JP3492090B2 - 液相エピタキシャル成長装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は液相エピタキシャ
ル成長装置に関する。より詳しくは、鉛直方向に装着し
た状態の半導体基板に結晶成長を行う基板縦置き型液相
エピタキシャル成長装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の基板縦置き型液相エピタ
キシャル装置としては図８(a)に示すようなものがあ
る。この液相エピタキシャル成長装置は、融液溜１０８
を有する上部部材１０６と、この上部部材１０６の底面
と平行にその下方に設けられた底板１０１と、上部部材
１０６と底板１０１との間で摺動するように配置された
スライドボート１０２を備えている。上部部材１０６の
底部には融液溜１０８から融液Ｍを流出させるための鉛
直方向の貫通穴１０９が形成されている。スライドボー
ト１０２は直方体状のものであり、上方へ開いた断面矩
形の凹部（成長室）１０３を有している。この成長室１
０３内には、３本の棒部材１１１（図８(c)参照）と、
これらの棒部材１１１の端部を支持する略円板状の支持
部材１１０，１１２とが設けられている。棒部材１１１
には、半導体基板３０と背面板１０４とを重ねて挿入す
るための図示しない溝が一定間隔で刻まれている。一方
の支持部材１１２の中心軸１１２ｃは、成長室１０３の
側壁に形成された受け穴１１４に回転自在に支持されて
いる。他方の支持部材１１０の中心軸１１０ｃは、上記
受け穴１１４と対向する位置に形成された水平方向の貫
通穴１１３に嵌入され、スライドボート１０２の外部か
ら貫通穴１１３に挿入された操作棒１０５と一体に連結
されている。

【０００３】例えばガリウムヒ素（ＧaＡs）基板３０に
エピタキシャル層としてＧaＡsを結晶成長をさせる場
合、まず図８(c)に示すように、ＧaＡs基板３０の裏面
をそれぞれ円形の背面板１０４に密着させ、ＧaＡs基板
３０と背面板１０４との周縁部を３本の棒部材１１１の
各溝に挿入する。これにより、ＧaＡs基板３０を成長室
１０３内に縦に保持する。なお、棒部材１１１の左端の
溝には背面板１０４と同一形状の仕切板１０４Ａを設け
る。

【０００４】次に、図８(a)に示すように上部部材１０
６の貫通穴１０９がスライドボート１０２の上面で塞が
れた配置で、Ｇa，ＧaＡs多結晶、Ｓi等のドーパント等
の原料を融液溜１０８に入れる。そして、図示しない電
気炉内の炉芯管（石英管）中でこの系をＨ_２雰囲気に保
ち、一定温度（９００〜１０００℃）まで昇温する。こ
れにより、原料を溶融して融液Ｍとする。

【０００５】次に、操作棒１０５によってスライドボー
ト１０２を上部部材１０６、底板１０１に対して図にお
いて左向き（矢印Ｘで示す）に摺動させて、図８(b)の
位置で融液溜１０８内の融液Ｍを貫通穴１０９を通して
成長室１０３内へ落下させ、成長室１０３を融液Ｍで満
たす。この後、操作棒１０５を軸周りに回転させて支持
部材１１０，１１２、棒部材１１１、背面板１０４およ
びＧaＡs基板３０を一体に回転させながら、徐々に降温
してＧaＡs基板３０の表面にＧaＡs結晶をエピタキシャ
ル成長させる。

【０００６】なお、支持部材１１０，１１２、３本の棒
部材１１１、背面板１０４およびＧaＡs基板３０を回転
させる理由は、融液Ｍを撹拌し、特に融液Ｍ中のＧａよ
りも軽いＧaＡs，Ｓiなどを均一に分散させるためであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方式で結晶成長を行った場合、図７に示すように、半導
体基板３０の表面のうち棒部材１１１の溝に挿入された
部分３２には結晶が成長せず、その周囲の領域３３では
結晶成長が不十分となる。この理由は、溝に挿入された
部分３２には融液Ｍが接触しないからであり、また、そ
の周囲の領域３３では、棒部材１１１の存在によって融
液Ｍの接触量が少なくなって、成長に寄与する元素の取
り込み量が減少するからである。

【０００８】結晶成長によって得られたエピタキシャル
ウエハ（簡単のため、基板と同じ符号３０で表す。）の
うちこのような箇所３２，３３に発光ダイオード等の素
子を作り込んでも正常な発光特性を示さない。また、ウ
エハ３０の周縁部にこのような厚みの薄い箇所３２，３
３があると、素子製造プロセスにおけるウエハ割れの原
因になり、生産効率が落ちる。このため、通常は結晶成
長後に整形加工が行われ、ウエハ３０から厚みの薄い箇
所３２，３３が削除されている。

【０００９】例えば直径が５１．５ｍｍφ、オリエンテ
ーション・フラットの長さが１６．０ｍｍの基板３０に
上述の方式で結晶成長を行った後、自動化ラインに適合
するように、得られたウエハ３０をひと回り小さい相似
な形状（図７中に破線３１で示す）に整形した場合、整
形後のウエハの面積は元の基板面積の約８０％にまで減
少する。これは、結晶成長時に半導体基板３０が背面板
１０４から脱落するのを防止するために、半導体基板３
０が棒部材１１１で覆われる部分３２の幅（特に径方向
の幅）を狭くすることができないからである。このよう
に、上述の方式では、投入した基板の面積に対して、整
形後に得られるウエハの面積の比（収率）が少ないとい
う問題がある。

【００１０】そこで、この発明の目的は、半導体基板の
表面のうち部材で覆われる部分の幅を狭くでき、したが
ってウエハ整形段階での収率を高め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。

【００１１】

【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装置は、まず、
結晶原料の融液を貯留する融液溜が形成された上部部材
と、成長室を有するスライドボートとを相対的に水平方
向に摺動可能に配置し、上記成長室内に、半導体基板の
裏面と密接してこの裏面における結晶成長を防止する背
面板を鉛直方向に設け、結晶成長開始時に上記上部部材
とスライドボートとを水平方向に相対的にスライドさせ
て、上記融液溜の底部に設けた開口と上記成長室の融液
導入口とを連通させて上記融液を成長室内に導入して、
上記半導体基板の表面に結晶をエピタキシャル成長させ
る液相エピタキシャル成長装置において、上記成長室の
底に、上記背面板の周縁部と半導体基板の周縁部を重ね
て挿入し得る基板保持溝が形成されて、上記背面板の周
縁部とともに上記半導体基板のうちの１箇所が上記基板
保持溝に埋まる一方、上記半導体基板のうち上記基板保
持溝に埋まる箇所以外の表面部分が上記成長室内に露出
するようになっていることを特徴とする。

【００１２】この発明の液相エピタキシャル成長装置で
は、結晶成長開始前に、成長室の底に形成された基板保
持溝に、上記背面板の周縁部と半導体基板の周縁部を重
ねて挿入する。このとき、上記背面板の周縁部とともに
上記半導体基板のうちの１箇所が上記基板保持溝に埋ま
る。これにより、上記半導体基板の上記箇所が上記背面
板と基板保持溝の前端とによって挟持されて、上記半導
体基板が成長室内に縦に保持される。結晶成長開始時に
は、上記上部部材とスライドボートとを水平方向に相対
的にスライドさせて、上記融液溜の底部に設けた開口と
上記成長室の融液導入口とを連通させて上記融液を成長
室内に導入する。上記成長室内に満たされた融液の圧力
によって、上記半導体基板は上記背面板に押し付けら
れ、安定して保持される。上記半導体基板のうち上記基
板保持溝に埋まる箇所以外の表面部分は上記成長室内に
露出しているので、そこに結晶成長がなされる。

【００１３】このように、この液相エピタキシャル成長
装置では、結晶成長時に、上記成長室内に満たされた融
液の圧力によって上記半導体基板が背面板に押し付けら
れて安定して保持されるので、上記半導体基板が背面板
から脱落するおそれは無く、上記半導体基板を上記基板
保持溝で保持する意味は薄れる。つまり、結晶成長時に
上記半導体基板が背面板から脱落するおそれは無く、上
記半導体基板を上記基板保持溝で保持する必要があるの
は、上記成長室内に融液を満たすまでの間に限られる。
したがって、上記半導体基板のうち上記基板保持溝に埋
まる箇所の鉛直方向の幅を比較的狭く設定できる。その
ようにした場合、半導体基板の表面のうち結晶が成長せ
ず又は結晶成長が不完全な領域の幅が狭くなる。この結
果、ウエハ整形段階での収率が高められる。

【００１４】さらに、この液相エピタキシャル成長装置
では、上記基板保持溝は上記成長室の底に設けた平坦部
に形成され、上記半導体基板のうち上記基板保持溝に埋
まる箇所は、この半導体基板のオリエンテーションフラ
ットに沿った直線状の縁部であることを特徴とする。

【００１５】この液相エピタキシャル成長装置では、結
晶成長開始前に、成長室の底の平坦部に形成された基板
保持溝に、上記背面板の周縁部と半導体基板の周縁部を
重ねて挿入する。このとき、上記半導体基板のうち上記
基板保持溝に埋まる箇所は、この半導体基板のオリエン
テーションフラットに沿った直線状の縁部であるから、
上記平坦部の面と上記オリエンテーションフラットを平
行に設定することによって、上記半導体基板のうち上記
基板保持溝に埋まる箇所の鉛直方向の幅をさらに狭く設
定できる。そのようにした場合、半導体基板の表面のう
ち結晶が成長せず又は結晶成長が不完全な領域の幅がさ
らに狭くなり、この結果、ウエハ整形段階での収率がさ
らに高められる。

【００１６】一実施形態の液相エピタキシャル成長装置
は、結晶原料の融液を貯留する融液溜が形成された上部
部材と、成長室を有するスライドボートとを相対的に水
平方向に摺動可能に配置し、上記成長室内に、半導体基
板の裏面と密接してこの裏面における結晶成長を防止す
る背面板を鉛直方向に設け、結晶成長開始時に上記上部
部材とスライドボートとを水平方向に相対的にスライド
させて、上記融液溜の底部に設けた開口と上記成長室の
融液導入口とを連通させて上記融液を成長室内に導入し
て、上記半導体基板の表面に結晶をエピタキシャル成長
させる液相エピタキシャル成長装置において、上記スラ
イドボートは、上下に分割可能に組み合わされて上記成
長室を形成する２つの部分を備え、上記成長室は、底に
平坦部を有し、スライド方向に延びる略円筒状に形成さ
れ、上記成長室の上記平坦部に、上記スライド方向に対
して垂直な方向に延び、上記背面板の周縁部と半導体基
板の周縁部が重ねて挿入される基板保持溝が形成され、
上記成長室の円弧状に湾曲した内壁に、上記平坦部の基
板保持溝に連なり、一定の深さで周方向に延びる周溝が
形成されて、上記背面板の周縁部は上記基板保持溝と周
溝とによって環状に保持され、かつ上記半導体基板のう
ちオリエンテーションフラットに沿った縁部が上記基板
保持溝に埋まる一方、上記半導体基板のうち上記オリエ
ンテーションフラットに沿った縁部以外の表面部分が上
記成長室内に露出するようになっていることを特徴とす
る。

【００１７】この一実施形態の液相エピタキシャル成長
装置では、結晶成長開始前に、スライドボートを上下に
分割した状態で、スライドボートの下の部分に形成され
た基板保持溝に、上記背面板の周縁部と半導体基板の周
縁部を重ねて挿入し、続いて、この上に、スライドボー
トの上の部分を組み合わせる。これにより、上記背面板
の周縁部は上記基板保持溝と周溝とによって環状に保持
される。また、このとき、上記半導体基板のオリエンテ
ーションフラットを下側に配置しておくことによって、
上記背面板の周縁部とともに上記半導体基板のうちオリ
エンテーションフラットに沿った直線状の縁部が上記基
板保持溝に埋まる。これにより、上記半導体基板の上記
直線状の縁部が上記背面板と基板保持溝の前端とによっ
て挟持されて、上記半導体基板が成長室内に縦に保持さ
れる。結晶成長開始時には、上記上部部材とスライドボ
ートとを水平方向に相対的にスライドさせて、上記融液
溜の底部に設けた開口と上記成長室の融液導入口とを連
通させて上記融液を成長室内に導入する。上記成長室内
に満たされた融液の圧力によって、上記半導体基板は上
記背面板に押し付けられる。このとき上記背面板の周縁
部は上記基板保持溝と周溝とによって環状に保持されて
動かないので、上記半導体基板は安定して保持される。
上記半導体基板のうち上記直線状の縁部以外の表面部分
は上記成長室内に露出しているので、そこに結晶成長が
なされる。

【００１８】このように、この液相エピタキシャル成長
装置では、結晶成長時に、上記成長室内に満たされた融
液の圧力によって上記半導体基板が背面板に押し付けら
れて安定して保持されるので、上記半導体基板が背面板
から脱落するおそれは無く、上記半導体基板を上記背面
板と基板保持溝で挟持する意味は薄れる。つまり、結晶
成長時に上記半導体基板が背面板から脱落するおそれは
無く、上記半導体基板を上記基板保持溝で挟持する必要
があるのは、上記成長室内に融液を満たすまでの間に限
られる。したがって、上記半導体基板のうち上記基板保
持溝に埋まる直線状の縁部の幅を比較的狭く設定でき
る。また、上記半導体基板のうち上記基板保持溝に埋ま
る箇所は、この半導体基板のオリエンテーションフラッ
トに沿った直線状の縁部であるから、上記平坦部の面と
上記オリエンテーションフラットを平行に設定すること
によって、上記半導体基板のうち上記基板保持溝に埋ま
る箇所の鉛直方向の幅をさらに狭く設定できる。そのよ
うにした場合、半導体基板の表面のうち結晶が成長せず
又は結晶成長が不完全な領域の幅が狭くなる。この結
果、ウエハ整形段階での収率が高められる。

【００１９】また、上記半導体基板のうち上記直線状の
縁部以外の周縁部に沿って、上記成長室の円弧状に湾曲
した内壁が存在する。したがって、上記周縁部に沿って
融液の接触量が均等になり、結晶成長が均一化される。

【００２０】一実施形態の液相エピタキシャル成長装置
では、上記融液導入口はスライド方向に関して上記成長
室の端に設けられ、上記成長室の底に、上記基板保持溝
の深さよりも深く、上記基板保持溝と交差して上記スラ
イド方向に延びる融液導入溝が形成されていることを特
徴とする。

【００２１】この一実施形態の液相エピタキシャル成長
装置では、結晶成長開始時に、上記上部部材とスライド
ボートとを水平方向に相対的にスライドさせて、上記融
液溜の底部に設けた開口と上記成長室の端に設けた融液
導入口とを連通させる。上記融液溜から上記融液導入口
を通して成長室の端に導入された融液は、上記融液導入
溝を通して、上記背面板で実質的に仕切られた各成長室
内に下方から導入される。したがって、上記各成長室内
で、融液の圧力によって上記半導体基板の各部が下方か
ら上方へ向かって順次背面板に押し付けられ、融液導入
中に半導体基板を背面板から離間させる向きに力が働く
ことがない。したがって、上記半導体基板のうち上記基
板保持溝に埋まる直線状の縁部の幅をさらに狭く設定で
きる。そのようにした場合、半導体基板の表面のうち結
晶が成長せず又は結晶成長が不完全な領域の幅がさらに
狭くなる。この結果、ウエハ整形段階での収率がさらに
高められる。

【００２２】一実施形態の液相エピタキシャル成長装置
は、上記背面板の特定の位置に、上記半導体基板を嵌め
込むための凹部が形成されていることを特徴とする。

【００２３】この一実施形態の液相エピタキシャル成長
装置では、結晶成長開始前に、上記背面板の凹部に上記
半導体基板を嵌め込んで、成長室の底の平坦部に形成さ
れた基板保持溝に挿入する。このとき、上記凹部の位置
を上記背面板の下端から一定距離に設定しておくことに
よって、上記半導体基板のうち上記基板保持溝に埋まる
箇所の鉛直方向の幅が精度良く設定される。

【００２４】また、上記成長室内に融液を満たした状態
では上記半導体基板に浮力が働くが、上記半導体基板は
鉛直方向に関して上記凹部のエッジによって係止され
る。したがって、上記半導体基板がさらに安定して保持
される。

【００２５】一実施形態の液相エピタキシャル成長装置
では、上記背面板の上記凹部のうち上記半導体基板の裏
面と接する面の表面粗さは、上記背面板のその面以外の
部分の表面粗さよりも大きく設定されていることを特徴
とする。

【００２６】この一実施形態の液相エピタキシャル成長
装置では、上記背面板の上記凹部のうち上記半導体基板
の裏面と接する面（以下「接触面」という。）の表面粗
さは、上記背面板のその接触面以外の部分の表面粗さよ
りも大きく設定されているので、上記接触面の融液に対
する「ぬれ性」が悪くなる。したがって、半導体基板裏
面側への融液の回り込みが抑制され、半導体基板の裏面
における結晶成長が効果的に防止される。また、上記半
導体基板の裏面と上記接触面との摩擦力も大きくなり、
上記浮力に抗して上記半導体基板がさらに安定して保持
される。

【００２７】一実施形態の液相エピタキシャル成長装置
では、上記スライドボートの外形は上記スライド方向に
延びる円筒状に形成され、上記上部部材の下方に、上記
スライドボートをその中心の周りに回転自在に支持する
下部部材が設けられ、結晶成長時に、上記スライドボー
トは、上記スライド方向に関して上記融液導入口が塞が
る位置に配置され、中心の周りに回転されるようになっ
ていることを特徴とする。

【００２８】この一実施形態の液相エピタキシャル成長
装置では、結晶成長時に、上記スライドボートが中心の
周りに回転されるようになっているので、融液中の他の
元素よりも軽い元素（Ｓiなど）が均一に分散される。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を詳
細に説明する。

【００３０】図１(a)は一実施形態の基板縦置き型液相
エピタキシャル成長装置９０の結晶成長開始前の状態を
示し、図２は図１(a)におけるＡ−Ａ線矢視断面を示し
ている。

【００３１】これらの図に示すように、この液相エピタ
キシャル成長装置９０は、融液溜８を有する直方体状の
上部部材６と、この上部部材６の底面と平行にその下方
に設けられた下部部材としての底板１と、これらの上部
部材６と底板１とを一体に連結する支持部材７，７と、
上部部材６と底板１との間で水平方向（以下「スライド
方向」という。）に摺動するように配置された円筒状の
スライドボート２を備えている。これらの系は、図示し
ない電気炉の炉芯管（石英管）に収容され、温度制御さ
れるようになっている。

【００３２】上部部材６の融液溜８は、結晶原料の融液
Ｍを貯留するためのものであり、結晶原料を容易に入れ
ることができるように上方に向かって開いている。図２
によって良く分かるように、この上部部材６の底面に
は、スライドボート２の上面と摺接するように頂部１０
ａが円弧状に湾曲した山状の突起１０が設けられてい
る。また、融液溜８から融液Ｍを流出させるための開口
として、融液溜８の底部からこの山状突起１０を貫通し
てその頂部１０ａに開く鉛直方向の貫通穴９が形成され
ている。ただし、図１(a)におけるスライドボート２の
配置では、この貫通穴９はスライドボート２の上面によ
って塞がれている。

【００３３】上部部材６、支持部材７，７および底板１
のスライド方向に関して山状突起１０の左側の部分に、
スライドボート２の外径と略等しい内径を持つ環状封止
部１１が形成されている。この環状封止部１１は、後述
する図１(c)の配置で、スライドボート２の外周面と摺
接してスライドボート２から融液Ｍが零れるのを防ぐ。

【００３４】底板１には、一定の深さでスライド方向右
側から環状封止部１１の右端１１ａに達する溝１７が形
成されている。図２に示すように、この溝１７の底はス
ライドボート２の外周面に沿って円弧状に湾曲してお
り、溝１７内にはスライドボート２をその中心の周りに
回転自在に支持する一対のローラ１８，１８が架設され
ている。図１(a)に示すように、各ローラ１８は、環状
封止部１１の端面１１ａおよびこれに対向する図示しな
い端面によって、中心軸１８ａの周りに回転自在に支持
されている。

【００３５】スライドボート２は、スライド方向に延び
る上側の半円筒状の部分２Ａと下側の半円筒状の部分２
Ｂとが分割可能に組み合わされて構成されている。スラ
イドボート２を組み立てるために、図３に示すように、
スライドボート２の図において右側の端面中央に分割面
２Ｃにまたがって環状凹部２０Ａを形成し、この環状凹
部２０Ａで囲まれた上側の半円柱状の部分２１Ａと下側
の半円柱状の部分２１Ｂとを、操作棒５の先端に設けた
キャップ５１で係合している。詳しくは、上下の半円柱
状の部分２１Ａ，２１Ｂの外周面２２には雄ネジを形成
する一方、キャップ５１の凹部５２の内周面５３に雌ネ
ジを形成して、両者が螺合するようにしている。スライ
ドボート２の図示しない左側の端面でも同様に、上下の
半円柱状の部分をキャップで係合するようにしている。
なお、簡単のため図示を省略しているが、スライドボー
ト２の組み立ての便宜のために、分割面２Ｃはスライド
ボート２の端面の外周近傍で上方へ屈曲しており、この
結果、スライドボート２の円筒部（図１(a)で見られる
部分）は幾分上方に偏心したレベルで分割されている。

【００３６】図２によって良く分かるように、スライド
ボート２の内部には、底に平坦部１４を有し、スライド
方向に延びる略円筒状の成長室３が形成されている。成
長室３の平坦部１４には、スライド方向に対して垂直な
方向に延び、背面板４の周縁部と半導体基板３０の周縁
部とが重ねて挿入される基板保持溝１６Ｃが形成されて
いる。成長室３の円弧状に湾曲した内壁には、平坦部１
４の基板保持溝１６Ｃに連なり、一定の深さで周方向に
延びる周溝１６Ｂ及び１６Ａが形成されている。なお、
１６Ａは上側の半円筒部２Ａに形成された部分、１６Ｂ
は下側の半円筒部２Ｂに形成された部分である。これら
の基板保持溝１６Ｃ、周溝１６Ｂ及び１６Ａは、スライ
ド方向に対して垂直に、背面板４の外径と略等しい内径
を持つ環状溝を構成している。量産性を高めるために、
成長室３にはこのような環状溝１６Ｃ，１６Ｂ及び１６
Ａが一定間隔で複数設けられている。

【００３７】図２および図１(a)から分かるように、成
長室３の底の平坦部１４には、基板保持溝１６Ｃの深さ
よりも深く、基板保持溝１６Ｃと交差してスライド方向
に延びる融液導入溝１５が形成されている。スライドボ
ート２の上側の半円筒状の部分２Ａには、成長室３の左
端上部に通じる融液導入口１３が設けられるとともに、
スライド方向に関して周溝１６Ａ，１６Ａ，…の間の位
置に直径５ｍｍ程度のガス抜き用の小穴１９，１９，…
が設けられている。

【００３８】後述する結晶成長段階では、成長室３内
に、半導体基板３０の裏面と密接してこの裏面における
結晶成長を防止する複数の背面板４がスライド方向に対
して垂直に設けられる。ここで、図４(a)は１枚の背面
板４ａを垂直に見たところを示し、図４(b)は図４(a)に
おけるＢ−Ｂ線矢視断面を示している。図４に示すよう
に、各背面板４の片側の面には、略中央の位置に、半導
体基板３０を嵌め込むための凹部４０が形成されてい
る。この凹部４０には半導体基板３０のオリエンテーシ
ョンフラットと対応するエッジ４０ｂが設けられてい
る。この凹部４０の位置は、このエッジ４０ｂを下側に
配置して背面板４の周縁部を基板保持溝１６Ｃに挿入し
たとき、エッジ４０ｂが基板保持溝１６Ｃに少しだけ埋
まるように設定されている。背面板４の凹部４０のうち
半導体基板３０の裏面と接する接触面４０ａの表面粗さ
は、背面板４０のその接触面４０ａ以外の部分の表面粗
さよりも大きく設定されている。

【００３９】この液相エピタキシャル成長装置では次の
ようにして結晶成長が行われる。なお、ガリウムヒ素
（ＧaＡs）基板３０にエピタキシャル層としてＧaＡsを
結晶成長をさせるものとする。

【００４０】ｉ） 結晶成長開始前に、まず背面板４の
凹部４０に半導体基板３０を嵌め込む。そして、図１
(a)に示すスライドボート２を上下に分割した状態で、
下側の半円筒部２Ｂに形成された基板保持溝１６Ｃと周
溝１６Ｂに、背面板４の周縁部と半導体基板３０の周縁
部を重ねて挿入する。続いて、この上に上側の半円筒部
２Ａを組み合わせてスライドボート２を円筒状に構成
し、その右側の端面に操作棒５のキャップ５１を取り付
けて上下の半円筒部２Ａ，２Ｂを固定する（スライドボ
ート２の左側の端面にも同様のキャップを取り付け
る）。これにより、背面板４の周縁部は基板保持溝１６
Ｃと周溝１６Ｂ及び１６Ａとによって環状に保持され
る。また、図５に示すように、このとき半導体基板３０
のオリエンテーションフラット３６を下側に配置してお
くことによって、背面板４の周縁部とともに半導体基板
３０のうちオリエンテーションフラット３６に沿った直
線状の縁部３４が基板保持溝１６Ｃに埋まる。これによ
り、半導体基板３０の直線状の縁部３４が背面板４と基
板保持溝１６Ｃの前端１６ｆとによって挟持されて、半
導体基板３０が成長室３内に縦に保持される。このと
き、凹部４０の位置が背面板４の下端から一定距離にあ
るので、半導体基板３０の直線状の縁部３４の鉛直方向
の幅を精度良く設定できる。一方、半導体基板３０のう
ちオリエンテーションフラット３６に沿った縁部３４以
外の表面部分は成長室３内に露出する。なお、成長室３
内の左端の環状溝１６Ｃ、１６Ｂ及び１６Ａには仕切板
（背面板４と同径の円板）４Ａを設ける。

【００４１】ii ） 次に、図１(a)に示すように上部部
材６の貫通穴９がスライドボート１０２の上面で塞がれ
た配置で、Ｇa，ＧaＡs多結晶、Ｓi等のドーパント等の
原料を融液溜８に入れる。そして、図示しない電気炉内
の炉芯管（石英管）中でこの系をＨ_２雰囲気に保ち、一
定温度（９００〜１０００℃）まで昇温する。これによ
り、原料を溶融して融液Ｍとする。

【００４２】iii ） 結晶成長開始時には、操作棒５に
よってスライドボート２を上部部材６、底板１に対して
図において左向き（矢印Ｘで示す）に図２(b)の位置ま
で移動させる。これにより、上部部材６の底部に設けた
貫通穴９とスライドボート２の融液導入口１３とを連通
させて、融液溜８から貫通穴９、融液導入口１３を通し
て成長室３に融液Ｍを落下させる。成長室３の左端に導
入された融液Ｍは、融液導入溝１５を通して、背面板４
で実質的に仕切られた各成長室３内に下方から導入され
る。各成長室３内に存在していたＨ２ガスはガス抜き用
の小穴１９を通してスライドボート２の外へ排出され
る。このように融液Ｍが下方から導入される結果、図５
に示すように、各成長室３内で、融液Ｍの圧力Ｐによっ
て半導体基板３０の各部が下方から上方へ向かって順次
背面板４に押し付けられ、融液導入中に半導体基板３０
を背面板４から離間させる向きに力が働くことがない。
また、このとき背面板４の周縁部は基板保持溝１６Ｃと
周溝１６Ｂ及び１６Ａとによって環状に保持されて動か
ない。したがって、融液導入中に半導体基板３０は安定
して保持される。

【００４３】iv ） 次に、操作棒５によってスライドボ
ート２をさらに図２(c)の位置まで移動させる。この
後、操作棒５を軸周りに回転させて、スライドボート
２、背面板４、半導体基板３０および融液Ｍを一体に回
転させながら、徐々に降温してＧaＡs基板３０の表面に
ＧaＡs結晶をエピタキシャル成長させる。半導体基板３
０のうち直線状の縁部３４以外の表面部分は成長室３内
に露出しているので、そこに結晶成長がなされる。

【００４４】このとき、半導体基板３０のうち直線状の
縁部３４以外の周縁部に沿って、成長室３の円弧状に湾
曲した内壁が存在するので、半導体基板の周縁部に沿っ
て融液Ｍの接触量が均等になり、結晶成長が均一化され
る。また、背面板４の凹部４０のうち半導体基板３０の
裏面と接する接触面４０ａの表面粗さは、背面板４のそ
の接触面４０ａ以外の部分の表面粗さよりも大きく設定
されているので、上記接触面４０ａの融液に対する「ぬ
れ性」が悪くなる。したがって、半導体基板裏面側への
融液Ｍの回り込みが抑制され、半導体基板３０の裏面に
おける結晶成長が効果的に防止される。

【００４５】また、この結晶成長時に、半導体基板３０
は融液Ｍの圧力Ｐによって背面板４に押し付けられてい
る。成長室３内に融液Ｍを満たした状態では半導体基板
３０に浮力が働くが、半導体基板３０は鉛直方向に関し
て凹部４０のエッジによって係止される。また、半導体
基板３０の裏面と上記接触面４０ａとの摩擦力も大き
い。したがって、半導体基板３０が安定して保持され
る。

【００４６】このように、この液相エピタキシャル成長
装置９０では、融液導入時および結晶成長時に半導体基
板３０が安定して保持されるので、半導体基板３０を背
面板４と基板保持溝１６Ｃで挟持する必要があるのは、
成長室３内に融液Ｍを満たすまでの間に限られる。した
がって、半導体基板３０のうち基板保持溝１６Ｃに埋ま
る直線状の縁部３４の幅を比較的狭く設定できる。ま
た、半導体基板３０のうち基板保持溝１６Ｃに埋まる箇
所は、この半導体基板３０のオリエンテーションフラッ
ト３６に沿った直線状の縁部３４であるから、平坦部１
４の面とオリエンテーションフラット３６を平行に設定
することによって、半導体基板３０のうち基板保持溝１
６Ｃに埋まる箇所の鉛直方向の幅をさらに狭く設定でき
る。そのようにした場合、図６に示すように、半導体基
板３０の表面のうち結晶が成長しない領域３４および結
晶成長が不完全な領域３５の幅を従来（図７参照）に比
して狭くすることができる。この結果、ウエハ整形段階
での収率を高めることかできる。

【００４７】実際に、直径が５１．５ｍｍφ、オリエン
テーション・フラット３６の長さが１６．０ｍｍの基板
３０に上述の方式で結晶成長を行った後、自動化ライン
に適合するように、得られたウエハ３０をひと回り小さ
い相似な形状（図６中に破線３１Ａで示す）に整形した
場合、整形後のウェハの面積を元の基板面積の約９２％
（従来は８０％）にすることができ、従来に比して収率
を高めることができた。

【００４８】なお、結晶成長時に、スライドボート２の
融液導入口１３は環状封止部１１によって塞がれている
ので、スライドボート２から融液Ｍが零れることはな
い。また、融液Ｍの表面張力のお陰で、ガス抜き用小穴
１９から融液Ｍが零れることもない。

【００４９】

【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装置では、半導体基板のうち基板
保持溝に埋まる箇所の鉛直方向の幅を比較的狭く設定で
きる。そのようにした場合、半導体基板の表面のうち結
晶が成長せず又は結晶成長が不完全な領域の幅を狭くで
き、この結果、ウエハ整形段階での収率を高めることが
できる。

【００５０】さらに、この液相エピタキシャル成長装置
では、半導体基板のうち上記基板保持溝に埋まる箇所
は、この半導体基板のオリエンテーションフラットに沿
った直線状の縁部であるから、成長室の底の平坦部の面
と上記オリエンテーションフラットを平行に設定するこ
とによって、上記半導体基板のうち上記基板保持溝に埋
まる箇所の鉛直方向の幅をさらに狭く設定できる。その
ようにした場合、半導体基板の表面のうち結晶が成長せ
ず又は結晶成長が不完全な領域の幅をさらに狭くでき、
この結果、ウエハ整形段階での収率をさらに高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例の液相エピタキシャル成
長装置の構成および動作を説明する図である。

【図２】 上記液相エピタキシャル成長装置の図１(a)
におけるＡ−Ａ線矢視断面を示す図である。

【図３】 上記液相エピタキシャル成長装置のスライド
ボートの組み立てを説明する図である。

【図４】 背面板の構造を示す図である。

【図５】 成長室内に背面板および半導体基板をセット
した状態を示す図である。

【図６】 上記液相エピタキシャル成長装置によって結
晶成長して得られたエピタキシャルウエハを示す図であ
る。

【図７】 図８に示す従来の液相エピタキシャル成長装
置によって結晶成長して得られたエピタキシャルウエハ
を示す図である。

【図８】 従来の液相エピタキシャル成長装置の構成お
よび動作を説明する図である。

【符号の説明】

１ 底板 ２ スライド
ボート ２Ａ 上側の半円筒部 ２Ｂ 下側の
半円筒部 ３ 成長室 ４ 背面板 ５ 操作棒 ６ 上部部材 ７ 支持部材 ８ 融液溜 ９，１３ 貫通穴 １０ 山状突
起 １１ 環状封止部 １２ ローラ １３ 融液導入口 １４ 平坦部 １５ 融液導入溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶原料の融液を貯留する融液溜が形成
   された上部部材と、成長室を有するスライドボートとを
   相対的に水平方向に摺動可能に配置し、 上記成長室内に、半導体基板の裏面と密接してこの裏面
   における結晶成長を防止する背面板を鉛直方向に設け、 結晶成長開始時に上記上部部材とスライドボートとを水
   平方向に相対的にスライドさせて、上記融液溜の底部に
   設けた開口と上記成長室の融液導入口とを連通させて上
   記融液を成長室内に導入して、上記半導体基板の表面に
   結晶をエピタキシャル成長させる液相エピタキシャル成
   長装置において、 上記成長室の底に、上記背面板の周縁部と半導体基板の
   周縁部を重ねて挿入し得る基板保持溝が形成されて、 上記背面板の周縁部とともに上記半導体基板のうちの１
   箇所が上記基板保持溝に埋まる一方、上記半導体基板の
   うち上記基板保持溝に埋まる箇所以外の表面部分が上記
   成長室内に露出するようになっており、 上記基板保持溝は上記成長室の底に設けた平坦部に形成
   され、 上記半導体基板のうち上記基板保持溝に埋まる箇所は、
   この半導体基板のオリエンテーションフラットに沿った
   直線状の縁部であることを特徴とする液相エピタキシャ
   ル成長装置。
2. 【請求項２】 結晶原料の融液を貯留する融液溜が形成
   された上部部材と、成長室を有するスライドボートとを
   相対的に水平方向に摺動可能に配置し、 上記成長室内に、半導体基板の裏面と密接してこの裏面
   における結晶成長を防止する背面板を鉛直方向に設け、 結晶成長開始時に上記上部部材とスライドボートとを水
   平方向に相対的にスライドさせて、上記融液溜の底部に
   設けた開口と上記成長室の融液導入口とを連通させて上
   記融液を成長室内に導入して、上記半導体基板の表面に
   結晶をエピタキシャル成長させる液相エピタキシャル成
   長装置において、 上記スライドボートは、上下に分割可能に組み合わされ
   て上記成長室を形成する２つの部分を備え、 上記成長室は、底に平坦部を有し、スライド方向に延び
   る略円筒状に形成され、 上記成長室の上記平坦部に、上記スライド方向に対して
   垂直な方向に延び、上記背面板の周縁部と半導体基板の
   周縁部が重ねて挿入される基板保持溝が形成され、 上記成長室の円弧状に湾曲した内壁に、上記平坦部の基
   板保持溝に連なり、一定の深さで周方向に延びる周溝が
   形成されて、 上記背面板の周縁部は上記基板保持溝と周溝とによって
   環状に保持され、かつ上記半導体基板のうちオリエンテ
   ーションフラットに沿った縁部が上記基板保持溝に埋ま
   る一方、上記半導体基板のうち上記オリエンテーション
   フラットに沿った縁部以外の表面部分が上記成長室内に
   露出するように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. 【請求項３】 請求項１乃至２のいずれか一つに記載の
   液相エピタキシャル成長装置において、 上記融液導入口はスライド方向に関して上記成長室の端
   に設けられ、 上記成長室の底に、上記基板保持溝の深さよりも深く、
   上記基板保持溝と交差して上記スライド方向に延びる融
   液導入溝が形成されていることを特徴とする液相エピタ
   キシャル成長装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の
   液相エピタキシャル成長装置において、 上記背面板の特定の位置に、上記半導体基板を嵌め込む
   ための凹部が形成されていることを特徴とする液相エピ
   タキシャル成長装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の液相エピタキシャル成
   長装置において、 上記背面板の上記凹部のうち上記半導体基板の裏面と接
   する面の表面粗さは、上記背面板のその面以外の部分の
   表面粗さよりも大きく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装置。
6. 【請求項６】 請求項２乃至５のいずれか一つに記載の
   液相エピタキシャル成長装置において、 上記スライドボートの外形は上記スライド方向に延びる
   円筒状に形成され、 上記上部部材の下方に、上記スライドボートをその中心
   の周りに回転自在に支持する下部部材が設けられ、 結晶成長時に、上記スライドボートは、上記スライド方
   向に関して上記融液導入口が塞がる位置に配置され、中
   心の周りに回転されるように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。