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JP3476334B2 - Semiconductor liquid phase epitaxial growth method and apparatus, and wafer holder - Google Patents
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JP3476334B2 - Semiconductor liquid phase epitaxial growth method and apparatus, and wafer holder - Google Patents

Semiconductor liquid phase epitaxial growth method and apparatus, and wafer holder

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JP3476334B2
JP3476334B2 JP12258997A JP12258997A JP3476334B2 JP 3476334 B2 JP3476334 B2 JP 3476334B2 JP 12258997 A JP12258997 A JP 12258997A JP 12258997 A JP12258997 A JP 12258997A JP 3476334 B2 JP3476334 B2 JP 3476334B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エピタキシャル成
長用液体ソースを用いて半導体ウェーハ上にエピタキシ
ャル成長を行い半導体層を形成する半導体液相エピタキ
シャル成長方法及びその装置と、エピタキシャル成長の
ためにウェーハを収納し保持するウェーハホルダに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor liquid phase epitaxial growth method and apparatus for forming a semiconductor layer by performing epitaxial growth on a semiconductor wafer using a liquid source for epitaxial growth, and a wafer for storing and holding the wafer for epitaxial growth. Regarding wafer holder.

【0002】[0002]

【従来の技術】液相エピタキシャル成長は、液体にした
低融点金属を溶媒として、その中にエピタキシャル成長
させる半導体材料を溶かしてソースとし、このソースを
半導体ウェーハに接触させ、ソースの温度を下げて析出
した半導体をウェーハ上にエピタキシャル成長させる技
術である。Ga(ガリウム)を溶媒としたGaP(ガリ
ウムリン)、GaAs(ガリウムヒ素)、AlGaAs
(アルミニウムガリウムヒ素)などの化合物半導体のエ
ピタキシャル成長や、Ga(ガリウム)やSn(スズ)
を溶媒としたSi(シリコン)のエピタキシャル成長に
使われている。
2. Description of the Related Art In liquid phase epitaxial growth, a low melting point metal in a liquid state is used as a solvent, and a semiconductor material to be epitaxially grown is dissolved in the solvent to form a source. This is a technique for epitaxially growing a semiconductor on a wafer. GaP (gallium phosphide), GaAs (gallium arsenide), AlGaAs using Ga (gallium) as a solvent
Epitaxial growth of compound semiconductors such as (aluminum gallium arsenide), Ga (gallium) and Sn (tin)
It is used for the epitaxial growth of Si (silicon) using the as a solvent.

【0003】液相エピタキシャル成長法は原理的に、ソ
ースをウェーハに接触させる工程と、ソースの温度を下
げる工程と、必要があればソースをウェーハから離脱さ
せる工程を備えている。ソースをウェーハに接触あるい
は離脱させる方法によって、ソース注入法、ディッピン
グ法、スライドボート法など、種々の液相エピタキシャ
ル成長装置と方法が知られている。
In principle, the liquid phase epitaxial growth method includes a step of bringing the source into contact with the wafer, a step of lowering the temperature of the source, and a step of separating the source from the wafer if necessary. Various liquid phase epitaxial growth apparatuses and methods such as a source injection method, a dipping method, and a slide boat method are known depending on the method of bringing a source into contact with or leaving a wafer.

【0004】ソース注入法は、ウェーハを、例えばウェ
ーハホルダに収納してエピタキシャル成長室に載置し、
エピタキシャル成長室内にソースを注入してエピタキシ
ャル成長を行なう方法である。
In the source implantation method, a wafer is housed in, for example, a wafer holder and placed in an epitaxial growth chamber,
This is a method of performing epitaxial growth by injecting a source into the epitaxial growth chamber.

【0005】ソース注入法による従来の装置及び方法の
一例を、図14を用いて説明する。
An example of a conventional device and method by the source injection method will be described with reference to FIG.

【0006】このエピタキシャル成長装置は通常ボート
と呼ばれ、横型あるいは縦型の炉の中で使用される。図
14のボートは横型炉で使用されるもので、図14
(a)に、エピタキシャル成長を開始する前に炉内に置
かれた状態を示す。但し、炉や炉心管などは省略し図示
されていない。ボート主要部は、本体5501、ソース
溜5502、排ソース溜5503を有し、本体5501
と排ソース溜5503の間には仕切り板5504が設置
されている。また、本体5501内にはウェーハ550
5を収容しエピタキシャル成長を行うエピタキシャル成
長室5506が設けられている。ソース溜5502及び
仕切り板5504は水平方向にスライドが可能で、通常
炉外から炉内に挿入された図示されていない石英棒によ
り、エピタキシャル成長工程中に動かすことができる。
This epitaxial growth apparatus is usually called a boat and is used in a horizontal or vertical furnace. The boat shown in FIG. 14 is used in a horizontal furnace.
(A) shows a state of being placed in a furnace before starting epitaxial growth. However, the furnace and the core tube are omitted and not shown. The main part of the boat has a main body 5501, a source reservoir 5502, and a waste source reservoir 5503.
A partition plate 5504 is installed between the exhaust source reservoir 5503 and the exhaust source reservoir 5503. In addition, the wafer 550 is
An epitaxial growth chamber 5506 for accommodating 5 and performing epitaxial growth is provided. The source reservoir 5502 and the partition plate 5504 can be horizontally slid, and can be moved during the epitaxial growth process by a quartz rod (not shown) usually inserted from outside the furnace into the furnace.

【0007】エピタキシャル成長を行う場合には、図1
4(a)のようにエピタキシャル成長室5506内にウ
ェーハ5505を載置する。ウェーハ5505は、図1
4に示されたように垂直に保持し、あるいは水平や斜め
に保持される。また、図14においてはウェーハホルダ
などのウェーハを保持する機構は図示されていない。ソ
ース溜5502内には、エピタキシャルソースの原料を
収納する。エピタキシャルソースの原料は、例えばGa
Asエピタキシャル成長の場合は、溶媒となる金属Ga
とエピタキシャル成長材料のポリGaAs、さらにSi
などのドーパントが加えられる。
When performing epitaxial growth, the process shown in FIG.
The wafer 5505 is placed in the epitaxial growth chamber 5506 as shown in FIG. Wafer 5505 is shown in FIG.
It is held vertically as shown in FIG. 4, or horizontally or diagonally. Further, FIG. 14 does not show a wafer holding mechanism such as a wafer holder. The source reservoir 5502 stores the raw material of the epitaxial source. The raw material for the epitaxial source is, for example, Ga.
In the case of As epitaxial growth, the metal Ga used as a solvent
And epitaxial growth materials such as poly-GaAs and Si
And other dopants are added.

【0008】この状態でボートを炉内に導入して昇温
し、ソース原料が金属Gaに溶解しエピタキシャル成長
原料で飽和したソース5507が得られるのを待つ。ソ
ース5507を得るためには、一般に1時間以上の長時
間を要する。ソース5507が得られた時点で、図14
(b)の様にソース溜5502を左方にスライドさせ、
ソース溜5502に設けた穴5081をソース通路55
09に合わせる。この操作により、ソース5507がソ
ース通路5509を通ってエピタキシャル室5506内
に流れ込み、ウェーハ5505と接触する。ウェーハ5
505とソース5507が接触した状態で降温すること
で、過飽和となったソース5507中のエピタキシャル
成長原料がウェーハ上に析出しエピタキシャル成長す
る。
In this state, the boat is introduced into the furnace and the temperature is raised to wait until the source material is melted in the Ga metal and the source 5507 saturated with the epitaxial growth material is obtained. In general, it takes a long time of 1 hour or more to obtain the source 5507. When the source 5507 is obtained, FIG.
Slide the sauce reservoir 5502 to the left as in (b),
The hole 5081 provided in the source reservoir 5502 is formed in the source passage 55.
Set to 09. By this operation, the source 5507 flows into the epitaxial chamber 5506 through the source passage 5509 and comes into contact with the wafer 5505. Wafer 5
By lowering the temperature in a state where 505 and the source 5507 are in contact with each other, the epitaxial growth raw material in the oversaturated source 5507 is deposited on the wafer and epitaxially grows.

【0009】所望の量のエピタキシャル成長が得られた
時点で、図14(c)のように仕切り板5504を左方
にスライドさせ、仕切り板5504に設けた穴5085
をエピタキシャル成長室5506に設けた排出口508
3に合わせる。この操作で、使用されたエピタキシャル
ソース5507は排ソース溜5503に落下し、エピタ
キシャル成長が終了する。
When the desired amount of epitaxial growth is obtained, the partition plate 5504 is slid to the left as shown in FIG. 14 (c) to form a hole 5085 in the partition plate 5504.
Outlet 508 provided in the epitaxial growth chamber 5506
Set to 3. By this operation, the used epitaxial source 5507 falls into the exhaust source reservoir 5503, and the epitaxial growth is completed.

【0010】図14を用いて1層だけのエピタキシャル
成長を行う装置及び方法について説明したが、一般にソ
ース注入法では、エピタキシャル成長に使用したソース
を排出した後、新たなソースを注入することで複層のエ
ピタキシャル成長を行うことができる。
Although the apparatus and method for performing epitaxial growth of only one layer have been described with reference to FIG. 14, generally, in the source injection method, after discharging the source used for epitaxial growth, a new source is injected to form a multi-layer structure. Epitaxial growth can be performed.

【0011】図15に、その一例として2層のエピタキ
シャル成長を行う装置を示す。ソース溜6602は左右
に仕切られ、それぞれ独立した注入口6081と608
2を有し、それぞれ第1のソース6071と第2のソー
ス6072とを収納する。ソース溜6602を右方にス
ライドさせ、左方の第1のソース6071を注入して第
1のエピタキシャル成長を行い、第1のエピタキシャル
成長が終了した後、第1のソースを排出し、次にソース
溜6602を左方にスライドさせ右側の第2のソース6
072を注入することで、連続して2層のエピタキシャ
ル成長を行うことができる。
FIG. 15 shows, by way of example, an apparatus for performing epitaxial growth of two layers. The source reservoir 6602 is divided into left and right, and independent inlets 6081 and 608 are provided.
2 and accommodates a first source 6071 and a second source 6072, respectively. The source reservoir 6602 is slid to the right, the left first source 6071 is injected to perform the first epitaxial growth, and after the first epitaxial growth is completed, the first source is discharged, and then the source reservoir is 6602 slide to the left and the second source 6 on the right
By injecting 072, two layers of epitaxial growth can be continuously performed.

【0012】ディッピング法は、ソース原料を入れたソ
ース溜を加熱炉中に置き、加熱によりソース原料を溶解
させてエピタキシャル成長ソースとし、その中にウェー
ハをディップする方法である。その後、加熱炉の温度を
下げてエピタキシャル成長を行い、所定膜厚のエピタキ
シャル成長を行った後、ウェーハをソースから引き上げ
てエピタキシャル成長を終了する。
The dipping method is a method in which a source reservoir containing a source material is placed in a heating furnace, and the source material is melted by heating to be an epitaxial growth source, and a wafer is dipped therein. After that, the temperature of the heating furnace is lowered to perform epitaxial growth to perform epitaxial growth with a predetermined film thickness, and then the wafer is pulled up from the source to complete the epitaxial growth.

【0013】スライドボート法は、ウェーハホルダにウ
ェーハを保持し、その上にソースを入れたスライダを置
き、所定の温度になったところでスライダを動かしてソ
ースをウェーハに接触させてエピタキシャル成長を行う
方法である。
The slide boat method is a method in which a wafer is held on a wafer holder, a slider containing a source is placed on the wafer holder, and when the temperature reaches a predetermined temperature, the slider is moved to bring the source into contact with the wafer for epitaxial growth. is there.

【0014】しかし、従来の液相エピタキシャル成長法
にはその原理上いくつかの問題があり、以下にエピタキ
シャル成長の方式やウェーハを保持するウェーハホルダ
と関連させて列記する。 (1)多結晶の析出と膜厚の不均一 液相エピタキシャル成長は、過飽和となった溶質をウェ
ーハ上に析出成長させる方法で、溶質は析出により発生
する濃度勾配によりソース中を拡散移動してウェーハに
到達する。ウェーハから離れた位置にあるソースから
は、溶質はウェーハまで到達できず、ソース中やボート
の壁面などに多結晶として析出する。
However, the conventional liquid phase epitaxial growth method has some problems in principle, and will be listed below in connection with the epitaxial growth method and the wafer holder for holding the wafer. (1) Polycrystalline precipitation and non-uniform film thickness liquid phase epitaxial growth is a method in which a supersaturated solute is deposited and grown on the wafer. The solute diffuses and moves in the source due to the concentration gradient generated by the precipitation. To reach. The solute cannot reach the wafer from the source located at a position away from the wafer, and is deposited as polycrystal in the source or on the wall surface of the boat.

【0015】多結晶は不均一に成長するため、ウェーハ
のエピタキシャル成長面近くのソース中やウェーハの対
向面や周辺に析出すると、多結晶が析出した分エピタキ
シャル成長が妨げられ、エピタキシャル成長膜厚の不均
一を引き起こす。
Since the polycrystal grows non-uniformly, if it is deposited in the source near the epitaxial growth surface of the wafer or on the opposite surface or the periphery of the wafer, the epitaxial growth is hindered by the deposition of the poly crystal, and the non-uniformity of the epitaxial growth thickness is cause.

【0016】注入法では、ソース溜からエピタキシャル
成長室までソースを導くソース通路が必須であるが、ソ
ース通路には多結晶が析出付着しソースの流入や流出を
妨げる。このような現象は、特に1層目の半導体層を成
長させた後、ソースを入れ替えて2層目を成長させる場
合に致命的となる。
In the injection method, a source passage for guiding the source from the source reservoir to the epitaxial growth chamber is indispensable. However, polycrystalline deposits and adheres to the source passage to prevent inflow and outflow of the source. Such a phenomenon is particularly fatal when the source is exchanged and the second layer is grown after the first semiconductor layer is grown.

【0017】ディッピング法では、ウェーハの外縁や周
辺部への多結晶の析出が問題となる。単に、ウェーハを
ソースに入れてエピタキシャル成長を行うと、当然なが
らウェーハの裏面にもソースの溶質が析出しエピタキシ
ャル成長する。これを防止するために、例えば特開平4
−160092号公報における図16に示されたよう
に、浅いシャーレ状の皿13の中にウェーハ14を置
き、多数の皿を積み重ねてカセット15で固定し、これ
をソース12の中に入れエピタキシャル成長をさせる方
法が提案されている。
In the dipping method, the precipitation of polycrystals on the outer edge and the peripheral portion of the wafer becomes a problem. When the wafer is simply put into the source for epitaxial growth, the solute of the source is naturally deposited on the back surface of the wafer and epitaxially grows. In order to prevent this, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4
As shown in FIG. 16 of Japanese Unexamined Patent Publication No. 160092, a wafer 14 is placed in a shallow petri dish 13 and a large number of the dishes are stacked and fixed by a cassette 15, which is placed in a source 12 for epitaxial growth. The method of making it proposed is proposed.

【0018】この方法では、ウェーハの裏面は皿に密着
するためソースと接触せず、従って裏面へのエピタキシ
ャル成長は発生しない。また、多数の皿を使用すれば一
度に多数のウェーハにエピタキシャル成長をすることが
できる。
In this method, since the back surface of the wafer is in close contact with the dish, it does not come into contact with the source, so that epitaxial growth on the back surface does not occur. Also, if a large number of plates are used, it is possible to perform epitaxial growth on a large number of wafers at once.

【0019】その反面、ウェーハを皿の中に水平に保持
してエピタキシャル成長を行うため、所定のエピタキシ
ャル成長終了後、ソースからウェーハとウェーハホルダ
を引き出してもソースがウェーハの上面に残り、速やか
にエピタキシャル成長を終了させることができない。そ
の結果、半導体層の膜厚の制御が困難になり、またソー
ス残りが不均一に起こるため、ウェーハ間やウェーハ面
内での厚さむらや、エピタキシャル成長表面の平坦度の
低下をもたらす。
On the other hand, since the wafer is held horizontally in the dish for the epitaxial growth, the source remains on the upper surface of the wafer even if the wafer and the wafer holder are pulled out from the source after the predetermined epitaxial growth is completed, and the epitaxial growth is promptly performed. I can't finish it. As a result, it becomes difficult to control the film thickness of the semiconductor layer, and non-uniformity of the residual source occurs, resulting in uneven thickness between wafers and within the wafer surface, and reduction in flatness of the epitaxial growth surface.

【0020】またウェーハの対向面となる皿の底に多結
晶が析出し、エピタキシャル成長層の膜厚が不均一にな
る問題も生じる。
Further, there arises a problem that the polycrystal is deposited on the bottom of the dish, which is the opposite surface of the wafer, and the film thickness of the epitaxial growth layer becomes uneven.

【0021】一方、特開昭60−21897号公報にお
ける図17に示された様に、ウェーハの裏面をスペーサ
に密着させるディッピング法も提案されている。
On the other hand, as shown in FIG. 17 of Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 60-21897, a dipping method has been proposed in which the back surface of the wafer is brought into close contact with the spacer.

【0022】しかしこの方法では、ウェーハの周辺から
の溶質の拡散とウェーハ縁部分への析出は考慮されてい
ない。図18に、ソース1907にウェーハ1905を
ディッピングしエピタキシャル成長を行うときの様子を
示す。ウェーハ1905の裏面は、スペーサ1911に
密着しているため成長は起こらない。しかし、前述した
ように液相エピタキシャル成長では、ウェーハ表面上の
ソース中の溶質がウェーハ面上まで拡散して析出し、エ
ピタキシャル成長が起きる。この図18に模式的に示し
たように、ウェーハ1905の中央部分では成長に寄与
するのは対向したウェーハ間のソースだけである。これ
に対して、ウェーハ1905の縁の部分ではウェーハ周
辺のソースも成長に寄与する。その結果、ウェーハ19
05の縁の部分は中央部分よりも厚くエピタキシャル成
長し、エピタキシャル成長層の厚さの面内均一性が悪化
する。
However, this method does not consider diffusion of solute from the periphery of the wafer and deposition on the edge of the wafer. FIG. 18 shows a state in which the wafer 1905 is dipped in the source 1907 and epitaxial growth is performed. Since the back surface of the wafer 1905 is in close contact with the spacer 1911, growth does not occur. However, as described above, in the liquid phase epitaxial growth, the solute in the source on the wafer surface is diffused and deposited on the wafer surface to cause epitaxial growth. As schematically shown in FIG. 18, in the central portion of the wafer 1905, only the source between the opposed wafers contributes to the growth. On the other hand, at the edge of the wafer 1905, the source around the wafer also contributes to the growth. As a result, the wafer 19
The edge portion of 05 is epitaxially grown thicker than the central portion, and the in-plane uniformity of the thickness of the epitaxial growth layer is deteriorated.

【0023】また、一般にウェーハの縁部分は面取りが
してあるため表面と結晶の方位が異なり、さらに平坦で
はないため、多結晶が成長するなど異常成長が起こりや
すい。
Further, generally, since the edge portion of the wafer is chamfered, the orientation of the crystal differs from that of the surface, and since it is not flat, abnormal growth such as polycrystal growth easily occurs.

【0024】さらには、ディッピング法ではソース溜内
のソース中に溶質が析出し、溶質は溶媒のGaより軽い
ため浮き上がってくる。エピタキシャル成長中にウェー
ハホルダの下側でソース中に析出した溶質、例えば多結
晶GaAsはソース中でウェーハホルダやウェーハに付
着する。またエピタキシャル成長ソース表面に浮かび上
がった溶質は、エピタキシャル成長終了後ウェーハを引
き上げる際にウェーハ上部に付着する。
Further, in the dipping method, a solute is deposited in the source in the source reservoir, and the solute is lighter than Ga of the solvent and floats up. The solute deposited in the source under the wafer holder during epitaxial growth, eg, polycrystalline GaAs, adheres to the wafer holder and the wafer in the source. Further, the solute floating on the surface of the epitaxial growth source adheres to the upper part of the wafer when the wafer is pulled up after the epitaxial growth is completed.

【0025】このように特開昭60−21897号公報
において提案された技術では、ウェーハ周辺部分の異常
成長やエピタキシャル成長厚不均一、またソース中に析
出する溶質への対策は考慮されていなかった。 (2)ウェーハの熱劣化 GaAsはAsの蒸気圧が高いため、高温にさらされる
と表面からAsが蒸発し表面が劣化する。Asの蒸発を
防ぐためには、ウェーハを長時間高温下に置くことは避
け、またウェーハ周囲のAs蒸気圧を高めて蒸発を防ぐ
ためになるべく密封した狭い場所にウェーハを置くこと
が必要である。例えば、GaAsウェーハの熱処理に
は、ウェーハの表面に酸化シリコンの膜を形成してAs
の蒸発を防ぐ、いわゆるキャップアニールなどの方法が
採られている。
As described above, the technique proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-21897 does not consider measures against abnormal growth in the peripheral portion of the wafer, uneven epitaxial growth thickness, and solute precipitated in the source. (2) Heat Degradation of Wafer Since GaAs has a high vapor pressure of As, As is evaporated from the surface when exposed to high temperatures, the surface deteriorates. In order to prevent the evaporation of As, it is necessary to avoid placing the wafer at a high temperature for a long time, and to increase the As vapor pressure around the wafer to prevent the evaporation, and place the wafer in a tightly sealed and narrow space as much as possible. For example, when heat-treating a GaAs wafer, a silicon oxide film is formed on the surface of the wafer and As
A method such as so-called cap anneal for preventing the evaporation of the is adopted.

【0026】しかし、液相エピタキシャル成長ではソー
ス原料の溶解にエピタキシャル成長温度以上の高温と長
時間を要するため、エピタキシャル成長が可能となるま
での準備段階中にもウェーハが高温にさらされる。ま
た、ウェーハのエピタキシャル面をソースに接触させる
必要があるため、ウェーハ表面を完全に覆ってしまうこ
とはできない。
However, in the liquid phase epitaxial growth, the melting of the source material requires a high temperature above the epitaxial growth temperature and a long time, so the wafer is exposed to the high temperature even during the preparation stage until the epitaxial growth becomes possible. In addition, since the epitaxial surface of the wafer needs to be in contact with the source, the wafer surface cannot be completely covered.

【0027】注入法では、ウェーハはソース下方のボー
ト内に保持されソース原料と共に炉内高温部に入れられ
るため、ウェーハが高温に長時間さらされる。またウェ
ーハが置かれるエピタキシャル成長室にソース注入通路
が通じているため、ウェーハを狭い場所に密封すること
ができない。
In the implantation method, since the wafer is held in the boat below the source and put into the high temperature part in the furnace together with the source material, the wafer is exposed to high temperature for a long time. Further, since the source injection passage communicates with the epitaxial growth chamber where the wafer is placed, the wafer cannot be sealed in a narrow space.

【0028】ディッピング法では、エピタキシャル成長
の準備が整うまでの間、加熱炉外や炉内の低温部にウェ
ーハを置いておくことができる。しかし、ディッピング
直前にはウェーハをソースと同じ温度にするため予熱が
必要で、この間の熱劣化はさけられない。
In the dipping method, the wafer can be placed outside the heating furnace or at a low temperature inside the furnace until the epitaxial growth is ready. However, preheating is required to bring the wafer to the same temperature as the source immediately before dipping, and thermal deterioration during this period is inevitable.

【0029】ウェーハを低温部に置いておく方法は、G
aPの成長に関して特開昭60−115271号公報に
開示されている。この方法では、予熱中はソース溜内の
ソース液面上方にウェーハを置き、ソース溜に蓋をする
ことでウェーハを密閉している。
The method of placing the wafer in the low temperature section is described in G
The growth of aP is disclosed in JP-A-60-115271. In this method, during preheating, the wafer is placed above the liquid surface of the source in the source reservoir, and the source reservoir is covered to seal the wafer.

【0030】しかし、ソース溜に蓋をするのはエピタキ
シャル成長ソースからドーパント源の酸素揮発を防止す
るためであり、ソース溜内の空間が大きいためウェーハ
熱劣化の防止には不十分であった。
However, the reason why the source reservoir is covered is to prevent oxygen vaporization of the dopant source from the epitaxial growth source, and since the space in the source reservoir is large, it was not sufficient to prevent thermal deterioration of the wafer.

【0031】また、炉以外の低温部にウェーハを置いて
おくこの方法では、基板が置かれる反応管の中の温度勾
配は、反応管が炉の外に出た部分から急激に低下するた
め、炉外の位置に基板を置くと基板の面内で大きな温度
分布が生じ応力が発生するという問題があった。また、
炉内の高温部にウェーハを降下させていくときに、温度
差が大きいために、熱応力が発生するという問題があっ
た。応力が発生すると、基板の反りや結晶欠陥を招く。 (3)エピタキシャル成長ソースの組成不均一 例えば、GaAsの液相エピタキシャル成長では、溶媒
となる金属Gaとエピタキシャル成長材料のポリGaA
s、さらにSiなどのドーパントをソース溜に入れて昇
温し、溶解させてエピタキシャル成長ソースとする。し
かし、自然拡散だけで均一な溶液を得るのは困難で、G
aより軽いAsはソースの表面付近の濃度が高くなりソ
ース溜底部が未飽和になりがちである。また、ドーパン
トの様に小量を添加されるエピタキシャル成長原料は、
ソース内で不均一になりやすいという問題がある。これ
は、エピタキシャル成長原料は固体で供されるため、ソ
ース溜内に均一に配置しておくことができないことに起
因する。
Further, in this method in which the wafer is placed in a low temperature part other than the furnace, the temperature gradient in the reaction tube in which the substrate is placed drops sharply from the part where the reaction tube goes out of the furnace. When the substrate is placed outside the furnace, there is a problem that a large temperature distribution is generated in the surface of the substrate and stress is generated. Also,
There is a problem that thermal stress occurs due to a large temperature difference when the wafer is lowered to a high temperature portion in the furnace. When the stress is generated, the substrate warps and crystal defects are caused. (3) Inhomogeneous composition of epitaxial growth source For example, in liquid phase epitaxial growth of GaAs, metal Ga serving as a solvent and polyGaA as an epitaxial growth material are used.
Then, s, and a dopant such as Si are put in the source reservoir, the temperature is raised, and they are melted to form an epitaxial growth source. However, it is difficult to obtain a uniform solution only by spontaneous diffusion.
As, which is lighter than a, has a high concentration near the surface of the source and tends to be unsaturated at the bottom of the source reservoir. Also, the epitaxial growth raw material added in a small amount like a dopant is
There is a problem that it tends to be non-uniform in the source. This is because the epitaxial growth raw material is provided as a solid and cannot be uniformly arranged in the source reservoir.

【0032】この対策として、ソース溜内でソースを攪
拌することが考えられる。しかし、上述した横型炉内で
使用するボートでは横方向より攪拌駆動を行う必要があ
るため、攪拌装置や機構の設置は困難であった。
As a countermeasure against this, stirring the sauce in the sauce reservoir can be considered. However, since the boat used in the horizontal furnace described above needs to be driven to stir in the lateral direction, it was difficult to install the stirrer and the mechanism.

【0033】縦型炉を使用したディッピング法では攪拌
機構の設置は比較的容易ではあるが、ディッピング法で
はウェーハディッピング時のソース飽和度が問題とな
る。ソースが未飽和であると、ウェーハがソースと接触
すると同時に溶解してしまうという問題はエピタキシャ
ル成長方法にかかわらず発生する。ソースが過飽和であ
ると、析出した溶質はソース表面を覆う。このため、特
にディッピング法ではソースが過飽和とならないように
しなければならないという制約が存在する。 (4)エピタキシャル成長原料の残留と混入 注入法で連続して2層以上のエピタキシャル成長を行う
場合は、第1のソースを排出した後、第2のソースを注
入する。しかし、第1のソースからは多結晶も析出付着
する。特にソース注入法では、ソース通路などエピタキ
シャル成長には本来不要なソースが入りうるスペースが
大きいため、このような現象はより顕著である。この付
着物はソース排出の際にも排出されず、付着物に絡んだ
ソースと共にボート本体内に残る。ここで、第2のソー
スを注入すると第2のソースに第1のソース成分が混入
する。
In the dipping method using the vertical furnace, it is relatively easy to install the stirring mechanism, but in the dipping method, the source saturation at the time of wafer dipping becomes a problem. If the source is unsaturated, the problem of the wafer melting at the same time it comes into contact with the source occurs regardless of the epitaxial growth method. If the source is supersaturated, the deposited solute covers the source surface. Therefore, particularly in the dipping method, there is a constraint that the source should not be oversaturated. (4) When the epitaxial growth of two or more layers is continuously performed by the method in which the epitaxial growth raw material remains and is mixed, the second source is injected after discharging the first source. However, polycrystals are also deposited and attached from the first source. Particularly, in the source injection method, such a phenomenon is more remarkable because there is a large space such as a source passage where an originally unnecessary source for epitaxial growth can enter. This deposit is not discharged even when the source is discharged, and remains in the boat body together with the sauce entangled with the deposit. Here, when the second source is injected, the first source component is mixed into the second source.

【0034】例えば、GaAsエピタキシャル成長に引
き続きAlGaAsをエピタキシャル成長させる場合に
は、AlGaAsソースにGaAsソースが混入するた
め、AlGaAs層のAl混晶比の低下や不均一が起こ
り、またドーパント濃度の制御も不可能となる問題があ
る。
For example, when AlGaAs is epitaxially grown subsequently to GaAs epitaxial growth, since the GaAs source is mixed with the AlGaAs source, the Al mixed crystal ratio of the AlGaAs layer is reduced or nonuniform, and the dopant concentration cannot be controlled. There is a problem that becomes.

【0035】ディッピング法では、複数のソース溜とソ
ースを用意して順次ウェーハを入れてエピタキシャル成
長を行なう。上述した特開平4−160092における
図17に示されたように、皿状のウェーハホルダ内にウ
ェーハを収納するため、ソースの排出が難しくウェーハ
上に残ったソースが混じり合いソース組成が変わりやす
いため、所望の厚さや組成のエピタキシャル成長層を得
ることが困難である。
In the dipping method, a plurality of source reservoirs and sources are prepared, and wafers are sequentially inserted to carry out epitaxial growth. As shown in FIG. 17 of Japanese Patent Laid-Open No. 4-160092 mentioned above, since the wafer is housed in the dish-shaped wafer holder, it is difficult to discharge the sources, and the sources left on the wafer are mixed with each other, and the source composition is likely to change. However, it is difficult to obtain an epitaxial growth layer having a desired thickness and composition.

【0036】本発明は上記事情に鑑み、従来の技術で発
生していた、多結晶の析出、膜厚の不均一、ウェーハの
熱劣化、エピタキシャル成長ソースの組成不均一、エピ
タキシャル成長原料の残留及び混入といった種々の問題
を解決し得る半導体液相エピタキシャル成長方法、その
装置並びにエピタキシャル成長を行う際に用いるウェー
ハホルダを提案することを目的とする。
In view of the above-mentioned circumstances, the present invention takes into consideration the problems such as polycrystal precipitation, film thickness non-uniformity, thermal deterioration of wafer, non-uniform composition of epitaxial growth source, residual and mixing of epitaxial growth raw materials, which have occurred in the prior art. It is an object of the present invention to propose a semiconductor liquid phase epitaxial growth method capable of solving various problems, an apparatus therefor, and a wafer holder used for performing epitaxial growth.

【0037】[0037]

【課題を解決するための手段】本発明のウェーハホルダ
は、少なくとも1組の半導体ウェーハの裏面を内部側壁
に接触させ表面が所定間隔を空けて対向するように保持
するウェーハ収納空間を有し、前記ウェーハ収納空間に
ソースを注排入する注排口、又は前記ウェーハ収納空間
内にソースを注入する注入口及び前記ウェーハ収納空間
内からソースを排出する排出口が設けられたホルダ本体
と、前記ホルダ本体の開口面を覆うホルダカバーとを備
えることを特徴としている。
The wafer holder of the present invention has a wafer storage space for holding the back surfaces of at least one set of semiconductor wafers in contact with the inner side walls so that the front surfaces face each other with a predetermined gap therebetween. A pouring outlet for pouring and ejecting a source into the wafer storage space, or a holder main body provided with an inlet for injecting a source into the wafer storage space and a discharge outlet for discharging the source from the wafer storage space, And a holder cover for covering the opening surface of the holder body.

【0038】 本発明のエピタキシャル成長装置は、液
相エピタキシャル成長に用いるソースを収納するソース
溜と、半導体ウェーハを保持するウェーハホルダであっ
て、少なくとも1組の半導体ウェーハの裏面を内部側壁
に接触させ表面が所定間隔を空けて対向するように保持
するウェーハ収納空間を有し、前記ウェーハ収納空間に
ソースを注排入する注排口、又は前記ウェーハ収納空間
内にソースを注入する注入口及び前記ウェーハ収納部内
からソースを排出する排出口が設けられたホルダ本体
と、前記ホルダ本体の開口面を覆うホルダカバーとを有
するウェーハホルダと、前記ソース溜の下方に位置し、
前記ウェーハホルダにより保持された半導体ウェーハを
収納するエピタキシャル成長室と、前記ソース溜と前記
エピタキシャル成長室との間に設けられたソース通路
と、前記ソース通路の一部に設けられた前室とを備え、
前記ソース溜に収納されていたソースが前記ソース通路
を通過して前記エピタキシャル成長室に導入される際
に、前記前室においてソースが攪拌されることを特徴と
する。
The epitaxial growth apparatus of the present invention is a source holder that stores a source used for liquid phase epitaxial growth, and a wafer holder that holds a semiconductor wafer. Having a wafer storage space that holds the wafers facing each other at a predetermined interval, a pouring outlet for pouring and ejecting a source into the wafer storage space, or an inlet for pouring a source into the wafer storage space and the wafer storage A holder main body provided with a discharge port for discharging the source from the inside, a wafer holder having a holder cover covering the opening surface of the holder main body, and located below the source reservoir,
An epitaxial growth chamber for storing a semiconductor wafer held by the wafer holder, a source passage provided between the source reservoir and the epitaxial growth chamber, and a front chamber provided in a part of the source passage,
The source is agitated in the front chamber when the source stored in the source reservoir passes through the source passage and is introduced into the epitaxial growth chamber.

【0039】本発明の他のエピタキシャル成長装置は、
加熱手段により加熱されてほぼ均一な温度分布を形成す
る高温均熱領域と、この高温均熱領域よりも上方に位置
し前記高温均熱領域よりも低温である低温領域とを有す
る加熱炉と、前記加熱炉に還元性ガス及び/又は不活性
ガスを供給するガス供給手段と、前記加熱炉内の前記高
温均熱領域に設置され、エピタキシャル成長に用いる半
導体材料を含む溶質を金属を含む溶媒に溶解させたソー
スを入れるソース溜と、複数の半導体ウェーハを保持す
るウェーハホルダと、前記ウェーハホルダを前記加熱炉
内で鉛直方向に移動させ、エピタキシャル成長を行うと
きは前記ウェーハホルダに保持された半導体ウェーハを
前記ソース溜内のソースに浸すウェーハホルダ移動手段
と、前記ソース溜中のソースを攪拌するための攪拌羽根
と、前記攪拌羽根を鉛直方向に移動させて前記攪拌羽根
を前記ソース中に出し入れする攪拌羽根移動手段とを備
えることを特徴とする。
Another epitaxial growth apparatus of the present invention is
A heating furnace having a high temperature soaking region which is heated by a heating means to form a substantially uniform temperature distribution, and a low temperature region which is located above the high temperature soaking region and which is lower in temperature than the high temperature soaking region, A gas supply means for supplying a reducing gas and / or an inert gas to the heating furnace, and a solute containing a semiconductor material used for epitaxial growth, which is installed in the high temperature soaking region in the heating furnace, is dissolved in a solvent containing a metal. The source reservoir for containing the source, a wafer holder for holding a plurality of semiconductor wafers, and the wafer holder is moved vertically in the heating furnace, when performing epitaxial growth, the semiconductor wafer held by the wafer holder Wafer holder moving means for immersing the source in the source reservoir, a stirring blade for stirring the source in the source reservoir, and the stirring blade It is moved in the vertical direction, characterized in that it comprises a stirring blade moving means for loading and unloading the stirring blade in the source.

【0040】 本発明の半導体液相エピタキシャル成長
方法は、複数の半導体ウェーハをウェーハホルダに保持
する工程であって、少なくとも1組の半導体ウェーハの
裏面を内部側壁に接触させ表面が所定間隔を空けて対向
するように保持するウェーハ収納空間を有し、前記ウェ
ーハ収納空間にソースを注排入させる注排口、又は前記
ウェーハ収納空間にソースを注入させる注入口及び前記
ウェーハ収納空間からソースを排出させる排出口が設け
られたホルダ本体と、前記ホルダ本体の開口面を覆うホ
ルダカバーとを有するウェーハホルダを用いて、半導体
ウェーハを保持する工程と、前記ウェーハホルダに保持
された半導体ウェーハをエピタキシャル成長室内に収納
する工程と、前記エピタキシャル成長室に還元性ガス及
び/又は不活性ガスを流入する工程と、前記エピタキシ
ャル成長室内が所定温度になるように加熱する工程と、
ソース溜に収納されているソースを前室に流入して攪拌
した後、前記エピタキシャル成長室にソースを導入して
半導体ウェーハにソースを接触させる工程と、前記エピ
タキシャル成長室内の温度を降下させていき、半導体ウ
ェーハにエピタキシャル成長を行う工程と、前記エピタ
キシャル成長室内のソースを排出して、エピタキシャル
成長を終了する工程とを備えることを特徴とする。
The semiconductor liquid phase epitaxial growth method of the present invention is a step of holding a plurality of semiconductor wafers in a wafer holder, wherein the back surfaces of at least one set of semiconductor wafers are brought into contact with the inner sidewalls and the surfaces are opposed to each other with a predetermined gap. A holding hole for holding the wafer so that the source is poured into and discharged from the wafer storing space, or an inlet for injecting the source into the wafer storing space and a discharge for discharging the source from the wafer storing space. Using a wafer holder having a holder main body provided with an outlet and a holder cover for covering the opening surface of the holder main body, a step of holding a semiconductor wafer, and storing the semiconductor wafer held by the wafer holder in an epitaxial growth chamber. And a reducing gas and / or an inert gas in the epitaxial growth chamber. And a step of heating the epitaxial growth chamber to a predetermined temperature,
After the source contained in the source reservoir flows into the front chamber and is stirred, a step of introducing the source into the epitaxial growth chamber to bring the source into contact with the semiconductor wafer, and lowering the temperature in the epitaxial growth chamber, The method is characterized by including a step of performing epitaxial growth on the wafer and a step of discharging the source in the epitaxial growth chamber and ending the epitaxial growth.

【0041】 本発明の半導体液相エピタキシャル成長
方法は、複数の半導体ウェーハをウェーハホルダに保持
する工程であって、少なくとも1組の半導体ウェーハの
内部裏面を側壁に接触させ表面が所定間隔を空けて対向
するように保持するウェーハ収納空間を有し、前記ウェ
ーハ収納空間にソースを注排入させる注排口、又は前記
ウェーハ収納空間内にソースを注入させる注入口及び前
記ウェーハ収納空間内からソースを排出させる排出口と
を有するホルダ本体と、前記ホルダ本体の開口面を覆う
ホルダカバーとを有するウェーハホルダを用いて、半導
体ウェーハを保持する工程と、加熱手段により加熱され
てほぼ均一な温度分布を形成する高温均熱領域と、この
高温均熱領域よりも上方に位置し前記高温均熱領域より
も低温である低温領域とを有する加熱炉中の前記低温領
域内に、半導体ウェーハを保持した前記ウェーハホルダ
を保持する工程と、前記加熱炉に還元性ガス及び/又は
不活性ガスを流入する工程と、前記加熱炉中の高温均熱
領域が所定温度になるように前記加熱手段により加熱す
る工程と、前記ウェーハホルダを前記低温領域から前記
高温均熱領域の位置まで下げて、前記ウェーハホルダ及
び半導体ウェーハを前記所定温度まで昇温させる工程
と、前記ウェーハホルダ及び半導体ウェーハを下方へ移
動させ、エピタキシャル成長に用いる半導体材料を含む
溶質を金属を含む溶媒に溶解させたソースを入れたソー
ス溜内の前記ソースに入れる工程と、前記高温均熱領域
の温度を降下させていき、半導体ウェーハにエピタキシ
ャル成長を行う工程と、前記ウェーハホルダを前記ソー
スから引き出してエピタキシャル成長を終了する工程と
を備えることを特徴とする。
The semiconductor liquid phase epitaxial growth method of the present invention is a step of holding a plurality of semiconductor wafers in a wafer holder, and the inner back surfaces of at least one set of semiconductor wafers are brought into contact with the side walls and the surfaces are opposed to each other with a predetermined gap. Has a wafer storage space for holding, and a source / outlet for injecting / discharging a source into / from the wafer storage space, or an inlet for injecting a source into the wafer storage space and a source for discharging from the wafer storage space. A step of holding a semiconductor wafer by using a wafer holder having a holder main body having a discharge port for allowing the holder main body to cover an opening surface of the holder main body, and heating by a heating means to form a substantially uniform temperature distribution. And a low temperature region located above the high temperature soaking region and at a temperature lower than the high temperature soaking region. A step of holding the wafer holder holding a semiconductor wafer in the low temperature region of the heating furnace having an area, a step of flowing a reducing gas and / or an inert gas into the heating furnace, and the heating furnace Heating the inside of the high temperature soaking region to a predetermined temperature by the heating means, lowering the wafer holder from the low temperature region to the position of the high temperature soaking region, and setting the wafer holder and the semiconductor wafer to the predetermined temperature. A step of raising the temperature to a temperature and a step of moving the wafer holder and the semiconductor wafer downward, and putting the solute containing a semiconductor material used for epitaxial growth in the source in a source reservoir containing a source in which a solvent containing a metal is dissolved A step of lowering the temperature of the high temperature soaking region to perform epitaxial growth on a semiconductor wafer, Pull the da from said source, characterized in that it comprises a step of terminating the epitaxial growth.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。 (1)第1の実施の形態によるウェーハホルダ 図1に、本実施の形態によるウェーハホルダの構造を示
す。図1(a)はウェーハホルダの側面の構造を表すB
−B線に沿う縦断面図、図1(b)は正面の構造を表す
A−A線に沿う縦断面図、図1(c)は下面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. (1) Wafer Holder According to the First Embodiment FIG. 1 shows the structure of the wafer holder according to the present embodiment. FIG. 1A shows the structure of the side surface of the wafer holder B.
1B is a vertical sectional view taken along the line -B, FIG. 1B is a vertical sectional view taken along the line AA showing the structure of the front surface, and FIG.

【0043】このウェーハホルダは、図1(a)に示す
ように、複数のウェーハ15を表裏互い違いに縦あるい
は斜めに保持し、ウェーハの裏面同士の間はウェーハホ
ルダ14で分離し、ウェーハ15の表面同士を空間をあ
けて向かい合わせに保持する構造となっている。また図
1(b)に示すように、ウェーハ15はウェーハホルダ
本体11のU字型のポケットに入れられ、そのポケット
に差し込まれたカバー12で固定される。U字型ポケッ
トとカバー12の形状はウェーハの外周形状に合わせて
あり、ウェーハ15の周囲はポケットとカバー12で覆
われている。カバー12は、炉に入れた状態として見た
場合に、横方向から差し込まれる。また、図1(b)と
図1(c)に示したように、このウェーハホルダはその
底部にウェーハ15の表面同士の間にエピタキシャル成
長ソースを注入し排出する注排口13を有している。ま
た、上部のスリット16は、ソースを注入排出するとき
のガス抜き口に相当する。
As shown in FIG. 1 (a), this wafer holder holds a plurality of wafers 15 vertically or diagonally with the front and back alternately, and the backsides of the wafers are separated by the wafer holder 14. It has a structure that holds the surfaces facing each other with a space between them. Further, as shown in FIG. 1B, the wafer 15 is put in the U-shaped pocket of the wafer holder body 11 and fixed by the cover 12 inserted in the pocket. The shapes of the U-shaped pocket and the cover 12 match the outer peripheral shape of the wafer, and the periphery of the wafer 15 is covered with the pocket and the cover 12. The cover 12 is inserted laterally when viewed as being put in the furnace. Further, as shown in FIGS. 1B and 1C, this wafer holder has a pouring port 13 for pouring and discharging an epitaxial growth source between the surfaces of the wafer 15 at the bottom thereof. . The upper slit 16 corresponds to a gas vent when the source is injected and discharged.

【0044】本実施の形態によるウェーハホルダは、デ
ィッピング法に使用した場合はウェーハホルダをソース
から引き出してエピタキシャル成長を終了させ、注入法
ではエピタキシャル室からソースを排出させてエピタキ
シャル成長を終了させるときに用いることを前提にして
いる。そのため、ソースがウェーハから速やかに流れ落
ちるように、ウェーハは垂直あるいは斜めに保持する。
また、排出口はウェーハ間の最下部に設けられている。
When the wafer holder according to the present embodiment is used for the dipping method, it is used when the wafer holder is pulled out from the source to end the epitaxial growth, and in the implantation method, the source is discharged from the epitaxial chamber to end the epitaxial growth. Is assumed. Therefore, the wafer is held vertically or diagonally so that the source quickly flows off the wafer.
Further, the discharge port is provided at the lowermost part between the wafers.

【0045】ウェーハホルダ14を介して2枚のウェー
ハ15を背中合わせに保持する構造も、本実施の形態に
おける特徴の一つである。ウェーハホルダ14にウェー
ハ15の裏面を密着させることで、ディッピング法で問
題となりやすいウェーハ裏面へのエピタキシャル成長を
防止することができる。また、ウェーハホルダ14に複
数枚のウェーハ15を保持することで、ウェーハホルダ
に収容できるウェーハ数が増え、その結果1度にエピタ
キシャルできるウェーハ数が増えて生産性を上げること
ができる。
The structure of holding two wafers 15 back to back via the wafer holder 14 is also one of the features of this embodiment. By bringing the back surface of the wafer 15 into close contact with the wafer holder 14, it is possible to prevent epitaxial growth on the back surface of the wafer, which tends to be a problem in the dipping method. Further, by holding a plurality of wafers 15 in the wafer holder 14, the number of wafers that can be accommodated in the wafer holder is increased, and as a result, the number of wafers that can be epitaxially increased at one time and productivity can be improved.

【0046】エピタキシャル成長をする面同士が一定の
間隔で対向するように保持する構造も、このウェーハホ
ルダの特徴の一つである。エピタキシャル成長面を対向
させておくことで、対向面への多結晶析出は起こらず、
均一な厚さで、表面が平坦なエピタキシャル成長層を得
ることができる。
The structure in which the surfaces for epitaxial growth are held so as to face each other at a constant interval is also one of the characteristics of this wafer holder. By making the epitaxial growth surfaces face each other, polycrystalline precipitation on the facing surface does not occur,
An epitaxial growth layer having a uniform thickness and a flat surface can be obtained.

【0047】本ウェーハホルダにより、多結晶の析出防
止とソースの排出が容易であることは、注入法やディッ
ピング法を用いて2層以上エピタキシャル成長を行う場
合に、特に有効である。
The fact that the present wafer holder can easily prevent the precipitation of polycrystals and discharge the source is particularly effective when the epitaxial growth is performed for two or more layers by using the implantation method or the dipping method.

【0048】ウェーハのエピタキシャル成長面と対向面
との間隔、すなわちウェーハ上のソースの厚さは、エピ
タキシャル成長層の厚さを制御する重要な因子である。
ウェーハ面上のソース中の溶質が、ウェーハ面まで拡散
して析出しエピタキシャル成長層を形成するため、エピ
タキシャル成長層の厚さは原理的にソースの厚さに比例
する。ソースの厚さは必要最小限にする方が、ソースの
無駄がなく効率がよい。しかし、ウェーハと対向面との
間隔を一定以下にすると、ウェーハをソース中に入れて
もソースがウェーハ上に流れ込まなかったり、ウェーハ
をソースから引き上げてもソースが流れ落ちなかったり
して、エピタキシャル成長の開始と終了を制御すること
ができなくなる。ウェーハのエピタキシャル成長面同士
を対向させておけば、必要最小のソース厚は2倍とな
り、ソースの流入と排出を容易にすることができる。
The distance between the epitaxial growth surface and the facing surface of the wafer, that is, the thickness of the source on the wafer is an important factor for controlling the thickness of the epitaxial growth layer.
Since the solute in the source on the wafer surface diffuses to the wafer surface and precipitates to form an epitaxial growth layer, the thickness of the epitaxial growth layer is in principle proportional to the thickness of the source. It is efficient to reduce the thickness of the source to the minimum necessary so that the source is not wasted. However, if the distance between the wafer and the facing surface is less than a certain value, the source does not flow onto the wafer even if the wafer is placed in the source, or the source does not flow down even if the wafer is pulled up from the source, and epitaxial growth starts. And lose control of the end. If the epitaxial growth surfaces of the wafer are opposed to each other, the minimum required source thickness will be doubled, and the inflow and outflow of the source can be facilitated.

【0049】具体的なウェーハの間隔は、0.3mm以
上としてもよいが、0.5mm以上であることがより望
ましい。0.2mm以下では、ソースがウェーハの間に
入り込まない可能性がある。0.4mm以下では、ウェ
ーハをソースから引き出したときに、ソースの表面張力
によりウェーハ間にソースが残ることがある。
The specific wafer interval may be 0.3 mm or more, but it is more preferably 0.5 mm or more. Below 0.2 mm, the source may not get between the wafers. When the thickness is 0.4 mm or less, when the wafer is pulled out from the source, the source may remain between the wafers due to the surface tension of the source.

【0050】逆に、ウェーハ間隔を広くしすぎると、ウ
ェーハ間に入ったソース中の溶質がエピタキシャル成長
中にウェーハまで達することができず、ソース中に析出
する。このような析出を防止するためには、ウェーハ間
隔は5mm以下であることが望ましい。
On the other hand, if the distance between the wafers is too wide, the solute in the source that has entered between the wafers cannot reach the wafer during the epitaxial growth and is deposited in the source. In order to prevent such precipitation, the wafer interval is preferably 5 mm or less.

【0051】溶質の拡散は過飽和に保たれる時間、すな
わち降温速度の逆数に依存するので、析出が発生するウ
ェーハ間隔も降温速度に依存する。以下の(1)式は、
実験により求めたものであり、ウェーハの間隔はこの
(1)式の範囲に設定することが望ましい。
Since the diffusion of the solute depends on the time for which it is kept supersaturated, that is, the reciprocal of the cooling rate, the wafer interval at which precipitation occurs also depends on the cooling rate. The following equation (1) is
It is obtained by an experiment, and it is desirable to set the wafer interval within the range of this equation (1).

【0052】 ウェーハ間隔(mm)≦3.1×(1/降温速度(℃/分))1/2 ……(1) ウェーハ15は、ホルダ本体11に設けられた段差部1
7に収納される。同様の段差はカバー12にも設けられ
ている。段差の直径の大きい側にウェーハ15を収納す
るが、この部分の直径はウェーハの熱膨張を考慮し、ウ
ェーハの直径よりも大きく作られている。段差部17に
おけるウェーハ15の裏面と反対側は、ウェーハ15の
縁をカバーするため、この部分の直径がウェーハ15の
直径よりも小さいことが望ましい。これは、ウェーハに
ソース中において浮力が加わったり、ウェーハホルダを
収納しているボートを動かしたりしても、ウェーハが所
定の位置から離脱しないようにするためである。
Wafer spacing (mm) ≦ 3.1 × (1 / temperature-falling rate (° C./min)) 1/2 (1) The wafer 15 has a stepped portion 1 provided in the holder body 11.
It is stored in 7. A similar step is also provided on the cover 12. The wafer 15 is accommodated on the side where the diameter of the step is large, and the diameter of this portion is made larger than the diameter of the wafer in consideration of thermal expansion of the wafer. Since the side of the step portion 17 opposite to the back surface of the wafer 15 covers the edge of the wafer 15, the diameter of this portion is preferably smaller than the diameter of the wafer 15. This is to prevent the wafer from being separated from the predetermined position even if buoyancy is applied to the wafer in the source or the boat accommodating the wafer holder is moved.

【0053】しかし、この部分の直径を小さくしすぎる
と、ウェーハ面上でエピタキシャル成長ができる部分の
面積が少なくなるため、カバー部分の直径はなるべく大
きい方が望ましい。
However, if the diameter of this portion is made too small, the area of the portion where epitaxial growth is possible on the wafer surface becomes small, so it is desirable that the diameter of the cover portion be as large as possible.

【0054】一般に、ウェーハの周囲は面取りがしてあ
るためエピタキシャル成長をする表面と結晶の方位が異
なり、周辺部には多結晶半導体が成長するなど異常が起
こりやすい。このため、エピタキシャル成長終了後周辺
部を機械的に除去したり、また周辺部に作成した半導体
素子は除去して、ウェーハの周辺部は実質的に使用され
ない。この使用できない領域は、エピタキシャル成長層
の種類や厚さなどの条件により異なるが、ベベル部は最
外周から1mm以下であるので、安全をみてウェーハ最
外周から2mm取り除くのが一般的である。従ってウェ
ーハホルダがウェーハと接触する部分を、ウェーハ最外
周から2mm以内に制限すれば、ウェーハがウェーハホ
ルダに接触することによる異常成長の損失を実質的にな
くすことができる。すなわち段差部17におけるウェー
ハの表面側の直径は、ウェーハの直径から4mm差し引
いた値以上であることが望ましい。
Generally, since the periphery of the wafer is chamfered, the orientation of the crystal is different from that of the surface on which the epitaxial growth is performed, and abnormalities such as the growth of polycrystalline semiconductor are likely to occur in the peripheral portion. Therefore, the peripheral portion is mechanically removed after the epitaxial growth is completed, or the semiconductor element formed on the peripheral portion is removed, and the peripheral portion of the wafer is not substantially used. Although this unusable region varies depending on the conditions such as the type and thickness of the epitaxial growth layer, the bevel portion is 1 mm or less from the outermost periphery, so it is common to remove 2 mm from the outermost periphery of the wafer for safety. Therefore, by limiting the portion where the wafer holder contacts the wafer within 2 mm from the outermost periphery of the wafer, the loss of abnormal growth due to the contact of the wafer with the wafer holder can be substantially eliminated. That is, the diameter of the step portion 17 on the front surface side of the wafer is preferably equal to or larger than a value obtained by subtracting 4 mm from the diameter of the wafer.

【0055】あるいは、ウェーハ縁の面取り部分にソー
スを接触させずにエピタキシャル成長をさせるようにす
れば、縁が異常成長することはない。従って、段差部1
7を縁の面取り部を覆うようにしておくことが望まし
い。
Alternatively, if the epitaxial growth is performed without bringing the source into contact with the chamfered portion of the wafer edge, the edge does not grow abnormally. Therefore, the step portion 1
It is desirable that 7 covers the chamfered portion of the edge.

【0056】なお、直径を含むウェーハホルダの寸法設
計には、ウェーハホルダとウェーハの熱膨張差を考慮す
る必要がある。
In the dimension design of the wafer holder including the diameter, it is necessary to consider the difference in thermal expansion between the wafer holder and the wafer.

【0057】本実施の形態によるウェーハホルダは、ウ
ェーハ周辺を覆ってソースをウェーハの周囲や側面に入
れないようにした点、あるいはソースを少量に制限した
点にも特徴がある。
The wafer holder according to the present embodiment is also characterized in that it covers the periphery of the wafer to prevent the source from entering the periphery or side surface of the wafer, or limits the source to a small amount.

【0058】ウェーハ周囲の隙間、すなわちウェーハ縁
からウェーハホルダあるいはカバーまでの距離は、狭い
ほどエピタキシャル成長膜厚を均一化することができ
る。逆に隙間が大きく、エピタキシャル成長原料である
溶質がソース中を拡散できる距離よりも大きくなると、
エピタキシャル成長膜厚は不均一になりやすい。前述の
ように、拡散距離はエピタキシャル成長中の降温速度に
依存する。実験により求めた距離は、両側にウェーハが
ある場合(1)式の半分となり、降温速度が0.1℃/
分の場合は4.9mm、0.4℃/分の場合は2.5m
m、1℃/分の場合は1.6mmとなる。従って、ウェ
ーハ縁とウェーハホルダとの間隔は4.9mm以下であ
ることが望ましい。
The smaller the gap around the wafer, that is, the distance from the wafer edge to the wafer holder or the cover, the more uniform the epitaxial growth film thickness. Conversely, if the gap is large and the solute that is the epitaxial growth material becomes larger than the distance that can diffuse in the source,
The epitaxial growth film thickness tends to be non-uniform. As described above, the diffusion distance depends on the temperature lowering rate during epitaxial growth. The distance obtained by the experiment is half of the equation (1) when there are wafers on both sides, and the cooling rate is 0.1 ° C /
4.9 mm for min, 2.5 m for 0.4 ° C / min
In the case of m and 1 ° C./min, it becomes 1.6 mm. Therefore, it is desirable that the distance between the wafer edge and the wafer holder be 4.9 mm or less.

【0059】また対向するウェーハ間隔と同じく、ウェ
ーハ縁とウェーハホルダの隙間が0.5mm未満であれ
ばウェーハの縁にソースが入りにくくなる。ウェーハと
ウェーハホルダの熱膨張差を吸収するため、ウェーハホ
ルダには0.5mm未満の余裕があることが望ましい。
Similarly to the distance between the opposing wafers, if the gap between the wafer edge and the wafer holder is less than 0.5 mm, it becomes difficult for the source to enter the edge of the wafer. In order to absorb the difference in thermal expansion between the wafer and the wafer holder, it is desirable that the wafer holder has a margin of less than 0.5 mm.

【0060】ウェーハホルダを炉に入れた状態で見た場
合、ポケットの出入り口をホルダの横方向に設け、ウェ
ーハとカバーを横から差し込むようにした点も、本実施
の形態によるウェーハホルダの特徴である。ウェーハホ
ルダに収納されたウェーハには、自重と比重が大きいエ
ピタキシャル成長ソース中での浮力の上下方向の力が加
わる。そこで、ウェーハとカバーを横から入れることに
より、縦方向の動きをホルダ本体で確実に制限すること
ができる。 (2)第2の実施の形態によるウェーハホルダ 図2に、本発明の第2の実施の形態によるウェーハホル
ダの構造を示す。図2(a)はウェーハホルダの側面構
造を示すB−B線に沿う縦断面図、図2(b)は正面の
構造を示すA−A線に沿う縦断面図、図2(c)は下面
図である。
A characteristic of the wafer holder according to the present embodiment is that, when the wafer holder is viewed in the furnace, the pocket inlet / outlet is provided in the lateral direction of the holder and the wafer and the cover are inserted from the side. is there. A vertical force of buoyancy in the epitaxial growth source, which has a large own weight and a large specific gravity, is applied to the wafer stored in the wafer holder. Therefore, by vertically inserting the wafer and the cover, the vertical movement can be surely restricted by the holder body. (2) Wafer Holder According to Second Embodiment FIG. 2 shows the structure of the wafer holder according to the second embodiment of the present invention. 2A is a vertical sectional view taken along the line BB showing the side structure of the wafer holder, FIG. 2B is a vertical sectional view taken along the line AA showing the front structure, and FIG. It is a bottom view.

【0061】本実施の形態における各部分の構造、名称
や番号、作用は図1に示された上記第2の実施の形態と
基本的に同様であるが、以下の点で異なる。
The structure, name, number, and action of each part in this embodiment are basically the same as those in the second embodiment shown in FIG. 1, but different in the following points.

【0062】本実施の形態では、ウェーハ15はホルダ
本体11aの空間内における段差部ではなくテーパー部
18に収納される。段差部を設ける場合には、ウェーハ
の厚さごとにウェーハホルダを用意しなければならない
が、テーパー部18ではウェーハの厚さが異なる場合に
も収納が可能である。また、エピタキシャル成長の開始
前では、ウェーハ15の自重で下側のテーパーに、エピ
タキシャル成長中は浮力で上側のテーパーに押しつけら
れ、ウェーハ15がウェーハホルダ14aに密着する。
ウェーハホルダ14aをカーボンなどの熱伝導が良い材
料で製造することで、ウェーハホルダ14aに密着した
ウェーハ15の面内温度分布が一定になり、均一なエピ
タキシャル成長を行うことができる。
In the present embodiment, the wafer 15 is housed in the tapered portion 18 instead of the stepped portion in the space of the holder body 11a. When the step portion is provided, a wafer holder must be prepared for each thickness of the wafer, but the taper portion 18 can be stored even when the thickness of the wafer is different. Further, before the epitaxial growth is started, the wafer 15 is pressed against the lower taper by its own weight, and is pressed against the upper taper by buoyancy during the epitaxial growth, so that the wafer 15 adheres to the wafer holder 14a.
By manufacturing the wafer holder 14a with a material having good thermal conductivity such as carbon, the in-plane temperature distribution of the wafer 15 in close contact with the wafer holder 14a becomes constant, and uniform epitaxial growth can be performed.

【0063】テーパー部18の最小直径は、第1の実施
の形態と同じ理由で、ウェーハの直径より小さく、ウェ
ーハの直径より4mm差し引いた値以上であることが望
ましく、ウェーハの面取りがされていない部分の直径以
上であることが望ましい。
For the same reason as in the first embodiment, the minimum diameter of the taper portion 18 is preferably smaller than the diameter of the wafer and equal to or larger than the value obtained by subtracting 4 mm from the diameter of the wafer, and the wafer is not chamfered. It is desirable that the diameter is equal to or larger than the diameter of the portion.

【0064】本実施の形態では、ガス抜き口は設けられ
ていない。しかし、ガスはホルダ本体11aとカバー1
2aの間などの隙間から出入りできるため、ソースの注
入や排出速度を制御することでソースの出し入れは可能
である。
In the present embodiment, no gas vent is provided. However, the gas is the holder body 11a and the cover 1
Since it can go in and out through a gap such as between 2a, the source can be taken in and out by controlling the injection and discharge rates of the source.

【0065】本実施の形態のソース注排口13aは、第
1の実施の形態と同様にウェーハ15の裏面までは開口
しておらず、図2(c)に示されたようにウェーハ15
の断面の途中まで開口しており、ウェーハ裏面が密着す
るウェーハホルダ14aと段差をなしている。
The source inlet / outlet port 13a of the present embodiment does not open to the back surface of the wafer 15 as in the first embodiment, and the wafer 15 as shown in FIG.
Of the wafer holder 14a, which is open to the middle of the cross section of the wafer holder, and forms a step with the wafer holder 14a to which the back surface of the wafer adheres.

【0066】図3に、ウェーハホルダ14a、ウェーハ
15、注排口13aの断面の位置関係を示す。図3
(a)に、第1の実施の形態と同様にウェーハホルダ1
4aと注排口13aとを同じ高さに設定した場合を示
す。この場合は、注入されるソースがウェーハ15の側
面に当たるため、ソースが裏面に回り込む可能性があ
る。また、ウェーハ15の側面に入るソースの量を制限
するか、あるいはソースを入れないことが重要である
が、図3(a)に示された構造では注排口13aの部分
にウェーハ15の縁にソースが入りこみ、注排口13a
のソースから溶質が拡散する。このため、ウェーハ15
の縁の注排口13a近辺ではエピタキシャル成長膜厚が
増大する。
FIG. 3 shows the positional relationship in section between the wafer holder 14a, the wafer 15, and the pouring / discharging port 13a. Figure 3
(A) shows the wafer holder 1 as in the first embodiment.
4A and the pouring outlet 13a are set to the same height. In this case, since the injected source hits the side surface of the wafer 15, the source may go around to the back surface. Further, it is important to limit the amount of the source that enters the side surface of the wafer 15 or not to put the source, but in the structure shown in FIG. The sauce enters the pouring outlet 13a
The solute diffuses from the source. Therefore, the wafer 15
The thickness of the epitaxially grown film increases near the pouring / exhausting port 13a at the edge.

【0067】図3(b)に、注排口13aの段差をウェ
ーハホルダ14aより、ウェーハの厚さ分だけ高くした
構造を示す。この場合は、ウェーハ15は両者の段差内
に収納される。ソースはウェーハの表面に注入されるた
め裏面に回り込むことはなく、また注排口13aに当た
るウェーハ15縁近辺のエピタキシャル成長膜厚の不均
一も発生しない。
FIG. 3B shows a structure in which the level difference of the pouring / discharging port 13a is set higher than the wafer holder 14a by the thickness of the wafer. In this case, the wafer 15 is stored in the step between the two. Since the source is injected into the front surface of the wafer, it does not go around to the back surface, and nonuniformity of the epitaxial growth film thickness in the vicinity of the edge of the wafer 15 that hits the pouring port 13a does not occur.

【0068】図3(c)に、注排口13aをウェーハホ
ルダ14aよりウェーハ15の厚さの半分だけ高くした
場合を示す。この段差はウェーハ厚の半分の高さを有す
るが、ウェーハ15の縁は丸みがつけられているためソ
ースが裏面に回り込むことはない。縁のエピタキシャル
成長膜厚を均一する効果は、図3(b)に示された構造
より劣るが、注排口13aの厚さを広くした分ソースの
入出が容易になる。
FIG. 3C shows a case where the pouring / discharging port 13a is higher than the wafer holder 14a by half the thickness of the wafer 15. This step has a height of half the wafer thickness, but the edge of the wafer 15 is rounded so that the source does not go around to the back surface. The effect of making the epitaxial growth film thickness uniform is inferior to that of the structure shown in FIG. 3 (b), but the wider the thickness of the pouring / discharging port 13a, the easier source / removal of the source.

【0069】このように、段差を設けてウェーハ15の
側面の注排口の部分にソースが接触しないようにするこ
とは、ウェーハホルダ14aを省略してウェーハ裏面同
士を直接密着させる場合には必須となる。なぜなら、ウ
ェーハ裏面を密着させたままウェーハ側面にソースを接
触させてエピタキシャル成長を行うと、ウェーハ側面へ
の成長により2枚のウェーハが合体してしまうおそれが
あるからである。 (3)第3の実施の形態によるウェーハホルダ 図4及び図5に、本発明の第3の実施の形態によるウェ
ーハホルダを示す。図4に、ホルダ板11bと差込型の
カバー12bからなるホルダ板を10枚組み合わせた構
造を示す。ホルダ板の両側には、押さえ板19が設けら
れている。図5に、各ホルダ板11bとカバー12bの
断面構造と、ウェーハ15を収納する手順を示す。
As described above, it is indispensable to provide the step so that the source does not come into contact with the pouring / exhausting portion on the side surface of the wafer 15 when the wafer holder 14a is omitted and the back surfaces of the wafers are directly adhered to each other. Becomes This is because if epitaxial growth is performed by bringing the source into contact with the side surface of the wafer while keeping the back surface of the wafer in close contact, the two wafers may be united due to the growth on the side surface of the wafer. (3) Wafer Holder According to Third Embodiment FIGS. 4 and 5 show a wafer holder according to a third embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a structure in which ten holder plates each including the holder plate 11b and the insertion-type cover 12b are combined. Pressing plates 19 are provided on both sides of the holder plate. FIG. 5 shows a sectional structure of each holder plate 11b and the cover 12b, and a procedure for housing the wafer 15.

【0070】ウェーハホルダ11bは、ホルダ本体14
bの片側に2枚のウェーハ15を収納するテーパー部1
8bを有する。ウェーハの直径76.0mmに対し、テ
ーパー部18bの最小直径は75.2mm、最大直径は
77.0mm、テーパー角は45度に設定されている。
厚さ0.35mmのウェーハ15を使用した場合、向か
い合わせたウェーハとウェーハとの間隔は2mmになる
ように設定されている。ホルダ本体14bの材質は、高
純度カーボンである。
The wafer holder 11b has a holder body 14
Tapered portion 1 for accommodating two wafers 15 on one side of b
8b. The minimum diameter of the tapered portion 18b is set to 75.2 mm, the maximum diameter is set to 77.0 mm, and the taper angle is set to 45 degrees with respect to the wafer diameter of 76.0 mm.
When a wafer 15 having a thickness of 0.35 mm is used, the distance between the facing wafers is set to be 2 mm. The material of the holder body 14b is high-purity carbon.

【0071】図5(a)に示された様に、水平に置いた
ホルダ板11bのU字型溝部のテーパー部18bに、ウ
ェーハ15を横方向から表面を露出させる向きに差し入
れる。図5(b)の様に、カバー12bを差し入れウェ
ーハ15を固定する。カバー12bにも、同様なテーパ
ー部18bが設けられている。図5(c)及び(d)の
様に、2枚目のウェーハ15を上方より下向きにテーパ
ー部18bに嵌挿する。次に図5(e)のように、次の
ホルダ板11を重ね、同様に他のホルダ板を重ねた後、
最後に押さえ板19を重ねる。全体を立てると、2枚の
ウェーハ15と15は、その表面を対向し、裏面をウェ
ーハホルダ14bに背中合わせにした状態で収納され
る。
As shown in FIG. 5 (a), the wafer 15 is inserted into the taper portion 18b of the U-shaped groove portion of the holder plate 11b placed horizontally in a direction in which the surface is exposed from the lateral direction. As shown in FIG. 5B, the cover 12b is inserted and the wafer 15 is fixed. The cover 12b is also provided with a similar tapered portion 18b. As shown in FIGS. 5C and 5D, the second wafer 15 is inserted into the taper portion 18b from the upper side to the lower side. Next, as shown in FIG. 5 (e), after the next holder plate 11 is overlapped with another holder plate in the same manner,
Finally, the pressing plate 19 is overlaid. When the whole is put up, the two wafers 15 and 15 are stored with their front surfaces facing each other and their back surfaces back to back in the wafer holder 14b.

【0072】積み重ねたウェーハホルダ14bの固定
は、図5には示していないが、例えばウェーハホルダ1
4bの溝部以外の部分に貫通穴を設け、ピンやネジを通
してもよい。あるいは、複数のウェーハホルダを収納す
る大きさのケースを用意しておき、ケース中にホルダ板
を入れてもよい。
The fixing of the stacked wafer holders 14b is not shown in FIG.
A through hole may be provided in a portion other than the groove portion of 4b to allow a pin or a screw to pass through. Alternatively, a case having a size for accommodating a plurality of wafer holders may be prepared, and the holder plate may be placed in the case.

【0073】始めにホルダ板を積み重ねてからウェーハ
を入れると、溝部が深い位置にある上に溝が薄いためウ
ェーハが収納時に回転してしまい、ウェーハのオリエン
ティションフラット、すなわち結晶方位の向きを一定に
するのが難しい。本実施例では、ホルダ板を寝かせて積
み重ねながらウェーハを収納するので、ウェーハの向き
を容易に調節することができる。 (4)第4の実施の形態によるウェーハホルダ 図6に、本発明の第4の実施の形態によるウェーハホル
ダを示す。図6(a)に全体の構造を示し、図6(b)
にC−C線に沿う縦断面構造を示す。
When the wafers are put in after the holder plates are first stacked, the wafer is rotated at the time of storage because the groove is deep and the groove is thin, and the orientation flat of the wafer, that is, the orientation of the crystal orientation is constant. Difficult to do. In this embodiment, since the wafers are stored while the holder plates are laid down and stacked, the orientation of the wafers can be easily adjusted. (4) Wafer Holder According to Fourth Embodiment FIG. 6 shows a wafer holder according to a fourth embodiment of the present invention. The entire structure is shown in FIG. 6 (a), and FIG.
The vertical sectional structure taken along line CC is shown in FIG.

【0074】本実施の形態によるホルダ板11cは、中
央の円形のホルダ保持板14cの開口面側を除く周辺領
域にテーパー部18cからなる半円形の溝部を有する。
カバー12cにも、同様のテーパ18cの溝部が設けら
れている。カバー12cは、テーパー18cの間に存在
する溝にホルダ板11cのホルダ保持板14cがはまり
込んで固定された状態となっている。ホルダ板11cに
設けられた注排口13cとガス抜き溝16cは、ホルダ
保持板14cに対して、図3(b)に示されたようにウ
ェーハ15の厚さ分だけ段差が付いている。
The holder plate 11c according to the present embodiment has a semi-circular groove portion consisting of a tapered portion 18c in the peripheral region except the opening surface side of the central circular holder holding plate 14c.
The cover 12c is also provided with a groove having a similar taper 18c. The cover 12c is in a state in which the holder holding plate 14c of the holder plate 11c fits into a groove existing between the tapers 18c and is fixed. The inlet / outlet port 13c and the gas vent groove 16c provided on the holder plate 11c are stepped with respect to the holder holding plate 14c by the thickness of the wafer 15 as shown in FIG. 3B.

【0075】ここで、ホルダ保持板14cの形状が円形
であるのは、ホルダ板11cにウェーハ15を収納する
際に、ウェーハ15の向きを容易に調節できるようにす
るためである。
The holder holding plate 14c has a circular shape so that the orientation of the wafer 15 can be easily adjusted when the wafer 15 is stored in the holder plate 11c.

【0076】本実施の形態によるウェーハホルダは、2
枚のウェーハ15をホルダ板11cに収納し、カバー1
2cを取り付け、その状態の1組を積層、あるいはケー
スに並べて一体化することができる。あるいは、複数の
ホルダ板11cだけを積層固定しておき、そのホルダ板
11cにウェーハ15を収納し、カバー12cを取り付
けてもよい。この場合には、カバーはホルダ板と1対1
にする必要はなく、複数のホルダ板にかぶせるカバーを
一体化した構造としてもよい。 (5)第5の実施の形態によりエピタキシャル成長方法
及びその装置 次に、上記第1〜第4の実施の形態によるウェーハホル
ダを用いるとより有効である、横型炉内で使用するソー
ス注入型の液相エピタキシャル成長用ボート及びそれを
使用した液相エピタキシャル成長方法、及び縦型炉使用
のディッピング方式の装置及びその方法を説明する。た
だし、以下の実施の形態は上述したウェーハホルダに限
られるものではなく、他の形式のウェーハホルダを使用
してもよい。
The wafer holder according to the present embodiment has two
The wafer 15 is stored in the holder plate 11c, and the cover 1
2c can be attached, and one set in that state can be laminated or aligned in a case to be integrated. Alternatively, only a plurality of holder plates 11c may be laminated and fixed, the wafer 15 may be housed in the holder plates 11c, and the cover 12c may be attached. In this case, the cover has a one-to-one correspondence with the holder plate.
However, it is also possible to adopt a structure in which a cover for covering a plurality of holder plates is integrated. (5) Epitaxial growth method and apparatus therefor according to the fifth embodiment. Next, it is more effective to use the wafer holders according to the above first to fourth embodiments, which is a source injection type liquid used in a horizontal furnace. A boat for phase epitaxial growth, a liquid phase epitaxial growth method using the same, a dipping type apparatus using a vertical furnace, and the method will be described. However, the following embodiments are not limited to the above-mentioned wafer holder, and other types of wafer holders may be used.

【0077】図7に、第5の実施の形態によるエピタキ
シャル成長方法を工程別に示す。本実施の形態は、上述
したボートを使用してGaAsウェーハ上にGaAsと
AlGaAsの2層のエピタキシャル成長を行なうもの
である。
FIG. 7 shows an epitaxial growth method according to the fifth embodiment step by step. In this embodiment, the boat described above is used to perform epitaxial growth of two layers of GaAs and AlGaAs on a GaAs wafer.

【0078】図7(a)に、エピタキシャル成長を開始
する前にウェーハ10105が炉内に置かれた状態を示
す。ここで炉や炉心管などは省略し、図示していない。
FIG. 7A shows a state in which the wafer 10105 is placed in the furnace before starting the epitaxial growth. Here, the furnace and the core tube are omitted and not shown.

【0079】ボート主要部は、本体10101、ソース
溜10102、排ソース溜10103を有し、本体10
101と排ソース溜10103の間には仕切り板101
04が設置されている。また、本体内にはウェーハ10
105を収容しエピタキシャル成長を行なうエピタキシ
ャル室10106が設けられている。本体10101に
は前室10110が設けられ、前室10110はソース
通路10109でエピタキシャル成長室10106と結
ばれている。ソース通路10109には、制御棒101
11が挿入されている。
The main part of the boat has a main body 10101, a source reservoir 10102, and a waste source reservoir 10103.
Partition plate 101 is provided between 101 and exhaust source reservoir 10103.
04 is installed. In addition, the wafer 10
An epitaxial chamber 10106 which accommodates 105 and performs epitaxial growth is provided. A front chamber 10110 is provided in the main body 10101, and the front chamber 10110 is connected to the epitaxial growth chamber 10106 by a source passage 10109. In the source passage 10109, the control rod 101
11 has been inserted.

【0080】ソース溜10102、制御棒1011
1、、仕切り板10104は水平方向にスライドが可能
で、炉外から炉内に挿入された石英棒(図示せず)によ
りエピタキシャル工程中に動かすことができる。
Source reservoir 10102, control rod 1011
1. The partition plate 10104 can be horizontally slid, and can be moved during the epitaxial process by a quartz rod (not shown) inserted from outside the furnace into the furnace.

【0081】エピタキシャル成長を開始する前に、図7
(a)のように、エピタキシャル成長室10106内に
ウェーハ10105を保持する。ウェーハの保持方法や
ウェーハホルダに関しては、本実施の形態においては特
に制限はないが、図7に示されたように2枚のウェーハ
のエピタキシャル成長面を間隔を空けて対向させて垂直
に保持してもよい。また、ウェーハの全周囲をウェーハ
ホルダでカバーし、エピタキシャル成長に必要な最低限
のソースだけが入る空間だけを確保してあるのが望まし
い。
Before starting the epitaxial growth, as shown in FIG.
As in (a), the wafer 10105 is held in the epitaxial growth chamber 10106. The method of holding the wafer and the wafer holder are not particularly limited in the present embodiment, but as shown in FIG. 7, the epitaxial growth surfaces of the two wafers are vertically opposed to each other with a space therebetween. Good. Further, it is desirable that the entire circumference of the wafer is covered with a wafer holder to ensure only a space for containing the minimum source required for epitaxial growth.

【0082】ソース溜10102内には、エピタキシャ
ル成長ソースの原料を載置する。本実施の形態ではソー
ス溜10102は左右に仕切られており、図中左方には
GaAsをエピタキシャル成長するための第1のソース
11071、右方にはAlGaAsをエピタキシャル成
長する第2のソース11072が入れられている。第1
のソース原料は重量比で、例えば金属Gaが100、ポ
リGaAsが15、ドーパントのSiが0.3としても
よい。第2のソース原料は、金属Gaが100、ポリG
aAsが5.6、金属Alが0.1、ドーパントのZn
が0.06としてもよい。
The source material for the epitaxial growth source is placed in the source reservoir 10102. In this embodiment, the source reservoir 10102 is divided into left and right sides. A first source 11071 for epitaxially growing GaAs is placed on the left side of the figure, and a second source 11072 for epitaxially growing AlGaAs is placed on the right side. ing. First
The source material may be in a weight ratio of, for example, 100 for metal Ga, 15 for poly GaAs, and 0.3 for dopant Si. The second source material is metal Ga 100 and poly G
aAs is 5.6, metallic Al is 0.1, and Zn is a dopant.
May be 0.06.

【0083】この状態でボートを炉内に載置し、水素雰
囲気中で摂氏950度まで昇温し、ソース原料を溶解す
る。約1時間後、温度を摂氏920度まで下げて、エピ
タキシャル成長を始めるためソースの注入を開始する。
In this state, the boat is placed in the furnace and heated to 950 degrees Celsius in a hydrogen atmosphere to melt the source material. After about 1 hour, the temperature is lowered to 920 degrees Celsius and the source injection is started to start the epitaxial growth.

【0084】まず、図7(b)のようにソース溜101
02を右方にスライドさせ、第1のソース11071を
前室10110に導入する。
First, as shown in FIG. 7B, the source reservoir 101
02 is slid rightward to introduce the first source 11071 into the anterior chamber 10110.

【0085】従来の装置のように、前室がないと、ソー
スがソース溜から直接エピタキシャル室に流入する。こ
のため、ソース溜内でソース組成が均一でない場合に
は、エピタキシャル成長室に注入されるソースが、例え
ば注入の始めと終わりでソース組成が異なるなど、不均
一になる。本実施の形態は前室10110を設けたこと
で、ソースが前室10110に流入する際に混じり合
い、全体が均一化する。また、前室10110内にGa
Asの固まりを置いておくことで、ソース溜内での溶解
が不十分でソースが未飽和であっても、前室10110
内で飽和状態になる。
If there is no front chamber as in the conventional apparatus, the source flows directly from the source reservoir into the epitaxial chamber. Therefore, if the source composition is not uniform in the source reservoir, the sources injected into the epitaxial growth chamber will be non-uniform, for example, the source composition will be different at the beginning and end of the implantation. In this embodiment, since the antechamber 10110 is provided, the sauces are mixed when flowing into the antechamber 10110, and the whole is made uniform. In addition, in the front chamber 10110, Ga
By keeping a mass of As, even if the source is not saturated due to insufficient dissolution in the source reservoir, the front chamber 10110
Becomes saturated inside.

【0086】次に、図7(c)のように制御棒1011
1を右方にスライドして、ソース通路10109にソー
スを通してエピタキシャル成長室10106に注入し、
ウェーハ10105に接触させる。
Next, as shown in FIG. 7C, the control rod 1011
1 is slid to the right and is injected into the epitaxial growth chamber 10106 through the source through the source passage 10109.
Contact the wafer 10105.

【0087】次に、図7(d)のように制御棒1011
1を左方のソース通路10109と仕切り板10104
とを遮断しない位置まで戻す。この状態では、エピタキ
シャル成長室10106はソース通路10109から遮
断されている。
Next, as shown in FIG. 7D, the control rod 1011 is
1 is the source passage 10109 on the left side and the partition plate 10104.
Return it to a position where it will not block. In this state, the epitaxial growth chamber 10106 is cut off from the source passage 10109.

【0088】次に、図7(e)のように、仕切り板10
104を右方にスライドさせ、ソース流出口11083
と11084とを合わせ、前室10110及び/又はソ
ース通路10109に残ったソースを排ソース溜101
03の左側の室に排出する。
Next, as shown in FIG. 7E, the partition plate 10
104, slide to the right, and the source outlet 11083
And 11084 are combined, and the source remaining in the antechamber 10110 and / or the source passage 10109 is drained.
Discharge to the chamber on the left side of 03.

【0089】この図7(e)の状態で炉を降温し、Ga
Asエピタキシャル成長を行なう。例えば、降温速度は
摂氏0.8度/分とすることができる。
In the state of FIG. 7 (e), the temperature of the furnace is lowered and Ga
As epitaxial growth is performed. For example, the cooling rate can be 0.8 degrees Celsius / minute.

【0090】エピタキシャル成長中はエピタキシャル成
長室10106はソース通路と遮断されており、エピタ
キシャル成長面上にだけエピタキシャル成長に必要なソ
ースが存在するだけなので、エピタキシャル成長室10
106の壁面などにポリGaAsが析出付着することが
防止される。また、ソース通路10109及び/又は前
室10110の第2のソースの経路も、制御棒でふさが
れているか、または余剰のソースが排出されているた
め、壁面にポリGaAsが析出することが防止される。
従って、第1のソースを排出する際に、析出付着物ある
いはそれに絡んだソースの残留はなく、ソースの混入を
避けることができる。
During the epitaxial growth, the epitaxial growth chamber 10106 is cut off from the source passage, and the source necessary for the epitaxial growth exists only on the epitaxial growth surface.
PolyGaAs is prevented from depositing and adhering to the wall surface of 106 and the like. Further, the source passage 10109 and / or the path of the second source of the front chamber 10110 is also blocked by the control rod or the surplus source is discharged, so that the deposition of polyGaAs on the wall surface is prevented. It
Therefore, when discharging the first source, there is no deposition deposit or the source entangled with it, and it is possible to avoid mixing of the source.

【0091】温度が例えば摂氏830度まで下がった時
点で、降温状態から定温状態としてエピタキシャル成長
を停止し、図7(f)のように、制御棒10111を右
方にスライドさせて、第1のソースを排ソース溜101
03の左方に排出する。
When the temperature drops to, for example, 830 degrees Celsius, the temperature is lowered to a constant temperature to stop the epitaxial growth, and the control rod 10111 is slid to the right as shown in FIG. The exhaust source reservoir 101
Discharge to the left of 03.

【0092】次に、図7(g)〜図7(i)に示された
ように、第2のソースをエピタキシャル成長室1011
0に注入する。ソース溜を左方にスライドさせることを
除いて、図7(b)〜図7(d)に示された第1のソー
スの注入と手順は同様である。
Next, as shown in FIGS. 7G to 7I, the second source is formed into an epitaxial growth chamber 1011.
Inject to 0. The procedure and injection of the first source shown in FIGS. 7 (b) -7 (d) is similar, except that the source reservoir is slid to the left.

【0093】注入後、図7(i)の状態で再び降温を始
め、GaAsエピタキシャル成長層上にAlGaAs層
を成長させる。降温速度は、例えば摂氏0.8度/分と
してもよい。
After the implantation, the temperature is lowered again in the state of FIG. 7 (i) to grow an AlGaAs layer on the GaAs epitaxial growth layer. The rate of temperature decrease may be 0.8 degrees Celsius / minute, for example.

【0094】温度が例えば摂氏700度になった時点で
図7(j)のように制御棒10111を右方にスライド
させ、第2のソースを排ソース溜10103の右側に排
出しエピタキシャル成長工程を終了する。
When the temperature reaches, for example, 700 degrees Celsius, the control rod 10111 is slid to the right as shown in FIG. 7 (j), the second source is discharged to the right side of the exhaust source reservoir 10103, and the epitaxial growth step is completed. To do.

【0095】GaAs成長に使用した第1のソース11
071と、AlGaAs成長に使用した第2のソース1
1072は、ソース溜の仕切られた部分に排出されるた
め、それぞれ回収して必要なエピタキシャル成長原料を
追加して再使用することができる。
First source 11 used for GaAs growth
071, and the second source 1 used for AlGaAs growth
Since 1072 is discharged to the partitioned part of the source reservoir, it can be recovered and reused by adding necessary epitaxial growth raw materials.

【0096】本実施の形態によりエピタキシャル成長を
行なった場合と、図14に示された従来のボートを用い
て同じ条件の下でエピタキシャル成長を行なった場合と
を比較結果について述べる。
The results of comparison between the case where the epitaxial growth is performed according to the present embodiment and the case where the epitaxial growth is performed under the same conditions using the conventional boat shown in FIG. 14 will be described.

【0097】エピタキシャル成長を終えたウェーハのう
ち、最もソース注入口に近いものを縦に劈開して、エピ
タキシャル成長層を除くウェーハの厚さ分布を調べた。
Among the wafers after the epitaxial growth, the wafer closest to the source injection port was cleaved vertically to examine the thickness distribution of the wafer excluding the epitaxial growth layer.

【0098】上記第5の実施の形態、従来の方法を用い
た場合とも350±10μmの厚さのウェーハを使用し
たが、従来の場合では中央に対して下側縁が42μm
(12%)薄くなっていた。下側縁は、注入されたソー
スが最初に接触するところである。最初に注入されるソ
ースは、ソース溜の底の部分のソースで未飽和になりや
すい。ソースの未飽和であった部分が最初に注入された
ため、注入時にウェーハをエッチングした結果薄くなっ
たと考えられる。これに対し、本実施の形態による成長
方法では、中央と縁のウェーハ厚差はなく、ウェーハ厚
公差内の2μm中央が厚くなっていた。
A wafer having a thickness of 350 ± 10 μm was used in both the fifth embodiment and the conventional method, but in the conventional case, the lower edge is 42 μm with respect to the center.
(12%) It was thin. The lower edge is where the injected source first contacts. The source that is first injected is likely to be unsaturated at the source at the bottom of the source sump. Since the unsaturated portion of the source was implanted first, it is believed that the wafer was thinned as a result of etching the wafer during implantation. On the other hand, in the growth method according to the present embodiment, there is no difference in the wafer thickness between the center and the edge, and the 2 μm center within the wafer thickness tolerance is thick.

【0099】ドーパントの均一性を調べるために5枚の
ウェーハを用いてLEDを作製し、発光波長を比べた。
SiをドーパントとするGaAsのLEDは不純物準位
間で発光するため、発光波長はドーパントのSi濃度の
依存する。
In order to examine the uniformity of the dopant, LEDs were prepared using 5 wafers and the emission wavelengths were compared.
Since a GaAs LED using Si as a dopant emits light between impurity levels, the emission wavelength depends on the Si concentration of the dopant.

【0100】本実施の形態によりエピタキシャル成長さ
せて製造したLEDは平均波長938nmで、最大と最
小の差が4nmであった。一方、従来の方法によるLE
Dは平均波長は同じであったが、最大最小差が11nm
と大きく、ドーパントが不均一に添加されていることが
示された。
The LED manufactured by epitaxial growth according to this embodiment had an average wavelength of 938 nm, and the difference between the maximum and minimum was 4 nm. On the other hand, LE by the conventional method
D had the same average wavelength, but the maximum and minimum difference was 11 nm
It was shown that the dopant was added non-uniformly.

【0101】ソースの混入度合いについて、第2のソー
スでエピタキシャル成長するAlGaAs層のAl混晶
比から調べた。エピタキシャル成長室の左方(ソース注
入の上流側)、中央、右方(ソース注入の下流側)のウ
ェーハを劈開し、AlGaAsの成長開始界面近傍のA
l混晶比をフォトルミネセンスにより測定した。本実施
の形態では設定通り0.30であったのに対し、従来の
方法では左側より0.28、0.21、0.11と設定
値より低下していた。
The degree of source mixing was examined from the Al mixed crystal ratio of the AlGaAs layer epitaxially grown with the second source. The wafers on the left side (upstream side of the source implantation), the center, and the right side (downstream side of the source implantation) of the epitaxial growth chamber are cleaved, and A near the growth start interface of AlGaAs is cleaved.
The l mixed crystal ratio was measured by photoluminescence. In the present embodiment, the value was 0.30 as set, whereas in the conventional method, the values were 0.28, 0.21, and 0.11 from the left side, which were lower than the set value.

【0102】Al混晶比の低下は、GaAs成長用第1
ソースがAlGaAs成長用第2ソースに混入したこと
を示している。また、従来の方法でソース注入の下流側
の低下度合いが大きいことは、第2のソースが注入され
る際、ソース通路に残留した第1のソースを吸収しなが
ら流れ込んだことを示すと考えられる。 (6)第6の実施の形態によるエピタキシャル成長方法
及びその装置 図8に、第6の実施の形態によるエピタキシャル成長装
置を示す。この装置は、ソース溜2202とエピタキシ
ャル成長室2206とを結ぶソース通路2091と20
92の間に前室2210が設けられている。ただし、前
室2210とエピタキシャル成長室2206との間を遮
断する制御棒は設けられていない。
The decrease in the Al mixed crystal ratio is caused by the first
It shows that the source was mixed with the second source for growing AlGaAs. Further, it is considered that a large degree of decrease in the downstream side of the source injection by the conventional method indicates that the first source remaining in the source passage flowed while being absorbed when the second source was injected. . (6) Epitaxial growth method and apparatus therefor according to the sixth embodiment FIG. 8 shows an epitaxial growth apparatus according to the sixth embodiment. This apparatus includes source passages 2091 and 2020 connecting the source reservoir 2202 and the epitaxial growth chamber 2206.
A front chamber 2210 is provided between 92. However, a control rod that blocks the front chamber 2210 and the epitaxial growth chamber 2206 is not provided.

【0103】図8(a)にエピタキシャル成長前の状態
を示し、ソース溜2202内にはエピタキシャル成長ソ
ース2207が収納されている。エピタキシャル成長を
行なう際にはソース溜2202を左方にスライドさせ、
前室2210を経由してソースをエピタキシャル成長室
2206に注入する。
FIG. 8A shows the state before the epitaxial growth, and the source reservoir 2202 stores the epitaxial growth source 2207. When performing epitaxial growth, slide the source reservoir 2202 to the left,
The source is injected into the epitaxial growth chamber 2206 via the front chamber 2210.

【0104】ソースが前室2210に流れ込み一時滞留
するが、流入による自己撹拌により均一化する。滞留時
間を長くして撹拌効果を上げるために、前室2210手
前のソース通路2208及び2091の断面積を、前室
2210下流のソース通路2092より小さくする方が
望ましい。 (7)第7の実施の形態によるエピタキシャル成長方法
及びその装置 図9に、第7の実施の形態による装置の構成を示す。こ
の装置は、ボート本体3301の表面に前室3310が
設けられており、前室3310からエピタキシャル成長
室3306へのソース流入をソース溜の動きで制御す
る。ソース溜3302の底部の一部3023は、前室3
310の底まで達している。
Although the sauce flows into the front chamber 2210 and temporarily stays, it is made uniform by the self-stirring by the inflow. In order to lengthen the residence time and improve the stirring effect, it is desirable that the cross-sectional area of the source passages 2208 and 2091 in front of the front chamber 2210 be smaller than that of the source passage 2092 downstream of the front chamber 2210. (7) Epitaxial growth method and apparatus therefor according to the seventh embodiment FIG. 9 shows the configuration of the apparatus according to the seventh embodiment. In this apparatus, a front chamber 3310 is provided on the surface of the boat body 3301, and the source inflow from the front chamber 3310 to the epitaxial growth chamber 3306 is controlled by the movement of the source reservoir. A part 3023 of the bottom of the source reservoir 3302 is the front chamber 3
It has reached the bottom of 310.

【0105】図9(a)に、エピタキシャル成長前の状
態を示す。ソース溜3302内に、エピタキシャル成長
ソース3307が収納される。エピタキシャル成長を行
なう際に、ソース溜3302を左方にスライドさせ、図
9(b)に示された状態にする。すなわち、ソース溜の
流出口3308が前室3301に開かれ、かつソース溜
の一部3023がソース溜の流出口3308とソース通
路3309を遮断する。この状態では、ソース3307
は前室3310内に流れ込み、流入による撹拌で均一化
するが、エピタキシャル成長室3306には流れ込まな
い。さらにソース溜を左方にスライドすると、図9
(c)のように前室3310とソース通路3309が通
じ、ソースはエピタキシャル成長室3306に注入され
る。
FIG. 9A shows the state before the epitaxial growth. An epitaxial growth source 3307 is stored in the source reservoir 3302. When performing the epitaxial growth, the source reservoir 3302 is slid to the left to bring it to the state shown in FIG. 9B. That is, the outlet 3308 of the source reservoir is opened to the front chamber 3301, and the part 3023 of the source reservoir blocks the outlet 3308 of the source reservoir and the source passage 3309. In this state, the source 3307
Flows into the front chamber 3310 and is homogenized by stirring by the inflow, but does not flow into the epitaxial growth chamber 3306. If you slide the sauce reservoir further to the left,
As shown in (c), the front chamber 3310 communicates with the source passage 3309, and the source is injected into the epitaxial growth chamber 3306.

【0106】上記第6の実施の形態では、ソースの前室
への注入と、前室からエピタキシャル成長室への注入を
同時に行なうため、ソースが完全に均一化する前にエピ
タキシャル成長室に流れ込むおそれがある。これに対し
て、本実施の形態では前室3310からエピタキシャル
成長室3306へソースを注入するタイミングを自由に
制御できるので、完全に均一になったソースを使ってエ
ピタキシャル成長をすることができる。
In the sixth embodiment, since the source is injected into the front chamber and the source is injected into the epitaxial growth chamber at the same time, the source may flow into the epitaxial growth chamber before being completely homogenized. . On the other hand, in the present embodiment, since the timing of injecting the source from the front chamber 3310 to the epitaxial growth chamber 3306 can be freely controlled, the epitaxial growth can be performed using the completely uniform source.

【0107】また、図9(b)に示された状態からソー
ス溜3302を右方に戻すと、前室3301に移ったソ
ースの液面が上昇する。前室3310とソース通路33
09をソース溜の一部3023で遮断した状態でソース
溜を左右に動かすことで、ソースを強制的に撹拌するこ
とができる。
When the source reservoir 3302 is returned to the right from the state shown in FIG. 9B, the liquid level of the source transferred to the front chamber 3301 rises. Front chamber 3310 and source passage 33
The source can be forcibly stirred by moving the source reservoir from side to side while the 09 is blocked by a part of the source reservoir 3023.

【0108】エピタキシャル成長ソースの原料、例えば
GaAsエピタキシャル成長ではGaAs単結晶を前室
3310内に置くことで、仮にソース溜内のソースが未
飽和であっても、前室3310内で飽和溶液とすること
ができる。 (8)第8の実施の形態によるエピタキシャル成長方法
及びその装置 図10に、本発明の第8の実施の形態による装置の構成
を示す。この装置は、第1のソース4071及び第2の
ソース4072を、それぞれ異なるソース通路4091
及び4092から注入する構造を有している。
By placing a raw material for an epitaxial growth source, for example, GaAs single crystal in GaAs epitaxial growth, in the front chamber 3310, even if the source in the source reservoir is unsaturated, a saturated solution can be prepared in the front chamber 3310. it can. (8) Epitaxial growth method and apparatus therefor according to the eighth embodiment FIG. 10 shows the configuration of an apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. In this device, a first source 4071 and a second source 4072 are provided in different source passages 4091.
And 4092.

【0109】制御棒4411は、ソース通路4092を
遮断するものであり、第1のソース通路4091に残っ
たソースを排出して第1のソースからの析出付着を防ぐ
機能を直接有してはいない。しかし、第2のソースを第
1のソースと異なるソース通路から注入することで、第
1のソースの混入を防ぐことができる。 (9)第9の実施の形態によるエピタキシャル成長方法
及びその装置 本実施の形態はディッピング法を用いる半導体液相エピ
タキシャル成長装置に関するものである。
The control rod 4411 shuts off the source passage 4092, and does not directly have a function of discharging the source remaining in the first source passage 4091 to prevent deposition and adhesion from the first source. . However, by injecting the second source from a source passage different from that of the first source, it is possible to prevent the first source from being mixed. (9) Epitaxial growth method and apparatus therefor according to the ninth embodiment This embodiment relates to a semiconductor liquid phase epitaxial growth apparatus using a dipping method.

【0110】この装置の基本的な構成は、図11に示さ
れるようである。本装置は、高温均熱部102とそれよ
り上方に低温部103を備えた縦型の加熱炉101と、
加熱炉101に還元性ガスと不活性ガスと真空とを供す
るガス供給系104と、複数のウェーハを保持するウェ
ーハホルダ105と、ウェーハホルダを垂直方向に上下
させる機構106と、加熱炉内高温均熱部102内に設
置したソース溜107とソース溜に収納されたソース1
08とを備えている。
The basic structure of this device is as shown in FIG. This apparatus comprises a high temperature soaking unit 102 and a vertical heating furnace 101 having a low temperature unit 103 above the high temperature soaking unit 102,
A gas supply system 104 for supplying a reducing gas, an inert gas and a vacuum to the heating furnace 101, a wafer holder 105 for holding a plurality of wafers, a mechanism 106 for vertically moving the wafer holder, and a high temperature uniform temperature inside the heating furnace. Source reservoir 107 installed in the heating unit 102 and source 1 stored in the source reservoir
08 and.

【0111】図11に、その一例としてヒーター109
を5つ有する5段炉の構成を示す。しかし、ヒーターの
数には制限はなく、高温均熱部102と低温部103と
が得られるものであればよい。低温部103は一定温度
領域として示してあるが、この部分はウェーハホルダ1
05とウェーハの予備加熱と冷却を行なう領域であり、
例えば点線で示すように多少の傾斜をもっていても差し
支えない。
FIG. 11 shows an example of the heater 109.
The structure of the 5-stage furnace which has five is shown. However, the number of heaters is not limited, as long as the high temperature soaking section 102 and the low temperature section 103 can be obtained. The low temperature portion 103 is shown as a constant temperature region, but this portion is the wafer holder 1
05 and preheating and cooling of the wafer,
For example, there may be some inclination as shown by the dotted line.

【0112】特開昭60−11571号公報には、ウェ
ーハを炉外の低温部に待機させておく方法が開示されて
いる。しかし、炉の外の温度の制御は炉によって行うこ
とはできず、また温度勾配が大きい。このため、ウェー
ハに熱応力がかかり結晶欠陥が生じる恐れがある。従っ
て、本実施の形態のように炉内に温度制御が可能な低温
部を設けることで、このような事態を回避することがで
きる。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-11571 discloses a method of keeping a wafer in a low temperature area outside the furnace. However, the temperature outside the furnace cannot be controlled by the furnace, and the temperature gradient is large. Therefore, thermal stress may be applied to the wafer to cause crystal defects. Therefore, such a situation can be avoided by providing a low temperature part capable of temperature control in the furnace as in the present embodiment.

【0113】ここで、低温のウェーハの待機位置から高
温のエピタキシャル成長位置へウェーハを下げる場合に
は、急激な温度変化を避けるために一定速度以下で移動
させる必要がある。この速度はウェーハの大きさや、ウ
ェーハを移動させる部分の温度勾配で決まり、ウェーハ
が小さいほどまた温度勾配が小さいほど速い速度でウェ
ーハをエピタキシャル成長位置に動かすことができ、そ
の結果エピタキシャル成長工程に必要な時間を短縮する
ことができる。
Here, when the wafer is lowered from the standby position of the low temperature wafer to the high temperature epitaxial growth position, it is necessary to move the wafer at a constant speed or less in order to avoid a rapid temperature change. This speed is determined by the size of the wafer and the temperature gradient in the part where the wafer is moved.The smaller the wafer and the smaller the temperature gradient, the faster the wafer can be moved to the epitaxial growth position, resulting in the time required for the epitaxial growth process. Can be shortened.

【0114】従って、工程時間の面からウェーハ待機低
温部の温度は高い方がよく、また生産の再現性の面から
待機位置の温度が安定していることが特に重要である。
Therefore, it is preferable that the temperature of the low temperature standby portion of the wafer is high in terms of process time, and it is particularly important that the temperature of the standby position is stable in terms of reproducibility of production.

【0115】炉外は外気の影響を直接受けるための温度
が安定していないので、炉内に制御された低温部を持つ
ことが望ましい。基板からのAs蒸発は700℃前後か
ら顕著になるため、低温部の温度を500〜600℃に
制御しておけば基板の熱劣化を避けながら工程時間を最
小にすることができる。
Since the temperature outside the furnace is not stable because it is directly affected by outside air, it is desirable to have a controlled low temperature part inside the furnace. Since As vaporization from the substrate becomes remarkable from around 700 ° C., if the temperature of the low temperature part is controlled to 500 to 600 ° C., the process time can be minimized while avoiding the thermal deterioration of the substrate.

【0116】図11に、ソース溜台113に載置された
2つのソース溜107を示す。ソース溜台107は、駆
動機構114により回転し、任意のソース溜をウェーハ
ホルダ直下に移動することができる。複数のソース溜を
備え、任意のソース溜をウェーハホルダ直下の位置に移
動させる機構を備える点も、本実施の形態における特徴
の一つである。
FIG. 11 shows two source reservoirs 107 mounted on the source reservoir 113. The source reservoir 107 can be rotated by a driving mechanism 114 to move an arbitrary source reservoir directly below the wafer holder. One of the features of the present embodiment is that a plurality of source reservoirs are provided and a mechanism for moving an arbitrary source reservoir to a position directly below the wafer holder is provided.

【0117】このように構成したことにより、ウェーハ
を任意のソースに入れてエピタキシャル成長を行なうこ
とができるので、複数のソースを用いて順次エピタキシ
ャル成長を行ない、複数のエピタキシャル成長層を得る
ことができる。ソース溜の駆動は回転運動に限られず、
直線運動等であってもよく、複数のソース溜をウェーハ
ホルダ直下に移動することができるものであればよい。
With this structure, the wafer can be put into an arbitrary source for epitaxial growth, so that epitaxial growth can be sequentially performed using a plurality of sources to obtain a plurality of epitaxial growth layers. The drive of the source reservoir is not limited to rotational movement,
A linear motion or the like may be used as long as it can move a plurality of source reservoirs directly below the wafer holder.

【0118】また、駆動機構114は上下駆動機構も備
えており、ソース108を加熱炉101の下側から取り
出すことが可能である。
The drive mechanism 114 also has a vertical drive mechanism, and the source 108 can be taken out from the lower side of the heating furnace 101.

【0119】本実施の形態における他の特徴は、ソース
を撹拌する機構を備えている点にある。図11に、ソー
ス108中に下ろした撹拌羽根115と撹拌羽根駆動機
構116とを示す。この撹拌羽根116を回転させるこ
とで、ソースを撹拌することができる。撹拌は回転に限
定されるものではなく、上下動や横方向の動きでもよ
く、さらにはこれらを組み合わせた動きでもよい。撹拌
羽根の形状は、例えば板状やプロペラ状など、羽根の動
きに合わせた任意の形状にすることができる。あるい
は、羽根の形状に限らず、所定の体積を持つ物体を上下
動を利用してソース中に出し入れし、ソースの液面を上
下させて撹拌してもよい。
Another feature of this embodiment is that it has a mechanism for stirring the sauce. FIG. 11 shows the stirring blade 115 and the stirring blade driving mechanism 116 that are lowered into the source 108. By rotating the stirring blade 116, the sauce can be stirred. The stirring is not limited to rotation, and may be vertical movement, horizontal movement, or a combination thereof. The shape of the stirring blade can be any shape, such as a plate shape or a propeller shape, according to the movement of the blade. Alternatively, it is not limited to the shape of the blade, and an object having a predetermined volume may be moved in and out of the sauce by using vertical movement, and the liquid surface of the sauce may be moved up and down to stir.

【0120】本実施の形態におけるその他の特徴の一つ
は、エピタキシャル成長を行なう高温下で溶質である半
導体材料をソースに供給し飽和させる構成を備えること
である。図11にその具体的機構として、半導体材料1
17とそれを上下に駆動する機構118を示す。但し、
図11には半導体材料117を保持する機構は省略され
ている。
One of the other characteristics of this embodiment is that the semiconductor material as a solute is supplied to the source and saturated at a high temperature for epitaxial growth. FIG. 11 shows a semiconductor material 1 as its specific mechanism.
17 and the mechanism 118 for driving it up and down. However,
A mechanism for holding the semiconductor material 117 is omitted in FIG. 11.

【0121】本実施の形態による装置を用いて、ソース
を撹拌し供給することにより、次のような効果が得られ
る。
By stirring and supplying the source using the apparatus according to this embodiment, the following effects can be obtained.

【0122】液相エピタキシャル成長を行なうには、ウ
ェーハをソースに入れる時に、ソースが飽和状態である
ことが必要である。ソースが未飽和であると、ウェーハ
をソースに入れた際にウェーハがソースに溶ける。逆
に、過飽和であるとウェーハを入れる前に析出した溶質
がソース表面を覆い、特にディッピング法ではウェーハ
をソース中に入れる際に障害となる。このため、エピタ
キシャル成長を開始する温度でソースが溶質の半導体材
料で飽和するように計算して、室温で所定の溶媒金属と
溶質をソース溜に入れ昇温する。しかし、溶質の溶け残
り、温度制御の誤差、溶解度計算値と実際の値との誤差
などにより、エピタキシャル成長を開始する時にソース
が未飽和になったりあるいは逆に過飽和になる。
In order to carry out liquid phase epitaxial growth, it is necessary that the source is saturated when the wafer is put into the source. If the source is unsaturated, the wafer will melt into the source when it is placed in the source. On the other hand, when the wafer is supersaturated, the solute deposited before the wafer is placed covers the surface of the source, which is an obstacle when the wafer is put into the source by the dipping method. Therefore, it is calculated that the source is saturated with the solute semiconductor material at the temperature at which the epitaxial growth is started, and a predetermined solvent metal and solute are put into the source reservoir at room temperature to raise the temperature. However, the source becomes unsaturated at the start of epitaxial growth or conversely becomes supersaturated due to undissolved solute, an error in temperature control, an error between the calculated solubility value and an actual value.

【0123】液相エピタキシャル成長では金属溶質の方
が比重が大きいので溶質は溶媒の表面に浮く。このた
め、溶質すべてを溶媒に溶かすためには溶質が溶媒中に
拡散していく必要があり長時間を要する。また、ソース
の表面付近と内部との間に濃度差が生じやすい。上述し
た実施の形態によりソースを撹拌することで、溶質の移
動を促進し、溶質の溶け残りを防止してソースの均一化
をはかり、さらにソースを昇温してからソースが均一化
し、エピタキシャル成長層ができるまでの時間を短縮す
る効果がある。
In liquid phase epitaxial growth, the metal solute has a larger specific gravity, so that the solute floats on the surface of the solvent. Therefore, in order to dissolve all the solutes in the solvent, the solutes need to diffuse into the solvent, which requires a long time. Further, a concentration difference is likely to occur between the vicinity of the surface of the source and the inside. By stirring the source according to the above-described embodiment, the movement of the solute is promoted, the undissolved solute is prevented, and the source is made uniform. Further, the source is heated and then the source is made uniform, and the epitaxial growth layer It has the effect of shortening the time until

【0124】ソース供給機構は、過飽和によるエピタキ
シャル成長前の溶質析出を防ぐ効果がある。エピタキシ
ャル成長を開始する温度で確実に未飽和で留まる量の溶
質を、あらかじめ室温で溶媒に加えておき、エピタキシ
ャル成長開始温度まで昇温した後、溶質である半導体材
料をソース中に入れることにより、半導体材料を溶質が
飽和するまで溶質に溶かすことができる。このような操
作を一定温度下で行い、あるいは昇温しながら行うこと
で、ソースが過飽和になり表面に溶質が析出することが
防止される。溶質供給後、エピタキシャル成長開始まで
に析出が起こらないように、溶質供給終了時の温度はエ
ピタキシャル成長開始温度と同じであることが望まし
い。
The source supply mechanism has an effect of preventing solute precipitation before epitaxial growth due to oversaturation. The amount of solute that can reliably stay unsaturated at the temperature at which epitaxial growth starts is added to the solvent in advance at room temperature, the temperature is raised to the epitaxial growth start temperature, and then the semiconductor material that is the solute is put into the source. Can be dissolved in the solute until the solute is saturated. By performing such an operation at a constant temperature or while raising the temperature, it is possible to prevent the source from being oversaturated and the solute to be deposited on the surface. The temperature at the end of solute supply is preferably the same as the epitaxial growth start temperature so that precipitation does not occur after the solute supply and before the epitaxial growth starts.

【0125】ソースへの溶質供給は、ソースを撹拌しな
がら行うことにより短時間で完了することができる。ま
た、撹拌羽根に溶質の半導体材料を取り付けたり、撹拌
羽根自体やその一部を溶質の半導体材料製にすることが
望ましい。例えば、Ga溶媒を使ったGaAsエピタキ
シャル成長の場合は、GaAs製の撹拌羽根を用いるこ
とで、撹拌機構とソース飽和供給とを機構にすることが
できる。
The solute supply to the source can be completed in a short time by performing the source while stirring. Further, it is desirable that a solute semiconductor material is attached to the stirring blade, or that the stirring blade itself or a part thereof is made of a solute semiconductor material. For example, in the case of GaAs epitaxial growth using a Ga solvent, the stirring mechanism and the source saturated supply can be used as a mechanism by using a stirring blade made of GaAs.

【0126】本装置では、1回のエピタキシャル成長終
了後ウェーハホルダからウェーハを取り外し、ウェーハ
ホルダに新たなウェーハを装着し、ソースはそのまま使
用してエピタキシャル成長を繰り返すことができる。ソ
ース供給機構は2回目以降のエピタキシャル成長の前
に、消費された溶質の供給に用いることができる。
In the present apparatus, after the epitaxial growth is completed once, the wafer can be removed from the wafer holder, a new wafer can be mounted on the wafer holder, and the epitaxial growth can be repeated using the source as it is. The source supply mechanism can be used to supply the consumed solute before the second and subsequent epitaxial growths.

【0127】1回目のエピタキシャル成長を行う際に、
ウェーハホルダをソース中にディッピングすることでソ
ースの液面が上昇し、その状態でエピタキシャル成長を
行うと、ソース溜の壁面に多結晶が通常のソース液面よ
り高い位置まで析出付着する。この場合、上述したよう
に、撹拌用物体をソース中に出し入れして撹拌する方法
をとることで、高い位置の析出物がソースに浸かり、析
出物を溶解して再利用することが可能である。
When performing the first epitaxial growth,
By dipping the wafer holder into the source, the liquid level of the source rises, and when epitaxial growth is performed in this state, the polycrystal is deposited and adheres to the wall surface of the source reservoir to a position higher than the normal source liquid level. In this case, as described above, by adopting a method of putting the stirring object in and out of the source and stirring, it is possible to immerse the precipitate at a high position in the source and dissolve the precipitate for reuse. .

【0128】次に、図12(b)に示した構造の赤外L
ED用エピタキシャル成長ウェーハを製造するために、
図11に示された上記装置を用いてGaをソースの溶媒
に使い、GaAsとSiを溶質に使い、Siをドープし
たGaAsエピタキシャル成長層を得るときの具体的な
装置の構成及び成長方法を説明する。
Next, the infrared L of the structure shown in FIG.
In order to manufacture epitaxially grown wafers for ED,
Using the apparatus shown in FIG. 11, Ga is used as a source solvent, GaAs and Si are used as solutes, and a specific apparatus configuration and growth method for obtaining a GaAs epitaxial growth layer doped with Si will be described. .

【0129】加熱炉101は、縦型の5段ヒーター炉で
ある。炉本体は長さは150cm、炉内に設置した石英
反応管の内径は30cmである。高温均熱部102は摂
氏±0.5度の範囲で長さが30cm、高温均熱部を摂
氏1000度に加熱した時の低温部103の温度は、3
0cmの範囲で摂氏482度から摂氏514度の傾斜を
有する。
The heating furnace 101 is a vertical five-stage heater furnace. The length of the furnace body is 150 cm, and the inner diameter of the quartz reaction tube installed in the furnace is 30 cm. The high temperature soaking section 102 has a length of 30 cm within a range of ± 0.5 degrees Celsius, and the temperature of the low temperature section 103 when the high temperature soaking section is heated to 1000 degrees Celsius is 3
It has a slope of 482 to 514 degrees Celsius in the range of 0 cm.

【0130】ソース溜台113は直径28cmの石英製
で、その駆動軸は直径12cmの石英チューブである。
駆動機構114は、ソース溜台113を180度回転さ
せる。
The source reservoir 113 is made of quartz having a diameter of 28 cm, and its drive shaft is a quartz tube having a diameter of 12 cm.
The drive mechanism 114 rotates the source reservoir 113 by 180 degrees.

【0131】ソース溜107は、図13に示したよう
に、2つのソース溜1071及び1072を一体化した
構造を有する。このソース溜107はカーボン製であ
り、対角線が約28cmになるように、横幅17.5c
m、奥行き21.9cm、高さ20cmの直方体の形状
を有する。この直方体に、幅8cm、奥行き20.9c
m、深さ19cmの直方体状の穴が2つ設けられてい
る。この2つの穴が、第1のソース溜1071と第2の
ソース溜1072となる。ソース溜の外壁とソース溜間
の壁の厚さは0.5cm、底の厚さは1cmである。
As shown in FIG. 13, the source reservoir 107 has a structure in which two source reservoirs 1071 and 1072 are integrated. The source reservoir 107 is made of carbon and has a width of 17.5c so that the diagonal line is about 28 cm.
It has a rectangular parallelepiped shape of m, depth 21.9 cm, and height 20 cm. In this rectangular parallelepiped, width 8cm, depth 20.9c
Two rectangular parallelepiped holes each having a depth of m and a depth of 19 cm are provided. The two holes serve as a first source reservoir 1071 and a second source reservoir 1072. The thickness of the outer wall of the source reservoir and the wall between the source reservoir is 0.5 cm, and the thickness of the bottom is 1 cm.

【0132】撹拌羽根115は、幅5.6cm、長さ8
cm、厚さ0.8cmの石英板であり、羽根を駆動する
棒は直径1.4cmの石英棒である。駆動機構116
は、石英棒を介して撹拌羽根を回転させ、また上下に動
かすものである。
The stirring blade 115 has a width of 5.6 cm and a length of 8
cm, 0.8 cm thick quartz plate, and the rod that drives the blade is a 1.4 cm diameter quartz rod. Drive mechanism 116
Is for rotating a stirring blade through a quartz rod and moving it up and down.

【0133】半導体材料117は、直径5cm、厚さ
2.4cmの円盤状GaAs単結晶、駆動棒は直径1.
4cmの石英棒である。駆動機構118は石英棒を介し
てGaAs円盤を上下に動かし、さらに回転させること
もできる。
The semiconductor material 117 is a disc-shaped GaAs single crystal having a diameter of 5 cm and a thickness of 2.4 cm, and the driving rod has a diameter of 1.
It is a 4 cm quartz rod. The drive mechanism 118 can also move the GaAs disk up and down via a quartz rod and further rotate it.

【0134】ガス系104は、加熱炉101内に水素、
窒素、両者の混合気体を供給し、また真空に引くもので
ある。
The gas system 104 comprises hydrogen in the heating furnace 101,
Nitrogen and a mixed gas of both are supplied, and a vacuum is drawn.

【0135】ウェーハホルダ105はカーボン製であ
り、図6に示されたホルダ板14cを積層し、図2に示
された構造を有する。ウェーハホルダの材料は、熱的耐
性とエピタキシャル成長ソースに対する化学的耐性とを
有する必要があり、さらに高精度の加工が施せる材料で
あることが望ましい。また、母材の表面を他の材料でコ
ートしたものを用いてもよい。具体的には、カーボン以
外に、石英、炭化ケイ素、サファイヤ、その他セラミッ
クなどがあげられる。
The wafer holder 105 is made of carbon and has the structure shown in FIG. 2 by stacking the holder plates 14c shown in FIG. The material of the wafer holder needs to have thermal resistance and chemical resistance to the epitaxial growth source, and is preferably a material that can be processed with high precision. Alternatively, a base material whose surface is coated with another material may be used. Specifically, in addition to carbon, quartz, silicon carbide, sapphire, and other ceramics can be used.

【0136】次に、上記実施の形態に基づいてエピタキ
シャル成長層を形成した結果について述べる。
Next, the result of forming the epitaxial growth layer based on the above embodiment will be described.

【0137】第1のソース溜はGaAsエピタキシャル
成長用とし、溶媒として7500gの金属Gaと、溶質
として1197gの多結晶GaAsと、22.5gのシ
リコン片とを入れた。第2のソース溜はAlGaAsエ
ピタキシャル成長用とし、溶媒として7500gの金属
Gaと、溶質として238.1gの多結晶GaAsと、
36.7gのAlワイヤーとを入れた。
The first source reservoir was used for GaAs epitaxial growth, and contained 7500 g of metallic Ga as a solvent, 1197 g of polycrystalline GaAs as a solute, and 22.5 g of silicon pieces. The second source reservoir is used for epitaxial growth of AlGaAs, and contains 7500 g of metallic Ga as a solvent and 238.1 g of polycrystalline GaAs as a solute.
36.7g of Al wire was added.

【0138】ホルダ板49枚を積層し、箱形のカセット
に納めて一体化してウェーハホルダとし、直径62m
m、厚さ300μmのSiドープN型GaAsウェーハ
98枚をそれぞれのホルダ板に装着してカバーを取り付
けた後、ウェーハホルダを加熱炉内低温部に保持した。
また導体材料117と撹拌羽根115を低温部に置い
た。
A stack of 49 holder plates is housed in a box-shaped cassette and integrated into a wafer holder with a diameter of 62 m.
After 98 pieces of Si-doped N-type GaAs wafers having a thickness of 300 m and a thickness of 300 μm were mounted on the respective holder plates and the covers were mounted, the wafer holders were held in the low temperature part in the heating furnace.
Further, the conductor material 117 and the stirring blade 115 were placed in the low temperature part.

【0139】第1のソース溜が、撹拌羽根と半導体材料
の直下になるようにソース溜台113の位置を調整し
た。
The position of the source reservoir 113 was adjusted so that the first source reservoir was directly below the stirring blade and the semiconductor material.

【0140】この状態で炉内を一度真空に引き、ついで
水素で炉内を満たし、常圧になった後は毎分5リットル
の水素を流し続けた。
In this state, the inside of the furnace was once evacuated, then the inside of the furnace was filled with hydrogen, and after the pressure became normal, 5 liters of hydrogen per minute was kept flowing.

【0141】常圧になると同時に炉の昇温を始め、2時
間後にエピタキシャル成長を開始する温度摂氏915度
に達した。
At the same time as the atmospheric pressure was reached, the temperature of the furnace was started to rise, and the temperature reached 915 degrees Celsius at which epitaxial growth started 2 hours later.

【0142】第1のソース溜内のGaAsエピタキシャ
ル成長ソースは、摂氏915度では計算上30gのGa
Asが未飽和である。摂氏915度に達した時点で、半
導体材料117を第1のソース溜の中のGaAsエピタ
キシャル成長ソース108中まで下げ、毎分15回の速
度で30分間回転させた。この工程で、始めにソース溜
に入れておいたGaAsとSiは完全に溶解し、さらに
エピタキシャル成長終了後半導体材料117の重量を測
定した結果、32.5gがソース中にとけ込んでいた。
The GaAs epitaxial growth source in the first source reservoir has a calculated Ga of 30 g at 915 degrees Celsius.
As is unsaturated. Upon reaching 915 degrees Celsius, the semiconductor material 117 was lowered into the GaAs epitaxial growth source 108 in the first source reservoir and spun for 30 minutes at a rate of 15 revolutions per minute. In this step, GaAs and Si initially stored in the source reservoir were completely dissolved, and the weight of the semiconductor material 117 was measured after the epitaxial growth was completed. As a result, 32.5 g was melted into the source.

【0143】30分の撹拌後、半導体材料117を引き
上げ、ソース溜台113を半回転させた。この回転によ
り、GaAsエピタキシャル成長ソース溜はウェーハホ
ルダ105直下の位置に、AlGaAsエピタキシャル
成長ソース溜は撹拌羽根115の直下の位置に置かれ
た。
After stirring for 30 minutes, the semiconductor material 117 was pulled up, and the source reservoir 113 was rotated half a turn. By this rotation, the GaAs epitaxial growth source reservoir was placed directly below the wafer holder 105, and the AlGaAs epitaxial growth source reservoir was placed directly below the stirring blade 115.

【0144】次に、ウェーハホルダをソース溜の中でか
つソース液面につからない位置まで下げて、10分間そ
の位置においた。この位置は均熱帯内部であり、ウェー
ハとソースの温度はほぼ同じである。
Next, the wafer holder was lowered in the source reservoir to a position where it did not come into contact with the source liquid surface, and was left at that position for 10 minutes. This position is inside the soaking zone, and the temperatures of the wafer and the source are almost the same.

【0145】10分後ウェーハホルダをソース内まで下
げ、毎分摂氏0.4度の速度で降温しエピタキシャル成
長を始め、摂氏860度でウェーハホルダを引き上げエ
ピタキシャル成長を終えた。
After 10 minutes, the wafer holder was lowered into the source, the temperature was lowered at a rate of 0.4 ° C./min to start epitaxial growth, and the wafer holder was pulled up at 860 ° C. to complete the epitaxial growth.

【0146】この間、GaAsがウェーハ上にエピタキ
シャル成長する。ドーパントのSiが自然反転するた
め、エピタキシャル成長前半ではN型GaAsエピタキ
シャル成長層が、約摂氏880度である反転温度以下の
後半ではP型GaAsエピタキシャル成長層が成長す
る。
During this time, GaAs is epitaxially grown on the wafer. Since the dopant Si naturally inverts, the N-type GaAs epitaxial growth layer grows in the first half of the epitaxial growth and the P-type GaAs epitaxial growth layer grows in the latter half below the inversion temperature of about 880 degrees Celsius.

【0147】GaAsエピタキシャル成長の間、撹拌羽
根115を直下にある第2のソース溜の中のAlGaA
sエピタキシャル成長ソース中に下げ入れ、毎分15回
の速度で回転させ、ソースの溶質であるAlGaAsと
Alを完全に溶解させた。
During the GaAs epitaxial growth, AlGaA in the second source reservoir immediately below the stirring blade 115.
It was lowered into the s epitaxial growth source and rotated at a speed of 15 times per minute to completely dissolve the source solutes AlGaAs and Al.

【0148】摂氏860度でGaAsエピタキシャル成
長を終えると同時に、温度は摂氏860度に保持した。
撹拌羽根115とウェーハホルダ105をそれぞれのソ
ース溜から引き上げ、ソース溜台113を再度半回転さ
せてソース溜の位置を交換した。
At the same time when the GaAs epitaxial growth was completed at 860 degrees Celsius, the temperature was kept at 860 degrees Celsius.
The stirring blade 115 and the wafer holder 105 were pulled up from the respective source reservoirs, and the source reservoir base 113 was rotated again by half rotation to exchange the positions of the source reservoirs.

【0149】ソース交換の間、ウェーハホルダはソース
溜より外に出したが、炉内の均熱領域内に保持しておい
た。ウェーハホルダを炉外や炉内の低温部に引き上げな
いのは、ウェーハホルダをソースと同じ温度に保ってお
くことで、次回のエピタキシャル成長開始前の予熱を省
略しエピタキシャル成長工程を簡略迅速化するためであ
る。上述した実施の形態によるウェーハホルダのように
密閉度が高いウェーハホルダを用いることで、ウェーハ
を高温下に保持した場合にも熱劣化をさけることができ
る。
During the source exchange, the wafer holder was taken out of the source reservoir, but kept in the soaking region in the furnace. The reason why the wafer holder is not pulled up to the low temperature part inside or outside the furnace is to keep the wafer holder at the same temperature as the source so that preheating before the next epitaxial growth start can be omitted and the epitaxial growth process can be simplified and speeded up. is there. By using a wafer holder having a high degree of airtightness such as the wafer holder according to the above-described embodiment, thermal deterioration can be avoided even when the wafer is held at a high temperature.

【0150】引き続き、第2のソース溜のソース内にウ
ェーハホルダをディッピングし、AlGaAsエピタキ
シャル成長を行った。
Subsequently, the wafer holder was dipped in the source of the second source reservoir, and AlGaAs epitaxial growth was performed.

【0151】毎分摂氏0.4度の速度でソースの温度を
下げ、摂氏820度でウェーハホルダを低温度まで引き
上げエピタキシャル成長を終了した。
The temperature of the source was lowered at a rate of 0.4 degrees Celsius per minute, and the wafer holder was raised to a low temperature at 820 degrees Celsius to complete the epitaxial growth.

【0152】この工程でAlGaAsエピタキシャル成
長層を、GaAsエピタキシャル成長層の上に成長させ
た。
In this step, the AlGaAs epitaxial growth layer was grown on the GaAs epitaxial growth layer.

【0153】エピタキシャル成長終了後炉の温度を下
げ、低温部の温度が摂氏200度を切った時点で窒素で
炉内を置換し、ウェーハホルダとウェーハを取り出し
た。
After the epitaxial growth was completed, the temperature of the furnace was lowered, and when the temperature of the low temperature part fell below 200 degrees Celsius, the inside of the furnace was replaced with nitrogen, and the wafer holder and the wafer were taken out.

【0154】以上の工程で得られたウェーハの構造は図
12(a)のとおりである。N型GaAsウェーハ91
の上に60μm厚のN型GaAsエピタキシャル成長層
92.40μmのP型GaAsエピタキシャル成長層9
3.10μmのノンドープAlGaAs層(Al混晶比
0.7)94が成長している。エピタキシャル成長後の
表面は、平滑であった。
The structure of the wafer obtained through the above steps is as shown in FIG. N-type GaAs wafer 91
A 60 μm thick N-type GaAs epitaxial growth layer 92.40 μm P-type GaAs epitaxial growth layer 9
A non-doped AlGaAs layer (Al mixed crystal ratio 0.7) 94 of 3.10 μm is grown. The surface after the epitaxial growth was smooth.

【0155】このウェーハを摂氏50度の弗酸でエッチ
ングすると、AlGaAs層94だけがエッチングされ
る。エッチングを行い、図12(b)の構造のエピタキ
シャル成長ウェーハを得た。
When this wafer is etched with hydrofluoric acid at 50 degrees Celsius, only the AlGaAs layer 94 is etched. Etching was performed to obtain an epitaxially grown wafer having the structure shown in FIG.

【0156】図12(b)に示された構造を有するウェ
ーハ98枚のうち、3枚置きに25枚のウェーハを劈開
してステインエッチングにより各ウェーハ5点のGaA
sエピタキシャル成長層を調べた。N型GaAs層は平
均厚さが58.4μmで標準偏差が4.2μm、P型G
aAs層は平均厚さが38.8μmで標準偏差が2.9
μmであった。
Of the 98 wafers having the structure shown in FIG. 12B, 25 wafers every 3 wafers were cleaved and stain etching was performed to obtain GaA of 5 points on each wafer.
The s epitaxial growth layer was examined. The N-type GaAs layer has an average thickness of 58.4 μm and a standard deviation of 4.2 μm.
The aAs layer has an average thickness of 38.8 μm and a standard deviation of 2.9.
was μm.

【0157】平均厚さは設計値の60μmと40μmに
一致し、標準偏差は従来のエピタキシャル成長方法の膜
厚精度が±30%前後であるのに比べ、格段に改善され
ていた。
The average thickness was in agreement with the designed values of 60 μm and 40 μm, and the standard deviation was remarkably improved as compared with the film thickness accuracy of the conventional epitaxial growth method of about ± 30%.

【0158】以上、Gaを溶質にしたSiドープGaA
sとノンドープAlGaAsのエピタキシャル成長を例
に説明したが、他のドーパントを使用したGaAs、A
lGaAs、GaP、その他の化合物半導体の液相エピ
タキシャル成長、さらにSnやGaを溶媒にしたSiの
液相エピタキシャル成長にも適用することができる。
As described above, Si-doped GaA with Ga as a solute
The epitaxial growth of s and non-doped AlGaAs was explained as an example, but GaAs and A using other dopants were used.
It can also be applied to liquid phase epitaxial growth of 1GaAs, GaP and other compound semiconductors, and further to liquid phase epitaxial growth of Si using Sn or Ga as a solvent.

【0159】[0159]

【発明の効果】本発明のウェーハホルダは、ウェーハを
向かい合わせに保持し、またウェーハの周辺を覆うなど
してウェーハ周辺の不要なエピタキシャル成長ソースの
存在を制限することで、エピタキシャル成長装置内の多
結晶析出を防止することができ、ウェーハ周辺からウェ
ーハの縁へのソース溶質の拡散を抑制し、均一な厚さや
組成のエピタキシャル成長層を得ることが可能である。
The wafer holder of the present invention holds the wafers face-to-face and covers the periphery of the wafer to limit the presence of unnecessary epitaxial growth sources in the periphery of the wafer. It is possible to prevent precipitation, suppress the diffusion of the source solute from the periphery of the wafer to the edge of the wafer, and obtain an epitaxial growth layer having a uniform thickness and composition.

【0160】また本発明のエピタキシャル成長装置は、
エピタキシャル成長ソースを均一化し、さらにウェーハ
ホルダにソースを供給する通路に不要なソースや多結晶
の析出を残ることを防止することにより、特に2層以上
の液相エピタキシャル成長を行う際に、均一で制御性の
良いエピタキシャル成長層を得ることができる。
Also, the epitaxial growth apparatus of the present invention is
By making the epitaxial growth source uniform and preventing unnecessary sources or polycrystalline precipitation from remaining in the passage for supplying the source to the wafer holder, it is possible to achieve uniform and controllability especially when performing liquid phase epitaxial growth of two or more layers. A good epitaxial growth layer can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態によるウェーハホル
ダの構成を示した縦断面及び下面図。
FIG. 1 is a vertical sectional view and a bottom view showing a configuration of a wafer holder according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態によるウェーハホル
ダの構成を示した縦断面及び下面図。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view and a bottom view showing the configuration of a wafer holder according to a second embodiment of the present invention.

【図3】同ウェーハホルダにおけるウェーハと注排口と
の位置関係を示した縦断面図。
FIG. 3 is a vertical sectional view showing a positional relationship between a wafer and a pouring / discharging port in the same wafer holder.

【図4】本発明の第3の実施の形態によるウェーハホル
ダの構成を示した斜視図。
FIG. 4 is a perspective view showing a structure of a wafer holder according to a third embodiment of the present invention.

【図5】同ウェーハホルダを用いてウェーハを収納する
手順を工程別に示した縦断面図。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the steps of storing a wafer using the same wafer holder in each process.

【図6】本発明の第4の実施の形態によるウェーハホル
ダの構成を示した斜視図及び縦断面図。
6A and 6B are a perspective view and a vertical sectional view showing the structure of a wafer holder according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5の実施の形態によるエピタキシャ
ル成長方法及びその装置を示した縦断面図。
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing an epitaxial growth method and apparatus therefor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第6の実施の形態によるエピタキシャ
ル成長方法及びその装置を示した縦断面図。
FIG. 8 is a vertical sectional view showing an epitaxial growth method and apparatus therefor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第7の実施の形態によるエピタキシャ
ル成長方法及びその装置を示した縦断面図。
FIG. 9 is a vertical sectional view showing an epitaxial growth method and apparatus therefor according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第8の実施の形態によるエピタキシ
ャル成長方法及びその装置を示した縦断面図。
FIG. 10 is a vertical sectional view showing an epitaxial growth method and apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第9の実施の形態によるエピタキシ
ャル成長方法及びその装置を示した縦断面図。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing an epitaxial growth method and apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.

【図12】同エピタキシャル成長方法により得られたウ
ェーハの構成を示した縦断面図。
FIG. 12 is a vertical cross-sectional view showing the structure of a wafer obtained by the same epitaxial growth method.

【図13】同エピタキシャル成長装置におけるソース溜
の構成を示した縦断面図。
FIG. 13 is a vertical cross-sectional view showing the structure of a source reservoir in the epitaxial growth apparatus.

【図14】従来のエピタキシャル成長装置の構成を示し
た縦断面図。
FIG. 14 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a conventional epitaxial growth apparatus.

【図15】従来の他のエピタキシャル成長装置の構成を
示した縦断面図。
FIG. 15 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of another conventional epitaxial growth apparatus.

【図16】従来のディッピング法によるエピタキシャル
成長方法を示した縦断面図。
FIG. 16 is a vertical sectional view showing an epitaxial growth method by a conventional dipping method.

【図17】従来の他のディッピング法によるエピタキシ
ャル成長方法を示した縦断面図。
FIG. 17 is a vertical cross-sectional view showing an epitaxial growth method by another conventional dipping method.

【図18】従来のエピタキシャル成長方法によりエピタ
キシャル成長を行うときのウェーハとソースとの位置関
係を示した縦断面図。
FIG. 18 is a vertical cross-sectional view showing a positional relationship between a wafer and a source when epitaxial growth is performed by a conventional epitaxial growth method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,11a,11b,11c ウェーハホルダ 12,12a,12b,12c カバー 13 注排口 14,14a,14b,14c ウェーハホルダ部 15,105,10105,5505 ウェーハ 16 ガス抜き口 17 段差部 18 テーパー部 19 押さえ板 91 N型GaAsウェーハ 92 N型GaAsエピタキシャル成長層 93 P型GaAsエピタキシャル成長層 94 ノンドープAlGaAs層 101 加熱炉 102 高温均熱部 103 低温部 104 ガス供給系 105 ウェーハホルダ 106 上下駆動機構 107 ソース溜 1071 第1のソース溜 1072 第2のソース溜 108 ソース 109 ヒーター 110 ウェーハ 111 スペーサ 112 溝 113 ソース溜台 114 駆動機構 115 撹拌羽根 116 撹拌羽根駆動機構 117 半導体材料 118 駆動機構 1081〜1085,2208,3308,5081〜
5085,6081,6082 ソース流出口 1109,2091,2092,3309,4409,
4091,4092,5509 ソース通路 1110,3310 前室 1111,4411 制御棒 10101,3301,5501 本体 10102,2202,3302,3023,550
2,6602 ソース溜 10103,5503 排ソース溜 10104,5504 仕切り板 10106,3306,5506 エピタキシャル成長
室 1071,1072,2207,3307,4071,
4072,5507,6071,6072 エピタキシ
ャル成長ソース
11, 11a, 11b, 11c Wafer holder 12, 12a, 12b, 12c Cover 13 Pouring port 14, 14a, 14b, 14c Wafer holder part 15, 105, 10105, 5505 Wafer 16 Gas vent port 17 Step part 18 Tapered part 19 Presser plate 91 N-type GaAs wafer 92 N-type GaAs epitaxial growth layer 93 P-type GaAs epitaxial growth layer 94 Non-doped AlGaAs layer 101 Heating furnace 102 High temperature soaking part 103 Low temperature part 104 Gas supply system 105 Wafer holder 106 Vertical driving mechanism 107 Source reservoir 1071 1 source reservoir 1072 second source reservoir 108 source 109 heater 110 wafer 111 spacer 112 groove 113 source reservoir 114 driving mechanism 115 stirring blade 116 stirring blade driving mechanism 117 semiconductor material 1 8 drive mechanism 1081~1085,2208,3308,5081~
5085, 6081, 6082 Source outlets 1109, 2091, 2092, 3309, 4409,
4091,4092,5509 Source passage 1110,3310 Front chamber 1111,4411 Control rod 10101,3301,5501 Main body 10102,2202,3302,3023,550
2,6602 Source reservoir 10103,5503 Exhaust source reservoir 10104,5504 Partition plate 10106,3306,5506 Epitaxial growth chamber 1071,1072,2207,3307,4071,
4072, 5507, 6071, 6072 Epitaxial growth source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−21897(JP,A) 特開 昭60−115271(JP,A) 特開 昭62−83398(JP,A) 特開 平2−302391(JP,A) 特開 平5−279193(JP,A) 特開 平5−291157(JP,A) 特開 平7−69784(JP,A) 特開 平8−151293(JP,A) 実開 昭62−103245(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 1/00 - 35/00 H01L 21/208 EUROPAT(QUESTEL)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) Reference JP-A-60-21897 (JP, A) JP-A-60-115271 (JP, A) JP-A-62-83398 (JP, A) JP-A-2- 302391 (JP, A) JP 5-279193 (JP, A) JP 5-291157 (JP, A) JP 7-69784 (JP, A) JP 8-151293 (JP, A) 62-103245 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C30B 1/00-35/00 H01L 21/208 EUROPAT (QUESTEL)

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】少なくとも1組の半導体ウェーハの裏面を
内部側壁に接触させ表面が所定間隔を空けて対向するよ
うに保持するウェーハ収納空間を有し、前記ウェーハ収
納空間にソースを注排入する注排口、又は前記ウェーハ
収納空間内にソースを注入する注入口及び前記ウェーハ
収納空間内からソースを排出する排出口が設けられたホ
ルダ本体と、 前記ホルダ本体の開口面を覆うホルダカバーと、 を備えることを特徴とするウェーハホルダ。
1. A wafer storage space for holding the back surfaces of at least one set of semiconductor wafers in contact with the inner side walls so that the front surfaces face each other with a predetermined gap, and a source is poured into and discharged from the wafer storage space. A holder main body provided with a pouring outlet, or an inlet for injecting a source into the wafer storage space and an outlet for discharging the source from the wafer storage space, and a holder cover for covering an opening surface of the holder main body, A wafer holder comprising:
【請求項2】半導体ウェーハの外縁と、前記ホルダ本体
の前記ウェーハ収納空間内の半導体ウェーハの外縁が近
接する壁と、半導体ウェーハの外縁との間に所定の隙間
があり、これにより、半導体ウェーハの外縁部分に入り
込むソースが所定の量に制限されて、この外縁部分付近
においてソースに含まれるエピタキシャル成長原料の半
導体ウェーハの縁部分への拡散が抑制されることを特徴
とする請求項1記載のウェーハホルダ。
2. A predetermined gap is provided between the outer edge of the semiconductor wafer and the outer edge of the semiconductor wafer, which is close to the outer edge of the semiconductor wafer in the wafer housing space of the holder body, and thereby the semiconductor wafer is provided. 2. The wafer according to claim 1, wherein the source that enters the outer edge portion of the wafer is limited to a predetermined amount, and diffusion of the epitaxial growth raw material contained in the source to the edge portion of the semiconductor wafer is suppressed near the outer edge portion. holder.
【請求項3】前記ウェーハ収納空間内の壁と半導体ウェ
ーハの外縁との間の隙間は、4.9mm以下であること
を特徴とする請求項2記載のウェーハホルダ。
3. The wafer holder according to claim 2, wherein the gap between the wall in the wafer storage space and the outer edge of the semiconductor wafer is 4.9 mm or less.
【請求項4】半導体ウェーハの外縁と、前記ホルダ本体
の前記ウェーハ収納空間内の半導体ウェーハの外縁が近
接する壁は、前記注排口、又は注入口及び排出口が存在
する部分を除く半導体ウェーハの外縁の全周との間に、
所定の隙間を空けて半導体ウェーハを保持することを特
徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のウェーハホ
ルダ。
4. A semiconductor wafer except for a portion where the outer edge of the semiconductor wafer and the outer edge of the semiconductor wafer in the wafer housing space of the holder body are close to each other, except for the portion where the pouring port or the pouring port and the pouring port exist. Between the entire circumference of the outer edge of
4. The wafer holder according to claim 1, wherein the semiconductor wafer is held with a predetermined gap.
【請求項5】前記ホルダ本体の前記ウェーハ収納空間に
おける半導体ウェーハの外縁と近接する壁には、半導体
ウェーハの裏面側の径が表面側の径よりも大きくなるよ
うにテーパ部又は段差部が設けられていることを特徴と
する請求項1乃至4のいずれかに記載のウェーハホル
ダ。
5. A taper portion or a step portion is provided on a wall of the holder main body, which is close to the outer edge of the semiconductor wafer in the wafer storage space, so that the diameter of the rear surface side of the semiconductor wafer is larger than the diameter of the front surface side. The wafer holder according to any one of claims 1 to 4, wherein the wafer holder is provided.
【請求項6】前記ホルダ本体の前記ウェーハ収納空間の
壁に設けられた前記テーパ部又は段差部は、最小径が半
導体ウェーハの径よりも4mm小さい値以上であること
を特徴とする請求項5記載のウェーハホルダ。
6. The taper portion or the step portion provided on the wall of the wafer housing space of the holder body has a minimum diameter of 4 mm or less smaller than the diameter of the semiconductor wafer. Wafer holder described.
【請求項7】前記ホルダ本体の前記ウェーハ収納空間の
壁に設けられた前記テーパ部又は段差部は、最小径が半
導体ウェーハにおける面取り加工がなされていない箇所
の径以上の値であることを特徴とする請求項5記載のウ
ェーハホルダ。
7. The taper portion or the step portion provided on the wall of the wafer housing space of the holder body has a minimum diameter that is equal to or larger than a diameter of a portion of the semiconductor wafer where chamfering is not performed. The wafer holder according to claim 5.
【請求項8】前記ホルダ本体の前記半導体ウェーハ収納
空間には、半導体ウェーハの外周形状に適合するように
U字形状又は半円形状のポケットが形成されており、開
口面側から半導体ウェーハを前記ウェーハ収納空間内に
入れられて保持し、 前記ホルダ本体の開口面を覆う前記ホルダカバーは、半
導体ウェーハの外周形状に適合するように半円状の面を
有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記
載のウェーハホルダ。
8. A U-shaped or semicircular pocket is formed in the semiconductor wafer storage space of the holder body so as to conform to the outer peripheral shape of the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is opened from the opening side. 2. The holder cover, which is inserted and held in a wafer storage space and covers the opening surface of the holder body, has a semicircular surface so as to conform to the outer peripheral shape of the semiconductor wafer. 7. The wafer holder according to any one of 7.
【請求項9】円板状のウェーハ保持板と、このウェーハ
保持板の開口面を除く周辺領域を囲むように設けられた
U字形状又は半円状の溝部とを有し、少なくとも1組の
半導体ウェーハのそれぞれの裏面が前記ウェーハ保持板
の両面に接触し背中合わせの状態で半導体ウェーハのそ
れぞれの外縁が前記溝部に嵌挿されて保持するホルダ板
と、 半導体ウェーハの外周に適合するU字形状又は半円形状
の溝部を有し、前記ウェーハ保持板の開口面を覆うよう
にして、前記ウェーハ保持板に保持された半導体ウェー
ハの外縁を溝部に嵌挿されて保持するホルダカバーと、 を少なくとも2組備え、 前記ホルダ板と前記ホルダカバーとが積層されること
で、所定の間隔を空けて2枚ずつの半導体ウェーハのそ
れぞれの表面が所定の間隔を空けて対向するように保持
されることを特徴とするウェーハホルダ。
9. A disk-shaped wafer holding plate, and a U-shaped or semi-circular groove portion provided so as to surround a peripheral region of the wafer holding plate excluding an opening surface, and at least one set of Holder plates that hold the backsides of the semiconductor wafers in contact with both sides of the wafer holding plate so that the outer edges of the semiconductor wafers are fitted into the grooves and held back to back, and a U-shape that fits the outer periphery of the semiconductor wafer Or a holder cover having a semicircular groove portion, which covers the opening surface of the wafer holding plate and holds the outer edge of the semiconductor wafer held by the wafer holding plate by being fitted into the groove portion and holding the outer edge of the semiconductor wafer. Two sets are provided, and by stacking the holder plate and the holder cover, the respective surfaces of two semiconductor wafers face each other with a predetermined gap. Wafer holder, characterized in that it is urchin retained.
【請求項10】ウェーハ保持板と、このウェーハ保持板
の開口面を除く周辺領域を囲むように設けられたU字形
状又は半円状の溝部とを有し、1枚の半導体ウェーハの
裏面が前記ウェーハ保持板の内側底面に接触した状態で
半導体ウェーハの外縁が前記溝部に嵌挿されて保持する
ホルダ板と、 半導体ウェーハの外周に適合するU字形状又は半円形状
の溝部を有し、前記ウェーハ保持板の開口面を覆うよう
にして、前記ウェーハ保持板に保持された半導体ウェー
ハの外縁を溝部に嵌挿されて保持するホルダカバーと、 を少なくとも2組備え、 1枚の半導体ウェーハを保持した1組の前記ホルダ板及
び前記ホルダカバーの上面には、他の1枚の半導体ウェ
ーハが挟持されるように他の前記ホルダ板が載置され
て、2枚ずつの半導体ウェーハのそれぞれの表面が所定
の間隔を空けて対向するように保持されることを特徴と
するウェーハホルダ。
10. A wafer holding plate and a U-shaped or semi-circular groove portion provided so as to surround a peripheral region of the wafer holding plate excluding an opening surface thereof. A holder plate in which the outer edge of the semiconductor wafer is fitted and held in the groove while being in contact with the inner bottom surface of the wafer holding plate; and a U-shaped or semicircular groove adapted to the outer periphery of the semiconductor wafer, At least two sets of a holder cover, which covers the opening surface of the wafer holding plate and holds the outer edge of the semiconductor wafer held by the wafer holding plate by being fitted into the groove portion, are provided. The other holder plate is placed on the upper surfaces of the pair of held holder plates and the holder cover so as to sandwich the other semiconductor wafer. Wafer holder, wherein a surface of, respectively is held so as to face at a predetermined distance.
【請求項11】前記ウェーハ保持板の前記溝部に、ソー
スを注入する注入口及びソースを排出する排出口が設け
られており、前記注入口及び排出口には、前記ウェーハ
保持板に保持された半導体ウェーハの略半分の厚さ以上
の段差が形成されていることを特徴とする請求項9又は
10記載のウェーハホルダ。
11. An inlet for injecting a source and an outlet for exhausting the source are provided in the groove of the wafer holding plate, and the inlet and the outlet are held by the wafer holding plate. The wafer holder according to claim 9 or 10, wherein a step having a thickness that is approximately half the thickness of the semiconductor wafer or more is formed.
【請求項12】少なくとも2組の前記ウェーハ保持板及
び前記ホルダカバーにより表面が対向するように保持さ
れた2枚の半導体ウェーハの前記所定の間隔が、約0.
3mmから5.0mmであることを特徴とする請求項9
乃至11のいずれかに記載のウェーハホルダ。
12. The predetermined gap between two semiconductor wafers held by at least two sets of the wafer holding plate and the holder cover so that their surfaces face each other, and the predetermined distance is about 0.
10. The length is 3 mm to 5.0 mm.
The wafer holder according to any one of 1 to 11.
【請求項13】液相エピタキシャル成長に用いるソース
を収納するソース溜と、 半導体ウェーハを保持するウェーハホルダであって、少
なくとも1組の半導体ウェーハの裏面を内部側壁に接触
させ表面が所定間隔を空けて対向するように保持するウ
ェーハ収納空間を有し、前記ウェーハ収納空間にソース
を注排入する注排口、又は前記ウェーハ収納空間内にソ
ースを注入する注入口及び前記ウェーハ収納部内からソ
ースを排出する排出口が設けられたホルダ本体と、前記
ホルダ本体の開口面を覆うホルダカバーとを有するウェ
ーハホルダと、 前記ソース溜の下方に位置し、前記ウェーハホルダによ
り保持された半導体ウェーハを収納するエピタキシャル
成長室と、 前記ソース溜と前記エピタキシャル成長室との間に設け
られたソース通路と、 前記ソース通路の一部に設けられた前室と、 を備え、 前記ソース溜に収納されていたソースが前記ソース通路
を通過して前記エピタキシャル成長室に導入される際
に、前記前室においてソースが攪拌されることを特徴と
するエピタキシャル成長装置。
13. A source reservoir for accommodating a source used for liquid phase epitaxial growth, and a wafer holder for holding a semiconductor wafer, wherein the back surfaces of at least one set of semiconductor wafers are brought into contact with inner side walls and the surfaces are spaced apart by a predetermined distance. It has a wafer storage space that holds it so as to face each other, and a pouring port for pouring and ejecting a source into the wafer storage space, or a pouring port for injecting a source into the wafer storage space and a source for discharging the source from the wafer storage section. A wafer holder having a holder main body provided with a discharge port, and a holder cover for covering the opening surface of the holder main body, and an epitaxial growth for accommodating a semiconductor wafer which is located below the source reservoir and is held by the wafer holder. A chamber, a source passage provided between the source reservoir and the epitaxial growth chamber, A front chamber provided in a part of the source passage, and when the source stored in the source reservoir is introduced into the epitaxial growth chamber through the source passage, the source in the front chamber is An epitaxial growth apparatus characterized by being agitated.
【請求項14】加熱手段により加熱されてほぼ均一な温
度分布を形成する高温均熱領域と、この高温均熱領域よ
りも上方に位置し前記高温均熱領域よりも低温である低
温領域とを有する加熱炉と、 前記加熱炉に還元性ガス及び/又は不活性ガスを供給す
るガス供給手段と、 前記加熱炉内の前記高温均熱領域に設置され、エピタキ
シャル成長に用いる半導体材料を含む溶質を金属を含む
溶媒に溶解させたソースを入れるソース溜と、 半導体ウェーハを保持するウェーハホルダであって、少
なくとも1組の半導体ウェーハの裏面を内部側壁に接触
させ表面が所定間隔を空けて対向するように保持するウ
ェーハ収納空間を有し、前記ウェーハ収納空間にソース
を注排入する注排口、又は前記ウェーハ収納空間内にソ
ースを注入する注入口及び前記ウェーハ収納部内からソ
ースを排出する排出口が設けられたホルダ本体と、前記
ホルダ本体の開口面を覆うホルダカバーとを有するウェ
ーハホルダと、 前記ウェーハホルダを前記加熱炉内で鉛直方向に移動さ
せ、エピタキシャル成長を行うときは前記ウェーハホル
ダに保持された半導体ウェーハを前記ソース溜内のソー
スに浸すウェーハホルダ移動手段と、 前記ソース溜中のソースを攪拌するための攪拌羽根と、
前記攪拌羽根を鉛直方向に移動させて前記攪拌羽根を前
記ソース中に出し入れする攪拌羽根移動手段と、 を備えることを特徴とする半導体液相エピタキシャル成
長装置。
14. A high temperature soaking region which is heated by a heating means to form a substantially uniform temperature distribution, and a low temperature region which is located above the high temperature soaking region and which is lower in temperature than the high temperature soaking region. A heating furnace having, a gas supply means for supplying a reducing gas and / or an inert gas to the heating furnace, a solute containing a semiconductor material used for epitaxial growth, which is installed in the high temperature soaking region in the heating furnace. And a wafer holder for holding a semiconductor wafer, wherein a back surface of at least one set of semiconductor wafers is brought into contact with an inner side wall so that the surfaces face each other with a predetermined gap. A holding / holding space for holding the wafer, and a pouring / pouring port for pouring / discharging the source into / from the wafer storage space, or an injection port for pouring the source into the wafer storage space, and A holder main body provided with an outlet for discharging the source from the wafer storage part, a wafer holder having a holder cover for covering an opening surface of the holder main body, and the wafer holder being moved vertically in the heating furnace, Wafer holder moving means for immersing the semiconductor wafer held by the wafer holder in the source in the source reservoir when performing epitaxial growth, and a stirring blade for stirring the source in the source reservoir,
And a stirring blade moving unit that moves the stirring blade in the vertical direction to move the stirring blade into and out of the source.
【請求項15】複数の半導体ウェーハをウェーハホルダ
に保持する工程であって、少なくとも1組の半導体ウェ
ーハの裏面を内部側壁に接触させ表面が所定間隔を空け
て対向するように保持するウェーハ収納空間を有し、前
記ウェーハ収納空間にソースを注排入させる注排口、又
は前記ウェーハ収納空間にソースを注入させる注入口及
び前記ウェーハ収納空間からソースを排出させる排出口
が設けられたホルダ本体と、前記ホルダ本体の開口面を
覆うホルダカバーとを有するウェーハホルダを用いて、
半導体ウェーハを保持する工程と、 前記ウェーハホルダに保持された半導体ウェーハをエピ
タキシャル成長室内に収納する工程と、 前記エピタキシャル成長室に還元性ガス及び/又は不活
性ガスを流入する工程と、 前記エピタキシャル成長室内が所定温度になるように加
熱する工程と、 ソース溜に収納されているソースを前室に流入して攪拌
した後、前記エピタキシャル成長室にソースを導入して
半導体ウェーハにソースを接触させる工程と、 前記エピタキシャル成長室内の温度を降下させていき、
半導体ウェーハにエピタキシャル成長を行う工程と、 前記エピタキシャル成長室内のソースを排出して、エピ
タキシャル成長を終了する工程と、 を備えることを特徴とする半導体液相エピタキシャル成
長方法。
15. A wafer storage space for holding a plurality of semiconductor wafers in a wafer holder, wherein a back surface of at least one set of semiconductor wafers is brought into contact with an inner sidewall so that the front surfaces thereof are opposed to each other with a predetermined gap. And a holder main body provided with an inlet / outlet for injecting / injecting a source into the wafer storage space, or an inlet for injecting a source into the wafer storage space and an outlet for discharging the source from the wafer storage space. , Using a wafer holder having a holder cover that covers the opening surface of the holder body,
A step of holding a semiconductor wafer, a step of storing the semiconductor wafer held by the wafer holder in an epitaxial growth chamber, a step of flowing a reducing gas and / or an inert gas into the epitaxial growth chamber, and the epitaxial growth chamber is predetermined. Heating to a temperature, the source stored in the source reservoir is introduced into the front chamber and stirred, and then the source is introduced into the epitaxial growth chamber to bring the source into contact with the semiconductor wafer; I will lower the temperature in the room,
A semiconductor liquid phase epitaxial growth method comprising: a step of performing epitaxial growth on a semiconductor wafer; and a step of discharging a source in the epitaxial growth chamber to end the epitaxial growth.
【請求項16】複数の半導体ウェーハをウェーハホルダ
に保持する工程であって、少なくとも1組の半導体ウェ
ーハの内部裏面を側壁に接触させ表面が所定間隔を空け
て対向するように保持するウェーハ収納空間を有し、前
記ウェーハ収納空間にソースを注排入させる注排口、又
は前記ウェーハ収納空間内にソースを注入させる注入口
及び前記ウェーハ収納空間内からソースを排出させる排
出口とを有するホルダ本体と、前記ホルダ本体の開口面
を覆うホルダカバーとを有するウェーハホルダを用い
て、半導体ウェーハを保持する工程と、 加熱手段により加熱されてほぼ均一な温度分布を形成す
る高温均熱領域と、この高温均熱領域よりも上方に位置
し前記高温均熱領域よりも低温である低温領域とを有す
る加熱炉中の前記低温領域内に、半導体ウェーハを保持
した前記ウェーハホルダを保持する工程と、 前記加熱炉に還元性ガス及び/又は不活性ガスを流入す
る工程と、 前記加熱炉中の高温均熱領域が所定温度になるように前
記加熱手段により加熱する工程と、 前記ウェーハホルダを前記低温領域から前記高温均熱領
域の位置まで下げて、前記ウェーハホルダ及び半導体ウ
ェーハを前記所定温度まで昇温させる工程と、 前記ウェーハホルダ及び半導体ウェーハを下方へ移動さ
せ、エピタキシャル成長に用いる半導体材料を含む溶質
を金属を含む溶媒に溶解させたソースを入れたソース溜
内の前記ソースに入れる工程と、 前記高温均熱領域の温度を降下させていき、半導体ウェ
ーハにエピタキシャル成長を行う工程と、 前記ウェーハホルダを前記ソースから引き出してエピタ
キシャル成長を終了する工程と、 を備えることを特徴とする半導体液相エピタキシャル成
長方法。
16. A wafer storage space for holding a plurality of semiconductor wafers in a wafer holder, wherein at least one set of semiconductor wafers is brought into contact with an inner back surface of a side wall and is held so that its front surfaces face each other with a predetermined gap. And a holder main body having an inlet / outlet for injecting / discharging a source into / from the wafer storage space, or an inlet for injecting a source into the wafer storage space and an outlet for discharging the source from the wafer storage space. And a step of holding a semiconductor wafer by using a wafer holder having a holder cover for covering the opening surface of the holder body, and a high temperature soaking region heated by a heating means to form a substantially uniform temperature distribution, Within the low temperature region in the heating furnace having a low temperature region located above the high temperature soaking region and having a lower temperature than the high temperature soaking region, A step of holding the wafer holder holding a conductor wafer; a step of flowing a reducing gas and / or an inert gas into the heating furnace; and a high temperature soaking region in the heating furnace at a predetermined temperature Heating by a heating means, lowering the wafer holder from the low temperature region to a position of the high temperature soaking region, and raising the temperature of the wafer holder and the semiconductor wafer to the predetermined temperature, the wafer holder and the semiconductor wafer Of the solute containing the semiconductor material used for epitaxial growth is placed in the source in the source reservoir containing the source dissolved in the solvent containing the metal, and the temperature of the high temperature soaking region is lowered. , A step of performing epitaxial growth on a semiconductor wafer, and pulling out the wafer holder from the source to perform epitaxy. Semiconductor liquid phase epitaxial growth method characterized by comprising the steps of: terminating the catcher Le growth,.
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