JPH02251134A - 液相エピタキシャル成長装置 - 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］ 本発明は、半導体ウェハ、特に化合物半導体ウェハの液
相エピタキシャル成長装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年、化合物半導体、特にガリウム・アルミニウム・ヒ
素（Ｇａ　ＡＪ！　Ａｓ　）系の三元系混晶を用いた発
光ダイオードやレーザダイオード等の発光素子の開発が
盛んに行なわれるようになったが、これら発光素子のＰ
ｎ接合層を形成する半導体層は、通常、液相エピタキシ
ャル成長法（ＬＰＥ法）を用いて形成される。

ＬＰＥ法に種々の冷却条件における成長法があるが、な
かでも常に過飽和状態を有する成長溶液を用い、一定速
度で徐冷しながら成長を行なう過冷却法が工業的にもっ
ともよく用いられている。

またエピタキシャル成長装置としては多層のエピタキシ
ャル成長が可能なスライドボード方式がもっともよく用
いられている。

第２図は従来の過冷却法を用いたＬＰＥ法の説明図であ
る。同図（ａ）より同図（ｂ）　、　（ｃ）の順にした
がって成長が行なわれる。各図において１は成長溶液ホ
ルダ、１ａは成長溶液を収容する成長溶液溜、２は分配
溶液ホルダ、２ａは分配溶液を収容する分配溶液溜、３
は基板ホルダ、４は成長溶液、５は基板、６および７は
分配溶液ホルダ２および基板ホルダ３を移動させる操作
棒、８は分配溶液溜２ａに分配された分配溶液である。

この装置では同図（ａ）に示すように成長溶液ホルダ１
は、分配溶液溜２ａ（この図の場合は３箇所）を有する
分配溶液ホルダ２と基板５をセットした基板ホルダ３と
を具えており、これら分配溶液ホルダ２および基板ホル
ダ３は操作棒６，７により水平方向に移動可能である。

例えばＧａ溶液に原料であるガリウム・ヒ素（Ｇａ　Ａ
ｓ　）およびアルミニウム・ヒ素（ＡＩ！Ａｓ　）等の
溶液を溶解させた成長溶液４は、成長溶液溜１ａと分配
溶液溜２ａの位置とが合致する凹部に収容されている。

この状態から操作棒６を操作して分配溶液ホルダ２をス
ライドさせ、同図（ｂ）に示すように分配溶液溜２ａ内
に成長溶液４を分配して満すようにする。（以下、分配
溶液溜２ａ内の成長溶液を分配溶液８という）。

次に分配溶液８の温度を数℃降下させることにより過飽
和状態とし、ついで操作棒７を操作して基板５を各分配
溶液８に順次接触させて多層エピタキシャル層を形成さ
せる。このようにすれば二層以上のエピタキシャル成長
が可能であり、シングルへテロ接合型の発光素子の場合
はＰ型層およびｎ型層の他にオーミック電極を形成する
だめの高不純物濃度化合半導体層の成長も連続して行な
うことができ、またダブルへテロ接合型発光素子の場合
も同様に三層以上の多層エピタキシャル成長を連続して
行うことかできる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したようにスライドボートを用いた過冷却成長方法
では連続的に多層エピタキシャル成長を行なうことが可
能で、−層目の成長に関しては温度が適切に制御された
過飽和状態が得られるため、結晶特性および表面状態の
良好なエピタキシャル層を得ることができる。しかし二
層目以降の成長の際には二層目および三層目の分配溶液
の過飽和度が大きくなりすぎて分配溶液中で結晶の成長
核が生成してしまうため、エピタキシャル層表面に、微
結晶析出等の異常成長による表面欠陥が発生し、安定し
たエピタキシャル成長を行なうことか困難となった。そ
こで二層目以上の分配溶液に添加する溶質（原料）の量
を成長開始時に適切な飽和度となるよう、予じめ調整し
ておくことも考えられるが、成長炉温度の制御精度の影
響により成長膜厚、混晶比およびキャリア濃度等の再現
性が？ｌＪられず、安定したエピタキシャル成長を行な
うことは困難であった。

本発明の目的は、特性良好で安定した多相エピタキシャ
ル成長層の得られる液相エピタキシャル成長装置を提供
することにある。

［課題を解決すめるための手段］ 本発明は、液相エピタキシャル成長装置において、独立
に温度制御可能な複数のヒータを有する液相成長室と、
その両側にゲートバルブを介して連結されかつ原料、治
具の準備室を有するガス置換室とを具え、液相成長室お
よびガス置換室間を移動して半導体基板に多層エピタキ
シャル層を成長させる複数の液相成長治具およびその操
作機構が設けてあることを特徴としており、特性良好で
安定な多相エピタキシャル層が得られるようにして目的
の達成を計っている。

［作用］ 本発明の液相エピタキシャル成長装置では半導体ウェハ
に多層エピタキシャル層を成長させる場合、独立に温度
制御可能な複数の成長炉を具えてエピタキシャル成長を
行なわせる液相成長室の両隣りに処理ガスが流入するガ
ス置換室を連結し、液相成長室とガス置換室の内部には
両者を貫通する石英反応管を配して液相成長質およびガ
ス置換室の間はゲートバルブで開閉するようにし、エピ
タキシャル処理を行なう場合は液相成長室で行ない、既
処理または未処理のウェハに対してはガス置換室に移し
て取出し、または原料およびウェハを治具にセットして
液相成長室に送って成長を行わせるようにしであるので
、エピタキシャル層の形成および原料のセット等を安定
した状態で行なうことができ、特性良好な多層エピタキ
シャル層を得ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図を用いて説明する。

第１図は本発明の液相エピタキシャル成長装置の一実施
例を示す説明図である。同図において、３は基板ホルダ
、４Ａ、４Ｂは成長溶液、５は基板、９は基板５に液相
エピタキシャル層を形成する液相成長室、ＩＯＡ、ＩＯ
Ｂはガス置換室、ＩＩＡ、ＩＩＢは原料を収容する原料
ホルダ、１２はスライド治具、１３はスライド治具ホル
ダ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ，１４Ｄはスライド治具１
２、スライド治具ホルダ１３．１８の操作棒、１５Ａ、
１５Ｂは操作棒駆動機、１６は石英反応管、１７はダミ
ーホルダ、１８はスライド治具ホルダ、１９Ａはガス流
入口、１９Ｂはガス流出口、２０．２１はヒータ、２２
Ａ、２２Ｂは原料、治具の準備室、２３Ａ、２３Ｂはゲ
ートバルブである。

この処置を動作させる場合は原料ホルダ１１Ａ１基板ホ
ルダ３、スライド治具１２、スライド治具ホルダ１３を
操作棒１４Ａ、１４Ｂおよび操作棒駆動機１５Ａを用い
てガス置換室１０Ａの石英反応管１６にセットする。同
様に原料ホルダ１１Ｂ１ダミーホルダ１７、スライド治
具ホルダ１８を操作棒１４Ｃ，１４Ｄおよび操作棒駆動
機１５Ｂを用いてガス置換室１０Ｂの石英反応管１６に
セットする。ついでガス流入口１９Ａより水素ガスを流
入してガス置換室１０Ａ、ＩＯＢ、石英反応管１６をパ
ージした後、原料ホルダＩＩＡ、ＩＩＢ基板ホルダ３、
ダミーホルダ１７を液相成長室９に移しヒータ２０．’
２１により所定の温度となるまで加熱して成長溶液を調
整する。ついでヒータ２０の温度を一定の速度で降温さ
せ、溶液が適切な過飽和度に達した後基板ホルダ３を移
動して基板５にエピタキシャル成長を行なわせる。原料
ホルダＩＩＡにおける成長が終了したならば基板ホルダ
３を原料ホルダ１１Ｂに挿入し成長炉２１の温度により
溶液の状態が均一になるまで成長−を行わずに保持する
。このとき、原料ホルダ１１Ａ及びスライド治具１２か
らなる成長を終了したスラドボートは操作棒駆動機１５
Ａによりガス置換室１０Ａへ引き戻され治具交換または
原料の補給が準備室２２Ａの操作により行われる。その
際ゲトバルブ２３Ａが閉じて反応管１６とガス置換室１
０Ａの間は隔離される。

一方、ガス置換室１０Ｂへ押し出されたダミホルダ１７
は準備室２２Ｂを介してガス置換室１０Ｂから取り除か
れる。また、原料ホルダ１１Ｂへ挿入された基板ホルダ
３は操作棒１４Ｃと接続される。成長炉２１により原料
ホルダ１１Ｂ及び基板ホルダ３からなるスライドボート
の温度が安定したところでヒータ２１の温度を一定の速
度で降温させ、適切な過飽和度に達したとき操作棒駆動
機１５Ｂにより基板ホルダ３をスライドさせて再び成長
を開始する。すべての成長が終了した時点で原料ホルダ
ＩＩＢ及び基板ホルダ３は操作棒駆動機１５Ｂによりガ
ス置換室１０Ｂに引き戻されて成長ウェハの取り出し及
び治具交換等が準備室２２Ｂで行われる。そのとき、ゲ
ートバルブ２３Ｂが閉じて反応管１６とガス置換室１０
Ｂは隔離される。以上の操作を繰り返すことにより、順
次多層エピタキシャル成長を行うことができる。

なお、第１図に示す装置ではガス置換室１０Ａ。

１０Ｂはガスの流入、流出口のみが設けられているが、
ここに真空排気設備を設けて真空処理室として使用する
こともできる。

［考案の効果］ 以上述べたように本発明によれば次のような効果が得ら
れる。

（１）特性良好で安定した多層エピタキシャル成長層を
得ることができる。

（２）　　ウェハの連続処理を行うことができ、生産効
率を向上させることができる。

（３）　　ウェハの搬入、液層エピタキシャル処理およ
び搬出の各作業に対し自動化を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液層エピタキシャル成長装置の一実施
例を示す説明図、第２図は従来の液相エピタキシャル成
長装置の説明図である。 １：成長溶液ホルダ、 ２：分配溶液ホルダ、 ３：基板ホルダ、 ４．４Ａ、４Ｂ：成長溶液、 ５：基板、 ９：液相成長室、 １０Ａ、ＩＱＢ：ガス置換室、 １１Ａ、ＩＩＢ：原料ホルダ、 １４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ，１４Ｄ：操作棒、１５Ａ、１
５Ｂ：操作棒駆動機、 １６：石英反応管、 １９Ａ：ガス流入口、 １９Ｂ：ガス流出口、 ２０．２１：　ヒータ、 ２２Ａ、２２Ｂ：準備室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体基板の液相エピタキシャル成長装置において
   、独立に温度制御可能な複数のヒータを有する液相成長
   室と、該液相成長室の両側にゲートバルブを介してそれ
   ぞれ連結された２つのガス置換室と、該ガス置換室のそ
   れぞれに連結された原料の補給又は治具の交換を行うた
   めの準備室とを具え、前記液相成長室および前記ガス置
   換室間を移動して前記半導体基板に多層エピタキシャル
   層を形成する複数の液相成長治具およびその操作機構が
   設けてあることを特徴とする液相エピタキシャル成長装
   置。