JPH02221187A - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は半導体基板（ウェハ）の表面に結晶、特に化
合物半導体等の結晶を液相エピタキシャル成長をさせる
方法に関するものである。

「従来の技術」 成長させる材料を加熱して溶融し、その溶融液（以下原
料融液とｇう）を半導体基板の表面に接触させながら徐
々に冷却して半導体基板の表面に材料の結晶をエピタキ
シャル成長させて種々の半導体デバイスを製造すること
は良く知られている技術である。このエピタキシャル成
長方法として多数の基板上に同時にエピタキシャル成長
をさせる技術として竪型デイツプ法が量産性に優れた方
法として用いられている。

竪型デイツプ法は、第４図に示すように、ルツボ５の中
にエピタキシャル成長させる材料、すなわち溶液、溶質
、ドーパントなど、を投入して加熱して溶融して成長用
原料融液４とする。一方多数のウェハ保持器具３を平行
に内部にもうけて該器具３に基板（ウェハ）２を載せた
カセット１を組み立てる。組み立てたカセット１をルツ
ボ５の中に下降させるとルツボ５内の原料融液４はカセ
ット１に押されて上昇し、カセット１の原料融液導入孔
（図示せず）からその内部に原料融液が流入する。原料
融液はカセット内の基板と接触するので原料融液を徐々
に冷却することによって基板表面に結晶をエピタキシャ
ル成長をさせることができる。カセット１をルツボ５か
ら引き上げて原料融液をカセットから流出させ、エピタ
キシャル成長させた基板を取り出すものである。

前記はルツボ内の下部に原料融液を保持する場合を説明
したが、例えば特開昭６１−２６１２９１号に示された
ように、外部から加熱可能な原料溜をルツボの内外で且
つカセットより上の位置にもうけ該原料溜を加熱して原
料を溶解しその原料融液をカセット内に適時流入させる
構造としても良い。この場合にはエピタキシャル成長が
終った後カセット内から原料融液を他の融液溜に流出さ
せる構造をもうけるのである。

「発明が解決しようとする課題」 前記従来のエピタキシャル成長方法ではカセット内での
原料融液中の溶質の濃度分布に不均一が生じ、カセット
内の上部のウェハと下部のウェハでエピタキシャル成長
層の特性に差が生ずるという課題があっｔこ。

例えば基板ウェハ上にドープしたＧａＡｓ結晶をエピタ
キシャル成長させる場合には、Ｇａを溶媒としてＧａＡ
ｓとドープ材料（Ｚｎ　、ＡＩ等）を溶質とした混合液
を原料融液とするが、Ｇａに比しＡｓは比重が小さいた
め成長用溶液の上部ではＡｓａ度が高くなり、またドー
プ材料の比重もＧａとは大きな差があるのでカセット内
の基板の位置によってエピタキシャル成長層の特性に差
が生ずるのである。

［課題を解決するだめの手段」 この発明はデイツプ法において、原料液溜を基板ウェハ
を収容するカセットより上方にもうけ、且つ原料融液を
エピタキシャル成長させる基板に接触させるためにカセ
ット内に導入する前に原料液溜内にもうけた撹拌治具に
より原料液溜中の原料融液を十分に撹拌して均一化する
ことを特徴とするものである。

以下具体例の図面を用いて本発明を説明する。

第１図は本発明に用いるエピタキシャル成長用装置の１
例を示す断面図である。この装置はルツボ５、原料液溜
６、カセット１、原料液収容部７から構成されている。

すなわちルツボ５の中の最低部に原料液収容部７を置き
、その上に内部に多数の基板ウェハ２をウェハ保持器具
３に載せて縦方向に平行に並べたカセット１を配置する
。その上に蓋材を貫通した軸に螺旋形状の撹拌部を取り
つけた撹拌治具８をもうけた原料液溜６を置いたことを
特徴とするものである。

撹拌治具８としては第１図に示す螺旋形のもの以外に、
第２図（ａ）に示すような軸にプロペラ９形状の撹拌部
をもうけたものでも良い。また第２図。・（ｂ）に示す
ように軸の先端に円板１０をもうけた撹拌治具８、第３
図（ａ）に示すような軸に複数の円板１０をもうけた撹
拌治具８、第３図（ｂ）に示すような孔１１を有する複
数の円板をもうけた撹拌治具８でも良く、それらの場合
は撹拌治具８は上下に移動するようにしたものも用いる
ことができる。

「作用」 第１図に示した装置を用いるには、先ずエピタキシャル
成長をさせる複数の基板ウェハ３をウェハ保持器具３の
上に保持してカセット１内に縦方向に平行に配置して組
み立てる。ルツボ５内の底部に原料液収容部７を置き、
その上に基板ウエハ３を配置したカセット１を置く。所
定の原料を投入した原料液溜６をルツボ５内のカセット
１の上に置き、ルツボ５を加熱する。ルツボ５の温度が
上昇してエピタキシャル成長をさせる温度まで昇温する
と原料が溶融して原料融液４となる。ここでは原料液溜
内の原料融液は上下方向に溶質の不均一な分布が生じて
いる。次に螺旋状の撹拌治具８を液中に浸積して回転さ
せる。そうすると原料融液は撹拌され、やがて溶質が上
下方向に均一な平衡状態に達する。その後原料液溜６と
カセット１間の液導入孔（図示せず。例えば原料液溜６
を回転して両者の開口部を一致させる等の手段による）
を開いて原料融液をカセット１内に導入する。

原料融液中の溶質は均一に分布しており、従ってカセッ
ト１内の基板ウェハ３は均一な原料融液と接触する。そ
こで除冷によるエピタキシャル成長を行うとウェハの位
置による特性の差の無いエピタキシャル成長層を得るこ
とができる。エピタキシャル成長を行った後、カセット
１内の原料融液をカセット１の下にもうけた原料液収容
部７に流出させて、エピタキシャル成長させた基板ウェ
ハ３を取り出す。

以上は螺旋形状の撹拌治具を用いる場合を説明したが、
その他の撹拌治具を用いる場合も同様である。

「実施例」 従来の装置と第１図に示すような本発明の装置を用いて
ＧａＡｓ基板ウェハの表面に同じＧａ　Ａｓ結晶のエピ
タキシャル成長させて比較実験を行った。

直径５０　ｍｍのＧａＡｓ基板ウェハを６枚、カーボン
製保持具の上に載せてカセットを組み立てた。

上方の原料液溜にＧａ　２５０　ｆｉ、ＱａＡｓ多結晶
１８．８ｇを投入した。ルツボを加熱して８３０°Ｃ迄
昇温すると原料は溶解し原料融液となった。次ぎにカー
ボン製の螺旋形の撹拌治具を下降し原料融液中に浸積し
て３０　ｒｐｍの速度で１０分間回転させて液の撹拌を
行った後、原料融液をカセット内に導入した。この状態
で１°Ｃ／分で降温してＧａＡｓエピタキシャル層を成
長させた。従来の装置の場合は同じ成分の原料をルツボ
の底部に投入して溶解し、カセットを降下させて同じ条
件でエピタキシャル成長を行った。

両者のエピタキシャル層の状態を調査するために、基板
のメルトバック量（原料融液と基板ウェハとが接触した
時にウェハ表面が融液に溶ける現象量）とエピタキシャ
ル層の厚さを測定した。その結果は第１表の通りであっ
た。（表の範囲はウェハ間のバラツキを示す） 第　　　１　　　表 この結果から本発明の方法により成長させたエピタキシ
ャル成長層は従来方法の場合に比しカセット内の基板ウ
ェハの位置によるバラツキが少なく、全基板ウェハにわ
たってきわめて均一なエピタキシャル成長層を有するこ
とが分か−、た。

以上の実施例では２元化合物結晶の例を示したが、Ａｌ
ＧａＡｓ　などの３元あるいは４元以上の混晶のエピタ
キシャル成長の場合にもウエノ１上のエピタキシャル成
長層の組成のばらつきや不純物ドーピング濃度のばらつ
きも低減されることは勿論である。

「発明の効果」 以上に説明したように本発明は縦型デイツプ法において
単に原料液溜をカセットより上の位置にもうけ、且つ簡
単な軸に取りつけた撹拌治具を用いて原料融液を撹拌す
るだけであり、単純、安価にして多数の基板ウェハに均
一なエピタキシャル成長をさせることができる有効なも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用するエピタキシャル成長装置の具
体例を示す断面図である。第２図（ａ）、（ｂ）は回転
によって原料融液を撹拌する撹拌治具の池の例を示す正
面図と平面図であり、第２図ら）、第３図Ｇ）、第３図
（ｂ）は土下動によって原料融液を撹拌する撹拌治具の
例を示す正面図、平面図である。 第４図は従来の方法に用いるエピタキシャル成長装置の
断面図である。 １°カセツト ３°ウエハ呆持器具 ５　ルツボ ７　原料液収容部 ９°プロペラ １　：孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に複数枚の基板ウェハを縦方向に並べたカセッ
   ト内に原料融液を導入して除冷することによって基板ウ
   ェハ表面にエピタキシャル成長をさせる液相エピタキシ
   ャル成長方法において、原料液溜を基板ウェハを収容す
   るカセットより上方にもうけ、且つ原料液溜の蓋部を貫
   通する軸に取りつけた撹拌部を有する撹拌治具により原
   料融液を十分に撹拌して均一化したのち該融液をカセッ
   ト内に導入することを特徴とする液相エピタキシャル成
   長方法 ２、撹拌部が螺旋形であり撹拌治具を回転して撹拌する
   ことを特徴とする請求項１記載の液相エピタキシャル成
   長方法 ３、撹拌部がプロペラ形状であることを特徴とする請求
   項２記載の液相エピタキシャル成長方法 ４、撹拌部が１枚の円板であり撹拌治具を上下に移動し
   て撹拌することを特徴とする請求項１記載の液相エピタ
   キシャル成長方法 ５、撹拌部が複数枚の円板であることを特徴とする請求
   項４記載の液相エピタキシャル成長方法 ６、撹拌部が孔を有する単数もしくは複数の円板である
   ことを特徴とする請求項４もしくは５記載の液相エピタ
   キシャル成長方法 ７、撹拌部が孔を有する複数の円板であり、且つ各円板
   にもうけられた孔の位置が相互にずれていることを特徴
   とする請求項６記載の液相エピタキシャル成長方法