JPH01115892A - 液相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、化合物半導体の製造プロセスにおけるエピ
タキシャル層形成時に使用される液相成長装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来から、この種の液相成長装置の一例として、第５図
の外観斜視図および第６図の分解斜視図に示すような回
転式カーボンボートが知られている。

この図における符号１０はカーボンボートであって、こ
のカーボンボート１０は複数（図では、６つ）の透孔１
１ａ〜ｌｌｆが平面配置された円板状のメルトホルダ１
１と、これを下側から摺動自在に支持する同じく円板状
のベース１２と、前記メルトホルダ１１の中心位置に固
着されてこれを回動操作するための回動線１３とによっ
て構成されている。そして、メルトホルダ１１に形成さ
れた透孔１１ａ〜Ｉｌｆのそれぞれは、メルトホルダ１
１と上下一体に組み合わされたベース１２の上面１２ａ
がその底面となることにより、所定の半導体材料からな
る融液が収容されるメルト（融液）溜として構成される
ようになっている。なお、以下の説明においては、この
ようにして構成されたメルト溜について、符号１１８〜
ｌｌｆを付して説明する。一方、ベース１２の上面１２
ａの所定位置には、処理すべき半導体基板１５が載置さ
れる基板嵌入孔１６および回動環１３が差し込まれる回
動支持孔１７が形成されている。

そして、上記構成のカーボンボート１０を使用して半導
体基板１５の表面に所定のエピタキシャル層を成長させ
る際には、通常矩形状に形成されている所要の半導体基
板１５をベース上面１２ａの基板嵌入孔１６内に載置し
たうえで、回動環１３を回動操作することによって前記
メルト溜１１ａ〜１１ｆのそれぞれに収容された融液が
半導体基板１５の表面に順次接触させられるようになっ
ている。

すなわち、このカーボンボート１０によるエピタキシャ
ル層成長処理について詳しく説明すれば、つぎのように
なる。

まず、メルトホルダ１１に形成されたメルト溜１１ａ〜
ｌｌｆのそれぞれに、成長させるべきエピタキシャル層
の組成に対応する所定の半導体材料からなる融液を収容
しておく、なお、このような融液は、例えば、ガリウム
を溶媒とし、ｔｆＩｔとしてガリウム砒素多結晶および
アルミニウム、条件によってはマグネシウムやテルルと
いうような不純物を仕込んだものであって、これらの仕
込み割合によって目的とするエピタキシャル層の組成が
決定されることになる。そして、このような融液を収容
したカーボンボートｌＯを水素雰囲気中で７０〜８０℃
程度の温度にまで加熱し、前記溶質を溶媒中に十分溶か
し込む、そののち、カーボンボート１０を除冷すること
によって融液に過飽和度を生じさせながら、回動軸１３
の回動操作によってベース１２上のメルトホルダ１１を
摺動させてメルト溜１１ａ〜１１ｆを半導体基板１５の
表面に順次接触させる。このことにより、半導体基板１
５の表面には、メルト溜１１ａ〜ｌｌｆのそれぞれに収
容された融液に対応する組成のエピタキシャル層２０ａ
〜２０ｆが、第７図に示すようにして順次成長させられ
る。

なお、第７図（ａ）は、半導体基板１５の表面にメルト
溜１１ａ〜ｌｌｆのそれぞれを１回ずつ順次接触させる
ことによって、メルト溜１１ａの融液によるエピタキシ
ャル層２０ａからメルト溜１１ｆの融液によるエピタキ
シャル層２Ｏｆまでを合計６層にわたって多層成長させ
た構造の縦断面図である。また、第７図（ｂ）は、半導
体基板１５にメルト溜ｔｔａ〜１１「の融液をそれぞれ
所定回数にわたって順次接触させることによってエピタ
キシャル層を成長させた構造の例を示す縦断面図であっ
て、この図では、第７図（ａ）に示した構造と比べて、
エピタキシャル層２０ｃ、２０ｄのそれぞ乳が２層ずつ
形成された合計８ＩＩの構造となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、従来の回転式カーボンボート１０は以上説明
したように構成されているので、つぎのような問題点が
あった。すなわち、半導体基板１５表面の多層構造を構
成するエピタキシャル層の形成順序は、メルトホルダ１
１のメルト溜１１ａ〜Ｉｆｆに収容された融液の配役順
序と、メルトホルダ１１の回動方向によって一律的に決
まってしまう。したがって、例えば、エピタキシャルｌ
１２０ｆの上にエピタキシャル層２０ｃを続けて成長さ
せる必要があっても、半導体基板１５の表面に接触する
メルト溜をメルト溜１１ｆからメルト溜！ＩＣへと連続
して直接的に移動することはできないため、上記のよう
な所要順序で構成された多層構造を得ることはできなか
った。そして、上記のような多層構造を強いて得ようと
すれば、メルトホルダ１１におけるメルト溜１１ｆの隣
にメルト溜１１ｃと同一の融液を収容したメルト溜を新
たに増設する必要があった。

この発明は、このような問題点を解消するためになされ
たちのあって、メルトホルダに設けられたメルト溜の配
役順序によって制限されることなく、半導体基板の表面
に必要なエピタキシャル層を所要の順序で成長させるこ
とができる液相成長装置の提供を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、このような目的を達成するため、複数の透
孔が平面配置されたメルトホルダと、咳メルトホルダを
その下側から摺動自在に支持し、かつ、前記透孔の底面
となる上面を有するベースとを備えるとともに、該ベー
ス上面に保持された半導体基板の表面に前記透孔に収容
された融液を接触させることによってエピタキシャル層
を成長させる液相成長装置において、前記ベースに前記
半導体基板を保持する基板ホルダを設けるとともに、該
基板ホルダを前記メルトホルダの摺動軌跡に対して交差
する方向に摺動自在に配置した構成に特徴を有するもの
である。

〔作用〕

上記構成によれば、半導体基板を保持した基板ホルダを
ベースから引き出すことにより、この半導体基板をその
表面がメルトホルダの摺動軌跡と交差する位置、すなわ
ち、そのメルト溜と接触する位置からこれと接触しない
位置まで移動させて引き離すことができ、また、この基
板ホルダをベースに押し入れることによって半導体基板
表面を所要のメルト溜に接触させることが可能となる。

したがって、半導体基板表面に成長させるエピタキシャ
ル層を自由に選択することができ、必要なエピタキシャ
ル層を所要の順序で成長させた多層構造が構成されるこ
とになる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は液相成長装置としての回転式カーボンボートの
外観斜視図、第２図はその分解斜視図である。なお、本
実施例におけるカーボンボートの構造は、そのベースに
基板ホルダを設けた以外、従来例の構造と基本的に異な
らないので、第１図および第２図において、第５図およ
び第６図と互いに同一もしくは相当する部分には同一符
号を付し、その説明は省略する。

本実施例におけるカーボンボート１０を構成するベース
１２には、処理すべき半導体基［１５を保持する矩形板
状の基板ホルダ３０が設けられており、この基板ホルダ
３０はメルトホルダ１１の摺動軌跡に対して交差する方
向、すなわち、メルトホルダ１１の回動方向と直交する
方向（図では、矢印Ａで示す）に沿ってベース上面１２
ａに形成された溝１２ｂにより、摺動自在に支持されて
いる。そして、この基板ホルダ３０の長手方向に沿う中
途部にはメルトホルダ１１を回動操作する回動棒１３が
挿通する長孔３１が形成されており、その外端部には基
板ホルダ３０をベース１２に出入操作するための基板ホ
ルダ棒３２が設けられている。

したがって、この基板ホルダ３０に保持された半導体基
板１５は、基板ホルダ棒３２を介して基板ホルダ３０が
ベース１２から引き出されることによってメルトホルダ
１１に配設されたメルト溜１１ａ〜ｌｌｆのそれぞれと
接触する位置から接触しない位置まで移動させられるこ
とになり、また、この基板ホルダ３０が押し入れられる
ことによってメルト溜１１ａ〜ｌｌｆのそれぞれと接触
する位置にまで移動させられることになる。

つぎに、上記構成のカーボンボート１０によるエピタキ
シャル層成長処理について説明する。

まず、前述した従来例と同様に、メルトホルダ１１のメ
ルト溜１１ａ〜ｌｌｆのそれぞれに所要の融液を収容す
るとともに、基板ホルダ３０上に半導体基板１５をセッ
トしたのち、融液に過飽和度を生じさせる。そして、半
導体基板１５の表面にエピタキシャル層を成長させると
きは、基板ホルダ棒３２を介して基板ホルダ３０をベー
ス１２内に押し入れることによって半導体基板１５を所
定の融液を収容したメルト溜との接触位置に配置し、回
動棒１３の回動動作によってベース１２上のメルトホル
ダ１１を摺動させて半導体基板１５の表面をメルト溜に
接触させる。

また、逆に、半導体基板１５の表面にエピタキシャル層
を成長させないときは、基板ホルダ棒３２を介して基板
ホルダ３０を引き出し、この半導体基板１５をその表面
がいずれのメルト溜とも接触しない位置に配置する。し
たがって、上記手順によるエピタキシャル層の成長を行
うことにより、半導体基板１５の表面には、第３図の縦
断面図に示すような多層構造が構成されることになる。

なお、第３図に示す構造は、つぎのようにして構成され
たものである。まず、ベース１２に基板ホルダ３０を押
し込んだ状態で、半導体基板１５の表面にメルトホルダ
１１に配設されたメルト溜１１ａ〜１１ｒのそれぞれを
１回ずつ接触させることによって、メルト溜１１ａによ
るエピタキシャル層２０ａからメルト溜１１ｆによるエ
ピタキシャル層２Ｏｆまでを連続して順次成長させる。

つぎに、このエピタキシャル層２０ｆ上にエピタキシャ
ル層２０ｄを成長させるにあたっては、半導体基板１５
と接触するメルト溜を、メルト溜１１ａ〜ｌｌｃ、１１
６を飛ばしてメルト溜１１ｆからメルト溜ｌｉｄへと直
接的に移動させなければならない、そこで、基板ホルダ
棒３２を介して基板ホルダ３０をベース１２から引き出
し、回動環１３による回動操作によってメルト溜ｌｉｄ
を所定位置まで移動させ、基板ホルダ３０を再び押し込
むことによって半導体基板１５の表面にメルト溜ｌｉｄ
を接触させることによってエピタキシャル層２０ｄを成
長させる。さらに、引き続いて、同様な手順によってエ
ピタキシャル層２０ｂ、２０１３を成長させることによ
り゛、第３図に示す多層構造が構成されている。

ところで、以上の説明においては、本発明を液相成長装
置としての回転式カーボンボートｌＯに適用して説明し
たが、本発明が適用さ、れる液相成長装置はこれに限定
されるものではなく、例えば、第４図に示すように、メ
ルトホルダ１１がベース１２に対して水平方向（図では
、矢印Ｂ）に移動するように構成されたスライド式カー
ボンボート４０に対しても通用できることはいうまでも
ない、なお、この図において、符号４１はメルトホルダ
１１を移動操作するためのメルトホルダ棒を示している
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、液相成長装置
を構成するベースに半導体基板を保持する基板ホルダを
設け、かつ、この基板ホルダをメルトホルダの摺動軌跡
に対して交差する方向に摺動自在に配置している。した
がって、この基板ホルダをベースから引き出すことによ
り、半導体基板をその表面がメルトホルダの摺動軌跡と
交差する位置、すなわち、そのメルト溜と接触する位置
からこれと接触しない位置まで移動させて引き離すこと
ができ、かつ、この基板ホルダをベースに押し入れるこ
とによって半導体基板の表面を所要のメルト溜に接触さ
せることができる。

そのため、メルトホルダに設けられたメルト溜の配役順
序によって制限されることなく、半導体基板表面に成長
させるエピタキシャル層を自由に選択することができ、
必要なエピタキシャル層を所要の順序で成長させた多層
構造を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明にかかり、第１図はその一
実施例にかかる液相成長装置としての回転式カーボンボ
ートを示す外観斜視図、第２図はその分解斜視図、第３
図はこのカーボンボートによってエピタキシャル層を多
層成長させた構造の縦断面図であり、第４図は他の実施
例としてのスライド式カーボンボートを示す外観斜視図
である。 また、第５図ないし第７図（ａ）　、　（ｂ）は従来例
にかかり、第５図は回転式カーボンボートを示す外観斜
視図、第６図はその分解斜視図、第７図（ａ）１（ｂ）
はこのカーボンボートによってエピタキシャル層を多層
成長させた構造の縦断面図である。 図において、符号１０は回転式カーボンボート（液相成
長装置）、１１はメルトホルダ、Ｉｌａ〜ｌｌｆはメル
ト溜（透孔）、１２はベース、１２ａはベース上面、１
５は半導体基板、２０ａ〜２０ｆはエピタキシャル層、
３０は基板ホルダ、３２は基板ホルダ捧である。 なお、図中の同一符号は、互いに同一もしくは相当する
部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の透孔が平面配置されたメルトホルダと、該
   メルトホルダをその下側から摺動自在に支持し、かつ、
   前記透孔の底面となる上面を有するベースとを備えると
   ともに、ベース上面に保持された半導体基板の表面に前
   記透孔に収容された融液を接触させることによってエピ
   タキシャル層を成長させる液相成長装置において、 前記ベースに、前記半導体基板を保持する基板ホルダを
   設けるとともに、 該基板ホルダを前記メルトホルダの摺動軌跡に対して交
   差する方向に摺動自在に配置したことを特徴とする液相
   成長装置。