JPS62176985A - 液相エピタキシヤル成長方法 - 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１ 本発明は液相エピタキシャル成長方法に係り、特に徐冷
法を用いた液相エピタキシャル成長方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 一般に、液相エピタキシャル法は徐冷法と温度差法とに
大別されるが、炉の構造が簡単である等の長所を有して
いる徐冷法が広く用いられている。

この徐冷法では、まず第６図（ａ）に示すように成長用
溶液６１及び基板６２を成長用治具（グラファイトボー
ト）６３内に収容し、この成長用治具６３を反応管６４
内に載置する。そして、電気炉６５によって反応管６４
を介して成長用溶液６１を一旦高温域にまで加熱した後
、炉内の温度を０．５〜ｂ させて成長用溶液６１に過飽和度を持たせる。

その後、成長用治具６３のスライダ６６をスライドする
ことにより成長用溶液６１と基板６２とを接触させてエ
ピタキシャル成長を行なう。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、炉内の温度を降下させると、反応管６４
や成長用治具６３等における熱伝導度の影響により、第
６図（ｂ）のように降温量始時には平坦であった炉内の
温度分布が時間と共に炉内中央部に載置された成長用治
具６３の位ｆｆｆｉＡを中心として次第に炉の長さ方向
に沿って山形の分布に変化し、乱れてしまう。その結果
、このような温度分布の下で基板と成長用溶液とを接触
させて結晶成長を行なった場合には成長用溶液もまた不
均一な温度分布を有しているために成長されるエピタキ
シャル層の膜厚が不均一なものになるという問題があっ
た。

本発明の目的は前記した従来技術の問題点を解消し、均
一な膜厚を有するエピタキシャル層を得ることのできる
液相エピタキシャル成長方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、徐冷法による液相エピタキシャル成長法
を種々検討した結果、均一な膜厚を右するエピタキシャ
ル層を得るためには成長用治具付近の温度分布が均一に
なるまで持った後にエピタキシャル成長を開始すること
が有効であることを見出した。

すなわち、本発明の液相エピタキシャル成長方法は、成
長用治具内に収容された成長用溶液を降温してこれに所
定の過飽和度を持たせた後、上記成長用治具の温度分布
が均一になってから上記成長用溶液を基板に接触させて
エピタキシャル成長させる方法である。

［作　用］ 以上のような成長方法とすることによって、例えば第６
図（ａ）及び（ｂ）における位置Ａ、Ｂ。

Ｃでの温度が等しくなってから成長用溶液と基板とを接
触させるので、接触時における成長用溶液の温度分布も
均一となっており、基板上に成長されるエピタキシャル
層の膜厚の均一化がなされる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る液相エピタキシャル成
長方法における炉内温度の時間変化を示すグラフであり
、第６図（ａ）の従来例と同様の成長装置を用いてＧａ
ＡＳ基板上に高純度のＧａＡＳエピタキシャル成長を行
なった。成長用治具は３インチ（７１３，２ｍ＋＋）サ
イズ基板用、反応管は外径１４０゜のちの、電気炉は３
ゾーン型の哲のを使用した。

まず、成長用治具内にＧａ　２００９　、　ＧａＡｓ多
結晶１５びを収容し、成長用治具を反応管内中央部にセ
ットする。さらに、反応管内の水素ガス置換を行なった
後、電気炉により反応管内をＴｏ　＝　８００’Ｃに昇
温してＧａの純化を行なう。次に、成長用治具において
原料溶液溜に収容されている成長用溶液をスライド操作
により深さ３ＨＲの成長用溶液溜に満たす。

そして、冷却速度０．５℃／ｍ１ｎｔ’　Ｔ　＋　＝　
７９６℃まで反応管内の温度を降下させる温度プログラ
ム１に従って電気炉の温度を制御して時刻ｔ１に降温を
開始する。炉内の中心温度２は温度プログラム１より時
間遅れを生じながら降下し、温度Ｔ１に安定するまで降
温開始の時刻ｔ１から１０分間程度を要した。さらに、
成長用治具両端の温度３は温度プログラム１より時間遅
れを生じると共にアンダーシュートを起こし、温度Ｔ１
に安定するまでに時刻ｔ１から２０分間以上を要した。

このようにして、降温開始から約２５分間かかって成長
用治具全域の温度が７９６℃±０．２℃となり、成長用
溶液に４℃の過飽和度を持たせた。

そこで、時刻ｔ１から２５分間後の時刻ｔ２に成長用治
具内のスライダをスライドさせ、成長用溶液と基板との
接触を行なった。このとき、成長用治具は十分に均熱化
されており、その中に収容されている成長用溶液の過飽
和度も一定となっているため、基板面上における成長速
度のばらつきは小さいものとなる。

成長用溶液と基板との接触を２分間行なった後、再び成
長用治具のスライダをスライドさせて成長用溶液とり板
とを分離さじ、成長を終了した。

以上のようにして基板上に成長させたエピタキシャル層
の膜厚を測定したところ、平均３．５虜であり、その面
内のばらつきは±５％以下であった。

また、同様のエピタキシャル成長を複数回実施して複数
個のエピタキシャルウェハを製造したところ、膜厚の平
均値のばらつきも小さく再現性に優れていることが確認
された。

なお、上記実施例では炉内温度をＴＯからＴ１まで速度
０．５℃／ｗｉｎで降下させる温度プログラム１を用い
たが、第２図のようにステップ状に降下させる温度プロ
グラム２１を用いてもよい。この場合には炉内の中心温
度２２及び成長用治具両端の温度２３は温度プログラム
２１より大きな時間遅れを生じて降下するが、上記実施
例と同様に温度２２及び２３が安定してから成長を開始
させればよい。

また、温度ＴｏからＴ１まで０，２℃／ｗｉｎ以下とい
う低速度で降下させる温度プログラムを用いれば、炉内
温度は温度プログラムからほとんど時間遅れを生じずに
降下するので上記実施例のように炉の温度をＴ１に下げ
た後、均熱化するために十分な時間をとらなくても済む
。

例えば、上記実施例と同様の装置を用い且つ第３図のよ
うに炉内温度を速度０．１℃／ｌｌ１ｉｎで降下させる
温度プログラム３１を用いて徐冷を開始した。

すると、炉内の中心温度３２及び成長用治具両端の温度
３３はほとんど温度プログラム３１と同様に降下し始め
た。このようにして約３０分間かけて成長用溶液に３℃
の過飽和度を持たせたところで、すぐに成長用溶液を基
板に２分間接触させ、成長を行なった。以上のようにし
て成長されたエピタキシャル層の膜厚を測定したところ
、平均３１ＩＲであり、その面内のばらつきを±５％以
内に押えることができた。

さらに、厚いエピタキシャル層を得るためには、徐冷し
ながら成長を行なう必要がある。この場合には、例えば
第４図の温度プログラム４１を用い、始めにステップ状
の降温を行なって成長用溶液に過飽和度を持たせ、炉内
温度４２が安定した後に成長を開始してから０．２℃／
１ｎ以下の速度で再び徐冷を始めればよい。

また、第５図のように段階状の温度プログラム５１を用
いることにより、各層の膜厚を十分に均一化しながら多
層成長させることもできる。

なお、本発明の方法はＧａＡｓを含む■−ｖ族化合物半
導体、　ＧａＭＡｓ等の混晶化合物半導体、　ｎ−ｖｉ
族化合物半導体とその混晶なとの液相エピタキシャル成
長に適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、次のごとぎ優れた
効果を発揮する。

（１）　　成長用治具の温度分布が均一となってから成
長用溶液と基板との接触を開始するので、成長されるエ
ピタキシャル層の膜厚の均一化を図ることができる。例
えば、３インチの大形サイズでありながら膜厚の面内ば
らつきが±５％以内という優れた品質のウェハを得るこ
とができる。

（２）　　この均一性はＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法により
得られるウェハと同程度の値を示しており、ＦＥＴ用等
のエピタキシャル成長を結晶性に優れた液相エピタキシ
トル法により実施することが可能となる。寸なわら、液
相エピタキシャル法の応用分野が拡大される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る液相エピタキシャル成
長方法における炉内温度の時間変化を示すグラフ、第２
図ないし第５図はそれぞれ他の実施例における炉内温度
の時間変化を示すグラフ、第６図（ａ）及び（ｂ）は従
来の問題点を示す説明図である。 図中、１は温度プログラム、２は炉内の中心温度、３は
成長用治具両端の温度である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）成長用治具内に収容された成長用溶液を降温して
   これに所定の過飽和度を持たせた後、上記成長用治具の
   温度分布が均一になつてから上記成長用溶液を基板に接
   触させてエピタキシャル成長させることを特徴とする液
   相エピタキシャル成長方法。
2. （２）上記成長用溶液に所定の過飽和度を持たせるため
   の温度降下が０．２℃／ｍｉｎ以下の速度を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液相エピタキ
   シャル成長方法。
3. （３）上記成長用溶液と上記基板との接触が、上記成長
   用溶液の温度を０．２℃／ｍｉｎ以下の速度で降下させ
   ながら行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の液相エピタキシャル成長方法。