JPS63112494A - 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］ 本発明は液相エピタキシャル成長方法に係り、特にスラ
イドボート法に関するものである。

［従来の技術〕 液相エピタキシャル法では良質のエピタキシャル層が得
られるため発光ダイオードや半導体レーザの生産レベル
でこの方法が広く用いられている。しかし、液相エピタ
キシャル法では、ＭＢＥ法やＭＯＣ’ＶＤ法に比べ成長
速度が速く、極薄のエピタキシャル層を均一かつ制御性
よく成長させるのは難しいと言われている。

例えば、ＧａＡｓのシミツトキーバリアダイオードの場
合には、ＧａＡｓｍ板上に厚さ２〜１０１ａのバッファ
層を成長させた後でさらにその上に厚さ０．２〜０．３
ｕ！Ｒの能動層を成長させなければならない。この能＠
層の厚さがそのままショットキーバリアダイオードの特
性に影響してくるため、０．２〜０．３−の厚さを均−
性及び再現性よく成長させなければならない。

ここで、従来用いられていたスライドボート構造を第８
図に示す。すなわち、台座８１上の基板ホルダ８２に基
板８３を保持させると共に原料ボルダ８４をスライドさ
せて原料溶液溜８５内の成長用溶液８６を成長用溶液ホ
ルダ８７の成長用溶液溜８８に分配した後、基板ホルダ
８２をスライドさせて成長用溶液溜８８内の溶液を基板
８３に接触させるものである。

このスライドボート構造における成長用溶液ホルダ８７
の肉厚は一般に２〜３履程度であり、薄いエピタキシャ
ル層を均一に再現性よく成長させるためには、成長用溶
液溜８８の下を速い速度で基板８３をスライドさせたり
、成長用溶液８６の過飽和度を複雑に制御していた。し
かし、それでも厚さ１１ＩＩＲ以下のエピタキシャル層
を工業的に安定に生産することは困難であった。

［発明が解決しようとする問題点］ これを解決する手段として、肉厚の薄い（ｉｓ以下）成
長用溶液ホルダを用いることは有効である。しかしなが
ら、成長用溶液ホルダの肉厚が薄くなると、成長用溶液
溜内に成長用溶液を分配して原料ホルダを戻した時にＧ
ａ等の表面張力が作用するために成長用溶液が成長用溶
液溜内に残留することができす、原料溶液溜に戻ってし
まうという問題がある。

そこで、成長用溶液ホルダ上部から圧力をかけて浅い溶
液溜内にＧａ溶液等を押し込むことも考えられるが、装
置が複雑になると共に１１２ガスによる清浄ができない
ためＧａ溶液等の純度が問題となる。

このため、浅い溶液溜内に成長用溶液を満たすように入
れるということは、液相エピタキシャル研究において大
きな課題であった。

本発明の目的は、前記した従来技術の問題を解消し、厚
さ１ｐ以下の極薄のエピタキシャル層を均一性よく成長
させることが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。

し問題点を解決するための手段〕 本発明の液相エピタキシャル成長方法は上記目的を達成
するために、基板を保持する基板ホルダの上に成長用溶
液溜を備えた成長用溶液ホルダと原料溶液溜を備えた原
料ホルダとが順次重ねられたスライドボートを用いて基
板上にエピタキシャル成長させる方法において、上記成
長用溶液ホルダを上部ホルダと下部ホルダとに上下に分
割すると共に原料溶液溜内の成長用溶液を成長用溶液ホ
ルダの成長用溶液溜内に分配した後、上部ホルダの成長
用溶液溜の上部を原料ホルダで閉塞した状態で上部ホル
ダと下部ホルダとを相対的に移動させて成長用溶液を分
割し、下部ホルダの成長用溶液溜内に分割された成長用
溶液を基板に接触させる方法である。

［作　用］ 以上のように成長用溶液ホルダを上部ホルダと下部ホル
ダとに上下に分割し、これらホルダの成長用溶液溜内に
成長用溶液を分配した後、上部ホルダの成長用溶液溜の
上面を閉塞した状態で上部ホルダと下部ホルダとを相対
的に移動させるので、このとき下部ホルダが厚さ１＃１
以下の肉薄のものであって溶液の表面張力が作用しても
下部ホルダの成長用溶液溜内に成長用溶液が満たされる
。

従って、この下部ホルダの成長用溶液溜内の成長用溶液
を基板に接触させることにより極薄のエピタキシャル層
を成長させることが可能となる。

すなわち、本発明は薄いエピタキシャル層を再現性よく
成長させるため、肉厚の異なる２枚の成長用溶液ホルダ
を使用し、深さが浅い成長用溶液溜に成長用溶液を満た
すように入れることができるようにしたものである。

なお本発明は、ＧａＡｓを含む■−ｖ族化合物半導体及
びＧａＭ　Ａｓなどの混晶化合物半導体、更に■−■族
化合物半導体とその混晶などの液相エピタキシャル法に
適用できる。

［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
長方法において用いられるスライドボートの構成図であ
る。台座１の上に基板ホルダ２゜下部溶液ホルダ３．上
部溶液ホルダ４及び原料ホルダ５が順次重ねられており
、各ホルダ２〜５はそれぞれ独立してスライドし得るよ
うに構成されている。基板ホルダ２の上面には基板保持
用凹部が設けられ、下部溶液ホルダ３及び上部溶液ホル
ダ４にはそれぞれ成長用溶液溜６及び７が、原料ホルダ
５には原料溶液溜８がそれぞれ設けられている。

また、下部溶液ホルダ３の肉厚は０．５＃ＩＩＩ＋、上
部溶液ホルダ４の肉厚は２．５Ｍである。

以上のような構成のスライドボートを用いてＧａＡＳエ
ピタキシャル層の成長を行なった。

まず、原料ホルダ５の原料溶液溜８にＧａ７５ｇ。

ＧａＡｓ　５ｇを収容すると共に基板ホルダ２の基板保
持用凹部に４０ａ＋　Ｘ　４０ｍのＧａＡｓ基板９を嵌
入保持させた。

次に、このスライドボートを反応管（図示せず）内に配
置し、反応管内の水素ガス置換を行なった後、外部の電
気炉（図示せず）により炉内を８００℃まで昇温した。

炉内温度が８００℃になったところで原料ホルダ５をス
ライドさせ、これにより原料溶液溜８内に収容されてい
た成長用溶液１０を各溶液ホルダ３及び４の溶液溜６及
び７に分配した（第２図参照）。

その後、原料ホルダ５を元の位置に戻しく第３図参照）
、上部溶液ホルダ４の溶液溜７の上部が原料ホルダ５の
下面により閉塞されている状態で上部溶液ホルダ４をス
ライドさせて下部溶液ホルダ３の溶液溜６内の成長用溶
液１０を分離した（第４図参照）。

次に、０．５℃／ｗｉｎの冷却速度で炉内を降温し、４
℃の過飽和度が付いたところで基板ホルダ２をスライド
させて基板９を下部溶液ホルダ３の溶液溜６内の成長用
溶液１０に２秒間接触させた（第５図参照）。

このようにして基板９上にＧａＡｓ１Ｊを成長させた後
、再び基板ホルダ２をスライドさせて基板９と成長用溶
液１０との分離を行なった（第６図参照〉。

この状態で炉内を室温まで降温した後、スライドボート
を反応管から引き出し、基板ホルダ２から製造されたエ
ピタキシャルウェハを取り出した。

このエピタキシャルウェハを片に襞間し、エピタキシャ
ル層をＳＥＭで測定して膜厚の均一性を調べた結果、膜
厚は０．３−±　０．０１−と薄い層が面内で均一に成
長できることが認められた。

また、第７図に示すように下部溶液ホルダ７１゜上部溶
液ホルダ７２及び原料ホルダ７３にそれぞれ複数の溶液
溜を設けることにより、基板７４上に多層成長を行なう
ことができ、さらに厚い結晶層の上に薄いエピタキシャ
ル層を成長させることもできる。

なお、肉薄の下部溶液ホルダはアルミナ、　ＳｉＣある
いはＳｉ等の割れにくい丈夫な材料から構成することが
望ましい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、次の如き優れた効
果を発揮する。

（１）　　深さ１Ｍ以下の溶液溜内に成長用溶液を満た
すことができ、その結果厚さ１μｓ以下の極薄のエピタ
キシャル層を均一に再現性よく成長させることが可能と
なる。

（２）　　従って、素子の製造歩留りが向上する。

（３）　　素子構造上薄いエピタキシャル層が重要とな
る素子が多くなって来ており、本発明は極めて有用なも
のとなる。

【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
長方法で用いられるスライドボートの構成図、第２図な
いし第６図は実施例を示す工程図、第７図は他の実施例
で用いられるスライドボートの構成図、第８図は従来の
スライドボートの構成図である。 図中、３は下部溶液ホルダ、４は上部溶液ホルダ、５は
原料ホルダ、６及び７は成長用溶液溜、９は基板、１０
は成長用溶液である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板を保持する基板ホルダの上に成長用溶液溜を備え
   た成長用溶液ホルダと原料溶液溜を備えた原料ホルダと
   が順次重ねられたスライドボートを用いて基板上にエピ
   タキシャル成長させる方法において、上記成長用溶液ホ
   ルダを上部ホルダと下部ホルダとに上下に分割すると共
   に原料溶液溜内の成長用溶液を成長用溶液ホルダの成長
   用溶液溜内に分配した後、上部ホルダの成長用溶液溜の
   上部を原料ホルダで閉塞した状態で上部ホルダと下部ホ
   ルダとを相対的に移動させて成長用溶液を分割し、下部
   ホルダの成長用溶液溜内に分割された成長用溶液を基板
   に接触させることを特徴とする液相エピタキシャル成長
   方法。