JPS62292693A - 液相エピタキシャル成長方法 - 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】 ３、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に係り、特に基板
を縦に配置した状態でエピタキシャル成長させる装置に
関するものである。

［従来の技術］ ＧａＡｓ等の化合物半導体のエピタキシｔ・ル成長法に
は液相成長法、気相成長法（ＶＰＥ法）。

有機金属熱分解気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）。

分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）等があるが、良質
の結晶相を得るためには液相成長法が最も適し、発光ダ
イオードや半導体レーザの生産レベルで広く用いられて
いる。この液相成長法は成分元素を含んだ溶液に直接基
板を接触させて結晶成長させる方法であり、ざらに膜厚
が均一な多層成長を行なわせる場合にはスライドボート
法が一般に用いられている。

ところが、このスライドボート法では一度に数枚のウェ
ハしか製造することができないので、量産性を上げたい
場合には複数の基板を成長用治具内にそれぞれ縦に保持
させ、これらに成長用溶液を接触させて成長を行なう方
法が採られている。

この方法を第９図により説明する。

まず、成長用治具９１の底部に位置する溶液溜９２内に
成長用溶液９３を収容すると共にその上部に位置する基
板保持用治具９４に複数の基板９５をそれぞれ縦に保持
させる。次に、ピストン９６を押し込んで成長用溶液９
３を上方に押し上げ、これにより基板９５と成長用溶液
９３を接触さけて成長を行なう。その後、ピストン９６
を引いて成長用溶液９３を再び溶液溜９２内に戻す。

このような方法を用いれば、一度に多数の基板上に成長
を行なわせることができる。さらに、成長少に成長用溶
液が再び溶液溜内に戻るので、成長用溶液の再利用が容
易となり経済的である。

し発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述した方法では成長時に基板の表面上
のみならず基板の周縁部、特に第９図において基板９５
の上部及び下部にまで成長用溶液が接触するので、成長
したエピタキシ１１ル層は基板の中央部に比べてその周
縁部の方が厚くなってしまう。例えば、第９図に示す成
長用治具９１を用いて基板９５の表面上にエピタキシｐ
）’Ｊｍを厚さ３０−程度成長させると、基板９５の周
縁部では中央部の倍以上の厚さにもなる。

このように、基板を縦に配置して成長さしるこの方法で
はスライドボート法に比べて膜厚の均一・性に劣り、精
度の高いエピタキシャル層を成長させることが困難であ
った。

かくして、本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消
し、量産性に優れると共に膜厚の均一なエピタキシャル
層を成長させることができる液相エピタキシャル成長装
置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の液相エピタキシャル成長装置は上記目的を達成
するために、成長用治具の底部に成長用溶液を収容する
と共にその上方に位置する基板保持部に複数の基板をそ
れぞれ縦に配列し、上記成長用溶液を押し上げることに
より基板保持部内に成長用溶液を供給して基板表面上に
成長用溶液を接触させエピタキシャル成長させる装置に
おいて、上記基板と上記成長用溶液との接触後に上記基
板保持部内に供給されている成長用溶液と基板保持部外
の成長用溶液とを分離する分離手段を設けたものである
。

［作　用］ 以上のような分離手段を設けて成長時における基板保持
部内外の成長用溶液を分子！ｉｉすることにより、基板
保持部外の成長用溶液が基板の周縁部での成長に寄与す
ることを防ぐことができる。その結果、基板表面上に成
長したエピタキシャル層はその周縁部が中央部に比べて
厚くなることもなく、均一な厚さを有することになる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る液相エピタキシャル成
長装置に用いられる成長用冶具の構成図である。この成
長用冶具１の底部には成長用溶液を収容する溶液溜２が
設けられ、この溶′ａ溜２の一側部に成長用溶液を押し
上げるあるいは落下させるためのピストン３が設けられ
ている。また、溶液溜２は上部が開放されており、その
上方に複数の基板をそれぞれ縦に保持し得る基板ホルダ
４が設けられている。さらに、基板ホルダ４の上端面及
び下端面に沿ってそれぞれ水平方向に開閉自在に平板状
の上部シャッタ５及び下部シャッタ６が設けられ、これ
らを閉じることにより基板ホルダ４が成長用治具１内の
他の部分から密閉されるように構成されている。

以上のような構成の成長用治具１を用いてＧａＡＳ基根
上基原上３０％のＧａＡｓエピタキシャル層を成長させ
た。

まず、基板ホルダ４に５０ａ＊　Ｘ　５０ｍのＧａＡｓ
１板７を計１２枚縦に保持させた。このとき、互いに向
い合う基板７間の距離は３ＩＩｍであった。さらに、溶
液溜２内にＧａ　５００ｇ及びＧａＡｓ多結晶４０ｇを
収容した。なお、上部シャッタ５及び下部シャッタ６は
共に開いておく。

次に、この成長用治具１を反応管（図示せず）内に配置
し、反応管内を水素ガス置換した後、外部の電気炉（図
示せず）により炉内を８００℃まで昇温し溶液溜２内の
Ｇａ中にＧａＡｓ多結晶を飽和状態まで溶かして成長用
溶液８を形成する。

その後、冷却速度１℃／ｍｉｎで炉内を降温し、成長用
溶液８に過飽和度４℃を付けたところでピストン３を押
し込み、成長用溶液８を上方へ押し上げる（第２図参照
）。

このようにして基板７と成長用溶液８との接触を行なっ
た模、下部シャッタ６を閉じて基板ホルダ４内に供給さ
れた成長用溶液８を下方のピストン３側に位置する成長
用溶液から分離する（第３図参照）。

次いで、上部シャッタ５を閉じ、基板ホルダ４内の成長
用溶液８を上方の成長用溶液からも分離する（第４図参
照）。この状態で冷却を続け、基板７上にエピタキシャ
ル層を成長させる。

成長が終了し仁ら、上部シャッタ５及び下部シャッタ６
を順次開き、その後ピストン３を引いて成長用溶液８を
溶液溜２内に落下させ、第１図のような状態に戻す。そ
して、成長用冶具１を反応管内から引き出し、基板ホル
ダ４から製造されたエピタキシャルウェハを取り出した
。続けてウェハを製造する場合には、溶液溜２内の成長
用溶液８をそのまま用い、新しい基板を配置するだけで
再び成長を開始させることができる。

このようにして製造された１２枚のエピタキシャルウェ
ハの膜厚を測定したところ、それぞれ３０４±１０％の
範囲内で且つ面内ばらつきもそれぞれ±１０％以内であ
り、優れた均一性が得られた。

なお、第５図に示すように上部シャッタ５及び下部シャ
ッタ６を開じたときの基板７の上端あるいは下端と各シ
ャッタとの間隔ａは小さい程膜厚の均一なエピタキシャ
ル層が基板７上に形成されることが確認されたが、特に
相対向する基板７間の距Ｍｂに対して ａ＜２ｂ の関係を満たす場合に上記実施例と同様の均一性が得ら
れることがわかった。

また、上記実施例では上部シャッタ５及び下部シ１？ツ
タ６が平板形状をなしていたがこれに限るものではなく
、第６図に示すように基板ボルダ４の間隙部６１の位置
に対応して複数の開口部６２を有する格子状のシャッタ
６３及び６４を用いることもできる。この場合、第６図
のように基板ホルダ４の間隙部６１に各シャッタ６３及
び６４の開口部６２を合わせた状態でピストン３を押し
込み、成長用溶液８を基板７に接触させた後、第７図の
如く各シャッタ６４及び６３を順次わずかに左方へ移動
させて基板ホルダ４の各間隙部６１内の成長用溶液８を
他から分離する。このようにすれば、各シャッタをわず
かに移動させるだけで成長用溶液の分離を行なうことが
できる。

また、基板ホルダ内外の成長用溶液を分離するために、
第８図のように基板ホルダ８１の上部及び下部にそれぞ
れ接する固定板８２及び８３を設け、これら固定板８２
及び８３の間を基板ホルダ８１が移動する↓うに構成し
てもよい。この場合、第８図の如く溶液溜８４の直上に
基板ホルダ８１内のり板８５を位置させた状態でピスト
ン８６を押し込み、これにより成長用溶液８７を基板ホ
ル°ダ８１内に供給した後、Ｍ板ホルダ８１を矢印の方
向に移動して成長用溶液８７を分離する。

本発明の装置はＧａＡｓを含む■−Ｖ族化合物半導体及
びＧａＡｕ　Ａｓ等の混晶化合物半導体、　ＩＩ−ｒＶ
族化合物半導体とその混晶等の液相エピタキシャル成長
に適用することができる。

［弁明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、次のｒＡＩき優れ
た効果を発揮する。

〈１）　　基板を縦に配置して成長ざぜる方法を用いな
がらもスライドボート法並の膜厚の均一性を有するエピ
タキシセル層の成長が可能となる。

（２）　　すなわち、膜厚の均一な高品質のエピタキシ
ャルウェハを量産性よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る液相エピタキシャル成
長装置に用いられる成長用冶具の構成図、第２図ないし
第４図は実施例の作用を示す工程図、第５図は基板ホル
ダに保持された基板と上部及び下部シャッタとの位置関
係を示す部分拡大図、第６図ないし第８図はそれぞれ他
の実施例で用いられる成長用治具の構成図、第９図は従
来の成長用冶具の構成図である。 図中、１は成長用治具、３はピストン、４は基板ホルダ
、５は上部シャッタ、６は下部シャッタ、７は基板、８
は成長用溶液である。 第３図 第４図 マ　　　＼ な　寸　笥　　　　　　　　１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）成長用治具の底部に成長用溶液を収容すると共に
   その上方に位置する基板保持部に複数の基板をそれぞれ
   縦に配列し、上記成長用溶液を押し上げることにより基
   板保持部内に成長用溶液を供給して基板表面上に成長用
   溶液を接触させエピタキシャル成長させる装置において
   、上記基板と上記成長用溶液との接触後に上記基板保持
   部内に供給されている成長用溶液と基板保持部外の成長
   用溶液とを分離する分離手段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。
2. （２）上記分離手段が上記基板保持部の上部及び下部に
   それぞれ開閉自在に設けられたシャッタからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）上記分離手段がそれぞれ上記基板保持部の上部及
   び下部に接する固定板からなり、上記基板保持部が上記
   固定板の間を移動自在に設けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。
4. （４）上記基板の上端あるいは下端と上記分離手段との
   間隔ａと上記基板保持部内で相対向する基板間の距離ｂ
   とが ａ＜２ｂ の関係を満たすことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のうちいずれか１項記載の装置。