JPH08259384A - 閉管式エピタキシャル成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 封管の回転により，溶液を封管内の複数室の
間で移送する。 【構成】 水平な回転軸１を有する封管２と，封管２内
を回転軸１方向に分割する隔壁３により隔てられた第一
の室４及び第二の室５と，第一の室４に入口７ａを有
し，第一の室４と第二の室５とを連結する溶液導入路７
とを備え，溶液導入路７の入口７ａは第二の室５に流入
した溶液８面より高い位置に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転式傾斜法による閉管
式液相エピタキシャル成長装置に関する。赤外線検知器
に使用されるＨｇＣｄＴｅの如く蒸気圧が高く分解し易
い化合物半導体の液相エピタキシャル成長（ＬＰＥ成
長）には，傾斜法を用いた閉管式液相エピタキシャル成
長装置が広く使用されている。傾斜法は，封管中にソー
ス材料，エピタキシャル基板，及び溶液を封入し，ソー
ス材料に接触している溶液を封管を傾斜することにより
ソース材料から引き離し，エピタキシャル基板に接触さ
せてＬＥＰ成長を行う液相エピタキシャル成長法であ
る。

【０００２】かかるＬＰＥ法では，溶液組成を一定にす
るために，所定温度下で溶液をソース材料に接触させて
飽和溶液とし，その後溶液を成長温度に降温しエピタキ
シャル成長することが望ましい。

【０００３】このため，所定温度下で融液とソースとを
接触させ飽和させた後，溶液のみを成長室に移送できる
閉管式液相エピタキシャル成長装置が必要とされてい
る。

【０００４】

【従来の技術】半導体の液相エピタキシャル成長には，
浸漬法，ボートスライド法又は傾斜法（チッピング法）
が主に用いられる。図８は従来例断面図であり，液相エ
ピタキシャル成長装置の断面を表している。

【０００５】浸漬法は，図８（ａ）を参照して，ヒータ
４４で加熱されたルツボ内の溶液４１に，基板ホルダ４
３に水平に保持されたエピタキシャル基板４２を浸漬し
て，基板４２表面に半導体を析出させ堆積する。また，
ボートスライド法は，図８（ｂ）を参照して，上面が水
平に設置された基板ホルダ４３上面の窪みに基板４２を
埋込み，その基板ホルダ４３上面上を，溶液４１を保持
するための貫通口を有するスライダ４５を摺動させて，
溶液４１を基板４２上に移動する。

【０００６】かかる浸漬法及びボートスライド法では，
基板ホルダ４３又はスライダ４５の移動機構を必要とす
るがこれらの機構を閉管内に配置することは難しく，通
常は開管式液相エピタキシャル成長装置として構成され
る。

【０００７】傾斜法は，図８（ｃ）を参照して，傾斜し
て置かれた管状炉の高い位置の一端に基板４２を置き，
低い位置にある他端に溶液４１を保持して所定温度に昇
温した後，傾斜を逆に傾けることで，図８（ｃ）に示す
ように基板４２に溶液４１を接触させ半導体を堆積す
る。

【０００８】傾斜法の他の方式に回転式傾斜法がある。
図８（ｄ）及び（ｅ）は回転式傾斜法を適用した管状炉
の断面を表している。図８（ｄ）を参照して，管の両端
を封じて製作された封管３２を水平に設け，その封管３
２の上部に設けられた基板ホルダ３０の下面に基板３８
を保持し，底部に融液３５を基板３８と接触しないよう
に保持し，加熱する。昇温後，封管３２をその中心軸廻
りに１８０度回転させて，融液３５中に基板３８を浸漬
し，半導体を堆積する。

【０００９】上述した傾斜法は，融液の移動を炉体の傾
斜又は回転のみで行い，炉内に機械的移動手段を設ける
必要がないから，閉管式液相エピタキシャル成長装置へ
の適用が容易である。また，とくに回転式傾斜法では装
置構造が簡単という利点がある。このため，蒸気圧が高
く分解し易い半導体の堆積には，傾斜法，とくに回転式
傾斜法を用いた閉管式液相エピタキシャル成長装置が多
用される。

【００１０】しかし，閉管式の成長装置では，浸漬法の
ように多量の溶液を用いて，同一溶液から多数の基板に
順次半導体を堆積するという方法を採ることができな
い。このため，一回の成長毎に少量の溶液を計量しなけ
ればならず，微量成分の精密測定の困難性から，成長ご
との組成を一定にすることが難しい。

【００１１】また，ボートスライド法のように，一つの
基板に堆積する毎に溶液とソース基板とを接触させ平衡
状態とすることで溶液組成を一定に保持するという方法
を採用することも困難である。このため，閉管式の成長
装置では，基板毎の半導体組成の変動が大きいという問
題を生ずる。

【００１２】この問題を解決するため，回転式傾斜法に
おいてソース板を使用できる液相エピタキシャル成長装
置が考案され，特開昭５９─７９５３４号公報に開示さ
れている。

【００１３】この成長装置では，図８（ｅ）を参照し
て，水平回転軸を有する円筒封管３２の中に，断面Ｌ字
型の基板ホルダ３０が，封管３２の内壁にＬ字の上端が
密着するように設けられる。また，Ｌ字の垂直部分の両
側に基板３８及びソース板４０が保持される。初め，基
板３８及びソース板４０を水平に保持する回転位置に封
管３２を固定し，原料を溶融して溶液３５を形成する。
次いで，所定温度に達した後，封管３２を反時計廻りに
１８０°回転し，ソース板４０上に溶液３５を移動させ
そのまま飽和溶液になるまで保持する。次いで，封管３
２を時計廻りに３６０°回転させ，円筒封管３２下部の
溶液３５に基板３８を接触させてエピタキシャル成長を
行う。

【００１４】この成長装置によれば，溶液をソース板に
接触させて飽和させることができるので，組成変動を小
さくすることができる。しかし，基板を浸漬できるだけ
の多量の溶液を必要とする。また，原材料及びソース板
は極めて酸化し易いため，それらの表面に生じた酸化物
が溶液表面に浮き，結晶成長の障害になるという問題が
ある。さらに，基板をソース材及び溶液原料と同室内に
保持して昇降温するため，基板表面を汚染するおそれが
ある。とくに，基板よりも溶融温度が低い材料をソース
材として使用できない。さらにまた，異なる組成の半導
体を積層して成長することはできない。

【００１５】この問題のうち，溶液表面に浮遊する酸化
物を除去できる回転式傾斜法を用いた閉管式液相エピタ
キシャル成長装置が，特開昭６２−１６３３３４に開示
されている。

【００１６】図８（ｆ）はその成長装置の縦断面図であ
る。封管３２の中心を通る回転軸３１は水平に設置され
る。封管３２の両端に設けられた側板３９により仕切ら
れた封管３２内は，その中央に設けられた隔壁３３によ
り２分割される。分割された一方の室には封管３２の回
転軸３１より上方に水平に基板３８が設けられる。ま
た，他方の室には原材料３６が封入される。この両室
は，隔壁３３の下端に設けられた細い連通管３４により
連結される。

【００１７】この封管３２を，管状炉に挿入して昇温し
原材料３６を溶融する。溶液３５は隔壁３３下端の連通
管３４を通り，基板３８を保持する室に流入する。次い
で，成長温度まで降温したのち，封管３２を回転軸３１
廻りに回転して，基板３８を溶液に浸漬することにより
エピタキシャル成長がなされる。

【００１８】この装置では，原材料３６の酸化物３７は
溶液の表面に浮上し，細い連通管３４を通過できない。
従って，基板３８を保持する室に酸化物は入り込まない
ので欠陥の少ない半導体を堆積できる。

【００１９】しかし，この装置には，ソース材を保持し
飽和溶液とするための装置が設けられていない。これを
先に述べたソース材を保持する回転式の装置と組み合わ
せても，同一室内に基板，ソース材及び溶液を保持した
まま温度の昇降をなさねばならず，基板の汚染を回避で
きず，また汚染原とならずかつ固形物にのみソース材料
が制限されるという問題は避けられない。さらに，エピ
タキシャル成長できる組成はソース材と溶液組成及び接
触時の温度により定まるから，組成の異なる半導体を，
特にドーパントの異なる半導体を積層して成長すること
ができない。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように，従来
の封管式液相エピタキシャル結晶成長装置では，一室内
に基板とソース板を保持するため，ソース材料が制限さ
れ又基板の汚染を生ずるという問題がある。また，溶液
組成を変えることができないため，組成の異なるエピタ
キシャル成長層を積層して成長することができないとい
う欠点がある。

【００２１】本発明は，回転式傾斜法を用いた封管式液
相エピタキシャル成長装置において，基板を保持する室
と，ソース板とを保持する室とを分離して設け，その間
を一方にのみ溶液の移動が可能な溶液導入路により連結
することにより，原材料を溶融して溶液とする昇温過程
及びソース板に接触して過飽和とする過程と，エピタキ
シャル成長過程とを，各別に分離された室で行うことを
可能とし，ソース材の制限が少なく，かつ汚染が少ない
閉管式液相エピタキシャル成長装置を提供することを目
的とする。

【００２２】また，組成の異なるエピタキシャル成長層
を連続して堆積することができる閉管式液相エピタキシ
ャル成長装置を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
断面図，図５は本発明の第二実施例断面図，図６は本発
明の第三実施例断面図であり，図１（ａ），図５
（ａ），図６（ａ）は液相エピタキシャル成長装置の回
転軸に平行な縦断面を，図１，図５及び図６の（ｂ）〜
（ｅ）はその回転軸に垂直な断面を表している。

【００２４】上記課題を解決するための本発明の第一の
構成は，図１を参照して，水平な回転軸１を有する封管
２と，該封管２内を該回転軸１方向に分割する隔壁３に
より隔てられた第一の室４及び第二の室５と，該第一の
室４に入口７ａを有し，該第一の室４と該第二の室５と
を連結する溶液導入路７とを備え，該入口７ａは，該第
二の室５内の溶液面の最高位置より高い位置に設けられ
ることを特徴として構成し，及び，第二の構成は，図１
を参照して，第一の構成の閉管式エピタキシャル成長装
置において，該第二の室５の床面５ａは，該第一の室５
の床面４ａより該封管２の外周側に設けられていること
を特徴として構成し，及び，第三の構成は，図５を参照
して，水平な回転軸１を有する封管２と，該封管２内を
該回転軸１方向に分割する隔壁３により隔てられた第一
及び第二の室４，５と，該隔壁３を貫通して第一及び第
二の室４，５を接続する第一及び第二の溶液導入路７，
９とを有し，該第一の室４の床面４ａ，４ｂは，該封管
２の第一の回転位置Ｒ４で該第二の室５に流入した溶液
面より高い位置に設けられ，かつ該封管の第二の回転位
置Ｒ３で該第二の室の床面５ｂより低い位置に設けら
れ，該第一の溶液導入路７は，該第一の回転位置Ｒ４に
おける該第一の室４の床面４ａ近傍より低い位置に設け
られ，該第二の溶液導入路９は，該第二の回転位置Ｒ３
における該第二の室５の床面５ｂ近傍より低い位置に設
けられたことを特徴として構成し，及び第四の構成は，
図１，図５を参照して，水平な回転軸１廻りに回転自在
に設けられた封管２と，該回転軸１方向に隣接して該封
管２内に設けられた溶液保持室４及び成長室５と，該成
長室５内壁面に設けられ，該回転軸１と平行に基板１１
表面を保持する基板ホルダ１１ａと，該溶液保持室４内
壁面に設けられ，該基板１１表面と平行にソース板１２
表面を保持するソースホルダ１２ａと，該溶液保持室４
と該成長室５とを連結し，該溶液保持室４から該成長室
５へ向かい該回転軸１から離れる向きに設けられた管状
の溶液導入路７とを有し，該封管１を回転させて該溶液
保持室内４に保持された溶液８−１を該ソース板１２に
接触させた後，再度該封管１を回転させて該溶液８−１
を該溶液導入路７を通して該成長室５へ流出させる封管
回転手段とを有することを特徴として構成し，及び，第
五の構成は，図６を参照して，水平な回転軸１を有する
封管２内に，溶液及びソース板１２を室内に保持する溶
液保持室４，エピタキシャル基板１１を室内に保持する
成長室５及びドーパント材１３を室内に保持するドーパ
ント保持室６が，該封管２の内部を該回転軸１方向に３
分割する第一及び第二の隔壁３ａ，３ｂにより隔てられ
てこの順序で設けられ，該溶液保持室４と該成長室５と
を連結し，該封管２の第一の回転位置Ｒ４で該溶液保持
室４内に保持された溶液を該成長室５へ流出させる該第
一の隔壁３ａに設けられた第一の溶液導入路７−１と，
該封管２の第二の回転位置Ｒ３で，該成長室５内の溶液
を該ドーパント保持室６へ移送するために該第二の隔壁
３ｂに設けられた第二の溶液導入路７−２と，該封管２
の第三の回転位置Ｒ４で，該ドーパント保持室６内の溶
液を該成長室５内へ移送するために該第二の隔壁３ｂに
設けられた第三の溶液導入路９とを有することを特徴と
して構成する。

【００２５】

【作用】本発明の第一の構成では，図１を参照して，封
管の回転軸１と交叉する隔壁３により２室４，５に仕切
られた封管２が，回転軸１廻りに回転自在（一方向であ
っても，又必要により正逆回転であってもよい。）に水
平に保持される。この２室は，溶液導入路７により連結
される。なお，隔壁３は回転軸１と交叉すれば，平面又
は曲面であってもよく，また回転軸１と直交する必要も
ない。

【００２６】図中，Ｒ１〜Ｒ４は封管２の回転位置を表
し，図１（ａ）〜（ｃ）において，４つの回転位置に対
応して鉛直下方となる向きを表している。なお，図１
（ａ）〜（ｃ）は，Ｒ４の回転位置に於ける鉛直断面を
表している。

【００２７】封管２の回転位置Ｒ４において，第一の室
４に保持されていた溶液８−４は，溶液導入路７を通り
第二の室５に流入する。この第一の室４に開口する溶液
導入路７の入口７ａは，回転位置Ｒ４において第二の室
５に流入した溶液８の最高液面より高い位置に設けられ
る。従って，一旦第二の室５に流入した溶液８は，その
後の封管２の回転位置が変わっても，同一の溶液導入路
７を通って再度第一の室４へ逆戻りすることはない。即
ち，本発明に係る溶液導入路は，溶液を一方向にのみ移
送する。

【００２８】なお，かかる第二の室５の溶液８面の位置
は，第二の室５の床面５ａの位置，第二の室の形状，例
えば横断面形状，縦断面形状，寸法を適切に設計するこ
とにより，所要の位置にすることができる。

【００２９】次に，本構成の液相エピタキシャル装置の
使用法を説明する。初めに回転位置を例えばＲ１とし，
原材料を第一の室４に保持し加熱溶融して溶液８−１と
する。次に，封管２を回転して回転位置をＲ４とする。
この回転により，溶液８─１は，封管２内を例えば９０
°移動して溶液８−４の位置に移動する。従って，この
溶液８−４は，溶液導入路７の入口７ａから溶液導入路
７に流入し第二の室４に移送される。

【００３０】第二の室４には，この回転位置Ｒ４では溶
液８に触れない位置に基板１１が保持されている。次い
で，第二の室５に移送された溶液８の温度が成長温度に
到達した後，封管２を回転して溶液８を基板１１に接触
させ，エピタキシャル成長を行う。

【００３１】本構成の液相エピタキシャル装置では，原
材料の溶解から，溶解した溶液の保持，さらに必要なら
ばソース板の保持と溶液を過飽和にするまでの過程と，
基板上へのエピタキシャル成長の過程とを異なる室で行
うことができる。このため，溶液の形成又は飽和溶液を
形成する間に生ずる基板の汚染を，極めて小さくするこ
とができる。さらに，本構成は，原材料が室温で液体で
あっても適用することができる。

【００３２】本発明の第二の構成では，この回転位置Ｒ
４において，第一の室４の床面４ａが，第二の室５に流
入した溶液８の最高液面よりも高い位置に作られる。な
お，本明細書において，室の「床面」とは，封管２の特
定された回転位置において封管内に設けられた室の底と
なる面，即ち，室の鉛直下方の内壁面を意味する。ま
た，第一及び第二の室４，５を接続する溶液導入路７
が，これらの室４，５のうち高い位置にある第一の室の
床面４ａより下に設けられる。従って，この溶液導入路
７は，溶液を第一の室から第二の室に移送することがで
きる。

【００３３】さらに，本構成では，第二の室に流入した
溶液の液面は第一の室の床面よりも低く構成されるか
ら，第一の室内の溶液の全部を第二の室に移動すること
ができる。その一方，溶液が逆に第二の室から第一の室
に戻ることを完全に阻止することができる。

【００３４】本発明の第三の構成では，図５を参照し
て，２室４，５間に２つの溶液導入路が設けられる。第
一の溶液導入路７は，封管の第一の回転位置Ｒ４におい
て溶液を第一の室４から第二の室５に移送するもので，
上述した本発明の第二の構成と同様である。従って，封
管２をこの回転位置Ｒ４におくと，全ての溶液が第二の
室５に移送される。

【００３５】第二の溶液導入路９は，封管の第二の回転
位置Ｒ３において溶液を第二の室５から第一の室４に移
送するもので，上述した本発明の第一の構成と同様であ
る。従って，この構成では，溶液の一部を第二の室５に
残すこともできる。なお，この第二の溶液導入路９を第
二の構成と同様にして溶液の全部を第一の室に移送させ
ることもできる。

【００３６】本構成では，封管２を，２つの回転位置Ｒ
４，Ｒ３に持ち来すように交互に回転することにより，
溶液を２つの室４，５の間で交互に移送することができ
る。従って，一旦成長に用いた溶液を，別室に導入して
ソース材又はドープ材に接触させた後，再度成長に用い
ることができる。このため，組成の異なるエピタキシャ
ル成長を続けて行うことができる。また，ソース材を一
つの室内の２ヶ所に設け，回転位置により何れか一方を
選択して溶液と接触させることもができる。従って，組
成が異なる２種又は３種のエピタキシャル成長層を積層
することができる。

【００３７】本発明の第四の構成では，図１を参照し
て，水平な回転軸１方向に並べて，溶液保持室４及び成
長室５とが封管２内に隣接して設けられる。溶液保持室
４及び成長室５内には，エピタキシャル基板１１及びソ
ース板１２が回転軸１に平行に保持される。この基板１
１及びソース板１２は，封管２を基板１１及びソース板
１２が下にくる回転位置Ｒ２にまで回転することで，溶
液と接触させることができる。 溶液保持室４と成長室
５とは，溶液保持室４から成長室５へ向けて回転軸１か
ら離れる方向に設けられた管状の溶液導入路７により接
続される。この溶液導入路７は，封管２の回転位置Ｒ４
において，下方に向かい傾斜するため，溶液保持室４内
の溶液８−４を成長室５内に確実に移送する。なお，こ
の傾斜する溶液導入路７は，第一又は第二の構成にも適
用できる。

【００３８】本構成の装置では，溶液保持室内４の溶液
８−１を封管２を回転してソース板１２に接触させた
後，再度封管２を回転させて溶液８−１を溶液導入路７
を通して成長室５へ流出させ，成長温度に到達後封管２
を回転させて溶液８と基板１１とを接触させ，エピタキ
シャル成長をおこなう。この装置では，原材料の溶融，
溶液温度の昇降，溶液の移送を全てソース板又は基板に
溶液を接触することなく行うことができる。また，ソー
ス板及び原材料と，基板とは別の室に分離して置かれ
る。このため，基板の汚染を考慮せずにこれらの処理温
度を自由に定めることができるから，広範な組成の制御
が可能となる。

【００３９】本発明の第五の構成は，図６を参照して，
第四の構成で述べた溶液保持室４及び成長室５を有する
液相エピタキシャル成長装置に，ドーパント保持室６を
付加したものである。

【００４０】成長室５内で保持され，封管２の回転によ
りソース板に接触して飽和した溶液は，封管２の第一の
回転位置Ｒ４で第一の溶液導入路７−１を通して溶液保
持室４から結晶成長室５に移送される。なお，本構成の
溶液導入路は，すべて一方向に溶液を流し，逆流をゆる
さない。かかる溶液導入路は，上述の第一〜第四の構成
に係る溶液導入路と同様にして構成できる。

【００４１】移送された溶液は，成長室内で保持され成
長温度に達した後基板に接触されエピタキシャル成長が
なされる。その後，結晶室５内の溶液は，封管２を第二
の回転位置Ｒ３まで回転することで，ドーパント保持室
６に移送される。

【００４２】ドーパント保持室６内にはドーパント材１
３が保持されており，移送された溶液が所定温度に達し
た後，封管２を回転して溶液をドーパント材１３に接触
して飽和溶液とする。次いで，封管２を第三の回転位置
Ｒ４まで回転し，第三の溶液導入路７−２を通してドー
パント保持室６内の溶液を再度成長室５に移送する。こ
の時第三の回転位置と第二の回転位置とが同一であって
も，本発明の溶液導入路を用いると，成長室５から溶液
保持室に逆流することはない。なお，第三の回転位置と
第二の回転位置とは異なっていてもよい。また，液体の
ドーパント材にも本構成の発明を適用することができ
る。

【００４３】本構成では，ソース材に接触させて飽和さ
せた溶液によるエピタキシャル成長と，その溶液をドー
パント材に接触させた溶液によるエピタキシャル成長と
を続けて行うことができる。

【００４４】本構成において，封管２の第四の回転位置
において，成長室５から溶液保持室４へ溶液を移送する
溶液導入路を増設することができる。このとき，第一〜
第四の回転一は全て異なるものにする。この構成では，
成長室５と溶液保持室４間の溶液の移送と，成長室５と
ドーパント材保持室６間の溶液の移送とを独立して行う
ことができる。

【００４５】従って，ソース板に接触させて飽和した第
一の溶液によるエピタキシャル成長と，ドーパント材に
接触させて飽和させた第二の溶液によるエピタキシャル
成長とを交互に重畳して行うことができる。これによ
り，２種の層が交互に積層した堆積層を製造することが
できる。

【００４６】

【実施例】本発明の詳細を実施例を参照して説明する。
図２は，本発明の第一実施例斜視図であり，封管の部分
破断図を表している。なお，図２は図１の回転位置Ｒ４
の状態を表し，垂直軸をＹ軸に，水平軸をＸ，Ｚ軸とし
ている。

【００４７】図２を参照して，水平軸Ｚ軸を回転軸１
（円筒軸でもある。）とする石英円筒からなる封管２
が，その両端で，石英又はカーボン製の側板１４により
溶液を封入するように仕切られる。

【００４８】側板１４で仕切られた封管２内部は，さら
に石英又カーボン製の隔壁３により溶液保持室４と成長
室５とに２分される。溶液保持室４及び成長室５は，そ
れぞれ石英又はカーボン板からなるソースホルダ１２ａ
及び基板ホルダ１１ａにより上下に仕切られる。ソース
ホルダ１２ａの下面には板状のＨｇＣｄＴｅからなるソ
ース板１２が，基板ホルダ１１ａの下面にはエピタキシ
ャル基板としてＣｄＴｅ基板１１が保持される。

【００４９】図３は，本発明の第一実施例動作説明図で
あり，封管の各種回転位置に於ける溶液保持室４及び成
長室５のＸＹ断面を表している。図３（ａ）は，図２と
同一の回転位置での溶液保持室４の断面を表し，図３
（Ａ）は，図２と同一の回転位置での成長室５の断面を
表している。

【００５０】図２及び図３（ａ）を参照して， 溶液保
持室４には，弓型の上部を水平に切断した断面形状の石
英又はカーボン製の部材であって，上面がソースホルダ
１２ａの下面に密接し，側面が封管２のＸ軸方向の内壁
面に密接する，床材１５が設けられる。この床材１５
は，ソースホルダ１２ａにより仕切られた溶液保持室４
の下部分のＸ軸方向の床面を高くするために設けられ
る。

【００５１】隔壁３には１つの溶液導入路７が設けられ
る。溶液導入路７は，入口７ａが溶液保持室４の下部分
の床材１５の面の近くに開口し，水平に延びて封管２壁
面に近い位置の成長室５内に開口する出口７ｂを有す
る。この溶液導入路７の入口７ａは，図３（ａ）及び
（Ａ）の回転位置で，溶液８面より高い位置に設けら
れ，他方，この回転位置から１８０反転した回転位置
（図３（ｃ）及び（Ｃ）を参照。）において，溶液８面
より高い位置に設けられる。

【００５２】本実施例では，先ず，封管２を図２，図３
（ａ）及び（Ａ）に示す回転位置に固定し，秤量した溶
液原材料を溶液保持室４の床上に置き，封管２の両端を
真空封止する。次いで，昇温して原材料を溶融して溶液
８とする。溶液８は，図３（ａ）を参照して，溶液保持
室４の下部に溜まる。このとき，溶液８面は入口７ａよ
り下にあるので，溶液８は基板１１を保持する成長室５
に流入しない。原材料が溶融した後，降温し，所定の温
度に安定するまでこの状態を維持する。

【００５３】次いで，封管２を，紙面に向かい反時計方
向に１８０°回転する。図３（ｂ），（Ｂ）はその途中
の９０°回転位置を，図３（ｃ）及び（Ｃ）は１８０°
回転した位置を表す。この回転の間，溶液８面は常に入
口７ａより低い位置にあるから，溶液は成長室５に流入
しない。この回転により，図３（ｃ）及び（Ｃ）を参照
して，溶液８はソース板１２表面に接触され，このまま
飽和するまで維持される。

【００５４】次いで，封管２を反時計廻りにさらに略９
０°回転して，図（ｄ）及び（Ｄ）に示す回転位置にも
ちきたす。この回転位置では，床材１５が，図（ｄ）を
参照して溶液保持室４内の下方に位置するため，床材１
５の上面が溶液保持室４の床面となる。溶液導入路７の
入口７ａは，この床面と同じ高さに開設されているの
で，この床面が略水平になった時点では，溶液保持室４
内の溶液８は酸化物等の固形物を除いて全て溶液導入路
７を通り成長室５に流入する。成長室１５内に流入した
溶液は，その表面が溶液保持室内の床材１５の上面より
低く，かつ成長室内の基板１１に接触しないように，基
板１１の保持位置，溶液量及び成長室の容積が設計され
る。

【００５５】さらに，封管２を反時計廻りに９０°回転
して，図４（ｅ）及び（Ｅ）を参照して，最初の回転位
置にする。この回転位置で，降温し，溶液温度が成長温
度になるまで維持する。

【００５６】次いで，封管２を反時計廻りに１８０°回
転する。９０°回転した位置を表している図（ｆ）及び
（Ｆ）を経過して，１８０°回転した位置で図（ｇ）及
び（Ｇ）を参照して，溶液８は基板１１表面に接触しエ
ピタキシャル成長がなされる。

【００５７】エピタキシャル成長後，図（ｈ）及び
（Ｈ）を参照して，さらに封管２を１８０°回転して，
溶液８と基板１１とを分離する。この回転方向は反時計
又は時計廻りのいずれでもよい。最後に，封管全体を冷
却してエピタキシャル成長を終了する。

【００５８】本実施例では，原材料を溶融する際に昇温
のオーバシュートを生じても，溶液がソース板と接触し
ていないため過剰のソース組成を含むことがないから，
溶液組成が安定する。

【００５９】上記工程において，図３（ｃ）及び（Ｃ）
の位置から，時計方向に１８０°逆回転して図３（ａ）
及び（Ａ）と同様の状態に溶液をもちきたし，この状態
で成長温度近くに溶液温度を降下することもできる。そ
の後，再び時計方向に９０°回転して図（ｄ）及び
（Ｄ）の回転位置とし，溶液８を成長室に移送する。こ
の方法では，溶液８と基板１１とを同一室内において高
温に晒す事態を避けることができるので，基板の汚染が
少なくなる。

【００６０】本発明の第二の実施例は，図５を参照し
て，成長室５内に基板１１を下面に水平に保持する基板
ホルダ１１ａが，溶液保持室４内にソース板１２を下面
に水平に保持するソースホルダ１２ａが，第一実施例と
同様に，それぞれ成長室５及び溶液保持室４を上下に２
分して設けられる。なお，図５は回転位置Ｒ４（Ｒ４方
向が垂直下方になる回転位置。）における封管２の断面
を表し，図５（ａ）は縦断面，図５（ｂ）及び（ｃ）は
それぞれ成長室５及び溶液保持室４の横断面を表してい
る。

【００６１】溶液保持室４には，ソースホルダ１２ａの
ソース板１２保持面と平行な床面４ａを形成するために
床材１６が設けられる。成長室５には，基板ホルダ１１
ａの保持面に垂直な床面５ｂを形成するための床材１７
が設けられる。

【００６２】溶液を溶液保持室４から成長室５へ移送す
るための溶液導入路７の入口７ａは床材１６の床面近く
に設けられる。他方，溶液を成長室５から溶液保持室４
へ移送するための溶液導入路９の入口９ａは床材１７の
床面近くに設けられる。

【００６３】初めに，図５（ｂ）及び（ｃ）を参照し
て，封管２の回転位置をＲ１におく。即ちＲ１方向が垂
直下方になるように封管２を回転して固定する。次に溶
液の原材料を溶液保持室４内に入れ，昇温して加熱溶融
し，溶液とする。次いで，封管２を反時計方向に９０°
回転して回転位置Ｒ２とし，溶液をソース板１２に接触
させ飽和溶液とする。

【００６４】次いで，封管を回転位置Ｒ４まで１８０°
回転する。この結果，溶液保持室４の床面４ａは，床材
１６の上面となる。他方，成長室５の床面５ａは，封管
２の内壁面となる。従って，床材１６の上面に溜まった
溶液は，より低い成長室５の床面５ａに移送される。

【００６５】次いで，成長温度に到達するまで維持した
のち，封管２を反時計方向に１８０°回転して，即ち回
転位置Ｒ１を経て回転位置Ｒ２にもちきたし，基板１１
に溶液を接触させエピタキシャル成長を行う。

【００６６】次いで，封管２を回転位置Ｒ３にもちきた
す。このとき，成長室の床面５ｂは床材１７の上面とな
り，他方，溶液保持室４の床面４ｂは封管２の内壁面と
なる。従って，溶液は全て，溶液保持室４内へ流出す
る。この状態で封管２を冷却してエピタキシャル成長を
終了する。

【００６７】本構成では，エピタキシャル成長後に成長
室内に溶液を残さないから，エピタキシャル層表面の汚
染を防止することができる。本発明の第三実施例は，図
６を参照して，成長室５の左右に隔壁３ａ，３ｂにより
隔離された溶液保持室４とドーパント保持室６とを備え
た装置に関する。

【００６８】図６（ａ）は，回転位置Ｒ４における封管
２全体の縦断面，図６（ｂ）はドーパント保持室の横断
面を，図６（ｃ），（ｄ）はそれぞれ隔壁３ｂ及び３ａ
に近い位置での成長室の横断面を，図６（ｅ）は溶液保
持室４の横断面を表している。

【００６９】溶液保持室４内に，図６（ｅ）を参照し
て，円筒状封管２の上下をそれぞれ水平に仕切るソース
ホルダ１２ａ及び床材１６が設けられる。板状のソース
材１２はソースホルダ１２ａの下面に水平に保持され
る。

【００７０】成長室５内に，図６（ｃ），（ｄ）を参照
して，円筒状封管２を水平に仕切る基板ホルダ１１ａ，
及び，基板ホルダ１１ａ下面に密着して円筒状封管２を
垂直に仕切る床材１７が設けられる。エピタキシャル基
板１１は基板ホルダの下面に保持される。

【００７１】ドーパント保持室６内に，図６（ｂ）を参
照して，上述した溶液保持室４と同様に，円筒状封管２
の上下をそれぞれ水平に仕切るドーパントホルダ１３ａ
及び床材１８が設けられる。板状のドーパント材１３が
ドーパントホルダ１３ａ下面に水平に保持される。

【００７２】溶液保持室４と成長室５とを隔てる隔壁３
ａには，溶液保持室４の床面（床材１６の上面）近くに
入口７−１ａを有する溶液導入路７−１が設けられる。
成長室５とドーパント保持室６とを隔てる隔壁３ｂに
は，ドーパント保持室６から成長室５に溶液を移送する
ための溶液導入路７−２と，成長室５からドーパント保
持室６に溶液を移送するための溶液導入路９とが設けら
れる。溶液導入路７−２は，ドーパント保持室の床面
（床材１８の上面）近くに入口７−２ａを有し，溶液導
入路９は，回転位置Ｒ３の位置における成長室５の床面
（成長室５に表出する床材１７の面）の近くに入口９ａ
を有する。

【００７３】次に，本実施例の動作を説明する。図７は
本発明の第三実施例動作説明図であり，封管２の回転位
置と溶液の移動との関係を表している。なお，図中の矢
印は，溶液導入路の位置を表している。

【００７４】先ず，図６を参照して，封管２を回転位置
Ｒ１におき，溶液保持室４内の原材料を溶融し溶液とす
る。このとき，図７（ａ）を参照して，溶液８は，溶液
保持室４内に，ソース板１２に触れずに保持される。な
お，この回転位置では，３つの溶液導入路７−１，７−
２，９は溶液面より上方に位置する。この状態で所定温
度まで降温し一定温度になるまで待つ。

【００７５】次いで，封管２を反時計方向に９０°回転
し回転位置Ｒ２とする。図７（ｂ）を参照して，溶液８
はソースホルダ１２ａ上に溜りソース板１２と接触す
る。このまま溶液が飽和するまで放置する。

【００７６】次いで，封管２を回転位置Ｒ４まで回転す
る。図７（ｃ）を参照して，このとき溶液保持室内の溶
液８は，溶液導入路７−１を通り成長室５に流入する。
同時に降温して溶液が成長温度に達するまで放置する。

【００７７】次いで，封管２を反時計廻りに，即ち回転
位置Ｒ１を経由して回転位置Ｒ２まで１８０°回転す
る。その結果，図７（ｄ）を参照して，溶液８は基板ホ
ルダ１１ａ上に溜り，溶液８と接触し，エピタキシャル
成長がなされる。

【００７８】エピタキシャル成長後，封管２を反時計方
向に９０°回転し回転位置Ｒ３とする。図７（ｅ）を参
照して，溶液８は，基板１１から引き離され，床材１７
上面に落ちたのち，溶液導入路９を通りドーパント保持
室６内に流入する。

【００７９】次いで，再び一定の温度に昇温した後，封
管２を時計方向に９０°回転し，回転位置Ｒ２におく。
図７（ｆ）を参照して，溶液８はドーパントホルダ１３
ａ上に溜りドーパント材１３と接触する。このまま飽和
するまで放置する。

【００８０】次いで，封管２を１８０°回転して回転位
置Ｒ４におく。図７（ｇ）を参照して，溶液８はドーパ
ント保持室６内の床材１８上面に落下し，溶液導入路７
−２を通り成長室５に流入する。この状態で溶液８が成
長温度に達するまで放置する。

【００８１】溶液が成長温度に達し温度が安定した後，
封管２を反時計廻りに，即ち回転位置Ｒ１を経由して回
転位置Ｒ２まで１８０°回転する。図７（ｈ）を参照し
て，溶液８は，基板１１と接触してエピタキシャル成長
がなされる。

【００８２】成長後は，封管２を回転位置Ｒ３とし，溶
液８をドーパント保持室に流入させ，冷却してエピタキ
シャル成長を終了する。本実施例では，非常に簡単な装
置によって，２種類の半導体層を順次エピタキシャル成
長することができる。

【００８３】

【発明の効果】本発明によれば，ソース板と溶液とを接
触させて飽和するまでの工程と，エピタキシャル成長工
程とが別個の室でなされるため，基板の汚染が少なく，
良質のエピタキシャル層を製造することができる。ま
た，本発明の他の構成によれば，異なる組成のエピタキ
シャル層を順次堆積することができる。従って，本発明
は，半導体装置の特性向上に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理説明断面図

【図２】 本発明の第一実施例斜視図

【図３】 本発明の第一実施例動作説明図（その１）

【図４】 本発明の第一実施例動作説明図（その２）

【図５】 本発明の第二実施例断面図

【図６】 本発明の第三実施例断面図

【図７】 本発明の第三実施例動作説明図

【図８】 従来例断面図

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ 封管 ３ 隔壁 ４ 室（溶液保持室） ４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ 床面 ５ 室（成長室） ６ ドーパント保持室 ７，９ 溶液導入路 ７ａ，９ａ 入口 ７ｂ，９ｂ 出口 ８ 溶液 １１ 基板 １１ａ 基板ホルダ １２ ソース板 １２ａ ソースホルダ １３ ドーパント材 １４ 側板 １５，１６，１７，１８ 床材 ３０，４３ ホルダ ３１ 回転軸 ３２ 封管 ３３ 隔壁 ３４ 連通管 ３５，４１ 溶液 ３６ 原材料 ３７ 酸化物 ３８，４２ 基板 ３９ 側板 ４０ ソース板 ４４ ヒータ ４５ スライダ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平な回転軸を有する封管と，該封管内
   を該回転軸方向に分割する隔壁により隔てられた第一の
   室及び第二の室と，該第一の室に入口を有し，該第一の
   室と該第二の室とを連結する溶液導入路とを備え，該入
   口は，該第二の室内の溶液面の最高位置より高い位置に
   設けられることを特徴とする閉管式エピタキシャル成長
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の閉管式エピタキシャル成
   長装置において，該第二の室の床面は，該第一の室の床
   面より該封管の外周側に設けられていることを特徴とす
   る閉管式エピタキシャル成長装置。
3. 【請求項３】 水平な回転軸を有する封管と，該封管内
   を該回転軸方向に分割する隔壁により隔てられた第一及
   び第二の室と，該隔壁を貫通して第一及び第二の室を接
   続する第一及び第二の溶液導入路とを有し，該第一の室
   の床面は，該封管の第一の回転位置で該第二の室に流入
   した溶液面より高い位置に設けられ，かつ該封管の第二
   の回転位置で該第二の室の床面より低い位置に設けら
   れ，該第一の溶液導入路は，該第一の回転位置における
   該第一の室の床面近傍より低い位置に設けられ，該第二
   の溶液導入路は，該第二の回転位置における該第二の室
   の床面近傍より低い位置に設けられたことを特徴とする
   閉管式エピタキシャル成長装置。
4. 【請求項４】 水平な回転軸廻りに回転自在に設けられ
   た封管と，該回転軸方向に隣接して該封管内に設けられ
   た溶液保持室及び成長室と，該成長室内壁面に設けら
   れ，該回転軸と平行に基板表面を保持する基板ホルダ
   と，該溶液保持室内壁面に設けられ，該基板表面と平行
   にソース板表面を保持するソースホルダと，該溶液保持
   室と該成長室とを連結し，該溶液保持室から該成長室へ
   向かい該回転軸から離れる向きに設けられた管状の溶液
   導入路とを有し，該封管を回転させて該溶液保持室内に
   保持された溶液を該ソース板に接触させた後，再度該封
   管を回転させて該溶液を該溶液導入路を通して該成長室
   へ流出させる封管回転手段とを有することを特徴とする
   閉管式液相エピタキシャル成長装置。
5. 【請求項５】 水平な回転軸を有する封管内に，溶液及
   びソース板を室内に保持する溶液保持室，エピタキシャ
   ル基板を室内に保持する成長室及びドーパント材を室内
   に保持するドーパント保持室が，該封管の内部を該回転
   軸方向に３分割する第一及び第二の隔壁により隔てられ
   てこの順序で設けられ，該溶液保持室と該成長室とを連
   結し，該封管の第一の回転位置で該溶液保持室内に保持
   された溶液を該成長室へ流出させる該第一の隔壁に設け
   られた第一の溶液導入路と，該封管の第二の回転位置
   で，該成長室内の溶液を該ドーパント保持室へ移送する
   ために該第二の隔壁に設けられた第二の溶液導入路と，
   該封管の第三の回転位置で，該ドーパント保持室内の溶
   液を該成長室内へ移送するために該第二の隔壁に設けら
   れた第三の溶液導入路とを有することを特徴とする閉管
   式液相エピタキシャル成長装置。