JPH06305882A - Apparatus for liquid-phase epitaxial growth - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent an oxide and a floating substance on the melt surface from penetrating into a crystal growing chamber by locating the base part having melt introduction holes of the crystal growing chamber at a lower position than the surface of the melt housed in a melt housing chamber. CONSTITUTION:The apparatus for the liquid-phase epitaxial growth is equipped with a crystal growing chamber 3 having holes 17 for introducing a crystal melt in the base part and housing substrates 10 in the interior thereof, a melt housing chamber 2 for housing a crystal melt 9 before growing the crystal and a melt recovering chamber 5 for recovering the melt after growing the crystal. Furthermore, the base part of the crystal growing chamber 3 is located at a lower position than the surface of the melt 9 housed in the melt housing chamber 2 and the melt 9 can be introduced through the holes 17 for introducing the melt into the crystal growing chamber 3. The crystal is grown on the substrates 10 according to the liquid-phase epitaxial method. Thereby, even when an oxide, a floating substance, etc., are present on the surface of the melt 9 housed in the melt housing chamber 2, they do not penetrate into the crystal growing chamber 3. As a result, the occurrence of growth abnormality can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液相エピタキシャル成長
装置に関し、特に結晶融液中の酸化物，浮遊物が完全に
除去できない状況下でもエピ成長異常の発生が抑えら
れ、また得られるエピ層の膜厚が均一となる液相エピタ
キシャル成長装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid phase epitaxial growth apparatus, and in particular, it is possible to suppress the occurrence of epi-growth abnormalities even under the condition that oxides and suspended matters in a crystal melt cannot be completely removed, The present invention relates to a liquid phase epitaxial growth apparatus with a uniform film thickness.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図３は従来の液相エピタキシャル成長装
置を示す断面図である。図において、ボート１には、上
から順に結晶融液９を収容する上段の室２，基板１０を
収容する中段の室３，結晶融液を回収する容器５を備え
た下段の室４が備えられている。そして、結晶融液９を
収容する上段の室２の上には、Ｈ2 等のガスを上段の室
２に導入するための開孔部１１を有し、紙面左右方向へ
の移動が可能な板６が設けられ、また上段の室２と中段
の室３との間は、上段の室２から中段の室３へ結晶融液
を流入させるための開孔部１２を有し、紙面左右方向に
移動可能な板７によって仕切られ、更に、中段の室３と
下段の室４との間は、中段の室３から下段の室４へ結晶
融液を流入させるための開孔部１３を有し、紙面左右方
向への移動が可能な板８によって仕切られている。なお
１５は、中段の室３底面に形成された開口である。また
上記基板１０は上記中段の室３の側壁面に形成された図
示しない支持機構でもってその２辺が支持されている。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a sectional view showing a conventional liquid phase epitaxial growth apparatus. In the figure, a boat 1 is provided with an upper chamber 2 for accommodating a crystal melt 9, a middle chamber 3 for accommodating a substrate 10, and a lower chamber 4 having a container 5 for recovering the crystal melt in order from the top. Has been. A plate having an opening portion 11 for introducing a gas such as H2 into the upper chamber 2 is provided on the upper chamber 2 for accommodating the crystal melt 9 and is movable in the left-right direction of the drawing. 6 is provided, and between the upper chamber 2 and the middle chamber 3, there is an opening 12 for allowing the crystal melt to flow from the upper chamber 2 to the middle chamber 3 and is provided in the left-right direction of the drawing. It is partitioned by a movable plate 7 and further has an opening 13 between the middle chamber 3 and the lower chamber 4 for allowing the crystal melt to flow from the middle chamber 3 to the lower chamber 4. It is partitioned by a plate 8 that can move in the left-right direction on the paper surface. Reference numeral 15 is an opening formed on the bottom surface of the middle chamber 3. The substrate 10 is supported on its two sides by a support mechanism (not shown) formed on the side wall surface of the middle chamber 3.

【０００３】次に、上記の液相エピタキシャル成長装置
を用いた結晶成長方法について説明する。まず、上記の
ように構成されたエピタキシャル成長装置は、図示しな
い反応管に挿入されて所定の温度まで加熱される。そし
て、上段の室２に板６の開孔部１１を通してキャリアガ
スであるＨ2 ガスを導入し、還元作用によって結晶融液
９中の酸化物を除去する。次いで、板６を移動させて上
段の室２を密閉状態にし、図示しない反応管の周囲の反
応炉を加熱して反応管を所定の温度まで昇温する。そし
て、所定温度に達した後、左右移動可能な板７を図中矢
印Ｂ方向に移動させ、結晶融液９を開孔部１２を通して
中段の室３に流入させ、基板１０を結晶融液９によって
浸漬させる。しかる後、反応管の温度を徐冷していくと
基板１０上で結晶成長が進行していく。結晶成長終了後
は左右移動可能な板８を図中矢印Ａ方向に移動させ、開
孔部１３，１５を通して結晶融液９を下段の室４の回収
容器５に回収して１回のエピタキシャル成長が終了す
る。Next, a crystal growth method using the above liquid phase epitaxial growth apparatus will be described. First, the epitaxial growth apparatus configured as described above is inserted into a reaction tube (not shown) and heated to a predetermined temperature. Then, H2 gas, which is a carrier gas, is introduced into the upper chamber 2 through the opening 11 of the plate 6, and the oxide in the crystal melt 9 is removed by the reducing action. Next, the plate 6 is moved to make the upper chamber 2 in a sealed state, and the reaction furnace around the reaction tube (not shown) is heated to raise the temperature of the reaction tube to a predetermined temperature. Then, after reaching a predetermined temperature, the plate 7 which can be moved left and right is moved in the direction of the arrow B in the figure, the crystal melt 9 is caused to flow into the middle chamber 3 through the opening 12, and the substrate 10 is moved to the crystal melt 9 Soak by. After that, as the temperature of the reaction tube is gradually cooled, crystal growth proceeds on the substrate 10. After the crystal growth is completed, the horizontally movable plate 8 is moved in the direction of the arrow A in the figure, and the crystal melt 9 is recovered through the holes 13 and 15 into the recovery container 5 in the lower chamber 4 to perform one epitaxial growth. finish.

【０００４】このように、図２に示す従来の液相エピタ
キシャル成長装置は、結晶融液９を上から下に落下する
構造であるため、次回結晶成長時に回収容器５の結晶融
液９を上段の室２に移し替える際に生じる酸化物等がエ
ピ成長時に巻き込まれる構造となっている。As described above, since the conventional liquid phase epitaxial growth apparatus shown in FIG. 2 has a structure in which the crystal melt 9 is dropped from the upper side to the lower side, the crystal melt 9 in the recovery container 5 is placed in the upper stage at the next crystal growth. It has a structure in which oxides and the like generated when transferred to the chamber 2 are caught during the epitaxial growth.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の液相エピタキシ
ャル成長装置は以上のように構成されており、ボート本
体に結晶融液回収容器が備えられ、結晶融液を繰り返し
使用する場合、回収容器をボート本体から取り外して結
晶融液の移し替えを行うために、結晶融液が外気にさら
されてしまい、結晶融液中に酸化されやすい物質を含ん
でいると、結晶融液の表面に酸化膜が生成されることが
あり、一旦生成した酸化膜は完全に除去することができ
ず、酸化膜の除去が不完全なままで次のエピタキシャル
成長を行うと、異常成長が起こって、結晶欠陥等の不具
合を発生する原因となるという問題点があった。The conventional liquid phase epitaxial growth apparatus is constructed as described above, and the boat main body is provided with the crystal melt recovery container. When the crystal melt is repeatedly used, the recovery container is a boat. In order to transfer the crystal melt by removing it from the main body, the crystal melt is exposed to the outside air, and if the crystal melt contains a substance that is easily oxidized, an oxide film is formed on the surface of the crystal melt. However, the oxide film that was once generated cannot be completely removed. If the next epitaxial growth is performed while the oxide film is not completely removed, abnormal growth occurs and defects such as crystal defects occur. There is a problem that it causes to occur.

【０００６】また、ボートの材質がカーボンであり、基
板を支える位置が熱の影響を受けやすく、他の部分に比
べて温度が高くなり、このため結晶融液の温度が不均一
となり、得られるエピ層の膜厚にバラツキが生じる原因
となるという問題点があった。Further, since the material of the boat is carbon, the position of supporting the substrate is easily affected by heat, and the temperature becomes higher than that of the other parts, so that the temperature of the crystal melt becomes non-uniform, and thus it is obtained. There is a problem that it causes variations in the film thickness of the epi layer.

【０００７】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、結晶融液中の酸化物，浮遊物が
完全に除去できない状態でエピタキシャル成長を行って
もエピ成長異常の発生が抑えられる液相エピタキシャル
成長装置を得ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and even if epitaxial growth is performed in a state in which oxides and suspended matter in the crystal melt cannot be completely removed, abnormal epi growth occurs. The object is to obtain a liquid phase epitaxial growth apparatus that can be suppressed.

【０００８】また、得られるエピ層の膜厚のバラツキを
抑えることができる液相エピタキシャル成長装置を得る
ことを目的とする。Another object of the present invention is to obtain a liquid phase epitaxial growth apparatus capable of suppressing variations in the thickness of the obtained epi layer.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に係る液相エピ
タキシャル成長装置は、結晶成長室底部に結晶融液導入
用の孔を設け、該孔が結晶融液表面よりも下方の位置で
浸漬するように結晶成長室を移動させて、上記結晶成長
室内に上記結晶導入用の孔を介して結晶融液を導入する
ようにしたものである。In the liquid phase epitaxial growth apparatus according to the present invention, a hole for introducing a crystal melt is provided at the bottom of the crystal growth chamber, and the hole is immersed below the surface of the crystal melt. Then, the crystal growth chamber is moved so that the crystal melt is introduced into the crystal growth chamber through the crystal introduction hole.

【００１０】また、結晶成長室内を２重構造とし、外壁
と内壁との間の空間を断熱用の結晶融液で満たすように
したものである。Further, the crystal growth chamber has a double structure, and the space between the outer wall and the inner wall is filled with a heat-insulating crystal melt.

【００１１】[0011]

【作用】この発明においては、結晶成長室内に、結晶融
液表面よりも下方に存在する結晶融液が導入されるた
め、酸化物や浮遊物が基板表面に接触することがなくな
る。In the present invention, the crystal melt existing below the surface of the crystal melt is introduced into the crystal growth chamber, so that oxides and suspended matter do not come into contact with the substrate surface.

【００１２】また、結晶成長室側壁を２重構造とするこ
とにより、基板を支持する部分への熱の影響が低減され
る。Further, by forming the side wall of the crystal growth chamber into a double structure, the influence of heat on the portion supporting the substrate is reduced.

【００１３】[0013]

【実施例】【Example】

実施例１．以下、この発明の第１の実施例による液相エ
ピタキシャル成長装置を図を用いて説明する。図１(a)
は、本装置全体の断面構成図、図１(b) は基板を収納す
る室の上面図を示す。図に示すように、本液相エピタキ
シャル成長装置は、底面部に簀の子１７、及び該簀の子
の蓋１８を有する結晶成長室（第１の室）３と、該結晶
成長室３とは上記蓋１８によって遮蔽され、結晶成長後
の結晶融液９を回収する融液回収室（第３の室）５と、
上記結晶成長室３の該壁３０、及び融液回収室５の側壁
５０によって区切られた融液収容室（第２の室）２とを
有し、上記融液収容室２の上部を、開口部１１を有し、
紙面左右方向に移動可能な板６で覆うようにしたもので
ある。また、３１は上記結晶成長室３の内側に外壁３０
に沿って配置された枠状の内壁であり、該内壁３１と外
壁３０との間にできた空間１６には断熱用の結晶融液９
ａが満たされており、基板１０は上記内壁３１によって
その２辺が支持されるようになっている。Example 1. A liquid phase epitaxial growth apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1 (a)
1 is a cross-sectional configuration diagram of the entire apparatus, and FIG. As shown in the figure, in the liquid phase epitaxial growth apparatus, a crystal growth chamber (first chamber) 3 having a cage 17 and a cage lid 18 on the bottom surface, and the crystal growth chamber 3 are separated by the lid 18. A melt recovery chamber (third chamber) 5 for collecting the crystal melt 9 that has been shielded and has undergone crystal growth;
It has the melt storage chamber (second chamber) 2 partitioned by the wall 30 of the crystal growth chamber 3 and the side wall 50 of the melt recovery chamber 5, and the upper part of the melt storage chamber 2 is opened. Having a section 11,
The plate 6 is covered by a plate 6 which is movable in the left-right direction of the paper. Further, 31 is an outer wall 30 inside the crystal growth chamber 3.
Is a frame-shaped inner wall arranged along the inner wall 31 and the space 16 formed between the inner wall 31 and the outer wall 30 has a crystal melt 9 for heat insulation.
a is satisfied, and the substrate 10 is supported on its two sides by the inner wall 31.

【００１４】次にこの液相エピタキシャル成長装置を用
いた結晶成長方法を図２を参照して説明する。先ず、図
１(a) に示す状態で、図示しない石英管からなる反応管
中に装置を挿入する。そしてキャリアガスとしてＨ2 ガ
スを開孔部１１より流入しながら、反応管が所定の温
度、例えば４００〜４５０℃になるまで加熱し昇温す
る。この時、融液収容室２の結晶融液９が僅かながら酸
化していた場合、酸化物は還元されて除去される。Next, a crystal growth method using this liquid phase epitaxial growth apparatus will be described with reference to FIG. First, in the state shown in FIG. 1 (a), the apparatus is inserted into a reaction tube made of a quartz tube (not shown). Then, while flowing H2 gas as a carrier gas through the opening 11, the reaction tube is heated and heated to a predetermined temperature, for example, 400 to 450 ° C. At this time, if the crystal melt 9 in the melt storage chamber 2 is slightly oxidized, the oxide is reduced and removed.

【００１５】次に、矢印方向Ｂに板６を移動させ、結晶
融液９を収容している融液収容室２を密閉状態にする
（図２(a) ）。そして、再度反応管を加熱して所定の温
度、例えば８００℃になるまで昇温し、反応管が所定の
温度に達した後、基板１０を収容している結晶成長室３
を矢印Ｂの方向に移動させて結晶成長室３に簀の子１７
を通して結晶融液９を導入する（図２(b) ）。次に結晶
融液９を回収する融液回収室５を矢印Ｂの方向に移動
し、融液収容室２の底部に溜っている結晶融液９を押し
上げると共に、結晶成長室３の底部にある簀の子１７の
部分を蓋１８で塞ぐ（図２(c) ）。しかる後、反応管の
温度を徐冷して基板１０上に結晶を成長させる。基板１
０への成長が終了した後、基板１０を収容している結晶
成長室３を板６とともに矢印Ａの方向に移動させる。す
ると結晶成長室３に収容されている結晶融液９は簀の子
１７を通して、結晶融液９を回収する融液回収室５の中
に全て回収される（図２(d) ）。以上のようにして１回
の結晶成長が終了するが、再度成長を行う際には、融液
回収室５内の回収した結晶融液を再度融液収容室２に移
し替えるため、その表面に酸化物が生じることとなる
が、上述のように結晶成長室３内には酸化物が流入しな
い構成となっているため、結晶欠陥の発生を抑制するこ
とができる。Next, the plate 6 is moved in the direction of the arrow B, and the melt containing chamber 2 containing the crystal melt 9 is sealed (FIG. 2 (a)). Then, the reaction tube is again heated to a predetermined temperature, for example, 800 ° C., and after the reaction tube reaches the predetermined temperature, the crystal growth chamber 3 accommodating the substrate 10
Is moved in the direction of arrow B to move the cage 17 into the crystal growth chamber 3.
The crystal melt 9 is introduced through (FIG. 2 (b)). Next, the melt recovery chamber 5 for recovering the crystal melt 9 is moved in the direction of arrow B to push up the crystal melt 9 accumulated at the bottom of the melt storage chamber 2 and at the bottom of the crystal growth chamber 3. The part of the cage 17 is closed with a lid 18 (Fig. 2 (c)). After that, the temperature of the reaction tube is gradually cooled to grow a crystal on the substrate 10. Board 1
After the growth to 0 is completed, the crystal growth chamber 3 containing the substrate 10 is moved together with the plate 6 in the direction of arrow A. Then, the crystal melt 9 housed in the crystal growth chamber 3 is entirely recovered in the melt recovery chamber 5 for recovering the crystal melt 9 through the cage 17 (FIG. 2 (d)). Although the single crystal growth is completed as described above, when re-growing, the crystal melt recovered in the melt recovery chamber 5 is transferred to the melt storage chamber 2 again, so that the surface of the melt is recovered. Although oxides will be generated, since the oxides do not flow into the crystal growth chamber 3 as described above, the generation of crystal defects can be suppressed.

【００１６】このように本実施例によれば、結晶成長室
３底面に簀の子１７を設け、該成長室３底面を結晶融液
９表面下で浸漬させて、簀の子１７を介して結晶融液９
を導入するようにしたから、２度目以降の結晶成長にお
いて、結晶融液９の表面に酸化物，浮遊物等があって
も、これらが結晶成長室３に入ることがなく、エピ成長
の異常の発生を低減することができる。また、基板１０
の周囲に内壁３１が設けられているため、基板１０を保
持する部分への熱の影響が緩和され、基板１０周囲の結
晶融液の温度の均一性が向上し、得られるエピ層の膜厚
のバラツキが小さくなる。As described above, according to this embodiment, the cage 17 is provided on the bottom of the crystal growth chamber 3, the bottom of the growth chamber 3 is immersed under the surface of the crystal melt 9, and the crystal melt 9 is inserted through the cage 17.
Therefore, even if there are oxides, suspended matter, etc. on the surface of the crystal melt 9 during the second and subsequent crystal growths, these do not enter the crystal growth chamber 3 and abnormal epi-growth occurs. Can be reduced. Also, the substrate 10
Since the inner wall 31 is provided around the substrate 10, the influence of heat on the portion holding the substrate 10 is mitigated, the temperature uniformity of the crystal melt around the substrate 10 is improved, and the thickness of the obtained epi layer is increased. Variation is reduced.

【００１７】なお上記実施例では、簀の子１７を用いて
結晶成長室３内に結晶融液を導入するようにしたが、簀
の子以外の部材であっても、適当な孔を有し、かつ容易
にこの孔を塞ぐことができるものであればかまわない。In the above embodiment, the crystal melt was introduced into the crystal growth chamber 3 using the cage 17 but any member other than the cage has appropriate holes and can be easily formed. Anything that can block this hole may be used.

【００１８】[0018]

【発明の効果】以上のように、この発明に係る液相エピ
タキシャル成長装置によれば、結晶成長室内に、結晶融
液表面よりも下方にある結晶融液を導入するように構成
したので、結晶成長室内には、酸化物，不純物は導入さ
れず、酸化物，浮遊物を完全に除去できない状態でエピ
タキシャル成長を行ってもエピ成長の異常が発生しなく
なるという効果がある。As described above, according to the liquid phase epitaxial growth apparatus of the present invention, the crystal melt located below the surface of the crystal melt is introduced into the crystal growth chamber. Oxides and impurities are not introduced into the chamber, and even if epitaxial growth is performed in a state where oxides and suspended matter cannot be completely removed, there is an effect that abnormalities in epi growth do not occur.

【００１９】また、結晶成長室が断熱用の結晶融液で包
囲されているため、基板周辺での結晶融液の温度差がな
くなり、エピ層の膜厚のバラツキが小さくなるという効
果がある。Further, since the crystal growth chamber is surrounded by the heat-insulating crystal melt, the temperature difference of the crystal melt around the substrate is eliminated, and there is an effect that variations in the film thickness of the epi layer are reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の一実施例による液相エピタキシャル成
長装置を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a liquid phase epitaxial growth apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】上記液相エピタキシャル成長装置を用いた結晶
成長を説明するための装置断面図である。FIG. 2 is an apparatus cross-sectional view for explaining crystal growth using the liquid phase epitaxial growth apparatus.

【図３】従来の液相エピタキシャル成長装置を示す断面
図である。FIG. 3 is a sectional view showing a conventional liquid phase epitaxial growth apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ボート本体 ２ 結晶融液を収容する室（融液収容室） ３ 基板を収容する室（結晶成長室） ５ 回収容器（融液回収室） ６ 左右移動可能な板 ９ 結晶融液 ９ａ 断熱用の結晶融液 １０ 基板 １１ 開孔部 １６ 断熱用の結晶融液を収容する空間 １７ 簀の子 １８ 簀の子の穴をふさぐ蓋 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Boat main body 2 Chamber for accommodating crystal melt (melt accommodating chamber) 3 Chamber for accommodating substrates (crystal growth chamber) 5 Recovery container (melt recovery chamber) 6 Horizontally movable plate 9 Crystal melt 9a For heat insulation Crystal melt 10 Substrate 11 Opening space 16 Space for accommodating crystal melt for heat insulation 17 Child of the cage 18 Lid that closes the hole of the cage

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 結晶融液中に基板を浸漬させてその表面
に結晶成長を行う液相エピタキシャル成長装置におい
て、 その底面部に結晶融液導入用の孔を有し、その内部に被
結晶成長基板を収納する第１の室と、 結晶成長前の結晶融液を収容するための第２の室と、 結晶成長後の結晶融液を回収するための第３の室とを有
し、 上記第１の室の底面部を、上記第２の室内に収容された
結晶融液の表面よりも下方にて浸漬させて、上記第１の
室内に上記第２の室内の結晶融液を上記結晶融液導入用
の孔を介して導入可能に構成したことを特徴とする液相
エピタキシャル成長装置。1. A liquid-phase epitaxial growth apparatus in which a substrate is immersed in a crystal melt to grow crystals on its surface, wherein a bottom surface has a hole for introducing a crystal melt, and a crystal-growing substrate to be crystallized therein. A first chamber for accommodating the crystal melt, a second chamber for accommodating the crystal melt before crystal growth, and a third chamber for recovering the crystal melt after crystal growth, The bottom surface of the first chamber is immersed below the surface of the crystal melt contained in the second chamber, and the crystal melt in the second chamber is melted into the first chamber. A liquid phase epitaxial growth apparatus characterized in that it can be introduced through a liquid introduction hole. 【請求項２】 請求項１記載の液相エピタキシャル成長
装置において、 上記第１の室の側壁を２重構造とし、これら側壁間の空
間を断熱用の結晶融液で満たしたことを特徴とする液相
エピタキシャル成長装置。2. The liquid phase epitaxial growth apparatus according to claim 1, wherein the side wall of the first chamber has a double structure, and the space between the side walls is filled with a crystal melt for heat insulation. Phase epitaxial growth system.