JPH0574559B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液相エピタキシヤル成長方法、特に
成長膜厚を均一にする液相エピタキシヤル成長方
法に関するものである。

［従来の技術］ 液相エピタキシヤル成長方法には例えばスライ
ドボートを用いてウエハ（基板）に成長用溶液を
接触させて結晶を成長させるスライド方式や、あ
るいはウエハを溶液にデイツプさせて成長させる
デイツプ方式など、各種の方法が知られている。

第３図はデイツプ式エピタキシヤル成長方法の
説明図を示すもので成長装置の断面図を示す。

同図において１は基板保持部、２はウエハで、
ウエハ２は基板保持部１に垂直方向に保持され
る。３はCaAs（ガリウム・ヒ素）等の成長用溶
液、４は溶液３を収納する溶液ホルダー、５は上
部シヤツター、６は下部シヤツター、７は溶液３
を回収する溶液回収溜、８は装置全体を支持する
支持台を示す。

この装置を用いてエピタキシヤル成長を行なう
場合は、基板保持部１に複数のウエハ２を縦置き
にセツトしてその上部に溶液３を貯溜し、成長開
始時に上部シヤツター５を開いて溶液３をウエハ
２の間に落下させて所定の膜厚に成長させ、成長
後下部シヤツター６を開いて溶液３を溶液回収溜
７に落下させて成長工程を終了する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したように、液相エピタキシヤル成長方法
には各種の方法があるが、スライド方式を使用す
る場合は成長した膜厚は均一となるが量産性に乏
しく、またデイツプ方式の場合は量産性には優れ
ているが膜厚にバラツキを生ずる恐れがある。

第４図は第３図に示す成長装置にウエハを10枚
セツトしてエピタキシヤル成長を行なわせた場合
の成長膜のバラツキを示すものである。

横軸NOはウエハの番号、縦軸は膜厚ｔを示
す。図中の丸印は平均値で縦線分は標準偏差を示
す。

同図に示す特性より装置中央部より外側にセツ
トされたウエハの膜厚は内側にセツトされたウエ
ハの膜厚より厚くなりバラツキも外側程大きいこ
とが示されている。

この現象は成長終了時の徐冷中に成長装置内に
不均一な温度分布を生じ、また溶液内に温度差が
生じたためで製品品質を著しく低下させるもので
ある。

本発明の目的は、成長膜厚が均一でバラツキが
小さく品質を向上させる液相エピタキシヤル成長
方法を提供することにある。

［課題を解消するための手段］ 本発明は、半導体基板を保持するグラフアイト
よりなる基板保持部に前記半導体基板を構成する
元素の溶液を供給して前記基板の表面にエピタキ
シヤル層を成長させる液相エピタキシヤル成長方
法において、前記基板保持部の外層を前記グラフ
アイトより熱伝導率の大きい材料で囲繞して均熱
部を形成させ、さらにその外層を前記グラフアイ
トより熱伝導率の小さな材料で囲繞して断熱部を
形成し、前記半導体基板のエピタキシヤル成長時
における温度分布を均一にして成長処理を行なう
ことを特徴とし、成長膜厚が均一でバラツキが低
減するようにして目的の達成を計つたものであ
る。

［作用］ 本発明の液相エピタキシヤル成長方法では、ウ
エハに成長用の溶液を供給してエピタキシヤル層
の薄膜を成長させる場合、ウエハを保持するグラ
フアイト製の基板保持部の外側をグラフアイトよ
り熱伝動率の大きな材料で囲んで均熱部を形成さ
せ、さらにその外側をグラフアイトより熱伝動率
の小さな材料で囲んで断熱部を形成するようにし
てあるので、エピタキシヤル成長時における各ウ
エハおよび溶液内の温度分布を均一にすることが
可能となり、成長膜厚が均一でバラツキが小さく
高品質の半導体ウエハを得ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図を用いて説
明する。第１図は本発明の溶液エピタキシヤル成
長方法による装置の一実施例を示す断面図であ
る。第３図と同一部分には同一符号が附されてい
る。

図において９は均熱部、１０は断熱部を示す。

この実施例の場合はGaAsのエピタキシヤル成
長を対象とし、成長膜厚を25μmとすることを目
標とした。均熱部９にはチタン板の均熱材を用
い、断熱部１０にはアルミナ製の断熱材を使用し
た。

成長プロセスを開始する場合は、まず50mm×50
mmのGaAsウエハ２を装置にセツトし、溶液ホル
ダー４にGa500ｇとGaAa多結晶30ｇを入れ、こ
の状態で水素ガス置換により装置を800℃まで昇
温させた。

温度800℃で３時間保持した後、0.5℃／分の速
度で徐冷を行ない徐冷と同時に上部シヤツター５
を矢印方向に引いてウエハ２の間に溶液３を落下
させ、この状態で40分間成長を行なわせた後、下
部シヤツター６を矢印方向に引いて溶液３を溶液
回収溜７に落下させて成長工程を終了する。

第２図はこのようにして成長させたエピタキシ
ヤル層の膜厚分布を示すもので横軸がウエハ番
号、縦軸が膜厚ｔを示す。丸印は平均値、縦線分
は標準偏差を示す。

同図はNo.．１〜10、すなわちウエハを10枚セツ
トして成長させた場合で、同図より明らかなよう
に膜厚ｔの平均値のバラツキは25μm±3μm以内
となり、標準偏差も小さく優れて特性が得られた
ことを示す。

この理由は基板保持部１の外層に均熱部９およ
び断熱部１０の二つの層を配置したことにより、
エピタキシヤル成長過程におけるウエハおよび溶
液の温度分布が均一となつたためである。

この実施例では均熱部９の材料としてはチタン
板を用いたが、その他タングステン板やあるいは
カリウム、インジウム、錫などのように、溶融温
度で液状となる金属をグラフアイト材の中に閉じ
込めて使用することもできる。材料としては一般
に熱伝導率の値は低くとも熱伝導効果の大きな材
料であれば使用することができる。

断熱部１０の材料としてはアルミナ材を使用し
たがその他シリカ、酸化マグネシウム、ジルコニ
アなどのセラミツクスを用いることができる。

また、これらの材料以外にグラフアイト材を重
ねて用いることにより同様な効果を得ることがで
きる。

なお、第１図では、成長溶液を落下させる方式
について示したが、これとは反対に成長溶液を押
上げる方式、あるいは注入させる方式なども用い
ることができる。

また、均熱材や断熱材はシヤツター部や溶液収
納部に用いても上述の場合と同様の効果を得るこ
とができる。

以上述べたように本実施例を用いることによ
り、次のような効果が得られる。

(1) エピタキシヤル成長時におけるウエハの成長
膜厚が均一となり、大幅に低減することができ
る。

(2) 量産効果が得られるとともに品質および歩留
りを向上させることができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、成長膜厚が均一でバラツキが
小さく品質を向上させる液相エピタキシヤル成長
方法を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液相エピタキシヤル成長方法
による一実施例を示すエピタキシヤル成長装置、
第２図は成長膜厚測定グラフ、第３図は従来のエ
ピタキシヤル成長装置、第４図は第３図装置によ
る成長膜厚測定グラフである。 １……基板保持部、２……ウエハ、３……溶
液、５，６……シヤツター、９……均熱部、１０
……断熱部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体基板を保持するグラフアイトよりなる
   基板保持部に前記半導体基板を構成する元素の溶
   液を供給して前記基板の表面にエピタキシヤル層
   を成長させる液相エピタキシヤル成長方法におい
   て、前記基板保持部の外層を前記グラフアイトよ
   り熱伝導率の大きい材料で囲繞して均熱部を形成
   させ、さらにその外層を前記グラフアイトより熱
   伝導率の小さな材料で囲繞して断熱部を形成し、
   前記半導体基板のエピタキシヤル成長時における
   温度分布を均一にして成長処理を行なうことを特
   徴とする液相エピタキシヤル成長方法。