JPH03136236A - 液相エピタキシャル成長方法及び成長装置 - 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」 この発明は電子デバイス、光デバイスに用いる多層構造
のエピタキシャル層をＱａＡＳ基板の表面に形成させる
液相エピタキシャル成長方法及び成長装置に関するもの
である。

「従来の技術」 従来から半導体基板、特に化合物半導体基板の表面に多
層構造のエピタキシャル層を成長させるにはスライドボ
ートを用いた液相エピタキシャル成長法が行われている
。

この液相エピタキシャル成長は、第５図に示すように、
カーボン基体１と複数個の開口部９（融液溜め）をもう
けた基体２の間に半導体基板４、例えばＧａＡｓ基板４
を固定したスライダー３を挿入する。北方の基体２の開
口部９にはそれぞれにエピタキシャル成長させる原料の
融液すなわち第１原料融液５、第２原料融液６・・・・
・・を収容する。

エピタキシャル成長をさせる１こは第２図に示したよう
な温度プログラムを用いる。すなわち半導体基板と原料
融液を温度Ｔ１　　に昇温し、温度が安定した後スライ
ダー３を移動して半導体基板を第１原料融液５に接触さ
せる。次いで温度をＴ１からＴ２に降温させると第１原
料融液５が半導体基板４の表面に結晶して成長し、エピ
タキシャルの第１層目が形成される。次いでスライダー
３を移動して半導体基板４を第１原料融液５から分離し
て第１原料融液５と第２原料融液６の間に半導体基板を
待機させて温度をＴ３まで昇温し、温度が安定するとス
ライダー３を移動して半導体基板４を第２原料融液６と
接触させて、温度をＴ３からＴ４まで降温するとエピタ
キシャル層の第２層目が形成される。この工程を第３．
第４と繰り返すことにより多層構造のエピタキシャル層
を形成することができる。

「発明が解決しようとする課題」 前記従来のスライドボート法でエピタキシャル成長を行
うと、エピタキシャル層を形成させた後、スライダーを
移動して半導体基板を分離すると基板表面に原料融液が
部分的に残留する。残留融液があると、基板を次ぎの原
料融液に移動して接触させる前の昇温工程で残留融液の
ある部分のエピタキシャル層が溶融し、エピタキシャル
層の結晶が乱れたりしてエピタキシャル成長した基板の
歩留が著しく低下するという課題があった。

「課題を解決するための手段」 この発明は基板（ウェーハ９表面に多層構造のエピタキ
シャル層を形成する液相エピタキシャル成長方法におい
て、固定した平板状のカーボン基体と複数の開口部のそ
れぞれに原料融液を収容したカーボン基体との間に上側
にＧａＡｓ多結晶を収容したスライダーをもうけ、また
開口部を有する基体の下側に半導体の単結晶基板（ウェ
ーハ）を下側に収容したスライダーをもうけた構造の装
置を用いるものである。そして装置の温度を上昇して安
定したのち下側のスライダーを移動して基板を原料融液
の上側表面に接触させて降温し第１層のエピタキシャル
成長をさせ５次いでそのままの状態で下側のスライダー
を移動してＧａＡｓ多結晶を原料融液の下側に接触させ
つつ昇温し、上側のスライダーを移動して基板を第２原
料像液に接触させて降温して第１エピタキシャル層の表
面に第２のエピタキシャル層を成長させる。この操作を
繰り返して多層構造のエピタキシャル成長層を形成せし
めることを特徴とする液相エピタキシャル成長方法及び
装置である。

以下具体例の図面を用いて本発明を説明する。

第１図は本発明に用いる装置の例の断万図であり、従来
の装置を示す第５図と同じ部分には同じ符号をふしであ
る。図面のように、２枚のカーボン基体、即ち平板状の
基体１と複数の原料融液を収容する開口部９を有するカ
ーボン基体２をもうけ、その間にＱａＡＳ多結晶１１を
上側に固定したスライダー１０がもうけられている。カ
ーボン基体２の丘には下側に半導体基板（ウェーハ）４
を固定したスライダー３がもうけられている。従って各
スライダー５，４を移動すると原料融液の上側表面は半
導体基板４と接触し、下側表面はＧａＡｓ多結晶が接触
する。

本発明ではこのような装置を用いて、基板４を原料融液
に接触させて下面にエピタキシャル層を成長させたのち
、原料融液のｈｉに基板が接触している状態で下側のス
ライダー１０を移動してＧａＡｓ多結晶１１を接触させ
て昇温する。温度が安定するとスライダー３を移動して
基板４を次ぎの原料融液に接触させて降温して次のエピ
タキシャル層を形成する。このようにして順次多層のエ
ピタキシャル層を形成する。

「作用」 第１図に示すような装置により多層のエピタキシャル層
を成長させるには第２図に示すような温度プログラムを
用いる。

すなわち先ず温度を、第２図の示すＴ１　に安定させて
スライダー３を移動してＧａＡＳ基板４を第１原料融液
５に接触させてＴ２まで降温させると第１層のエピタキ
シャル成長層が形成される。

次ぎにスライダー３すなわちＧａＡＳ基板４を移動する
ことなしに、スライダー１０を移動してＧａＡＳ多結晶
１１を第１原料融液５の下側に接触させる。そうすると
第１原料融液５内の温度の揺らぎにより原料融液内にＧ
ａＡＳクラスター（微小な分子の結合体）が形成される
。このクラスターは原料融液内の比重差によって原料融
液の上部に上昇する。従って原料融液の上部では過飽和
（ＡＳの）、下部で未飽和という状態が作りだされ、上
部の基板表面ではエピタキシャル層が成長しようとし、
下部ではＧａＡＳ多結晶が溶融しようとする現象が発生
する。ここで基板の表面でのエピタキシャル層が成長し
ようとする成長速度を相殺するように原料融液の温度を
所定の昇温レートで１昇させると、基板表面にエピタキ
シャル成長をさせずにＴ、まで昇温することができる。

次ぎにスライダー３によってＧａＡＳ基板を移動して第
２原料融液６と接触させて温度をＴ３からＴ４　まで降
温すると第２層のエピタキシャル層を形成することがで
きる。この工程を繰り返すと多層構造のエピタキシャル
層を形成することができる。

以北のように本発明の装置と方法を用いると、原料融液
からＧａＡＳ基板を分離して部分的に原料融液が残留し
た状態で昇温するという工程がない。

従って昇温時に既存のエピタキシャル層が部分的溶融等
によって結晶が乱されず、多層エピタキシャル成長した
基板の歩留の低下という課題を解消することができる。

「実施例」 第１図の装置を用い、第４図に示すような温度プログラ
ムを用いて、第５図に示すようなシングルへテロ構造の
２層エピタキシャル成長層を有する発光ダイオード用の
基板を造った。

第１原料融液として１００ｇのＱａ中にＧａＡｓを８ｇ
、Ｚｎ５０＃およびＡＩ　を３００ダを投入した原料融
液を、第２原料融液として１００ｇのＱａ中にＧａＡＳ
７　ｇ＋　　Ｔｅ　０．５１１Ｐ、　　ＡＩ　　６００
ｍｇを投入した原料融液を用いた。下側のスライダーに
は１０ｇのＧａＡＳ多結晶を収容した。

上側のスライダーにＱａＡＳ基板をとりつけ、第４図に
示すように、Ｔｌ−９００°Ｃとし温度安定後に第１原
料融液に接触させてＴ２−８５０°Ｃまで降温速度１°
Ｃ／ｗで降温してエピタキシャル成長をさせてエピタキ
シャル層の第１層を造った。

次ぎにＧａＡＳ多結晶を原料融液に接触させて昇温速度
０．０１°Ｃ／躯でＴＳ−８７０°Ｃまで昇温した。

次いでＧａＡＳ基板を移動して第２原料融液に接触させ
て降温速度１°Ｃ／釧でＴ４−６００°Ｃまで降温して
第２層のエピタキシャル層を成長させた。

比較のため同じＧａＡＳ基板（ウェーハ）を用いて、従
来方法のように、第１層のエピタキシャル成長をした後
、ＧａＡＳ多結晶を第１原料融液に接触させることなく
ＧａＡＳ基板を原料融液から分離した状態でＴ２−８５
０°ＣからＴ３−８７０°Ｃまで昇温し、次いで第２原
料融液に接触させて降温して前記と同様のシングルへテ
ロ構造の２層エピタキシャル層を有する基板を造った。

得られたエピタキシャル層を有する基板（ウェーハ）か
ら発光ダイオードを造った。ウェーハー枚から１０００
個のＬＥＤチップを抜き取り、輝度を測定して比較した
。その際に５００ｍｃｄ以下のチップを不良品とした。

結果は次表の通りであった。

表 この結果から本発明の方法を用いると従来方法に比し不
良チップ数が少なく、歩留が向上することが分かる。

「発明の効果」 以上に詳しく説明したように本発明の方法および装置を
用いると、多層構造のエピタキシャル成長層を有する基
板を造る時にエピタキシャル成長工程の間に、前にでき
たエピタキシャル層を残留する原料融液による溶融等に
より害することなく次きのエピタキシャル層を成長する
ことができ、多層構造のエピタキシャル層を作製する時
に高歩留のウェーハの製造が可能となる効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の断面を示す概念図
、第２図は多層構造のエピタキシャル成長をさせる時の
温度プログラムを示すグラフである。第３図は実施例の
場合のシングルへテロ構造のエピタキシャル成長をさせ
る場合の温度プログラムを示すグラフであり、第４図は
シングルへテロ構造のウェーハの断面を示す説明図であ
る。第５図は従来の液層エピタキシャル成長装置の断面
を示す概念図である。 １：カーボン基体 ２：開口部を有するカーボン基体 ３．１０ニスライダー ４＋　　１４　：　ｏａＡｓ基板（ウェーハ）５、　６
．　７．　８：原料融液 ９：開口部　　　　　１１　：　ＧａＡＳ多結晶１２．
１３：エピタキシャル成長層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＧａＡｓ基板（ウェーハ）表面に多層構造のエピタ
   キシャル層を形成する液相エピタキシャル成長方法にお
   いて、複数の開口部に所定の原料融液を収容した基体内
   の第１原料融液の上側表面に基板を接触させて降温して
   第１層のエピタキシャル層を成長させた後、該原料融液
   の下側の表面にＧａＡｓ多結晶を接触させ上側が基板と
   接触した状態のまま昇温し、次いで基板を移動して第２
   原料融液の上側表面に基板を接触させて降温して第２層
   のエピタキシャル層を成長させる工程を繰り返すことを
   特徴とする液相エピタキシャル成長方法 ２、ＧａＡｓ基板（ウェーハ）表面に多層構造のエピタ
   キシャル層を形成する液相エピタキシャル成長装置にお
   いて、固定した平板状のカーボン基体と複数の開口部の
   それぞれに原料融液を収容したカーボン基体との間にス
   ライドさせると原料融液と接触するＧａＡｓ多結晶を上
   側に収容したスライダーを有し、また開口部を有するカ
   ーボン基体の上に半導体の単結晶基板（ウェーハ）を下
   側に固定したスライダーを有する２つのスライダーをも
   つことを特徴とする液相エピタキシャル成長装置 ３、請求項２の装置を用いて、第２層以降の成長を行う
   前に原料融液の上側にＧａＡｓ基板、下側にＧａＡｓ多
   結晶を接触させた状態で成長装置を昇温させることを特
   徴とする請求項１記載の液相エピタキシャル成長方法