JPS6111919B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液相エピタキシヤル成長方法およびそ
の成長装置に関する。

最近の液相エピタキシヤル成長技術の向上は半
導体レーザなどのデバイスの歩留と信頼性の飛躍
的な向上をもたらした。成長膜厚においても、
0.1μｍ以下の薄膜を容易に実現でき、しかも膜
厚の制御が精度よくできる様になつた。

現在、液相エピタキシヤル成長法には、横型ス
ライド方式とたて型回転方式がある。横型スライ
ド方式は基板および複数の溶液槽を水平かつ直線
上に配し、基板あるいは溶液槽を押すことによつ
て順次接触させていく方法で、操作法が簡単で最
もよく用いられているが、十分な均熱長を必要と
している。また、たて型回転方式は基板および複
数の溶液槽を同一円周上に配し、基板あるいは溶
液槽を回転させることによつて順次接触させてい
く方法で、この方式によれば、均一な温度分布は
円型炉の一断面内だけでよく、非常に容易に均一
温度分布を得ることができるが、基板の大型化お
よび溶液槽の増加と伴に円型炉を大型化する必要
がある。いずれの場合にも、一長一短があるが、
使用状態の厳しい管理の下でいずれも同一レベル
の結晶成長層が得られている。

しかしながら、この様な従来の成長方法では、
一度の成長で一枚のウエハしか成長できないため
量産化が難しくかつ、溶液槽中の溶媒、溶質の使
用に関して非常に不経済であつた。

本発明は横型スライド方式あるいはたて型回転
方式を用い、一つの溶液に同時に２枚以上の基板
を接触させ、順次スライドあるいは回転させるこ
とによつて、一度の結晶成長で２枚以上の成長ウ
エハを作製することができるものである。

以下、実施例をあげて、本発明の結晶成長方法
を図面を用いて詳しく述べる。

なお、横型スライド方式およびたて型回転方式
は共に、本発明に関して原理的には同一であるた
め、ここでは横型スライド方式について説明を行
う。

第１図は従来の横型スライド方式に用いるカー
ボンボートの断面図である。基板ホルダー１の溝
に成長用基板２をセツトし、溶液ホルダー３の各
槽にそれぞれ種々の溶媒や溶質から成る溶液４を
第１図の様にセツトする。昇温後、一定温度に保
ち溶液４中の溶媒が十分に溶解し、均一に撹拌さ
れた後、一定の冷却速度で降温し、成長を開始す
る。成長は石英棒５を押し、各槽の溶液４を成長
用基板２に順次接触させることによつて多層膜が
得られる。石英棒６は基板ホルダー１を固定させ
るためのものである。一般に液相エピタキシヤル
成長による半導体レーザなどはこの様な方法でダ
ブルヘテロ構造が構成されている。しかしなが
ら、一度の結晶成長で一枚の成長ウエハしか得ら
れず、非能率的で大量生産に適していない。量産
化を図るためにも一度で数枚のウエハを同時に成
長させる必要がある。

本発明は複数のウエハを同時に成長させ、量産
化を図ることを目的としており、第２図ａ〜ｄに
本発明のカーボンボート（２枚成長用）を用いた
成長工程をボートの断面図で示す。同図ａは降温
開始前の状態を示しており、２枚の成長用基板２
は基板ホルダー１の溝と成長用溶液ホルダー８上
にセツトされている。第１図の溶液ホルダー３に
相当するものは第２図では成長用溶液ホルダー８
と溶液補助ホルダー９である。溶液補助ホルダー
９の各槽が溶液４で満されているのに対し、成長
用溶液ホルダー８は隔槽しか溶液４が存在しない
のもこのボートの特徴であり、第２図ｂに示すよ
うに、まず石英棒５によつて溶液補助ホルダー９
を図の様にスライドさせると、補助ホルダー９中
の溶液４は成長用溶液ホルダー８の空き槽を通し
て廃液槽１１へ落とされる。さらに、溶液補助ホ
ルダー９の槽と成長用溶液ホルダー８の空き槽と
が一致するまでスライドさせると、補助ホルダー
９中の溶液４に次いでカーボンブロツク１０も廃
液槽１１へ落とされる。この際、第２図ｃに示す
ように基板ホルダー１とカーボンブロツク１０と
の上面が平坦になるようにする。次に、同図ｃの
状態から石英棒７によつて成長用溶液ホルダー８
を押し、基板ホルダー１および溶液補助ホルダー
９の間をスライドさせる。成長用溶液ホルダー８
の槽に満たされた溶液はスライドによつて、それ
を上下にはさむ２枚の成長用基板２と第２図ｄの
ように接し、２枚同時に成長が行なわれる。さら
に、成長用溶液ホルダー８をスライドさせ、順次
接触させることによつて２枚の多層膜成長ウエハ
が得られる。

以上の様なカーボンボートを用いた結晶成長法
の特徴を述べる。第１の特徴は前述の通り、２枚
のウエハが同時に成長でき、非常に能率的である
ということである。量産化のための有効な方法で
ある。第２の特徴は超薄膜の膜厚の制御が容易で
あるということである。成長膜厚は成長開始温
度、過冷却度、冷却速度および成長時間だけでな
く、溶液の厚さにも大きく依存する。溶液の厚さ
を厚くすると成長は非常に速く、0.2μｍ程度の
膜厚の制御すら難しくなる。また、溶液の厚さを
１mm以下にすると成長速度は著しく低下し、0.1
μｍ以下の成長層でも再現性よく得られる。とこ
ろが溶液の厚さを初めから１mm以下にすると溶液
中の溶媒が全体的に十分撹拌されず、不均一な層
が得られる。従つて、成長開始前はできるだけ厚
い溶液を用い、溶液全体を均一な組成にした後、
溶液を薄くするのが最もよい方法である。本発明
によれば、成長開始前は成長用溶液ホルダー８と
溶液補助ホルダー９の槽中に、厚い溶液が用意さ
れ、均一な組成にした後、成長用溶液ホルダー８
の槽中の溶液のみを成長に用いている。成長用溶
液ホルダー８の厚みは任意に作製でき、この厚み
を２mmにすると、この槽中の溶液も２mmとなるが
溶液の上下に２枚の基板があり、両方に同時に成
長しているため実質的には１mmの溶液と見なすこ
とができる。この場合、前述のように0.1μｍ以
下の成長層も再現性よく得られるため、半導体レ
ーザの活性層などを成長させるのに最適である。
厚膜成長の場合は成長用溶液ホルダー８の厚みを
厚くすれば良い。

前述の実施例は２枚のウエハを成長させる方法
であつたが、本発明の場合、３枚のウエハを成長
させることもできる。第３図に示すように、廃液
槽１１の下に新たな基板ホルダー１２を置き、こ
の基板ホルダー１２をスライドさせることによつ
て廃液槽１１中の溶液に順次接触させ成長させ
る。この方法によれば３枚のウエハを平行して成
長でき、より能率的な結晶成長法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液相成長に用いるカーボンボー
トの断面図、第２図ａ〜ｄは本発明の液相成長方
法を示す工程図、第３図は本発明の液相成長装置
の他の実施例を示す断面図である。 １……基板ホルダー、２……成長用基板、３…
…溶液ホルダー、４……溶液、５……石英棒、６
……固定用石英棒、７……成長用溶液ホルダー用
石英棒、８……成長用溶液ホルダー、９……溶液
補助ホルダー、１０……カーボンブロツク、１１
……廃液槽、１２……基板ホルダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 廃液槽および基板保持部を有する基板保持体
   と、溶液排出用貫通孔および溶液成長用貫通孔を
   有する補助溶液保持体と、溶液保持部を有する主
   溶液保持体とが互いに摺動可能である液相エピタ
   キシヤル成長装置を用い、前記溶液保持部と前記
   溶液成長用貫通孔とを一致させて前記溶液成長用
   貫通孔に成長用溶液を充填し、その後前記溶液保
   持部と前記溶液排出用貫通孔と前記廃液槽とを一
   致させて前記溶液保持部内の成長用溶液を前記廃
   液槽に排出し、その後前記溶液成長用貫通孔と前
   記基板保持部とを一致させて前記溶液成長用貫通
   孔内の成長用溶液を基板に接触させることを特徴
   とする液相エピタキシヤル成長方法。 ２ 廃液槽および基板保持部を有する基板保持体
   と、溶液排出用貫通孔および溶液成長用貫通孔を
   有する補助溶液保持体と、溶液保持部を有する主
   溶液保持体とを備え、前記溶液保持部と前記溶液
   成長用貫通孔とが一致する状態と、前記溶液保持
   部と前記溶液排出用貫通孔と前記廃液槽とが一致
   する状態と、前記溶液成長用貫通孔と前記基板保
   持部とが一致する状態とが成立するように、前記
   基板保持部と前記補助溶液保持体と前記主溶液保
   持体とが互いに摺動可能に設置されていることを
   特徴とする液相エピタキシヤル成長装置。