JPS6065790A - Apparatus for liquid-phase epitaxial growth - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To enable the continuous forming of a high-quality multi-layered epitaxial layer, by providing a sliding plate with a hole to remove the bottom layer of the solution, and making a hole to discharge the solution collected in the above removing hole. CONSTITUTION:The substrate 102 is made to contact with the solution 108a by sliding the sliding plate 105 along the direction of the arrow 110 to effect the liquid-phase epitaxial growth on the substrate 102, and at the same time, the bottom layer of the solution 108a collected in the small hole 103 bored to the sliding plate 105 is discharged through the hole 104a to the solution reservior 107. The sliding plate 105 is shifted further to transfer the bottom layer of the solution 108b to the hole 103, and the solution collected in the hole 103 is discharged through the hole 104b by the further shift of the sliding plate 105. The solution 108b is made to contact directly with the substrate by this process to effect the liquid-phase epitaxial growth. A multi-layered epitaxial layer can be formed continuously by repeating the above procedures.

Description

【発明の詳細な説明】 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、特に多層構成
の高品質のエピタキシャル成長層を基板上に形成し得る
新規な液相エピタキシャル成長装置に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a liquid phase epitaxial growth apparatus, and more particularly to a novel liquid phase epitaxial growth apparatus capable of forming high-quality epitaxial growth layers of a multilayer structure on a substrate.

従来例の構成とその問題点 従来より半導体レーザ、発光ダイオード等の素子は多層
エピタキシャル層を有し、一般に液相エピタキシャル成
長法が用いられて来た。それら各エピタキシャル層の材
料としては、ＧａＡｓ　、ｊＪＧａＡｓ　。Conventional Structures and Problems Conventionally, devices such as semiconductor lasers and light emitting diodes have multilayered epitaxial layers, and liquid phase epitaxial growth has generally been used. The materials for each of these epitaxial layers are GaAs and jJGaAs.

ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ等の二元、三元、又は四元化合
物よりなるものである。その場合、液相エピタキシャル
成長装置として用いられている成長ボートの材料として
、通常カーボンが使われている。また液相エピタキシャ
ル成長中は、水素あるいはアルゴン等の不活性気体を流
して行なわれるのであるが、カーボン表面に存在する残
留酸素や残留微結晶粒等により、成長溶液表面が汚染さ
れているため、基板表面上に成長溶液を浸漬すると、基
板表面にスラグ等が発生する。また、各エピタキシャル
層間の界面の結晶性が低下する等の問題が生じるため、
従来より以下のような方法がとられて来たＯ 第１図は第１の従来の液相エピタキシャル成長装置の概
略断面図を示すものである。１は被成長基板２を保持す
るだめの支持具、３，４は基板２上に成長せしめるだめ
の溶液６，７の溢流筒を溜めるだめの孔で、６は前記溶
液６，７の支持体である。It is made of binary, ternary, or quaternary compounds such as InP and InGaAsP. In this case, carbon is usually used as the material for the growth boat used as the liquid phase epitaxial growth apparatus. Furthermore, during liquid phase epitaxial growth, an inert gas such as hydrogen or argon is flowed, but the surface of the growth solution is contaminated by residual oxygen and residual microcrystalline grains existing on the carbon surface. When a growth solution is immersed onto the surface of the substrate, slag and the like are generated on the surface of the substrate. In addition, problems such as a decrease in the crystallinity of the interface between each epitaxial layer occur.
Conventionally, the following methods have been used. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a first conventional liquid phase epitaxial growth apparatus. Reference numeral 1 denotes a reservoir support for holding the substrate 2 to be grown; 3 and 4 denote reservoir holes for storing overflow tubes of reservoir solutions 6 and 7 to be grown on the substrate 2; and 6 a reservoir support for the solutions 6 and 7. It is the body.

以上のように構成された第１の従来の液相エピタキシャ
ル装置について、以下その動作について説明する。まず
溶液支持体５を矢印８の方向に摺動させ溶液６を基板２
上に接触せしめる。The operation of the first conventional liquid phase epitaxial device configured as described above will be described below. First, slide the solution support 5 in the direction of the arrow 8 to apply the solution 6 to the substrate 2.
touch the top.

この際、上記溶液６の底面層は溢流溜め３の中に取り残
されるので、溶液自体が直接基板２上に接触し、濡れは
良くなり良質のエピタキシャル層が成長する。次に第２
のエピタキシャル層を形成する場合は、矢印８の反対方
向に支持体５を摺動させ、溶液７を基板２上に接触せし
め以下同様にして基板２上にエピタキシャル成長層を形
成する。At this time, since the bottom layer of the solution 6 is left behind in the overflow reservoir 3, the solution itself comes into direct contact with the substrate 2, improving wetting and growing a high-quality epitaxial layer. Then the second
When forming an epitaxial layer, the support 5 is slid in the opposite direction of the arrow 8 to bring the solution 7 into contact with the substrate 2, and the epitaxial growth layer is formed on the substrate 2 in the same manner.

しかしながら上記のような構成では溜め３の溶液はとり
残されており、通常２層のエピタキシャル層しか形成す
ることが出来ず多層のエピタキシャル層を作製すること
は非常に困難である。However, in the above configuration, the solution in the reservoir 3 is left behind, and normally only two epitaxial layers can be formed, making it extremely difficult to fabricate a multilayer epitaxial layer.

次に、上記の液相の底面層を除去する考え方を採用し、
多層成長を一応可能にした第２の従来の装置を第２図に
示す。第２図はその概略断面図である。Next, we adopted the idea of removing the bottom layer of the liquid phase mentioned above,
A second conventional apparatus that allows multilayer growth is shown in FIG. FIG. 2 is a schematic sectional view thereof.

１０ａ　、　１　ｏｂ　、　１０ｃｍ−−−−−は溶液
５０　、６０を保持させる隔壁−′ニドだ隔壁１０　ａ
　、　’Ｉ　Ｏｂ　。10a, 1 ob, 10cm----- is the partition wall that holds the solutions 50 and 60 - 'nidada partition wall 10a
, 'I Ob.

１０Ｃ９・・・・・・とそれらの間の溶液５０．６０と
を貫通する摺動板３ｏが矢印７ｏの方向に摺動可能に設
けられている。この括１１動板３ｏには、複数の孔ａｏ
ａ　、３０ｂ　、３０Ｃ，３０ｄ　、・川−が設けられ
、孔３０　ａに基板４０が保持されている。10C9... and the solution 50, 60 between them, a sliding plate 3o is provided so as to be slidable in the direction of the arrow 7o. This bracket 11 moving plate 3o has a plurality of holes ao.
a, 30b, 30C, 30d, and 30d are provided, and a substrate 40 is held in the hole 30a.

寸だ隔壁１０ｂ、１０Ｃ１・・・・・・には被成長基板
４ｏが落下しないような形状の凹部２ｏｂ、２ｏｃ。The partition walls 10b, 10C1, . . . have recesses 2ob, 2oc shaped so that the growth substrate 4o will not fall therefrom.

・・・・・・が形成されている。... is formed.

以上のように構成された第２の従来の液相エピタキシャ
ル成長層置について、゛以下その動作について説明する
。The operation of the second conventional liquid phase epitaxial growth layer arrangement constructed as described above will be described below.

まず摺動板３ｏを矢印Ｔｏの方向に摺動させ基板４０を
溶液５ｏに接触せしめる。その際、孔３０ｂにある溶液
が四部２ｏｂ中へ落下する。それによって、基板４ｏが
溶液の底面に直接接することなく、溶液自体が直接基板
４ｏ上に接触し、’ＩＭれ良く良好なエピタキシャル層
が可能となる。First, the sliding plate 3o is slid in the direction of the arrow To to bring the substrate 40 into contact with the solution 5o. At this time, the solution in the hole 30b falls into the four parts 2ob. As a result, the solution itself comes into direct contact with the substrate 4o without the substrate 4o coming into direct contact with the bottom surface of the solution, making it possible to form a good epitaxial layer with good IM.

多層のエピタキシャル層を作製する場合は順次摺動板３
０を矢印７０の方向に摺動せしめ溶液を濡らしてやれば
可能となる。When producing multiple epitaxial layers, the sliding plate 3 is
This can be done by sliding the 0 in the direction of the arrow 70 and wetting it with the solution.

しかしながら上記のような構成では、たとえば溶液５０
と基板４ｏを接触したとき、孔３０ｂに存在する成長前
の未使用溶液６ｏが凹部２０　ｃに流れ込み除去されて
しまい、溶液高さが減少し、エピタキシャル層の膜厚制
御が困難になるという問題を有している。すなわち、基
板の移動が生じるごとに次の成長時に使用する溶液の減
少が生じる欠点がある。However, in the above configuration, for example, the solution 50
When the substrate 4o is brought into contact with the substrate 4o, the unused solution 6o existing in the hole 30b before growth flows into the recess 20c and is removed, reducing the height of the solution and making it difficult to control the thickness of the epitaxial layer. have. That is, there is a drawback that each time the substrate moves, the amount of solution used for the next growth decreases.

発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消するもので、溶液が基
板に接触する直前にこの成長用の溶液の底面層のみを除
去するとともに他の、溶液を流出を防ぎながら、かつ多
層構成で膜厚制御可能及び高品質のエピタキシャル層を
作製出来る液相エピタキシャル成長装置を提供すること
を目的とする。OBJECTS OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems.It is an object of the present invention to remove only the bottom layer of the growth solution immediately before the solution comes into contact with the substrate, and to remove the other layer of the growth solution while preventing the solution from flowing out. It is an object of the present invention to provide a liquid phase epitaxial growth apparatus that can control the film thickness and produce a high-quality epitaxial layer.

発明の構成 本発明は、エピタキとヤル層を形成するだめの複数の溶
液を分離保持する複数の隔壁と、基板を保持する孔を設
けた摺動板に具備した溶液の底面層を除去する単一の溶
液除去孔と、前記溶液除去孔に溜まった溶液を落下させ
る孔を備え／こ液相エピタキシャル装置であり、前記単
一の溶液除去孔及び前記溶液除去孔に溜まった溶液を落
下させる孔を備えることにより、多層エピタキシャル成
長が可能で、膜厚制御可能かつ高品質のエピタキシャル
層を作製することのできるものである。Structure of the Invention The present invention has a plurality of partition walls that separate and hold a plurality of solutions for forming an epitaxial layer and a layer, and a unit for removing a bottom layer of a solution, which is provided on a sliding plate with holes for holding a substrate. This liquid phase epitaxial device includes a single solution removal hole and a hole through which the solution accumulated in the solution removal hole falls, and the single solution removal hole and a hole through which the solution accumulated in the solution removal hole falls. By providing this, it is possible to perform multilayer epitaxial growth, and to produce a high-quality epitaxial layer with controllable film thickness.

実施例の説明 第３図は本発明の実施例における液相ゴーピタキシャル
装置の概略断面図を示すものである。DESCRIPTION OF THE EMBODIMENT FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of a liquid phase gopitaxial device in an embodiment of the present invention.

？ｌｉｊ、３図１ｔＣｋイー（，１０１ａ　、　１０１
　ｂ　、１０１ｃ。? lij, 3Fig. 1tCk E(, 101a, 101
b, 101c.

・川・−ｕ溶液１０８ａ　、　１ｏｓｂ　、　１ｏｓｃ
　、−−−−−を保持させる隔壁、また１０５は基板１
０２を保持する孔１０９及び１＞Ｅｌ記Ｍ液の底面層を
除去せしめる単一の孔１０３を具備した摺動板で、これ
が矢印１１ｏの方向Ｖｃ摺動ｃ」■能に設けられている
。・kawa・u solution 108a, 1osb, 1osc
, -----, and 105 is the substrate 1
02 and a single hole 103 for removing the bottom layer of the liquid, which is provided in the direction of the arrow 11o for sliding movement Vc''.

１０４ａ　、　１０４ｂ　、　１０４ｃ　、川−ＩｄＪ
ｐ１０３に溜まった溶液を摺動板１０５の摺動とともに
排出せしめる孔であり、隔壁１０１ｂ、１０１ｃ。104a, 104b, 104c, River-IdJ
This is a hole through which the solution accumulated in p103 is discharged as the sliding plate 105 slides, and the partition walls 101b and 101c.

１０１ｄの直下に配置させている。１０７は孔１０４ａ
　、１０４ｂ　、１０４ｃから流出した溶液を溜める孔
である。It is placed directly under 101d. 107 is hole 104a
, 104b, and 104c.

以上のように構成された本実施例の液相エピタキシャル
装置について以下その動作を説明する。The operation of the liquid phase epitaxial apparatus of this embodiment configured as described above will be explained below.

第３図の状態においては、溶液１０８ａの一部が孔１０
３に溜まった状態にある。所定の成長温度に達した時摺
動板１０５を矢印１１０の方向に摺動して第４図に示す
状態にすると、基板１０２が溶液１０８ａに接触し基板
１０２上に液相エピタキシャル成長が行なわれる。その
際、孔１０３の直下に孔１０４ａが配置されるだめ孔１
０３に存する溶液が孔１０４ａを通して溶液溜め１０７
中へ流れ落ちる。このとき溶液１０８　ｂ　、１０８ｃ
には何ら変化がない。In the state shown in FIG. 3, part of the solution 108a is
It's stuck at 3. When the predetermined growth temperature is reached, the sliding plate 105 is slid in the direction of the arrow 110 to the state shown in FIG. 4, and the substrate 102 comes into contact with the solution 108a and liquid phase epitaxial growth is performed on the substrate 102. At that time, the hole 1 in which the hole 104a is arranged directly below the hole 103
03 passes through the hole 104a to the solution reservoir 107.
Flowing inside. At this time, solutions 108b, 108c
There is no change in .

次に溶液１０８ａの成長が終了すると、矢印１１０の方
向に摺動板１０５を移動させ第５図の状態にする。する
と溶液１ｏ８ｂの底面層が孔１０３に溜櫨り、さらに摺
動板１０５を継続して矢印１１０の方向に移動させると
孔１０３に溜った溶液は孔１０４ｂを通じて流れ落ち基
板１０２上に溶液１０８ｂ自体が直接基板１０２上に接
触するため、濡れが良くなり良質のエピタキシャル成長
層が形成される１、このとき他の溶液１０８ａ１１０８
ｃの減少等は何ら生じない。Next, when the growth of the solution 108a is completed, the sliding plate 105 is moved in the direction of the arrow 110 to the state shown in FIG. Then, the bottom layer of the solution 1o8b accumulates in the hole 103, and when the sliding plate 105 is further moved in the direction of the arrow 110, the solution accumulated in the hole 103 flows down through the hole 104b and the solution 108b itself is deposited on the substrate 102. Since it is in direct contact with the substrate 102, wetting is improved and a high-quality epitaxial growth layer is formed.1 At this time, other solutions 108a1108
No decrease in c occurs.

以下同様にして所定の溶液を順次基板１０２上に接触さ
せることによって多層のエピタキシャル層を連続的に形
成することができる。そして本発明を用いた装置では溶
液の底面層が基板表面に直接接触することはないのでス
ラグ等の発生がなく良質のエピタキシャル層を形成する
ことができる。Thereafter, multiple epitaxial layers can be continuously formed by sequentially bringing predetermined solutions into contact with the substrate 102 in the same manner. In the apparatus using the present invention, since the bottom layer of the solution does not come into direct contact with the substrate surface, a high-quality epitaxial layer can be formed without generating slag or the like.

また、各溶液の底面層を除去する回数が１回ですみ、溶
液の除去量が各溶液とも孔１０３の容積分であるため、
各溶液の厚みが同じ条件になり、膜厚制御を容易にする
ことが可能になる。特にＧａＡ７１人８系の液相成長て
は好ましい。In addition, the bottom layer of each solution only needs to be removed once, and the amount of solution removed is equal to the volume of the hole 103 for each solution.
Since the thickness of each solution is the same, it becomes possible to easily control the film thickness. Particularly preferred is liquid phase growth of GaA718 system.

発明の効果 本発明の液相エピタキシャル成長装置は、複数の隔壁、
基板保持孔及び単一の溶液除去孔を具備した摺動板加え
て前記隔壁直下に配置した溶液流出孔を設けることによ
り、多層構成で高品質のエピタキシャル層を連続的に形
成出来、がっ膜厚制御が可能となり、その実用的効果は
大なるものがある。Effects of the Invention The liquid phase epitaxial growth apparatus of the present invention has a plurality of partition walls,
By providing a sliding plate equipped with a substrate holding hole and a single solution removal hole, as well as a solution outflow hole placed directly under the partition wall, a high quality epitaxial layer can be continuously formed in a multilayer structure, and no adhesive film can be formed. It becomes possible to control the thickness, which has great practical effects.

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

第１図、第２図は従来の液相エピタキシャル装置の概略
断面図、第３図は本発明の一実施例の液相エピタキシャ
ル装置の概略断面図、第４図、第６図は同装置の摺動板
を移動した時の説明用断面図である。 １０１ａ、１０１ｂ、１０１ａ、１０１ｄは隔壁、１０
２は基板、１０３は溶液の底面層の除去孔、１０４ａ、
１０４ｂ、１０４ｃは溶液流出孔。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
Ｉ５１ 第２図1 and 2 are schematic sectional views of a conventional liquid phase epitaxial device, FIG. 3 is a schematic sectional view of a liquid phase epitaxial device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 and 6 are schematic sectional views of the same device. It is an explanatory sectional view when a sliding plate is moved. 101a, 101b, 101a, 101d are partition walls, 10
2 is a substrate, 103 is a removal hole for the bottom layer of the solution, 104a,
104b and 104c are solution outflow holes. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
I51 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] エピタキシャル層を形成するだめの複数の溶液を分離保
持する複数の隔壁、前記エピタキシャル層を形成すべき
基板を保持する孔を設けた摺動板に具備した前記溶液の
底部を除去する単一の溶液除去孔、前記摺動板の移動に
より前記溶液除去孔に含まれた前記溶液を落下させる孔
を設けたことを特徴とする液相エピタキシャル成長装置
。A single solution for removing the bottom portion of the solution, which is provided on a sliding plate provided with holes for holding the substrate on which the epitaxial layer is to be formed, and a plurality of partition walls for separating and holding the plurality of solutions for forming the epitaxial layer. A liquid phase epitaxial growth apparatus characterized in that a removal hole is provided, and a hole through which the solution contained in the solution removal hole falls by movement of the sliding plate.