(57)【要約】【課題】１回の成長操作で複数枚のエピタキシャルウェハを作製して、成長効率を向上できること。【解決手段】溶液ホルダ１２と２段の基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂとを備えた成長治具１１の上記溶液ホルダ１２には、基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂのそれぞれに対応して原料溶液を収容する溶液溜１５Ａ及び１６Ａと、１５Ｂ及び１６Ｂとがそれぞれ設けられ、各基板ホルダには、溶液溜内の原料溶液に接触可能に基板１７を載置する基板載置部１８が形成され、溶液ホルダ１２に対して基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂを同時にスライドさせて原料溶液を基板に接触させることにより、基板ホルダ１３Ａ及び１３Ｂに載置された２枚の基板にエピタキシャル層を同時に成長させるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液ホルダと基板ホルダとを備えた成長治具の上記溶液ホルダには、原料溶液を収容する溶液溜が設けられ、上記基板ホルダには、上記溶液溜内の原料溶液に接触可能に基板を載置する基板載置部が設けられ、上記溶液ホルダと上記基板ホルダとを相対的にスライドさせて上記原料溶液を上記基板に接触させることにより、当該基板にエピタキシャル層を成長させる液相エピタキシャル成長装置において、
上記基板ホルダが上記溶液ホルダに複数段配置され、これらの基板ホルダが同時に操作されるよう構成されたことを特徴とする液相エピタキシャル成長装置。
【請求項２】
上記基板ホルダは、この基板ホルダと溶液ホルダとの相対的スライド方向に対し直交する方向に複数段、上記溶液ホルダに配置されたことを特徴とする請求項１に記載の液相エピタキシャル成長装置。
【請求項３】
上記溶液ホルダには、複数の基板ホルダに対応して溶液溜が設置され、
上記各基板ホルダの基板載置部に載置された基板に同一のエピタキシャル層を形成するための原料溶液を収容する上記溶液溜が、互いに連通して設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の液相エピタキシャル成長装置。
【請求項４】
上記基板がｐ型ＧａＡｓ基板であり、この基板に成長するエピタキシャル層が、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｎ型ＧａＡｌＡｓウィンドウ層を順次形成したものであり、シングルヘテロ構造のエピタキシャルウェハを作製するものであ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液相エピタキシャル成長装置。
【請求項５】
上記基板がｐ型ＧａＡｓ基板であり、この基板に成長するエピタキシャル層が、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｎ型ＧａＡｌＡｓウィンドウ層を順次形成したものであり、ダブルへテロ構造のエピタキシャルウェハを作製するものであ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液相エピタキシャル成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スライドボード式の液相エピタキシャル成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体素子用のエピタキシャルウェハを、スライドボード式の液相エピタキシャル成長装置を用いて作製する技術が、特許文献１に開示されている。
【０００３】
この液相エピタキシャル成長装置１００は、図５に示すように、溶液ホルダ１０２と基板ホルダ１０３とを備えた成長治具１０１を、加熱炉（不図示）内に有するものである。溶液ホルダ１０２に、エピタキシャル成長のための原料溶液を収容する溶液溜１０４が複数個、基板ホルダ１０３のスライド方向に設置されている。また、基板ホルダ１０３には、溶液溜内の原料溶液に接触可能に基板１０５を載置する基板載置部１０６が形成されている。
【０００４】
このような成長治具１０１を加熱炉により加熱後、降温させる過程で、基板ホルダ１０３を溶液ホルダ１０２に対して水平方向にスライドさせて、溶液溜内の原料溶液を基板（例えばＧａＡｓ基板）に接触させ、当該基板上にエピタキシャル層を成長させてエピタキシャルウェハを作製している。
【特許文献１】特開２００１‐２３９１１号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述の液相エピタキシャル成長装置１００では基板ホルダ１０３が１本であり、基板載置部１０６が一箇所であるため、１回の成長操作で１枚のエピタキシャルウェハしか作製できず、成長効率が低いものとなっている。
【０００６】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、１回の成長操作で複数枚のエピタキシャルウェハを作製して、成長効率を向上させることができる液相エピタキシャル成長装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、溶液ホルダと基板ホルダとを備えた成長治具の上記溶液ホルダには、原料溶液を収容する溶液溜が設けられ、上記基板ホルダには、上記溶液溜内の原料溶液に接触可能に基板を載置する基板載置部が設けられ、上記溶液ホルダと上記基板ホルダとを相対的にスライドさせて上記原料溶液を上記基板に接触させることにより、当該基板にエピタキシャル層を成長させる液相エピタキシャル成長装置において、上記基板ホルダが上記溶液ホルダに複数段配置され、これらの基板ホルダが同時に操作されるよう構成されたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記基板ホルダは、この基板ホルダと溶液ホルダとの相対的スライド方向に対し直交する方向に複数段、上記溶液ホルダに配置されたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記溶液ホルダには、複数の基板ホルダに対応して溶液溜が設置され、上記各基板ホルダの基板載置部に載置された基板に同一のエピタキシャル層を形成するための原料溶液を収容する上記溶液溜が、互いに連通して設けられたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、上記基板がｐ型ＧａＡｓ基板であり、この基板に成長するエピタキシャル層が、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｎ型ＧａＡｌＡｓウィンドウ層を順次形成したものであり、シングルヘテロ構造のエピタキシャルウェハを作製するものであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、上記基板がｐ型ＧａＡｓ基板であり、この基板に成長するエピタキシャル層が、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｎ型ＧａＡｌＡｓウィンドウ層を順次形成したものであり、ダブルへテロ構造のエピタキシャルウェハを作製するものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項1、２、４または５に記載の発明によれば、基板ホルダが溶液ホルダに複数段配置され、これらの基板ホルダが同時に操作されるよう構成されたことから、溶液ホルダと複数の基板ホルダとの相対的なスライドにより、各基板ホルダの基板載置部に載置された基板にエピタキシャル層を同時に成長させることができる。これにより、基板ホルダの数に対応した複数枚のエピタキシャルウェハを一回の成長操作で作製することができ、この結果、液相エピタキシャル成長装置の成長効率を向上させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、溶液ホルダには、複数の基板ホルダに対応して溶液溜が設置され、各基板ホルダの基板載置部に載置された基板に同一のエピタキシャル層を形成するための原料溶液を収容する上記溶液溜が、互いに連通して設けられている。このため、上段側の基板ホルダに対応して設置された溶液溜に原料溶液を供給することで、下段側の基板ホルダに対応して設置された溶液溜に同一の原料溶液を導くことができる。この結果、溶液溜への原料溶液の供給を容易化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る液相エピタキシャル成長装置の一実施形態を示す側断面図である。図２は、図１のII‐II線に沿う断面図である。図３は、図１のIII‐III線に沿う断面図である。
【００１５】
図１に示す液相エピタキシャル成長装置１０は、グラファイト製のスライドボード式の成長治具１１を、図示しない加熱炉内に有して構成される。成長治具１１は溶液ホルダ１２と、この溶液ホルダ１２に対し相対的にスライド可能に配設された複数本、例えば２本の基板ホルダ１３Ａ及び１３Ｂとを備えて構成される。
【００１６】
基板ホルダ１３Ａ及び１３Ｂは、これらの基板ホルダ１３Ａ及び１３Ｂと溶液ホルダ１２との相対的なスライド方向に対し直交する方向に複数段（例えば２段）、溶液ホルダ１２に平行して配置される。実際には、これらの基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂの基端側に操作棒１４Ａ、１４Ｂがそれぞれ取り付けられ、これらの操作棒１４Ａ及び１４Ｂを用いて、基板ホルダ１３Ａ及び１３Ｂが溶液ホルダ１２に対し同時にスライド操作される。
【００１７】
上記溶液ホルダ１２には、基板ホルダ１３Ａに対応し、且つ基板ホルダ１３Ａ及び１３Ｂのスライド方向に沿って複数個、例えば２個の溶液溜１５Ａ及び１６Ａが設置される。更に、溶液ホルダ１２には、基板ホルダ１３Ｂに対応し、且つ基板ホルダ１３Ａ及び１３Ｂのスライド方向に沿って複数個、例えば２個の溶液溜１５Ｂ及び１６Ｂが設置される。これらの溶液溜１５Ａ、１６Ａ、１５Ｂ及び１６Ｂに、エピタキシャル相（後述）を形成するための原料溶液（例えばＧａ、ＧａＡｓ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｔｅを含む溶液）が収容される。
【００１８】
ここで、溶液ホルダ１２の溶液溜１５Ａと１５Ｂとは、基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂにそれぞれ載置された基板１７上に同一のエピタキシャル相を形成するための原料溶液を収容するものである。これらの溶液溜１５Ａと１５Ｂとが、図２及び図３に示すように、溶液ホルダ１２に形成された左右一対の連通穴１９を用いて互いに連通して設けられる。また、溶液ホルダ１２の溶液溜１６Ａと１６Ｂも、基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂにそれぞれ載置された基板１７上に同一のエピタキシャル相を形成するための原料溶液を収容するものである。これらの溶液溜１６Ａと１６Ｂとが、溶液ホルダ１２に形成された左右一対の連通穴２０を用いて互いに連通して設けられる。
【００１９】
従って、上段側の基板ホルダ１３Ａに対応して設置された溶液溜１５Ａに原料溶液を供給することによって、この溶液溜１５Ａ内の原料溶液が連通穴１９を介して、下段側の基板ホルダ１３Ｂに対応して設置された溶液溜１５Ｂへ導かれる。また、上段側の基板ホルダ１３Ａに対応して設置された溶液溜１６Ａに原料溶液を供給することによって、この溶液溜１６Ａ内の原料溶液が連通穴２０を介して、下段側の基板ホルダ１３Ｂに対応して設置された溶液溜１６Ｂへ導かれる。
【００２０】
前記操作棒１４Ａを操作して、基板ホルダ１３Ａを溶液ホルダ１２に対してスライドさせることにより、この基板ホルダ１３Ａに載置された基板１７が、溶液ホルダ１２の溶液溜１５Ａ、１６Ａ内の原料溶液に順次接触して、上記基板１７上に異なるエピタキシャル層がエピタキシャル成長により順次形成され、エピタキシャルウェハ２１（図４）が作製される。また、上記操作棒１４Ａと同時に操作棒１４Ｂを操作して、基板ホルダ１３Ｂを溶液ホルダ１２に対しスライドさせることにより、この基板ホルダ１３Ｂに載置された基板１７が、溶液ホルダ１２の溶液溜１５Ｂ、１６Ｂ内の原料溶液に順次接触して、基板１７上に異なるエピタキシャル層がエピタキシャル成長により順次形成され、基板ホルダ１３Ａにて作製されたと同等のエピタキシャルウェハ２１が、基板ホルダ１３Ｂにて同時に作製される。
【００２１】
例えば、基板ホルダ１３Ａ及び１３Ｂを用いた１回の成長操作によって、これらの基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂに載置された各ｐ型ＧａＡｓ基板上に、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｎ型ＧａＡｌＡｓウィンドウ層がエピタキシャル層として順次形成されて、半導体素子としての発光ダイオード（ＬＥＤ）用の、シングルヘテロ構造のエピタキシャルウェハ２１が同時に２枚作製される。
【００２２】
以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。
（１）基板ホルダが溶液ホルダ１２に平行して２段、基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂとして配置され、これらの基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂが同時に操作されるよう構成されている。このため、溶液ホルダ１２に対する基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂのスライドにより、各基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂの基板載置部に載置された基板１７に、エピタキシャル層を同時に成長させることができる。これにより、基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂの数に対応した２枚のエピタキシャルウェハ２１を１回の成長操作で作製することができ、この結果、液相エピタキシャル成長装置１０の成長効率を向上させることができる。
【００２３】
（２）溶液ホルダ１２には、上段側の基板ホルダ１３Ａに対応して溶液溜１５Ａ及び１６Ａが、下段側の基板ホルダ１３Ｂに対応して溶液ホルダ１５Ｂ及び１６Ｂが設置されている。そして、各基板ホルダ１３Ａ、１３Ｂの基板載置部１８に載置された基板１７に同一のエピタキシャル層を形成するための原料溶液を収容する溶液溜１５Ａと１５Ｂ、溶液溜１６Ａと１６Ｂが、それぞれ連通穴１９、２０を介して互いに連通して設けられている。このため、上段側の基板ホルダ１３Ａに対応して設置された溶液溜１５Ａに原料溶液を供給することで、下段側の基板ホルダ１３Ｂに対応して設置された溶液溜１５Ｂに連通穴１９を介して、溶液溜１５Ａと同一の原料溶液を導くことができる。更に、上段側の基板ホルダ１３Ａに対応して設置された溶液溜１６Ａに原料溶液を供給することで、下段側の基板ホルダ１３Ｂに対応して設置された溶液溜１６Ｂに連通穴２０を介して、溶液溜１６Ａと同一の原料溶液を導くことができる。これらの結果、溶液溜１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂへの原料溶液の供給を容易化できる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
成長治具として、図１に示すように、溶液ホルダに２本の基板ホルダを備え、各基板ホルダの基板載置部に基板をそれぞれ載置して、これら２枚の基板に同時にエピタキシャル成長を実施可能な成長治具を使用した。
【００２５】
この成長治具の２本の基板ホルダの各基板載置部にｐ型ＧａＡｓ基板をセットする。更に、当該成長治具の溶液ホルダにおける溶液溜に、エピタキシャル層の原料であるＧａ、ＧａＡｓ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｔｅを含む溶液を収容する。そして、この成長治具を、液相エピタキシャル成長装置の加熱炉内の所定位置に設置した。
【００２６】
この状態で、水素雰囲気中において上記成長治具を９００℃に加熱し、３時間保持後、７００℃まで１℃／ｍｉｎの割合で降温させた。降温中に上記基板を順次原料溶液に接触させ、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｎ型ＧａＡｌＡｓウィンドウ層を順次エピタキシャル成長させた。得られたＬＥＤ用のエピタキシャルウェハの面内の膜厚、このエピタキシャルウェハから作製されるＬＥＤの発光光度、発光波長を測定した。
【００２７】
比較例として、図５に示すように、溶液ホルダに１本の基板ホルダを備えた成長治具を使用した。この成長治具を用い、上述と同様の条件でエピタキシャル成長を実施して、ＬＥＤ用のエピタキシャルウェハを作製した。そして、得られたエピタキシャルウェハの面内の膜厚、このエピタキシャルウェハから作製されるＬＥＤの発光光度、発光波長を測定した。
【００２８】
表１に上記測定結果を示す。尚、測定に際しては、エピタキシャルウェハの面内の図４に示す５箇所（四隅と中央）において面内膜厚を測定した。即ち、一辺が４０ｍｍのエピタキシャルウェハにおいて、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IIIとの各位置において、当該エピタキシャルウェハの面内膜厚を測定した。そして、当該エピタキシャルウェハの各位置I〜Vから作製されるＬＥＤの発光光度、発光波長を測定した。尚、この図４中の矢印は、基板ホルダのスライド方向を示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
この表１のエピタキシャルウェハ及びＬＥＤの特性結果からわかるように、図５に示す従来の成長治具を用いて作製したエピタキシャルウェハ、及びこのエピタキシャルウェハから作製されるＬＥＤと、図１に示す本実施例の成長治具を用いて作製したエピタキシャルウェハ、及びこのエピタキシャルウェハから作製されるＬＥＤとにおいて、特性的に有意差のないエピタキシャルウェハ及びＬＥＤを作製することができた。従って、本実施例の液相エピタキシャル成長装置における成長治具を用いてエピタキシャル成長を行うことにより、１回の成長で２枚のＬＥＤ用エピタキシャルウェハを、従来（比較例）の成長治具を用いて得られたＬＥＤ用エピタキシャルウェハと有意差なく作製することができ、成長効率を向上させることができた。
【００３１】
以上、本発明を上記実施の形態及び上記実施例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態及び上記実施例では、シングルヘテロ構造のエピタキシャルウェハを作製する液相エピタキシャル成長装置１０について述べたが、ダブルへテロ構造のエピタキシャルウェハを作製する液相エピタキシャル成長装置においても、本発明を適用できる。
【００３２】
即ち、この液相エピタキシャル成長装置では、上段側の基板ホルダに対応して、当該基板ホルダのスライド方向に溶液溜が３個設置され、同様に、下段側の基板ホルダに対応して、当該基板ホルダのスライド方向に溶液溜が３個設置されたものである。この成長装置によれば、例えば、ｐ型ＧａＡｓ基板上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層をエピタキシャル層として順次形成してダブルへテロ構造のエピタキシャルウェハを作製できる。
【００３３】
この成長装置においても、１回の成長で２枚のダブルへテロ構造のＬＥＤ用エピタキシャルウェハを、基板ホルダが１本の従来の成長治具を用いて作製されたダブルヘテロ構造のＬＥＤ用エピタキシャルウェハと有意差なく作製することができ、成長効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る液相エピタキシャル成長装置の一実施形態を示す側断面図である。
【図２】図１のII‐II線に沿う断面図である。
【図３】図１のIII‐III線に沿う断面図である。
【図４】図１または従来（図５）の液相エピタキシャル成長装置にて作製されたエピタキシャルウェハの表面図であり、測定位置を示す図である。
【図５】従来の液相エピタキシャル成長装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  液相エピタキシャル成長装置
１１  成長治具
１２  溶液ホルダ
１３Ａ、１３Ｂ  基板ホルダ
１５Ａ、１６Ａ  溶液溜
１５Ｂ、１６Ｂ  溶液溜
１７  基板
１８  基板載置部
１９、２０  連通穴
【図１】
2007180182.tif 000004
【図２】
2007180182.tif 000005
【図３】
2007180182.tif 000006
【図４】
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【図５】
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