JPH03270127A - 半導体結晶成長装置 - 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】 ［！Ｒ要］ 結晶成長用基板上に結晶を成長させる半導体結晶成長装
置に関し、 結晶成長用基板上で膜厚の均一な結晶を液相エピタキシ
ャル成長させる半導体結晶成長装置を提供することを目
的とし、 結晶成長用基板を載置する基板ホルダと、前記基板ホル
ダの結晶成長用基板載置領域の周囲に近接して埋め込ま
れた複数の第１電極と、前記結晶成長用基板載置領域か
ら所定方向に離れた所定位置の前記基板ホルダに埋め込
まれた第２の電極と、結晶成長用溶液が入れられ一列に
並んで配置された複数の結晶成長用溶液槽を有し、前記
基板ホルダ上部を前記複数の結晶成長用溶液槽が並んだ
方向にスライド可能な溶液スライダと、前記溶液スライ
ダをスライドし、前記各結晶成長用溶液を前記結晶成長
用基板と前記複数の第１電極と前記第２電極に接触させ
、前記複数の第１電極のうち少なくとも１つの第１を極
と前記第２電極とを切換えなから通電して前記結晶成長
用溶液に′ｔＬ流を流し、前記結晶成長用溶液中の溶質
を輸送する溶質輸送手段とを備え、前記結晶成長用基板
上に結晶を順次液相エピタキシャル成長さぜるように梢
成し、又は溶質を補給する複数の補給パスを設けて液相
エピタキシャル成長させるように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は結晶成長用基板上に結晶を成長させる半導体結
晶成長装置に関する。

近年、光通信の高速化に伴い、多重量子井戸補遺＜ＭＱ
Ｗ）を活性層に用いた半導体レーザなどの発光素子が提
案されている。しかしながら、この多重量子井戸ｔ／ｆ
４遣に対しては、半導体結晶成長の複雑な積層補遺の形
成工程において、熟に対する相互拡散による劣化の影響
を考吃する必要かある。従って、多重量子井戸補遺を形
成した後の半導体基板の結晶成長工程は、熱拡散による
多重量子井戸補遺の劣化を防止するために、できるだけ
低温短時間で結晶成長を行う必要がある。

また、光半導体デバイスや高速半導体デバイス等に用い
る半導体基板として、混晶半＠体の適用範囲を広げるた
めに格子定数を自由に制御した半導体基板か必要とされ
る。このため３元以上の均一な組成の混晶バルクを結晶
成長させることができる半導体結晶成長装置が求められ
ている。

［従来の技術］ 化合物半導体を用いたデバイス、特に光通信用の発光素
子または受光素子は、主に液相エピタキシャル成長法（
ＬＰＥ戊長成長法用いて製造される。

この液相エピタキシャル成長法を用いて低温短時間で結
晶成長を行うために、結晶成長溶液中に電流を流し、そ
の電流の溶質輸送効果（エレクトロマイクレージョン）
を利用して低温領域においても結晶の成長時間を速くす
る方法及び装置（本好と同一出願人による平成２年２Ｊ
１１３日出願の特許節）、及び溶質軸結ソースを有し、
３元以上の均一な４１１１戒の混晶バルクを結晶成長さ
せることかてきる半導体結晶成長装置が提案されている
。

この提案された、低温領域においても結晶の成長時間を
速くする半導体結晶成長装置を第５図に示す。

第５図（ａ）は、提案された半導体結晶成長装置の平面
図、同図（ｂ）は、提案された半導体結晶成長装置のＢ
−Ｂ断面図である。

ボート台４６上に、スライダ４２が乗せられている。結
晶成長用基板２を載置する載置台４０がスライダ４２上
面に形成されている。スライダ４２上にはボート本体４
４が乗せられている。

ボート本体４４の結晶成長用溶液槽４ａ〜４Ｃには、各
々結晶成長用溶液６ａ〜６Ｃが入れられている。結晶成
長用溶液槽４ａ〜４Ｃは長方形をしており、その両開壁
には直流電流を流すためのカーボン製の陽電極３８ａ〜
３８ｃと、同じくカーボン製の陰電極３７ａ〜３７ｃか
埋め込まれている。陽電極３８ａ〜３８ｃと陰電極３７
ａ〜３７ｃは、ステンレス棒４７．４８により電源（図
示せず）と接続されている。載置台１０は結晶成長用溶
液槽の電極に近いほうに位置している。ボート台４４、
スライダ４２及びボート本体４４は、グラファイトカー
ボン製で、例えば溶液槽の内面のように絶縁の必要な部
分には、窒化ホロンがコーティングされている。

次に、動作を説明する。

まず、半導体結晶成長用基板を載置台１０に置いた状態
で結晶成長用溶液ＷＩ４ａ〜４Ｃ内の結晶成長時間Ｍ６
ａ〜６Ｃを例えば５００℃に昇温し、結晶成長用溶液槽
４ａ〜４Ｃのｌｌ！電極３８ａ〜３８ｃと陰型［１３７
ａ〜３７ｃに電圧を印加して、結晶成長用溶液６ａ〜６
Ｃ内を陰型ｔａｉ３８ａ〜３８ｃから陰型１ｆｉ３７ａ
　〜３７ｃの方向に２０Ａの直流電流を流す。この通電
による電流の溶質輸送効果（エレクトロマイクレージョ
ン）を利用し、５００℃での結晶成長用溶液６ａ〜６Ｃ
の加熱時間を短縮することかできる。

次に、例えば１°Ｃ／ｍｉｎの冷却速度で、結晶成長時
間’７１６　ａ〜６ｃを冷却し、温度が例えば４８０°
Ｃに達したら、結晶成長を開始する。

スライダ４２をスライドさせ、結晶成長用溶液６ａと結
晶成長用基板２を接触させ、結晶成長用基板２上に所定
のＦＡ厚の結晶を成長させる。

次にスライダ４２をスライドさせ、結晶成長用溶液６ｂ
と結晶成長用基板２を接触させ、結晶成長用基板２上に
所定の膜厚の結晶を成長させる。

さらにスライダ４２をスライドさせ、結晶成長用溶液６
Ｃと結晶成長用基板２を接触させ、結晶成長用基板２上
に所定の膜厚の結晶を成長させる。

以上で、多層構造のエピタキシャル結晶成長が終了する
。

このようにして、＠流の溶質輸送効果により、結晶の成
長速度を電流の溶質輸送効果を用いないものと比較して
約３乃至４倍程度速めることができる。この結晶成長時
間の短縮に上り、例えば多重量子井戸Ｗ４造等の熱相互
拡散による劣化を最小限にすることができる。

次に提案された半導体結晶成長装置として、溶質補給ソ
ースを有し、３元以上の均一な組成の混晶バルクを結晶
成長させることができる半導体結晶成長装置を第６図に
示す。

第６図を用いて提案された半導体結晶成長装置を説明す
る。第６図＜ａ）は、提案された半導体結晶成長装置の
平面図、同図（ｂ）は、提案された半導体結晶成長装置
のＦ−Ｆ断面図である。

ボート本体４４上にスライダ４２が乗せられ、スライダ
４２には結晶成長用基板２が固定されている。

ボート本体４４土に結晶成長用溶液槽５０と溶質補給ソ
ース栖５６か設けられている。結晶成長用？ｊＫＭ栖５
０と溶質補給用ソース梢５６は補給パス５８を介して連
結されている。結晶成長相溶ｌａ槽５０には、結晶成長
させる例えばＡｊ、Ａｓなどの元素材？−１のＧａ混合
溶液である結晶成長用１８　？Ｎか入れられている。結
晶成長用溶液槽５０の、補給パス５８に対向する壁面に
陽電極５２が設（）られている。

溶質補給用ソース槽５６には、結晶成長用１ｆｉＷｉ。

槽５０に溶質を補給するための元素材料が、固体又は液
体の状態でＧａ溶液中に入れられている。

溶質補給用ソース槽５６の、補給パス５８に対向するを
面に陰電極５４が設けられている。

スライダ４２を移動して結晶成長用基板２と結晶成長用
溶液槽５０内の結晶成長用溶液を接触させる。

結晶成長用溶液槽５０の陽電極５２と溶質補給用ソース
槽５６の陰電極５４に電圧を印加し、補給パス５８に沿
って２ＯＡの電流を流し、電流の溶質移動効果を利用し
て、結晶成長時に固渇していく溶質を溶質補給用ソース
槽５６から結晶成長用溶液槽５０へ補給パス５８を介し
て輸送する。

このようにして、結晶成長用基板２上に結晶を液相エピ
タキシャル成長させることかできる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、提案された半導体結晶成長装置を用いて
結晶成長用基板上に結晶成長をさせると、電極部３７ａ
〜３７ｃ及び３８　ａ　〜３８　ｃの発熱により′／ｌ
ｊ？＆栖内の溶液に温度勾配が生じる。この温度勾配の
ために結晶成長用基板−［の電極に近い部分と離れた部
分とで結晶成長速度に差か生じてしまう。従って、結晶
成長用基板上に液相成長する結晶の膜厚の分布にかなり
の不均一を生じるという問題がある。

さらに、エレクｌ〜ロマイクレーションによる溶質移動
の際、電極部３７ａ〜３７ｃ及び３８ａ〜３８ｃと結晶
成長用溶液６ａ〜６Ｃの抵抗率が異なるため、溶湾内の
電流密度か一様にならない。

従って、結晶成長用基板上への溶質の補給量に差か土じ
、成長膜厚の平坦度が悪く、結晶成長用基板上で１・均
一な族１７分布を生じるという問題しあった。

また、結晶成長用溶液槽５０と溶質補給用ソース槽５６
を補給パス５８を介して連結した半導体結晶成長製置の
場合は、結晶成長用溶液槽５０内の電流密度か、断面積
の小さい補給バス５８近辺で高く、補給パス５８から離
れるにしたがって低くなってしまう。このため、結晶成
長用溶液槽５０内の溶質濃度が不均一になり、結晶成長
用基板上に液相成長する結晶の膜厚の分布にかなりの不
均一を生じるという問題があった。

本発明の目的は、結晶成長用基板上でｙＡ厚の均一な結
晶を液相エビタ虎シャル成長させる半導体結晶成長装置
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、結晶成長用基板を載置する基板ホルタと、
前記基板ホルダの結晶成長用基板載置領域の周囲に近接
して埋め込まれた複数の第１電極と、前記結晶成長用基
板載置領域から所定方向に離れた所定位置の前記基板ホ
ルダに埋め込まれた第２の電極と、結晶成長用溶液が入
れられ一列に並んで配置された複数の結晶成長用溶液槽
を有し、前記基板ホルダ上部を前記複数の結晶成長用溶
液槽か並んだ方向にスライド可能な溶液スライダと、前
記溶液スライダをスライドし、前記各結晶成長用溶液を
前記結晶成長用基板と前記複数の第１電極と前記第２電
極に接触させ、前記複数の第１電極のうち少なくとも１
つの第１電極と前記第２電極とを切換えながら通電して
前記結晶成長用溶液に＠流を流し、前記結晶成長用溶液
中の溶質を輸送する溶質輸送手段とを備え、前記結晶成
長用基板上に結晶を順次液相エピタキシャル成長させる
ことを特徴とする半導体結晶成長装置によって達成され
る。

また上記目的は、結晶成長させる２種以上の元素材料の
混合溶液である結晶成長用溶液が入れられ、第１電極が
設けられた結晶成長用溶液槽と、前記結晶成長用溶液槽
に溶質を補給するための２種以上の元素材料が入れられ
、各々第２電極が設けられた複数の溶質補給用ソース槽
と、前記結晶成長用溶液槽と前記複数の溶質補給用ソー
ス槽とを各々連結する複数の補給パスと、結晶成長時に
、前記第１電極と第２電極を通電し、前記複数の１１ｉ
ｉ給パスにイｉつで電流を流ずことにより、前記複数の
溶質軸結用ソース槽から前記結晶成長用溶液槽へ前記複
数の補給パスを介して溶質を＠送する溶質輸送手段とを
備え、前記結晶成長用基板上に結晶を液相エピタキシャ
ル成長させることを特徴とする半導体結晶成長装置によ
って達成される。

さらに上記目的は、請求項２記載の半導体結晶成長製置
を複数個一列に並べて配置し、前記結晶成長用基板を複
数の前記結晶成長用溶液槽が並んだ方向にスライドし、
前記結晶成長用基板を複数の前記結晶成長用溶液に順次
接触させるスライド＠楢とを備え、前記結晶成長用基板
上に結晶を順次液相エピタキシャル成長させ、多層補遺
を形成することを特徴とする半導体結晶成長装置によっ
て達成される。

［作用］ 本発明によれは、液相エピタキシャル成長法を用いて結
晶成長用基板上に均一な膜厚の結晶を形成することかで
きる。

［実施例］ 本発明の第１の実施例による半導体結晶成長装置を第１
図を用いて説明する。

第１図（ａ）は本実施例の半導体結晶成長装置の斜視図
、同図（ｂ）は本実施例の半導体結晶成長装置の横断面
図、同図（ｃ）は基板ホルダの平面図、同図（ｄ）は本
実施例の半導体結晶成長装置の部分平面拡大図である。

本実８１例は、結晶成長用溶液内に電流を流すために複
数の電極を用い、電極を切換えることにより電流のバス
を切換えなから成長を行うことを特徴とする。また、一
つの結晶成長用溶液槽に対して複数の電極を用いるため
に、結晶成長用基板を載置する基板ホルダに電極を組み
込み、結晶成長用溶液槽を有する溶液スライダをスライ
ドさせて、各溶液槽と基板を接触させ結晶を多層成長さ
せることを特徴としている。

結晶成長用基板２を載置する基板ボルダ１４上に、溶液
スライダ１２が乗せられている。基板ホルタ１４及び溶
液スライダ１２は、グラファイトカーボン製で、例えば
溶液槽の内面のように絶縁の必要な部分には、窒化ボロ
ンがコーティングされている。

基板ボルダ１４の結晶成長用基板２を載置する周囲に、
結晶成長用基板２を凹（コの字型）状に取り囲むように
カーボン製の７個の独立した陽電極８ａ〜８ｇが基板ホ
ルタ１４内に埋め込まれている。同じくカーボン製の陰
電極７が陰型ｖｉ！８ａ〜８ｇからの距離かほぼ等しく
なる位置で基板ホルダ１４内に埋め込まれている（第１
図（ｄ））。

陽￥：Ｌ極８ａ〜８ｇと陰電極７は、窒化ボロンかコー
ティングされ基板ホルダ】４と絶縁されている。

陽電極８ａ〜８ｇと陰電極７は、ステンレス製の電Ｉ＃
！棒で夫々電源（図示せず）と接続されている。

７Ｈ液スライダ１２の結晶成長用’ｌｆＪ　？ｌ栖４ａ
〜４Ｃには、各々結晶成長用溶液６ａ〜６Ｃが入れられ
ている。溶液スライダ１２には基板ホルタ１４に結晶成
長用基板２を載置するための基板設置孔１６が設けられ
ている。また、溶液スライダ１２をスライドさせるため
のスライド棒１８か設けられている。

次に、動作を説明する。

まず、半導体結晶成長用基板を基板設置孔１６を介して
基板ホルダ１４に載置し、結晶成長用溶液槽４ａ〜４Ｃ
内の結晶成長用溶液６ａ〜６Ｃを例えば５００　’Ｃに
昇温する。

次に、例えば１℃／ｍｉｎの冷却速度で、結晶成長用溶
液６ａ〜６Ｃを冷却し、温度か４８０°Ｃに達したら、
結晶成長を開始する。

ます、スライド棒１８を移動させて溶液スライダ１２の
結晶成長用溶液槽４０内の結晶成長用溶液６Ｃと結晶成
長用基板２を接触させ、結晶成長用基板２上に所定の膜
厚の結晶を成長させる。

このとき、基板ホルダ１７１に埋め込まれた陽電極８ａ
〜８ｇのいずれかの電極を選択し、陰電極７との間に電
圧を印加して、結晶成長相／８漬６ａ〜６ｃ内を選択さ
れた陽電極８ａ〜８ｇのいずれかの陰電極から陰電極７
の方向に２０Ａの直流電流を流ず。順次選択される陽電
極８ａ〜８ｇを切換えてそれぞれの＠流値を調整しなが
ら陰電極７の方向に電流を流す。このときの電流値の調
整で、陰型ｔ？ｉ！７に近い側の陰型ｔＩＥ！８ａ、８
ｇへの通電を他の陽電極への通電より大きくすると、陽
電極８ａと８ｇ間の陽電極を設けることができない部分
に近い基＆領域の１品度が他の領域より低くなるのを防
ぐことができる。この通電の仕方により電流の溶質輸送
効果（エレクトロマイグレーシジン）が結晶成長用溶液
内の結晶成長用基板上で均等に起こるので、電流密度の
不均一による問題を解消できる。また、順次通電する電
極を切換えるので、電極の発熱による結晶成長用基板２
上の溶液の温度むらか発生せず、温度勾況の不均一の問
題も解消できる。

次に、上記方法と同様にして溶液スライダ１２の結晶成
長用溶液槽４ｂ内の結晶成長用溶液６ｂと結晶成長用基
板２を接触させ、結晶成長用基板２上に所定の膜厚の結
晶を成長させる。

さらに、スライド棒１８を移動させて溶液スライダ１２
の結晶成長用：ｆｊ液槽４り内の結晶成長相溶？Ｎ６ａ
と結晶成長用基板２を接触させ、上記方法と同様にして
結晶成長用基板２Ｌに所定の膜厚の結晶を成長させる。

以」二で、多層構造のエピタキシャル結晶成長か終了す
る。

このようにして、本実施例によれば、電流を流して結晶
成長用溶液中の溶質を輸送する溶質輸送手段を備えた液
相エピタキシャル成長法を用いたときに生じる、エレク
トロマイクレージョンによる溶質移動の偏り、及び電極
の発熱による温度分布の偏りを最小限にすることができ
る。従って、均一なエピタキシャル成長をさせることが
できる。

本発明の第２の実施例による半導体結晶成長装置を第２
図を用いて説明する。

第２図（ａ）は本実施例による半導体結晶成長装置の平
面図、同図（ｂ）は本実施例による半導体結晶成長装置
において基板上に結晶成長をさせている状態のＣ−Ｃ断
面図、同図（Ｃ１）は本実施例による半導体結晶成長装
置において基板上に結晶成長をさせていない状態のＣ−
Ｃ断面図である。

第６図に示す半導体結晶成長装置と同一の構成要素には
同一の符号を付して説明を省略又は簡略にする。

ボーｌ−本体４４上に１つの結晶成長用溶液槽５０が設
けられ、スライダ４２のスライド方向に向かって結晶成
長用溶液ＷＩ５０の左右に２つの溶質補給用ソース槽５
６ａ、５６ｂが設けられている。

結晶成長用溶液槽５０と溶質補給用ソース槽５６ａ、５
６ｂはそれぞれ補給パス５８ａ、５８ｂを介して連結さ
れている。

結晶成長用溶液槽５０には、結晶成長させる例えばＡ、
Ｉｌ、Ａｓなどの元素材料のＧａ混合溶液である結晶成
長用溶液が入れられている。結晶成長用溶液槽５０の底
面に陽電極５２が設けられている。

溶質補給用ソース槽５６ａ、５６ｂには、結晶成長用溶
液槽５０に溶質を補給するための元素材料が、固体又は
液体の状態でＧａ溶液中に入れられている。溶質補給用
ソース槽５６ａの、補給パス５８ａに対向するを面に陰
電極５４ａが設けられ、溶質補給用ソース槽５６ｂの、
補給パス５８ｂに対向する壁面には除電［２５４ｂが設
けられている。それぞれの補給パス５８ａ、５８ｂを通
る除電ｌＦｉ！５４ａ、５４ｂと陽電極５２の距離は等
しく設定されている。

陽電極５２．陰電極５４ａ及び陰電極５４ｂはそれぞれ
ステンレス製のｉ５極棒を介して電蝕（図示せず）と接
続されている。

次に動作を説明する。

まず、スライダ４２を移動して結晶成長用基板２と結晶
成長用：／Ｂ液槽５０内の結晶成長用溶液を接触させな
い状態にしておく（第２図（Ｃ））。

この状態で、成長湯度が８５０℃のＡ　ｊ　ｏ、　ｘ　
ｃ　ａ。７Ａｓを成長させるための結晶成長用溶液を結
晶成長用溶液槽５０と溶質補給用ソース槽５６ａ、５６
ｂに入れ、８８０℃で２時間加熱する。加熱後、結晶成
長用溶液を２°（：／ｍｉｎの冷却速度で降温させ、温
度か８４５°Ｃになったところでスライダ４２を移動し
、結晶成長用基板２と結晶成長用溶液槽５０内の結晶成
長用溶液槽を接触させて結晶成長用基板２上にＡＮ　ｏ
、ｓ　Ｇａｏ、Ａｓの結晶成長を開始する（第２図（ｂ
））。

結晶成長用溶液槽５０の陽電極５２と溶質補給用ソース
槽５６ａの陰電極５４ａ及び溶質補給用ソースＷＪ’５
６ｂの陰電極５４ｂに電圧を印加し、補給パス５８ａ、
５８ｂに沿って２ＯＡの電流を流す。陽電極５２が設け
られた結晶成長用溶液槽５０の相対向する壁面に補給パ
ス５８ａ、５８ｂか設けられ、その先にそれぞれ陰電極
５４ａ、５４ｂが設けられているので、陽電極５２から
２つの陰電極５４ａ、５４ｂに向かって溶液中に２つの
電流の流れができる。即ち、結晶成長用溶液槽５０内の
電流密度の分布が平坦になる。従って、電流の溶質移動
効果を利用して、結晶成長時に固渇していく溶質を溶質
補給用ソース槽５６ａ、５６ｂから結晶成長用溶液槽５
０へ補給パス５８ａ、５８ｂを介して輸送すると、結晶
成長用基板２面上での溶質補給量の差か減少でき、溶質
濃度の分布が均一になり結晶成長用基板２上の結晶膜厚
の不均一が減少される。

このようにして、結晶成長用基板２上に結晶を液相エピ
タキシャル成長させ、結晶成長用溶液の温度が８３５℃
まで降温したところで結晶成長を終了させる。

本実施例によれば、結晶成長時に消費される溶Ｍ原子を
相対する２つの補給バスから結晶成長用溶液槽に補給す
るため、結晶成長用溶液槽内の電流密度が断面積の小さ
い補給バス近辺で高く、補給パスから離れるにしたがっ
て低くなってしまうことが防止され、結晶成長用溶液槽
内の溶質濃度が均一になり、結晶成長用基板上に液相エ
ピタキシャル成長する結晶の膜厚の分布を均一にするこ
とができる。

本発明の第３の実施例による半導体結晶成長装置を第３
図を用いて説明する。

早３図（ａ）は本実糺例による半導体結晶成長装置の平
面図、同図（ｂ）は本実施例による半導体結晶成長装置
のＩ）−Ｄ断面図である。

第２図に示す半導体結晶成長装置と同一の桶成要索には
同一の符号を付して説明を省略又は簡略にする。

本実施例の半１＠体結晶成長装置は、第２の実施例の半
導体結晶成長装置より溶質補給用ソース槽をさらに２つ
増設し、１つの結晶成長用′／Ｂ液栖に対し４つ溶質補
給用ソース槽を設けたものである。

本実施例によれば、結晶成長用溶液槽の四隅に等間隔で
配置された４つの補給パスから、結晶成長時に消費され
る溶質原子を結晶成長用溶液槽に補給しつつ、結晶成長
用溶液槽内の電流密度を均一にすることができるので、
溶質の濃度が均一になり、結晶成長用基板上に液相エピ
タキシャル成長する結晶の膜厚の分布を均一にすること
ができる。さらには、結晶成長用溶液槽を増やし補給パ
スの数が増えたことにより、電流制御による結晶成長用
７８ｍ槽内の電流密度の制御か容易となり成長速度の制
御性も向上する。なお、本実施例においても、各補給パ
ス５８ａ〜５８ｄを通るｌＩ［極５４ａ〜５４ｄと陽電
極５２間の距離は等しく設定されている。

本発明の第４の実施例による半導体結晶成長装置を第４
図を用いて説明する。

第４図（ａ）は本実方艷例による半導体結晶成長装置の
平面図、同図（ｂ）は本実施例による半導体結晶成長装
置のＥ−Ｅ断面図である。

第２又は３図に示す半導体結晶成長装置と同一の１１戒
要素には同一の符号を付して説明を省略又は簡略にする
。

本実施例は、結晶成長用溶液が入れられた結晶成長用溶
液槽と一対の溶質補給用ソース槽を複数個一列に並べて
配置し、結晶成長用基板を複数の結晶成長用溶液槽か並
んだ方向にスライドさせて複数の結晶成長用溶液に順次
接触させ、結晶成長用基板上に結晶を順次液相エピタキ
シャル成長させ、多層桶３カを形成することを特徴とし
ている。

ボート本体４４１に３つの結晶成長用溶液槽５０ａ〜５
０ｃか設けられ、スライダ４２のスライド方向に向かっ
て各結晶成長用基板上５０ａ〜５０Ｃの左右にそれぞれ
補給パス５８ａ〜５８ｆを介して連結されたそれぞれ２
つの溶質補給用ンース槽５６ａ〜５６ｆが設けられてい
る。

多層結晶成長させるため、各結晶成長用溶液槽５０ａ〜
５０ｃごとに、組成や結晶成長温度の異なる例えばＡＪ
ｌ、Ａｓなとの元素材料のＧａ混合溶液である結晶成長
用溶液が入れられている。結晶成長用溶液ｔｔ￥ｉ　５
０　ａ〜５０ｃの底面にそれぞれ陽電極５２ａ〜５２ｃ
が設けられている。

次に動作を簡単に説明する。

まず、結晶成長用溶液槽５０ａ〜５０ｃ内の結晶成長用
溶液、及び溶質補給用ソース槽５６ａ〜５６ｆ内のソー
スを例えば５００℃に加熱する。

次に、例えば１’Ｃ／ｍｉｎの冷却速度で、結晶成長用
溶液を冷却し、温度か例えは４８０℃に達したら、結晶
成長を開始する。

スライダ４２をスライドさせ、結晶成長用溶液槽５０ａ
内の結晶成長用溶液と結晶成長用基板２を接触させ、結
晶成長用基板２上に所定のＩｌ！厚の結晶を成長させる
。

結晶成長用溶液槽５０ａの陽電極５２ａと溶質補給用ソ
ース槽５６ａの陰電極５４ａ及び溶質補給用ソース槽５
６ｂの除電％　５４　ｂに電圧を印加し、補給パス５８
ａ、５８ｂに沿って２ＯＡの電流を流す。陽電極５２ａ
が設けられた結晶成長用溶液槽５０ａの相対向する壁面
に補給パス５８ａ、５８ｂが設けられ、その先にそれぞ
れ陰電極５４ａ、５４ｂが設けられているので、除電＆
５２ａから２つの陰電極５４ａ、５４ｂに向かって溶液
中に２つの電流の流れができる。即ち、結晶成長用溶液
槽５０ａ内の電流密度の分布が平坦になる。

従って、電流の溶質移動効果を利用して、結晶成長時に
同温していく溶質を溶質補給用ソース４１５６ａ、５６
ｂから結晶成長用溶液槽５０ａへ補給パス５８ａ、５８
ｂを介して輸送すると、結晶成長用基板２面上での溶質
補給量の差が減少でき、溶質濃度の分布が均一になり結
晶成長用基板２上の結晶膜１７の不均一か減少される。

次に、上記方法と同様にしてスライダ４２をスライドさ
せ、結晶成長用溶液！５０ｂ内の結晶成長用溶液と結晶
成長用基板２を接触させ、結晶成長用基１ｆｉ２上に所
定の膜厚の結晶を成長させる。

さらに、スライダ４２をスライドさせ、結晶成長用溶液
槽５０ｃ内の結晶成長用溶液と結晶成長用基板２を接触
させ、上記方法と同様にして結晶成長用基板２上に所定
の膜厚の結晶を成長させる。

以上で、多層構造のエピタキシャル結晶成長が終了する
。

本実施例によれば、結晶成長時に消費される溶質原子を
結晶成長用溶液槽に補給しつつ、各結晶成長用溶液槽内
の電流密度を均一にすることかできるので溶質の濃度か
均一になり、結晶成長用基板上に液相エピタキシャル成
長する多層の結晶の膜厚の分布を均一にすることができ
る。

本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能である。

例えば、第１の実施例においては溶液スライダに設けら
れた溶液槽の数が３ａであるか、多層構造に必要な数だ
けの溶液槽を設けることができる。

また、第１の実施例において、７個の陰電極を用いたか
、結晶成長用基板の大きさなどの必要性に応じその個数
を変更してもよい。

さらに、第１の実施例では複数の陰電極に対し１つの陽
電極を使用したか、電極の＆性を逆にして、複数の陽電
極に対し１つの陰電極というＷ４戊でもよい。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれは、結晶成長溶液中にｔ　ｉ
を流しながら結晶を液相エピタキシャル成長させ、結晶
成長用基板上に均一な膜厚の結晶を形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による半導体結晶成長装
置を示す図、 第２図は本発明の第２の実施例による半導体結晶成長装
置を示す図、 第３１２Ｉは本発明の第３の実施例による半導体結晶成
長装置を示す図、 第４図は本発明の第４の実施例による半導体結晶成長装
置を示す図、 第５図は提案された半導体結晶成長装置を示す図、 第６（２１は提案された半導体結晶成長装置を示す図 である。 図において、 ２・・・結晶成長用基板 ４ａ〜４Ｃ・・・結晶成長用溶液槽 ６ａ〜６ｄ・・・結晶成長用溶液 ７・・・陰電極 ８ａ〜８ｇ・・・陰電極 １２・・・溶液スライダ １４・・・基板ホルダ ６・・・基板設置孔 ８・・・スライド棒 ７ａ〜３７ｃ・・・陰電極 ８ａ〜３８ｃ・・・陽電極 Ｏ・・・載置台 ２・・・スライダ ４・・・ボート本体 ６・・・ボート含 ７・・・ステンレス棒 ８・・・ステンレス棒 Ｏ・・・結晶成長用溶液槽 Ｑａ〜Ｃ・・・結晶成長用溶融槽 ２・・・陽電極 ２ａ〜Ｃ・・・陽電極 ４・・・ｌｆ８電極 ４ａ〜５４ｆ・・・陰電極 ６・・・溶質補給用ソース槽 ６ａ〜５６ｆ・・・溶質相１給用ソース槽８・・・補給
バス ８ａ〜５８ｆ・・・補給バス ５４・・・陰電極 ５６・・・溶質補給用ソース槽 ５８・・・補給バス 提案された半導体結晶成長装置を示す図第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、結晶成長用基板を載置する基板ホルダと、前記基板
   ホルダの結晶成長用基板載置領域の周囲に近接して埋め
   込まれた複数の第１電極と、前記結晶成長用基板載置領
   域から所定方向に離れた所定位置の前記基板ホルダに埋
   め込まれた第２の電極と、 結晶成長用溶液が入れられ一列に並んで配置された複数
   の結晶成長用溶液槽を有し、前記基板ホルダ上部を前記
   複数の結晶成長用溶液槽が並んだ方向にスライド可能な
   溶液スライダと、 前記溶液スライダをスライドし、前記各結晶成長用溶液
   を前記結晶成長用基板と前記複数の第１電極と前記第２
   電極に接触させ、前記複数の第１電極のうち少なくとも
   １つの第１電極と前記第２電極とを切換えながら通電し
   て前記結晶成長用溶液に電流を流し、前記結晶成長用溶
   液中の溶質を輸送する溶質輸送手段と を備え、前記結晶成長用基板上に結晶を順次液相エピタ
   キシャル成長させることを特徴とする半導体結晶成長装
   置。 ２、結晶成長させる２種以上の元素材料の混合溶液であ
   る結晶成長用溶液が入れられ、第１電極が設けられた結
   晶成長用溶液槽と、 前記結晶成長用溶液槽に溶質を補給するための２種以上
   の元素材料が入れられ、各々第２電極が設けられた複数
   の溶質補給用ソース槽と、 前記結晶成長用溶液槽と前記複数の溶質補給用ソース槽
   とを各々連結する複数の補給パスと、結晶成長時に、前
   記第１電極と第２電極を通電し、前記複数の補給パスに
   沿って電流を流すことにより、前記複数の溶質補給用ソ
   ース槽から前記結晶成長用溶液槽へ前記複数の補給パス
   を介して溶質を輸送する溶質輸送手段と を備え、前記結晶成長用基板上に結晶を液相エピタキシ
   ャル成長させることを特徴とする半導体結晶成長装置。 ３、請求項２記載の半導体結晶成長装置を複数個一列に
   並べて配置し、 前記結晶成長用基板を複数の前記結晶成長用溶液槽が並
   んだ方向にスライドし、前記結晶成長用基板を複数の前
   記結晶成長用溶液に順次接触させるスライド機構とを備
   え、 前記結晶成長用基板上に結晶を順次液相エピタキシャル
   成長させ、多層構造を形成することを特徴とする半導体
   結晶成長装置。