JPH065428Y2 - 液相エピタキシャル成長用溶媒金属 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は化合物半導体からなる基板などの液相エピタキ
シャル成長に用いられる溶媒金属の形状の改良に関す
る。

〔従来の技術〕

エピタキシャル成長とは、結晶基板の表面にその結晶軸
にそって新しい単結晶層を形成させる技術であり、この
方法によれば、成長層内の不純物分布を比較的自由に変
えることができる。このためトランジスタやＩＣの製造
工程では、この方法により、化合物半導体の基板上に抵
抗率やタイプの異なる単結晶薄膜を形成し、このエピタ
キシャル成長層を利用して半導体発光素子などを製作し
ている。

上記のエピタキシャル成長技術としては、液相エピタキ
シャル成長法、気相エピタキシャル成長法があり、比較
的新しい方式として分子線エピタキシャル成長法があ
る。このうちでスライドボード法による液相エピタキシ
ャル成長法は連続多層エピタキシャル成長が可能である
ため多用されている。

この液相エピタキシャル成長法の従来の方法を第２図及
び第３図を参照して説明する。

固定されたボード１上の所定の位置には基板２が装入さ
れる基板ホルダ３が凹状に形成されている。また固定ボ
ード１上には溶媒金属を装入するための溶媒収納孔４が
形成されたスライダ５が摺動自在に装着されている。

このように構成された装置を用い、まず基板２を基板ホ
ルダ３に挿着する。次に溶媒収納孔４内にＩｎ，Ｇａな
どの溶媒金属６を挿入し、この溶媒金属６上にＩｎＰ，
ＧａＡｓなどの溶質７を載置し、水素雰囲気中で所定温
度に加熱してこれらの溶媒金属６及び溶質７を溶解して
成長溶液とする。次にスライダ５をボード１上で移動さ
せ、この成長溶液を前記基板３の表面と接触させて、目
的とする半導体単結晶層をエピタキシャル成長させる。

また、この液相エピタキシャル成長法としては、特開昭
５６−９６７９８号公報に記載されたように、溶媒金属
を板状小片に形成してスライダの溶媒収納孔内に装入
し、この溶媒金属上に溶質を載置して加熱するようにし
た提案や、特公昭６０−１９１３７号公報に記載された
ように、スライダの溶媒収納孔内のＧａ溶液上にＧａを
含んで成る板を載置し、この板上にＡｌを載置して加熱
するようにした提案などが公知である。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記のような液相エピタキシャル成長において、重要な
点は溶媒金属中に溶質を均一に拡散、飽和させ均一な成
長溶液を得ることである。

しかしながら、溶媒金属は通常平行六面体状をしてお
り、従来は溶質を均一に拡散、飽和させ均一な成長溶液
を得るため一定の位置に保つという配慮がなされておら
ず、溶質を溶媒金属上の適当と考えられる任意の位置に
載置して加熱していた。このため振動などにより溶質が
初期の位置から変動することが多く、溶質が拡散、飽和
して均一な成長溶液となるまでの時間にばらつきが発生
するため余分な加熱時間が必要となるばかりでなく、こ
の加熱間に基板が損傷を受けるなどの問題があった。そ
の上、加熱時間を短縮するために加熱温度を上げれば、
同様に基板に悪影響が発生するため、現実には温度を上
げることはできない。

また、前記２件の公報による提案はいずれも均一な成長
溶液を得るために溶媒金属上の溶質の位置を一定にする
という配慮はなされていなかった。

本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、溶媒金属に
溶質を均一に拡散飽和させ、均一な成長溶液を得ること
ができ、しかもこの成長溶液を得るための時間を短縮
し、かつ加熱時間をほぼ一定とすることのできる液相エ
ピタキシャル成長用溶媒金属を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記目的を達成するために、本考案者等が鋭意
検討した結果、添加成分である溶質を常に溶媒金属上の
一定位置に配置することにより加熱によって溶質が拡
散、飽和して確実に均一な成長溶液が得られ、その加熱
時間を一定とすることができ、しかもこの加熱時間は従
来の約半分に短縮することを見出した。

そして、本考案は上記知見に基いて完成されたものであ
り、固定板上に摺動自在に装着された可動板の溶媒収納
孔に挿入され、溶質とともに加熱溶解されて、前記固定
板上に載置された半導体の表面にエピタキシャル成長を
形成するための液相エピタキシャル成長用溶媒金属にお
いて、該溶媒金属の上面に溶質収容用の複数個の凹部を
点対称に配列して形成したものである。

〔作用〕

上記の構成によると、溶質は溶媒金属の上面に形成され
た複数個の凹部にそれぞれ位置決め収容されているの
で、加熱の際の振動などによって溶質の位置が変動する
ことはない。その上これらの凹部は点対称に配列されて
いるので、加熱によって溶質が均一に加熱溶融し、拡
散、飽和して均一な成長溶液を一定の加熱時間で得るこ
とができ、かつその加熱時間も短縮することができる。

〔実施例〕

以下、本考案に係る液相エピタキシャル成長用溶媒金属
の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図に本考案の一実施例を示す。本実施例において溶
媒金属６はＩｎ，Ｇａ，Ｔｅなどの金属で（ａ），
（ｂ）に示すような立方体状、または（ｃ）に示すよう
に底面が曲面に形成されている。この溶媒金属６の上面
には第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ示すよう
に、３個または５個もしくは４個の凹部８が形成されて
いる。これらの凹部８はそれぞれ溶媒金属６の中心には
対して全て点対称に配列されており、その個数は特に限
定されないが２個乃至５個が好ましい。

一方、前記凹部８の形状は溶質７を収容できれば特に限
定されず、例えば円形、多角形などに形成されている。
また、その直径は２mm以上、深さが０．３mm以上に形成
されており、好ましくは直径５mm以上、深さ５mm以上と
するのが適当であるが、これらの値は凹部８の個数及び
溶質７の添加割合などによって適宜選択すればよい。

次に、前記溶媒金属６に凹部８を形成する手段について
説明する。これらの凹部８の形成は溶媒金属６を所定の
形状に鋳造した後に切削、プレス等の機械加工によって
行なうこともできるが、これらの溶媒金属６は６Ｎ（９
９．９９９９％）以上、または７Ｎ以上の非常に純度が
高いものが用いられるため不純物の混入という面からは
あまり好ましくない。

そのため鋳造時の金型に凸部または突起部などを設け
て、溶媒金属６の表面に凹部８を形成する方法が再現性
等の面から考えても好ましい。この場合に用いる金型材
料としては、高純度カーボン、石英、テフロン、窒化ボ
ロン及びこれらを被覆したものなどが考えられるが、こ
の金型材料の選定は溶媒金属６の融点及び金型材料の加
工性などを考慮して行なえばよい。

次に、本実施例によるれば、溶媒金属６を用いて、基板
２上に液相エピタキシャル成長を行なった実験結果につ
いて説明する。

錫をドープした高純度ＩｎＰ基板２を使用し、溶媒金属
６として純度７ＮのＩｎ２０ｇｒ、溶質７として高純度
ＩｎＰ４００mgをそれぞれ用いて、水素ガス気流中で６
５０℃で加熱して溶融し、成長溶液を形成した。この実
験は溶媒金属６に凹部８が形成されていないもの、第１
図（ａ）に示すように３個の凹部８が形成されたもの、
第１図（ｂ）に示すように５個の凹部８が形成されたも
のの３種類の溶媒金属６について、溶媒金属６のＩｎ中
に溶質７のＩｎＰが拡散、飽和するまでの加熱時間を測
定して行なった。

なお、この場合のＩｎＰの飽和時間は、所定時間毎に基
板２に溶融した成長溶液を接触させて、ＩｎＰをエピタ
キシャル成長させ、生成した ＩｎＰエピタキシャル膜中に基板２にドープした Ｓｎが検出されなくなった時間とした。

この結果を下記の第１表に示す。

ただし、Ｎｏ．１は溶質７を溶媒金属６のほぼ中心部に
載置したもの、Ｎｏ．２は、中心部に凹部８を１個形成
し溶質６をいれたもの、Ｎｏ．３，Ｎｏ．４はそれぞれ
溶質６をほぼ３等分、５等分して凹部８にいれたもので
ある。

上記第１表から判るように、溶媒金属６の形状により飽
和所要時間は大幅に短縮し、第１図の（ａ），（ｂ）に
示す形状のＮｏ．３及びＮｏ．４の場合は凹部８が形成
されていないＮｏ．１の場合に比較して、所要時間が約
半分となっている。

なお、凹部１個を中心部に形成したものでは、凹部を形
成せずに上に載置したものとほぼ同等で効果は無かっ
た。

本実験によれば、溶媒金属６に形成された凹部８が、中
心に対して点対称の位置に設けてあるので、溶質７の溶
媒金属６に対する拡散速度が均一となり、加熱時間が一
定化され、かつ短縮されることを示している。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、溶融金属の上面に
複数個の凹部を点対称に形成して、これらの凹部にそれ
ぞれ溶質を分散して収容するようにしので、溶媒金属に
溶質を拡散飽和させ、均一な成長溶液を得るための加熱
時間がほぼ一定となり、また従来の加熱時間の約半分に
短縮することができる。この結果、コストの低減ととも
に信頼性の高いエピタキシャル成長膜を得ることが可能
となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る液相エピタキシャル成長用溶媒金
属の実施例を示す斜視図、第２図はスライドボード法に
よる液相エピタキシャル成長法に用いる装置の概略を示
す平面図、第３図は第２図の縦断面である。 １……ボード（固定板）、 ２……基板（半導体）、 ４……溶媒収納孔、 ５……スライダ（可動板）、 ６……溶媒金属、 ７……溶質、 ８……凹部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】固定板上に摺動自在に装着された可動板の
   溶媒収納孔に挿入され、溶質とともに加熱溶解されて、
   前記固定板上に載置された半導体の表面にエピタキシャ
   ル成長を形成するための液相エピタキシャル成長用溶媒
   金属において、該溶媒金属の上面に溶質収容用の複数個
   の凹部を点対称に配列して形成したことを特徴とする液
   相エピタキシャル成長用溶媒金属。