JPH02217390A - 液相エピタキシャル成長方法および成長装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、縦型ディッピング法による液相エピタキシ
ャル成長方法および成長装置に関するものである。

［従来の技術］ 縦型ディッピング法による液相エピタキシャル成長方法
は、従来より、量産性に優れた結晶成長方法として知ら
れている。

第８図は、従来の縦型ディッピング法による成長装置を
示す断面図である。第８図において、るつぼ１内には原
料溶液５が入れられている。原料溶液５は、溶媒、溶質
およびドーパントなどの液相エピタキシャル成長用原料
を加熱し溶融したものである。ウェハ３は、カセット２
内に複数枚並べて収納されている。第１１図は、このカ
セットを示す斜視図であり、第１１図に示されるように
、カセット２の側面には、垂直方向にスリット４が形成
されている。カセット２の内部は、このスリット４の部
分で開放されており、スリット４を通して原料溶液５を
内部に導入することができる。

第８図は、原料溶液５中にカセット２を浸漬する前の状
態を示している。

第９図は、原料溶液５中にカセット２を浸漬した状態を
示しており、原料溶液５は、スリット４を通り、カセッ
ト２の内部に導入されている。このようにカセット２内
に原料溶液５を導入した後、原料溶液５を徐冷すること
により、ウニへ３上にエピタキシャル成長させる。エピ
タキシャル成長終了後、再びカセット２を引上げるが、
このときスリット４を通して原料溶液５はカセット２か
らるつぼ１内へ排出される。

第１０図は、このような状態を示しており、原料溶液５
からカセット２を引上げた状態を示している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の方法では、エピタキシ
ャル結晶成長中に、カセット内の原料溶液がスリットを
通して移動し、溶出やドーパント等の比重差などによっ
て、カセット内で原料溶液の濃度分布が生じた。第１２
図は、このような従来の成長装置におけるカセット中で
のウェハ間の原料溶液の移動を示す拡大断面図である。

第１２図に示すように、カセット２内における原料溶液
５が、ウェハ３間で矢印のように移動し、原料溶液５に
濃度分布を生じた。このため、カセットの上方に収納し
たウェハと、下方に収納したウェハでは、得られたエピ
タキシャル結晶層の特性に大きな違いを生じてしまうと
いう問題があった。さらに、このような原料溶液５の移
動により、ウェハの表面のスリットの近傍で、厚みの不
均一を生じ、模様が付いてしまうという問題もあった。

この発明の目的は、かかる従来の問題を解消し、カセッ
ト内のそれぞれのウェハに対して均一にエピタキシャル
成長を行なうことができる液相エピタキシャル成長方法
および成長装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 請求項１の液相エピタキシャル成長方法は、複数のウェ
ハを収容したカセットを原料溶液中に浸漬し、カセット
に形成されたスリットから各ウェハごとに仕切られたカ
セット内に原料溶液を導入し、各ウェハ上にエピタキシ
ャル結晶層を成長させた後、カセットを引上げてスリッ
トから原料溶液を排出する方法であり、スリットから原
料溶液をカセット内に導入した後、結晶成長が終了して
スリットから原料溶液を排出するまでの間、各ウェハの
間で原料溶液の移動がないようにスリットを閉じておく
ことを特徴としている。

請求項２の液相エピタキシャル成長装置は、請求項１の
方法を実施するための装置であり、原料溶液が入れられ
るるつぼと、複数のウェハを収容し、各ウェハごとに仕
切られた内部に原料溶液を導入するためのスリットが形
成されたカセットとを備え、るつぼ内の原料溶液中にカ
セットを浸漬してカセット内に原料溶液を導入し、ウェ
ハ上にエピタキシャル結晶層を成長させた後、カセット
を引上げてスリットから原料溶液を排出する装置であっ
て、スリットから原料溶液をカセット内に導入した後、
結晶成長が終了してスリットから原料溶液を排出するま
での間、各ウェハ内で原料溶液の移動がないようにスリ
ットを閉じておくためのスリット開閉部材をさらに備え
ている。

［作用］ 請求項１の液相エピタキシャル成長方法では、結晶成長
の間、各ウェハ間での原料溶液の移動がないようにスリ
ットを閉じている。このため、従来のようにスリットを
通して各ウェハ間で原料溶液が移動することがないので
、溶出やドーバント等の比重差による濃度分布を生じる
ことはない。

また、スリットが閉じられているため、ウエノ＼間で原
料溶液が対流を起こすことはない。

また、請求項２の液相エピタキシャル成長装置も、同様
にスリット開閉部材により、結晶成長の間スリットを閉
じているので、ウェハ間で原料溶液が移動するのが防止
され、比重差等により各ウェハ間で濃度分布を生じるこ
とはなく、また原料溶液のウェハ間での対流を生じるこ
ともない。

［作用］ 第１図は、この発明の一実施例を示す断面図である。第
１図において、るつぼ１１中には原料溶液１５が入れら
れている。またカセット１２内には、複数のウェハ１３
が並べて収納されており、カセット１２の側面には垂直
方向にスリット１４が形成されている。第４図は、この
実施例のカセット１２を示す斜視図である。第１図およ
び第４図に示すように、この実施例では、カセット２の
スリット４に挿入される大きさの棒状のスリット開閉部
材１６が備えられている。このスリット開閉部材１６を
上方向からスリット１４内に挿入することにより、スリ
ット１４を閉じ、カセット１２内を密閉することができ
る。

まず、第１図に示すように、スリット開閉部材１６はカ
セット１２の上方に設置しておく。原料溶液１５が所定
の温度に達した後、カセット１２を下方に移動させて、
原料溶液１５中に浸漬する。

原料溶液１５は、スリット１４を通して、ウェハ１３ご
とに仕切られたカセット１２内に導入される。原料溶液
１５がカセット１２内に導入された後、スリット開閉部
材１６を下方に移動させて、スリット１４内に挿入し、
スリット１４を閉じる。

この状態を示したのが第２図である。スリット開閉部材
１６によってスリット１４を閉じることにより、ウェハ
１３間での原料溶液１５の移動が防止される。エピタキ
シャル成長終了後、再びスリット開閉部材１６を上方に
引上げてスリット１４から外す。これにより再びスリッ
ト１４が開放される。次にカセット１２を原料溶液１５
から引上げ、カセット１２内の原料溶液１５を、スリッ
ト１４を通してるつぼ１１中に排出する。この状態を示
したのが第３図である。

以上のように、この実施例では、エピタキシャル成長中
にスリット１４をスリット開閉部材１６によって閉じて
おり、このことにより原料溶液５自体が上下のウェハ１
３間で対流を起こすのが防止される。また溶媒との比重
差によって溶質などがウェハ１３間で移動し、拡散する
ことを防ぐことができる。このため、この実施例により
得られるエピタキシャル成長層は、カセットの上方から
下方にあるものまですべて、はぼ同じ特性を有した均一
なエピタキシャル結晶層とすることができる。また、各
ウェハ上に存在する溶液の量は少ないので、その対流に
よる影響は小さく、得られたエピタキシャル結晶層の面
内の特性も均一で良好なものとなる。

第１図〜第４図に示す実施例の装置を用いて、ＧａＡｓ
ウェハ上に、ＺｎドープのＡ（ｌＧａＡｓエピタキシャ
ル結晶層の成長を行なった。ＧａＡｓウェハとしては、
直径２インチ（Ｄ＝５０ｍｍ）のＺｎドープ（１００）
ＧａＡｓウェハを用いた。

るつぼ１１、カセット１２およびスリット開閉部１６は
、高純度カーボンで作製されたものを用いた。まず、カ
セット１２内にウェハ１３を６枚セットし、るつぼ１１
には、ＧａＡｓ５００ｇ、Ａｕ２５３０ｍｇ、ＧａＡｓ
多結晶２０ｇおよびドーパントとしてのＺｎ５００ｍｇ
を導入した。９００℃まで昇温した後、カセット１２を
原料溶液１５中に浸漬し、スリット開閉部材１６でスリ
ット１４を閉じて、冷却速度０．１〜１．０℃／ｍｉｎ
で、６００℃まで降温し、エピタキシャル結晶成長を終
了させた。結晶成長終了後、スリット開閉部材１６を引
上げて、スリット１４を開放し、カセット１２を引上げ
て、中の原料溶液１５をるつぼ１１中に排出した。

なお、比較のため、上記と同一の条件で、スリット開閉
部材を用いずに、エピタキシャル結晶成長中も、スリッ
ト１４を閉じることなく、従来と同様の方法でエピタキ
シャル結晶成長させたものを作製した（比較例）。

この発明に従う実験例および比較例共に、得られたＡ１
ＧａＡｓエピタキシャル結晶層は、ＡＱの混晶比がｘ−
０，４〜０．８であった。この発明に従う実験例および
比較例のそれぞれについて、カセット内に収容した６枚
のウェハのそれぞれのエピタキシャル層の厚みを測定し
、その結果を第６図に示した。従来の方法に従う比較例
のものは、第６図に示すように、カセットの下側から上
側に向かうにつれて、エピタキシャル層の厚みが徐々に
厚くなっているが、この発明に従う実験例のものでは、
カセット内のいずれのウェハも、２０２±７μｍの範囲
内でエピタキシャル層が形成されており、はぼ等しい厚
みであることがわかった。

また、従来の方法に従う比較例のウェハでは、第５図に
示すように、ウニ凸表面に成長むらによる模様が現われ
た。これに対し、この発明に従う実験例のウェハでは、
このような模様は認められなかった。

カセットの下側から３番目に位置するウェハについて、
ウェハ面内でのエピタキシャル層の厚みを測定した。ウ
ェハ面内で５箇所について測定した結果を第７図に示す
。第７図に示すように、従来の方法に従う比較例のもの
は、スリット側の部分で厚みが薄くなる傾向が認められ
たが、この発明に従う実験例のものでは、全体として２
０７±４μｍの厚みであり、はぼ面内の厚みが均一であ
ることが確認された。

以上説明したように、この発明に従う実験例では、各ウ
ェハ間、およびウェハの面内において均一なエピタキシ
ャル結晶成長を行なうことができた。

なお、この発明の成長装置において、カセット、カセッ
トに形成されるスリット、およびスリットｒｉＪ閉部材
の形状は、上記の実施例の形状のものに限定されるもの
でないことは言うまでもない。

〔発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、各ウェハに対
しまたウェハ面内において均一にエピタキシャル成長を
行なうことができ、はぼ同一特性を有するエピタキシャ
ルウェハを生産性良く大量に生産することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す断面図であり、原
料溶液中にカセットを浸漬する前の状態を示している。 第２図は、同じくこの発明の一実施例を示す断面図であ
り、原料溶液中にカセットを浸漬した状態を示している
。第３図は、同じくこの発明の一実施例を示す断面図で
あり、原料溶液からカセットを引上げた状態を示してい
る。第４図は、この発明の一実施例において用いられる
カセットおよびスリット開閉部材を示す斜視図である。 第５図は、従来の方法によりウェハ上に成長させたエピ
タキシャル結晶層の表面状態を示す平面図である。第６
図は、ウェハ間におけるエピタキシャル結晶層の厚みの
ばらつきを示す図である。第７図は、ウェハ面内におけ
るエピタキシャル結晶層の厚みのばらつきを示す図であ
る。第８図は、従来の成長装置の一例を示す断面図であ
り、原料溶液中にカセットを浸漬する前の状態を示して
いる。第９図は、同じ〈従来の成長装置の一例を示す断
面図であり、原料溶液中にカセットを浸漬した状態を示
している。第１０図は、同じ〈従来の成長装置の一例を
示す断面図であり、原料溶液からカセットを引上げた状
態を示している。第１１図は、従来の成長装置の一例に
おけるカセットを示す斜視図である。第１２図は、従来
の成長装置のカセット中でのウェハ間の原料溶液の移動
を示す拡大断面図である。 図において、１１はるつぼ、１２はカセット、１３はウ
ェハ、１４はスリット、１５は原料溶液、１６はスリッ
ト開閉部材を示す。 （はか２る） 第４図 第Ｃ図 第５図 第３図 第を図 第１０図 斗 第１１図 第１２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のウェハを収容したカセットを原料溶液中に
   浸漬し、前記カセットに形成されたスリットから前記各
   ウェハごとに仕切られたカセット内に前記原料溶液を導
   入し、前記各ウェハ上にエピタキシャル結晶層を成長さ
   せた後、前記カセットを引上げて前記スリットから原料
   溶液を排出する液相エピタキシャル成長方法において、
   前記スリットから原料溶液をカセット内に導入した後、
   結晶成長が終了してスリットから原料溶液を排出するま
   での間、各ウェハの間で原料溶液の移動がないように前
   記スリットを閉じておくことを特徴とする、液相エピタ
   キシャル成長方法。
2. （２）原料溶液が入れられるるつぼと、複数のウェハを
   収容し、各ウェハごとに仕切られた内部に前記原料溶液
   を導入するためのスリットが形成されたカセットとを備
   え、前記るつぼ内の原料溶液中に前記カセットを浸漬し
   て前記カセット内に前記原料溶液を導入し、前記ウェハ
   上にエピタキシャル結晶層を成長させた後、前記カセッ
   トを引上げて前記スリットから前記原料溶液を排出する
   液相エピタキシャル成長装置において、 前記スリットから前記原料溶液をカセット内に導入した
   後、結晶成長が終了してスリットから原料溶液を排出す
   るまでの間、各ウェハの間で原料溶液の移動がないよう
   に前記スリットを閉じておくためのスリット開閉部材を
   さらに備えることを特徴とする、液相エピタキシャル成
   長装置。