JP3515858B2 - Boat for liquid phase epitaxial growth - Google Patents

Boat for liquid phase epitaxial growth

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JP3515858B2 JP13323196A JP13323196A JP3515858B2 JP 3515858 B2 JP3515858 B2 JP 3515858B2 JP 13323196 A JP13323196 A JP 13323196A JP 13323196 A JP13323196 A JP 13323196A JP 3515858 B2 JP3515858 B2 JP 3515858B2
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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は液相エピタキシャ
ル成長用ボートに関する。より詳しくは、エピタキシャ
ル層の原料を含む融液を保持する部材と、エピタキシャ
ル層を形成すべき半導体基板を収容する部材とを互いに
スライドさせて、上記融液と半導体基板とを接触させて
液相エピタキシャル成長を行うスライド式ボートに関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a boat for liquid phase epitaxial growth. More specifically, a member for holding a melt containing the raw material of the epitaxial layer and a member for accommodating the semiconductor substrate on which the epitaxial layer is to be formed are slid on each other, and the melt and the semiconductor substrate are brought into contact with each other to form a liquid phase. The present invention relates to a slide boat that performs epitaxial growth.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の液相エピタキシャル成長用ボート
としては、図6(a)に示すように、それぞれ高純度処理
が施されたグラファイト(黒鉛)材料からなり、互いに
摺動し得るボート本体101とスライダ102を備えた
ものがある(ボート全体を110で示す)。ボート本体
101の下面には、エピタキシャル層の原料を含む融液
を保持するための断面凹状の融液溜め106が形成され
ている。一方、スライダ102の上面には、図5に示す
ように、液相エピタキシャル成長を行うべき半導体基板
109の厚さに応じた深さを持つ断面凹状の基板受け部
105が形成されている。
2. Description of the Related Art As a conventional boat for liquid phase epitaxial growth, as shown in FIG. 6 (a), a boat body 101 made of highly purified graphite material and slidable with respect to each other is used. Some are equipped with sliders 102 (entire boat is shown at 110). A melt reservoir 106 having a concave cross section is formed on the lower surface of the boat body 101 for holding a melt containing the raw material of the epitaxial layer. On the other hand, on the upper surface of the slider 102, as shown in FIG. 5, a substrate receiving portion 105 having a concave cross section having a depth corresponding to the thickness of the semiconductor substrate 109 to be subjected to liquid phase epitaxial growth is formed.

【0003】このボート110を用いて例えばGaAs基
板にIII−V族化合物であるGaAlAs層を液相エピタキ
シャル成長させる場合、ボート本体101の融液溜め1
06にGa,GaAs多結晶、Al,ドーバント等の原料を
入れる一方、スライダ102の基板受け部105にGa
As基板109を収容する。図6(a)に示すように、融液
溜め106と基板受け部105とがスライド方向にずれ
た配置で、このボート110を成長炉の炉芯管111内
に入れて水素雰囲気とする。続いて、炉芯管111の周
りに設置された図示しないヒータの通電量を制御して成
長炉の設定温度を室温から上昇させ、一定時間だけ一定
温度(約900℃)に保持する。これにより、ボート1
10全体の温度を均一にするとともに上記原料を溶融さ
せて飽和状態の融液108とする。次に、図6(b)に示
すように例えばボート本体101をスライダ102に対
して矢印Aの方向にスライドさせて、図6(c)に示すよ
うに融液溜め106を基板受け部105に対向させる。
これにより、融液溜め106に保持された融液108を
GaAs基板109の表面109aに接触させる。この状
態で上記ヒータの通電量を制御して成長炉の設定温度を
下降させ、徐冷によってGaAs基板109の表面109
aにGaAlAs層をエピタキシャル成長させる。
When liquid-phase epitaxial growth of a GaAlAs layer, which is a III-V group compound, is performed on a GaAs substrate using this boat 110, for example, the melt reservoir 1 of the boat body 101 is used.
While the raw materials such as Ga, GaAs polycrystal, Al, and doubtant are put in 06, Ga is put in the substrate receiving portion 105 of the slider 102.
The As substrate 109 is housed. As shown in FIG. 6A, the melt reservoir 106 and the substrate receiving portion 105 are displaced from each other in the sliding direction, and the boat 110 is put into the furnace core tube 111 of the growth reactor to create a hydrogen atmosphere. Then, the energization amount of a heater (not shown) installed around the furnace core tube 111 is controlled to raise the set temperature of the growth furnace from room temperature and keep it at a constant temperature (about 900 ° C.) for a certain time. This makes the boat 1
The temperature of the whole 10 is made uniform and the above raw materials are melted to form a melt 108 in a saturated state. Next, as shown in FIG. 6 (b), for example, the boat body 101 is slid in the direction of arrow A with respect to the slider 102, and the melt reservoir 106 is placed on the substrate receiving portion 105 as shown in FIG. 6 (c). Face each other.
As a result, the melt 108 held in the melt reservoir 106 is brought into contact with the surface 109a of the GaAs substrate 109. In this state, the energization amount of the heater is controlled to lower the set temperature of the growth furnace, and the surface 109 of the GaAs substrate 109 is gradually cooled.
A GaAlAs layer is epitaxially grown on a.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、液相エピタ
キシャル成長法(除冷法)では、特定の結晶性をもつ成
長開始面を得るために、成長炉の温度を一定時間だけ一
定温度(上の例では約900℃)に保持して融液108
を飽和状態にした後、降温して融液108を過飽和状態
にした段階で、初めてボート本体101のスライダ10
2に対するスライドを開始して、過飽和状態の融液10
8を半導体基板109に接触させる場合がある。この場
合、融液108が過飽和状態にあるから、融液108が
半導体基板109に接触した直後のエピタキシャル成長
の速度は非常に速くなる。ここで、上記従来のボート1
10では、図7(b)に示すように、基板受け部105の
底の各部の温度、特に図7(a)においてスライド方向A
と平行なX−X線に沿った温度が、降温時間の経過(t
1,t2,t3,…)に伴って均一に下降し、これに伴
って基板表面109aの各部の温度も均一に下降する。
このため、基板表面109aのうち上記スライド方向上
手の部分と下手の部分との間で、融液108との接触時
間の差がエピタキシャル成長膜厚の差としてそのまま現
れ、この結果、エピタキシャル成長膜厚の差(ばらつ
き)が大きくなるという問題が生ずる。
By the way, in the liquid phase epitaxial growth method (decooling method), in order to obtain a growth start surface having a specific crystallinity, the temperature of the growth furnace is kept constant for a certain time (the above example). Then, the melt 108
When the melt 108 has been saturated and then the melt 108 has been supersaturated, the slider 10 of the boat body 101 is
Start the slide for 2 and melt 10 in the supersaturated state
8 may be brought into contact with the semiconductor substrate 109. In this case, since the melt 108 is in a supersaturated state, the speed of epitaxial growth immediately after the melt 108 contacts the semiconductor substrate 109 becomes very high. Here, the conventional boat 1
In FIG. 10, as shown in FIG. 7 (b), the temperature of each part of the bottom of the substrate receiving portion 105, particularly the sliding direction A in FIG. 7 (a).
The temperature along the X-X line parallel to the
1, t2, t3, ...) And the temperature of each part of the substrate surface 109a also uniformly drops.
Therefore, the difference in the contact time with the melt 108 between the upper portion and the lower portion of the substrate surface 109a in the sliding direction appears as the difference in the epitaxial growth film thickness, and as a result, the difference in the epitaxial growth film thickness. The problem that (variation) becomes large arises.

【0005】また、上記従来のボート110では、エピ
タキシャル成長開始前の融液108を飽和状態にする段
階で、融液108全体を均一な飽和状態にするために長
時間を要するという問題がある。
Further, the conventional boat 110 has a problem that it takes a long time to bring the entire melt 108 into a uniform saturated state at the stage where the melt 108 is saturated before starting the epitaxial growth.

【0006】そこで、この発明の目的は、半導体基板表
面内のエピタキシャル成長膜厚の差を小さくすることが
できる液相エピタキシャル成長用ボートを提供すること
にある。また、融液全体を短時間で均一な飽和状態にで
きる液相エピタキシャル成長用ボートを提供することに
ある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a boat for liquid phase epitaxial growth which can reduce the difference in the epitaxial growth film thickness on the surface of a semiconductor substrate. Another object of the present invention is to provide a boat for liquid phase epitaxial growth capable of bringing the entire melt into a uniform saturated state in a short time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の液相エピタキシャル成長用ボートは、エ
ピタキシャル層の原料を含む融液を保持するための融液
溜めが形成された第1部材と、上記第1部材側の上記融
液溜めが開口した面と対向して摺動し得るスライド面を
有し、このスライド面内の特定領域に半導体基板を収容
するための断面凹状の基板受け部が形成された第2部材
とを備え、エピタキシャル成長開始時に上記第1部材が
この第2部材に対して相対的に摺動される液相エピタキ
シャル成長用ボートにおいて、上記第2部材の上記基板
受け部の底は、エピタキシャル成長開始時に上記第1部
の上記融液溜めが順に対向する、この底の上手部から
下手部まで、次第に熱伝導度が大きくなるように形成さ
れていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a liquid phase epitaxial growth boat according to the present invention comprises a first member having a melt reservoir for holding a melt containing a raw material for an epitaxial layer. A substrate receiving portion having a slide surface capable of sliding facing the surface on which the melt reservoir on the side of the first member is opened and having a concave cross section for accommodating a semiconductor substrate in a specific region within the slide surface. and a second member but formed, is the first member during the epitaxial growth starting
In the liquid phase epitaxial growth boat that is slid relative to the second member, the bottom of the substrate receiving portion of the second member faces the melt reservoir of the first member in order at the start of epitaxial growth. , From the bottom of this bottom
It is characterized in that the lower part is formed so that the thermal conductivity gradually increases.

【0008】この発明の液相エピタキシャル成長用ボー
トでは、基板受け部の底の温度が、降温時間の経過に伴
って、この底の上手部から下手部まで傾斜して下降す
る。すなわち、このボートを収容している成長炉の設定
温度を下降させると、第2部材の基板受け部の底の熱伝
導度に応じて、上記底の上手部の温度が遅く下降する一
方、上記底の下手部の温度が速く下降する。これに伴っ
て半導体基板の表面のうち上記底の上手部上の部分の温
度が遅く下降する一方、上記底の下手部上の部分の温度
が速く下降する。この結果として、半導体基板の表面の
うち上記底の上手部上の部分は融液との接触時間が長い
が、温度が遅く下降するのでエピタキシャル成長速度が
小さくなる。一方、上記底の下手部上の部分は融液との
接触時間が短いが、温度が速く下降するのでエピタキシ
ャル成長速度が大きくなる。したがって、半導体基板の
表面のうち上記底の上手部上の部分と下手部上の部分と
の間で、融液との接触時間の差が温度傾斜による成長速
度の差によって相殺される。この結果、従来に比して、
半導体基板表面内のエピタキシャル成長膜厚の差が小さ
くなる。
In the liquid phase epitaxial growth boat of the present invention , the temperature of the bottom of the substrate receiving portion is inclined and lowered from the upper hand portion to the lower hand portion of the bottom as the temperature lowering time elapses. That is, when lowering the set temperature of the growth furnace which accommodates the boat, in accordance with the thermal conductivity of the bottom of the substrate receiving portion of the second member, while the temperature of the well portion of the bottom is lowered slowly, the The temperature of the lower part of the bottom drops quickly. Along with this, the temperature of the part on the upper part of the bottom of the surface of the semiconductor substrate decreases slowly, while the temperature of the part on the lower part of the bottom decreases quickly. As a result, the portion of the upper surface of the bottom of the surface of the semiconductor substrate has a long contact time with the melt, but the temperature slows down and the epitaxial growth rate decreases. On the other hand, in the portion above the lower part of the bottom, the contact time with the melt is short, but since the temperature drops quickly, the epitaxial growth rate increases. Thus, between the bottom well portion on parts and portions of the poor portion of the semiconductor substrate surface, the difference in contact time between the melt is offset by the difference in growth rate due to the temperature gradient. As a result, compared to the conventional
The difference in the epitaxial growth film thickness on the surface of the semiconductor substrate is reduced.

【0009】一実施形態の液相エピタキシャル成長用ボ
ートでは、上記基板受け部の底は、上記上手部から下手
部まで、それぞれ一定の素材からなる複数のセグメント
に区分され、上記各セグメントを構成する素材の熱伝導
度が、上記上手部のセグメントから下手部のセグメント
まで順に大きくなるように設定されていることを特徴と
する。
[0009] In boat liquid phase epitaxial growth of an embodiment, the bottom of the substrate receiving portion is poor from the good unit
Section is divided into a plurality of segments each made of a fixed material, and the thermal conductivity of the materials that make up each of the above segments varies from the upper segment to the lower segment.
Characterized in that it is configured to sequentially grow to.

【0010】この一実施形態の液相エピタキシャル成長
用ボートによれば、この発明の作用効果を奏することが
できる。しかも、この液相エピタキシャル成長用ボート
を作製するためには、第2部材の基板受け部の底に、
の底の上手部から下手部へ向かって各セグメントの熱伝
導度が順に大きくなるように各セグメント毎に一定の熱
伝導度を持つ素材を埋め込めば良い。したがって、この
液相エピタキシャル成長用ボートは簡単に作製される。
According to the boat for liquid phase epitaxial growth of this one embodiment , the function and effect of the present invention can be obtained. Moreover, in order to produce a liquid phase epitaxial growth boat, on the bottom of the substrate receiving portion of the second member, this
It is sufficient to embed a material having a constant thermal conductivity in each segment so that the thermal conductivity of each segment increases in order from the upper part to the lower part of the bottom . Therefore, this boat for liquid phase epitaxial growth is easily manufactured.

【0011】一実施形態の液相エピタキシャル成長用ボ
ートでは、上記第1部材の融液溜めの内壁は、一定の素
材からなる少なくとも2つのセグメントに区分され、上
記隣り合うセグメントを構成する素材の熱伝導度が互い
に異なっていることを特徴とする。
In the liquid phase epitaxial growth boat of one embodiment, the inner wall of the melt reservoir of the first member is divided into at least two segments made of a certain material, and the heat conduction of the materials forming the adjacent segments is performed. Characterized by different degrees.

【0012】この一実施形態の液相エピタキシャル成長
用ボートは、エピタキシャル成長開始前の融液を飽和状
態にする段階で、上記第1部材の融液溜めの開口が、上
記第2部材の上記スライド面のうち上記基板受け部より
も上手の領域に面する状態に配置される。この状態で、
成長炉の設定温度が室温から上昇されて、一定時間だけ
一定温度に保持され、これにより、上記融液溜めに入れ
られた原料が溶融して融液となる。このとき、この液相
エピタキシャル成長用ボートでは、上記隣り合うセグメ
ントの熱伝導度の相異に起因して、上記融液内に対流が
生ずる。したがって、融液全体が従来に比して短時間で
均一な飽和状態になる。
In the liquid phase epitaxial growth boat of this one embodiment , at the stage where the melt before the start of epitaxial growth is saturated, the opening of the melt reservoir of the first member corresponds to the sliding surface of the second member. Of these, it is arranged so as to face an area above the substrate receiving portion. In this state,
The set temperature of the growth furnace is raised from room temperature and maintained at a constant temperature for a fixed time, whereby the raw material placed in the melt reservoir is melted and becomes a melt. At this time, in this liquid phase epitaxial growth boat, convection occurs in the melt due to the difference in thermal conductivity between the adjacent segments. Therefore, the entire melt is in a uniform saturated state in a shorter time than in the conventional case.

【0013】また、成長炉の設定温度を周期的に上下さ
せることによって、上記融液内の対流を加速することが
できる。そのようにした場合、融液全体をさらに短時間
で均一な飽和状態にすることができる。
Further, the convection in the melt can be accelerated by periodically raising and lowering the set temperature of the growth furnace. In such a case, the entire melt can be brought into a uniform saturated state in a shorter time.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、この発明の液相エピタキシ
ャル成長用ボートの実施の形態を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a boat for liquid phase epitaxial growth according to the present invention will be described in detail below.

【0015】図2(a)は、この発明の一実施形態のスラ
イド式ボート(全体を10で示す)を成長炉の炉芯管1
1に入れた状態を模式的に示している。このスライド式
ボート10は、第1部材としてのボート本体1と、第2
部材としてのスライダ2とを備えている。
FIG. 2 (a) shows a slide type boat (indicated generally by 10) of a first embodiment of the present invention in a reactor core tube 1 of a growth reactor.
The state put in 1 is shown schematically. The sliding boat 10 includes a boat body 1 as a first member and a second boat body 1.
The slider 2 as a member is provided.

【0016】ボート本体1は、高純度処理が施された一
定の熱伝導度λ0を持つグラファイト(黒鉛)を素材と
して略直方体状に形成されている。ボート本体1の下面
には、エピタキシャル層の原料を含む融液8を保持する
ための断面凹状の融液溜め6が形成されている。
The boat main body 1 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape using graphite having a constant thermal conductivity λ0 that has been subjected to high-purity treatment as a material. On the lower surface of the boat body 1, a melt reservoir 6 having a concave cross section for holding a melt 8 containing a raw material for the epitaxial layer is formed.

【0017】スライダ2は、図1に示すように、ボート
本体1と同じ熱伝導度λ0を持つグラファイトをベース
素材2Bとして略直方体状に形成されている。スライダ
2の上面は、ボート本体1の下面と対向して摺動し得る
スライド面2Aとなっている。以下では、エピタキシャ
ル成長開始時にボート本体1がこのスライダ2に対して
摺動される方向をスライド方向Aと呼ぶものとする。こ
のスライダ2のスライド面2Aのスライド方向Aに関し
て中央近傍の領域には、上手側にベース素材2Bの熱伝
導度λ0よりも小さい熱伝導度λ2を持つ埋込素材4が
埋め込まれ、この埋込素材4の下手側に隣接して、ベー
ス素材2Bの熱伝導度λ0よりも小さくかつ埋込素材4
の熱伝導度λ2よりも大きい熱伝導度λ1を持つ埋込素
材3が埋め込まれている(つまり、λ2<λ1<λ0で
ある。)。埋込素材3,4は、それぞれ断面矩形状で、
スライド方向Aに対して垂直な方向に延びている。埋込
素材3のスライド方向Aの寸法は液相エピタキシャル成
長を行うべき半導体基板9のその方向Aの寸法よりも小
さく設定され、埋込素材4のスライド方向Aの寸法は半
導体基板9のその方向Aの寸法よりも大きく設定されて
いる。これに対して、埋込素材3,4の深さ方向の寸法
(厚さ寸法)は互いに等しく設定され、かつ半導体基板
9の厚さ寸法よりも大きく、ベース素材2Bの厚さ寸法
の大部分を占めている。
As shown in FIG. 1, the slider 2 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape using graphite having the same thermal conductivity λ0 as that of the boat body 1 as a base material 2B. The upper surface of the slider 2 is a slide surface 2A that can slide against the lower surface of the boat body 1. Hereinafter, the direction in which the boat body 1 slides with respect to the slider 2 at the start of epitaxial growth is referred to as the slide direction A. An embedding material 4 having a thermal conductivity λ2 smaller than the thermal conductivity λ0 of the base material 2B is embedded on the upper side in a region near the center of the slide surface 2A of the slider 2 with respect to the sliding direction A. Adjacent to the lower side of the material 4 is smaller than the thermal conductivity λ0 of the base material 2B and is embedded material 4
The embedding material 3 having a thermal conductivity λ1 larger than the thermal conductivity λ2 of (1) is embedded (that is, λ2 <λ1 <λ0). The embedding materials 3 and 4 each have a rectangular cross section,
It extends in a direction perpendicular to the sliding direction A. The dimension of the embedding material 3 in the sliding direction A is set to be smaller than the dimension of the semiconductor substrate 9 on which liquid phase epitaxial growth is to be performed in the direction A, and the dimension of the embedding material 4 in the sliding direction A is the direction of the semiconductor substrate 9 in the direction A. It is set larger than the size of. On the other hand, the dimensions (thickness dimension) of the embedded materials 3 and 4 in the depth direction are set to be equal to each other and larger than the thickness dimension of the semiconductor substrate 9, and most of the thickness dimension of the base material 2B. Occupy

【0018】スライダ2の上面で、スライド方向Aに関
して埋込素材3の下手側に隣接するベース素材2Bの領
域から埋込素材3の領域を通り、埋込素材4の領域の途
中に至る領域に、半導体基板9を収容するための断面凹
状の基板受け部5が形成されている。基板受け部5のス
ライド面2A内の形状は半導体基板9の形状(この例で
は矩形)と略等しく設定されている。実際には、基板受
け部5のスライド面2A内の寸法は、半導体基板9を収
容し又は取り出す便宜のために半導体基板9の寸法より
も若干大きく設定されている。また、基板受け部5の深
さ方向の寸法は、収容した半導体基板9がスライド面2
Aの上方へ突出しないように、半導体基板9の厚さ寸法
と同じか又はそれよりも若干大きく設定されている。
On the upper surface of the slider 2, from the area of the base material 2B adjacent to the lower side of the embedding material 3 in the sliding direction A, to the area passing through the area of the embedding material 3 and halfway through the area of the embedding material 4. A substrate receiving portion 5 having a concave cross section for accommodating the semiconductor substrate 9 is formed. The shape of the substrate receiving portion 5 inside the slide surface 2A is set to be substantially the same as the shape of the semiconductor substrate 9 (rectangular in this example). Actually, the size of the substrate receiving portion 5 inside the slide surface 2A is set to be slightly larger than the size of the semiconductor substrate 9 for the convenience of housing or taking out the semiconductor substrate 9. Further, the dimension of the substrate receiving portion 5 in the depth direction is such that the accommodated semiconductor substrate 9 has the sliding surface 2
The thickness is set to be equal to or slightly larger than the thickness dimension of the semiconductor substrate 9 so as not to project above A.

【0019】このような配置で基板受け部5を形成した
結果として、スライダ2の基板受け部5の底は、スライ
ド方向Aの上手から下手へ向かって順にそれぞれ埋込素
材4、埋込素材3、ベース素材2Bからなる3つのセグ
メント5a,5b,5cに区分されている。そして、各
セグメント5a,5b,5cを構成する素材の熱伝導度
λ2,λ1,λ0は、スライド方向上手から下手へ向か
って順に大きくなっている(つまり、λ2<λ1<λ0
である。)。また、スライド面2Aのうちスライド方向
に関して基板受け部5よりも上手の領域が、それぞれベ
ース素材2B、埋込素材4からなる2つのセグメント2
a,2bに区分されている。既に述べたように、この隣
り合うセグメント2a,2bを構成するベース素材2
B、埋込素材4の熱伝導度λ2,λ0は互いに異なって
いる(つまり、λ2<λ0である。)。
As a result of forming the substrate receiving portion 5 in such an arrangement, the bottom of the substrate receiving portion 5 of the slider 2 is embedded material 4 and embedded material 3 in this order from the upper side to the lower side in the sliding direction A, respectively. , The base material 2B is divided into three segments 5a, 5b, 5c. The thermal conductivity λ2, λ1, λ0 of the material forming each of the segments 5a, 5b, 5c increases in order from the upper side to the lower side in the sliding direction (that is, λ2 <λ1 <λ0).
Is. ). In addition, the regions of the slide surface 2A, which are superior to the substrate receiving portion 5 in the slide direction, are the two segments 2 including the base material 2B and the embedded material 4, respectively.
It is divided into a and 2b. As described above, the base material 2 forming the adjacent segments 2a and 2b
B, the thermal conductivity λ2 and λ0 of the embedding material 4 are different from each other (that is, λ2 <λ0).

【0020】具体的には、ベース素材2Bとしては熱伝
導度120kcal/h・m・℃の特性を有するもの、埋込素
材3としては熱伝導度110kcal/h・m・℃の特性を有
するもの、埋込素材4としては熱伝導度100kcal/h・
m・℃の特性を有するものを採用することができる。
Specifically, the base material 2B has a thermal conductivity of 120 kcal / h · m · ° C, and the embedding material 3 has a thermal conductivity of 110 kcal / h · m · ° C. The thermal conductivity of the embedded material 4 is 100 kcal / h.
It is possible to adopt one having a characteristic of m · ° C.

【0021】このスライド式ボート10は、従来のボー
トに対してスライダ2に埋込素材3,4を埋め込む手間
をかけるだけで作製できるので、比較的簡単に作製する
ことができる。
The slide type boat 10 can be produced relatively easily because it can be produced by merely adding the embedding materials 3 and 4 to the slider 2 in the conventional boat.

【0022】このスライド式ボート10を用いて次のよ
うにして液相エピタキシャル成長を行う。ここでは、G
aAs基板9にIII−V族化合物であるGaAlAs層を液相
エピタキシャル成長させるものとする。
Liquid phase epitaxial growth is performed as follows using this slide type boat 10. Here, G
A GaAlAs layer, which is a III-V group compound, is to be liquid-phase epitaxially grown on the aAs substrate 9.

【0023】i) まず、ボート本体1の融液溜め6に
Ga,GaAs多結晶、Al,ドーバント等の原料を入れる
一方、スライダ2の基板受け部5にGaAs基板9を収容
する。図2(a)に示すように、このスライド式ボート1
0を成長炉の炉芯管11内に入れて水素雰囲気とすると
ともに、融液溜め6の開口が基板受け部5よりもスライ
ド方向上手のセグメント2a,2bの境界に面する配置
とする。
I) First, raw materials such as Ga, GaAs polycrystal, Al and doubtant are put into the melt reservoir 6 of the boat body 1, while the GaAs substrate 9 is housed in the substrate receiving portion 5 of the slider 2. As shown in FIG. 2 (a), this slide boat 1
0 is placed in the furnace core tube 11 of the growth furnace to make it a hydrogen atmosphere, and the opening of the melt reservoir 6 is arranged so as to face the boundary between the segments 2a and 2b which are higher than the substrate receiving portion 5 in the sliding direction.

【0024】ii 続いて、炉芯管11の周りに設置さ
れた図示しないヒータの通電量を制御して成長炉の設定
温度を室温から上昇させて、図3に示すように、一定時
間だけ一定温度(約900℃)に保持(ホールド)す
る。これにより、図1に示す融液溜め6に入れられた原
料を溶融させて融液8とする。この昇温およびホールド
過程(昇温直後もボート全体が均一な温度になるまで幾
らかの時間を要する)で、ベース素材2Bの熱伝導度と
埋込素材4の熱伝導度との差に起因して、融液8に接触
しているセグメント2aとセグメント2bとの間に温度
差が生じ、この温度差に応じて融液8内に対流が生ず
る。したがって、融液8全体を従来に比して短時間で均
一な飽和状態にすることができる。
Ii ) Subsequently, the set temperature of the growth furnace is raised from room temperature by controlling the energization amount of a heater (not shown ) installed around the furnace core tube 11, and as shown in FIG. Hold at a constant temperature (about 900 ° C.). As a result, the raw material placed in the melt reservoir 6 shown in FIG. 1 is melted to form a melt 8. Due to the difference between the thermal conductivity of the base material 2B and the thermal conductivity of the embedding material 4 in this temperature raising and holding process (it takes some time for the entire boat to reach a uniform temperature immediately after the temperature is raised). Then, a temperature difference occurs between the segment 2a and the segment 2b that are in contact with the melt 8, and convection occurs in the melt 8 according to this temperature difference. Therefore, the entire melt 8 can be brought into a uniform saturated state in a shorter time than in the conventional case.

【0025】なお、成長炉の設定温度をホールド温度に
対して周期的に上下させることによって、融液8内の対
流を加速することができる。つまり、成長炉の設定温度
をある周期(ベース素材2Bと埋込素材4の厚さに応じ
て定めるのが望ましい)で振動させると、ベース素材2
Bと埋込素材4の熱伝導度の差に起因して、セグメント
aの実際の温度とセグメントbの実際の温度との間に位
相差が生じる。この位相差によって、融液8内の対流を
加速することができる。そのようにした場合、融液8全
体をさらに短時間で均一な飽和状態にすることができ
る。
The convection in the melt 8 can be accelerated by periodically raising and lowering the set temperature of the growth furnace with respect to the hold temperature. That is, when the set temperature of the growth furnace is vibrated at a certain cycle (preferably determined according to the thickness of the base material 2B and the embedding material 4), the base material 2
Due to the difference in thermal conductivity between B and the embedding material 4, a phase difference occurs between the actual temperature of the segment a and the actual temperature of the segment b. Due to this phase difference, convection in the melt 8 can be accelerated. In such a case, the entire melt 8 can be brought into a uniform saturated state in a shorter time.

【0026】iii 次に、図3に示すように、成長炉
の設定温度をホールドしてから一定時間経過した時点
(t1)で、上記ヒータの通電量を制御して成長炉の設
定温度を下降させ、徐冷によって融液8を過飽和状態に
する。
Iii ) Next, as shown in FIG. 3, at a time point (t1) after a certain time has elapsed since the preset temperature of the growth furnace was held, the energization amount of the heater was controlled to set the preset temperature of the growth furnace. It is lowered and the melt 8 is supersaturated by slow cooling.

【0027】iv 次に、降温開始から一定時間経過し
た時点(t2)で、図2(b)に示すようにボート本体1
をスライダ2に対して矢印Aの方向にスライドさせて、
図2(c)に示すように融液溜め6を基板受け部5に対向
させる。これにより、融液溜め6に保持された融液8を
GaAs基板9の表面9aに接触させる。この状態で徐冷
を継続して、GaAs基板9の表面9aにGaAlAs層を
エピタキシャル成長させる。
Iv ) Next, at a time point (t2) after a lapse of a certain time from the start of cooling, as shown in FIG.
Slide the slider 2 in the direction of arrow A,
As shown in FIG. 2C, the melt reservoir 6 is opposed to the substrate receiving portion 5. As a result, the melt 8 held in the melt reservoir 6 is brought into contact with the surface 9a of the GaAs substrate 9. In this state, slow cooling is continued to epitaxially grow the GaAs layer on the surface 9a of the GaAs substrate 9.

【0028】このようにした場合、図4(b)に示すよう
に、基板受け部5の底の温度が、降温時間の経過(t
1,t2,t3,…)に伴って、スライド方向Aに関し
て傾斜して下降する。なお、図4(b)の横軸はスライダ
面上のスライド方向の位置を図4(a)と対応して示し、
図4(b)の縦軸は図4(a)においてスライド方向Aと平行
なX−X線に沿った温度を示している。このように、成
長炉の設定温度を下降させると、埋込素材4、埋込素材
3およびベース素材2Bの熱伝導度λ2,λ1,λ0に
応じて、基板受け部5の底のうちスライド方向上手のセ
グメント5aの温度が遅く下降する一方、スライド方向
下手のセグメント5cの温度が速く下降する。スライド
方向中央のセグメント5bの温度はそれらの中間の速さ
で下降する。この結果として、GaAs基板9の表面のう
ちスライド方向上手の部分9aは融液8との接触時間が
長いが、温度が遅く下降するのでエピタキシャル成長速
度が小さくなる。一方、スライド方向下手の部分9cは
融液8との接触時間が短いが、温度が速く下降するので
エピタキシャル成長速度が大きくなる。スライド方向中
央の部分9bは融液8との接触時間も、エピタキシャル
成長速度もそれらの中間となる。したがって、GaAs基
板9の表面のうちスライド方向各部9a,9b,9cの
間で、融液8との接触時間の差が温度傾斜による成長速
度の差によって相殺される。この結果、従来に比して、
半導体基板表面内のエピタキシャル成長膜厚の差を小さ
くすることができる。
In this case, as shown in FIG. 4 (b), the temperature of the bottom of the substrate receiving portion 5 is determined by the elapse of the cooling time (t
1, t2, t3, ...) Inclining with respect to the slide direction A and descending. The horizontal axis of FIG. 4 (b) indicates the position in the sliding direction on the slider surface in correspondence with FIG. 4 (a).
The vertical axis of FIG. 4 (b) represents the temperature along the line XX parallel to the sliding direction A in FIG. 4 (a). In this way, when the set temperature of the growth furnace is lowered, the sliding direction of the bottom of the substrate receiving portion 5 depends on the thermal conductivity λ2, λ1, λ0 of the embedding material 4, the embedding material 3 and the base material 2B. While the temperature of the upper hand segment 5a drops slowly, the temperature of the lower hand segment 5c in the sliding direction quickly drops. The temperature of the center segment 5b in the sliding direction drops at an intermediate speed between them. As a result, the portion 9a of the surface of the GaAs substrate 9 which is in the sliding direction is in contact with the melt 8 for a long time, but the temperature slows down and the epitaxial growth rate decreases. On the other hand, the contact portion 9c on the lower side in the sliding direction has a short contact time with the melt 8, but the temperature decreases rapidly, so that the epitaxial growth rate increases. The central portion 9b in the sliding direction has a contact time with the melt 8 and an epitaxial growth rate in between. Therefore, on the surface of the GaAs substrate 9, the difference in the contact time with the melt 8 between the slide-direction portions 9a, 9b, 9c is offset by the difference in the growth rate due to the temperature gradient. As a result, compared to the conventional
The difference in the epitaxially grown film thickness on the surface of the semiconductor substrate can be reduced.

【0029】なお、この実施形態では、基板受け部5の
底がスライド方向Aに関して3つのセグメント5a,5
b,5cをなすように、ベース素材2Bに2つの埋込素
材3,4を埋め込んだが、これに限られるものではな
い。スライド方向上手から下手へ向かって順に熱伝導度
が大きくなるように3つ以上の埋込素材を埋め込んでも
良い。また、多数の埋込素材を埋め込むこと等により、
スライド方向上手から下手へ向かって基板受け部5の底
の熱伝導度が次第に大きくなり、実質的に連続的に変化
するようにしても良い。また、各埋込素材の具体的な形
状、寸法、埋め込み位置は、ベース素材2Bの形状や寸
法、融液8の種類など応じて適宜変更しても良い。
In this embodiment, the bottom of the substrate receiving portion 5 has three segments 5a, 5 in the sliding direction A.
Although the two embedding materials 3 and 4 are embedded in the base material 2B so as to form b and 5c, the present invention is not limited to this. It is also possible to embed three or more embedding materials so that the thermal conductivity increases in order from the upper side to the lower side in the sliding direction. Also, by embedding many embedded materials,
The thermal conductivity of the bottom of the substrate receiving portion 5 may be gradually increased from the upper side to the lower side in the sliding direction, and may be changed substantially continuously. Further, the specific shape, size, and embedding position of each embedding material may be appropriately changed according to the shape and size of the base material 2B, the type of the melt 8, and the like.

【0030】また、この実施形態では、ボート本体1を
スライダ2に対してスライドさせたが、スライダ2をボ
ート本体1に対してスライドさせても良い。
Further, in this embodiment, the boat body 1 is slid with respect to the slider 2, but the slider 2 may be slid with respect to the boat body 1.

【0031】また、ボート本体1の融液溜め6の内壁に
互いに熱伝導度が相違する複数のセグメントを形成する
ことにより、融液8内の対流を加速し、融液8全体をさ
らに短時間で均一な飽和状態にすることもできる。
Further, by forming a plurality of segments having different thermal conductivities on the inner wall of the melt reservoir 6 of the boat body 1, convection in the melt 8 is accelerated, and the entire melt 8 is further shortened. It is also possible to achieve a uniform saturated state.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の液
相エピタキシャル成長用ボートによれば、半導体基板表
面内のエピタキシャル成長膜厚の差を小さくすることが
できる。
As is clear from the above, the liquid of the present invention
According to the boat for phase epitaxial growth,
To reduce the difference in in-plane epitaxial growth film thickness
it can.

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

【図1】 この発明の一実施形態のスライド式ボートの
要部を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a slide boat according to an embodiment of the present invention.

【図2】 上記スライド式ボートを用いて液相エピタキ
シャル成長を行う手順を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a procedure of performing liquid phase epitaxial growth using the slide boat.

【図3】 液相エピタキシャル成長のための成長炉の設
定温度プログラムを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a set temperature program of a growth furnace for liquid phase epitaxial growth.

【図4】 上記スライド式ボートを用いた場合に、降温
過程で基板受け部の底に温度傾斜が生ずることを説明す
る図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating that a temperature gradient occurs at the bottom of the substrate receiving portion during the temperature lowering process when the slide boat is used.

【図5】 従来のスライド式ボートの基板受け部を示す
斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a substrate receiving portion of a conventional slide boat.

【図6】 従来のスライド式ボートを用いて液相エピタ
キシャル成長を行う手順を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a procedure for performing liquid phase epitaxial growth using a conventional slide boat.

【図7】 従来のスライド式ボートを用いた場合に、降
温過程で基板受け部の底の温度が均一に低下することを
説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating that the temperature of the bottom of the substrate receiving portion is uniformly reduced during the temperature lowering process when the conventional slide boat is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ボート本体 2 スライダ 2a,2b,5a,5b,5c セグメント 3,4 埋込素材 5 基板受け部 6 融液溜め 8 融液 9 GaAs基板 10 スライド式ボート 1 boat body 2 slider 2a, 2b, 5a, 5b, 5c segment 3,4 Embedded material 5 Board receiving part 6 Melt reservoir 8 melt 9 GaAs substrate 10 sliding boats

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 エピタキシャル層の原料を含む融液を保
持するための融液溜めが形成された第1部材と、上記第
1部材側の上記融液溜めが開口した面と対向して摺動し
得るスライド面を有し、このスライド面内の特定領域に
半導体基板を収容するための断面凹状の基板受け部が形
成された第2部材とを備え、エピタキシャル成長開始時
に上記第1部材がこの第2部材に対して相対的に摺動さ
れる液相エピタキシャル成長用ボートにおいて、上記第
2部材の上記基板受け部の底は、エピタキシャル成長開
始時に上記第1部材の上記融液溜めが順に対向する、こ
の底の上手部から下手部まで、次第に熱伝導度が大きく
なるように形成されていることを特徴とする液相エピタ
キシャル成長用ボート。
1. A first member on which a melt reservoir for holding a melt containing a raw material for an epitaxial layer is formed, and a surface on which the melt reservoir on the side of the first member is opened is opposed to and slides. has a slide surface which can, and a second member in which the substrate receiving portion of the concave cross section for accommodating a semiconductor substrate in a specific area of the slide plane is formed, the epitaxial growth at the start
The first member is slid relative to the second member.
In the boat for liquid phase epitaxial growth, the bottom of the substrate receiving portion of the second member faces the melt reservoir of the first member in order at the start of epitaxial growth.
A boat for liquid phase epitaxial growth, characterized in that it is formed so that the thermal conductivity gradually increases from the upper part to the lower part of the bottom of the .
【請求項2】 請求項1に記載の液相エピタキシャル成
長用ボートにおいて、上記基板受け部の底は、上記上手
部から下手部まで、それぞれ一定の素材からなる複数の
セグメントに区分され、上記各セグメントを構成する素
材の熱伝導度が、上記上手部のセグメントから下手部の
セグメントまで順に大きくなるように設定されているこ
とを特徴とする液相エピタキシャル成長用ボート。
2. The boat for liquid phase epitaxial growth according to claim 1, wherein the bottom of the substrate receiving portion is the good one.
From Part to poor section, is divided into a plurality of segments of constant material, the thermal conductivity of the material constituting the respective segments, the poor portion from the segment of the well portion
A boat for liquid phase epitaxial growth, characterized in that the boat is set so as to grow in order up to the segment .
【請求項3】 請求項1に記載の液相エピタキシャル成
長用ボートにおいて、上記第1部材の融液溜めの内壁
は、一定の素材からなる少なくとも2つのセグメントに
区分され、上記隣り合うセグメントを構成する素材の熱
伝導度が互いに異なっていることを特徴とする液相エピ
タキシャル成長装置。
3. The liquid phase epitaxial growth according to claim 1.
In the long boat, the inner wall of the melt reservoir of the first member
Is divided into at least two segments made of a certain material, and the thermal conductivity of the materials forming the adjacent segments is different from each other.
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