JPH0338831Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、比較的厚膜の液相エピタキシヤル成
長に用いられる半導体結晶成長装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 半導体素子の大部分は、エピタキシヤル成長工
程を経て作成される。特に光素子を作成する時に
は、液相エピタキシヤル成長法が多用されてい
る。

第１図は従来の液相エピタキシヤル成長に用い
られる半導体結晶成長装置を示す説明図であり、
１は成長用溶液６を収容するための溶液溜を有す
る上治具、２は基板４を設置するための凹部を有
する下治具であり、３は基板ホルダーである。こ
のような装置により液相エピタキシヤル成長を行
う場合、例えば特開昭54−111759号公報或いは特
開昭54−135676号公報に開示されているように一
般に基板４と下治具２の凹部内壁との間には若干
の〓間があるが、エピタキシヤル成長層９が薄い
（数μm以下）場合又は成長用溶液６が極端に少な
く表面張力だけで基板４の上にのつている場合は
問題ないが、成長時間が長くかつ成長用溶液６が
多い場合は、第１図に示すように基板４の周囲の
若干の〓間にまで成長用溶液６が自重により入り
込んでしまい、基板４の周縁部から表面の一部に
かけて多量のポリ結晶８が発生してしまうという
問題がある。なお、このポリ結晶の発生は、成長
時間が長くなるにしたがつて著しい。

このポリ結晶８の晶出原因は、成長用溶液６の
基板４の表面に接する部分の温度が最も低いこと
が望ましいにもかかわらず、一般に上治具１及び
下治具２が熱伝導の良いグラフアイト等でできて
いるため、下治具２と接する部分の成長用溶液６
が熱わ奪われて過冷却を起こし、基板４の周縁部
がその表面よりも温度が低くなつて結晶が晶出し
やすくなることにある。

このように多量のポリ結晶８が発生すると、次
のような問題がある。

ポリ結晶８の侵入により、エピタキシヤル成
長層９の面積が小さくなる。

原材料がポリ結晶８の成長に費されるため、
原材料が無駄になり、しかもエピタキシヤル成
長層９の成長が進行しにくい。

エピタキシヤル成長層９の周辺部が薄くなる
ため、厚さが不均一になる。

ポリ結晶８を除去する工程が必要であり、め
んどうであるばかりか、除去工程においてエピ
タキシヤル成長層９を割つてしまう事故が発生
しやすい。

ポリ結晶８がエピタキシヤル成長層９の成長
を妨害するため、一工程で厚膜のエピタキシヤ
ル成長層９を得ることが困難である。

液相エピタキシヤル成長は成長用溶液を降温し
て行く過程で種結晶である基板に接した部分に成
長層を形成するもので、前述したように基板に接
した部分の温度が最低であることが望ましい。

しかし、この成長付近の温度制御が困難なた
め、基板に接しない隅部からポリ結晶が発生して
しまうのであり、ポリ結晶の発生を抑制する手段
が必要不可欠であつた。

［考案の目的］ 本考案は斯かる状況に鑑み、基板周辺の過冷却
を阻止し、ポリ結晶の発生を小さくして厚膜の液
相エピタキシヤル成長ができる半導体結晶成長装
置を提供することを目的とする。

［考案の概要］ 本考案の要旨は、下治具の基板ホルダーの周辺
部設けられた溝内に、基板の周縁部に〓間なく接
するグラフアイト製の蓋が設けられ、かつ溝内に
は下治具よりも熱伝導率の低い物質から成る低熱
伝導体が充填されており、成長用溶液が下治具に
直接接触しないようにすることにより、基板周辺
の成長用溶液の過冷却を阻止してポリ結晶の発生
を抑制することにある。

［実施例］ 本考案の一実施例について、第２図を参照して
説明する。

石英反応管内に、グラフアイト製の上治具１と
下治具２とよりなる成長治具がセツトされてお
り、上治具１には溶液溜が設けられており、成長
開始時点で飽和濃度になるような成長用溶液６例
えばGaとGaAsを入れておく。

下治具２の凹部内には凸状の基板ホルダー３が
設けられており、成長の種結晶となるGaAs単結
晶基板４が置かれている。

凸状の基板ホルダー３の周辺には掘り込み溝が
設けられており、治具１，２より熱伝導率の低い
低熱伝導体が基板４の周縁部に〓間なく接するよ
う掘り込み溝の中に配置されている。

なお、本実施例において、低熱伝導体は例えば
水素ガスのような治具１，２よりも熱伝導率の低
い物質５と、薄いグラフアイト製の蓋７とにより
構成されている。しかし低熱伝導体はこれに限ら
れるものではない。

従つて、成長用溶液６は基板４及び低熱伝導体
の蓋７にしか接触せず、基板ホルダー３及び下治
具２に直接接触することはない。

このような装置を用いて、上治具１の温度を高
く、下治具２の温度を低くして、基板４の温度が
800℃になるように調整した段階で、基板４と成
長用溶液６を接触させる。そして、約0.2deg／mm
の速度で750℃まで除冷降温して液相エピタキシ
ヤル成長する。

このようにして成長させたエピタキシヤル成長
層９はその厚さが均一であり、また基板４の周縁
部には、ポリ結晶８が極くわずかしか発生せず、
ポリ結晶８がエピタキシヤル成長層９までおよぶ
こともなかつた。

このように、本実施例の装置であれば、基板ホ
ルダー３の周辺部に設けた溝内にグラフアイト製
の蓋７が基板４の周縁部に〓間なく接して配置さ
れ、かつ溝内には下治具２よりも熱伝導率の低い
物質から成る低熱伝導体５が充填され、成長溶液
６が基板ホルダー３及び下治具２に直接接触しな
いため、基板４の周縁部の成長用溶液６が冷えに
くく、ポリ結晶の発生を抑制することができる。

［考案の効果］ 以上に説明した如く、本考案の半導体結晶成長
装置であれば、次のような顕著な効果を奏する。

(1) 基板の周縁部にある成長用溶液の過冷却が阻
止されてポリ結晶がほとんど発生しないので、
エピタキシヤル成長層の面積が大きく、一工程
で厚膜のエピタキシヤル成長層を得ることがで
きる。

(2) 原材料がエピタキシヤル成長に使われ無駄が
なく、成長の進行も速い。

(3) ポリ結晶がほとんど発生しないので、エピタ
キシヤル成長層の厚さが均一である。

(4) ポリ結晶を除去する必要がほとんどなく、作
業が省略できるばかりでなく、基板を割る可能
性も小さくなり、歩留りがよくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の成長装置を示す説明図であり、
第２図は本考案の一実施例を示す説明図である。 １：上治具、２：下治具、３：基板ホルダー、
４：基板、５：熱伝導率の低い物質、６：成長用
溶液、７：蓋、８：ポリ結晶、９：エピタキシヤ
ル成長層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 液相エピタキシヤル成長に用いられ、成長用溶
   液が収容される溶液溜を有する上治具と、種結晶
   となる基板が設置される基板ホルダーを有する下
   治具とよりなる半導体結晶成長装置において、前
   記基板ホルダーの周辺部には溝が設けられ、該溝
   には前記基板の周縁部に〓間なく接するグラフア
   イト製の蓋が設けられ、該蓋が設けられた前記溝
   内には前記下治具よりも熱伝導率の低い物質から
   成る低熱伝導体が充填されており、前記成長溶液
   が前記下治具に直接接触しないよう構成されてい
   ることを特徴とする半導体結晶成長装置。