JP2010080614A - 基板トレイ及びその基板トレイを備えた気相成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異方的な反りが生じる窒化物系半導体基板を用いて素子を形成する場合に、製造歩留の低下を抑制することが可能な基板ホルダを提供する。
【解決手段】この基板ホルダ１００は、窒化物系半導体基板１０が載置される座ぐり部１１０内に形成された凹部１２０と、座ぐり部１１０内に設けられ、凹部１２０の外周部側に配された外周面１３０とを備えている。そして、外周面１３０は、凹部１２０の底面部からＡ１方向の線Ｌ１上に位置する部分（ａ点およびａ点近傍部分、ｃ点およびｃ点近傍部分）までの高さｈ１が、凹部１２０の底面部からＢ１方向の線Ｌ２上に位置する部分（ｂ点およびｂ点近傍部分、ｄ点およびｄ点近傍部分）までの高さｈ２よりも高くなるように形成されている。
【選択図】図６

Description

この発明は、基板トレイおよびその基板トレイを備えた気相成長装置に関し、特に、窒化物系半導体基板を保持する基板トレイおよびその基板トレイを備えた気相成長装置に関する。

半導体ウェハ上に化合物半導体膜を成長させる場合、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法などの気相成長法が用いられる。

ＭＯＣＶＤ法を用いて半導体膜を成長させる場合、基板ホルダ上に半導体ウェハ（半導体基板）を保持した状態で所定温度に半導体ウェハを加熱し、原料ガスを半導体ウェハと接触させることによって半導体ウェハ上に化合物半導体膜を堆積させる。

半導体ウェハを保持する基板ホルダには、一般的に、上面から凹んだ座ぐり部が形成されている。そして、この座ぐり部内に半導体ウェハが配置された状態で、半導体ウェハ上に化合物半導体膜が形成される。

しかしながら、化合物半導体膜を形成する際に半導体ウェハを高温に加熱すると、半導体ウェハが凹状に反るため、従来の基板ホルダでは、半導体ウェハの周縁部が座ぐり部の底面から離間するという不都合が生じる。この場合、半導体ウェハの中心部は基板ホルダと接触しているものの、半導体ウェハの周縁部は基板ホルダから離間するため、半導体ウェハの中心部と周縁部とで基板温度に差が生じる。すなわち、半導体ウェハの面内温度分布が不均一になる。

そして、半導体ウェハの面内温度分布が不均一な状態で化合物半導体膜が形成されると、化合物半導体膜の組成が不均一になるなどの不都合が生じる。このような半導体ウェハを用いて半導体レーザ素子などの発光素子を形成した場合、半導体ウェハの中心部に形成される素子と、半導体ウェハの周辺部に形成される素子とで発光波長が変化する。このため、素子特性のばらつきが大きくなるので、製造歩留が低下するという問題点があった。

そこで、従来、半導体ウェハの面内温度分布の均一化を図るための構造が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、基板ホルダの凹部（座ぐり部）内に、この凹部の側壁部側が高くなるような段差部が設けられた構造が提案されている。上記した構造を有する従来の基板ホルダでは、半導体ウェハが加熱されて反りが生じた場合でも、半導体ウェハの中央部と周辺部の双方が基板ホルダと当接もしくは近接するので、半導体ウェハの面内温度分布を均一にすることが可能となる。

なお、上記特許文献１に記載の基板ホルダは、ＧａＡｓ基板やサファイア基板などの等方的な反りが生じる基板（半導体ウェハ）を想定した構造となっている。

一方、近年、窒化物系半導体基板（窒化物系半導体ウェハ）を用いて形成される窒化物系半導体レーザ素子が注目されている。このような窒化物系レーザ素子では、結晶欠陥が集中する領域である高転位密度領域と、結晶欠陥の非常に少ない領域である低転位密度領域とがストライプ状に併存している窒化物系半導体基板を用いることによって、素子特性の優れたレーザ素子を得ることができる。
特開平１１−５４４３７号公報

しかしながら、上記した窒化物系半導体基板では、化合物半導体膜の形成時に、ストライプに沿った方向の反りがそれと直交する方向の反りよりも大きい異方的な反りが生じる。このため、等方的な反りを想定した従来の基板ホルダでは、面内温度分布の均一化を図ることが困難になるという不都合がある。また、窒化物系半導体基板の安定保持が困難になるという不都合もある。その結果、異方的な反りが生じる窒化物系半導体基板を用いて素子を形成する場合には、製造歩留の低下を抑制することが困難になるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、異方的な反りが生じる窒化物系半導体基板を用いて素子を形成する場合に、製造歩留の低下を抑制することが可能な基板ホルダおよびその基板ホルダを備えた気相成長装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による基板ホルダは、窒化物系半導体基板を保持する基板ホルダであって、窒化物系半導体基板が載置される載置領域に形成された凹部と、載置領域に設けられ、凹部の外周部側に配された外周面とを備えている。そして、外周面は、凹部の中心を通るとともに面内方向における第１方向の線上に位置する部分が、凹部の中心を通り第１方向と直交する第２方向の線上に位置する部分よりも上方に位置している。

この第１の局面による基板ホルダでは、上記のように構成することによって、窒化物系半導体基板を保持する際に、反りの大きい方向を第１方向と一致させ、反りの小さい方向を第２方向と一致させて保持することにより、窒化物系半導体基板に異方的な反りが生じた場合でも、窒化物系半導体基板を均一に加熱し易くすることができる。このため、窒化物系半導体基板を用いて、たとえば窒化物系半導体レーザ素子を形成した場合でも、面内温度分布が不均一になることに起因して、窒化物系半導体基板の中心部に形成される半導体レーザ素子と、窒化物系半導体基板の周辺部に形成される半導体レーザ素子とで発光波長が変化するという不都合が生じるのを抑制することができる。なお、上記のように構成することにより、窒化物系半導体基板を安定保持することができる。これにより、素子特性のばらつきを抑制することができるので、製造歩留の低下を抑制することができる。

上記第１の局面による基板ホルダにおいて、好ましくは、外周面は、曲面からなり、第１方向の線上に位置する部分から第２方向の線上に位置する部分にかけて徐々に変化するように構成されている。このように構成すれば、より窒化物系半導体基板を均一に加熱し易くすることができるので、容易に、製造歩留の低下を抑制することができる。

上記第１の局面による基板ホルダにおいて、好ましくは、凹部は、底面部と側壁部とを含み、窒化物系半導体基板と底面部とが接触することなく、側壁部と外周面との角部で窒化物系半導体基板と線接触するように構成されている。このように構成すれば、窒化物系半導体基板と基板ホルダとの接触面積を小さくすることができるので、容易に、窒化物系半導体基板を均一に加熱することができる。

この場合において、載置された窒化物系半導体基板に反りが生じた際に、側壁部と外周面との角部の少なくとも一部が窒化物系半導体基板と線接触するように基板ホルダが構成されていてもよい。

上記第１の局面による基板ホルダにおいて、凹部の底面部は、すり鉢状に湾曲した形状に形成されていてもよい。

この場合において、すり鉢状に湾曲した底面部は、窒化物系半導体基板の反りに合わせた形状に形成されているのが好ましい。

上記すり鉢状に湾曲した底面部を含む凹部が形成された基板ホルダにおいて、凹部の底面部は、載置された窒化物系半導体基板に反りが生じた際に、窒化物系半導体基板と面接触するように形成されているのが好ましい。このように構成することによって、容易に、窒化物系半導体基板を均一に加熱することができる。

この発明の第２の局面による基板ホルダは、窒化物系半導体基板を保持する基板ホルダであって、窒化物系半導体基板が載置される載置領域に形成され、窒化物系半導体基板を支持する複数の突起部を備えている。

この第２の局面による基板ホルダでは、上記のように、窒化物系半導体基板を支持する複数の突起部を備えることによって、この突起部により、窒化物系半導体基板が点接触で支持されるので、窒化物系半導体基板と基板ホルダとの接触面積をより小さくすることができる。このため、容易に、窒化物系半導体基板を均一に加熱し易くすることができるので、素子特性のばらつきを容易に抑制することができる。また、上記のように構成することにより、窒化物系半導体基板を安定保持することができる。その結果、製造歩留の低下を容易に抑制することができる。

なお、この場合において、基板ホルダからの熱伝導による部分的な温度上昇を抑制するという観点から、突起部と窒化物系半導体基板との接触面積はできるだけ小さくするのが好ましい。

上記第２の局面による基板ホルダにおいて、好ましくは、載置領域には、４つの突起部が形成されており、平面的に見た場合に、突起部を結ぶ線によって正方形が形成されるように突起部が配置されている。このように構成すれば、窒化物系半導体基板に反りが生じた場合でも、この突起部により、窒化物系半導体基板を確実に（均等に）支持することができる。

上記第２の局面による基板ホルダにおいて、載置領域に形成された凹部と、載置領域に設けられ、凹部の外周部側に配された外周面とをさらに備え、突起部を、外周面の領域に、上方に突出するように設けることができる。

上記第２の局面による基板ホルダにおいて、好ましくは、凹部は、すり鉢状に湾曲した形状に形成された底面部を含み、窒化物系半導体基板と底面部とが接触することなく、窒化物系半導体基板が、突起部により点接触で支持される。このように構成すれば、窒化物系半導体基板に反りが生じた際に、凹部の底面部から窒化物系半導体基板までの距離のばらつきを小さくすることができる。これにより、容易に、窒化物系半導体基板を均一に加熱することができる。

上記第２の局面による基板ホルダにおいて、突起部は、取り外し可能に構成することができる。このように構成すれば、突起部が破損した場合に突起部を交換することができるので、基板ホルダの寿命を長くすることができる。これにより、ランニングコストを低減することができる。

この発明の第３の局面による気相成長装置は、上記第１または第２の局面による基板ホルダと、この基板ホルダを露出させるための開口部を含み、原料ガスを基板ホルダに載置されている窒化物系半導体基板と平行に流すフローチャネルと、基板ホルダの下部側に設けられ、窒化物系半導体基板を加熱する加熱部とを備える気相成長装置である。このように構成すれば、容易に、異方的な反りが生じる窒化物系半導体基板を用いて素子を形成する場合に、製造歩留の低下を抑制することが可能な気相成長装置を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、異方的な反りが生じる窒化物系半導体基板を用いて素子を形成する場合に、製造歩留の低下を抑制することが可能な基板ホルダおよびその基板ホルダを備えた気相成長装置を容易に得ることができる。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による気相成長装置の概略断面図である。図２は、本発明の第１実施形態による基板ホルダの断面図である。図３および図４は、基板ホルダに保持される窒化物系半導体基板の平面図である。図５および図６は、本発明の第１実施形態による基板ホルダの構造を説明するための図である。なお、図６（ａ）は、図５のＡ−Ａ線に沿った断面を示しており、図６（ｂ）は、図５のＢ−Ｂ線に沿った断面を示している。まず、図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態による気相成長装置および基板ホルダ１００について説明する。

第１実施形態による気相成長装置は、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置からなる。具体的には、図１に示すように、気相成長装置は、窒化物系半導体基板（窒化物系半導体ウェハ）１０を保持する基板ホルダ１００と、原料ガスを窒化物系半導体基板１０上に効率よく導くためのフローチャネル２０と、発熱源となるサセプタ３０と、サセプタ３０を加熱するＲＦコイル４０とを備えている。なお、ＲＦコイル４０は、本発明の「加熱部」の一例である。

フローチャネル２０は、石英ガラスなどから構成されている。なお、石英ガラス以外には、たとえば、カーボン、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ボロンナイトライド（ＢＮ）、タンタルカーバイド（ＴａＣ）などを用いることもできる。

また、フローチャネル２０は、ガス供給口（図示せず）とガス排気口（図示せず）とを有しており、ガス供給口とガス排気口との途中に開口部２１が形成されている。この開口部２１は、基板ホルダ１００の上面をフローチャネル２０の内部に露出させる機能を有している。また、基板ホルダ１００上には、図１および図２に示すように、窒化物系半導体基板１０が載置される。この窒化物系半導体基板１０は、基板ホルダ１００によって、開口部２１に面するように保持される。

発熱源となるサセプタ３０は、カーボンなどからなり、その上部には上記基板ホルダ１００が載置されている。このサセプタ３０の表面には、窒化物系半導体基板１０上に形成される窒化物半導体膜に不純物が混入するのを抑制するために、たとえばグラファイトや炭化ケイ素などが約１００μｍの厚みでコーティングされている。また、サセプタ３０は、上記ＲＦコイル４０によって加熱され、基板ホルダ１００を介して、基板ホルダ１００上に保持されている窒化物系半導体基板１０を所定の温度に加熱する。なお、上記ＲＦコイル４０は、基板ホルダ１００の下部側に設けられている。

上記のように構成された気相成長装置では、フローチャネル２０内にガス供給口からガス排気口に向かって原料ガスが窒化物系半導体基板１０と平行に流れる。そして、窒化物系半導体基板１０が所定の温度に加熱された状態で、この窒化物系半導体基板１０がフローチャネル２０内部を流れる原料ガスと接触する。これにより、窒化物系半導体基板１０上に窒化物半導体膜が形成される。なお、原料ガスは、ガス供給口から供給され、フローチャネル２０内を流れて、窒化物系半導体基板１０上で窒化物半導体膜の成長に寄与する一方、窒化物半導体膜の成長に寄与しない原料ガスは、ガス排気口から排出される。

基板ホルダ１００上に保持される窒化物系半導体基板１０は、ＧａＮ基板（たとえば２インチ基板）からなる。この窒化物系半導体基板１０は、図３に示すように、他の領域よりも結晶欠陥が多い高転位密度領域１０ａと、高転位密度領域１０ａよりも結晶欠陥の少ない低転位密度領域１０ｂとが、周期的に［１−１００］方向に延びるように設けられている。すなわち、結晶欠陥が集中する領域である高転位密度領域１０ａと、結晶欠陥の非常に少ない領域である低転位密度領域１０ｂとが、ストライプ状に併存している。

窒化物系半導体基板１０上に形成される窒化物半導体膜は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮおよびこれらの混晶などからなる。また、第１実施形態では、窒化物系半導体基板１０上に窒化物半導体膜が形成されることによって、窒化物系半導体レーザ素子が形成される。なお、窒化物系半導体基板１０上に窒化物半導体膜を形成するための原料ガスには、ＩＩＩ族元素（Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ）の原料ガスであるＭＯ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ）ガスおよびＶ族元素（Ｎ）の原料ガスであるＮＨ₃が用いられる。そして、これらの原料ガスが、キャリアガスとともにフローチャネル２０内に流される。

また、窒化物系半導体基板１０が加熱されて、窒化物系半導体基板１０上に窒化物半導体膜が形成されると、窒化物系半導体基板１０と窒化物半導体膜（たとえばＡｌＧａＮ層）との熱膨張係数差などに起因して、窒化物系半導体基板１０に凹状の反りが生じる。この反りは、図４に示すように、［１−１００］方向で大きく、［１１−２０］方向で小さい。すなわち、ＧａＮ基板からなる窒化物系半導体基板１０は、窒化物半導体膜の形成時に、異方的な反りが生じる。

また、窒化物系半導体基板１０が保持される基板ホルダ１００は、石英ガラスやカーボンなどから構成されている。この基板ホルダ１００には、図２に示すように、上面から凹んだ座ぐり部１１０が形成されており、この座ぐり部１１０内に窒化物系半導体基板１０が載置される。すなわち、座ぐり部１１０内が、窒化物系半導体基板１０が載置される載置領域となる。

ここで、第１実施形態では、基板ホルダ１００の座ぐり部１１０内に、底面部と側壁部とを有する凹部１２０が形成されており、座ぐり部１１０内である凹部１２０の外周部側には外周面１３０が配されている。この外周面１３０は、図５および図６に示すように、凹部１２０の中心Ｏを通るとともに、Ａ１方向の線Ｌ１上に位置する部分（ａ点およびａ点近傍部分、ｃ点およびｃ点近傍部分）が、Ａ１方向と直交するＢ１方向の線Ｌ２上に位置する部分（ｂ点およびｂ点近傍部分、ｄ点およびｄ点近傍部分）よりも上方に位置している。具体的には、凹部１２０の底面部からＡ１方向の線Ｌ１上に位置する部分（ａ点およびａ点近傍部分、ｃ点およびｃ点近傍部分）までの高さｈ１（図６（ａ）参照）が、凹部１２０の底面部からＢ１方向の線Ｌ２上に位置する部分（ｂ点およびｂ点近傍部分、ｄ点およびｄ点近傍部分）までの高さｈ２（図６（ｂ）参照）よりも高くなるように外周面１３０が形成されている。また、凹部１２０は、基板ホルダ１００の上面から凹部１２０の底面部までの深さｄ１が一定となるように形成されている。さらに、凹部１２０は、平面的に見て円形形状を有しており、窒化物系半導体基板１０の平面積よりも小さい平面積となるように形成されている。なお、Ａ１方向およびＢ１方向は、それぞれ、本発明の「第１方向」および「第２方向」の一例である。

また、第１実施形態では、外周面１３０は曲面から構成されており、Ａ１方向の線Ｌ１上に位置する部分からＢ２方向の線Ｌ２上に位置する部分にかけて徐々に変化するように形成されている。すなわち、外周面１３０は、窒化物系半導体基板１０が、その［１−１００］方向がＡ１方向と一致するように基板ホルダ１００上に載置（保持）された際に、窒化物系半導体基板１０の異方的な反りに合うように連続的に変化（湾曲）している。

なお、窒化物系半導体レーザ素子における発光波長のばらつきを抑制するためには、発光層（活性層）の組成を均一にする必要がある。このため、発光層（活性層）の形成は、窒化物系半導体基板１０が均一に加熱された状態（面内温度分布が均一な状態）で形成されることが望まれる。そのため、第１実施形態では、発光層（活性層）の形成時において、窒化物系半導体基板１０が均一に加熱されている状態にするために、基板ホルダ１００の外周面１３０の形状が、少なくとも、発光層（活性層）の形成時における窒化物系半導体基板１０の異方的な反りに合うように形成されている。

また、第１実施形態では、基板ホルダ１００は、図６に示すように、窒化物系半導体基板１０に異方的な反りが生じた際に、凹部１２０の側壁部と外周面１３０との角部で、窒化物系半導体基板１０と線接触するように構成されている。この際、窒化物系半導体基板１０と凹部１２０の底面部とが接触しないように、外周面１３０の高さが設定されている。なお、上述したように、凹部１２０が平面的に見て円形形状を有しているため、上記角部も平面的に見て円形状に形成されている。

さらに、第１実施形態では、窒化物系半導体基板１０の平面積を二等分する内周円Ｒ（図３参照）で角部と線接触するように、凹部１２０および外周面１３０が形成されている。これにより、窒化物系半導体基板１０の重心付近で加熱することが可能となるので、窒化物系半導体基板１０の面内温度分布を均一化し易くすることができる。

なお、角部と窒化物系半導体基板１０との線接触は、角部の全周にわたって一様に接触するように形成されているのが好ましいが、角部の一部が窒化物系半導体基板１０と線接触するように形成されていてもよい。

第１実施形態では、上記のように、外周面１３０を、凹部１２０の中心Ｏを通るとともに、面内方向におけるＡ１方向の線Ｌ１上に位置する部分が、Ａ１方向と直交するＢ１方向の線Ｌ２上に位置する部分よりも上方に位置するように形成することによって、窒化物系半導体基板１０を基板ホルダ１００上に保持する際に、反りの大きい方向（［１−１００］方向）をＡ１方向と一致させ、反りの小さい方向（［１１−２０］方向）をＢ１方向と一致させて保持することにより、窒化物系半導体基板１０に異方的な反りが生じた場合でも、窒化物系半導体基板１０を均一に加熱し易くすることができる。このため、窒化物系半導体基板１０を用いて、窒化物系半導体レーザ素子を形成する場合に、面内温度分布が不均一になることに起因して、窒化物系半導体基板１０の中心部に形成される半導体レーザ素子と、窒化物系半導体基板１０の周辺部に形成される半導体レーザ素子とで発光波長が変化するという不都合が生じるのを抑制することができる。これにより、素子特性のばらつきを抑制することができるので、製造歩留の低下を抑制することができる。なお、上記した構成により、窒化物系半導体基板１０を安定保持することができる。

また、第１実施形態では、Ａ１方向の線Ｌ１上に位置する部分からＢ１方向の線Ｌ２上に位置する部分にかけて徐々に変化するように外周面１３０を形成することによって、より窒化物系半導体基板１０を均一に加熱し易くすることができるので、容易に、製造歩留の低下を抑制することができる。

また、第１実施形態では、窒化物系半導体基板１０と凹部１２０の底面部とが接触することなく、凹部１２０の側壁部と外周面１３０との角部で窒化物系半導体基板１０と線接触するように構成することによって、窒化物系半導体基板１０と基板ホルダ１００との接触面積を小さくすることができるので、容易に、窒化物系半導体基板１０を均一に加熱することができる。

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態による基板ホルダの断面図である。図８は、本発明の第２実施形態による基板ホルダの一部を示した平面図である。図９は、本発明の第２実施形態による基板ホルダの断面の一部を示した図である。なお、図９（ａ）は、図８のＡ−Ａ線に沿った断面を示しており、図９（ｂ）は、図８のＢ−Ｂ線に沿った断面を示している。次に、図７〜図９を参照して、本発明の第２実施形態による基板ホルダ２００について説明する。なお、第２実施形態による気相成長装置は、上記第１実施形態の気相成長装置と基板ホルダのみが異なるものであるため、その説明は省略する。

第２実施形態による基板ホルダ２００は、上記第１実施形態と同様、石英ガラスやカーボンなどから構成されている。この基板ホルダ２００には、図７に示すように、上面から凹んだ座ぐり部２１０が形成されており、この座ぐり部２１０内に窒化物系半導体基板１０が載置される。すなわち、座ぐり部２１０内が、窒化物系半導体基板１０が載置される載置領域となる。

また、第２実施形態では、基板ホルダ２００の座ぐり部２１０内に、すり鉢状に湾曲した底面部を有する凹部２２０が形成されており、座ぐり部２１０内である凹部２２０の外周部側には外周面２３０が配されている。

この外周面２３０は、図８および図９に示すように、凹部２２０の中心Ｏを通るとともに、面内方向におけるＡ１方向の線Ｌ１上に位置する部分（ａ点およびａ点近傍部分、ｃ点およびｃ点近傍部分）が、Ａ１方向と直交するＢ１方向の線Ｌ２上に位置する部分（ｂ点およびｂ点近傍部分、ｄ点およびｄ点近傍部分）よりも上方に位置している。具体的には、凹部２２０の底面部の中央からＡ１方向の線Ｌ１上に位置する部分（ａ点およびａ点近傍部分、ｃ点およびｃ点近傍部分）までの高さｈ３（図９（ａ）参照）が、凹部２２０の底面部の中央からＢ１方向の線Ｌ２上に位置する部分（ｂ点およびｂ点近傍部分、ｄ点およびｄ点近傍部分）までの高さｈ４（図９（ｂ）参照）よりも高くなるように外周面２３０が形成されている。なお、凹部２２０は、基板ホルダ２００の上面から凹部２２０の底面部の中央までの深さｄ２が一定となるように形成されている。また、凹部２２０は、平面的に見て円形形状を有しており、窒化物系半導体基板１０の平面積よりも小さい平面積となるように形成されている。

また、第２実施形態では、上記第１実施形態と同様、外周面２３０は曲面から構成されており、Ａ１方向の線Ｌ１上に位置する部分からＢ２方向の線Ｌ２上に位置する部分にかけて徐々に変化するように形成されている。すなわち、外周面２３０は、窒化物系半導体基板１０が、その［１−１００］方向がＡ１方向と一致するように基板ホルダ２００上に載置（保持）された際に、窒化物系半導体基板１０の異方的な反りに合うように連続的に変化（湾曲）している。

また、第２実施形態では、凹部２２０の底面部は、図９に示すように、窒化物系半導体基板１０の反りに合わせた形状に形成されている。そして、載置された窒化物系半導体基板１０に異方的な反りが生じた際に、窒化物系半導体基板１０と面接触するように凹部２２０の底面部が形成されている。なお、発光層（活性層）の形成時において、窒化物系半導体基板１０が均一に加熱されている状態にするために、凹部２２０の底面部の形状は、少なくとも、発光層（活性層）の形成時において窒化物系半導体基板１０と面接触するように形成されている。

また、窒化物系半導体基板１０は、上記第１実施形態と同様、反りの大きい方向（［１−１００］方向）をＡ１方向と一致させ、反りの小さい方向（［１１−２０］方向）をＢ１方向と一致させた状態で、基板ホルダ２００上に保持される。

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、上記のように、凹部２２０の底面部を、載置された窒化物系半導体基板１０に反りが生じた際に、窒化物系半導体基板１０と面接触するようにすり鉢状に湾曲した形状に形成することによって、窒化物系半導体基板１０の中央部と周辺部との双方が基板ホルダ２００と当接または近接するので、容易に、窒化物系半導体基板１０を均一に加熱することができる。

第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態による基板ホルダの断面図である。図１１は、本発明の第３実施形態による基板ホルダの一部を示した平面図である。図１２〜図１４は、本発明の第３実施形態による基板ホルダの構造を説明するための図である。なお、図１２（ａ）は、図１１のＡ−Ａ線に沿った断面を示しており、図１２（ｂ）は、図１１のＢ−Ｂ線に沿った断面を示している。次に、図１０〜図１４を参照して、本発明の第３実施形態による基板ホルダ３００について説明する。なお、第３実施形態による気相成長装置は、上記第１および第２実施形態の気相成長装置と基板ホルダのみが異なるものであるため、その説明は省略する。

第３実施形態による基板ホルダ３００は、上記第１および第２実施形態と同様、石英ガラスやカーボンなどから構成されている。この基板ホルダ３００には、図１０に示すように、上面から凹んだ座ぐり部３１０が形成されており、この座ぐり部３１０内に窒化物系半導体基板１０が載置される。すなわち、座ぐり部３１０内が、窒化物系半導体基板１０が載置される載置領域となる。

また、基板ホルダ３００の座ぐり部３１０内に、すり鉢状に湾曲した底面部を有する凹部３２０が形成されており、座ぐり部３１０内である凹部３２０の外周部側には外周面３３０が配されている。この凹部３２０は、平面的に見て円形形状を有しており、窒化物系半導体基板１０の平面積よりも小さい平面積となるように形成されている。また、外周面３３０は、上記第１および第２実施形態と異なり、平坦面に形成されている。

ここで、第３実施形態では、図１１および図１２に示すように、外周面３３０の所定領域に、突起部３４０が設けられている。この突起部３４０は、外周面３３０から上方に突出するように設けられており、窒化物系半導体基板１０が座ぐり部３１０内に載置された際に、窒化物系半導体基板１０を点接触で支持する。

また、図１１に示すように、突起部３４０は、外周面３３０の領域の４カ所に、平面的に見て突起部３４０を結ぶ線によって正方形が形成されるように配置されている。

さらに、窒化物系半導体基板１０に異方的な反りが生じた際に、窒化物系半導体基板１０と凹部３２０の底面部とが接触しないように、突起部３４０の高さＨ（図１３参照）が所定の高さに設定されている。なお、各突起部３４０の高さは、略同じ高さとなるように構成されている。

また、図１４に示すように、４つの突起部３４０の各々は、基板ホルダ３００の本体部と別体で形成されており、基板ホルダ３００の本体部から取り外し可能に構成されている。具体的には、基板ホルダ３００の本体部には、突起部３４０が挿入される穴部３００ａが形成されており、この穴部３００ａ内に突起部３４０が挿入されることによって、突起部３４０が本体部に取り付けられている。なお、この場合、突起部３４０は、基板ホルダ３００の本体部と同一材料から構成されているのが好ましい。

第３実施形態のその他の構成は、上記第１および第２実施形態と同様である。

第３実施形態では、上記のように、窒化物系半導体基板１０を支持する４つの突起部３４０を備えることによって、この突起部３４０により、窒化物系半導体基板１０が点接触で支持されるので、窒化物系半導体基板１０と基板ホルダ３００との接触面積をより小さくすることができる。このため、容易に、窒化物系半導体基板１０を均一に加熱し易くすることができるので、素子特性のばらつきを容易に抑制することができる。その結果、製造歩留の低下を容易に抑制することができる。

なお、基板ホルダ３００からの熱伝導による部分的な温度上昇を抑制するという観点から、突起部３４０と窒化物系半導体基板１０との接触面積はできるだけ小さくするのが好ましい。

また、第３実施形態では、平面的に見た場合に、突起部３４０を結ぶ線によって正方形が形成されるように、４つの突起部３４０を外周面３３０の領域に配置することによって、窒化物系半導体基板１０に反りが生じた場合でも、この４つの突起部３４０により、窒化物系半導体基板１０を確実に支持することができる。この場合、窒化物系半導体基板１０は、反りの大きい方向（［１−１００］方向）が、４つの突起部３４０によって構成される正方形の一辺と平行となるように（たとえばＡ１方向と平行となるように）支持されているのが好ましい。

また、第３実施形態では、基板ホルダ３００の座ぐり部３１０内に、すり鉢状に湾曲した底面部を有する凹部３２０を形成することによって、窒化物系半導体基板１０に反りが生じた際に、凹部３２０の底面部から窒化物系半導体基板１０までの距離のばらつきを小さくすることができる。これにより、容易に、窒化物系半導体基板１０を均一に加熱することができる。なお、第３実施形態では、窒化物系半導体基板１０と凹部３２０の底面部とが接触しないように、窒化物系半導体基板１０が突起部３４０により点接触で支持されている。

さらに、第３実施形態では、突起部３４０を取り外し可能に構成することによって、突起部３４０が破損した場合に突起部３４０を交換することができるので、基板ホルダ３００の寿命を長くすることができる。これにより、ランニングコストを低減することができる。

第３実施形態のその他の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、ＧａＮ基板からなる窒化物系半導体基板を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、異方的な反りが生じる窒化物系半導体基板であればＧａＮ基板以外の基板であっても本発明を適用することができる。

また、上記第２実施形態では、凹部を、窒化物系半導体基板の平面積よりも小さい平面積となるように形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、凹部を、窒化物系半導体基板の平面積と同等、または、窒化物系半導体基板の平面積よりも大きい平面積となるように形成してもよい。

また、上記第３実施形態では、基板ホルダに４つの突起部を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、基板ホルダに３つ、または５つ以上の突起部を設けてもよい。

また、上記第３実施形態では、平面的に見た場合に、突起部を結ぶ線によって正方形が形成されるように、４つの突起部を配置した例を示したが、本発明はこれに限らず、窒化物系半導体基板を均等に支持することが可能であれば、正方形以外の形状となるように突起部を配置してもよい。たとえば、平面的に見た場合に、突起部を結ぶ線によって長方形が形成されるように、突起部を配置してもよい。

また、上記第３実施形態では、座ぐり部内に形成される凹部の底面部をすり鉢状に湾曲した形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、凹部の底面部はすり鉢状以外の形状に形成してもよい。また、座ぐり部内に凹部を形成しない構成にしてもよい。

また、上記第３実施形態では、座ぐり部内の外周面に突起部を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、窒化物系半導体基板を支持することが可能であれば、外周面以外の領域に突起部を設けてもよい。

なお、上記第３実施形態において、外周面の形状および凹部の形状は、上記第１または第２実施形態と同様の形状にすることもできる。

本発明の第１実施形態による気相成長装置の概略断面図である。 本発明の第１実施形態による基板ホルダの断面図である。 基板ホルダに保持される窒化物系半導体基板の平面図である。 基板ホルダに保持される窒化物系半導体基板の平面図である。 本発明の第１実施形態による基板ホルダの一部を示した平面図である。 本発明の第１実施形態による基板ホルダの断面の一部を示した図である。 本発明の第２実施形態による基板ホルダの断面図である。 本発明の第２実施形態による基板ホルダの一部を示した平面図である。 図９は、本発明の第２実施形態による基板ホルダの断面の一部を示した図である。 本発明の第３実施形態による基板ホルダの断面図である。 本発明の第３実施形態による基板ホルダの一部を示した平面図である。 本発明の第３実施形態による基板ホルダの断面の一部を示した図である。 本発明の第３実施形態による基板ホルダの一部を拡大して示した断面図である。 本発明の第３実施形態による基板ホルダの構造を説明するための図である。

符号の説明

１０ 窒化物系半導体基板
１０ａ 高転位密度領域
１０ｂ 低転位密度領域
２０ フローチャネル
２１ 開口部
３０ サセプタ
４０ ＲＦコイル（加熱部）
１００、２００、３００ 基板ホルダ
１１０、２１０、３１０ 座ぐり部
１２０、２２０、３２０ 凹部
１３０、２３０、３３０ 外周面
３４０ 突起部

Claims (13)

1. 窒化物系半導体基板を保持する基板ホルダであって、
   窒化物系半導体基板が載置される載置領域に形成された凹部と、
   前記載置領域に設けられ、前記凹部の外周部側に配された外周面とを備え、
   前記外周面は、前記凹部の中心を通るとともに面内方向における第１方向の線上に位置する部分が、前記凹部の中心を通り前記第１方向と直交する第２方向の線上に位置する部分よりも上方に位置していることを特徴とする、基板ホルダ。
2. 前記外周面は、曲面からなり、
   前記第１方向の線上に位置する部分から前記第２方向の線上に位置する部分にかけて徐々に変化するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の基板ホルダ。
3. 前記凹部は、底面部と側壁部とを含み、
   窒化物系半導体基板と前記底面部とが接触することなく、前記側壁部と前記外周面との角部で窒化物系半導体基板と線接触するように構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の基板ホルダ。
4. 載置された窒化物系半導体基板に反りが生じた際に、前記側壁部と前記外周面との角部の少なくとも一部が前記窒化物系半導体基板と線接触するように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の基板ホルダ。
5. 前記凹部は、すり鉢状に湾曲した形状に形成された底面部を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の基板ホルダ。
6. 前記すり鉢状に湾曲した底面部は、窒化物系半導体基板の反りに合わせた形状に形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の基板ホルダ。
7. 前記凹部の底面部は、載置された窒化物系半導体基板に反りが生じた際に、前記窒化物系半導体基板と面接触するように形成されていることを特徴とする、請求項５または６に記載の基板ホルダ。
8. 窒化物系半導体基板を保持する基板ホルダであって、
   窒化物系半導体基板が載置される載置領域に形成され、窒化物系半導体基板を支持する複数の突起部を備えることを特徴とする、基板ホルダ。
9. 前記載置領域には、４つの前記突起部が形成されており、
   平面的に見た場合に、前記突起部を結ぶ線によって正方形が形成されるように前記突起部が配置されていることを特徴とする、請求項８に記載の基板ホルダ。
10. 前記載置領域に形成された凹部と、前記載置領域に設けられ、前記凹部の外周部側に配された外周面とをさらに備え、
    前記突起部は、前記外周面の領域に、上方に突出するように設けられていることを特徴とする、請求項８または９に記載の基板ホルダ。
11. 前記凹部は、すり鉢状に湾曲した形状に形成された底面部を含み、
    窒化物系半導体基板と前記底面部とが接触することなく、窒化物系半導体基板が、前記突起部により点接触で支持されることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の基板ホルダ。
12. 前記突起部は、取り外し可能に構成されていることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の基板ホルダ。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の基板ホルダと、
    前記基板ホルダを露出させるための開口部を含み、原料ガスを前記基板ホルダに載置されている窒化物系半導体基板と平行に流すフローチャネルと、
    前記基板ホルダの下部側に設けられ、窒化物系半導体基板を加熱する加熱部とを備えることを特徴とする、気相成長装置。

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