JPS6023496B2 - エピタキシヤル成長法およびボ−ト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少くとも１個の半導体基板上に２種の溶液から
２層の半導体層を連続形成するために設計されており、
るつぼを主要部とし、このるつぼの底部に基板用の凹所
を有するサポートを備え、直線運動により上記サポート
に対しるつぼの壁を介して移動させることができる２種
の溶液用の２つの容器を有する滑動部を上記サポート上
に備えた液相からェピタキシャル成長させる装置に使用
するボートに関するものである。

本発明は一般にはェピタキシャル成長に関するものであ
るが、更に特に工業的方法により行うのが困難である周
期律表第ｍ−Ｖ族形の半導体化合物の成長に関するもの
である。

米国特許第３６９０９６５号明細書には、液相からのェ
ピタキシャル成長に使用する装置が記載されている。

この明細書に記載されている装置は次の３つの必須構成
部を備える：１溶液を内蔵する容器、 ２この容器の底を形成し、その上に容器を位置させる第
１平板、３被覆すべき半導体基板が存在する凹所を備え
前記板の下に設けた第２平板。

２個の平板は滑動させることにより規定した方向に従っ
て移動し、相互に異なる位置で容器に関して異なる位置
をとる。

第１平板は容器の底の形状および断面にほぼ等しくまた
基板が存在する凹所の形状および断面にほぼ等しい孔を
有する。この方法の第１工程においては、容器のベース
、上記孔および上記凹所を整列させる。次いで溶液で基
板を被覆し、孔を満たす。次いで２個の板を容器に対し
一緒に移動する。基板および凹所に存在する少量の溶液
で満される孔を容器から、容器のベースが閉ざされる様
に除去する。次いで基板上のェピタキシャル層の成長を
、従来の制御した温度降下法により少量の溶液から行う
。溶液から基板上に比較的薄い層として堆積するェピタ
キシャル層を形成することから成る前記米国特許の方法
は、その明細書に記載されている如く、得られた層が特
に表面の質に関しては優れている。然し記載されている
装置は、複雑で、高高く且つ操作するのが簡単でないの
で、工業的に用いるのには通さない。本発明の目的は、
容易に使用することができ、数個の基板を同時に処理す
ることが可能な装置を得んとするにある。

本発明においては、前記ボートは基板と接触させなけれ
ばならない第１溶液用の容器が上記サポートを底とし、
第２溶液用容器が除去可能封止部材から成る底を有する
ことを特徴とする。

基板を位置させるためのボ−トのサポートに設ける凹所
を、サポートの中央部に位置させ、容器がサポート上に
存在する２つの位置を、ボートの移動方向における対向
する末端に設ける。

滑動部の移動方向に対し直角方向に測定した封止部材の
長さは同じ方向に測定した、基板の凹所の長さより長い
のが好ましい。

，第２溶液に対する容器が封止されている位置において
、封止部材は、階動部の連続孔として形成されている第
１の場所に存在し且つ上記サポート上に位置を占める。

第２溶液の入った容器が開く場合には、静止位置におい
て封止部材は上記サポートに設けた第２の場所である孔
内に存在する。糟勤部は平板によりサポート上に位置し
、この平板はボートの壁を貫通しェピタキシャル成長過
程中サポートにおける全凹所を覆う。上記各点は、本発
明のボートを工業規模でェピタキシャル成長を実施する
ための装置にするのに貢献する。

ボートの両端の一方に容器を静止させることには、サポ
ートに設ける凹所に対し多くの場所を残すという利点が
あり、上記凹所を長く幅広くつくることができ、数個の
基板を凹所内におきこれ等の基板を同様の環境下で如理
することができる。ボートは大き過ぎない炉の使用を可
能にするような適度な寸法を維持する。他の場合は、極
めて正確な制御を必要とする加熱圏は制御を容易にする
ため狭くなる。凹所はそれ程深くなく（約２側）で、エ
ピタキシャル層の成長を行う間凹所は覆われる。

それほど厚くない溶液層の下の基板の境界は、成長の質
に好ましい。またボートは炉に導入した後、２つの作用
が必要であるので簡単な構造を有するボートは、操作が
容易である利点を示す。

２個の容器を有する上記ボートにより半導体基板上に２
つの連続するェピタキシャル層をェピタキシャル成長さ
せる方法は、第１ェピタキシャル層の成長前、第１工程
を行う間、第１の位置にあり且つそれぞれの溶液で満た
された容器をボートの対向する第２の位置に移動するよ
うに滑動部を動かし、第１ェピタキシャル層を堆積した
後に行う同じ方法の第２工程において、糟動部を第１の
移動方向と反対方向に動かして容器を上記第１の位置に
戻すことを特徴とする。

本発明方法の他の例においては、第１溶液の入った容器
を、第１工程を行う間滑動部の移動方向に対して、第２
溶液の入った容器の後におく。

更に、第２溶液の入った容器は第１工程を行う間猪動部
を移動する全期間閉じたままで、上記移動を行った後封
止部材を第２の位置の領域の第２の場所に供給する。こ
れ等の条件下で第１溶液を基板が第１工程を行う間存在
する凹所に少くとも部分的に分配し、一方第２工程を行
う間第２溶液を第１溶液の残部と置換されるように凹所
に少くとも部分的に分配する。

本発明のボートにより得られるェピタキシャル層は、優
れた品質を有し、特に気相ェピタキシにより得られる層
と匹敵し得る表面状態を特徴とする。

本発明のボートは、任意適当な基板上にェピタキシヤル
層を形成するのに適する。

ボートは例えば電解発光ダイオードの安定化のため周期
律表第ｍ−Ｖ族物質、特にＣａＡＩＡｓのェピタキシャ
ル成長に向けられるか、ボートは工業的規模で半導体化
合物を成長させるすべての場合に適する。本発明のボー
トは、特にボートをおく水平の場所と加熱炉を有する既
知構造のェピタキシャル装置に使用する。次に本発明を
図面につき説明する。

第１図、第２図および第３図に示すボート１は平行六面
体の形態の容器またはるつぼ１０を有し、その底部に板
１１をおく。

この板１１は中央に半導体基板を受入れる長方形の凹部
１２を有し、ボートのサポートを形成する。るつぼ１０
の壁１０１および１０２を貫通する他の板１３がサポー
ト１１上に存在する。この板１３は、例えば孔１４内に
伸びるフックによりサポート１１上を、並進運動を行う
ことができる（第１図および第２図において右から左へ
、但し逆も可能である）。板１３は、容器１０の縦方向
の壁１０３と１０４に設けた溝１５内の運動方向に関連
して側部で維持する。板１３はェピタキシャル溶液を受
入れるのに役立ち、相互に隣接して設ける２個の容器１
６と１７を支持する。

板１３および容器１６および１７のアセンブリーは１８
で示す前記滑動部を形成する。ボートの製造、組立てお
よび分解を容易にするため、容器１６と１７の側壁は滑
動部１８の板（ベースプレート）１３に対して分離する
ことができる。

これ等の側壁は、板１３の溝２０内に適合する一つのア
センブリー１９を形成する。板１１はボート１の底部に
糟動する除去可能な板の形態に形成し、また実際にはボ
ートの底部はサポートの一部を形成する。本発明のボー
トにおいては、容器の一つである容器１６はその底部に
除去可能な封止部材２１を備えるが、他の容器１７はサ
ポート１１を底とする。

容器１７は凹所１２内の基板と接触させる必要がある第
１溶液を受入れるのに役立つ。第２溶液を容器１６に供
給する。容器１７は板１３における第１の長方形孔１３
１を介してサポート１１に接触する。上記孔の滑動方向
に直角な緑部は、第１溶液の分布を容易にし且つ第１ェ
ピタキシャル層の成長後容器１７内に上記溶液の残部を
再び戻すのを容易にするように斜角をつけるのが好まし
い。容器１６と１７はボートの一端から他端まで移動さ
せることができ、サポート１１上の２つの位置１１１お
よび１１２（第１図および第２図において夫々右と左）
を占め、これ等の位置の一端は夫々凹所１２の綾部に位
置する。

容器１６に対向させ板１３に設けた封止部材２１より僅
かに幅広い第２の孔１３２は上記部材の第１の場所を提
供する。

サポート１１に設けた孔１１３は位置１１２に近い封止
部材用第２の場所を提供する。孔１１３は封止部材２１
より僅かに長い幅を有する。封止部材は、滑動部１８の
移動方向に対し直角方向に測定した長さは、同じ方向に
測定した凹所１２の長さより長い。この結果として封止
部材は、移動する場合には、凹所に落下することができ
ない。絹動部１８を移動し容器１７を位置１１１から位
置１１２に導く間、容器Ｉ６はその底が閉じたままであ
る。‐ ボートーを形成する成分は、通常の如く、例え
ばグラフアィトである。

封止部材２１、板１３およびサポート１１の夫々の厚さ
‘よ、糟動部１８を妨害なく移動し得るような厚さであ
る。第１〜３図に図示する例においては、上記部材の厚
さはほぼ同じであるが、この必要はない。第４Ａ図、第
４８図および第４Ｃ図はボートを使用するェピタキシヤ
ル成長法の３つの異なる例を示す。

第１ェピタキシャル層を成長させる前に、ボートは第４
Ａ図に示す位置にある。基板４０を凹所１２内におく。
滑動部１８は、容器を右側の図示する位置１１１に位置
させるように示してある。容器１６はその底部封止部材
２１を備え、この部村は孔１３２内に存在する。容器１
７および１６は夫々第１溶液１７１および第２溶液１６
１を有する。本発明の第１工程において、ボートの壁を
貫通する滑動部１８を右から左に、容器が位置１１２の
ボートの池端に存在するまで移動する。

滑動部が移動する間容器１６は封止部材２１により閉じ
たままであるが、容器１７中に存在する溶液の少くとも
一部は凹所中に流出し、移動中基板４０を被着する。第
１工程の終りに、ボートは第４Ｂ図に示すような位置に
ある。

容器１７は再び閉鎖される。孔１１３に対向する封止部
材２１は上記孔内に落下する。第１ェピタキシャル層が
基板４０上に成長する再配置後ボートにおける糟動部１
８を、容器１６と１７が再び第４Ｃ図に示す如く位置１
１に存在するまで、左から右に引く。この移動を行う間
凹所１２内の残留溶液１７は容器１７内に上昇する。容
器１６は凹所１２上にきた際底が開き溶液１６１が流出
し溶液１７１とおきかわる。次いで第２ェピタキシャル
層が成長する。２つの成長期間中空所１２は滑動部１８
の板１３により覆われる。

容器１６中の溶液の最初のレベルは、第１の溶液が第２
の溶液と置き換わる間第２溶液が第１溶液を詰め込むの
を助けるように容器１７におけるレベルより著しく高い
のが好ましい。

本発明のボートにおいては、凹所１２に対し重要な場所
が保持され、この結果として多数の基板を同時に処理す
ることができる。

本発明者等の使用したボートではその外法寸法は約４０
×１０肌で凹所が１５０〜１８０めであり、８〜ＩＮ固
の基板を受け入れることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボートの平面図、第２図は第１図のローロ線に
沿って切断した断面図、第３図は第１図のｍ−ｍ線に沿
って切断した断面図、第４Ａ図、第４Ｂ図および第４Ｃ
図は本発明のボートを使用し基板上に２層のヱピタキシ
ャル層を形成する過程を示す説明図である。 １．．・ボート、１０・・・容器またはるつぼ、１ １
・・・板またはサポート、１２・・・凹所、１３・・・
板、１４・・・孔、１５・・・溝、１６，１７・・・容
器、１８・・・糟動部、１９・・・アセンブリー、２０
・・・溝、２１・・・封止部材、４０・・・基板、１０
１，１０２・・・壁、１０３，１０４・・・縦方向の壁
、１１１，１１２・・・容器が占めるサポート上の位置
、１１３・・・孔、１３１・・・長方形孔、１３２・・
・孔、１６１・・・第２溶液、１７１・・・第１溶液。 ＦＩＧＪＦＩＧ．２ ＦＩＧ，３ ＦＩＧ４Ａ ＦＩＧ．４８ ＦＩＧＡＣ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板４０上に２層のエピタキシヤル層を連続
   的に形成するため、るつぼ構造体と、上記基板４０を保
   持するための凹部１２を有する、上記るつぼ構造体内の
   サポート１１と、このサポート上に位置し、上記るつぼ
   構造体の対向する端部壁１０１，１０２を貫通して延び
   る滑動部１８と、上記滑動部１８上に並列位置に設けた
   ２個の溶液用容器１６，１７とを備え、上記滑動部がる
   つぼの一方の端部壁から他方の端部壁まで上記両容器を
   運べるように直線的に移動が可能であり、上記２個の容
   器の一方の容器は上記サポートを底として使用し、他方
   の容器は除去可能な封止部材２１により底を封止するこ
   とができ、封止部材２１は容器が封止される位置におい
   ては滑動部の連続孔１３２内に存在し且つサポート上に
   位置を占め、一方容器１６を開ける場合には封止部材が
   サポートに設けた第２の位置の孔１１３に入れられるよ
   うに構成されたボートにより液相エピタキシヤル成長を
   行うに当り、 第１工程を行う間、第１エピタキシヤル
   層の成長前、第２容器１６が封止部材２１により閉ざさ
   れている場合、第１の位置１１１にあるそれぞれの溶液
   の入つた容器をボートの対向する端部の第２の位置１１
   ２に移すように滑動部１８をサポートに対し動かし、上
   記第１エピタキシヤル層の堆積に引続き第２工程を行う
   間、サポートの第２の場所の孔１１３に封止部材を運ぶ
   ことにより第２容器１６を開ける場合、第１の移動方向
   と反対の方向に両容器が第１の位置に戻るように滑動部
   を動かすことを特徴とする液相エピタキシヤル成長法。 ２ 第１溶液１７１の入つた容器１７を、第１工程を行
   う間滑動部を動かす方向に対して第２溶液１６１の入つ
   た容器１６の後に位置させる特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ３ 第１溶液１７１を、第１工程を行う間基板が位置す
   る凹所内に少くとも部分的に分配し、一方第２工程を行
   う間第２溶液１６１を少くとも部分的に凹所に分配して
   第１溶液の残部を置き換える特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の方法。 ４ 複数の半導体基板上に２層の半導体層を連続的に液
   相エピタキシヤル成長させる装置に用いるボートにおい
   て、該ボートは るつぼ構造体と、 上記基板４０を保持するための凹部１２を有する、上
   記るつば構造体内のサポート１１と、 上記サポート上
   に位置し、上記るつば構造体の対向する端部壁１０１，
   １０２を貫通して延びる滑動部１８と、 上記滑動部１
   ８上に並列位置に設けた２個の溶液用容器１６，１７と
   を備え、 上記滑動部はるつぼの一方の端部壁から他方
   の端部壁まで上記両容器を運べるように直線的に移動が
   可能であり、 上記２個の容器の一方の容器は上記サポ
   ートを底として使用し、他方の容器は除去可能な封止部
   材２１により底を封止することができ、封止部材２１は
   容易に封止される位置においては、滑動部の連続孔１３
   ２内に存在し且つサポート上に位置を占め、一方容器１
   ６を開ける場合には封止部材はサポートに設けた第２の
   位置の孔１１３に入れられる ことを特徴とするボート
   。 ５ 基板を入れるためのサポートに設けた凹所がサポー
   トの中央部に存在し、上記サポート上の容器（１６およ
   び１７）が運動方法における２つの対向する端部におけ
   る２つの位置１１１，１１２を占める特許請求の範囲第
   ４項記載のボート。 ６ 滑動部１８の運動方向の直角方向に測定した封止部
   材２１の長さが同じ方向に測定した基板用凹所の長さよ
   り長い特許請求の範囲第４項記載のボート。 ７ 滑動部が、ボートの壁を貫通し且つエピタキシヤル
   成長過程中サポートにおける凹所を完全に覆つている平
   板１３によりサポート上に存在する特許請求の範囲第４
   項記載のボート。