JPH1154431A - Manufacture of thin crystal film and device used for it - Google Patents

Manufacture of thin crystal film and device used for it

Info

Publication number
JPH1154431A
JPH1154431A JP21315797A JP21315797A JPH1154431A JP H1154431 A JPH1154431 A JP H1154431A JP 21315797 A JP21315797 A JP 21315797A JP 21315797 A JP21315797 A JP 21315797A JP H1154431 A JPH1154431 A JP H1154431A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
liquefied metal
temperature
metal
heat conduction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP21315797A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3913850B2 (en
Inventor
Takahiro Mishima
孝博 三島
Shigeki Ito
茂樹 伊藤
Masato Yamamoto
政人 山本
Takashi Yokoyama
敬志 横山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Hoxan Inc
Original Assignee
Daido Hoxan Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Hoxan Inc filed Critical Daido Hoxan Inc
Priority to JP21315797A priority Critical patent/JP3913850B2/en
Publication of JPH1154431A publication Critical patent/JPH1154431A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3913850B2 publication Critical patent/JP3913850B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a excellent thin crystal film and a device used for it which is superior in control and capable of manufacturing a crystal uniform in a face direction by giving a uniform heat conduction to substrate. SOLUTION: A substrate 4 supported by a lower boat 1 from the back, the surface of the substrate 4 is contacted to a solvent metal 6 comprising an added and melted crystal material as a solute, and a liquefied metal 10 used for heat conduction is filled and held between the backside of the substrate 4 and the lower boat 1, when a thin crystal film is obtained by depositing the solute on the substrate 4 by lowering the temperature of the substrate 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液相エピタキシャ
ル成長法にもとづく結晶薄膜の製法およびそれに用いる
装置に関するものである。
The present invention relates to a method for producing a crystal thin film based on a liquid phase epitaxial growth method and an apparatus used for the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体材料として用いられる結晶薄膜を
得る方法としては、従来から、低融点金属の溶媒に溶質
材料を高温で飽和させたのち、その飽和溶液を冷却して
過飽和となる溶質材料を基板上に結晶として析出させて
結晶薄膜を得る液相成長法(Liquid Phase
Epitaxy、以下「LPE」と略す)がよく知ら
れている。このLPEに用いる装置としては、例えば図
10に示すようなスライドボート方式の装置が汎用され
ている。
2. Description of the Related Art As a method of obtaining a crystalline thin film used as a semiconductor material, conventionally, a solute material is saturated at a high temperature in a solvent of a low melting point metal, and then the saturated solution is cooled to obtain a supersaturated solute material. Liquid phase growth method (Liquid Phase) to obtain crystalline thin film by depositing as crystals on a substrate
Epitaxy (hereinafter abbreviated as “LPE”) is well known. As an apparatus used for the LPE, for example, a slide boat type apparatus as shown in FIG. 10 is widely used.

【0003】この装置は、上下2枚のスライドボート
1,2を組み合わせたもので、下部ボート1が、矢印で
示すように左右方向に移動可能になっている。また、下
部ボート1の上面には、所定間隔で複数の凹部3(図で
は1個のみ表示)が形成されており、各凹部3内に、そ
れぞれ基板4が嵌入されるようになっている。一方、上
部ボート2には、所定間隔で複数の貫通穴5(図では2
個表示)が形成されており、各貫通穴5が、下部ボート
1の各凹部3と重ならないよう位置決めされた状態で、
各貫通穴5内に溶媒金属6が充填されるようになってい
る。なお、上記溶媒金属6には、溶質として、結晶材料
が添加溶融される。また、7は下部ボート1を移動させ
るための移動アームである。
This apparatus is a combination of upper and lower slide boats 1 and 2, and the lower boat 1 is movable in the left and right directions as indicated by arrows. A plurality of recesses 3 (only one is shown in the figure) are formed at predetermined intervals on the upper surface of the lower boat 1, and the substrate 4 is fitted into each of the recesses 3. On the other hand, a plurality of through holes 5 (2
In the state where each through hole 5 is positioned so as not to overlap with each recess 3 of the lower boat 1,
Each of the through holes 5 is filled with a solvent metal 6. Note that a crystalline material is added and melted as a solute to the solvent metal 6. Reference numeral 7 denotes a moving arm for moving the lower boat 1.

【0004】上記溶媒金属を充填保持した状態で、移動
アーム7を作動させて下部ボート1を移動させ、図示の
ように各貫通穴5と各凹部3内の基板4とが重なるよう
位置決めする。そして、温度を下げて基板4表面に結晶
薄膜材料を析出させることにより、エピタキシャル成長
が行われる。
In a state where the solvent metal is filled and held, the lower boat 1 is moved by operating the moving arm 7 so that the respective through holes 5 and the substrates 4 in the respective recesses 3 are positioned so as to overlap each other as shown in the figure. Then, by lowering the temperature and depositing a crystalline thin film material on the surface of the substrate 4, epitaxial growth is performed.

【0005】上記LPEによる結晶成長は、固相と液相
間の準平衡状態からの結晶成長であるため、高純度でし
かも欠陥が少ない完全性の高い結晶が得られる利点を有
する。また、基板4の出し入れ等の取扱いが容易である
という利点も有する。したがって、上記LPEは、半導
体用材料や、太陽電池等に用いられる結晶シリコン薄膜
の形成方法として有望視されている。
[0005] Since the crystal growth by LPE is a crystal growth from a quasi-equilibrium state between a solid phase and a liquid phase, there is an advantage that a crystal with high purity and few defects and high integrity can be obtained. Also, there is an advantage that handling such as taking in and out of the substrate 4 is easy. Therefore, the LPE is considered promising as a method for forming a crystalline silicon thin film used for a semiconductor material or a solar cell.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
LPE装置では、基板4に対する温度制御を、基板4を
裏面側から保持する製膜用治具(図10においては下部
ボート1)を加熱することによって間接的に行っている
が、製膜用治具と基板3の各接触面を、完全な鏡面に仕
上げることは困難であり、両者を完全に密着させること
ができない。このため、基板4と治具との間における熱
接触が不均一となって温度分布ができることから、結晶
成長が均一に行われず、結晶の品質が低下するという問
題がある。また、基板4の端部で結晶が異常成長する等
の問題も発生している。
However, in the conventional LPE apparatus, the temperature of the substrate 4 is controlled by heating a film forming jig (the lower boat 1 in FIG. 10) for holding the substrate 4 from the back side. However, it is difficult to finish each contact surface between the film forming jig and the substrate 3 to a perfect mirror surface, and the two cannot be completely adhered to each other. For this reason, the thermal contact between the substrate 4 and the jig becomes non-uniform and a temperature distribution is generated, so that there is a problem that the crystal growth is not performed uniformly and the quality of the crystal deteriorates. In addition, problems such as abnormal growth of crystals at the end of the substrate 4 also occur.

【0007】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、基板に対し均一な熱伝導を与えることにより、
制御性に優れ、しかも面方向に均一な結晶を得ることの
できる、優れた結晶薄膜の製法およびそれに用いる装置
を提供することをその目的とする。
[0007] The present invention has been made in view of such circumstances, and by providing uniform heat conduction to a substrate,
It is an object of the present invention to provide an excellent method for producing a crystal thin film, which is excellent in controllability and can obtain a uniform crystal in a plane direction, and an apparatus used therefor.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の請求項1記載の発明は、製膜用治具によっ
て基板を裏面側から保持し、その状態で、上記基板表面
を、結晶材料が溶質として添加溶融された溶媒金属に接
触させ、基板温度を低下させることにより上記基板表面
に溶質を析出させて結晶薄膜を得るに際し、上記基板の
裏面と、製膜用治具との間に、熱伝導用の液化金属を充
填保持するようにした結晶薄膜の製法を要旨とするもの
である。
According to a first aspect of the present invention, a substrate is held from the back side by a film forming jig. When the crystal material is brought into contact with the solvent metal added and melted as a solute to precipitate a solute on the surface of the substrate by lowering the substrate temperature to obtain a crystalline thin film, the back surface of the substrate and a jig for film formation. In the meantime, a method of producing a crystal thin film in which a liquefied metal for heat conduction is filled and held during the process.

【0009】また、本発明の請求項2の発明は、上記結
晶薄膜の製法において、充填保持された熱伝導用の液化
金属の温度を、温度制御手段によって直接制御し、上記
液化金属の温度によって、基板温度を制御するようにし
たものであり、本発明の請求項3の発明は、上記結晶薄
膜の製法において、充填保持された熱伝導用の液化金属
の厚みを0.1〜20mmに設定するようにしたもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, in the method for producing a crystalline thin film, the temperature of the liquefied metal for heat conduction, which is filled and held, is directly controlled by temperature control means. According to a third aspect of the present invention, in the method for producing a crystalline thin film, the thickness of the liquefied metal for heat conduction filled and held is set to 0.1 to 20 mm. It is something to do.

【0010】さらに、本発明の請求項4の発明は、上記
結晶薄膜の製法において、製膜用治具に、熱伝導用の液
化金属を充填保持するべき空間と連通する液化金属溜ま
りおよびガス抜き路を設け、上記液化金属溜まりから液
化金属を自動充填するようにしたものである。
Further, according to a fourth aspect of the present invention, in the above-mentioned method for producing a crystal thin film, a liquefied metal reservoir and a gas vent communicating with a space for filling and holding a liquefied metal for heat conduction in a film forming jig. A liquefied metal is automatically filled from the liquefied metal reservoir by providing a passage.

【0011】また、本発明の請求項5の発明は、製膜用
治具によって基板を裏面側から保持し、その状態で、上
記基板表面を、結晶材料が溶質として添加溶融された溶
媒金属に接触させ、基板温度を低下させることにより上
記基板表面に溶質を析出させて結晶薄膜を得る際に用い
られる装置であって、上記基板の裏面と、製膜用治具と
の間に、熱伝導用の液化金属が充填保持されるようにな
っている結晶薄膜の製造装置を要旨とするものである。
Further, according to the invention of claim 5 of the present invention, the substrate is held from the back side by a film forming jig, and in this state, the surface of the substrate is brought into contact with a solvent metal to which a crystalline material has been added and melted as a solute. An apparatus used to deposit a solute on the surface of the substrate by contacting and lowering the temperature of the substrate to obtain a crystalline thin film, and heat conduction is provided between the back surface of the substrate and a film forming jig. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a crystal thin film in which a liquefied metal is filled and held.

【0012】そして、本発明の請求項6の発明は、上記
結晶薄膜の製造装置において、充填保持される熱伝導用
の液化金属の温度が、温度制御手段によって直接制御さ
れ、上記液化金属の温度によって基板温度が制御される
ようになっているものであり、本発明の請求項7の発明
は、上記結晶薄膜の製造装置において、充填保持される
熱伝導用の液化金属の厚みが0.1〜20mmに設定さ
れているものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the above-described apparatus for producing a crystalline thin film, the temperature of the liquefied metal for heat conduction filled and held is directly controlled by temperature control means, and the temperature of the liquefied metal is reduced. The temperature of the substrate is controlled by the temperature of the substrate. The invention according to claim 7 of the present invention is directed to the apparatus for manufacturing a crystalline thin film, wherein the thickness of the liquefied metal for heat conduction filled and held is 0.1%. It is set to 20 mm.

【0013】さらに、本発明の請求項8の発明は、上記
結晶薄膜の製造装置において、製膜用治具に、熱伝導用
の液化金属を充填保持するべき空間と連通する液化金属
溜まりおよびガス抜き路が設けられ、上記液化金属溜ま
りから液化金属が自動充填されるようになっているもの
である。
Further, according to an eighth aspect of the present invention, in the above-described apparatus for manufacturing a crystal thin film, a liquefied metal reservoir and a gas which communicate with a space for filling and holding a liquefied metal for heat conduction in a film forming jig. A bleed path is provided, and liquefied metal is automatically filled from the liquefied metal reservoir.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail.

【0015】図1は、本発明に用いるLPE装置の一例
を示している。すなわち、この装置は、図10の装置と
同様、スライドボート方式の装置であるが、下部ボート
1の基板嵌入用の凹部3が、基板嵌入用空間とは別に、
さらに一段深く形成されており、この凹部下段の空間3
a内に、熱伝導用の液化金属10が充填され封止されて
いる。他の構成は図10と同じであり、同一部分に同一
符号を付している。
FIG. 1 shows an example of an LPE apparatus used in the present invention. That is, this apparatus is a slide boat type apparatus as in the apparatus of FIG. 10, but the recess 3 for board insertion of the lower boat 1 is separate from the board insertion space.
The space 3 is formed one step deeper,
A liquid metal 10 for heat conduction is filled and sealed in a. Other configurations are the same as those in FIG. 10, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

【0016】なお、熱伝導用の液化金属10が充填され
た空間3aと、基板嵌入用の空間(凹部3)の境界部に
は、わずかな段差が形成されており、基板4が液化金属
10内に落ち込まないよう、上記段差によって一定の高
さ(基板4の表面が下部ボート1のすべり面と面一とな
る高さ)に基板4を保持している。
A slight step is formed at the boundary between the space 3a filled with the liquefied metal 10 for heat conduction and the space (recess 3) into which the substrate is fitted. The substrate 4 is held at a certain height (the height at which the surface of the substrate 4 is flush with the sliding surface of the lower boat 1) by the step so as not to fall into the inside.

【0017】この装置によれば、基板4の裏面が直接下
部ボート1と接することがなく、その間に液化金属10
が介在することになる。したがって、基板4を所定温度
にするために、下部ボート1をヒータ等によって加熱し
た場合、熱伝導が、液化金属10を介してむらなく均一
に、しかも効率よく行われるため、基板4の温度を、下
部ボート1の温度変化に対して優れた追従性で制御する
ことができる。しかも、液化金属10の横方向への熱伝
導効果により、基板4の温度が、面方向において非常に
均一になるという効果も得られる。
According to this apparatus, the back surface of the substrate 4 does not directly contact the lower boat 1, and the liquefied metal 10
Will intervene. Accordingly, when the lower boat 1 is heated by a heater or the like in order to bring the substrate 4 to a predetermined temperature, the heat conduction is performed uniformly and efficiently through the liquefied metal 10 and the temperature of the substrate 4 is reduced. In addition, control can be performed with excellent followability to a temperature change of the lower boat 1. In addition, due to the heat conduction effect of the liquefied metal 10 in the horizontal direction, an effect that the temperature of the substrate 4 becomes very uniform in the plane direction can be obtained.

【0018】本発明に用いる熱伝導用の液化金属10
は、LPEによる製膜時の温度条件下において液体状態
にある金属(本発明では、これを「液化金属」という)
であり、このような液化金属10としては、例えばす
ず,インジウム,鉛,アルミニウム,ガリウム,銅等の
低融点金属があげられる。なかでも、融点が350℃以
下の、すず,インジウム,鉛が好適である。すなわち、
融点が高いものは、結晶析出のために温度を下げていく
と金属が液体から固体に変化するおそれがあるからであ
る。また、熱伝導率の高いものが好ましく、その点にお
いて、特にすずが好適である。
Liquid metal 10 for heat conduction used in the present invention
Is a metal that is in a liquid state under the temperature conditions at the time of film formation by LPE (in the present invention, this is called "liquefied metal")
Examples of such a liquefied metal 10 include low melting point metals such as tin, indium, lead, aluminum, gallium, and copper. Among them, tin, indium, and lead having a melting point of 350 ° C. or less are preferable. That is,
If the melting point is high, the metal may change from a liquid to a solid when the temperature is lowered for crystal precipitation. Further, those having high thermal conductivity are preferable, and in that regard, tin is particularly preferable.

【0019】また、本発明に用いる基板4としては、例
えば、カーボン,石英,アルミナ,炭化ケイ素,グラフ
ァイト,グラッシーカーボン,ジルコニア,窒化ケイ素
等、無機系およびセラミック系の各種材料を用いること
ができる。これらは、液相成長を行う際の高温に耐える
ことができ、また溶媒金属6および熱伝導用の液化金属
10に溶解しない点で好適である。そして、なかでも特
に、半導体デバイス作製の観点から、石英やグラッシー
カーボンを用いることが好適である。
As the substrate 4 used in the present invention, for example, various inorganic and ceramic materials such as carbon, quartz, alumina, silicon carbide, graphite, glassy carbon, zirconia, and silicon nitride can be used. These are preferable because they can withstand high temperatures during liquid phase growth and do not dissolve in the solvent metal 6 and the liquefied metal 10 for heat conduction. It is particularly preferable to use quartz or glassy carbon from the viewpoint of semiconductor device fabrication.

【0020】そして、これらの無機系およびセラミック
系の基板4を用いた場合、その裏面に接触させる熱伝導
用の液化金属10の量は、できるだけ少ない方が熱伝導
性の観点から好ましいが、液化金属10の表面張力、基
板4の大きさ、基板4と下部ボート1の対峙する面の表
面粗さ等を考慮して、通常、その充填厚みt(図3参
照)が0.1〜20mmとなるよう設定することが好適
である。
When the inorganic and ceramic substrates 4 are used, the amount of the liquefied metal 10 for heat conduction brought into contact with the back surface thereof is preferably as small as possible from the viewpoint of thermal conductivity. In consideration of the surface tension of the metal 10, the size of the substrate 4, the surface roughness of the opposing surface of the substrate 4 and the lower boat 1, the filling thickness t (see FIG. 3) is usually 0.1 to 20 mm. It is preferable that the setting is made as follows.

【0021】さらに、本発明に用いる溶媒金属6および
溶質(結晶材料)の種類,スライドボート1,2の材
質,温度・圧力条件等についても、特に限定するもので
はなく、一般的なLPEに従って適宜選択・設定され
る。
Further, the types of the solvent metal 6 and the solute (crystal material) used in the present invention, the materials of the slide boats 1 and 2, and the temperature and pressure conditions are not particularly limited, and are appropriately determined according to general LPE. Selected / set.

【0022】なお、上記の例は、スライドボート方式の
LPE装置において、基板4の裏面と下部ボート1との
間に熱伝導用の液化金属10を充填保持することによ
り、下部ボート1に与えられる温度制御を、上記液化金
属10によって均一に基板4に伝達するようにしたもの
であるが、例えば図2に示すように、上記液化金属10
の充填部の下側に、下部ボート1とは異なる、独立した
温度制御ブロック11を設け、この温度制御ブロック1
1の上面から、直接液化金属10に温度制御を与えるよ
うにしてもよい。なお、12は上記温度制御ブロック1
1内に、所定温度に調整された熱媒体(例えばヘリウム
ガス)を導入するための配管である。
The above example is given to the lower boat 1 by filling and holding the liquefied metal 10 for heat conduction between the back surface of the substrate 4 and the lower boat 1 in the slide boat type LPE apparatus. Although the temperature control is transmitted uniformly to the substrate 4 by the liquefied metal 10, for example, as shown in FIG.
An independent temperature control block 11 different from the lower boat 1 is provided below the filling section of
The temperature control may be directly applied to the liquefied metal 10 from the top surface of the liquefied metal 10. Reference numeral 12 denotes the temperature control block 1
1 is a pipe for introducing a heat medium (for example, helium gas) adjusted to a predetermined temperature.

【0023】上記図2の装置によれば、基板4の温度
を、液化金属10を介して、下部ボート1から独立して
制御可能になり、これにより、基板4の温度のみなら
ず、基板4および溶媒金属6(溶質を含む)に形成され
る温度勾配の大きさも制御可能となる。そして、前記図
1の場合と同様、基板4の面方向における熱伝導の均一
性にも優れていることと相俟って、製膜プロセスの自由
度が飛躍的に高まるという利点を有する。しかも、得ら
れる結晶薄膜の品質も極めて良好なものとなる。
According to the apparatus shown in FIG. 2, the temperature of the substrate 4 can be controlled independently of the lower boat 1 via the liquefied metal 10, whereby not only the temperature of the substrate 4 but also the substrate 4 can be controlled. Also, the magnitude of the temperature gradient formed in the solvent metal 6 (including the solute) can be controlled. As in the case of FIG. 1 described above, there is an advantage that the degree of freedom of the film forming process is remarkably increased in combination with the excellent uniformity of heat conduction in the plane direction of the substrate 4. In addition, the quality of the obtained crystal thin film is extremely good.

【0024】また、本発明において、前述のような、無
機系,セラミック系の基板4を用いる以外に、単結晶ま
たは多結晶の半導体基板を用いることもできる。ただ
し、その場合は、図3に示すように、半導体基板4aの
裏面と接触させる熱伝導用の液化金属10を、最小限量
に設定する必要がある。すなわち、液化金属10の量が
多いと、半導体基板4aの裏面が液化金属10に部分的
に溶解したり、ピンホール等が発生するおそれがあるか
らである。上記液化金属の最小限量も、前述のとおり、
液化金属の表面張力や、基板4,4aの大きさ、基板
4,4aと下部ボート1の対峙する面の表面粗さ等に左
右されるが、通常、その充填厚みtは30〜200μm
となるよう設定することが好適である。ちなみに、1イ
ンチ平方の角形基板4aもしくは直径1インチの円形基
板4aを用いる場合、最小限量の液化金属10の厚みt
は、約100μmに設定することが好適である。なお、
液化金属10の厚みを、このように非常に薄く設定する
と、横方向の熱伝導による基板4a温度の均熱効果があ
まり期待できないため、下部ボート1を、熱伝導度の大
きな材料(例えばボロンナイト等)で形成する必要があ
る。また、図3の装置において、図2の場合と同様、液
化金属10に対し、温度制御ブロック11で直接温度制
御を与えるような構造にすることができる。ただし、そ
の場合も、上記と同様の理由から、上記温度制御ブロッ
ク11を、熱伝導度の大きな材料で形成する必要があ
る。
In the present invention, in addition to using the inorganic or ceramic substrate 4 as described above, a single crystal or polycrystalline semiconductor substrate can also be used. However, in that case, as shown in FIG. 3, it is necessary to set the liquefied metal 10 for heat conduction in contact with the back surface of the semiconductor substrate 4a to a minimum amount. That is, if the amount of the liquefied metal 10 is large, the back surface of the semiconductor substrate 4a may be partially dissolved in the liquefied metal 10 or a pinhole may be generated. The minimum amount of the liquefied metal is also as described above,
It depends on the surface tension of the liquefied metal, the size of the substrates 4 and 4a, the surface roughness of the opposing surfaces of the substrates 4 and 4a and the lower boat 1, and the like. Usually, the filling thickness t is 30 to 200 μm.
It is preferable to set such that: By the way, when a 1-inch square substrate 4a or a 1-inch diameter circular substrate 4a is used, the minimum thickness t of the liquefied metal 10
Is preferably set to about 100 μm. In addition,
If the thickness of the liquefied metal 10 is set to be very thin as described above, the effect of equalizing the temperature of the substrate 4a due to the lateral heat conduction cannot be expected so much. Etc.). Further, in the apparatus of FIG. 3, similarly to the case of FIG. 2, a structure in which the temperature control block 11 directly controls the temperature of the liquefied metal 10 can be employed. However, also in this case, for the same reason as described above, it is necessary to form the temperature control block 11 with a material having high thermal conductivity.

【0025】なお、これらの装置において、基板4,4
aの下側に充填される熱伝導用の液化金属10は、通
常、基板4,4aを下部ボート1の凹部3内に装着する
前に、その下側の空間3a内に予め充填されるようにな
っているが、その場合、温度上昇に伴う液化金属10の
体積膨張によって液化金属10が外側にはみ出したり、
温度降下に伴う液化金属10の体積減少によって基板
4,4aと液化金属10との界面に隙間が生じて熱伝達
が均一に行われなくなったりするおそれがある。そこ
で、これらの問題を回避するために、例えば図4〜図6
に示すように、下部ボート1内に、液化金属溜まり13
を設け、上記液化金属溜まり13と基板4,4aの下側
空間3aを連通することにより、空間3a内に自動的に
液化金属10を流入させることが好適である。なお、そ
の場合、下部ボート1の、上記液化金属溜まり13が設
けられた側とは反対側に、内部の残留ガスを排出するた
めのガス抜き路14を併せて設けることが好適である。
In these apparatuses, the substrates 4, 4
The liquefied metal 10 for heat conduction, which is filled underneath a, is usually filled beforehand in the space 3a below the substrates 4, 4a before mounting the substrates 4, 4a in the recess 3 of the lower boat 1. However, in this case, the liquefied metal 10 protrudes outside due to the volume expansion of the liquefied metal 10 due to the temperature rise,
Due to a decrease in the volume of the liquefied metal 10 due to the temperature drop, a gap may be formed at the interface between the substrates 4 and 4a and the liquefied metal 10, and heat transfer may not be performed uniformly. Therefore, in order to avoid these problems, for example, FIGS.
As shown in FIG.
It is preferable that the liquefied metal reservoir 13 is communicated with the lower space 3a of the substrates 4 and 4a so that the liquefied metal 10 automatically flows into the space 3a. In this case, it is preferable to provide a gas venting path 14 for discharging residual gas inside the lower boat 1 on the side opposite to the side where the liquefied metal reservoir 13 is provided.

【0026】また、本発明は、スライドボート方式のL
PE装置以外の装置にも適用することができる。例え
ば、図7に示すような、ティッピング方式(傾斜法)の
装置では、傾斜した炉心管20内で、溶融槽21に、溶
質となる原料22と溶媒金属6を入れ、溶媒金属6が偏
った方とは反対側の溶融槽21内に、クランプ23を介
して基板24を装着し、高温下で原料22を溶媒金属6
中に拡散させ飽和させる。そして、炉心管20を反対側
に傾斜させて、溶質が飽和した溶媒金属6を、基板24
の上に移動させ、その状態で温度を低下させながらエピ
タキシャル成長を行うようになっている。この装置にお
いて、図8に示すように、装着された基板24の裏側が
当接する溶融槽21の内側面に凹部を設け、この部分に
熱伝導用の液化金属10を充填保持することにより、前
記スライドボート方式の装置と同様の効果を得ることが
できる。もちろん、上記液化金属10を、溶融槽21自
身もしくは溶融槽21の外側に設けられた液化金属溜ま
り(図示せず)から自動的に流入させて充填することも
できる。
The present invention also relates to a slide boat type L
The present invention can be applied to devices other than the PE device. For example, in an apparatus of a tipping method (inclination method) as shown in FIG. 7, a raw material 22 to be a solute and a solvent metal 6 are put into a melting tank 21 in an inclined furnace tube 20, and the solvent metal 6 is biased. A substrate 24 is mounted via a clamp 23 in a melting tank 21 on the opposite side to the raw material 22 and the raw material 22 is heated at a high temperature.
Diffusion in and saturation. Then, the furnace tube 20 is inclined to the opposite side, and the solvent metal 6 saturated with the solute is transferred to the substrate 24.
And epitaxial growth is performed while lowering the temperature in that state. In this apparatus, as shown in FIG. 8, a concave portion is provided on the inner surface of the melting tank 21 with which the back side of the mounted substrate 24 contacts, and the liquefied metal 10 for heat conduction is filled and held in this portion. The same effect as the slide boat type device can be obtained. Needless to say, the liquefied metal 10 may be filled by automatically flowing from the liquefied metal 21 itself or a liquefied metal reservoir (not shown) provided outside the molten tank 21.

【0027】さらに、例えば図9(a)に示すような、
片面ディップ方式(液浸法)の装置では、竪型炉30内
に、溶媒金属6を入れた白金るつぼ31を配置し、この
中に、溶質となる原料32を入れて高温下で溶融させ、
ついで上方から基板33を下降させて溶媒金属6に浸
し、その状態で温度を低下させてエピタキシャル成長を
行うようになっている。この装置において、基板33を
保持する治具34として、図9(b)に示すように、基
板33の裏面側が熱伝導用の液化金属10で充填された
構造のものを用いることにより、前記スライドボート方
式の装置と同様の効果を得ることができる。この場合
も、上記液化金属10を、基板保持用の治具34の先端
部もしくはそれ以外の部分に設けられた液化金属溜まり
(図示せず)から自動的に流入させて充填することがで
きる。
Further, for example, as shown in FIG.
In the single-sided dip type (immersion method) apparatus, a platinum crucible 31 containing a solvent metal 6 is arranged in a vertical furnace 30, and a raw material 32 to be a solute is put therein and melted at a high temperature.
Next, the substrate 33 is lowered from above and immersed in the solvent metal 6, and in that state, the temperature is reduced and epitaxial growth is performed. In this apparatus, as the jig 34 for holding the substrate 33, as shown in FIG. 9B, the jig 34 having a structure in which the back surface of the substrate 33 is filled with the liquefied metal 10 for heat conduction is used. The same effect as that of the boat type apparatus can be obtained. Also in this case, the liquefied metal 10 can be automatically flowed and filled from a liquefied metal reservoir (not shown) provided at the end of the jig 34 for holding the substrate or other portions.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項1記載の
発明によれば、基板の裏面側が、基板を保持する製膜用
治具と直接接することがなく、その間に、熱伝導用の液
化金属が介在することになるため、熱伝導が、液化金属
を介してむらなく均一に、しかも効率よく行われる。し
たがって、基板温度を、周囲の温度変化に対して優れた
追従性で制御することができる。しかも、液化金属の横
方向への熱伝導効果により、基板温度が、面方向におい
て非常に均一となるという効果も得られる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the back side of the substrate does not come into direct contact with the film forming jig holding the substrate, and the heat conduction Since the liquefied metal is interposed, heat conduction is performed uniformly and efficiently through the liquefied metal. Therefore, the substrate temperature can be controlled with excellent followability to the ambient temperature change. In addition, due to the heat conduction effect of the liquefied metal in the horizontal direction, the effect that the substrate temperature becomes very uniform in the plane direction can be obtained.

【0029】また、本発明の請求項2記載の発明によれ
ば、上記効果に加えて、さらに基板温度を、液化金属を
介して独立して制御することができる。したがって、基
板温度のみならず、基板と溶媒金属(溶質を含む)に形
成される温度勾配の大きさも制御可能となり、製膜プロ
セスの自由度が飛躍的に高まるという利点を有する。し
かも、得られる結晶薄膜の品質も極めて良好なものとな
る。
According to the second aspect of the present invention, in addition to the above-mentioned effects, the substrate temperature can be controlled independently via the liquefied metal. Therefore, not only the substrate temperature but also the magnitude of the temperature gradient formed between the substrate and the solvent metal (including the solute) can be controlled, and there is an advantage that the degree of freedom of the film forming process is dramatically increased. In addition, the quality of the obtained crystal thin film is extremely good.

【0030】さらに、本発明の請求項3記載の発明によ
れば、液化金属の充填厚みを限定することにより、上記
効果を、より一層優れたものにすることができる。
Further, according to the third aspect of the present invention, the above effect can be further improved by limiting the filling thickness of the liquefied metal.

【0031】そして、本発明の請求項4記載の発明によ
れば、液化金属を予め充填しておくのではなく、その都
度、温度条件等に合わせて自動充填することができるた
め、液化金属と基板裏面との間に隙間が生じたり液化金
属が外側にはみ出したりすることがなく、常に過不足な
く両者の密着を保つことができるという利点を有する。
According to the invention as set forth in claim 4 of the present invention, the liquefied metal can be automatically filled in accordance with the temperature conditions and the like, instead of being charged in advance, so that the liquefied metal is There is no gap between the substrate and the back surface of the substrate, and the liquefied metal does not protrude to the outside.

【0032】また、本発明の請求項5〜8記載の発明に
よれば、上記請求項1〜4記載の発明を良好に実施する
ことのできる装置を提供することができる。
Further, according to the invention as set forth in claims 5 to 8 of the present invention, it is possible to provide an apparatus capable of satisfactorily implementing the invention as set forth in claims 1 to 4.

【0033】つぎに、実施例について説明する。Next, an embodiment will be described.

【0034】[0034]

〔製膜条件〕(Film forming conditions)

基板 材質:グラッシーカーボン 〃 寸法:縦25mm×横25mm×厚み1mm 溶媒金属の種類 すず(90%)+アルミニウム(10%)の合金 溶質(結晶材料)の種類 シリコン 溶質濃度 1200℃における上記溶媒金属への飽和量 液化金属 種類:すず 〃 充填厚み:5mm 圧力 1atm 初期温度 1200℃ 結晶成長温度 1200〜700℃(温度勾配1℃/分) Substrate Material: Glassy carbon 寸 法 Dimensions: Length 25 mm x width 25 mm x thickness 1 mm Solvent metal type Tin (90%) + aluminum (10%) alloy Solute (crystal material) type Silicon Solute concentration To the above solvent metal at 1200 ° C Saturation amount of liquefied metal Type: Tin 充填 Fill thickness: 5 mm Pressure 1 atm Initial temperature 1200 ° C Crystal growth temperature 1200-700 ° C (temperature gradient 1 ° C / min)

【0035】上記のようにして得られたシリコン結晶薄
膜は、図10に示す従来の装置によって得られたものに
比べ、結晶の面方向における均一性に優れ、高品質のも
のであった。
The silicon crystal thin film obtained as described above was superior in uniformity in the crystal plane direction and higher in quality than that obtained by the conventional apparatus shown in FIG.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に用いるLPE装置の一実施例を示す部
分的な縦断面図である。
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing one embodiment of an LPE apparatus used in the present invention.

【図2】本発明に用いるLPE装置の他の実施例を示す
部分的な縦断面図である。
FIG. 2 is a partial vertical sectional view showing another embodiment of the LPE apparatus used in the present invention.

【図3】本発明に用いるLPE装置のさらに他の実施例
を示す部分的な縦断面図である。
FIG. 3 is a partial longitudinal sectional view showing still another embodiment of the LPE apparatus used in the present invention.

【図4】本発明に用いるLPE装置の他の実施例を示す
部分的な平面図である。
FIG. 4 is a partial plan view showing another embodiment of the LPE apparatus used in the present invention.

【図5】図4のA−A′断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 4;

【図6】図4のB−B′断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG. 4;

【図7】他のLPE装置の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of another LPE device.

【図8】図7の装置に本発明を適用した構成の説明図で
ある。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a configuration in which the present invention is applied to the device of FIG. 7;

【図9】(a)はさらに他のLPE装置の説明図、
(b)は(a)の装置に本発明を適用した構成の説明図
である。
FIG. 9A is an explanatory view of still another LPE apparatus,
(B) is an explanatory diagram of a configuration in which the present invention is applied to the device of (a).

【図10】従来のLPE装置の一例を示す部分的な縦断
面図である。
FIG. 10 is a partial vertical sectional view showing an example of a conventional LPE apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下部ボート 2 上部ボート 4 基板 6 溶媒金属 10 液化金属 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower boat 2 Upper boat 4 Substrate 6 Solvent metal 10 Liquefied metal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 敬志 大阪府堺市築港新町2丁6番地40 大同ほ くさん株式会社堺工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Keishi Yokoyama 2-6-6 Chikko Shinmachi, Sakai City, Osaka Daido Hokusan Co., Ltd. Sakai Plant

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 製膜用治具によって基板を裏面側から保
持し、その状態で、上記基板表面を、結晶材料が溶質と
して添加溶融された溶媒金属に接触させ、基板温度を低
下させることにより上記基板表面に溶質を析出させて結
晶薄膜を得るに際し、上記基板の裏面と、製膜用治具と
の間に、熱伝導用の液化金属を充填保持するようにした
ことを特徴とする結晶薄膜の製法。
1. A substrate is held from the back side by a film forming jig. In this state, the substrate surface is brought into contact with a solvent metal in which a crystalline material is added and melted as a solute to lower the substrate temperature. When depositing a solute on the surface of the substrate to obtain a crystal thin film, between the back surface of the substrate and the jig for film formation, a liquefied metal for heat conduction is filled and held. Manufacturing method of thin film.
【請求項2】 上記充填保持された熱伝導用の液化金属
の温度を、温度制御手段によって直接制御し、上記液化
金属の温度によって基板温度を制御するようにした請求
項1記載の結晶薄膜の製法。
2. The crystal thin film according to claim 1, wherein the temperature of the liquefied metal for heat conduction filled and held is directly controlled by temperature control means, and the temperature of the substrate is controlled by the temperature of the liquefied metal. Manufacturing method.
【請求項3】 上記充填保持された熱伝導用の液化金属
の厚みを0.1〜20mmに設定するようにした請求項
1または2記載の結晶薄膜の製法。
3. The method for producing a crystalline thin film according to claim 1, wherein the thickness of the liquefied metal for heat conduction filled and held is set to 0.1 to 20 mm.
【請求項4】 製膜用治具に、熱伝導用の液化金属を充
填保持するべき空間と連通する液化金属溜まりおよびガ
ス抜き路を設け、上記液化金属溜まりから液化金属を自
動充填するようにした請求項1〜3のいずれか一項に記
載の結晶薄膜の製法。
4. A film forming jig is provided with a liquefied metal reservoir and a gas venting passage communicating with a space in which liquefied metal for heat conduction is to be filled and held, so that the liquefied metal is automatically filled from the liquefied metal reservoir. The method for producing a crystalline thin film according to claim 1.
【請求項5】 製膜用治具によって基板を裏面側から保
持し、その状態で、上記基板表面を、結晶材料が溶質と
して添加溶融された溶媒金属に接触させ、基板温度を低
下させることにより上記基板表面に溶質を析出させて結
晶薄膜を得る際に用いられる装置であって、上記基板の
裏面と、製膜用治具との間に、熱伝導用の液化金属が充
填保持されるようになっていることを特徴とする結晶薄
膜の製造装置。
5. A substrate is held from the back side by a film forming jig, and in this state, the substrate surface is brought into contact with a solvent metal to which a crystalline material is added and melted as a solute to lower the substrate temperature. An apparatus used to obtain a crystalline thin film by depositing a solute on the surface of the substrate, wherein between the back surface of the substrate and a jig for film formation, liquefied metal for heat conduction is filled and held. An apparatus for producing a crystalline thin film, comprising:
【請求項6】 上記充填保持される熱伝導用の液化金属
の温度が、温度制御手段によって直接制御され、上記液
化金属の温度によって基板温度が制御されるようになっ
ている請求項5記載の結晶薄膜の製造装置。
6. The temperature of the liquefied metal for heat conduction filled and held is directly controlled by temperature control means, and the temperature of the substrate is controlled by the temperature of the liquefied metal. Crystal thin film manufacturing equipment.
【請求項7】 上記充填保持される熱伝導用の液化金属
の厚みが0.1〜20mmに設定されている請求項5ま
たは6記載の結晶薄膜の製造装置。
7. The apparatus for producing a crystalline thin film according to claim 5, wherein the thickness of the liquefied metal for heat conduction filled and held is set to 0.1 to 20 mm.
【請求項8】 製膜用治具に、熱伝導用の液化金属を充
填保持するべき空間と連通する液化金属溜まりおよびガ
ス抜き路が設けられ、上記液化金属溜まりから液化金属
が自動充填されるようになっている請求項5〜7のいず
れか一項に記載の結晶薄膜の製造装置。
8. A film forming jig is provided with a liquefied metal reservoir and a gas venting passage communicating with a space for filling and holding a liquefied metal for heat conduction, and the liquefied metal is automatically filled from the liquefied metal reservoir. The apparatus for producing a crystal thin film according to claim 5, wherein
JP21315797A 1997-08-07 1997-08-07 Crystal thin film manufacturing method and apparatus used therefor Expired - Fee Related JP3913850B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21315797A JP3913850B2 (en) 1997-08-07 1997-08-07 Crystal thin film manufacturing method and apparatus used therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21315797A JP3913850B2 (en) 1997-08-07 1997-08-07 Crystal thin film manufacturing method and apparatus used therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1154431A true JPH1154431A (en) 1999-02-26
JP3913850B2 JP3913850B2 (en) 2007-05-09

Family

ID=16634519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21315797A Expired - Fee Related JP3913850B2 (en) 1997-08-07 1997-08-07 Crystal thin film manufacturing method and apparatus used therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3913850B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP3913850B2 (en) 2007-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3895967A (en) Semiconductor device production
US3647578A (en) Selective uniform liquid phase epitaxial growth
JPH1154431A (en) Manufacture of thin crystal film and device used for it
KR20170139162A (en) Method for maintaining the contained volume of molten material depleted and refilled
US20030060044A1 (en) Liquid phase growth method and liquid phase growth apparatus
JP2008300603A (en) Semiconductor production apparatus
US4565156A (en) Apparatus for performing solution growth relying on temperature difference technique
JP3851416B2 (en) Production method of crystalline silicon film
JP2599767B2 (en) Solution growth equipment
JP2548722B2 (en) Liquid phase crystal growth equipment
JPH101392A (en) Formation of crystalline silicon thin film
JPS5918644A (en) Liquid phase epitaxial growth apparatus
JPH06279178A (en) Production of semiconductor device and device therefor
JPS62149121A (en) Crystal growth device
JPH101393A (en) Formation of crystal silicon thin film
JPS6316902B2 (en)
JPS5821830A (en) Apparatus for liquid phase epitaxial growth
JPS59147440A (en) Liquid phase epitaxial growth method
JPS5941959B2 (en) Liquid phase epitaxial growth equipment
JP2000277443A (en) Liquid-phase epitaxial growth device of semiconductor substrate
JPS59147441A (en) Liquid phase epitaxial growth method
JPH05114565A (en) Slide boat member and liquid phase epitaxy using same
JPS6385084A (en) Production of crystal
JPH01176291A (en) Apparatus for liquid epitaxial growth
JP2002141295A (en) Method and device for growing liquid phase

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070123

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070201

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100209

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110209

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120209

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120209

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130209

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140209

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees