JPH0532359B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背景と目的］ 本発明は、液相エピタキシヤル成長装置の改良
に関するものである。

液相エピタキシヤル成長に関しては、LDの成
長などに用いられるスライドボート法が広く用い
られている。しかし、スライドボート法では、基
板を水平にして１枚１枚成長させるため量産化が
難しい。一般的に、液相エピタキシヤル法は、エ
ピタキシヤル法の中で量産化が難しいと云われて
いる方法である。

従来、上記のスライドボート法以外に行なわれ
ている方法の装置を第４図により説明する。図に
おいて、１は基板，２は成長用溶液，４は溶液
溜，５は成長用溶液収容部，８はシヤツターであ
る。そして、上下のシヤツター８，８間に縦方向
に複数の基板１が間隙をおいて配列され、上部の
シヤツター８の上面の溶液溜４内に成長用溶液２
を収容しておき、上部のシヤツター８を開いて成
長用溶液２を下部に流し込む。成長終了後、下部
のシヤツター８を開いて成長用溶液２を更に下部
の溶液溜４に流下させる。しかし、この方法で
は、多数枚を同時に成長させることはできるが、
成長終了後、再度成長用溶液２を使用するために
は上部のシヤツター８上に移し変える作業が必要
となり、さらに、成長用溶液２の汚染の原因とな
る。また、重心が高いため著しく不安定である。

この対策として第５図に示す構造が提案され
た。第５図では液収容部５の内底部に溶液溜４を
設け、内部に縦方向に複数の基板１が配列された
基板ホルダー部３の側壁部に溶液注入口６を設
け、基板ホルダー部３の下部に溶液溜４内の成長
用溶液２を溶液注入口６から基板ホルダー部３内
に押し込むピストン７が設けられている。そし
て、ピストン７を押し込むことにより、成長用溶
液２が溶液注入口９側に押し上げられ基板ホルダ
ー部３の側方向から溶液注入口６より流入し、成
長終了後にピストン７を引き戻すことにより成長
用溶液２は溶液溜４内に戻るようになつている。
しかし、第５図の方法では、温度プログラムとし
てスーパークーリング法を用いた場合には、薄い
エピタキシヤル層の成長は困難である。薄いエピ
タキシヤル層を均一に成長させるためには、基板
１の収容部全体に成長用溶液の注入を急速に行な
う必要がある。しかし、成長用溶液を側方の溶液
注入口６から導入するために溶液注入口６のサイ
ズにより制限され、特に、基板１の枚数が多くな
り基板収容部の大きさが大きくなると、基板１の
下側と上側とでは成長用溶液２に接触する時間差
は、10秒前後におよぶことになる。そして、液面
が水平状に上昇することができない。

また、スーパークーリング法を用いた場合には
溶液注入口６に近い基板１ａと遠い基板１ｂとで
は厚さが異なつてしまう。このため、第５図の装
置による方法では、成長用溶液２を注入後、除冷
を開始して成長する平衡冷却法が用いられてい
る。しかし、平衡冷却法によるエピタキシヤル層
表面は、除冷して過冷却度を付けてから成長させ
るスーパークーリング法やステツプクーリグ法に
比べて表面の平坦さが悪いのは文献などによつて
も周知の事実である。従つて、1μm程度の薄さ
で、鏡面のエピタキシヤル層を成長させるために
は、成長用溶液と基板との接触及び分離の時間を
短くかくしなければならない。

本発明は上記の状況に鑑みなされたものであ
り、薄いエピタキシヤル層から厚いエピタキシヤ
ル層まで均一厚さで成長を可能にする液相エピタ
キシヤル成長装置を提供することを目的としたも
のである。

［発明の概要］ 本発明の液相エピタキシヤル成長装置は、複数
の基板を複数区画に分割された基板ホルダー部内
に縦に配列し高温雰囲気内で上記基板面に成長用
溶液を接触させてエピタキシヤル成長させるもの
において、上記基板が内蔵されると共に下端部か
ら上記成長用溶液が出入り可能に形成された上記
複数区画に分割された基板ホルダー部と、該複数
区画に分割された基板ホルダー部が上部側に配設
され上記複数区画に分割された基板ホルダーに対
応させて、複数区画に分割され、上記成長用溶液
を収容する複数区画に分割された溶液溜が下部に
設けられている溶液収容部と、該複数区画に分割
された溶液収容部内にピストンを押し込むことに
より上記複数区画に分割された溶液溜内の上記成
長用溶液を上記複数区画に分割された基板ホルダ
ー部内に該複数区画に分割された基板ホルダー部
下部から押し上げ所定時間後上記ピストンを引き
出すことにより該複数区画に分割された溶液溜内
に戻すように形成されたピストン装置とを設けた
ことを特徴とする液相エピタキシヤル成長装置と
を設けたものである。

［実施例］ 以下、本発明の液相エピタキシヤル成長装置の
実施例を従来と同部品は同符号で示し第１図によ
り説明する。第１図は本発明者が先に提案した液
相エピタキシヤル成長装置を示すもので、基板ホ
ルダー部３は下端面が大きく開放され下部より成
長用溶液２の出入りが溶液に可能に形成されてい
る。基板ホルダー部３の下部には溶液溜４を有す
る溶液収容部５が形成されている。溶液収容部５
内にはピストン装置のピストン７が、ピストン７
を押し込むことにより溶液溜４内の成長用溶液２
を基板ホルダー部３内に基板ホルダー３の下部か
ら押し上げ充填させ、引き戻すことにより溶液溜
４内に戻すように取りけられている。

第１図の装置により、GaAsのエピタキシヤル
成長を行つた場合を以下に説明する。50mm×50mm
サイズのGaAs基板１を互いに向い合せた状態で
30枚基板ホルダー部３内に縦方向に配列する。溶
液溜４内に、ガリウムを1800ｇ，GaAs多結晶を
120ｇ入れる。このように準備したエピタキシヤ
ル成長装置を反応管（図示せず）に入れ、水素ガ
スを１時間流し反応管内部の空気を水素ガスと置
換する。その後、横軸に時間をとり縦軸に炉内温
度とつて示した第２図の加熱冷却曲線図の曲線Ａ
の如く800℃（T₁）まで昇温してGa中にGaAsを
溶かす。

Ga内にGaAsが飽和するまで溶けたところで、
時間t₂から冷却速度１℃／minで徐冷を開始す
る。降温開始温度より３℃下つたところの時間t₃
でピストン７を押し成長用溶液２を基板ホルダー
部３内に上昇させ充填する。ピストン７の移動距
離は10cmで、上昇を0.5秒で終了させることがで
きた。尚、ピストン７はボートローダーを用いて
操作しているが、現状のボートローダーでは
200／secの速度が限界であるため、成長用溶液充
填速度が制限されている。そして、そのまま徐冷
を続け、30秒経過して時間t₄になつたところでピ
ストン７を引き、成長用溶液２を基板ホルダー部
３から溶液溜４へ戻す。このときも、0.5秒で成
長用溶液２を基板１から分離することができる。
以上の成長工程を終了後室温まで冷却し基板ホル
ダー部３を交換した後次の成長を行なう。

上記の方法で成長させたエピタキシヤル層の厚
さの平均値は、1.1μmであり面内ばらつきは±10
％以内に入つていた。上記のように1μm台の薄い
エピタキシヤルウエハが面内均一性よく成長可能
である。そして、通常液相エピタキシヤルウエハ
表面に現われるメニスカスラインも小さく、きわ
めてきれいな表面状態である。これは、成長用溶
液２を上昇，下降させる速度が速いためでああ
り、ピストン７の操作速度を遅くした場合には肉
眼でもはつきり見える程度のメニスカスラインが
表われてきた。

このように本実施例の液相エピタキシヤル成長
装置によれば、基板が縦方向に複数枚配列された
基板ホルダー部内に下方から成長用溶液を充填，
排出できるようにしたので、基板ホルダー部への
流入口を大きくして液面が水平状態で充填，排出
を急速に行なうことができ、薄いエピタキシヤル
層から厚いエピタキシヤル層まで均一厚さに成長
させることができ一定の成果を得ることができ
た。

しかし1μm以下の厚さのエピタキシヤル層を多
数枚成長させるためには、成長用溶液を上昇及び
下降させる時間をさらに短縮させる必要がある。
このため本発明は第３図に示すように、溶液溜４
を２個（複数個）設け、基板ホルダー部３内のそ
れぞれの溶液溜４の成長用溶液２をそれぞれピス
トン７が第１図の場合に比較し半分の可動距離で
流入充填，排出ができるようにしたものである。

従つて、0.5μm厚さでも多数枚を均一厚さに成
長させることができ、また、溶融溜４を増加した
だけ成長用溶液の上昇，下降時間を短縮できる。

そして、本実施例の装置は、GaAsを含む−
族化合物半導体及びGaA ASなどの混晶化合
物半導体、さらに、−族化合物半導体とその
混晶などの液相エピタキシヤル成長に適用でき
る。

［発明の効果］ 以上記述したように本発明の液相エピタキシヤ
ル成長装置は、薄いエピタキシヤル層から厚いエ
ピタキシヤル層まで均一厚さで成長させることが
できる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明者が先に提案したの液相エピタ
キシヤル成長装置の実施例の縦断面図、第２図は
第１図の装置による成長時の加熱冷却曲線図、第
３図は本発明の液相エピタキシヤル成長装置の一
実施例の縦断面図、第４図，第５図はそれぞれ従
来の液相エピタキシヤル成長装置の縦断面図であ
る。 １：基板、２：成長用溶液、３：基板ホルダ
ー、４：溶液溜、５：溶液収容部、７：ピスト
ン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の基板を複数区画に分割された基板ホル
   ダー部内に縦に配列し高温雰囲気内で上記基板面
   に成長用溶液を接触させてエピタキシヤル成長さ
   せるものにおいて、上記基板が内蔵されると共に
   下端部から上記成長用溶液が出入り可能に形成さ
   れた上記複数区画に分割された基板ホルダー部
   と、該複数区画に分割された基板ホルダー部が上
   部側に配設され上記複数区画に分割された基板ホ
   ルダーに対応させて、複数区画に分割され、上記
   成長用溶液を収容する複数区画に分割された溶液
   溜が下部に設けられている溶液収容部と、該複数
   区画に分割された溶液収容部内にピストンを押し
   込むことにより上記複数区画に分割された溶液溜
   内の上記成長用溶液を上記複数区画に分割された
   基板ホルダー部内に該複数区画に分割された基板
   ホルダー部下部から押し上げ所定時間後上記ピス
   トンを引き出すことにより該複数区画に分割され
   た溶液溜内に戻すように形成されたピストン装置
   とを設けたことを特徴とする液相エピタキシヤル
   成長装置。