特許 5904101 化合物半導体の製造装置およびウェハ保持体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5904101

(24)【登録日】2016年3月25日

(45)【発行日】2016年4月13日

(54)【発明の名称】化合物半導体の製造装置およびウェハ保持体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20160331BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20160331BHJP

   C23C 16/34 20060101ALI20160331BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20160331BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   C23C16/458

   C23C16/34

   H01L21/68 N

【請求項の数】7

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-256390(P2012-256390)

(22)【出願日】2012年11月22日

(65)【公開番号】特開2014-103364(P2014-103364A)

(43)【公開日】2014年6月5日

【審査請求日】2014年12月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104880

【弁理士】

【氏名又は名称】古部 次郎

(72)【発明者】

【氏名】安原 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】吉村 和孝

【審査官】 正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０４４０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２２２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０６０１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２１２３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１４３３９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−２８９１３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／３４

Ｃ２３Ｃ １６／４５８

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気相化学成長法を用いてウェハ上に化合物半導体層を形成する化合物半導体の製造装置であって、
内部に前記ウェハを収容する反応容器と、
前記反応容器内に配置され、前記ウェハにおける前記化合物半導体層の被形成面が上方を向くように当該ウェハを保持するウェハ保持体と、
前記反応容器内に外部から前記化合物半導体層の原料となる原料ガスを供給する供給部と、
前記ウェハ保持体を加熱する加熱部とを備え、
前記ウェハ保持体は、
前記ウェハを積載する積載部材と、
前記積載部材に積載されるとともに、当該積載部材に積載された前記ウェハの周面を取り囲むことで、当該ウェハの移動を規制する規制部材とを含み、
前記積載部材は、前記ウェハを積載する第１積載面と、当該第１積載面の周囲に設けられるとともに前記規制部材を積載する第２積載面とを備え、
前記第１積載面は、前記第２積載面よりも突出して形成されるとともに、周縁側よりも中央側が盛り上がる凸状の面形状を有し、当該第１積載面の算術平均粗さＲａが０．５μｍ以下であり、
前記第２積載面は、前記第１積載面よりも算術平均粗さＲａの値が大きいこと
を特徴とする化合物半導体の製造装置。

【請求項2】

前記反応容器内に回転可能に配置され、前記ウェハ保持体を回転可能に支持する支持体をさらに備え、
前記供給部は、前記支持体の上方または側方から前記原料ガスを供給することを特徴とする請求項１記載の化合物半導体の製造装置。

【請求項3】

前記加熱部は、前記ウェハを７００℃以上１２００℃以下に加熱することを特徴とする請求項１または２記載の化合物半導体の製造装置。

【請求項4】

気相化学成長法を用いてウェハ上に化合物半導体層を形成する化合物半導体の製造装置で用いられ、当該ウェハを保持するウェハ保持体であって、
前記ウェハを積載する積載部材と、
前記積載部材に積載されるとともに、当該積載部材に積載された前記ウェハの周面を取り囲むことで、当該ウェハの移動を規制する規制部材とを含み、
前記積載部材は、前記ウェハを積載する第１積載面と、当該第1積載面の周囲に設けられるとともに前記規制部材を積載する第２積載面とを備え、
前記第１積載面は、前記第２積載面よりも突出して形成されるとともに、周縁側よりも中央側が盛り上がる凸状の面形状を有し、当該第１積載面の算術平均粗さＲａが０．５μｍ以下であり、
前記第２積載面は、前記第１積載面よりも算術平均粗さＲａの値が大きいこと
を特徴とするウェハ保持体。

【請求項5】

前記気相化学成長法が有機金属気相成長法であり、
前記化合物半導体層がＩＩＩ族窒化物半導体層であることを特徴とする請求項４記載のウェハ保持体。

【請求項6】

前記ウェハが、基板上に予め化合物半導体層を形成したもので構成されることを特徴とする請求項４または５記載のウェハ保持体。

【請求項7】

前記積載部材は、カーボンで構成された基材の表面にＳｉＣからなる被覆層を形成して構成され、前記規制部材は、石英で構成されることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項記載のウェハ保持体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、化合物半導体の製造装置およびウェハ保持体に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、化合物半導体を用いたＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）等の各種半導体素子が、広く用いられるようになってきている。

【0003】

このような化合物半導体結晶を成長させる方法の一つとして、気相化学成長法（Chemical Vapor Deposition：以下、ＣＶＤ法と呼ぶ）が知られている。ＣＶＤ法では、化合物半導体結晶の原料となる原料ガスを、キャリアガスとともに反応室内に供給し、反応室内で加熱された基板の付近で原料ガスを熱分解し、基板上に化合物半導体結晶をエピタキシャル成長させることで、化合物半導体ウェハを得ている。

【0004】

公報記載の従来技術として、基板となる被処理体を載置台の支持領域に載置するとともに、支持領域に載置された被処理体の一面に沿う移動を規定する位置決めリング部材と、位置決めリング部材と載置台とに設けられ、位置決めリング部材の熱収縮差による位置決めリング部材と載置台との径方向への相対的な移動を許容しつつリング部材に沿う相対的な移動を規制する移動規制手段とを具備する処理装置が存在する（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２００１−５２５９９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＣＶＤ法では、基板の付近で原料ガスを熱分解するために、基板を加熱することが一般的である。このとき、基板上での異なる位置（例えば周縁側と中央側）とで、基板温度に違いが存在すると、基板上に形成される化合物半導体層の組成が、基板上での位置によって変動してしまうことがあった。ここで、基板上に形成される化合物半導体層に組成むらが生じると、ＬＥＤのような発光素子の場合には、基板上での位置によって発光波長に違いが生じることになり、ＦＥＴやＨＥＭＴのような能動素子の場合には、基板上での位置によって電子や正孔の移動度に違いが生じてしまうことになる。

【0007】

本発明は、化合物半導体をエピタキシャル成長させる際の組成むらを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、気相化学成長法を用いてウェハ上に化合物半導体層を形成する化合物半導体の製造装置であって、内部に前記ウェハを収容する反応容器と、前記反応容器内に配置され、前記ウェハにおける前記化合物半導体層の被形成面が上方を向くように当該ウェハを保持するウェハ保持体と、前記反応容器内に外部から前記化合物半導体層の原料となる原料ガスを供給する供給部と、前記ウェハ保持体を加熱する加熱部とを備え、前記ウェハ保持体は、前記ウェハを積載する積載部材と、前記積載部材に積載されるとともに、当該積載部材に積載された前記ウェハの周面を取り囲むことで、当該ウェハの移動を規制する規制部材とを含み、前記積載部材は、前記ウェハを積載する第１積載面と、当該第１積載面の周囲に設けられるとともに前記規制部材を積載する第２積載面とを備え、前記第１積載面は、前記第２積載面よりも突出して形成されるとともに、周縁側よりも中央側が盛り上がる凸状の面形状を有し、当該第１積載面の算術平均粗さＲａが０．５μｍ以下であり、前記第２積載面は、前記第１積載面よりも算術平均粗さＲａの値が大きいことを特徴とする。

【0009】

このような化合物半導体の製造装置において、前記反応容器内に回転可能に配置され、前記ウェハ保持体を回転可能に支持する支持体をさらに備え、前記供給部は、前記支持体の上方または側方から前記原料ガスを供給することを特徴とすることができる。
また、前記加熱部は、前記ウェハを７００℃以上１２００℃以下に加熱することを特徴とすることができる。

【0010】

他の観点から捉えると、本発明は、気相化学成長法を用いてウェハ上に化合物半導体層を形成する化合物半導体の製造装置で用いられ、当該ウェハを保持するウェハ保持体であって、前記ウェハを積載する積載部材と、前記積載部材に積載されるとともに、当該積載部材に積載された前記ウェハの周面を取り囲むことで、当該ウェハの移動を規制する規制部材とを含み、前記積載部材は、前記ウェハを積載する第１積載面と、当該第１積載面の周囲に設けられるとともに前記規制部材を積載する第２積載面とを備え、前記第１積載面は、前記第２積載面よりも突出して形成されるとともに、周縁側よりも中央側が盛り上がる凸状の面形状を有し、当該第１積載面の算術平均粗さＲａが０．５μｍ以下であり、前記第２積載面は、前記第１積載面よりも算術平均粗さＲａの値が大きいことを特徴とする。

【0011】

このようなウェハ保持体において、前記気相化学成長法が有機金属気相成長法であり、前記化合物半導体層がＩＩＩ族窒化物半導体層であることを特徴とすることができる。
また、前記ウェハが、基板上に予め化合物半導体層を形成したもので構成されることを特徴とすることができる。
さらに、前記積載部材は、カーボンで構成された基材の表面にＳｉＣからなる被覆層を形成して構成され、前記規制部材は、石英で構成されることを特徴とすることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、化合物半導体をエピタキシャル成長させる際の組成むらを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置の断面構成の一例を示す概略図である。

【図2】図１に示すＭＯＣＶＤ装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図3】ＭＯＣＶＤ装置においてウェハを保持するのに用いられるウェハ保持体の構成の一例を説明するための図である。

【図4】ウェハ保持体の分解斜視図である。

【図5】ウェハ保持体における積載部材の構成を説明するための図である。

【図6】ウェハ保持体における規制部材の構成を説明するための図である。

【図7】ウェハ保持体の縦断面図である。

【図8】積載部材におけるウェハ積載面の構成の一例を説明するための図である。

【図9】ＭＯＣＶＤ装置を用いて製造される積層半導体ウェハの構成の一例を示す断面図である。

【図10】実施例１および比較例１〜比較例３のそれぞれにおける、ウェハ保持体におけるウェハ積載面の３次元形状と、得られた積層半導体ウェハにおけるＰＬ波長分布との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜ＭＯＣＶＤ装置の構成＞
図１は気相化学成長法の一つであるＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相成長法）を用いた、ＭＯＣＶＤ装置１の断面構成を示す図である。また、図２は、図１に示すＭＯＣＶＤ装置１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
このＭＯＣＶＤ装置１は、ウェハＷ（後述する基板１１０（図９参照）や、基板１１０の上に化合物半導体層を１層以上形成してなる積層基板１００（図９参照）にて構成される）の結晶成長面が上方を向くように配置し、エピタキシャル成長を行わせる化合物半導体結晶の原料となる原料ガスを、ウェハＷの上方または側方からウェハＷの上面側に供給する構成を有している。

【0015】

ＭＯＣＶＤ装置１は、内部に反応室が形成される反応容器１０と、反応容器１０の反応室内に配置され、後述するウェハ保持体３０を支持する支持体２０とを備えている。
これらのうち、反応容器１０は、円筒状の形状を有し上方に向かう開口が形成されるとともにその内部に支持体２０を収容する収容部１１と、円板状の形状を有しこの収容部１１の上部に取り付けられる蓋部１２とを備える。

【0016】

ここで、収容部１１および蓋部１２は、ステンレス等の金属にて構成されている。また、蓋部１２は、収容部１１に対して開閉自在に取り付けられており、収容部１１に対して閉じられた場合には、収容部１１とともに反応室を形成する。なお収容部１１と蓋部１２とが対向する部位には、図示しないＯリング等のシール材が取り付けられている。

【0017】

また、蓋部１２の中央部には、外部に設けられたガス供給機構（図示せず）から反応室内部に原料ガスを供給するための貫通孔が形成されている。そして、この貫通孔には供給部の一例としての供給管１３が接続されている。さらに、蓋部１２の中央部から偏倚した位置には、外部から反応室内部を観察するための貫通孔も形成されている。
一方、収容部１１の底面には、反応室内に供給された原料ガスを反応室の外部に排出するための複数の排気管が貫通形成されている。さらに、収容部１１の底面中央部には、後述する軸２１を通すための貫通孔（図示せず）も形成されている。

【0018】

ここで、ＭＯＣＶＤ装置１で使用する原料ガスについて説明する。
本実施の形態では、ウェハＷ（基板１１０あるいは積層基板１００）上に、ＭＯＣＶＤ装置１を用いて、化合物半導体層の一例としてのＩＩＩ族窒化物半導体層を形成する。このため、原料として、ＩＩＩ族の元素を含む有機金属と窒素を含むアンモニアＮＨ₃とを使用する。ただし、有機金属は主として液体原料であるため、液体状の有機金属に窒素Ｎ₂および水素Ｈ₂にてバブリングを行い、得られた窒素Ｎ₂および水素Ｈ₂および有機金属を混合させてなる有機金属ガスＭＯを原料ガスとして供給する。本実施の形態では、供給管１３より有機金属ガスＭＯおよびアンモニアＮＨ₃の供給を行う。また、供給管１３よりキャリアガス（例えば水素Ｈ₂）の供給も行う。

【0019】

なお、有機金属としては、例えばＩＩＩ族のＧａを含むトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、例えばＩＩＩ族のＡｌを含むトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、例えばＩＩＩ族のＩｎを含むトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）が挙げられる。また、ｎ型のドーパントとしては、モノシラン（ＳｉＨ₄）やジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）をＳｉ原料として用いることができ、あるいは、ゲルマンガス（ＧｅＨ₄）やテトラメチルゲルマニウム（（ＣＨ₃）₄Ｇｅ）やテトラエチルゲルマニウム（（Ｃ₂Ｈ₅）₄Ｇｅ）をＧｅ原料として用いることができる。一方、ｐ型のドーパントとしては、例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ₂Ｍｇ）をＭｇ原料として用いることができる。さらに、アンモニアに代えて、ヒドラジン（Ｎ₂Ｈ₄）を用いることもできる。なお、上述した有機金属ガスＭＯ以外にも、他のＩＩＩ族元素を含有させた構成とすることができ、必要に応じてＧｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂｅ等のドーパントを含有させることができる。さらに、意図的に添加した元素に限らず、成膜条件等に依存して必然的に含まれる不純物、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含む場合もある。

【0020】

また、支持体２０は円板状の形状を有しており、一方の面すなわち表面が上方を向き、且つ、他方の面すなわち裏面が下方を向くように、収容部１１内に配置されている。そして、支持体２０は、カーボン（Ｃ）で形成された基材の外側に、ＳｉＣによるコーティングを施したもので構成されている。ここで、支持体２０の表面側には、それぞれ円形状を呈する６個の凹部が、円周方向に等間隔に形成されている。一方、支持体２０の裏面側には、その中央部から下方に向かう金属製の軸２１が取り付けられており、この軸２１は、収容部１１の底面中央部に設けられた貫通孔を介して反応容器１０の外部に突出している。そして、支持体２０は、反応容器１０の外部から軸２１に駆動力を与えることにより、図１および図２に示す矢印Ａ方向に回転するようになっている。
なお、支持体２０の内部には、支持体２０に設けられた６個の凹部の底面に向けて窒素Ｎ₂を供給するための貫通孔（図示せず）が形成されている。ここで、支持体２０に設けられた６個の凹部の底面に対する窒素Ｎ₂の供給手法については、適宜設定変更して差し支えない。

【0021】

また、支持体２０の表面に設けられた６個の凹部には、それぞれ円形状を有するウェハ保持体３０が取り付けられている。これらウェハ保持体３０は、それぞれ、上方を向く面に円形状の凹部が形成されており、各凹部にはウェハＷが取り付けられている。なお、支持体２０に設けられた凹部とウェハ保持体３０との間には隙間が形成されており、これら６個のウェハ保持体３０は、支持体２０に対して着脱自在となっている。

【0022】

ここで、ウェハＷは、その結晶成長面すなわち結晶の被形成面が外側に露出するようにウェハ保持体３０の凹部に保持されている。なお、ウェハＷは、ウェハ保持体３０に対して着脱自在となっている。そして、各ウェハ保持体３０は、それぞれがウェハＷを保持した状態で、上述した図示しない貫通孔を介して供給される窒素Ｎ₂の流れにより、図２に示す矢印Ｂ方向に回転するようになっている。なお、ウェハ保持体３０の具体的な構造については後述する。

【0023】

また、このＭＯＣＶＤ装置１の支持体２０の裏面側と収容部１１の底面との間には、支持体２０およびウェハ保持体３０を介してウェハＷを加熱する加熱部６０が設けられている。この加熱部６０は、軸２１を貫通させる穴が形成されたリング状の形状を備えており、その内部にはコイルが収容されている。なお、加熱部６０は、コイルに電流が供給されることにより、支持体２０を構成するカーボンを電磁誘導加熱する。

【0024】

さらに、このＭＯＣＶＤ装置１の蓋部１２の下方且つ支持体２０の上方には、反応室内に供給される原料ガスの反応によって生成される生成物が、蓋部１２の内壁に付着、堆積するのを防止することによって蓋部１２を保護する保護部材７０が設けられている。ここで、保護部材７０は円形状を有しており、蓋部１２と同様、中央部に外部から反応室の内部に原料ガスを供給する貫通孔が形成されている。また、保護部材７０には、蓋部１２と同様、外部から反応室内部を観察するための貫通孔も形成されている。

【0025】

そして、保護部材７０は、図示しない取付部材によって蓋部１２に取り付けられている。なお、取付部材は、蓋部１２に対して着脱自在となっており、これに伴い、保護部材７０も、蓋部１２に対して取り付けおよび取り外しが可能となっている。また、保護部材７０は、取付部材によって蓋部１２に取り付けられることにより固定されるようになっている。

【0026】

なお、図２に破線で示すように、保護部材７０は、収容部１１に対して蓋部１２を閉じた状態で上方からみた場合に、支持体２０の全面を覆うように配置されている。したがって、各ウェハ保持体３０を介して支持体２０に保持される６枚のウェハＷは、保護部材７０の下方に位置する。

【0027】

また、このＭＯＣＶＤ装置１の支持体２０と保護部材７０との間には、反応室内に供給され、結晶のエピタキシャル成長に使用された原料ガス等を、収容部１１の底面に設けられた排出管側へと導く排気部材８０が取り付けられている。この排気部材８０は、リング状の形状を有している。また、排気部材８０の内壁は、支持体２０に設けられた６つの凹部よりも外側に位置している。そして、排気部材８０の内壁には、使用後の原料ガス等を外部に排出するための複数の貫通孔（図示せず）が形成されている。なお、排気部材８０は、支持体２０の外周部の縁端側との対向部において、支持体２０の回転を妨げないように構成されている。また、図２においては、排気部材８０の記載を省略している。

【0028】

そして、このＭＯＣＶＤ装置１の蓋部１２に設けられた貫通孔（図示せず）の上部には、監視装置９０が取り付けられている。この監視装置９０は、蓋部１２および保護部材７０にそれぞれ設けられた貫通孔を介して、反応室の内部の状態、より具体的には、ウェハ保持体３０を介して支持体２０に保持されたウェハＷ上にエピタキシャル成長する結晶の状態、および、ウェハＷの反りの状態等を監視する。なお、これらの貫通孔を介して監視装置９０に原料ガス等が流入するのを防止するため、監視装置９０から反応室に向けて、例えば窒素Ｎ₂等のパージガスが供給されている。

【0029】

＜ウェハ保持体の構成＞
図３は、図１等に示すＭＯＣＶＤ装置１においてウェハＷを保持するのに用いられるウェハ保持体３０の構成の一例を示す図である。ここで、図３（ａ）はウェハ保持体３０を、ウェハＷを保持する側からみた上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すウェハ保持体３０をＩＩＩＢ方向からみた側面図である。また、図４は、図３に示すウェハ保持体３０の分解斜視図である。ただし、図４においては、ウェハ保持体３０に保持されるウェハＷも、併せて示している。

【0030】

本実施の形態のウェハ保持体３０は、ウェハＷを積載する積載部材４０と、積載部材４０の上面側に装着されることにより、積載部材４０に積載されたウェハＷの移動を規制する規制部材５０とを備えている。これらのうち、積載部材４０は円盤状の形状を呈しており、規制部材５０はリング状の形状を呈している。そして、本実施の形態のウェハ保持体３０では、積載部材４０に対し、規制部材５０が着脱自在となっている。

【0031】

図５は、ウェハ保持体３０における積載部材４０の構成を説明するための図である。ここで、図５（ａ）は、積載部材４０のうち、規制部材５０およびウェハＷを積載する上面４１の構造を説明するための図であり、図５（ｂ）は、積載部材４０のうち、支持体２０に積載される底面４２の構造を説明するための図である。この積載部材４０は、上述した支持体２０（図１参照）と同様に、カーボン（Ｃ）で形成された基材の外側に、ＳｉＣによるコーティングを施したもので構成されている。

【0032】

まず、図５（ａ）に示すように、積載部材４０の上面４１は、ウェハＷを積載するためのウェハ積載面４１１と、ウェハ積載面４１１の周縁から外側に突出して設けられた、リング状の規制部材５０を積載するためのリング積載面４１２とを有している。ここで、図５（ａ）に示す上面４１においては、第１積載面の一例としてのウェハ積載面４１１が、第２積載面の一例としてのリング積載面４１２よりも図中手前側に突出している（後述する図７も参照）。

【0033】

また、リング積載面４１２の外形は、円形状を呈するようになっている。一方、ウェハ積載面４１１の外形も、基本的には円形状を呈するようになっているが、積載されるウェハＷの形状に倣い、ウェハＷにおけるオリエンテーションフット（オリフラ）の形成位置に対応した、直線状の切り欠きを有するものとなっている。なお、上面４１において、ウェハ積載面４１１およびリング積載面４１２は、同心円状に配置されている。

【0034】

さらに、リング積載面４１２には、放射状に９０°の間隔で、図中奥側にへこむ第１溝部４１２１、第２溝部４１２２および第３溝部４１２３が形成されている。なお、この例では、第２溝部４１２２と第３溝部４１２３とが、ウェハ積載面４１１を挟んで向かい合っており、第１溝部４１２１と上記オリフラに対応した直線状の切り欠きとが、ウェハ積載面４１１を挟んで向かい合っている。

【0035】

次に、図５（ｂ）に示すように、積載部材４０の底面４２は、支持体２０に積載されるリング状の被積載面４２１と、被積載面４２１の外側の周縁から外方に突出して設けられ、支持体２０に積載された際に所定の隙間をもって支持体２０に対向する外側対向面４２２と、被積載面４２１の内側の周縁よりも内側に設けられ、支持体２０に積載された際に所定の隙間をもって支持体２０に対向する内側対向面４２３と、内側対向面４２３の中央に設けられた中央凹部４２４とを有している。ここで、図５（ｂ）に示す底面４２においては、被積載面４２１が、外側対向面４２２、内側対向面４２３および中央凹部４２４よりも図中手前側に突出している（後述する図７も参照）。

【0036】

図６は、ウェハ保持体３０における規制部材５０の構成を説明するための図である。ここで、図６（ａ）は、規制部材５０のうち、積載部材４０とともにウェハ保持体３０を構成した際に上方に露出する露出面５１の構造を説明するための図であり、図６（ｂ）は、規制部材５０のうち、積載部材４０とともにウェハ保持体３０を構成した際に、積載部材４０のリング積載面４１２に接触する接触面５２の構造を説明するための図である。この規制部材５０は、上述した積載部材４０とは異なる材料、例えば石英で構成されている。

【0037】

本実施の形態の規制部材５０の外形は、基本的にはリング状を呈するようになっている。ただし、規制部材５０の外側は円形状を呈するようになっているが、その内側は、ウェハＷにおけるオリフラの形成位置に対応した、直線状の部位を有するものとなっている。

【0038】

まず、図６（ａ）に示すように、規制部材５０の露出面５１は、平坦な面で構成されている。
これに対し、図６（ｂ）に示すように、規制部材５０の接触面５２には、放射状に９０°の間隔で、図中手前側に突出する第１畝部５２１、第２畝部５２２および第３畝部５２３が形成されている。なお、この例では、第２畝部５２２と第３畝部５２３とが、リング内の空間を挟んで向かい合っており、第１畝部５２１と上記オリフラに対応した直線状の部位とが、リング内の空間を挟んで向かい合っている。

【0039】

図７は、図５に示す積載部材４０と図６に示す規制部材５０とを組み合わせてなる、図３に示すウェハ保持体３０の縦断面図である。ここで、図７（ａ）は図３（ａ）におけるＶＩＩＡ−ＶＩＩＡ断面を、図７（ｂ）は図３（ａ）におけるＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ断面を、図７（ｃ）は図３（ａ）におけるＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ断面を、それぞれ示している。

【0040】

本実施の形態では、積載部材４０の上面４１におけるリング積載面４１２に、規制部材５０における接触面５２を接触させるように取り付けを行うことで、ウェハ保持体３０が構成される。ここで、本実施の形態では、積載部材４０におけるリング積載面４１２の外径に比べて、規制部材５０の内径がわずかに（１ｍｍ程度）大きく設定されている。

【0041】

そして、ウェハ保持体３０においては、積載部材４０におけるオリフラの対応位置と、規制部材５０におけるオリフラの対応位置とを一致させるように、積載部材４０に対する規制部材５０の取り付け（はめ込み）が行われる。このとき、例えば図７（ａ）に示したように、積載部材４０の上面４１におけるリング積載面４１２に設けられた第１溝部４１２１には、規制部材５０の接触面５２に設けられた第１畝部５２１がはまり込む。また、例えば図７（ｂ）に示したように、積載部材４０のリング積載面４１２に設けられた第２溝部４１２２には、規制部材５０の接触面５２に設けられた第２畝部５２２がはまり込み、積載部材４０のリング積載面４１２に設けられた第３溝部４１２３には、規制部材５０の接触面５２に設けられた第３畝部５２３がはまり込む。これにより、本実施の形態のウェハ保持体３０では、積載部材４０に対する規制部材５０のがたつきが抑えられている。

【0042】

また、本実施の形態では、積載部材４０の上面４１におけるウェハ積載面４１１とリング積載面４１２との段差の大きさよりも、規制部材５０の高さ（露出面５１と接触面５２との距離）の方が大きく設定されている。これにより、ウェハ保持体３０では、積載部材４０におけるウェハ積載面４１１の周囲に、規制部材５０の内壁による壁が形成される。

【0043】

したがって、ウェハ保持体３０において積載部材４０のウェハ積載面４１１にウェハＷを積載した際、このウェハＷの周縁が規制部材５０の内壁によって囲われることとなり、ウェハ保持体３０に対するウェハＷの移動（より具体的には水平方向への移動）が規制される。

【0044】

図８は、積載部材４０におけるウェハ積載面４１１の構成の一例を説明するための図である。なお、図８に示す積載部材４０の断面は、図３（ａ）におけるＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ断面に対応するものであるが、ここでは、発明の理解を助けるために、ウェハ積載面４１１における凹凸を誇張して描いている。

【0045】

本実施の形態では、上方からみたときに略円形状を呈するウェハ積載面４１１が、断面においては周縁から中央に向かって徐々に高くなる山型（凸型）の断面形状を有している。したがって、ウェハ積載面４１１における等高線の分布は、略同心円状となっている。なお、この説明においては、ウェハ積載面４１１において最も標高が高くなる位置を頂部４１１１と呼び、ウェハ積載面４１１の周縁を基準としたときの頂部４１１１の高さを、ウェハ積載面高さｈと呼ぶ。

【0046】

ここで、本実施の形態では、４インチ（１００ｍｍ）のウェハＷを用いており、ウェハ保持体３０も、４インチのウェハＷを積載できるように構成されている。したがって、積載部材４０におけるウェハ積載面４１１の直径（オリフラの対応位置を除く）は１００ｍｍである。そして、本実施の形態では、ウェハ積載面４１１の直径が１００ｍｍであるのに対し、ウェハ積載面高さｈが、室温（２５℃）において１７．５±７．５μｍとなるように設定されている。また、ウェハ積載面４１１における頂部４１１１は、ウェハ積載面４１１の中心（円の中心）から半径２０ｍｍの範囲内に位置している。

【0047】

そして、本実施の形態では、積載部材４０におけるウェハ積載面４１１の表面（ＳｉＣによるコート層）に、研磨によるラップ加工が施されている。これにより、ウェハ積載面４１１における算術平均粗さＲａは０．５μｍ以下、より好ましくは０．３μｍ±０．１μｍ（０．２μｍ〜０．４μｍ）に設定されている。なお、積載部材４０におけるリング積載面４１２の表面（ＳｉＣによるコート層）には、ウェハ積載面４１１のようなラップ加工は施されていない。したがって、リング積載面４１２は、ウェハ積載面４１１よりも算術平均粗さＲａの値が大きくなっている。

【0048】

ここで、本実施の形態のウェハ保持体３０は、上述したように積載部材４０と規制部材５０とを組み合わせることによって構成されており、積載部材４０の上面４１では、ウェハ積載面４１１が最上部に位置するようになっている。このため、積載部材４０と規制部材５０とを一体化してなる従来のウェハ保持体と比較して、ウェハ積載面４１１における凸面の形成、および、形成した凸面の研磨（ラップ加工）が容易となっており、面の精度も出しやすくなっている。

【0049】

＜積層半導体ウェハの構成＞
図９は、上述したＭＯＣＶＤ装置１を用いて製造される積層半導体ウェハＳＷの一例の断面図を示している。なお、図９に示す積層半導体ウェハＳＷは、例えば青色光を出力する発光チップを製造するための出発材料となる。

【0050】

この積層半導体ウェハＳＷは、基板１１０と、基板１１０上に形成された中間層１２０と、中間層１２０の上に順次積層される、下地層１３０、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０とを備えている。

【0051】

ここで、ｎ型半導体層１４０は、下地層１３０側に設けられるｎ型コンタクト層１４０ａと発光層１５０側に設けられるｎ型クラッド層１４０ｂとを有する。また、発光層１５０は、障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとが交互に積層され、２つの障壁層１５０ａによって１つの井戸層１５０ｂを挟み込んだ多重量子井戸構造を有する。さらに、ｐ型半導体層１６０は、発光層１５０側に設けられるｐ型クラッド層１６０ａと最上層に設けられるｐ型コンタクト層１６０ｂとを有する。

【0052】

なお、以下の説明においては、基板１１０、中間層１２０および下地層１３０を、まとめて積層基板１００と称し、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０を、まとめて化合物半導体層１７０と称する。

【0053】

（基板１１０）
基板１１０は、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体とは異なる材料から構成され、基板１１０上にＩＩＩ族窒化物半導体結晶がエピタキシャル成長される。基板１１０を構成する材料としては、例えば、サファイア、炭化ケイ素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）、シリコン等を用いることができる。

【0054】

（中間層１２０）
上述したように、基板１１０はＩＩＩ族窒化物化合物半導体とは異なる材料から構成される。このため、図１に示すＭＯＣＶＤ装置１を用いて化合物半導体層１７０を成膜する前に、バッファ機能を発揮する中間層１２０を基板１１０上に設けておくことが好ましい。特に、中間層１２０が単結晶構造であることは、バッファ機能の面から好ましい。単結晶構造を有する中間層１２０を基板１１０上に成膜した場合、中間層１２０のバッファ機能が有効に作用し、中間層１２０上に成膜される下地層１３０と化合物半導体層１７０とは、良好な結晶性を持つ結晶膜となる。
中間層１２０は、Ａｌを含有することが好ましく、ＩＩＩ族窒化物であるＡｌＮを含むことが特に好ましい。

【0055】

（下地層１３０）
下地層１３０に用いる材料としては、Ｇａを含むＩＩＩ族窒化物（ＧａＮ系化合物半導体）が用いられ、特に、ＡｌＧａＮ、又はＧａＮを好適に用いることができる。下地層１３０の膜厚は０．１μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上である。

【0056】

（ｎ型半導体層１４０）
ｎ型半導体層１４０は、ｎ型コンタクト層１４０ａおよびｎ型クラッド層１４０ｂから構成される。
ここで、ｎ型コンタクト層１４０ａとしては、下地層１３０と同様にＧａＮ系化合物半導体が用いられる。また、下地層１３０およびｎ型コンタクト層１４０ａを構成する窒化ガリウム系化合物半導体は同一組成であることが好ましく、これらの合計の膜厚を０．１μｍ〜２０μｍ、好ましくは０．５μｍ〜１５μｍ、さらに好ましくは１μｍ〜１２μｍの範囲に設定することが好ましい。

【0057】

一方、ｎ型クラッド層１４０ｂは、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ等によって形成することが可能である。また、これらの構造をヘテロ接合したものや複数回積層した超格子構造を採用してもよい。ｎ型クラッド層１４０ｂとしてＧａＩｎＮを採用した場合には、そのバンドギャップを、発光層１５０のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくすることが望ましい。ｎ型クラッド層１４０ｂの膜厚は、好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。

【0058】

（発光層１５０）
発光層１５０は、窒化ガリウム系化合物半導体からなる障壁層１５０ａと、インジウムを含有する窒化ガリウム系化合物半導体からなる井戸層１５０ｂとが交互に繰り返して積層され、且つ、ｎ型半導体層１４０側及びｐ型半導体層１６０側にそれぞれ障壁層１５０ａが配される順で積層して形成される。本実施の形態において、発光層１５０は、６層の障壁層１５０ａと５層の井戸層１５０ｂとが交互に繰り返して積層され、発光層１５０の最上層及び最下層に障壁層１５０ａが配され、各障壁層１５０ａ間に井戸層１５０ｂが配される構成となっている。

【0059】

障壁層１５０ａとしては、例えば、インジウムを含有した窒化ガリウム系化合物半導体からなる井戸層１５０ｂよりもバンドギャップエネルギーが大きいＡｌ_cＧａ_1-cＮ（０≦ｃ≦０．３）等の窒化ガリウム系化合物半導体を好適に用いることができる。
また、井戸層１５０ｂには、インジウムを含有する窒化ガリウム系化合物半導体として、例えば、Ｇａ_1-sＩｎ_sＮ（０＜ｓ＜０．４）等の窒化ガリウムインジウム（以下では、「ＧａＩｎＮ」と表記することがある）を用いることができる。
発光層１５０全体の膜厚としては、特に限定されないが、量子効果の得られる程度の膜厚、即ち臨界膜厚領域であることが好ましい。例えば、発光層１５０の膜厚は、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが好ましく、１００ｎｍ前後の膜厚であればより好ましい。また、井戸層１５０ｂの膜厚としては、特に限定されないが、量子効果の得られる程度の膜厚であることが好ましい。

【0060】

（ｐ型半導体層１６０）
ｐ型半導体層１６０は、ｐ型クラッド層１６０ａおよびｐ型コンタクト層１６０ｂから構成される。ｐ型クラッド層１６０ａとしては、好ましくは、Ａｌ_dＧａ_1-dＮ（０＜ｄ≦０．４）のものが挙げられる。ｐ型クラッド層１６０ａの膜厚は、好ましくは１ｎｍ〜４００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。
一方、ｐ型コンタクト層１６０ｂとしては、Ａｌ_eＧａ_1-eＮ（０≦ｅ＜０．５）を含んでなる窒化ガリウム系化合物半導体層が挙げられる。ｐ型コンタクト層１６０ｂの膜厚は、特に限定されないが、１０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍである。

【0061】

なお、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１では、基板１１０上に、中間層１２０、下地層１３０を積層することで積層基板１００を得る第１積層工程と、積層基板１００の下地層１３０上に、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０を含む化合物半導体層１７０を積層することで積層半導体ウェハＳＷを得る第２積層工程とが実行される。このため、例えば第１積層工程では基板１１０がウェハＷとなり、また、例えば第２積層工程では積層基板１００がウェハＷとなる。

【0062】

＜積層半導体ウェハの製造方法＞
ここでは、ＭＯＣＶＤ装置１を用い、ウェハＷの一例としての積層基板１００上に化合物半導体層１７０を積層することによって、積層半導体ウェハＳＷを製造する方法について説明を行う。

【0063】

最初に、積層基板１００を、積載部材４０と規制部材５０とを組み合わせてなるウェハ保持体３０に取り付ける。このとき、積層基板１００における基板１１０側を、ウェハ保持体３０における積載部材４０のウェハ積載面４１１に積載させることで、積層基板１００における下地層１３０を外部に露出させる。また、これに伴い、積層基板１００の周面（側面）は、ウェハ保持体３０における規制部材５０の内壁面に対向することとなり、ウェハ保持体３０に対して積層基板１００が緩くはめ込まれた状態となる。

【0064】

次に、それぞれが積層基板１００を保持した６個のウェハ保持体３０を、ＭＯＣＶＤ装置１に設けられた支持体２０にセットする。より具体的に説明すると、ＭＯＣＶＤ装置１において、収容部１１に対して蓋部１２を開放した状態で、それぞれが積層基板１００を保持した６個のウェハ保持体３０を、支持体２０に設けられた各凹部（６箇所）に、積層基板１００における下地層１３０が上方を向くように配置する。このとき、各ウェハ保持体３０の積載部材４０における底面４２の被積載面４２１が、支持体２０に設けられた各凹部の底面に接触する。その後、収容部１１に対して蓋部１２を閉じ、脱気を行って収容部１１と蓋部１２とを密着させることにより、反応室を形成する。

【0065】

続いて、軸２１を介して支持体２０を矢印Ａ方向に回転させるとともに、図示しない貫通孔を介して支持体２０に設けられた各凹部に窒素Ｎ₂を供給することにより、矢印Ａ方向に回転する支持体２０上にて、各ウェハ保持体３０および各ウェハ保持体３０に保持された積層基板１００を、矢印Ｂ方向に回転させる。また、供給管１３を介して、キャリアガスの供給を開始する。

【0066】

さらに、加熱部６０への通電を開始し、支持体２０および各ウェハ保持体３０を介して、各ウェハ保持体３０に保持された積層基板１００を、ｎ型コンタクト層１４０ａをエピタキシャル成長させるための設定温度（第１設定温度：この例では１０９０℃）へと加熱する。そして、積層基板１００が第１設定温度に加熱された状態で、供給管１３を介してｎ型コンタクト層１４０ａ用の原料ガスの供給を開始する。

【0067】

すると、積層基板１００における下地層１３０の表面側では、外部から供給されてくる原料ガスが、積層基板１００の熱によって反応することになる。その結果、下地層１３０上には、ｎ型コンタクト層１４０ａがエピタキシャル成長する。

【0068】

そして、予め決められた時間（目的とするｎ型コンタクト層１４０ａの厚さを得るために必要な時間）が経過すると、供給管１３を介したｎ型コンタクト層１４０ａ用の原料ガスの供給を停止する。これにより、ｎ型コンタクト層１４０ａの積層が完了する。

【0069】

次に、加熱部６０への通電状態（電流値）を必要に応じて変更することで、支持体２０および各ウェハ保持体３０を介して、各ウェハ保持体３０に保持された積層基板１００（ここではｎ型コンタクト層１４０ａまでを含む：以下同じ）を、ｎ型クラッド層１４０ｂをエピタキシャル成長させるための設定温度（第２設定温度：この例では７８０℃）に加熱する。そして、積層基板１００が第２設定温度まで加熱された状態で、供給管１３を介してｎ型クラッド層１４０ｂ用の原料ガスの供給を開始する。

【0070】

すると、積層基板１００におけるｎ型コンタクト層１４０ａの表面側では、外部から供給されてくる原料ガスが、積層基板１００の熱によって反応することになる。その結果、ｎ型コンタクト層１４０ａ上には、ｎ型クラッド層１４０ｂがエピタキシャル成長する。

【0071】

そして、予め決められた時間（目的とするｎ型クラッド層１４０ｂの厚さを得るために必要な時間）が経過すると、供給管１３を介したｎ型クラッド層１４０ｂ用の原料ガスの供給を停止する。これにより、ｎ型クラッド層１４０ｂの積層が完了する。

【0072】

続いて、加熱部６０への通電状態を必要に応じて変更することで、支持体２０および各ウェハ保持体３０を介して、各ウェハ保持体３０に保持された積層基板１００（ここではｎ型クラッド層１４０ｂまでを含む：以下同じ）を、障壁層１５０ａをエピタキシャル成長させるための設定温度（第３設定温度：この例では８００℃）に加熱する。そして、積層基板１００が第３設定温度まで加熱された状態で、供給管１３を介して障壁層１５０ａ用の原料ガスの供給を開始する。

【0073】

すると、積層基板１００におけるｎ型クラッド層１４０ｂの表面側では、外部から供給されてくる原料ガスが、積層基板１００の熱によって反応することになる。その結果、ｎ型クラッド層１４０ｂ上には、最初の障壁層１５０ａがエピタキシャル成長する。

【0074】

そして、予め決められた時間（目的とする障壁層１５０ａの厚さを得るために必要な時間）が経過すると、供給管１３を介した障壁層１５０ａ用の原料ガスの供給を停止する。これにより、最初の障壁層１５０ａの積層が完了する。

【0075】

さらに続いて、加熱部６０への通電状態を必要に応じて変更することで、支持体２０および各ウェハ保持体３０を介して、各ウェハ保持体３０に保持された積層基板１００（ここでは最初の障壁層１５０ａまでを含む：以下同じ）を、井戸層１５０ｂをエピタキシャル成長させるための設定温度（第４設定温度：この例では８００℃）に加熱する。そして、積層基板１００が第４設定温度まで加熱された状態で、供給管１３を介して井戸層１５０ｂ用の原料ガスの供給を開始する。

【0076】

すると、積層基板１００における最初の障壁層１５０ａの表面側では、外部から供給されてくる原料ガスが、積層基板１００の熱によって反応することになる。その結果、最初の障壁層１５０ａ上には、最初の井戸層１５０ｂがエピタキシャル成長する。

【0077】

そして、予め決められた時間（目的とする井戸層１５０ｂの厚さを得るために必要な時間）が経過すると、供給管１３を介した井戸層１５０ｂ用の原料ガスの供給を停止する。これにより、最初の井戸層１５０ｂの積層が完了する。

【0078】

以降、第３設定温度への加熱および障壁層１５０ａ用の原料ガスの供給と、第４設定温度への加熱および井戸層１５０ｂ用の原料ガスの供給とを交互に繰り返すことにより、障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとを交互に積層した発光層１５０を得る。なお、発光層１５０における最上層は、最後の障壁層１５０ａ（この例では６層目の障壁層１５０ａ）となる。

【0079】

それから、加熱部６０への通電状態を必要に応じて変更することで、支持体２０および各ウェハ保持体３０を介して、各ウェハ保持体３０に保持された積層基板１００（ここでは最後の障壁層１５０ａまでを含む：以下同じ）を、ｐ型クラッド層１６０ａをエピタキシャル成長させるための設定温度（第５設定温度：この例では１０９０℃）に加熱する。そして、積層基板１００が第５設定温度まで加熱された状態で、供給管１３を介してｐ型クラッド層１６０ａ用の原料ガスの供給を開始する。

【0080】

すると、積層基板１００における最後の障壁層１５０ａの表面側では、外部から供給されてくる原料ガスが、積層基板１００の熱によって反応することになる。その結果、最後の障壁層１５０ａ上には、ｐ型クラッド層１６０ａがエピタキシャル成長する。

【0081】

そして、予め決められた時間（目的とするｐ型クラッド層１６０ａの厚さを得るために必要な時間）が経過すると、供給管１３を介したｐ型クラッド層１６０ａ用の原料ガスの供給を停止する。これにより、ｐ型クラッド層１６０ａの積層が完了する。

【0082】

その後、加熱部６０への通電状態を必要に応じて変更することで、支持体２０および各ウェハ保持体３０を介して、各ウェハ保持体３０に保持された積層基板１００（ここではｐ型クラッド層１６０ａまでを含む：以下同じ）を、ｐ型コンタクト層１６０ｂをエピタキシャル成長させるための設定温度（第６設定温度：この例では１０９０℃）に加熱する。そして、積層基板１００が第６設定温度まで加熱された状態で、供給管１３を介してｐ型コンタクト層１６０ｂ用の原料ガスの供給を開始する。

【0083】

すると、積層基板１００におけるｐ型クラッド層１６０ａの表面側では、外部から供給されてくる原料ガスが、積層基板１００の熱によって反応することになる。その結果、ｐ型クラッド層１６０ａ上には、ｐ型コンタクト層１６０ｂがエピタキシャル成長する。

【0084】

そして、予め決められた時間（目的とするｐ型コンタクト層１６０ｂの厚さを得るために必要な時間）が経過すると、供給管１３を介したｐ型コンタクト層１６０ｂ用の原料ガスの供給を停止する。これにより、ｐ型コンタクト層１６０ｂの積層が完了する。
以上により、積層基板１００上に化合物半導体層１７０を積層してなる、図９に示す積層半導体ウェハＳＷが得られる。

【0085】

このようにして得られた積層半導体ウェハＳＷは、その後、電極等の形成が行われた後に分割され、複数の発光チップとなる。このとき、１枚の積層半導体ウェハＳＷから得られる複数の発光チップにおいては、発光チップ間の発光波長のばらつきを、できるだけ少なくすることが望ましい。

【0086】

ここで、発光チップの発光波長は、発光層１５０を構成する井戸層１５０ｂ（ＧａＩｎＮで構成される）における、ＧａとＩｎとの比率で決まる。したがって、ＭＯＣＶＤ装置１を用いた積層半導体ウェハＳＷの製造においては、井戸層１５０ｂをエピタキシャル成長させる際の、ＧａＩｎＮの組成むらを抑制することが重要となる。

【0087】

そして、井戸層１５０ｂにおけるＧａＩｎＮの組成むらは、発光層１５０（より具体的には井戸層１５０ｂ）をエピタキシャル成長させる際の、積層基板１００の温度むらに起因して生じる。より具体的に説明すると、積層基板１００上に井戸層１５０ｂを成長させる際に、相対的に温度が高い領域では、相対的に温度が低い領域よりも、ＧａＩｎＮに占めるＩｎの割合が低下しやすい。なお、ＧａＩｎＮに占めるＩｎの割合が低下した場合（Ｇａの割合が増加した場合）には、発光層１５０の発光波長が短くなり、ＧａＩｎＮに占めるＩｎの割合が増加した場合（Ｇａの割合が低下した場合）には、発光層１５０の発光波長が長くなる。

【0088】

発光層１５０を積層する際の、ウェハＷでの温度分布を均一化するためには、ウェハ保持体３０の積載部材４０におけるウェハ積載面４１１の温度を均一にした上で、ウェハＷの裏面（ウェハ積載面４１１との対向面）とウェハ積載面４１１との接触状態を均一にし、ウェハ保持体３０からウェハＷへの熱伝導を均一にすることが好ましい。積載部材４０におけるウェハ積載面４１１の温度を均一化するためには、例えば積載部材４０の底面４２側にザグリを付加する（外側対向面４２２や内側対向面４２３を形成する）とともにウェハ積載面４１１の熱放射率を均一化し、ウェハ積載面４１１からの放熱むらを抑えることが重要となる。ウェハ積載面４１１の温度を均一にするとともにウェハ積載面４１１からウェハＷへの熱伝導を均一とするためには、ウェハ積載面４１１における表面粗さ（例えば算術平均粗さＲａ）を均一にするとともに、発光層１５０を成長させる温度（この例では８００℃）において、ウェハＷの裏面と積載部材４０におけるウェハ積載面４１１の形状とを、μmオーダーで整合させることが重要となる。

【0089】

ここで、ｎ型半導体層１４０までが積層されたウェハＷに発光層１５０を積層する際に、ウェハＷの形状を反りがほぼない状態（平坦に近い状態）にコントロールできると、欠陥の少ない良質な膜（発光層１５０）を得やすくなる。しかしながら、ウェハＷを保持するウェハ保持体３０は、主として裏面側（積載部材４０における底面４２側）から加熱されることになるため、積載部材４０における上面４１（ウェハ積載面４１１を含む）よりも底面４２の温度が高くなりやすい。このため、発光層１５０の成長温度では、積載部材４０における表裏（上面４１側および底面４２側）の熱膨張差により、積載部材４０が、室温の状態に比べて底面４２側に凸な状態になろうとする。

【0090】

積載部材４０と規制部材５０とを一体化してなる従来のウェハ保持体では、ウェハを積載する面がリングからみて奥側に位置しているため、研磨等によってその算術平均粗さＲａを管理することが困難であり、算術平均粗さＲａの値が１μｍを超えてしまい、そのばらつきも大きかった。また、従来のウェハ保持体では、使用を重ねることによってウェハを積載する面の表面粗さにむらが発生しやすくなり、これに伴って熱放射率や接触熱抵抗が不均一になることから、積層される発光層１５０（井戸層１５０ｂ）において組成むらが生じる一因となっていた。

【0091】

さらに、従来のウェハ保持体では、リングと一体化した状態でウェハを積載する面の表面形状や表面粗さを整える試みもなされていたが、リングに近い部位ではリングを避けるために大きな砥石等が使用できず、ウェハを積載する面の全面にわたって表面形状（凸状）と表面粗さとを精度よくコントロールすることが非常に困難であり、目的とする表面形状や表面粗さからのずれが大きいウェハ保持体が使用されることとなっていた。

【0092】

そこで、本実施の形態では、ウェハ保持体３０を構成する積載部材４０の形状を、室温において上面４１側（ウェハ積載面４１１側）が凸となるように設定するようにした。積載部材４０の形状をこのように設定しておくことにより、発光層１５０の成長温度付近では、ウェハ積載面４１１の表面形状がほぼフラットな状態となり、発光層１５０の成長温度付近での積層基板１００の形状に近づけることができるようになる。その結果、発光層１５０の成長温度付近では、積層基板１００のほぼ全域において、積層基板１００の裏面と積載部材４０におけるウェハ積載面４１１との距離を一定の大きさ以下に近づけることが可能となる。したがって、井戸層１５０ｂを含む化合物半導体層１７０をエピタキシャル成長させる際の積層基板１００の温度むらを抑制することができ、井戸層１５０ｂにおけるＧａＩｎＮの組成むらを抑制することが可能になる。その結果として、積層半導体ウェハＳＷを分割して得られる複数の発光チップにおける発光波長のばらつきを抑制することができる。

【0093】

また、本実施の形態では、積載部材４０におけるウェハ積載面４１１の算術平均粗さＲａを０．５μｍ以下とした。これにより、ウェハ積載面４１１から放出される熱のむら、すなわち、積層基板１００に供給される熱の面内むらを抑制することが可能となり、井戸層１５０ｂにおけるＧａＩｎＮの組成むらをさらに抑制することができる。

【0094】

ここで、本実施の形態では、ウェハ保持体３０を構成する積載部材４０において、底面４２側に外側対向面４２２および内側対向面４２３を形成することで、外周側および内周側における積載部材４０の厚さを他の部位と異ならせている。そして、積載部材４０の厚さに分布を設けることも、上述した積層基板１００の温度むらを抑制することに寄与している。

【0095】

さらに、本実施の形態では、ウェハＷとしての積層基板１００を保持するウェハ保持体３０を、積層基板１００を積載する積載部材４０と、積載部材４０に積載された積層基板１００の周囲を囲うことによって積層基板１００の移動を規制する規制部材５０とで構成するようにした。積層基板１００上に化合物半導体層１７０をエピタキシャル成長させる場合、ウェハ保持体３０自身も、加熱に伴って変形（熱膨張）することになる。ここで、積層基板１００を積載する積載部と積載された積層基板１００の周囲を囲うリング状の壁部とを一体化してなる従来のウェハ保持体では、加熱に伴って積載部が変形しようとした際に、積載部と一体化した壁部により、その変形が妨げられてしまうことがある。この場合、積載部におけるウェハＷの積載面が、例えば室温において周縁に比べて中央が盛り上がる凸状に形成されていたとしても、加熱時には、一体化した壁部によってその形状に歪みが生じ、平坦な形状へと変形できなくなってしまうおそれがある。これに対し、本実施の形態では、ウェハ保持体３０を積載部材４０と規制部材５０とで構成することにより、例えば加熱に伴って積載部材４０が変形しようとした場合に、規制部材５０がその変形を妨げにくくなることから、加熱時に、積載部材４０におけるウェハ積載面４１１の凸形状から平坦な形状へと移行しやすくなる。したがって、このことによっても、井戸層１５０ｂを含む化合物半導体層１７０をエピタキシャル成長させる際の積層基板１００の温度むらを抑制することができ、井戸層１５０ｂにおけるＧａＩｎＮの組成むらを抑制することが可能になる。

【0096】

また、本実施の形態のウェハ保持体３０は、積載部材４０と規制部材５０とを組み合わせることによって構成されているので、例えば上述した積層半導体ウェハＳＷの製造後に、積載部材４０と規制部材５０とに分離を行い、それぞれを清掃することが可能である。また、例えば上述した積層半導体ウェハＳＷの製造後に、積載部材４０と規制部材５０とに分離を行い、積載部材４０については清掃を行って再利用し、規制部材５０については新たな規制部材５０に交換することも可能である。

【0097】

さらに、清掃後且つ分離後の積載部材４０については、清掃を行うだけでなく、ウェハ積載面４１１の再加工を行うこともできる。このとき、積載部材４０の上面４１では、上述したように、ウェハ積載面４１１が最上部に位置するようになっていることから、ウェハ積載面４１１における凸面の再形成、および、形成した凸面の再研磨（ラップ加工）は容易である。

【0098】

なお、本実施の形態では、ウェハ保持体３０を構成する積載部材４０および規制部材５０を、異なる材料にて構成するようにしていたが、これに限られるものではなく、同じ材料で構成してもかまわない。

【0099】

また、本実施の形態では、サファイアからなる基板１１０上にＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させることで積層半導体ウェハＳＷを得る場合を例として説明を行ったが、これに限られるものではない。例えば、基板１１０上に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、ＩＶ−ＩＶ族化合物半導体等の化合物半導体を積層するものであってもかまわない。

【0100】

さらに、本実施の形態では、基板１１０と基板１１０上に積層される化合物半導体とが異種である場合を例として説明を行ったが、これに限られるものではなく、同種の場合にも適用してかまわない。

【実施例】

【0101】

では次に、本発明の実施例について説明を行うが、本発明は実施例に限定されない。
本発明者は、図１等に示すＭＯＣＶＤ装置１を用いて、積層基板１００に化合物半導体層１７０の積層を行い、そのときに使用したウェハ保持体３０の構成と、得られた積層半導体ウェハＳＷにおけるフォトルミネッセンス特性（ＰＬ波長分布）との関係について検討を行った。

【0102】

図１０は、実施例１および比較例１〜比較例３のそれぞれにおける、ウェハ保持体３０におけるウェハ積載面４１１の３次元形状と、得られた積層半導体ウェハＳＷにおけるＰＬ波長分布との関係を示す図である。

【0103】

ここで、実施例１では、実施の形態で説明した、積載部材４０と規制部材５０とを組み合わせてなるウェハ保持体３０（図３〜図８参照）を用いた。また、比較例１および比較例２では、積載部と規制部とを一体化した、従来のウェハ保持体３０を用いた。

【0104】

また、図１０に示すように、実施例１では、室温におけるウェハ積載面４１１の形状を、周縁に比べて中央が盛り上がる凸形状とした。このとき、ウェハ積載面４１１のウェハ積載面高さｈを１７．５μｍとし、ウェハ積載面４１１の算術平均粗さＲａを０．３μｍとした。

【0105】

一方、図１０に示すように、比較例１では、室温におけるウェハ積載面４１１の形状を、平坦状でもなく凸状でもない異形状とした。ここで、比較例１では、図中に直線で示したように、左側中央から右側下方に向かう尾根部分が存在している。

【0106】

他方、図１０に示すように、比較例２では、室温におけるウェハ積載面４１１の形状を、比較例１と同様に、平坦状でもなく凸状でもない異形状とした。ただし、比較例２では、図中に直線で示したように、図中左側下方から右側上方に向かう尾根部分が存在している。

【0107】

これに対し、図１０に示すように、比較例３では、実施例１と同様に、室温におけるウェハ積載面４１１の形状を、周縁に比べて中央が盛り上がる凸形状とした。ただし、ウェハ積載面４１１のウェハ積載面高さｈを１７．５μｍとする一方で、ウェハ積載面４１１の算術平均粗さＲａを０．６μｍとした。

【0108】

次に、得られた波長分布について説明を行う。
実施例１では、積層半導体ウェハＳＷのほぼ全域にわたって、ＰＬ波長のばらつきが小さくなっている。
これに対し、比較例１では、積層半導体ウェハＳＷの中央側に、周縁側よりもＰＬ波長が長くなっている領域が偏在するようになっている。
また、比較例２では、積層半導体ウェハＳＷの周縁側において、他の領域よりもＰＬ波長が長くなっている２つの領域が偏在するようになっている。
さらに、比較例３でも、積層半導体ウェハＳＷの中央側に、周縁側よりもＰＬ波長が長くなっている領域が偏在するようになっている。
このように、ウェハ保持体３０を積載部材４０と規制部材５０とによって構成するとともに、積載部材４０におけるウェハ積載面４１１の形状を、周縁から中央に向かって盛り上がる凸状とし、且つ、ウェハ積載面４１１を微視的にみたときに平坦な面とする（算術平均粗さＲａを０．５μｍ以下とする）ことで、ＰＬ波長ひいては発光波長のばらつきの少ない積層半導体ウェハＳＷが得られることがわかる。

【符号の説明】

【0109】

１…ＭＯＣＶＤ装置、１０…反応容器、２０…支持体、３０…ウェハ保持体、４０…積載部材、５０…規制部材、６０…加熱部、７０…保護部材、８０…排気部材、９０…監視装置、１００…積層基板、１１０…基板、１２０…中間層、１３０…下地層、１４０…ｎ型半導体層、１５０…発光層、１６０…ｐ型半導体層、１７０…化合物半導体層、Ｗ…ウェハ、ＳＷ…積層半導体ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】