JPS62270489A - 液相エピタキシヤル成長装置用ボ−ト部材 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明はインジウム−ガリウム−砒素−リン等の化合
物半導体の液相エピタキシャル成長をする際に用いられ
るボート部材に関する。

（従来の技術とその問題点） 液相エピタキシャル成長装置は第６図に示す構造である
。すなわち、エピタキシャル成長用溶液を収容する液溜
めを有するボー）（ＩＬ単結晶板を載せて該ボート内を
移動させるためのスライダー（２）、これらの部材を収
める石英反応管（６）、該石英反応管に付属された水素
ガス供給管（８）、石英反応管全加熱するための電気炉
（１１）などから構成されている。

この装置の使用法は、ポートの液溜めにエピタキシャル
成長用各種母液の原料となる金属塊を入れておき、スラ
イダーのくぼみにインジウム・リン、ガリウム・ヒ素な
どの単結晶板を載せて石英反応管に設置し、水素ガスを
通じながら石英反応管を所定の温度に加熱し、原料金属
塊を溶融させて母液としたのち、スライダー全移動させ
ることによって、単結晶板上に順次、組成の異なるエピ
タキシャル成長をさせるものである。

液相エピタキシャル成長装置のボート部材、すなわち、
ポート本体、スライダー、ボート責などの材料は高純度
で緻密質の黒鉛が用いられている。

黒鉛は耐熱衝撃性が大きく、熱伝導率が高く、また種々
の金属と反応しにくい特長があるので、このようなボー
ト部材として適している。しかしながら、黒鉛はその表
面に開気孔が存在することと、表面から黒鉛の粉末が離
脱しやすいという欠点がある。開気孔が存在するとその
部分に水分、炭酸ガスなどの不純物が吸着、あるいはヒ
素、リン等が堆積するので、これら不純物等がエピタキ
シャル成長時にエピタキシャル膜に触れるので、エピタ
キシャル膜の特性が悪化しがちである。

開気孔をなくするため、使用する黒鉛を高密度化する試
みがなされているが、開気孔率ｔ−５％程度まで低下さ
せることが限界であり、開気孔全完全になくすることは
できない。なお、ここで開気孔率とは黒鉛表面の開気孔
の容積合計の黒鉛部材容積に対する割合である。ボート
部材をガラス状カーボンの加工により作成する試みもな
されたが、ガラス状カーボンは非常に硬く、加工が困難
なため、このような方法で精度が要求される液相エピタ
キシャル成長用ボート部材を作成することは不可能であ
った。

また、黒鉛粉末の離脱が生ずると黒鉛がエピタキシャル
膜の中に混入し、その特性に悪影響を与えるが、その防
止策はなかった。

この発明は表面に開気孔が存在せず、１だ、表面から黒
鉛の粉末の離脱のない液相エピタキシャル成長製餅のボ
ート部材を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは前記目的を達成するために黒鉛からなるボ
ート部材の表面被覆について種々検討した結果、ボート
部材の表面に有機重合体の熱分解生成物からなるガラス
状炭素による被覆を施すことによシ、前記欠点が解消す
ることを見出し本発明を完成するに至った。

すなわち、この発明は有機重合体の熱分解生成物からな
るガラス状炭素による被覆が施されたこと全特徴とする
液相エピタキシャル成長装置用ボート部材である。

以下、この発明について詳しく説明する。

この発明で用いられる有機重合体は、塩化ビニル樹脂、
ポリビニルアルコール、油溶性フェノール樹脂、アルキ
ルフェノール樹脂、塩素化パラフィン、塩素化ポリゾロ
ピレン、酢酸ビニル樹脂またはポリカーボネート樹脂な
どである。とくに不純物の面から上記のうち塩化ビニル
樹脂が好ましい。

これら有機重合体の熱分解にはその種類を問わず粒状品
又は粉末を、不活性雰囲気例えばアルゴンガス中で２０
０〜５００°Ｃで３０分以上加熱して行う。しかしなが
ら、完全には炭化させないことが好ましい。

この加熱の望ましい温度・時間は加熱装置および有機重
合体の種類によって異なるが、分解生成物の炭素原子と
水素原子の重量比（以下Ｃ／Ｈ比という〕が結果的に０
．８〜１．５、好ましくは０．９〜１．２の範囲に入る
よう実験により定めればよい。

このようにして得られるピッチ状物質（以下、ＰＣ物質
という）に溶剤會加えて溶解させ、濃度２００〜５０　
Ｄ　９／ｌの浴液を作る。溶剤は溶解性の点から脂肪族
塩素系の溶剤が好ましい。不溶解物が残ればろ過して不
溶解物を取除く。とくに、ひび割れ防止効果金高めたい
場合には前記溶液に骨材として黒鉛、炭化珪素などの耐
熱性無機質粉末を配合することも好ましい。

前記溶液をボート部材の表面に塗布する。ボート部材は
市販の密度１．７〜１．９９　／　ｃｍ３の黒鉛ブロッ
クを加工したものがよい。塗布の方法は超音波含浸、は
け塗り、スプレー、浸漬などである。

塗布した後に比較的低温（５０〜１００°Ｃていど）で
乾燥することが好ましい。

ついで、窒素、アルゴンなど不活性雰囲気下で８００〜
１３００℃で６０分以上の加熱・焼成を行なって黒鉛部
材表面のＰＣ物質をガラス化させる。

このようにして得られたボート部材は表面が硬く、かつ
開気孔が完全に埋められ緻密で高純度１層で覆われるた
め、黒鉛粉末の離脱がなく、さらに内部からの不純物の
揮散もなく、また開気孔への不純物のと９こみ全完全に
押えることができる。

（実施例） 以下、実施例および比較例により説明する。

実施例 第１図および第２図に示す液相エピタキシャル成長装置
のボート部材すなわちボート本体１、スライダー２およ
びポート蓋３會高純度黒鉛（イビデン株式会社製Ｔ−６
Ｐ、密度１．９０　ｇ／口３）の機械加工により次のと
お夛作成した。すなわち、ボート本体は全長１５０ｍ、
幅２ｏｌ１１１高す２゜朋の直方体に角形の穴ｔ−４つ
穿ち、溶液溜め４とした。

ポート本体の底面近くにボートの長手方向にスライダー
２ｔ−挿入する隙間を設げた。溶液溜めには底がなく、
挿入されたスライダーによって溶液の流出が妨げられる
構造となっている。スライダーは幅１５龍長さ６００朋
、厚さ６趨の帯状であり、単結晶板を載せる複数のくぼ
み５′ｆｃあげた。ボート蓋３は１５龍×１５朋×６關
の板状で、蓋のずれを防ぐためにその裏面周辺は薄くし
た。

塩化ビニル樹脂粉末（を気化学工業株式会社ｓ５５−１
１０）１ｆｌＯを容積１リツトルの石英フラスコに入れ
、窒素ガス雰囲気下３９０℃の温度で２時間加熱するこ
とによって塩化ビニル樹脂金熱分解させた。得られたＰ
Ｃ物質のＣ／Ｈ比はＣＨＮコーダーによる測定の結果、
１．０５であった。

ＰＣ物質をボールミル（ポットの内壁およびポールの表
面はナイロンで被覆）を用いて軽く粉砕し、直径１龍て
いどの粒子にした。この粒子ｅトリクレンに溶解し、濃
度３０　［）　Ｅｌ／ｌの溶液にした。この溶液をナイ
ロン製はげを用いて前記黒鉛部材の表面に塗布した。

ついで、ＰＣ物質で被覆した各部材を電気炉に入れ、窒
素雰囲気下１２００℃の温度で６ｏ分間加熱・焼成を行
ない、被覆されたＰＣ物′Ｘをガラス化させた。被覆前
後の重量変化からガラス状炭素の被覆量を算出し、被覆
量が６〜／□□□２になるまでＰＣ物質の塗布・焼成金
繰り返し行なった。

このようにし′Ｃ得られたポート部材ｔ−ｉ立てて、第
３図に示す液相エピタキシャル装置内に設置し、下記の
とお９　ＧａＡｓのエピタキシャル成長上行なった。す
なわち、ポート本体１の溶液溜め４に室温でガリウムの
塊を入れボート蓋３を載せた。スライダー２には溶＆満
製原料用のＧａＡｓ基板とエピタキシャル成長対象のＧ
ａＡｓ基板金基板素置まず、溶液溜めの底がいずれの基
板にも接しない位置に来るようにスライダー全調節した
ボート部材を石英反応管６内に入れ、石英反応管を真空
にした。つぎに、高純度の水素を流し、電気炉１１の温
度を上昇させた。ガリウムが溶けた後、まず、溶液溜め
の下に原料用のＧａＡｓ基板を移動させ、ガリウム中に
ＧａＡｓ　ｆ飽和させた後にガリウム溶液の冷却全開始
した。つぎに溶液溜めの下にエピタキシャル成長対象の
ＧａＡＳ基板を移動させ、一定速度で冷却金続けて基板
上にＧａＡｓ　ｆ成長させた。

なお、ここで用いたＧａＡ３単結晶板はＬＥＣ（Ｌｉｑ
ｕｉｃＬ　Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ　Ｃｚｏｃｈｒａ
ｌｓｋｉ　）法で作られたノンドープ半絶縁性ＧａＡｓ
基板（（１００）面かう＜１１０〉方向に２°オフカツ
ト）を用い、エピタキシャル成長対象のＧａＡ、８基板
は片面鏡面仕上げとした。成長開始温度は７００°Ｃ１
初期過冷却の温度は１０°Ｃ１温度降下速度は０．７℃
／分、エピタキシャル膜の成長速度は５μｍ／時であっ
た。

同一方法、同一条件で上記エピタキシャル膜の成長ｔ−
５回行なった。得られたエピタキシャル膜について下記
■、■の方法で導電型の確認、エピタキシャル膜のキャ
リアー濃度、移動度、含有炭素濃度および含有酸素濃度
の測定を行なった。これらの結果は表に示すとおりであ
る。

■　導電型の確認・キャリアー濃度の測定・移動度の測
定法 定電流電源部（ケースレー社製２２０型）、スイッチン
グマトリックス部（ケースレー社製７０５８型）、電圧
測定部（ケースレー社製１９５型）およびマグネット部
（三菱製鋼社製）よジなるファ７．デル・パ＋７　（Ｖ
ａｎ　ａｅｒ　Ｐａｕｗ　）測定装置音用い、印加電流
ｉｎＡ、印加磁場５にガウス、温度３０［ｌＫの条件で
測定した。

■　含有炭素＃に度・含有酸素濃度の測定法イオンマイ
クロアナライザー（日立製作所製ＩＭＡ　２型）を用い
、炭素は酸素イオンスパッタで全イオン電流２ｎＡの条
件で、酸素はアルゴンイオンスパッタで全イオン電流２
　ｎＡの条件で測定した。

比較例 ボート部材は実施例と同じ形状・寸法に作成したが、ガ
ラス状炭素による被覆を施すことなく、フロン溶剤で洗
浄を行なったものを組立てて用いた。実施例と同一条件
でエピタキシャル膜の成長を５回行ない、得られたエピ
タキシャル膜の特性を測定した。これらの結果は表に示
すとおシである。

以上の結果から、本発明のガラス状炭素による被覆が施
されたボート部材を用いると、得られるエピタキシャル
成長膜は導電型がｎ型で、キャリア濃度が小さく、移動
度が大きく、含有炭素・酸素濃度が小さくなることが明
らかである。これに対し、ガラス状炭素による被覆が施
されていないボート部材を用いると、エピタキシャル成
長膜は導電型がｐ型になり、キャリア濃度が大きく、移
動度が小さく、含有炭素・酸素濃度が大きくなる。

（発明の効果） 本発明の液相エピタキシャル成長装置用黒鉛部材は表面
に開気孔がないので、水分等の吸着が起らず、また、黒
鉛粉末の離脱がないので、これらに起因するエピタキシ
ャル成長膜の特性の悪化がなく、エピタキシャル成長膜
の品質を高く保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のボート部材の１例の縦断面図である。 第２図は本発明のボート部材の１例の斜視図である。 第６図は液相エピタキシャル成長装置の断面図であり、
本発明のボート部材の使用法を示すものである。 符号　１・・・ボート本体、２・・・スライダー、３・
・・ポート蓋、４・・・溶液溜め、５・・・くぼみ、６
・・・石英反応管、Ｔ・・・真空ポンプ接続管、８・・
・水素ガス供給管、９・・・排気管、１０・・・スライ
ダー操作棒、１１・・・電気炉 ％針山願人　電気化学工業株式会社 手続ｊｑＩＰ　ｆｆ１Ｅ書 昭和６１年６Ｊｌ１７１Ｆ＋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　有機重合体の熱分解生成物からなるガラス状炭素によ
   る被覆が施されたことを特徴とする液相エピタキシャル
   成長装置用ボート部材。