JPH07149595A - 液相エピタキシャル成長方法 - Google Patents
液相エピタキシャル成長方法Info
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- JPH07149595A JPH07149595A JP25663294A JP25663294A JPH07149595A JP H07149595 A JPH07149595 A JP H07149595A JP 25663294 A JP25663294 A JP 25663294A JP 25663294 A JP25663294 A JP 25663294A JP H07149595 A JPH07149595 A JP H07149595A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】微結晶の付着等による表面欠陥の発生を防止
し、成長用溶液の過飽和度を容易に制御して、膜厚の均
一なエピタキシャル層を得る。 【構成】溶液収容部１０の原料結晶収容部１３に原料結
晶７を入れピストン１１を引き戻した状態で原料結晶７
を成長用溶液６と接触・溶解させ、その状態からピスト
ン１１を所定距離押し込んで原料結晶７と成長用溶液６
との接触を分離する。次いで温度を下げ所望の過飽和度
とした成長用溶液６をピストン１１で押し上げて基板８
と接触させる。
し、成長用溶液の過飽和度を容易に制御して、膜厚の均
一なエピタキシャル層を得る。 【構成】溶液収容部１０の原料結晶収容部１３に原料結
晶７を入れピストン１１を引き戻した状態で原料結晶７
を成長用溶液６と接触・溶解させ、その状態からピスト
ン１１を所定距離押し込んで原料結晶７と成長用溶液６
との接触を分離する。次いで温度を下げ所望の過飽和度
とした成長用溶液６をピストン１１で押し上げて基板８
と接触させる。
Description
【０００１】
【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、特に一つの成
長用溶液を用いて繰り返し成長が可能なピストン方式の
液相エピタキシャル成長方法に関するものである。
成長させる液相エピタキシャル成長方法、特に一つの成
長用溶液を用いて繰り返し成長が可能なピストン方式の
液相エピタキシャル成長方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液相エピタキシャル成長方法で、量産に
適するものとしては、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基板ホルダーに内装し、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。
適するものとしては、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基板ホルダーに内装し、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。
【０００３】以下、図４〜図６に基づいて説明する。こ
れらの図において、１は成長用溶液ホルダー、２は基板
ホルダー、３は成長用溶液回収ホルダー、４は上シャッ
ター、５は下シャッター、６は成長用溶液、７は原料結
晶、８は基板、９は成長用溶液回収溜、１０は溶液収容
部、１１はピストン、１２は微結晶である。
れらの図において、１は成長用溶液ホルダー、２は基板
ホルダー、３は成長用溶液回収ホルダー、４は上シャッ
ター、５は下シャッター、６は成長用溶液、７は原料結
晶、８は基板、９は成長用溶液回収溜、１０は溶液収容
部、１１はピストン、１２は微結晶である。
【０００４】図４に示す液相エピタキシャル装置は、上
シヤッター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８上にエピタキシャル層を成長
させ、成長後は下シャッター５を引いて成長用溶液を成
長用溶液回収溜９に落下させて液相エピタキシャル成長
を終了するものである。
シヤッター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８上にエピタキシャル層を成長
させ、成長後は下シャッター５を引いて成長用溶液を成
長用溶液回収溜９に落下させて液相エピタキシャル成長
を終了するものである。
【０００５】図５に示すピストン方式の液相エピタキシ
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１
１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
相エピタキシャ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。
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１
１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
相エピタキシャ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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記図５に示
すピストン方式の装置による方法では、例えば、ＧａＡ
ｓの成長を例にとって説明すると、ＧａＡｓ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するためのドーパントを入れ
る。この状態で昇温を行ない、金属ガリウム中にＧａＡ
ｓ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、温度を下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は急冷されることにより微結晶１２となって図
６に示すように析出する。
すピストン方式の装置による方法では、例えば、ＧａＡ
ｓの成長を例にとって説明すると、ＧａＡｓ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するためのドーパントを入れ
る。この状態で昇温を行ない、金属ガリウム中にＧａＡ
ｓ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、温度を下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は急冷されることにより微結晶１２となって図
６に示すように析出する。
【０００７】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け始め、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が付着した状態でエピタキシャル成長が
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層に表面欠陥を生
じる。
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け始め、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が付着した状態でエピタキシャル成長が
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層に表面欠陥を生
じる。
【０００８】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基板表面が凹凸になると共
に、均一な膜厚のエピタキシャル層が得られない等の問
題があった。
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基板表面が凹凸になると共
に、均一な膜厚のエピタキシャル層が得られない等の問
題があった。
【０００９】本発明の目的は、上記問題点を解決し、微
結晶の付着等による表面欠陥の発生を防止し、更に成長
用溶液の過飽和度を容易に制御して膜厚の均一なエピタ
キシャル層を成長させることができるピストン方式の液
相エピタキシャル成長方法を提供することにある。
結晶の付着等による表面欠陥の発生を防止し、更に成長
用溶液の過飽和度を容易に制御して膜厚の均一なエピタ
キシャル層を成長させることができるピストン方式の液
相エピタキシャル成長方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する成長
方法は、成長用溶液を収容した溶液収容部の上部に、複
数枚の基板を内装した基板ホルダーを設け、前記溶液収
容部にピストンを押し込むことにより前記成長用溶液を
上昇させて前記基板ホルダー内の前記基板と接触させた
後、前記ピストンを引き戻して前記成長用溶液を前記溶
液収容部へ落下させて前記成長用溶液と前記基板との接
触を分離する液相エピタキシャル成長方法において、前
記溶液収容部に原料結晶収容部を設け、該原料結晶収容
部に収容した原料結晶及び前記基板を移動させずに前記
ピストンを移動させて、該ピストンを引き戻した状態で
前記原料結晶を前記成長用溶液と接触させ、その状態か
ら前記ピストンを所定距離押し込んだ状態で前記原料結
晶と前記成長用溶液との接触を分離することを特徴とす
る液相エピタキシャル成長方法にある。
方法は、成長用溶液を収容した溶液収容部の上部に、複
数枚の基板を内装した基板ホルダーを設け、前記溶液収
容部にピストンを押し込むことにより前記成長用溶液を
上昇させて前記基板ホルダー内の前記基板と接触させた
後、前記ピストンを引き戻して前記成長用溶液を前記溶
液収容部へ落下させて前記成長用溶液と前記基板との接
触を分離する液相エピタキシャル成長方法において、前
記溶液収容部に原料結晶収容部を設け、該原料結晶収容
部に収容した原料結晶及び前記基板を移動させずに前記
ピストンを移動させて、該ピストンを引き戻した状態で
前記原料結晶を前記成長用溶液と接触させ、その状態か
ら前記ピストンを所定距離押し込んだ状態で前記原料結
晶と前記成長用溶液との接触を分離することを特徴とす
る液相エピタキシャル成長方法にある。
【００１１】
【作用】本発明では、基板ホルダーに内装した基板及び
溶液収容部内の原料結晶収容部に入れた原料結晶を移動
させずに、ピストンの移動により、原料結晶または基板
と成長用溶液との接触及び切り離しを行えるようにして
いる。
溶液収容部内の原料結晶収容部に入れた原料結晶を移動
させずに、ピストンの移動により、原料結晶または基板
と成長用溶液との接触及び切り離しを行えるようにして
いる。
【００１２】その結果、１回目の成長終了後の急冷で成
長用溶液中に微結晶が発生していても、２回目の成長の
ために昇温したとき、ピストンを所定距離押し込んでお
いて原料結晶と成長用溶液とを非接触状態としておくこ
とにより微結晶を全て溶解させることができる。しか
し、このままでは未飽和であるため、ピストンを引き戻
し原料結晶を成長用溶液と接触・溶解させる。成長用溶
液が飽和状態となったら、ピストンを再び所定距離だけ
押し込んで原料結晶と成長用溶液との接触を分離し、こ
の状態で温度を下げることにより所望の過飽和の成長用
溶液となる。このように、２回目の成長であっても、基
板に接触させる前の成長用溶液は微結晶が存在しておら
ず、しかも過飽和度が制御されているため、更にピスト
ンを押し込んで基板ホルダー中に押し上げ基板と接触さ
せることにより、表面欠陥がなく、膜厚の均一なエピタ
キシャル層を成長させることができる。
長用溶液中に微結晶が発生していても、２回目の成長の
ために昇温したとき、ピストンを所定距離押し込んでお
いて原料結晶と成長用溶液とを非接触状態としておくこ
とにより微結晶を全て溶解させることができる。しか
し、このままでは未飽和であるため、ピストンを引き戻
し原料結晶を成長用溶液と接触・溶解させる。成長用溶
液が飽和状態となったら、ピストンを再び所定距離だけ
押し込んで原料結晶と成長用溶液との接触を分離し、こ
の状態で温度を下げることにより所望の過飽和の成長用
溶液となる。このように、２回目の成長であっても、基
板に接触させる前の成長用溶液は微結晶が存在しておら
ず、しかも過飽和度が制御されているため、更にピスト
ンを押し込んで基板ホルダー中に押し上げ基板と接触さ
せることにより、表面欠陥がなく、膜厚の均一なエピタ
キシャル層を成長させることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図１〜図３は本発明の液相エピタキシャル成長方
法の一実施例の断面図である。これらの図において、図
４〜図６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。
する。図１〜図３は本発明の液相エピタキシャル成長方
法の一実施例の断面図である。これらの図において、図
４〜図６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。
【００１４】この実施例が従来のピストン方式の液相エ
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
ルダー２内部に押し上げあるいは引き下げ動作を行なう
液位昇降機構が、溶液収容部１０に設けられたシリンダ
ー部１４とそれに係合するピストン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部
１３が設けられている点である。
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
ルダー２内部に押し上げあるいは引き下げ動作を行なう
液位昇降機構が、溶液収容部１０に設けられたシリンダ
ー部１４とそれに係合するピストン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部
１３が設けられている点である。
【００１５】即ち、図１に示すように、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の多結晶をその量が全部溶解しても、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
の多結晶からなる原料結晶７を収容する。そしてピスト
ン１１を、成長用溶液６と原料結晶７とが接触しないと
ころまで押し込んだ状態とする。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、成長温度まで昇温する。そして金属
ガリウム中に予じめ入れておいたＧａＡｓ多結晶をすべ
て溶解させた状態で、図２に示すようにピストン１１を
引き、原料結晶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、再び図１に示
すようにピストンを押し込んで成長用溶液６と原料結晶
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図３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８上にエピタキシャル成長を開始
し、目的の膜厚に成長したところでピストン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。
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の多結晶をその量が全部溶解しても、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
の多結晶からなる原料結晶７を収容する。そしてピスト
ン１１を、成長用溶液６と原料結晶７とが接触しないと
ころまで押し込んだ状態とする。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、成長温度まで昇温する。そして金属
ガリウム中に予じめ入れておいたＧａＡｓ多結晶をすべ
て溶解させた状態で、図２に示すようにピストン１１を
引き、原料結晶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、再び図１に示
すようにピストンを押し込んで成長用溶液６と原料結晶
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図３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８上にエピタキシャル成長を開始
し、目的の膜厚に成長したところでピストン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。
【００１６】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。
１回目の作業は終了する。
【００１７】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
回目の成長でＧａＡｓを消費したため未飽和状態とな
り、溶液収納部１０内の微結晶はすべて溶解してしま
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。
回目と同様に行なわれる。その場合成長用溶液６は第１
回目の成長でＧａＡｓを消費したため未飽和状態とな
り、溶液収納部１０内の微結晶はすべて溶解してしま
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。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
繰り返し成長を行っても、作業終了時の冷却に伴って発
生する微結晶による障害を完全に防止すると共に各成長
毎に基板へ接触させる直前の成長用溶液の過飽和度を制
御できるため、表面欠陥がなく、かつ、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。
繰り返し成長を行っても、作業終了時の冷却に伴って発
生する微結晶による障害を完全に防止すると共に各成長
毎に基板へ接触させる直前の成長用溶液の過飽和度を制
御できるため、表面欠陥がなく、かつ、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１】本発明の一実施例の液相エピタキシャル成長方
法の操作を説明する断面図。
法の操作を説明する断面図。
【図２】本発明の一実施例の液相エピタキシャル成長方
法の操作を説明する断面図。
法の操作を説明する断面図。
【図３】本発明の一実施例の液相エピタキシャル成長方
法の操作を説明する断面図。
法の操作を説明する断面図。
【図４】従来例の液相エピタキシャル成長方法の操作を
説明する断面図。
説明する断面図。
【図５】従来例の液相エピタキシャル成長方法の操作を
説明する断面図。
説明する断面図。
【図６】従来例の液相エピタキシャル成長方法の操作を
説明する断面図。
説明する断面図。
１ 成長用溶液ホルダー ２ 基板ホルダー ３ 成長用溶液回収ホルダー ４ 上シャッター ５ 下シャッター 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 追加の原料結晶の収容部 １４ シリンダー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今野 泰一郎 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社電線研究所内 (72)発明者 杉本 洋 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社電線研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】成長用溶液を収容した溶液収容部の上部
に、複数枚の基板を内装した基板ホルダーを設け、前記
溶液収容部にピストンを押し込むことにより前記成長用
溶液を上昇させて前記基板ホルダー内の前記基板と接触
させた後、前記ピストンを引き戻して前記成長用溶液を
前記溶液収容部へ落下させて前記成長用溶液と前記基板
との接触を分離する液相エピタキシャル成長方法におい
て、前記溶液収容部に原料結晶収容部を設け、該原料結
晶収容部に収容した原料結晶及び前記基板を移動させず
に前記ピストンを移動させることにより、前記原料結晶
と前記成長用溶液との接触及び分離を行うことを特徴と
する液相エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6256632A JP2545761B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6256632A JP2545761B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30711586A Division JPS63159290A (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07149595A true JPH07149595A (ja) | 1995-06-13 |
| JP2545761B2 JP2545761B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=17295313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6256632A Expired - Lifetime JP2545761B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2545761B2 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS534211U (ja) * | 1976-06-30 | 1978-01-14 | ||
| JPS53139970A (en) * | 1977-05-13 | 1978-12-06 | Sanyo Electric Co Ltd | Liquid phase epitaxial growth method of gaas crystal |
| JPS57196528A (en) * | 1981-05-27 | 1982-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | Liquid-phase growing device |
| JPS59189621A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-27 | Sharp Corp | 液相エピタキシヤル成長装置 |
| JPH0582356A (ja) * | 1991-09-25 | 1993-04-02 | Fuji Electric Co Ltd | 油入電器の冷却装置 |
-
1994
- 1994-10-21 JP JP6256632A patent/JP2545761B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS534211U (ja) * | 1976-06-30 | 1978-01-14 | ||
| JPS53139970A (en) * | 1977-05-13 | 1978-12-06 | Sanyo Electric Co Ltd | Liquid phase epitaxial growth method of gaas crystal |
| JPS57196528A (en) * | 1981-05-27 | 1982-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | Liquid-phase growing device |
| JPS59189621A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-27 | Sharp Corp | 液相エピタキシヤル成長装置 |
| JPH0582356A (ja) * | 1991-09-25 | 1993-04-02 | Fuji Electric Co Ltd | 油入電器の冷却装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2545761B2 (ja) | 1996-10-23 |
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