JPS599515B2 - 液相成長法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多層液相エピタキシャル成長法に関するもので
ある。

多層液相エピタキシャル成長法は化合物半導体結晶のエ
ビタキシャル成長に主として使用されている方法である
。

この方法においては、結晶構成元素単体又は化合物を溶
質として溶解している溶融金属の溶液をカーボンなどか
らなる箇状容器に収容し、この容器の底部に向かって基
板が摺動変位するようにして、基板にエビタキシャル成
長を行なっている。

カーボンなどは水分又は酸素を含有しているので、水又
は酸素が溶液中に拡散し溶液の成分と反応し、この結果
、酸化物が、容器壁と接触している溶液の部分に生成す
る。

また溶液の液面にも酸化物が生成することがある。

この酸化物は、処理雰囲気中に微量含まれている水分又
は酸素などの酸化性成分と溶液とが接触することにより
、生成したものであり、この酸化物が基板と接触してい
ると、過熱段階は別として降温段階では、酸化物が基板
の面で凝固し、あるいは本来の組成をもつ溶液と基板と
の接触を妨げる傾向が際立って来る。

このために、結晶成長軸の不ぞろいや、介在物などの欠
陥が生じる。

したがって、本発明はこれらの欠点を解消する多層液相
エピタキシャル成長法を提供することを目的とする。

本発明の方法は、半導体基板を第１板状体上に配置し、
該第１板状体上に、前記半導体基板を表．出可能な複数
の下部透孔を有する第２板状体を配置し、該第２板状体
上に、前記半導体基板に向かう方向に先細りの形状で幅
が１〜２Ｍのスリットを備えた第３板状体を配置して、
前記第３板状体上に該第３板状体に対し摺動自在に配置
される第４板状体に設けられた複数の十部透孔に収容さ
れた融液を前記スリットを通して前記半導体基板上へ供
給する多層液相エピタキシャル成長方法であって、前記
第２板状体及び第４板状体を摺動させ、前記複数の上部
透孔に収容された融液を、逐次、前記スリットを通して
、前記複数の下部透孔のそれぞれ内に充満させ且つ液相
成長を行うこと、及び前記下部透孔内に充満した前記融
液を前記半休基板領域外に移動させることを特徴とする
。

液相成長用溶液としてはＧａＡｓ−Ｇａ系溶液やＧａＡ
ｌＡｓ−Ｇａ系溶液などが主として用いられるが、これ
らの溶液から生成する酸化物の融点は溶液の温度より高
いため酸化物は伝熱面である容器壁面にて凝固し、また
液面を被覆している。

したがって溶液全体は酸化物の殼に包まれたような状態
になっているが、スリットを通して融液を流出させる際
に、スリットの巾が大きいと融液は酸化物の殼を巻込み
ながらスリットを通り抜ける。

すなわちスリットを通り抜ける融液流の運動量が太きい
ため容器壁面に吸引されている酸化物粒子が壁面から剥
離しまた液面から内部に向かって移動して溶液流の中に
巻き込まれる。

そこで、本発明では容器に設けられるスリットの巾の上
限を殻状酸化物の流入を１且止するように定める。

一方スリットの巾が小さくなるにつれ、酸化物の殼を破
ってスリットの中に流れ込もうとする圧力の影響が顕著
になるが、融液流の流速が小さくなるため、流速による
１液化物粒子巻き込みの傾向を少なくなり、また一般に
表面張力が大きい溶融金属の表面張力によるスリット中
への流れ込み傾向は少なくなる。

酸化物の殼に囲まれている融液のみを選択的にスリット
に流入させるような巾はＧａＡｓ−Ｇａ系、又はＧａＡ
ＡＡｓ−Ｇａ系融液に対しては、１ 〜２Ｍが好ましい
。

浴液の温度が全体的にその初晶温度以下であると融液と
ともに結晶化した固体がスリツ１・を通って流れる。

しかし、このことはとりわけ支障がなく、局部的温度低
下により前述の殻状酸化物粒子が生じることに本発明は
着目してスリットを設けている。

本発明においては、第２板状体に複数の下部透孔を設け
、また第４板状体に複数の上部透孔を設け、そして十部
透孔により作られる容器には多層エビクキシャル成長用
融液が収容される。

この融液は摺動の過程で逐次下部透孔にスリットを経て
流下し、そして下部透孔を充満する。

下部透孔を充満する融液は本来の組成をしており、そこ
で基板と接触する。

この下部透孔を充満する触液も、容器の材料に各まれる
酸化性成分によって酸化されることがあるが、成長炉内
ガスとは接触しないので成長炉内ガスによっては酸化さ
れない。

下部透孔に流入する融液が基板と直接衝突することが望
ましい。

所定の一層の成長終了後、融液を基板の領域外に移動さ
せると、次の層成長用融液が、空の下部容器に流下する
。

以下、本発明に係る方法の具体例を示す図面によって本
発明を詳しく説明する。

第１図は、多層エビタキシャル液相成長装置の断面図で
あって、第１板状体１の一領域に基板２が載置されてい
る。

第１板状体１の表面と接触しているのが第２板状体３で
あって、この板状体は２個の下部透孔４ａ及び４ｂを具
えている。

第２板状体３は第１板状体１の表面に摺動自在に接触し
ており、摺動移動によって基板領域を表出させる。

第２板状体３の表面に底面が接触しているのが第３板状
体５であり、この第３板状体５は第１板状体１に連結さ
れており、第２板状体３に対して摺動する。

第３板状体５にはほは垂直に伸びるスリット６が設けら
れ、その摺動によってスリット６は下部透孔４ａ又は４
ｂと連通ずるような位置に到達する。

スリット中で起こる融液の酸化をできるだけ少なくする
ために、スリット６の長さはできるだけ短かいことが好
ましい。

スリット６の巾はその長さ方向で先細りにするとよい。

図示の例ではスリット６は下部透孔４ ａ ｔ ４ ｂ
のｌＪに接続するように構成され、またスリット６の上
端は第３板状体５の表面と実質的に同一レベルにある。

好ましい態様によると十部透孔８の中において第３板状
体５と接触し生成した酸化物の形成面よりスリットが「
清浄な」溶液の中に相対的に突出たような状態が実現さ
れるようにスリット６の周囲に陥没部を形成すれば、殻
状酸化物の大部分は陥没部の中に溜っているので、かか
る酸化物が・陥没部の底面とスリットの入口との間には
段差を越えて、スリットの入口に上昇して行くことは困
難になる。

第３板状体５の表面に底面が接触しているのが第４板状
体７である。

この板状体には２個の十部透孔８，８が設けられている
。

第１図においては」二部透孔８，８は第３板状体５の表
面によって閉鎖されているので融液９を受ける容器が作
られている。

以上の如き装置による液相成長法は次のように行なう。

第１図の如く配置された装置にて固体材料を上部透孔８
，８に入れ装置全体を加熱することにより、十部透孔８
１に融液をみたす。

次に溶質が晶出するように融液の温度を降下する。

温度降下は公知の徐冷法又は温度差法の何れかにより行
なう。

次に板状体１，５を右側に摺動して第２図の如き配置状
態にする。

融液９ａはスリット６から基板２が配置されている容器
に向かって流れ込み、該容器を充満する。

この時、酸化物の殼は上方の容器に残される。

引続いて板状体１，５を右側に摺動させると融液９ｂが
右側の容器に流れ込み融液９ａは基板の領域外に移動す
る。

融液の基板との接触により溶質成分の結晶が基板に多層
エビタキシャル成長する。

本発明によると、酸化物を含まない「清浄な」溶液と基
板が接触するので結晶に種々の欠陥が生じることはない
。

２個以上の透孔を第２及び第４板状体に設けることによ
って２枚以上の基板を同時に処理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法を実施する装置の具体例の断
面図、第２図は、第１図の装置の部材１，５が右側に摺
動した状態を示す第１図と同じ断面図である。 １・・・・・・第１板状体、２・・・・・・基板、３・
・・・・・第２板状体、４・・・・・・透孔、５・・・
・・・第３板状体、６・・・・・・スリット、１・・・
・・・第４板状体、８・・・・・・透孔、９・・・・・
・融液。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体基板を第１板状体上に配置し、該第１板状体
   上に、前記半導体基板を表出町能な複数の下部透孔を有
   する第２板状体を配置し、該第２板状体上に、前記半導
   体基板に向かう方向に先細りの形状で幅が１〜２ｔｔｒ
   ｔｌｌのスリットを備えた第３板状体を配置して、前記
   第３板状体上に該第３板状体に対し摺動自在に配置され
   る第４板状体に設けられた複数の上部透孔に収容された
   融液を前記スリットを通して前記半導体基板上へ供給す
   る多層液相エピタキシャル成長法であって、前記第２板
   状体及び第４板状体を摺動させ、前記複数の上部透孔に
   収容された融液を、逐次、前記スリットを通して、前記
   複数の下部透孔のそれぞれ内に充満させ、且つ液相成長
   を行うこと、及び前記下部透孔内に充満した前記融液を
   前記半導体基板領域外に移動させることを特徴とする液
   相多層エビタキシャル液相成長方法。