(57)【要約】【課題】液相エピタキシャル成長中のグラファイト治具内の、成長基板の中心部と外周部での温度の更なる均一化を図ること。【解決手段】スライドボートの溶液ホルダ１０の複数の溶液溜１に成長用溶液６を収容し、基板ホルダ３の基板載置部７に基板２を載置し、基板ホルダ３と溶液ホルダ１０とを冷却して、成長用溶液６を基板２と接触させることにより基板２上にエピタキシャル層を成長させるに際し、上記溶液ホルダ１０の各溶液溜１のスライド方向両側に、成長用溶液と同等の熱伝導度である溶液で形成された溶液熱バッファ部５を設けて基板１周辺の熱環境を均一にすることにより、上記基板１上に成長されるエピタキシャル層の基板面内での厚さを均一化させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板ホルダと溶液ホルダとを備えたスライドボートの上記溶液ホルダの溶液溜に成長用溶液を収容し、上記基板ホルダの基板載置部に基板を載置し、成長用溶液を基板と接触させることにより基板上にエピタキシャル層を成長させるに際し、
上記溶液ホルダの溶液溜のスライド方向両側に、成長用溶液と同等の熱伝導度である溶液で形成された溶液熱バッファ部を設けて基板周辺の熱環境を均一にすることにより、上記基板上に成長されるエピタキシャル層の基板面内での厚さを均一化させることを特徴とする液相エピタキシャル成長方法。
【請求項２】
基板ホルダと溶液ホルダとを備えたスライドボートの上記溶液ホルダの複数の溶液溜に成長用溶液を収容し、上記基板ホルダの基板載置部に基板を載置し、成長用溶液を基板と接触させることにより基板上にエピタキシャル層を成長させるに際し、
上記溶液ホルダの各溶液溜のスライド方向両側に、成長用溶液と同等の熱伝導度である溶液で形成された溶液熱バッファ部を設けて基板周辺の熱環境を均一にすることにより、上記基板上に成長されるエピタキシャル層の基板面内での厚さを均一化させることを特徴とする液相エピタキシャル成長方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の液相エピタキシャル成長方法において、
上記基板ホルダと溶液ホルダにグラファイト治具を用い、その溶液ホルダの溶液溜の両側にＧａ溶液で形成されたＧａ溶液熱バッファ部を設けたことを特徴とする液相エピタキシャル成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スライドボート法による液相エピタキシャル成長方法、特にエピタキシャル成長させる膜厚の均一化を図る技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２にＧａＡｓ薄膜を液相エピタキシャル成長させる従来のスライドボートの概略図を示す。グラファイトで作られたスライドボートは、成長用溶液６を入れる溶液溜１をスライド方向に複数個形成した溶液ホルダ１０と、ＧａＡｓ基板２を載置する基板載置部７を表面の一部を掘り込んで形成した基板ホルダ３とから構成される。これら溶液ホルダ１０と基板ホルダ３とは、操作棒４を操作することにより、相互に水平方向に移動させることができるようになっている。
【０００３】
このスライドボートを炉に入れて昇温し、溶液溜１に入ったＧａ融液をＧａＡｓで飽和させて成長用溶液を作った後、冷却して成長用溶液６を過冷却状態にする。その後、徐冷しながら溶液溜１をＧａＡｓ基板２上に移動させ、成長用溶液６をＧａＡｓ基板２と接触させる。これによりＧａＡｓ基板２上にＧａＡｓエピタキシャル層が成長する。所定の厚さの薄膜が成長した後、再び溶液溜１をＧａＡｓ基板２の上から移動させ、成長を停止させる。
【０００４】
上記方法で成長したエピタキシャルウェハのエピタキシャル層の膜厚は、炉およびスライドボートの形状にもよるが、一般的に、周辺が厚く、中央が薄くなりやすい。これは、冷却そのものが、スライドボートの外側から輻射と伝熱により行われるためであり、冷却過程で基板載置部面内の温度が不均一になるためである。
【０００５】
そこで、従来、基板を載置する基板載置部にパイロリティック・グラファイト板を用いて、ここの熱伝導度を基板ホルダの熱伝導度よりも高くすることにより、基板面内の温度を均一に冷却させて、基板上に形成されるエピタキシャル層の膜厚が周辺と中央で差が生じないようにすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２２１３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の液相エピタキシャル成長法に用いられるグラファイト治具の構造では、複数個の溶液溜１が溶液ホルダ１０のスライド方向に離間して配設され、その各溶液溜１に、これと同じ大きさで設けられた基板載置部７がスライドして対向するように構成されている。従って、各原料溶液溜１に基板載置部７が対向したとき、基板２の周囲の熱環境が均一でない。すなわち、基板中心部では溶液溜１と対接して同温度となるが、基板外周部は、溶液溜１の外周部（溶液ホルダ１０）と接近し、その温度の影響を受ける。
【０００７】
このため、成長基板中心部と成長基板外周部での温度が不均一となり、成長基板中心部と成長基板外周部での温度の均一性が悪い。その結果、成長したＬＥＤ用エピタキシャルウェハの面内での厚さのバラツキが大きい。つまり厚さの均一性が悪く、生産歩留りが悪い。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、液相エピタキシャル成長中のグラファイト治具内の、成長基板の中心部と外周部での温度の更なる均一化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１０】
請求項１の発明に係る液相エピタキシャル成長方法は、基板ホルダと溶液ホルダとを備えたスライドボートの上記溶液ホルダの溶液溜に成長用溶液を収容し、上記基板ホルダの基板載置部に基板を載置し、成長用溶液を基板と接触させることにより基板上にエピタキシャル層を成長させるに際し、上記溶液ホルダの溶液溜のスライド方向両側に、成長用溶液と同等の熱伝導度である溶液で形成された溶液熱バッファ部を設けて基板周辺の熱環境を均一にすることにより、上記基板上に成長されるエピタキシャル層の基板面内での厚さを均一化させることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明に係る液相エピタキシャル成長方法は、基板ホルダと溶液ホルダとを備えたスライドボートの上記溶液ホルダの複数の溶液溜に成長用溶液を収容し、上記基板ホルダの基板載置部に基板を載置し、成長用溶液を基板と接触させることにより基板上にエピタキシャル層を成長させるに際し、上記溶液ホルダの各溶液溜のスライド方向両側に、成長用溶液と同等の熱伝導度である溶液で形成された溶液熱バッファ部を設けて基板周辺の熱環境を均一にすることにより、上記基板上に成長されるエピタキシャル層の基板面内での厚さを均一化させることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の液相エピタキシャル成長方法において、上記基板ホルダと溶液ホルダにグラファイト治具を用い、その溶液ホルダの溶液溜の両側にＧａ溶液で形成されたＧａ溶液熱バッファ部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００１４】
請求項１の発明によれば、溶液ホルダの溶液溜のスライド方向両側に、成長用溶液と同等の熱伝導度である溶液（半導体溶液等）で形成された溶液熱バッファ部を設けているので、エピタキシャル成長時の基板周辺の熱環境が均一になり、基板上に形成されるエピタキシャル層の膜厚が周辺と中央で差が生じないようになる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、溶液ホルダの各溶液溜のスライド方向両側又は溶液溜と溶液溜の間に、成長用溶液と同等の熱伝導度である溶液（半導体溶液等）で形成された溶液熱バッファ部を設けているので、エピタキシャル成長時の基板周辺の熱環境が均一になり、基板上に形成されるエピタキシャル層の膜厚が周辺と中央で差が生じないようになる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、基板ホルダと溶液ホルダにグラファイト治具を用い、その溶液ホルダの溶液溜の両側にＧａ溶液で形成されたＧａ溶液熱バッファ部を設けているので、ＧａＡｓ基板を取り扱った場合に、成長用溶液と同等の熱伝導度であるＧａ溶液で形成されたＧａ溶液熱バッファ部が溶液溜の両側に存在することになり、基板の周囲熱環境を容易に均一にすることができることから、ＧａＡｓ基板上に面内膜厚の均一なＧａＡｌＡｓエピタキシャル層を成長させることができる。
【００１７】
＜発明の要点＞
本発明では、液相エピタキシャル成長において図１（ａ）（ｂ）に示すように、グラファイト治具の溶液溜の左右に、成長用溶液と同等の熱伝導度である半導体溶液等の溶液で形成された溶液熱バッファ部、例えばＧａ溶液で形成されたＧａ熱バッファ部を設け、溶液溜とその周辺の熱容量の均一性を図る。これにより、成長基板中心部と成長基板外周部での温度の均一性を図り、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの面内での厚さの均一なＬＥＤ用エピタキシャル層、例えばＬＥＤ用の活性層とクラッド層を順次成長させる。
【００１８】
本発明に従い、Ｇａ溶液で形成されたＧａ熱バッファ部を設けたスライドボートを用いて液相エピタキシャル成長を行うことにより、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハ面内膜厚の差（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）を従来グラファイト治具を用いた時と比較して、約１／１５とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を図１を用いて説明する。グラファイトで作られた横型スライドボートは、成長用溶液６を入れる溶液溜１をスライド方向に複数個形成した溶液ホルダ１０と、ＧａＡｓ基板２を載置する基板載置部７を形成した基板ホルダ（グラファイトスライダ）３とから構成され、これら溶液ホルダ１０と基板ホルダ３とは、相互に水平方向に移動させることができるようになっていることは、従来の図２のスライドボートと略同様である。
【００２０】
しかし、図２の場合と異なり、本実施の形態では、上記スライド方向に複数個の溶液溜１が形成された溶液ホルダ１０において、各溶液溜１のスライド方向両側に、成長用溶液と同等の熱伝導度である半導体溶液で形成されたＧａ溶液熱バッファ部５が設けてあり、これにより基板周辺の熱環境を均一にして、上記基板上に成長されるエピタキシャル層の基板面内での厚さを均一化させる構成となっている。この実施形態の場合、Ｇａ溶液熱バッファ部５は、溶液溜１と溶液溜１の間隔を埋めるような大きさで設けられている。
【００２１】
液相エピタキシャル成長方法は、スライドボートの上記溶液ホルダ１０の複数の溶液溜１に成長用溶液６を収容し、上記基板ホルダ３の基板載置部７にＧａＡｓ基板２を載置し、基板ホルダ３と溶液ホルダ１０とを冷却して、成長用溶液６を基板２と接触させることにより、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｌＡｓエピタキシャル層を成長させる。その際、成長用溶液６に接触する基板２を中心に見て、当該溶液溜１の両側にＧａ溶液熱バッファ部５が設けられ、基板の周囲熱環境が均一化されているので、基板２には膜厚の均一なエピタキシャル層が成長される。
【実施例】
【００２２】
成長治具として、図１に示す、上記溶液溜１の左右にＧａ溶液で形成されたＧａ溶液熱バッファ部を設けたグラファイト治具（スライドボート）を用いた。
【００２３】
Ｐ型ＧａＡｓ基板２とエピタキシャル層の原料であるＧａ、ＧａＡｓ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｔｅを成長冶具にセットし、液相エピタキシャル成長装置内の所定の位置に設置した。水素気雰囲気で上記成長装置を９００℃に加熱して、３時間保持後７００℃まで１℃／ｍｉｎの割合で降温させた。降温中に上記基板２を順次成長用溶液６に接触させ、ＬＥＤ用のＰ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、Ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、Ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次液相エピタキシャル成長させた。そのときのＰ型ＧａＡｓ基板２上に成長したＬＥＤ用エピタキシャルウェハの面内の膜厚を測定した。
【００２４】
また、比較例として図２に示す、通常使用されている溶液溜の左右にＧａ溶液で形成されたＧａ溶液熱バッファ部を設けていないグラファイト治具（スライドボート）を用いて、上記と同様の条件を用いて、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハを作製し、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの面内の膜厚を測定した。
【００２５】
表１に、上記測定結果を示す。なおＬＥＤ用エピタキシャルウェハ面内の図３に示す５箇所（四隅と中央）で膜厚の測定を行った。すなわち、一辺が４０mmの基板において、各辺から５mm内側の四隅Ｉ、II、IV、Vと、各辺から２０mm内側の中央部III、という各ポジションの膜厚を測定した。
【表１】
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表１のＬＥＤ用エピタキシャルウェハ面内膜厚のＭａｘ−Ｍｉｎの差から明らかな通り、成長させたＬＥＤ用エピタキシャルウェハの面内膜厚分布の差（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）は、比較例では３．０であるのに対し、本実施例の場合は０．２と小さくなった。すなわち、本実施例のグラファイト治具の溶液溜の左右にＧａ溶液で形成されたＧａ溶液熱バッファ部５を設けたグラファイト治具（図１）を用いて成長を行った場合の方が、従来グラファイト治具（図２）を用いて成長を行った場合（比較例）と比較して、ウェハの面内膜厚分布の差（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）を１／１５と少なくすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の液相エピタキシャル成長に用いたスライドボートの構造を示したもので、（ａ）は断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’断面図である。
【図２】従来の液相エピタキシャル成長に用いたスライドボートの構造を示したもので、（ａ）は断面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明の成長方法で試作したＬＥＤ用エピタキシャルウェハを表面から見た図であり、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの膜厚を測定したポジションを示した図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  溶液溜
２  基板
３  基板ホルダ
４  操作棒
５  Ｇａ溶液熱バッファ部
６  成長用溶液
７  基板載置部
１０  溶液ホルダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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