JPH08325091A - 半導体液相エピタキシャル装置 - Google Patents
半導体液相エピタキシャル装置Info
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- JPH08325091A JPH08325091A JP13154995A JP13154995A JPH08325091A JP H08325091 A JPH08325091 A JP H08325091A JP 13154995 A JP13154995 A JP 13154995A JP 13154995 A JP13154995 A JP 13154995A JP H08325091 A JPH08325091 A JP H08325091A
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- melt
- growth chamber
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、成長室内での水平方向,垂直方向
の成長膜厚,組成比及び不純物濃度を均一に保つことの
できる半導体液相エピタキシャル装置を提供する。 【構成】 結晶原料の融液23を貯溜する融液溜24が
形成された上部部材25と、基板26を収納する成長室
21が形成された成長用ボート22とを備え、一定温度
に昇温された電気炉内で、前記融液溜24内に貯溜され
ている融液23を前記成長室21内に落下させ、その後
降温して基板26表面に結晶を成長させる半導体液相エ
ピタキシャル装置において、前記成長室21の四方側壁
に隣接して第1溶媒槽27が形成され、前記成長室21
の底面に隣接して第2溶媒層28aが形成され、前記融
液溜24の四方側壁に隣接して第2溶媒槽28bが形成
されてなることを特徴とする。
の成長膜厚,組成比及び不純物濃度を均一に保つことの
できる半導体液相エピタキシャル装置を提供する。 【構成】 結晶原料の融液23を貯溜する融液溜24が
形成された上部部材25と、基板26を収納する成長室
21が形成された成長用ボート22とを備え、一定温度
に昇温された電気炉内で、前記融液溜24内に貯溜され
ている融液23を前記成長室21内に落下させ、その後
降温して基板26表面に結晶を成長させる半導体液相エ
ピタキシャル装置において、前記成長室21の四方側壁
に隣接して第1溶媒槽27が形成され、前記成長室21
の底面に隣接して第2溶媒層28aが形成され、前記融
液溜24の四方側壁に隣接して第2溶媒槽28bが形成
されてなることを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特にIII−V族化合物
半導体の液相エピタキシャル装置に関する。
半導体の液相エピタキシャル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体液相エピタキシャル装置で
は、成長用ボートの形成にグラファイトを使用し、その
形状は、成長室に単一の基板を横置きにセットする基板
横置き型及び複数の基板が縦置きにセット可能な基板縦
置き型が一般に知られている。 このような従来の半導体液相エピタキシャル装置の構造
を図6及び図7に従って説明する。図6は従来の基板横
置き型半導体液相エピタキシャル装置を示し、図7は従
来の基板縦置き型半導体液相エピタキシャル装置を示
す。
は、成長用ボートの形成にグラファイトを使用し、その
形状は、成長室に単一の基板を横置きにセットする基板
横置き型及び複数の基板が縦置きにセット可能な基板縦
置き型が一般に知られている。 このような従来の半導体液相エピタキシャル装置の構造
を図6及び図7に従って説明する。図6は従来の基板横
置き型半導体液相エピタキシャル装置を示し、図7は従
来の基板縦置き型半導体液相エピタキシャル装置を示
す。
【0003】まず、従来の基板横置き型半導体液相エピ
タキシャル装置(以下、「第1エピタキシャル装置」と
称す。)について、以下図6にしたがって説明する。
(a)は結晶成長開始前の状態を示す図であり、(b)
は結晶成長時の状態を示す図である。
タキシャル装置(以下、「第1エピタキシャル装置」と
称す。)について、以下図6にしたがって説明する。
(a)は結晶成長開始前の状態を示す図であり、(b)
は結晶成長時の状態を示す図である。
【0004】該第1エピタキシャル装置は、成長室1が
形成された成長用ボート2を備え、この成長用ボート2
の上部に、結晶原料の融液3を貯溜する融液溜4が形成
された上部部材5が一定方向(図の左右方向)に往復移
動可能に配置された構造となっている。これらの系は、
図示しない電気炉内の石英管に収納され、温度制御され
るようになっている。
形成された成長用ボート2を備え、この成長用ボート2
の上部に、結晶原料の融液3を貯溜する融液溜4が形成
された上部部材5が一定方向(図の左右方向)に往復移
動可能に配置された構造となっている。これらの系は、
図示しない電気炉内の石英管に収納され、温度制御され
るようになっている。
【0005】前記成長用ボート2の成長室1内には、結
晶成長時に単一の基板6が配置されるようになってい
る。
晶成長時に単一の基板6が配置されるようになってい
る。
【0006】前記上部部材5には、その一端部に操作棒
(図示せず)が形成されており、この操作棒の操作によ
り、上部部材5を水平方向に移動させるようになってい
る。 前記上部部材5に形成された融液溜4は角柱に形成さ
れ、該融液溜4は結晶成長開始前の状態<図6(a)に
示す状態>で、成長用ボート2の上面によって閉塞され
た状態となっている。そして、上部部材5を図6(b)
に示す位置まで移動させると、融液溜4と成長室1とが
連通することから、この時点で融液溜5内の溶融液3が
成長室1内に落下して、結晶成長が行われるようになっ
ている。
(図示せず)が形成されており、この操作棒の操作によ
り、上部部材5を水平方向に移動させるようになってい
る。 前記上部部材5に形成された融液溜4は角柱に形成さ
れ、該融液溜4は結晶成長開始前の状態<図6(a)に
示す状態>で、成長用ボート2の上面によって閉塞され
た状態となっている。そして、上部部材5を図6(b)
に示す位置まで移動させると、融液溜4と成長室1とが
連通することから、この時点で融液溜5内の溶融液3が
成長室1内に落下して、結晶成長が行われるようになっ
ている。
【0007】次に、上記構成の第1エピタキシャル装置
による結晶成長の手順について、GaAlAsの結晶成
長を例にあげて説明する。
による結晶成長の手順について、GaAlAsの結晶成
長を例にあげて説明する。
【0008】結晶成長開始前では、上部部材5の位置は
図6(a)に示す位置となっている。この状態におい
て、上部部材5の融液溜4に成長させる結晶原料(G
a,GaAs多結晶,Al,ドーパント等)を収容し、
これらの系をH2 雰囲気中で特定の温度(摂氏900〜
1000度)まで昇温し、融液溜4に収容した結晶原料
を十分に溶融する。
図6(a)に示す位置となっている。この状態におい
て、上部部材5の融液溜4に成長させる結晶原料(G
a,GaAs多結晶,Al,ドーパント等)を収容し、
これらの系をH2 雰囲気中で特定の温度(摂氏900〜
1000度)まで昇温し、融液溜4に収容した結晶原料
を十分に溶融する。
【0009】次に、操作棒によって上部部材5を図6
(b)に示す状態まで移動させ、融液溜4内の融液(G
a,GaAs多結晶,Al,ドーパント等の混合融液)
3を成長室1内へ落下させ、この後降温してGaAlA
sの結晶を基板6の表面に成長させるものである。
(b)に示す状態まで移動させ、融液溜4内の融液(G
a,GaAs多結晶,Al,ドーパント等の混合融液)
3を成長室1内へ落下させ、この後降温してGaAlA
sの結晶を基板6の表面に成長させるものである。
【0010】続いて、従来の基板縦置き型半導体液相エ
ピタキシャル装置(以下、「第2エピタキシャル装置」
と称す。)について、以下図7にしたがって説明する。
(a)は結晶成長開始前の状態を示す図であり、(b)
は結晶成長時の状態を示す図である。
ピタキシャル装置(以下、「第2エピタキシャル装置」
と称す。)について、以下図7にしたがって説明する。
(a)は結晶成長開始前の状態を示す図であり、(b)
は結晶成長時の状態を示す図である。
【0011】該第2エピタキシャル装置は、全体を支持
する基台となる底板11の上に、成長室12が形成され
た成長用ボート13が一定方向(図の左右方向)に往復
移動可能に設けられ、この成長用ボート13の上部に、
結晶原料の融液14を貯溜する融液溜15が形成された
上部部材16が配置された構造となっている。これらの
系は、図示しない電気炉内の石英管に収納され、温度制
御されるようになっている。
する基台となる底板11の上に、成長室12が形成され
た成長用ボート13が一定方向(図の左右方向)に往復
移動可能に設けられ、この成長用ボート13の上部に、
結晶原料の融液14を貯溜する融液溜15が形成された
上部部材16が配置された構造となっている。これらの
系は、図示しない電気炉内の石英管に収納され、温度制
御されるようになっている。
【0012】成長用ボート13には、その一端部に操作
棒(図示せず)が形成されており、この操作棒の操作に
より、成長用ボート13を水平方向に移動させるように
なっている。また、成長用ボート13の成長室12内に
は、移動方向に一定の間隔を存じて基板支持用板17が
配置されており、結晶成長時にはこの基板支持用板17
のそれぞれの両側面に、基板18が縦置き支持されるよ
うになっている。
棒(図示せず)が形成されており、この操作棒の操作に
より、成長用ボート13を水平方向に移動させるように
なっている。また、成長用ボート13の成長室12内に
は、移動方向に一定の間隔を存じて基板支持用板17が
配置されており、結晶成長時にはこの基板支持用板17
のそれぞれの両側面に、基板18が縦置き支持されるよ
うになっている。
【0013】上部部材16に形成された融液溜15に
は、融液落下口19が形成されている。該融液落下口1
9は、結晶成長開始前の状態<図7(a)に示す状態>
で、成長用ボート13の上面によって閉塞された状態と
なっている。そして、成長用ボート13を図7(b)に
示す位置まで移動させると、融液落下口19と成長室1
2とが連通することから、この時点で融液溜15内の溶
融液14が成長室12内に落下して、結晶成長が行われ
るようになっている。
は、融液落下口19が形成されている。該融液落下口1
9は、結晶成長開始前の状態<図7(a)に示す状態>
で、成長用ボート13の上面によって閉塞された状態と
なっている。そして、成長用ボート13を図7(b)に
示す位置まで移動させると、融液落下口19と成長室1
2とが連通することから、この時点で融液溜15内の溶
融液14が成長室12内に落下して、結晶成長が行われ
るようになっている。
【0014】次に、上記構成の第2エピタキシャル装置
による結晶成長の手順について、GaAlAsの結晶成
長を例にあげて説明する。
による結晶成長の手順について、GaAlAsの結晶成
長を例にあげて説明する。
【0015】結晶成長開始前では、成長用ボート13の
位置は図7(a)に示す位置となっている。この状態に
おいて、上部部材16の融液溜15に成長させる結晶原
料(Ga,GaAs多結晶,Al,ドーパント等)を収
容し、これらの系をH2 雰囲気中で特定の温度(摂氏9
00〜1000度)まで昇温し、融液溜15に収容した
結晶原料を十分に溶融する。
位置は図7(a)に示す位置となっている。この状態に
おいて、上部部材16の融液溜15に成長させる結晶原
料(Ga,GaAs多結晶,Al,ドーパント等)を収
容し、これらの系をH2 雰囲気中で特定の温度(摂氏9
00〜1000度)まで昇温し、融液溜15に収容した
結晶原料を十分に溶融する。
【0016】次に、操作棒によって成長用ボート13を
図7(b)に示す状態まで移動させ、融液溜15内の融
液(Ga,GaAs多結晶,Al,ドーパント等の混合
融液)14を融液落下口19から成長室12内へ落下さ
せ、この後降温してGaAlAsの結晶を基板18の表
面に成長させるものである。
図7(b)に示す状態まで移動させ、融液溜15内の融
液(Ga,GaAs多結晶,Al,ドーパント等の混合
融液)14を融液落下口19から成長室12内へ落下さ
せ、この後降温してGaAlAsの結晶を基板18の表
面に成長させるものである。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエピタキシャル装置により結晶成長を行った
場合、成長を終えたウエハーに成長膜厚や組成比,不純
物濃度のバラツキか生じる。特に結晶成長のバラツキは
大きく、傾向として成長室1,12の外周部(上下左右
端部)に位置するウエハー成長部は、成長室1,12の
中心に位置するウエハー成長部に比べ成長膜が厚くな
る。
うな従来のエピタキシャル装置により結晶成長を行った
場合、成長を終えたウエハーに成長膜厚や組成比,不純
物濃度のバラツキか生じる。特に結晶成長のバラツキは
大きく、傾向として成長室1,12の外周部(上下左右
端部)に位置するウエハー成長部は、成長室1,12の
中心に位置するウエハー成長部に比べ成長膜が厚くな
る。
【0018】このような成長膜厚等のバラツキが原因と
なる後工程での製法上の不具合の一つに、ウエハー厚み
を制御する裏面(非成長面)研磨を行う際、ウエハー毎
に研磨量を変更しなければならないことがあげられる。
さらに、基板部分を全て除々する(成長膜厚がウエハー
厚みを律則する)タイプでは、素子化後のアッセンブリ
工程において、ワイヤーボンディング位置の高さ設定を
随時行わなければならないこと等があげられる。
なる後工程での製法上の不具合の一つに、ウエハー厚み
を制御する裏面(非成長面)研磨を行う際、ウエハー毎
に研磨量を変更しなければならないことがあげられる。
さらに、基板部分を全て除々する(成長膜厚がウエハー
厚みを律則する)タイプでは、素子化後のアッセンブリ
工程において、ワイヤーボンディング位置の高さ設定を
随時行わなければならないこと等があげられる。
【0019】図5に従来の第2エピタキシャル装置にて
結晶成長させた時の成長膜厚の結果例を示す。
結晶成長させた時の成長膜厚の結果例を示す。
【0020】上記成長膜厚等のバラツキが生じる原因と
して、以下理由があげられる。
して、以下理由があげられる。
【0021】液相エピタキシャル成長法では、成長速度
を決めている過程が大きく分けて2つあり、一つは成長
界面まで融液3,14が運ばれてゆく過程であり、もう
一つは運ばれた融液3,14が結晶となって析出する過
程である。
を決めている過程が大きく分けて2つあり、一つは成長
界面まで融液3,14が運ばれてゆく過程であり、もう
一つは運ばれた融液3,14が結晶となって析出する過
程である。
【0022】前者の成長過程では、温度の降下速度に加
え、融液3,14の放熱の状態が影響していると考えら
れる。その放熱の状態は、成長室1,12内の形状、ボ
ート素材、上部部材素材及び底板素材と融液3,14の
熱に対する特性の差が大きく影響していると考えられ
る。
え、融液3,14の放熱の状態が影響していると考えら
れる。その放熱の状態は、成長室1,12内の形状、ボ
ート素材、上部部材素材及び底板素材と融液3,14の
熱に対する特性の差が大きく影響していると考えられ
る。
【0023】具体的に説明すると、融液3,14は、成
長室1,12の外周部で成長室1,12の側壁及び底面
に接している。成長用ボート2,13は、融液(主にガ
リウムGa)3,14より熱容量の小さい(熱伝導率の
大きい)例えばグラファイト等で形成されているため、
その接触部分で融液3,14が冷却される結果、部分的
に温度差を生じることになる。図8に、ガリウムとグラ
ファイトとの熱伝導率の差を示す。また、上部部材5,
16及び底板11についても、融液3,14より熱容量
の小さい(熱伝導率の大きい)例えばカーボン等で形成
されているため、その接触部分で融液3,14が冷却さ
れる結果、部分的に温度差を生じることになる。
長室1,12の外周部で成長室1,12の側壁及び底面
に接している。成長用ボート2,13は、融液(主にガ
リウムGa)3,14より熱容量の小さい(熱伝導率の
大きい)例えばグラファイト等で形成されているため、
その接触部分で融液3,14が冷却される結果、部分的
に温度差を生じることになる。図8に、ガリウムとグラ
ファイトとの熱伝導率の差を示す。また、上部部材5,
16及び底板11についても、融液3,14より熱容量
の小さい(熱伝導率の大きい)例えばカーボン等で形成
されているため、その接触部分で融液3,14が冷却さ
れる結果、部分的に温度差を生じることになる。
【0024】この温度差により、結晶成長が成長室1,
12内の外周部で速く進む結果、融液3,14中の特に
成長を律則する原子(As)濃度の不均衡を生じ、その
ため融液3,14中で原子濃度を平衡に保つべく、中心
部から周辺部への原子の移動が起こる。その結果、成長
室1,12の中心部に位置するウエハー成長部と周辺部
に位置するウエハー成長部とにおいて、成長膜厚に差が
生じることになる。この成長膜厚の差は、成長膜厚の平
均0.14mmに対し、最大で0.4mmに及ぶことが
ある。
12内の外周部で速く進む結果、融液3,14中の特に
成長を律則する原子(As)濃度の不均衡を生じ、その
ため融液3,14中で原子濃度を平衡に保つべく、中心
部から周辺部への原子の移動が起こる。その結果、成長
室1,12の中心部に位置するウエハー成長部と周辺部
に位置するウエハー成長部とにおいて、成長膜厚に差が
生じることになる。この成長膜厚の差は、成長膜厚の平
均0.14mmに対し、最大で0.4mmに及ぶことが
ある。
【0025】セットされた基板6,18近傍における熱
特性を均一にする手段として、融液内3,14に存在す
る基板6,18を融液3,14と異なる熱伝導率をもつ
グラファイト及びカーボンから遠ざけること、即ち、基
板6,18のセット位置を成長室1,12内壁、上面及
び底面から遠ざけ極力、融液3,14中心付近に置くこ
とが考えられる。しかしながら、成長室1,12内容
積,その中に入れる基板6,18のサイズ及び充填量が
決められている場合、セットした基板6,18全体を全
て融液3,14の中心付近(成長室1,12の中心付
近)にセットすることは不可能であった。
特性を均一にする手段として、融液内3,14に存在す
る基板6,18を融液3,14と異なる熱伝導率をもつ
グラファイト及びカーボンから遠ざけること、即ち、基
板6,18のセット位置を成長室1,12内壁、上面及
び底面から遠ざけ極力、融液3,14中心付近に置くこ
とが考えられる。しかしながら、成長室1,12内容
積,その中に入れる基板6,18のサイズ及び充填量が
決められている場合、セットした基板6,18全体を全
て融液3,14の中心付近(成長室1,12の中心付
近)にセットすることは不可能であった。
【0026】本発明は、上記課題に鑑み、成長室内での
水平方向,垂直方向の成長膜厚,組成比及び不純物濃度
を均一に保つことのできる半導体液相エピタキシャル装
置を提供するものである。
水平方向,垂直方向の成長膜厚,組成比及び不純物濃度
を均一に保つことのできる半導体液相エピタキシャル装
置を提供するものである。
【0027】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体液相エピ
タキシャル装置は、結晶原料の融液を貯溜する融液溜が
形成された上部部材と、基板を収納する成長室が形成さ
れた成長用ボートとを備え、一定温度に昇温された電気
炉内で、前記融液溜内に貯溜されている融液を前記成長
室内に落下させ、その後降温して基板表面に結晶を成長
させる半導体液相エピタキシャル装置において、前記成
長用ボートに形成された前記成長室の側壁に隣接して第
1溶媒槽が形成されるとともに、前記成長室の上下部に
それぞれ隣接して第2溶媒層が形成されてなることを特
徴とするものである。
タキシャル装置は、結晶原料の融液を貯溜する融液溜が
形成された上部部材と、基板を収納する成長室が形成さ
れた成長用ボートとを備え、一定温度に昇温された電気
炉内で、前記融液溜内に貯溜されている融液を前記成長
室内に落下させ、その後降温して基板表面に結晶を成長
させる半導体液相エピタキシャル装置において、前記成
長用ボートに形成された前記成長室の側壁に隣接して第
1溶媒槽が形成されるとともに、前記成長室の上下部に
それぞれ隣接して第2溶媒層が形成されてなることを特
徴とするものである。
【0028】本発明の請求項2記載の半導体液相エピタ
キシャル装置は、前記成長室を構成する底面に隣接して
第2溶媒層が形成されてなることを特徴とするものであ
る。 本発明の請求項3記載の半導体液相エピタキシャル装置
は、前記成長室を構成する上面に隣接して第2溶媒槽が
形成されてなることを特徴とする。
キシャル装置は、前記成長室を構成する底面に隣接して
第2溶媒層が形成されてなることを特徴とするものであ
る。 本発明の請求項3記載の半導体液相エピタキシャル装置
は、前記成長室を構成する上面に隣接して第2溶媒槽が
形成されてなることを特徴とする。
【0029】本発明の請求項4記載の半導体液相エピタ
キシャル装置は、前記上部部材に形成された前記融液溜
の側壁に隣接して第2溶媒槽が形成されてなることを特
徴とするものである。
キシャル装置は、前記上部部材に形成された前記融液溜
の側壁に隣接して第2溶媒槽が形成されてなることを特
徴とするものである。
【0030】
【作用】上記構成によれば、本発明の半導体液相エピタ
キシャル装置は、第1及び第2溶媒槽に、融液に含まれ
る結晶原料と同じ結晶原料を収納し、密閉してエピタキ
シャル成長を行うことにより、成長室の周囲が第1及び
第2溶媒槽内の溶媒によって暖められ、成長室内外周部
の融液の冷却が回避され、成長室内の融液の温度分布は
水平方向及び垂直方向において均一に保たれる。つま
り、成長室内の基板の成長膜厚の均一化及び組成比,不
純物濃度の均一化が可能となる。
キシャル装置は、第1及び第2溶媒槽に、融液に含まれ
る結晶原料と同じ結晶原料を収納し、密閉してエピタキ
シャル成長を行うことにより、成長室の周囲が第1及び
第2溶媒槽内の溶媒によって暖められ、成長室内外周部
の融液の冷却が回避され、成長室内の融液の温度分布は
水平方向及び垂直方向において均一に保たれる。つま
り、成長室内の基板の成長膜厚の均一化及び組成比,不
純物濃度の均一化が可能となる。
【0031】
【実施例】図1は本発明の第一実施例よりなる基板横置
き型半導体液相エピタキシャル装置を示す斜視図であ
る。図2は図1に示す基板横置き型半導体液相エピタキ
シャル装置の断面図であり、(a)は結晶成長開始前の
状態を示す図であり、(b)は結晶成長時の状態を示す
図である。
き型半導体液相エピタキシャル装置を示す斜視図であ
る。図2は図1に示す基板横置き型半導体液相エピタキ
シャル装置の断面図であり、(a)は結晶成長開始前の
状態を示す図であり、(b)は結晶成長時の状態を示す
図である。
【0032】図において、21は成長室、22は成長用
ボート、23は融液、24は融液溜、25は上部部材で
あり、これらの構造は図6に示した従来の基板横置き型
半導体液相エピタキシャル装置と同様である。また、2
6は基板であり、具体的にはGaAs基板よりなる。
ボート、23は融液、24は融液溜、25は上部部材で
あり、これらの構造は図6に示した従来の基板横置き型
半導体液相エピタキシャル装置と同様である。また、2
6は基板であり、具体的にはGaAs基板よりなる。
【0033】本発明の基板横置き型半導体液相エピタキ
シャル装置(以下、「第1エピタキシャル装置」と称
す。)では、このような構成において、成長室21の四
方の側壁に隣接して、それぞれ第1溶媒槽27を形成し
たものであり、また、成長室21の底面に隣接して第2
溶媒槽28aを形成し、更には、上部部材25の融液溜
24の四方の側壁に隣接して第2溶媒槽28bを形成し
たものである。
シャル装置(以下、「第1エピタキシャル装置」と称
す。)では、このような構成において、成長室21の四
方の側壁に隣接して、それぞれ第1溶媒槽27を形成し
たものであり、また、成長室21の底面に隣接して第2
溶媒槽28aを形成し、更には、上部部材25の融液溜
24の四方の側壁に隣接して第2溶媒槽28bを形成し
たものである。
【0034】前記成長室21の側壁から第1溶媒槽27
の内壁までの厚みは、成長用ボート22の設計上(寸
法、強度等)で可能な限り薄くする必要があり、一例と
して1〜2mm程度とする。また、第2溶媒槽28aに
おいても、その上面から成長室21の底面までの厚みを
できる限り薄くする必要があり、さらに、第2溶媒槽2
8bにおいても、その内壁から融液溜24の側壁までの
厚みをできる限り薄くする必要がある。
の内壁までの厚みは、成長用ボート22の設計上(寸
法、強度等)で可能な限り薄くする必要があり、一例と
して1〜2mm程度とする。また、第2溶媒槽28aに
おいても、その上面から成長室21の底面までの厚みを
できる限り薄くする必要があり、さらに、第2溶媒槽2
8bにおいても、その内壁から融液溜24の側壁までの
厚みをできる限り薄くする必要がある。
【0035】また、前記第1溶媒槽27及び第2溶媒槽
28a,28bは、成長用ボート22及び上部部材25
の設計上(寸法、強度等)で可能な限り大きくすること
が望ましい。
28a,28bは、成長用ボート22及び上部部材25
の設計上(寸法、強度等)で可能な限り大きくすること
が望ましい。
【0036】本実施例では、前記第1溶媒槽27及び第
2溶媒槽28a,28bを蓋体29によって密閉してお
り、該蓋体29には形状等に制約はないものの、当然な
がら成長用ボート22と上部部材25底面との擦り合わ
せに引っ掛かり等の支障がないよう設計を行う必要があ
る。
2溶媒槽28a,28bを蓋体29によって密閉してお
り、該蓋体29には形状等に制約はないものの、当然な
がら成長用ボート22と上部部材25底面との擦り合わ
せに引っ掛かり等の支障がないよう設計を行う必要があ
る。
【0037】また、場合によっては、前記蓋体を用い
ず、既に溶媒槽の中に溶媒を入れ、密閉した成長用ボー
ト及び上部部材を作成しても良い。
ず、既に溶媒槽の中に溶媒を入れ、密閉した成長用ボー
ト及び上部部材を作成しても良い。
【0038】次に、上記構成の第1エピタキシャル装置
による結晶成長の手順について、GaAlAsの結晶成
長を例にあげて説明する。
による結晶成長の手順について、GaAlAsの結晶成
長を例にあげて説明する。
【0039】前記第1溶媒槽27、第2溶媒槽28a,
28bには、融液23に近い熱特性を持つ材料、即ち、
例えばGa,GaAs等を溶媒として充填し、密閉す
る。
28bには、融液23に近い熱特性を持つ材料、即ち、
例えばGa,GaAs等を溶媒として充填し、密閉す
る。
【0040】結晶成長開始前では、上部部材25の位置
は図2(a)に示す位置となっている。この状態で、上
部部材25の融液溜24に成長させる結晶原料(ここで
は、Ga,GaAs多結晶,Al,ドーパント等)を収
容し、これらの系をH2 雰囲気中で特定の温度(摂氏9
00〜1000度)まで昇温し、融液溜24に収容した
結晶原料を十分に溶融する。このとき、第1溶媒槽2
7、第2溶媒槽28a,28bに密閉された溶媒も溶融
し、その熱によって結晶室21の四方の側壁及び底面、
融液溜24の四方の側壁は暖められた状態となってい
る。
は図2(a)に示す位置となっている。この状態で、上
部部材25の融液溜24に成長させる結晶原料(ここで
は、Ga,GaAs多結晶,Al,ドーパント等)を収
容し、これらの系をH2 雰囲気中で特定の温度(摂氏9
00〜1000度)まで昇温し、融液溜24に収容した
結晶原料を十分に溶融する。このとき、第1溶媒槽2
7、第2溶媒槽28a,28bに密閉された溶媒も溶融
し、その熱によって結晶室21の四方の側壁及び底面、
融液溜24の四方の側壁は暖められた状態となってい
る。
【0041】この状態において、次に上部部材25の一
端部に形成された操作棒(図示せず)によって、上部部
材25を左へ移動させ、図2(b)に示す状態として、
融液溜24内の融液(Ga,GaAs多結晶,Al,ド
ーパント等の混合融液)23を成長室21内へ落下さ
せ、この後降温してGaAlAsの結晶を基板26の表
面に成長させる。
端部に形成された操作棒(図示せず)によって、上部部
材25を左へ移動させ、図2(b)に示す状態として、
融液溜24内の融液(Ga,GaAs多結晶,Al,ド
ーパント等の混合融液)23を成長室21内へ落下さ
せ、この後降温してGaAlAsの結晶を基板26の表
面に成長させる。
【0042】このとき、第1溶媒槽27の溶媒によって
成長室21の四方の側壁が暖められていることから、こ
の側壁と成長室21内の融液23との熱伝導率の差が微
少なものとなり、成長室21内の融液23の温度分布は
水平方向において均一に保たれることになる。
成長室21の四方の側壁が暖められていることから、こ
の側壁と成長室21内の融液23との熱伝導率の差が微
少なものとなり、成長室21内の融液23の温度分布は
水平方向において均一に保たれることになる。
【0043】また、第2溶媒槽28a,28bの溶媒に
よって成長室21の上底面が暖められていることから、
成長室21内の融液23の垂直方向の温度分布において
も均一に保たれることになる。成長室21の上面は、そ
の周囲が融液溜24の四方側壁に設けられた第2溶媒槽
28bによって暖められている。
よって成長室21の上底面が暖められていることから、
成長室21内の融液23の垂直方向の温度分布において
も均一に保たれることになる。成長室21の上面は、そ
の周囲が融液溜24の四方側壁に設けられた第2溶媒槽
28bによって暖められている。
【0044】そのため、結晶成長が成長室21内の水平
方向及び垂直方向の全体にわたって均一に進む結果、融
液23中の成長を律則する原子(As)濃度の均衡が保
たれ、成長室21内の基板26の各部分に均一な厚みの
成長膜が形成されるものである。
方向及び垂直方向の全体にわたって均一に進む結果、融
液23中の成長を律則する原子(As)濃度の均衡が保
たれ、成長室21内の基板26の各部分に均一な厚みの
成長膜が形成されるものである。
【0045】したがって、成長室21内の基板26の成
長膜厚の均一化及び組成比,不純物濃度の均一化が可能
となる。
長膜厚の均一化及び組成比,不純物濃度の均一化が可能
となる。
【0046】図3は本発明の第二実施例よりなる基板縦
置き型半導体液相エピタキシャル装置を示す斜視図であ
る。図4は図3に示す基板縦置き型半導体液相エピタキ
シャル装置の断面図であり、(a)は結晶成長開始前の
状態を示す図であり、(b)は結晶成長時の状態を示す
図である。
置き型半導体液相エピタキシャル装置を示す斜視図であ
る。図4は図3に示す基板縦置き型半導体液相エピタキ
シャル装置の断面図であり、(a)は結晶成長開始前の
状態を示す図であり、(b)は結晶成長時の状態を示す
図である。
【0047】図において、31は底板、32は成長室、
33は成長用ボート、34は融液、35は融液溜、36
は上部部材、37は基板支持用板、39は融液落下口で
あり、これらの構造は図7に示した従来の基板縦置き型
半導体液相エピタキシャル装置と同様である。また、3
8は基板であり、具体的にはGaAs基板よりなる。 本発明の基板縦置き型半導体液相エピタキシャル装置
(以下、「第2エピタキシャル装置」と称す。)では、
このような構成において、成長室32の四方の側壁に隣
接してそれぞれ第1溶媒槽40を形成し、また、上部部
材36の融液溜35の底面に、成長室32の上面に隣接
して第2溶媒槽41aを形成し、さらに、底板31に、
成長室32の底面に隣接して第2溶媒槽41bを形成し
たものである。
33は成長用ボート、34は融液、35は融液溜、36
は上部部材、37は基板支持用板、39は融液落下口で
あり、これらの構造は図7に示した従来の基板縦置き型
半導体液相エピタキシャル装置と同様である。また、3
8は基板であり、具体的にはGaAs基板よりなる。 本発明の基板縦置き型半導体液相エピタキシャル装置
(以下、「第2エピタキシャル装置」と称す。)では、
このような構成において、成長室32の四方の側壁に隣
接してそれぞれ第1溶媒槽40を形成し、また、上部部
材36の融液溜35の底面に、成長室32の上面に隣接
して第2溶媒槽41aを形成し、さらに、底板31に、
成長室32の底面に隣接して第2溶媒槽41bを形成し
たものである。
【0048】成長室32の側壁から第1溶媒槽40の内
壁までの厚み、成長室32の上面から第2溶媒槽41a
の底面までの厚み及び成長室32の底面から第2溶媒槽
41bの上面までの厚みは、上記実施例同様、底板3
1、成長用ボート33及び上部部材36の設計上で可能
な限り薄くする必要があり、一例として1〜2mm程度
とする。また、前記溶媒槽40,41a,41bは、底
板31、成長用ボート33及び上部部材36の設計上で
可能な限り大きくすることが望ましい。
壁までの厚み、成長室32の上面から第2溶媒槽41a
の底面までの厚み及び成長室32の底面から第2溶媒槽
41bの上面までの厚みは、上記実施例同様、底板3
1、成長用ボート33及び上部部材36の設計上で可能
な限り薄くする必要があり、一例として1〜2mm程度
とする。また、前記溶媒槽40,41a,41bは、底
板31、成長用ボート33及び上部部材36の設計上で
可能な限り大きくすることが望ましい。
【0049】本実施例においても、前記溶媒槽40,4
1の密閉には蓋体42を用いており、上記実施例同様、
成長用ボート33と上部部材36底面との擦り合わせに
引っ掛かり等の支障がないよう設計を行う必要がある。
また、場合によっては、前記蓋体を用いず、既に溶媒槽
の中に溶媒を入れ、密閉した成長用ボート及び上部部材
を作成しても良い。
1の密閉には蓋体42を用いており、上記実施例同様、
成長用ボート33と上部部材36底面との擦り合わせに
引っ掛かり等の支障がないよう設計を行う必要がある。
また、場合によっては、前記蓋体を用いず、既に溶媒槽
の中に溶媒を入れ、密閉した成長用ボート及び上部部材
を作成しても良い。
【0050】次に、上記構成の第2エピタキシャル装置
による結晶成長の手順について、GaAlAsの結晶成
長を例にあげて説明する。
による結晶成長の手順について、GaAlAsの結晶成
長を例にあげて説明する。
【0051】前記第1溶媒槽40、第2溶媒槽41a,
41bには、融液34に近い熱特性を持つ材料、即ち、
例えばGa,GaAs等を溶媒として充填し、密閉す
る。
41bには、融液34に近い熱特性を持つ材料、即ち、
例えばGa,GaAs等を溶媒として充填し、密閉す
る。
【0052】結晶成長開始前では、成長用ボート33の
位置は図4(a)に示す位置となっている。この状態
で、上部部材36の融液溜35に成長させる結晶原料
(Ga,GaAs多結晶,Al,ドーパント等)を収容
し、これらの系をH2 雰囲気中で特定の温度(摂氏90
0〜1000度)まで昇温し、融液溜35に収容した結
晶原料を十分に溶融する。このとき、第1溶媒槽40、
第2溶媒槽41a,41bに密閉された溶媒も溶融し、
その熱によって成長室32の四方の側壁、結晶成長時に
成長室32の底面となる底板31の上面及び結晶成長時
に成長室32の上面となる融液溜35の底面は暖められ
た状態となっている。
位置は図4(a)に示す位置となっている。この状態
で、上部部材36の融液溜35に成長させる結晶原料
(Ga,GaAs多結晶,Al,ドーパント等)を収容
し、これらの系をH2 雰囲気中で特定の温度(摂氏90
0〜1000度)まで昇温し、融液溜35に収容した結
晶原料を十分に溶融する。このとき、第1溶媒槽40、
第2溶媒槽41a,41bに密閉された溶媒も溶融し、
その熱によって成長室32の四方の側壁、結晶成長時に
成長室32の底面となる底板31の上面及び結晶成長時
に成長室32の上面となる融液溜35の底面は暖められ
た状態となっている。
【0053】この状態において、次に操作棒43によっ
て成長用ボート33を図4(b)に示す状態まで移動さ
せ、融液溜35内の融液(Ga,GaAs多結晶,A
l,ドーパント等の混合融液)34を融液落下口39か
ら成長室12内へ落下させ、この後降温してGaAlA
sの結晶を基板38の表面に成長させる。
て成長用ボート33を図4(b)に示す状態まで移動さ
せ、融液溜35内の融液(Ga,GaAs多結晶,A
l,ドーパント等の混合融液)34を融液落下口39か
ら成長室12内へ落下させ、この後降温してGaAlA
sの結晶を基板38の表面に成長させる。
【0054】このとき、第1溶媒槽40の溶媒によって
成長室32の左右の側壁が暖められていることから、こ
の側壁と成長室32内の融液34との熱伝導率の差が微
少なものとなり、成長室32内の融液34の温度分布は
水平方向において均一に保たれることになる。
成長室32の左右の側壁が暖められていることから、こ
の側壁と成長室32内の融液34との熱伝導率の差が微
少なものとなり、成長室32内の融液34の温度分布は
水平方向において均一に保たれることになる。
【0055】また、第2溶媒槽41の溶媒によって成長
室32の上底面が暖められていることから、成長室32
内の融液34の垂直方向の温度分布においても均一に保
たれることになる。
室32の上底面が暖められていることから、成長室32
内の融液34の垂直方向の温度分布においても均一に保
たれることになる。
【0056】そのため、結晶成長が成長室32内の水平
方向及び垂直方向の全体にわたって均一に進む結果、融
液34中の成長を律則する原子(As)濃度の均衡が保
たれ、成長室32内の各基板38に均一な厚みの成長膜
が形成されるものである。
方向及び垂直方向の全体にわたって均一に進む結果、融
液34中の成長を律則する原子(As)濃度の均衡が保
たれ、成長室32内の各基板38に均一な厚みの成長膜
が形成されるものである。
【0057】図5に本実施例よりなる第2エピタキシャ
ル装置にて結晶成長させた時の成長膜厚の結果例を示
す。図5から明らかなように、従来例では成長膜厚が成
長室中心よりも成長室端の方が遥かに厚く形成されてい
たが、本実施例では成長室中心と成長室端との間におい
て略均一化を図ることができる。
ル装置にて結晶成長させた時の成長膜厚の結果例を示
す。図5から明らかなように、従来例では成長膜厚が成
長室中心よりも成長室端の方が遥かに厚く形成されてい
たが、本実施例では成長室中心と成長室端との間におい
て略均一化を図ることができる。
【0058】したがって、成長室32内の基板38の成
長膜厚の均一化及び組成比,不純物濃度の均一化が可能
となる。
長膜厚の均一化及び組成比,不純物濃度の均一化が可能
となる。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体液
相エピタキシャル装置は、成長用ボートに形成された成
長室の側壁に隣接して第1溶媒槽を形成するとともに、
前記成長室の上下部に隣接して第2溶媒槽を形成したの
で、成長室の周囲が溶媒槽内の溶媒によって暖められる
結果、成長室内の融液の成長室外周部での冷却が回避さ
れ、成長室内の融液の温度分布が水平方向、垂直方向の
全体にわたって均一に進む結果、成長室内の基板の成長
膜厚,組成比及び不純物濃度をほぼ均一化することがで
きる。
相エピタキシャル装置は、成長用ボートに形成された成
長室の側壁に隣接して第1溶媒槽を形成するとともに、
前記成長室の上下部に隣接して第2溶媒槽を形成したの
で、成長室の周囲が溶媒槽内の溶媒によって暖められる
結果、成長室内の融液の成長室外周部での冷却が回避さ
れ、成長室内の融液の温度分布が水平方向、垂直方向の
全体にわたって均一に進む結果、成長室内の基板の成長
膜厚,組成比及び不純物濃度をほぼ均一化することがで
きる。
【図1】本発明の第一実施例よりなる基板横置き型半導
体液相エピタキシャル装置を示す斜視図である。
体液相エピタキシャル装置を示す斜視図である。
【図2】図1に示す基板横置き型半導体液相エピタキシ
ャル装置の断面図であり、(a)は結晶成長開始前の状
態を示す図であり、(b)は結晶成長時の状態を示す図
である。
ャル装置の断面図であり、(a)は結晶成長開始前の状
態を示す図であり、(b)は結晶成長時の状態を示す図
である。
【図3】本発明の第二実施例よりなる基板縦置き型半導
体液相エピタキシャル装置を示す斜視図である。
体液相エピタキシャル装置を示す斜視図である。
【図4】図3に示す基板縦置き型半導体液相エピタキシ
ャル装置の断面図であり、(a)は結晶成長開始前の状
態を示す図であり、(b)は結晶成長時の状態を示す図
である。
ャル装置の断面図であり、(a)は結晶成長開始前の状
態を示す図であり、(b)は結晶成長時の状態を示す図
である。
【図5】本発明の第二実施例よりなる基板縦置き型半導
体液相エピタキシャル装置と従来の基板縦置き型半導体
液相エピタキシャル装置との成長膜厚の対比図である。
体液相エピタキシャル装置と従来の基板縦置き型半導体
液相エピタキシャル装置との成長膜厚の対比図である。
【図6】従来の基板横置き型半導体液相エピタキシャル
装置を示す断面図であり、(a)は結晶成長開始前の状
態を示す図であり、(b)は結晶成長時の状態を示す図
である。
装置を示す断面図であり、(a)は結晶成長開始前の状
態を示す図であり、(b)は結晶成長時の状態を示す図
である。
【図7】従来の基板縦置き型半導体液相エピタキシャル
装置を示す断面図であり、(a)は結晶成長開始前の状
態を示す図であり、(b)は結晶成長時の状態を示す図
である。
装置を示す断面図であり、(a)は結晶成長開始前の状
態を示す図であり、(b)は結晶成長時の状態を示す図
である。
【図8】ガリウムとグラファイトとの熱伝導率の差を示
す図である。
す図である。
21,32 成長室 22,33 成長用ボート 23,34 融液 24,35 融液溜 25,36 上部部材 26,38 基板 27,40 第1溶媒槽 28a,28b,41a,41b 第2溶媒槽
Claims (4)
- 【請求項1】 結晶原料の融液を貯溜する融液溜が形成
された上部部材と、基板を収納する成長室が形成された
成長用ボートとを備え、一定温度に昇温された電気炉内
で、前記融液溜内に貯溜されている融液を前記成長室内
に落下させ、その後降温して基板表面に結晶を成長させ
る半導体液相エピタキシャル装置において、前記成長用
ボートに形成された前記成長室の側壁に隣接して第1溶
媒槽が形成されるとともに、前記成長室の上下部に隣接
して第2溶媒層が形成されてなることを特徴とする半導
体液相エピタキシャル装置。 - 【請求項2】 前記成長室を構成する底面に隣接して第
2溶媒層が形成されてなることを特徴とする請求項1記
載の半導体液相エピタキシャル装置。 - 【請求項3】 前記成長室を構成する上面に隣接して第
2溶媒槽が形成されてなることを特徴とする請求項1又
は2記載の半導体液相エピタキシャル装置。 - 【請求項4】 前記上部部材に形成された前記融液溜の
側壁に隣接して第2溶媒槽が形成されてなることを特徴
とする請求項1又は2記載の半導体液相エピタキシャル
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13154995A JPH08325091A (ja) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | 半導体液相エピタキシャル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13154995A JPH08325091A (ja) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | 半導体液相エピタキシャル装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08325091A true JPH08325091A (ja) | 1996-12-10 |
Family
ID=15060683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13154995A Pending JPH08325091A (ja) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | 半導体液相エピタキシャル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08325091A (ja) |
-
1995
- 1995-05-30 JP JP13154995A patent/JPH08325091A/ja active Pending
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