（後述の図３参照）を設置するトレイである。本形態の製造装置１は、縦型のＭＯＣＶＤ装置であり、サセプタ３に対して垂直に原料ガスＧが導入される。以後、サセプタ３に垂直な方向（すなわちサセプタ３の厚み方向であって、図１における上下方向）を上下方向という。本形態において、ウエハＷを製造する際、上下方向は鉛直方向となる。なお、上下方向は、製造されたウエハＷの鉛直方向に対する姿勢を限定するものではない。そして、上下方向の一方側であって、サセプタ３に対する導入口２１側（すなわち図１の上側）を上側とし、その反対側（すなわち図１の下側）を下側とする。

図１に示すごとく、サセプタ３の上面３２には、複数のポケット部３３が形成されている。なお、図２においては、便宜上、複数のポケット部３３のうちの１つのみを表しており、他のポケット部３３の図示は省略している。複数のポケット部３３は、互いに同等の形状を有する。ポケット部３３は、サセプタ３の上面３２から下側に向かって凹むよう形成されている。ポケット部３３は、上側から見た形状が円形となるよう形成されている。

ポケット部３３の底面３３１は、円形に形成されており、上下方向に直交する平面状に形成されている。底面３３１は、基板６１を配置する載置面である。なお、底面３３１は、例えば、下側に膨らむよう湾曲した構成、上下方向において径が変わる段状の構成等、平面ではない構成を有していてもよい。ポケット部３３の側面３３２は、底面３３１の周縁から上下方向にまっすぐ形成されている。なお、側面３３２は、例えば下側に向かうほど拡径するテーパ状等のような他の形状に形成されていてもよい。

ここで、図１及び図３に示すごとく、ポケット部３３の深さをｄ１［ｍｍ］、基板６１の厚みをｄ２［ｍｍ］とする。ポケット部３３の深さｄ１は、コーティング層３１が形成されていないときのポケット部３３の最大深さ（すなわち上下方向の長さ）である。このとき、ポケット部３３の深さｄ１は、ｄ２－０．１ｍｍ≦ｄ１≦ｄ２＋０．５ｍｍ、を満たすことが好ましい。ｄ１≧ｄ２－０．１ｍｍとすることにより、サセプタ３を高速回転させつつウエハＷを製造している際に基板６１が遠心力によってポケット部３３から飛び出ることを抑制することができる。また、ｄ１≦ｄ２＋０．５ｍｍとすることにより、基板６１の周囲において原料ガスＧの流れが乱れることを抑制することができる結果、製造されるウエハＷの膜厚分布にばらつきが生じることを抑制することができる。ウエハＷの膜厚分布にばらつきが生じた場合、ウエハＷにおいて窒化物半導体発光素子（図３における符号６参照）として利用可能な部位が減少する（すなわち歩留まりが低下する）ことが懸念されるところ、ｄ１≦ｄ２＋０．５ｍｍとすることにより、ウエハＷの膜厚を均一化することができ、歩留まりの低下を抑制することができる。

基板６１の直径に対するポケット部３３の直径の比率、すなわち、（ポケット部３３の直径）／（基板６１の直径）は、１．００２以上、１．０１８以下であることが好ましい。この場合、基板６１の外周部とポケット部３３との間の径方向の隙間の体積が小さくなり、ウエハＷの原料ガスＧが基板６１の裏面６１１側に回り込み難くなる。ポケット部３３の直径は、例えば、８インチ（２０３．２ｍｍ）以下、４インチ（１０１．６ｍｍ）以下、３インチ（７６．２ｍｍ）以下等とすることができる。

ポケット部３３の底面３３１には、コーティング層３１が形成されている。コーティング層３１は、ウエハＷの後述のバッファ層６２（図３参照）と同じ材料にて構成されており、本形態においては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）にて構成されている。なお、これに限られず、コーティング層３１は、その表面においてウエハＷの原料ガスＧが吹き付けられることによって結晶が成長し得る材料によって構成することができる。例えば、製造されるウエハＷが、積層された窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系の半導体を備える場合、コーティング層３１は、窒化アルミニウム、又はＡｌ組成比８０％以上の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）にて構成されることが好ましい。これにより、バッファ層６２を構成する原料ガスＧが基板６１の裏面６１１側の隙間に回り込んだ場合であっても、コーティング層３１の表面において結晶成長が促されやすく、基板６１の裏面６１１において結晶が成長することを抑制することができる。

コーティング層３１の厚みは、３μｍ以上とすることができる。サセプタ３は、コーティング層３１が形成された状態でウエハＷを交換しながら複数回使用され得るところ、コーティング層３１の厚みを３μｍ以上とすることにより、コーティング層３１が早期に摩耗して使用不能となることを防止することができる。かかる観点から、コーティング層３１の厚みは、５μｍ以上とすることがより好ましい。また、コーティング層３１の厚みは、２０μｍ以下とすることができる。この場合、後述するようにコーティング層３１を製造する際の時間短縮及び原料ガスの量を削減することができるとともに、ウエハＷ製造中におけるサセプタ３の回転によって基板６１がポケット部３３から飛び出ることを防止しやすい。かかる観点から、コーティング層３１の厚みは、１０μｍ以下とすることがより好ましい。本形態において、コーティング層３１の厚みは、４μｍ以上、８μｍ以下である。

回転軸４は、その中心軸を中心に自転するとともにサセプタ３を回転させる。回転軸４は、図示しない回転機構に接続されており、回転機構から回転力を受けて回転するよう構成されている。

ヒータ５は、例えば通電によって発熱するものを採用することができる。ヒータ５は、サセプタ３を介してウエハＷを加熱する役割を有する。

（窒化物半導体発光素子６の概要）
図３は、ウエハＷを利用して製造される窒化物半導体発光素子６の構成を概略的に示す図である。なお、図３において、窒化物半導体発光素子６の各層の積層方向の寸法比は、必ずしも実際のものと一致するものではない。以後、窒化物半導体発光素子６を、単に「発光素子６」ということもある。

発光素子６は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）又は半導体レーザ（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を構成するものとすることができる。発光素子６は、例えば、中心波長が３６５ｎｍ以下の紫外光を発するＬＥＤを構成する。具体的には、本形態の発光素子６は、例えば２００ｎｍ以上３６５ｎｍ以下の深紫外光を発することができるよう構成されている。

発光素子６を構成する半導体としては、直接遷移型の窒化物半導体のうち、例えばＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１－ｘ－ｙ}Ｎにて表される組成を有する２～４元系のＩＩＩ族窒化物半導体を用いることができる。ここで、下付きの記号ｘはＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１－ｘ－ｙ}ＮのＡｌ組成比を表し、ｘ及びｙは、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１、の関係を満たす。本形態において、発光素子６を構成する半導体は、ＡｌＧａＮ系の窒化物半導体からなる。ＡｌＧａＮ系の窒化物半導体は、組成がＡｌ_ｚＧａ_１－ｚＮにて表される窒化物半導体であり、下付きの記号ｚは、Ａｌ組成比を表し、０≦ｚ≦１を満たす。なお、発光素子６を構成するＩＩＩ族元素の一部をホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等のＩＩＩ族元素に置き換えてもよく、また、窒素の一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）等のＶ族元素に置き換えてもよい。

発光素子６は、基板６１、バッファ層６２、ｎ型クラッド層６３、活性層６４、電子ブロック層６５、ｐ型クラッド層６６、及びｐ型コンタクト層６７を、この順に積層して構成されている。発光素子６の各層は、これらの積層方向に厚みを有する。

基板６１は、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）単結晶を含むサファイア基板である。本形態において、基板６１の厚みは、４０５μｍ以上、４５５μｍ以下である。なお、基板６１としては、サファイア基板の他に、例えば、窒化アルミニウムからなる窒化アルミニウム基板、窒化アルミニウムガリウムからなる窒化アルミニウムガリウム基板等を用いてもよいが、後述するように基板６１の裏面６１１における結晶成長を防ぐ観点からは、基板６１はサファイア基板とすることが好ましい。

バッファ層６２は、窒化アルミニウムにより形成されている。基板６１がサファイア基板又は窒化アルミニウムガリウム基板である場合、バッファ層６２は、窒化アルミニウムによって形成されることが、基板６１とｎ型クラッド層６３との間の格子不整合を緩和する観点から好ましい。本形態において、バッファ層６２の厚みは、１．８μｍ以上、２．２μｍ以下である。なお、バッファ層６２は前述したものに限定されず、例えば基板６１が窒化アルミニウムガリウム基板である場合、バッファ層６２は、窒化アルミニウムガリウムにより形成されていてもよい。この場合、バッファ層６２は、基板６１のＡｌ組成比に対して±５％程度のＡｌ組成比を有する窒化アルミニウムガリウムにより形成されることが、基板６１とｎ型クラッド層６３との間の格子不整合を緩和する観点から好ましい。

ｎ型クラッド層６３はｎ型ＡｌＧａＮからなり、活性層６４はアンドープのＡｌＧａＮからなり、電子ブロック層６５はｐ型ＡｌＧａＮからなり、ｐ型クラッド層６６はｐ型ＡｌＧａＮからなり、ｐ型コンタクト層６７はｐ型ＧａＮからなる。ｎ型の不純物は、シリコン（Ｓｉ）としたが、シリコンに代えて、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）等を用いてもよい。また、ｐ型の不純物は、マグネシウム（Ｍｇ）としたが、マグネシウムに代えて、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、又は炭素（Ｃ）等を用いてもよい。

活性層６４は、３．４ｅＶ以上のバンドギャップを有し、波長３６５ｎｍ以下の深紫外光を発生させる。特に本形態において、活性層６４は、中心波長が２００ｎｍ以上３６５ｎｍ以下の深紫外光を発生することができるよう構成されている。活性層６４の構造は、例えば井戸層及び障壁層を備える、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造とすることができる。単一量子井戸構造は、井戸層が１つ設けられた構造であり、多重量子井戸構造は、井戸層が複数設けられた構造であり、例えば井戸層と障壁層とを交互に積層することができる。

なお、ウエハＷを利用して製造される発光素子６は、前述したものに限られず、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有すれば他の構成を採用し得る。例えば、ｎ型クラッド層６３は、単層としてもよいし複数層としてもよい。また、活性層６４のうち、例えば障壁層を、ｎ型不純物及びｐ型不純物の少なくとも一方が含まれた層とすることもできる。また、電子ブロック層６５をアンドープのＡｌＧａＮによって構成することも可能である。そして、電子ブロック層６５を、互いにＡｌ組成比が異なる複数層にて構成することも可能である。さらに、発光素子６において電子ブロック層６５を省略し、活性層６４の直上にｐ型クラッド層６６が形成される構成を採用することも可能である。また、ｐ型クラッド層６６を省略してもよい。また、ｐ型コンタクト層６７は、例えば、１０％以下のＡｌ組成比を有するｐ型ＡｌＧａＮによって形成された層でもよい。

また、発光素子６は、ｎ型クラッド層６３上に設けられたｎ側電極６８と、ｐ型コンタクト層６７上に設けられたｐ側電極６９とをさらに備える。ｎ側電極６８は、ｎ型クラッド層６３における活性層６４からの露出面上に形成されている。ｎ側電極６８は、例えば、ｎ型クラッド層６３上にチタン（Ｔｉ）、アルミニウム、チタン、及び金（Ａｕ）が順に積層されてなる。ｐ側電極６９は、ｐ型コンタクト層６７上に形成されている。ｐ側電極６９は、例えば、ｐ型コンタクト層６７上に、ニッケル（Ｎｉ）、金が順に積層されてなる。

（ウエハＷの製造方法）
図４は、ウエハＷの製造装置１を用いてウエハＷを製造する工程を示すフローチャートである。図４を参照しつつ、ウエハＷの製造装置１を用いて、ウエハＷを製造する工程を説明する。本形態のウエハＷの製造方法は、判断工程Ｓ１、コーティング工程Ｓ２、ウエハ形成工程Ｓ３、及びウエハ取出工程Ｓ４を備える。

判断工程Ｓ１は、サセプタ３の複数のポケット部３３のそれぞれの底面３３１に、コーティング層３１が形成されているか否かを判断する工程である。サセプタ３の複数のポケット部３３のそれぞれの底面３３１に、コーティング層３１が形成されていなければコーティング工程Ｓ２に進み、コーティング層３１が形成されていればウエハ形成工程Ｓ３に進む。

コーティング工程Ｓ２は、サセプタ３の複数のポケット部３３のそれぞれの底面３３１に、コーティング層３１を形成する工程である。コーティング工程Ｓ２においては、まず、サセプタ３におけるポケット部３３の底面３３１以外の部位において結晶が成長しないよう、サセプタ３における底面３３１以外の部位をマスクにて被覆する。そして、リアクタ２内の反応室２０に、底面３３１以外がマスクにて被覆されたサセプタ３を配置する。次いで、ヒータ５を作動させ、サセプタ３の温度をコーティング層３１の成長に適した温度にする。本形態のようにコーティング層３１を窒化アルミニウムにて構成する場合は、ヒータ５を用いて、サセプタ３を窒化アルミニウムのエピタキシャル成長に適した１０００℃以上１４００℃以下に昇温させる。

そして、回転軸４を介してサセプタ３を高速回転させながら、アルミニウム源としてのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）及び窒素源としてのアンモニア（ＮＨ_３）を含む原料ガスを導入口２１から反応室２０内に供給し、ポケット部３３の底面３３１上にコーティング層３１をエピタキシャル成長させる。このとき、原料ガスの濃度、流量、及びサセプタ３の温度等を考慮し、コーティング層３１が所望の厚みとなるよう原料ガスの供給時間を調整する。これにより、ポケット部３３の底面３３１に、所望の厚みを有するコーティング層３１が形成される。そして、サセプタ３からマスクを除去することにより、ポケット部３３の底面３３１のみに、所望の厚みを有するコーティング層３１が形成されたサセプタ３を得ることができる。なお、コーティング工程Ｓ２は前述した方法に限られない。例えば、まずマスクにて被覆されていないサセプタ３を反応室２０に配置し、サセプタ３の上面３２及びポケット部３３の底面３３１の双方にコーティング層を形成した後、サセプタ３の上面３２に形成されたコーティング層のみを除去することにより、ポケット部３３の底面３３１のみにコーティング層３１が形成されたサセプタ３を製造することができる。この場合は、サセプタ３の上面３２に形成されたコーティング層を、例えばウェットエッチング、研磨、又は切削等によって除去することが可能である。

判断工程Ｓ１においてサセプタ３の複数のポケット部３３のそれぞれの底面３３１にコーティング層３１が形成されていると判断された場合（図４のＹｅｓの場合）、又は、コーティング工程Ｓ２が終了した場合、ウエハ形成工程Ｓ３が行われる。ウエハ形成工程Ｓ３においては、まず、サセプタ３のポケット部３３の底面３３１に形成されたコーティング層３１の上に基板６１を配置する。基板６１は、ポケット部３３よりも僅かに直径が小さい円形に形成されている。なお、基板６１には、基板６１の結晶方位を示すためのオリエンテーションフラット（いわゆるオリフラ）が形成されていてもよい。

そして、ヒータ５を用いて、基板６１の温度を、バッファ層６２の成長温度に適した温度（本形態においては１０００℃以上１４００℃以下）に昇温する。そして、回転軸４を介してサセプタ３を高速回転させながら、アルミニウム源としてのトリメチルアルミニウム及び窒素源としてのアンモニアを含む原料ガスＧを導入口２１からリアクタ２の反応室２０に供給し、基板６１上に窒化アルミニウムからなるバッファ層６２を形成する。つまり、バッファ層６２及びコーティング層３１のそれぞれは、同様の製法にて形成される。

そして、バッファ層６２上に、ウエハＷの各層（すなわちｎ型クラッド層６３、活性層６４、電子ブロック層６５、ｐ型クラッド層６６、及びｐ型コンタクト層６７）を順次形成する。各層を成長させるにあたっては、基板６１の温度を、各層を成長させるために適した成長温度に適宜調整しつつ、各層を構成する原料ガスＧをリアクタ２の反応室２０に供給する。各層を構成する原料ガスＧとしては、アルミニウム源としてのトリメチルアルミニウム及び窒素源としてアンモニアの他、ガリウム源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、シリコン源としてテトラメチルシラン（ＴＭＳｉ）、及びマグネシウム源としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ_２Ｍｇ）を用いることができる。各層をエピタキシャル成長させるための成長温度、成長圧力、及び成長時間等の製造条件については、各層の構成に応じた一般的な条件とすることができる。以上により、ウエハＷが製造される。

次いで、ウエハ取出工程Ｓ４が行われる。ウエハ取出工程Ｓ４においては、完成したウエハＷがポケット部３３から取り出される。
以上のようにして、ウエハＷが製造され得る。

そして、判断工程Ｓ１からウエハ取出工程Ｓ４までの製造サイクルが繰り返されることによって、多数のウエハＷが製造される。ここで、一度形成されたコーティング層３１を用いた製造サイクルが多数回繰り返された場合、コーティング層３１の摩耗の進行が懸念される。そこで、１つのコーティング層３１を用いた場合の製造サイクルの上限回数を予め決定しておき、１つのコーティング層３１を用いて前記上限回数だけウエハＷの製造工程を行った後は、サセプタ３から使用済のコーティング層３１を研磨によって除去してサセプタ３のみの状態に戻してもよい。そうすると、次の製造サイクルにおいては、判断工程Ｓ１にて、サセプタ３の複数のポケット部３３の底面３３１にコーティング層３１が形成されていないと判断され、コーティング工程Ｓ２において新たなコーティング層３１が形成されることとなる。

以上のようにして製造されたウエハＷは、さらに加工されることによって発光素子６となる。ウエハＷから発光素子６を製造する際には、ウエハＷの一部をｐ型コンタクト層６７の上面から積層方向のｎ型クラッド層６３の途中までエッチングにより除去することによってｎ型クラッド層６３を上側に露出させる。そして、露出したｎ型クラッド層６３の上面にｎ側電極６８を形成し、さらにｐ型コンタクト層６７の上面にｐ側電極６９を形成する。そして、ウエハＷを切断して小片化させることによって、１つのウエハＷから多数の発光素子６が形成される。

（第１の実施の形態の作用及び効果）
本形態のウエハＷの製造方法においては、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層３１が、ウエハＷを構成する基板６１を載置する載置面（本形態においてはポケット部３３の底面３３１）に形成されたサセプタ３を用意する。そして、コーティング層３１の上面に基板６１を配置し、基板６１の上側に、ウエハＷを構成する各層を成長させる。それゆえ、ウエハＷの各層を成長させるための原料ガスＧを基板６１の上面に吹き付けた際に原料ガスＧが基板６１の裏面６１１側に回り込んだ場合であっても、基板６１の裏面６１１において意図しない結晶成長が生じることを抑制することができる。以後、このメカニズムについて詳説する。

まず、図５に示すごとく、比較形態の製造装置を用いてウエハＷを形成する場合について検討する。図５に示す比較形態の製造装置は、サセプタ３のポケット部３３の底面３３１にコーティング層（図１等の符号３１）が形成されていない製造装置である。基板６１上にウエハＷの各層を成長させる際、基板６１は、ウエハＷの各層の成長温度とすべく高温となるが、これに伴って基板６１の外周部が上方に向かって反ることがある。これにより、基板６１の外周部とポケット部３３の底面３３１との間には空隙Ｓが形成され、空隙ＳにウエハＷの各層の原料となる原料ガスＧが回り込む。なお、図５においては、便宜上、基板６１の反りを誇張して表している。

空隙Ｓに回り込んだ原料ガスＧは、基板６１の裏面６１１に結晶を成長させ得る。これは、黒鉛等からなるサセプタ３のポケット部３３の底面３３１よりも、サファイアからなる基板６１の裏面６１１の方が、原料ガスＧの反応性が高いためである。特に、基板６１の直上に形成されるバッファ層６２を構成する原料ガスＧは基板６１との反応性がよく、基板６１の裏面６１１において成長が促されやすい。

基板６１の裏面６１１において意図しない結晶成長が生じた場合、完成したウエハＷから形成される発光素子６の性能が低下するおそれがある。さらに、図５に示すごとく、基板６１の中央部のみがヒータ５に熱された高温のサセプタ３に接触するため、基板６１の中心部においては、サセプタ３からの熱伝達、及びサセプタ３からの熱放射を特に受けやすい。そのため、上から見たときの基板６１の中央部のみにおいて、ウエハＷの各層の異常成長が生じ、製造されたウエハＷの中央部のみが白濁する現象が生じることがある。こうなると、ウエハＷの中央部は発光素子６として利用することができなくなり、ウエハＷの歩留まりが著しく悪化する。

一方、図１に示すごとく、本形態のウエハＷの製造方法においては、ポケット部３３の底面３３１に、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層３１が形成されている。ここで、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するウエハＷの原料となる原料ガスＧは、サファイアからなる基板６１の裏面６１１よりもＡｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層３１の表面において反応しやすい。そのため、本形態においては、ウエハＷの各層の形成時、基板６１の外周部が上側に反って基板６１の裏面６１１側に原料ガスＧが流入した場合、コーティング層３１の表面において、原料ガスＧの反応が促進されて結晶の成長が生じることとなる。このように、基板６１の裏面６１１側に回り込んだ原料ガスＧはコーティング層３１の表面に吸収されやすいため、基板６１の裏面６１１において結晶が成長することを抑制することができる。さらに、基板６１の外周部が上側に反って基板６１の中央部のみがコーティング層３１に接触している場合であっても、基板６１はコーティング層３１を介してサセプタ３に接触するため、基板６１の中心部の過剰な温度上昇を抑制することができる。これにより、上側から見たときの基板６１の中央部のみにおいて、ウエハＷの各層の異常成長が生じてウエハＷの中央部のみ白濁する現象が生じることを抑制することができる。

また、ウエハＷは、積層されたＡｌＧａＮ系の窒化物半導体を有し、コーティング層３１は、Ａｌ組成比が８０％以上のＡｌＧａＮ系の窒化物半導体（本形態においては窒化アルミニウム）からなる。それゆえ、ウエハＷの各層の原料ガスＧが基板６１の裏面６１１側に回り込んだ場合、原料ガスＧは、基板６１の裏面６１１よりもコーティング層３１の表面において反応しやすくなるため、基板６１の裏面６１１において結晶成長が生じることを抑制することができる。

また、コーティング層３１は、バッファ層６２と同じ材料（すなわち窒化アルミニウム）からなる。ここで、前述のごとく、バッファ層６２は、基板６１の直上に形成される層であり、その原料ガスＧが基板６１の裏面６１１と反応しやすい。そこで、コーティング層３１をバッファ層６２と同じ材料にて形成することにより、基板６１の裏面６１１側に回り込んだバッファ層６２の原料ガスＧは、基板６１の裏面６１１よりもコーティング層３１表面において反応しやすくなる。その結果、バッファ層６２の原料ガスＧによって基板６１の裏面６１１に結晶成長が生じることを抑制することができる。

また、基板６１は、サファイア基板である。それゆえ、ウエハＷの各層の原料ガスＧが基板６１の裏面６１１側に回り込んだ場合、サファイアからなる基板６１の裏面６１１よりもＡｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層３１の表面において反応しやすい。そのため、基板６１の裏面６１１において結晶成長が生じることを一層抑制することができる。

また、コーティング層３１の厚みは、３μｍ以上である。サセプタ３は、コーティング層３１が形成された状態で、ウエハＷを交換しながら複数回使用され得るところ、コーティング層３１の厚みを３μｍ以上とすることにより、コーティング層３１が早期に摩耗し使用不能となることを防止することができる。

また、コーティング層３１の厚みは、２０μｍ以下である。それゆえ、コーティング層３１を製造する際の時間短縮及び原料ガスの量を削減することができるとともに、ウエハＷ製造中におけるサセプタ３の回転によって基板６１がポケット部３３から飛び出ることを防止しやすい。

以上のごとく、本形態によれば、基板の裏面において結晶が成長することを抑制することができるウエハの製造方法及びサセプタを提供することができる。

［第２の実施の形態］
図６は、本形態におけるウエハＷの製造装置１の模式的な断面図である。本形態は、サセプタ３の上面３２に堆積層３４が形成された形態である。サセプタ３の上面３２に形成された堆積層３４は、サセプタ３のポケット部３３の底面３３１に形成されたコーティング層３１と同じ組成を有する。堆積層３４は、サセプタ３の上面３２全体に形成されている。また、堆積層３４の厚みは、コーティング層３１の厚みよりも大きくすることができるが、これに限られない。

堆積層３４は、例えば、サセプタ３にマスクをせずにサセプタ３にコーティング層３１を形成することによって、コーティング層３１の形成と同時に形成することができる。すなわち、コーティング層３１の原料ガスが、ポケット部３３の底面３３１において反応することによってコーティング層３１が形成され、サセプタ３の上面３２において反応することによって堆積層３４が形成される。また、堆積層３４は、ウエハＷ製造時に、ウエハＷの原料ガスＧがサセプタ３の上面３２に吹き付けられることによってサセプタ３の上面３２において結晶成長して形成されることもあり、ＡｌＧａＮ系の窒化物半導体を含み得る。

その他は、第１の実施の形態と同様である。
なお、第２の実施の形態以降において用いた符号のうち、既出の形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

（第２の実施の形態の作用及び効果）
本形態においても、第１の実施の形態と同様の作用及び効果を有する。

［第３の実施の形態］
図７は、本形態におけるウエハＷの製造装置１の模式的な断面図である。本形態は、サセプタ３表面全体に、セラミック層３５を形成し、セラミック層３５を介してサセプタ３のポケット部３３の底面３３１にコーティング層３１を配置した形態である。

セラミック層３５は、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）、熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）等からなるコーティングであるが、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層３１とは異なる。セラミック層３５は、黒鉛等からなるサセプタ３が、リアクタ２の反応室２０内において、高温環境下で水素、アンモニア等のエッチング性ガスに曝されることに起因して腐食することを防止する役割を有する。そして、本形態において、コーティング層３１は、セラミック層３５を介してポケット部３３の底面３３１に形成されている。また、セラミック層３５を介してサセプタ３の上面３２全体に、堆積層３４が形成されている。なお、図７におけるセラミック層３５は、便宜上、その厚みを誇張して表している。
その他の構成は、第２の実施の形態と同様である。

（第３の実施の形態の作用及び効果）
本形態においては、サセプタ３表面全体にセラミック層３５が形成されているため、前述の図５に示すごとく基板６１の外周部が上側に反った場合であっても、基板６１の中央部は、コーティング層３１及びセラミック層３５の双方を介してサセプタ３と熱的に接触することとなる。そのため、基板６１の中央部においてウエハＷが異常成長し、ウエハＷの中央部のみが白濁することを一層防止しやすい。
その他、本形態においても、第２の実施の形態と同様の作用及び効果を有する。

（実験例）
本実験例は、図７に示すごとく、第３の実施の形態における製造装置１と基本構造を同じくする製造装置１の実施例と、図８に示すごとく、ポケット部３３の底面３３１にコーティング層（図７の符号３１参照）が存在しないこと以外は実施例と概ね同様の製造装置９の比較例１及び比較例２とにおいて、製造されたウエハＷの状態を確認した実験例である。比較例１と比較例２とでは、堆積層３４の厚み及び堆積層３４の材質が異なる。

実施例、比較例１及び比較例２のそれぞれの各部寸法及び各部材質につき、下記表１に記載し、実施例、比較例１、及び比較例２のそれぞれを用いて製造されるウエハＷの各部寸法、及び面内合格率を表２に示している。なお、表２における「面内合格率」は、ウエハＷを厚み方向から見たときにおける、ウエハＷの全面積に対する、ウエハＷにおいて異常成長が生じていない部分の面積の総面積の割合である。ウエハＷにおいて異常成長が生じた箇所とは、例えば基板６１上においてウエハＷに白濁が生じている箇所、又は、基板６１の裏面６１１において結晶成長が生じることによって変色している箇所等である。

表２から分かるように、サセプタ３の底面３３１にコーティング層３１を形成した実施例は、サセプタ３の底面３３１にコーティング層３１を形成していない比較例１及び比較例２のいずれよりも面内合格率が高くなっているとともに、面内合格率が１００％となっている。それゆえ、サセプタ３の底面３３１にコーティング層３１を形成することにより、ウエハＷの面内合格率を確保できるため、ウエハＷにおいて発光素子６として使用不能な箇所が形成されて歩留まりが悪化することを防止することができる。

また、比較例１と比較例２とは、表１から分かるように互いに堆積層３４の厚みが異なっているが、堆積層３４の厚みが大きい比較例１の方が、比較例２よりも面内合格率が高くなっていることが表２から分かる。そのため、サセプタ３の上面３２の堆積層３４の厚みが大きい程、製造されるウエハＷの面内合格率が高くなるものと推論することができる。つまり、サセプタ３の上面３２の堆積層３４は、面内合格率向上の観点からは、可能な限り厚いことが好ましい。かかる観点から実施例を検討すると、実施例においてはサセプタ３の上面３２の堆積層３４の厚みが１８μｍにて面内合格率が１００％となっているため、本実施例においてはサセプタ３上面の堆積層３４の厚みが１８μｍ以上となる場合において高い面内合格率が得られるものと推論することができる。

［第４の実施の形態］
図９は、本形態におけるウエハＷの製造装置１の模式的な断面図である。本形態は、基本的な構成を第２の実施の形態と同様としつつ、サセプタ３のポケット部３３の側面３３２にもコーティング層３１が形成された形態である。つまり、本形態において、コーティング層３１は、サセプタ３のポケット部３３の底面３３１上のみではなく、ポケット部３３の側面３３２、及びサセプタ３の上面３２にも形成されている。なお、本形態においては、サセプタ３の表面に、第３の実施の形態におけるセラミック層（符号３５）は形成されていない。
その他は、第２の実施の形態と同様である。

（第４の実施の形態の作用及び効果）
本形態は、ポケット部３３の側面３３２にもコーティング層３１が形成されている。ここで、ウエハＷの原料ガスＧが基板６１の裏面６１１側に回り込む場合は、必ずポケット部３３の側面３３２付近を通過するため、ポケット部３３の側面３３２にコーティング層３１を形成することにより、基板６１の裏面６１１側に回り込もうとするウエハＷの原料ガスＧを、ポケット部３３の側面３３２に配されたコーティング層３１によって吸収することができる。
その他、第１の実施の形態と同様の作用効果を有する。

（実施の形態のまとめ）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、前述した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

（発明の実施態様）
次に、以上説明した実施の形態から把握される本発明の実施態様について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］本発明の第１の実施態様は、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するウエハＷの製造方法であって、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層３１が、前記ウエハＷを構成する基板６１を載置する載置面３３１に形成されたサセプタ３を用意し、前記コーティング層３１における前記載置面３３１と反対側の面に、前記基板６１を配置し、前記基板６１における前記コーティング層３１と反対側に、前記ウエハＷを構成する各層を成長させる、ウエハＷの製造方法である。
これにより、ウエハＷの各層を成長させるための原料ガスＧを基板６１の上面に吹き付けた際に原料ガスＧが基板６１の裏面６１１側に回り込んだ場合であっても、基板６１の裏面６１１において意図しない結晶成長が生じることを抑制することができる。

［２］本発明の第２の実施態様は、第１の実施態様のウエハＷの製造方法において、前記ウエハＷが、積層されたＡｌＧａＮ系の窒化物半導体を有し、前記コーティング層３１が、Ａｌ組成比が８０％以上のＡｌＧａＮ系の窒化物半導体からなることである。
これにより、ウエハＷの各層の原料ガスＧが基板６１の裏面６１１側に回り込んだ場合、原料ガスＧは、基板６１の裏面６１１よりもコーティング層３１の表面において反応しやすくなるため、基板６１の裏面６１１において結晶成長が生じることを抑制することができる。

［３］本発明の第３の実施態様は、第１又は第２の実施態様のウエハＷの製造方法において、前記ウエハＷが、前記基板６１における前記載置面３３１と反対側の面に形成されたバッファ層６２を有し、前記コーティング層３１が、前記バッファ層６２と同じ材料からなることである。
これにより、基板６１の裏面６１１側に回り込んだバッファ層６２の原料ガスＧは、基板６１の裏面６１１よりもコーティング層３１表面において反応しやすくなるため、バッファ層６２の原料ガスＧによって基板６１の裏面６１１に結晶成長が生じることを抑制することができる。

［４］本発明の第４の実施態様は、第１～第３のいずれかの実施態様のウエハＷの製造方法において、前記基板６１が、サファイア基板であることである。
これにより、ウエハＷの各層の原料ガスＧが基板６１の裏面６１１側に回り込んだ場合、サファイアからなる基板６１の裏面６１１よりもＡｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層３１の表面において反応しやすくなるため、基板６１の裏面６１１において結晶成長が生じることを一層抑制することができる。

［５］本発明の第５の実施態様は、第１～第４のいずれかの実施態様のウエハＷの製造方法において、前記コーティング層３１の厚みが、３μｍ以上であることである。
これにより、コーティング層３１が早期に摩耗し使用不能となることを防止することができる。

［６］本発明の第６の実施態様は、第５の実施態様のウエハＷの製造方法において、前記コーティング層３１の厚みが、２０μｍ以下であることである。
これにより、コーティング層３１を製造する際の時間短縮及び原料ガスの量を削減することができるとともに、ウエハＷ製造中におけるサセプタ３の回転によって基板６１がポケット部３３から飛び出ることを防止しやすい。

［７］本発明の第７の実施態様は、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するウエハＷの製造に用いられるサセプタ３であって、前記ウエハＷを構成する基板６１を載置する載置面３３１に、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層３１が形成されている、サセプタ３である。
かかるサセプタ３を用いてウエハＷを製造することにより、ウエハＷの各層を成長させるための原料ガスＧを基板６１の上面に吹き付けた際に原料ガスＧが基板６１の裏面６１１側に回り込んだ場合であっても、基板６１の裏面６１１において意図しない結晶成長が生じることを抑制することができる。

３…サセプタ
３１…コーティング層
３３１…底面（載置面）
６１…基板
６２…バッファ層
Ｗ…ウエハ

Claims (7)

1. Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するウエハの製造方法であって、
   Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層が、前記ウエハを構成する基板を載置する載置面に形成されたサセプタを用意し、
   前記コーティング層における前記載置面と反対側の面に、前記基板を配置し、
   前記基板における前記コーティング層と反対側に、前記ウエハを構成する各層を成長させる、
   ウエハの製造方法。
2. 前記ウエハは、積層されたＡｌＧａＮ系の窒化物半導体を有し、
   前記コーティング層は、Ａｌ組成比が８０％以上のＡｌＧａＮ系の窒化物半導体からなる、
   請求項１に記載のウエハの製造方法。
3. 前記ウエハは、前記基板における前記載置面と反対側の面に形成されたバッファ層を有し、
   前記コーティング層は、前記バッファ層と同じ材料からなる、
   請求項１又は２に記載のウエハの製造方法。
4. 前記基板は、サファイア基板である、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウエハの製造方法。
5. 前記コーティング層の厚みは、３μｍ以上である、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のウエハの製造方法。
6. 前記コーティング層の厚みは、２０μｍ以下である、
   請求項５に記載のウエハの製造方法。
7. Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するウエハの製造に用いられるサセプタであって、
   前記ウエハを構成する基板を載置する載置面に、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つの元素とＮとを含有するコーティング層が形成されている、
   サセプタ。

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