JPS63159290A - 液相エピタキシャル成長方法 - 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、半導体薄膜を基板上に成長させる液相エピタ
キシャル成長方法及び成長装置に関する・ｂのである。

［従来の技術〕 液相エピタキシ１１ル成艮方法で、Φ産１ｃ適するもの
としては、複数枚の液相エピター１シヤル成長用基板を
縦方向配列の状ｇｋ基板ボルダ−に内装し、該基板に液
相エピタキシャル成長用溶液を溶質となる原料結晶を加
えた状態で接触させてエピタキシャル層を成長させる方
法がある。

以下、第４〜第６図に基づいて説明する。これらの図に
おいて、１は成長用溶液ボルダ−１２は基板ホルダー、
３は成長用溶液回収ホルダー、４はｊ−シャッター、５
は下シヤツタ−，６は成長用溶液、７は原料結晶、８は
基板、９は成長用溶液６中溜、１０は溶液収容部、１１
はピストン、１２は微結晶である。

第４図に示づ液相エピタキシ１フル装置は、上シヤツタ
−３を引き、成長用溶液１を原料結晶７を加えた状態で
落下させ、基板８Ｊ：、にエピタキシャル層を成長させ
、成長後は下シヤツタ−５を引いて成長用溶液を成長用
溶液６中溜９に落下させて液相エピタキシ１１ル成長を
終了するものである。

第５図に示す液相エピタキシャル成長装置は、成長用溶
液６にその溶質となる原料結晶と、更に追加の原料結晶
７を加えた状態でピストン１１によって基板ホルダー２
内に押し上げ、基板８に接触させて成長を行ない、成長
終了時にはピストン１１を引き戻し、成長用溶液６を溶
液収容部１０に落下させて液相１ビタキシヤル成長を終
了する装置であり、この装置では、成長用溶液を再度利
用するのに、成長用溶液を移動させる必要なしに次の成
長操作を行なうことができるという長所を有している。

［発明が解決しようとする問題点コ ところが、Ｌ２第５図に示ず装置による方法では、例え
ば、ＧａＡＳの成長を例にとって説明すると、Ｇ　ＦＩ
　Ａ　Ｓの液相エピタキシャル成長を行なう場合に、溶
液収容部１０に、溶媒となる金属ガリウムと溶質となる
ＧａＡＳの多結晶およびキャリア濃度を制御づるための
ドーパントを入れる。この状態で臂温を行ない、金属ガ
リウム中にＧａＡＳの多結晶を追加の原料結晶７の分量
を含めて飽和状態まで溶かして成長用溶液６とする。次
にピストン１１により前記成長用溶液６を基板ホルダー
２内に押し上げ基板８と接触させ、温度を一トげ始めて
基板上にエピタキシャル成長を開始する。そして成長後
、ピストン１１を引き戻すことにより成長用溶液を溶液
収容部１０に落下させる。ここで加熱装置のスイッチを
切ることにより装置が冷却される。この場合、金属ガリ
ウム中に溶けていたＧａＡｓは０冷されることにより微
結晶１２となって第６図に示すように析出する。

これが、次の操作において、基板８を変換して昇温を始
めると金属ガリウム中には、ＧａＡｓの多結晶と微結晶
とが両方同時に溶は始め、ＧａＡＳの多結晶に基づく溶
解量の制御ができず、成長用溶液６中には、ＧａＡＳの
多結晶が溶けて微結晶１２が析出した状態で飽和溶液と
なってしまう。この状態の成長用溶液６がピストン１１
により押し上げられ、基板８に、いくつかの微結晶１２
が付着した状態で１ビタキシｔ？ル成長が始められると
、微結晶１２が付着した部分はエピタキシャル成長が異
状となりエピタキシャル成長法面欠陥を生じる。

さらに、スイッチが切られた装置が冷却中に微結晶の析
出が開始されると、エピタキシャル成長開始時には過飽
和度がくずれてしまう等のことがありこれらの点が問題
となっていた。

本発明の［］的は、上記問題点を解決し、表面欠陥がな
く、膜厚の均一な１ビタキシャル層を成長させることが
でざる液相］ニビタキシャル成長方法及び成長装置を提
供することにある。

［問題点を解決するための手段１ 上記目的を達成−４６成長方法は、基板を内装した基板
ホルダーの下部に溶液収容部を備え、該溶液収容部に成
長用溶液とその溶質となる原料結晶とを収納し、加熱操
作により前記基板上に１ピタキシャル層を成長させる液
相エピタキシせル成長方法において、先ず前記成長溶液
に１ｉ；口１結晶をｈ１１熱ＦＪ解させて未飽和の溶液
とし、次に原料結晶を追加溶解させて飽和溶液とし、し
かる後、原Ｆｌ結晶の追加を停止して温度を下げ、所望
の過飽和度の状態にした溶液をｌ’ｌｆｊ記基板ホルダ
ー内に押し上げて基板上にエピタキシャル層を成長させ
ることである。

また、上記目的を達成する成長装置は、複数枚の液相」
−ビタキシャル戒艮用基板を内装した３１３板ホルダー
の下部に、成長用溶液に対してその溶質となる原料結晶
を加えた状態の成長用溶液を、前記ホルダー内部に押し
−Ｅげあるいは引き下げ動作を行なう液位４岬機構゛を
有しかつ前記成長用溶液を収容する溶液収容部を備えた
液相エピタキシセル成長Ｖ装置において、前記液位昇Ｒ
機構が、前記溶液収容部に設けられたシリンダー部とそ
れに係合するピストンからなり、前記シリンダー部の内
壁部に追加する原料結晶の収容部が設けられているもの
である。

［作　　用］ この発明では、先ず、溶液収容部内に収容され溶解して
いる成長用溶液が、これに溶解させる原料結晶が未飽和
状態であるようにして液相エピタキシｔ・ル成長に適す
る温度まで上昇させ、しかる後に、追加の原料結晶を前
記未飽和の成長用溶液に接触させて、過飽和状態に溶解
させ、これを基板ホルダー中に押し上げ、次いで温度を
下げながら基板上にエピタキシャル層を成長させるので
、原料結晶の微粒子に基づく欠陥の発生を防いで良好な
エピタキシャル成長を行なわけることができる。

［実　施　例コ 以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。第１
〜第３図は木発用の液相エピタキシセル成長装詣の−・
実施例の断面図である。これらの図において、第４〜第
６図と同一・部分、または、同一に作用する部分には同
一符号が付してあり、１３は原料結晶の収容部、１４は
ピストン１１が摺動するシリンダー部である。

この実施例が従来の液相エピタキシャル成長装置と異な
るところは、成長用溶液６に溶質となる原料結晶を加え
た状態の成長用溶液基板ホルダ−２内部に押し上げある
いは引き下げ動作を行なう液位胃４’Ｆ　ＩＩ構が、溶
液収容部１０１．：設けられたシリンダー部１４とそれ
に係合づるピストン１１とからなり、シリンダー部１４
の内壁部に、追加する原料結晶の収容Ｎ１１３がｇｆＪ
　番ｆられている点である。

即ち、第１図に示づように、溶液収容部１０には、例え
ば成長用溶液６に金属ガリウムを用い、これにＧａＡＳ
の多結晶をその岳が全部溶解しても、成長用溶液に対し
て未飽和状態であるように添加して収容する。また、追
加する原料結晶の収容部１３にはＧａＡｓの多結晶７を
収容する。そしてビス］−ン１１を、成長用溶液６とＧ
ａＡｓの多結晶７とが接触しないところまで押し込んだ
状態とＪる。この状態の液相エピタキシャル成長装置を
、加熱炉内の反応管内部に設置し、水素ガスを送入し、
成長温度まで品温する。そして金属ガリウム中にＧａＡ
Ｓの多結晶をすべて溶解させた状態で、第２図に示すよ
うにピストン１１を引き、原料結晶の収容部１３内の追
加をＧａＡＳの多結晶７と未飽和の成長用溶液６とを接
触させて成長用溶液を飽和状態にする。その後、再び第
１図に示りようト：ピストンを押し込んで成長用溶液６
と原料結晶のＧａＡＳの多結晶７とを離間させ、この状
態で加熱炉の温度を下げ始め、所望の過飽和度の状態に
したところで第３図に示すようにピストン１１を押し込
み、成長用溶液６を基板ホルダー８内に押し上げて基板
８ｔにエピタキシャル成長を開始し、［１的のＦＡ厚に
成長したところでビス［・ン１１を引き成長用溶液６を
溶液収容部１０に落下させ基板８と成長用溶液６とを分
離する。

その後冷却を行ない室温に戻す。これで第１回目の作業
は終了する。

第２回目の作業は、基板８を交換後、第１回目」と同様
に行なわれる。その場合成長用溶液６は第１回口の成長
でＧａＡＳを消費したため未飽和状態となり、溶液収納
部１０内の微結晶はづべて溶解してしまい、障害となる
ことがなく、順次良好なエピタキシャル成長を繰り返す
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、作業路ｒ時の冷
却に伴って発生づる原料結晶の微粒子による障害を完全
に防止し、表面欠陥がなく、がっ、膜厚の均一なエピタ
キシャル層を成長させ得るという工業的効果を奏するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜第３図は本発明の一実施例の液相エピタキシャル
成長装置の操作を説明する断面図、第４〜第６図は従来
例の液相エピタキシャル成長装置の操作を説明する断面
図である。 １：成長用溶液ホルダー、 ２：基板ホルダー、 ３：成長用ｄ液回収ホルダー、 ４：十シャッター、 ５：Ｔシャッター、 ６：成長用溶液、 ７：追加の原料結晶、 ８：基　　　板、 ９：成長用溶液回収溜、 １０：溶液収容部、 １１：ピストン、 １２：微　結　晶、 １３　：　ｉｌ’ｉ加の原料結晶の収容部、１４ニジリ
ンダ−０ 見　１　図 ？

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板を内装した基板ホルダーの下部に液位昇降機
   構を有する溶液収容部を備え、該溶液収容部に成長用溶
   液とその溶質となる原料結晶とを収納した状態で加熱装
   置内の反応管内部に設置し、加熱操作により前記基板上
   にエピタキシャル層を成長させる液相エピタキシャル成
   長方法において、先ず前記成長用溶液に原料結晶を加熱
   溶解させて未飽和の溶液とし、次に原料結晶を追加溶解
   させて飽和溶液とし、しかる後、原料結晶の追加を停止
   して温度を下げ、所望の過飽和度の状態にした溶液を前
   記基板ホルダー内に押し上げて基板上にエピタキシャル
   層を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）複数枚の液相エピタキシャル成長用基板を縦方向
   配列の状態に内装した基板ホルダーの下部に成長用溶液
   に対してその溶質となる原料結晶を加えた状態の成長用
   溶液を、前記基板ホルダー内部に押し上げあるいは引き
   下げ動作を行なう液位昇降機構を有し、かつ前記成長用
   溶液を収容する溶液収容部を備えた液相エピタキシャル
   成長装置において、前記液位昇降機構が、前記溶液収容
   部に設けられたシリンダー部とそれに係合するピストン
   とからなり、前記シリンダー部の内壁部に、追加する原
   料結晶の収容部が設けられていることを特徴とする液相
   エピタキシャル成長装置。