JP2000182978A - Method and apparatus for liquid phase epitaxial growth - Google Patents

Method and apparatus for liquid phase epitaxial growth

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JP2000182978A
JP2000182978A JP10354594A JP35459498A JP2000182978A JP 2000182978 A JP2000182978 A JP 2000182978A JP 10354594 A JP10354594 A JP 10354594A JP 35459498 A JP35459498 A JP 35459498A JP 2000182978 A JP2000182978 A JP 2000182978A
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gap
solution
single crystal
growth
crystal substrate
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Hiroshi Umeda
浩 梅田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress dissociation of a semiconductor single crystal substrate in a high temp. by aerating this substrate composed of a metal and an element more volatile than the metal in a gas atmosphere composed of an easily volatile element, and contacting and chilling it with a semiconductor growing solution composed of a metal and an easily volatile element. SOLUTION: A single crystal substrate 2 composed of a metal e.g. Ga and an more volatile element e.g. P than the metal is set at a room temp. in a growing chamber 1a, a specified quantity of solid Ga and a quantity of GaP enough to supersaturate in Ga are housed in a growing GaP solution housing 6a, the growing chamber 1a and the GaP soln. housing 6a are held in an H atmosphere and heated at the same time to prepare a growing GaP solution 6 of GaP dissolved in the Ga melt, and this soln. 6 is again heated to melt back and then cooled to form an epitaxial layer on the GaP single crystal substrate 2.

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】この発明は、液相エピタキシ
ャル成長方法及び装置に関し、さらに詳しくは、表示パ
ネルの光源等に使用される、例えば高輝度GaP(ガリ
ウム・燐)発光ダイオードのようなデバイスの製造の際
に好適に用いられる液相エピタキシャル成長方法及び装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for liquid phase epitaxial growth, and more particularly to the manufacture of a device such as a high-brightness GaP (gallium-phosphorus) light-emitting diode used for a light source of a display panel. The present invention relates to a liquid phase epitaxial growth method and apparatus suitably used in the above step.

【0002】[0002]

【従来の技術】液相エピタキシャル成長に関し、GaP
発光ダイオードの製造を例に挙げて説明する。GaP発
光ダイオードには、赤色発光及び緑色発光のものが知ら
れているが、屋外表示用としてはN(窒素)ドープGa
P(N:GaP)からなる緑色発光ダイオードが主とし
て用いられる。緑色系のN:GaP発光ダイオードの高
輝度化の手法としては、その発光機構が間接遷移である
ため結晶品位の向上が重要であり、特に、PN接合近傍
についての結晶性向上が第一に挙げられる。
2. Description of the Related Art For liquid phase epitaxial growth, GaP
The manufacture of a light emitting diode will be described as an example. Red and green light emitting diodes are known as GaP light emitting diodes, but N (nitrogen) doped Ga is used for outdoor display.
A green light emitting diode made of P (N: GaP) is mainly used. As a method for increasing the luminance of a green N: GaP light-emitting diode, it is important to improve the crystal quality because the light-emitting mechanism is an indirect transition, and in particular, the first is to improve the crystallinity near the PN junction. Can be

【0003】現在、GaP発光ダイオード用の液相エピ
タキシャル成長では、一度のエピタキシャル成長で数十
枚のGaP単結晶基板への結晶成長を実施している。す
なわち、液相エピタキシャル成長装置の成長室にGaP
単結晶基板を並列に数十枚保持し、その隣の半導体溶液
収容室にはGaとGaPとを収容する。そして、成長室
と半導体溶液収容室とを高温(約1000℃)に加熱し
て、半導体溶液収容室内のGaとGaPとを、溶融した
Gaの融液中にGaPを過飽和状態まで溶解させた成長
用のGaP溶液とし、その後、そのGaP溶液を成長室
内に導入して冷却することにより、GaP単結晶基板上
にGaPの結晶を成長させるようにしている。
At present, in liquid phase epitaxial growth for GaP light emitting diodes, crystal growth is performed on several tens of GaP single crystal substrates by one epitaxial growth. That is, GaP is added to the growth chamber of the liquid phase epitaxial growth apparatus.
Dozens of single crystal substrates are held in parallel, and Ga and GaP are housed in the semiconductor solution housing chamber next to them. Then, the growth chamber and the semiconductor solution storage chamber are heated to a high temperature (about 1000 ° C.) to grow Ga and GaP in the semiconductor solution storage chamber by dissolving GaP in a molten Ga melt to a supersaturated state. Then, the GaP solution is introduced into a growth chamber and cooled to grow a GaP crystal on a GaP single crystal substrate.

【0004】この場合、GaP単結晶基板は、成長室の
加熱前にあらかじめ成長室内にセットされているため、
約1000℃の高温にさらされる。GaPの解離温度は
650℃程度であるため、これ以上の温度になると、G
aP単結晶基板からP(燐)が解離して、GaP単結晶
基板表面にダメージが生じる。
In this case, the GaP single crystal substrate is set in the growth chamber before heating the growth chamber.
Exposure to high temperatures of about 1000 ° C. The dissociation temperature of GaP is about 650 ° C.
P (phosphorus) dissociates from the aP single crystal substrate, causing damage to the surface of the GaP single crystal substrate.

【0005】したがって、通常は、エピタキシャル成長
前にメルトバックによりこのダメージ層を除去させるこ
とで、エピタキシャル成長層の結晶性への影響を小さく
させている。
Therefore, usually, the damage to the crystallinity of the epitaxially grown layer is reduced by removing the damaged layer by melt back before the epitaxial growth.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、GaP
単結晶基板表面のダメージ層を完全に除去するためにメ
ルトバック量を多くさせると、GaP単結晶基板中に含
まれる例えば酸素のようなドーパントが成長用のGaP
溶液に混入して、成長用のGaP溶液を汚染する。ま
た、GaP単結晶基板中のドーパントの影響でエピタキ
シャル層中のキャリア濃度が不安定化するという不具合
がある。
However, GaP
If the amount of melt back is increased to completely remove the damaged layer on the surface of the single crystal substrate, a dopant such as oxygen contained in the GaP single crystal substrate may be removed from the growth GaP.
Contaminating the GaP solution for growth by mixing into the solution. Further, there is a disadvantage that the carrier concentration in the epitaxial layer becomes unstable due to the influence of the dopant in the GaP single crystal substrate.

【0007】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、液相エピタキシャル成長室内で、例えば
GaP単結晶基板にエピタキシャル成長層を形成するの
であれば、GaP単結晶基板をP(燐)からなる気体雰
囲気中に曝気させることにより、高温中での半導体単結
晶基板の解離を抑制させるようにした液相エピタキシャ
ル成長方法及び装置を提供するものである。
The present invention has been made in view of such circumstances. For example, if an epitaxial growth layer is formed on a GaP single crystal substrate in a liquid phase epitaxial growth chamber, the GaP single crystal substrate may be replaced with P (phosphorus). The present invention provides a liquid phase epitaxial growth method and apparatus which suppresses dissociation of a semiconductor single crystal substrate at a high temperature by aerating in a gas atmosphere consisting of:

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、液相エピタ
キシャル成長室内で、金属(類)とその金属(類)より
も易揮発性の元素とからなる半導体単結晶基板を、前記
易揮発性の元素からなる気体雰囲気中に曝気(気中に曝
すこと)させた後、前記金属(類)と前記易揮発性の元
素とからなる半導体の成長用溶液に接触させるとともに
所定温度から冷却してゆくことにより半導体単結晶基板
上にエピタキシャル層を形成することを特徴とする液相
エピタキシャル成長方法である。
According to the present invention, a semiconductor single crystal substrate comprising a metal (s) and an element more volatile than the metals (s) is provided in a liquid phase epitaxial growth chamber. After aeration (exposure to air) in a gaseous atmosphere made of an element, it is brought into contact with a semiconductor growth solution containing the metal (s) and the volatile element and cooled from a predetermined temperature. This is a liquid phase epitaxial growth method characterized by forming an epitaxial layer on a semiconductor single crystal substrate.

【0009】この発明は、また、金属(類)とその金属
(類)よりも易揮発性の元素とからなる半導体単結晶基
板を保持する基板保持手段と、前記金属と前記易揮発性
の元素とからなる半導体の成長用溶液を収容する成長用
溶液収容部と、加熱手段と、半導体単結晶基板を半導体
の成長用溶液に接触させる接触手段と、冷却手段と、基
板保持手段の下方に設けられ半導体の成長用溶液と同じ
溶液を収容する溶液収容部とを備えてなる液相エピタキ
シャル成長装置である。
The present invention is also directed to a substrate holding means for holding a semiconductor single crystal substrate comprising a metal (s) and an element more volatile than the metal (s); A growth solution storage unit for storing a semiconductor growth solution comprising: a heating unit; a contact unit configured to contact the semiconductor single crystal substrate with the semiconductor growth solution; a cooling unit; and a cooling unit; And a solution accommodating section for accommodating the same solution as the semiconductor growth solution.

【0010】この発明によれば、金属とその金属よりも
易揮発性の元素とからなる半導体単結晶基板を、易揮発
性の元素からなる気体雰囲気中に曝気させるので、半導
体単結晶基板の解離を抑制することができ、半導体単結
晶基板表面のダメージ層を少なくすることができる。ま
た、これによりメルトバック量を少なくできるので、エ
ピタキシャル成長層のキャリア濃度の安定化を図ること
ができるとともに、半導体単結晶基板内部に存在する不
純物の影響を抑制させることができ、従来よりも高輝度
な発光ダイオードを製造することができる。
According to the present invention, the semiconductor single crystal substrate composed of the metal and the element more volatile than the metal is aerated in the gas atmosphere composed of the more volatile element. And a damage layer on the surface of the semiconductor single crystal substrate can be reduced. In addition, since the amount of melt back can be reduced, the carrier concentration of the epitaxial growth layer can be stabilized, and the influence of impurities existing inside the semiconductor single crystal substrate can be suppressed. A light emitting diode can be manufactured.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】この発明の液相エピタキシャル成
長方法は、ティッピング法(傾斜法)、ディッピング
法、スライドボート法等のいずれの方法を用いる液相エ
ピタキシャル成長装置であっても適用することが可能で
ある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The liquid phase epitaxial growth method of the present invention can be applied to a liquid phase epitaxial growth apparatus using any method such as a tipping method (tilting method), a dipping method, and a slide boat method. is there.

【0012】この発明において、半導体単結晶基板は、
金属(類)とその金属(類)よりも易揮発性の元素とか
らなるものであればよく、含まれる金属は単数であって
も複数であってもよい。
In the present invention, the semiconductor single crystal substrate is
What is necessary is just to consist of a metal (class) and an element more volatile than the metal (class), and the contained metal may be singular or plural.

【0013】すなわち、本発明の半導体単結晶基板は、
単一の金属(例えばGa、Inなど)とその金属よりも
易揮発性(揮発し易い)の元素(例えばAs、Pなど)
からなる半導体単結晶基板と、複数の金属(例えばGa
In、AlGaInなど)とそれらの金属よりも易揮発
性の元素(例えばAs、Pなど)からなる半導体単結晶
基板とを含むものである。
That is, the semiconductor single crystal substrate of the present invention comprises:
A single metal (eg, Ga, In, etc.) and an element that is more volatile (easily volatilized) than that metal (eg, As, P, etc.)
And a plurality of metals (eg, Ga
In, AlGaIn, etc.) and a semiconductor single crystal substrate made of an element more volatile than those metals (eg, As, P, etc.).

【0014】具体的には、半導体単結晶基板としては、
GaP単結晶基板、GaAs単結晶基板、InP単結晶
基板、GaSb単結晶基板、GaInP単結晶基板、A
lGaInP単結晶基板等の各種の単結晶基板を適用す
ることができる。
Specifically, as a semiconductor single crystal substrate,
GaP single crystal substrate, GaAs single crystal substrate, InP single crystal substrate, GaSb single crystal substrate, GaInP single crystal substrate, A
Various single crystal substrates such as an lGaInP single crystal substrate can be used.

【0015】この発明において、半導体単結晶基板に対
する、易揮発性の元素からなる気体雰囲気中の曝気は、
半導体単結晶基板の下方に半導体の成長用溶液と同じ溶
液を配置して液相エピタキシャル成長室を所定温度に加
熱することにより行われることが望ましい。
In the present invention, aeration of a semiconductor single crystal substrate in a gaseous atmosphere composed of a volatile element is performed as follows:
It is desirable that the same solution as the semiconductor growth solution is arranged below the semiconductor single crystal substrate and the liquid phase epitaxial growth chamber is heated to a predetermined temperature.

【0016】例えば、半導体単結晶基板としてGaP単
結晶基板を、半導体の成長用溶液としてGa(ガリウ
ム)の融液中にGaPを溶解させたGaP溶液を適用す
ることができるが、このようにGaP単結晶基板を用い
た場合には、Gaよりも易揮発性の元素はP(燐)であ
るため、GaP単結晶基板を適度なP(燐)気体雰囲気
中に曝気させることができる。
For example, a GaP single crystal substrate can be used as a semiconductor single crystal substrate, and a GaP solution in which GaP is dissolved in a melt of Ga (gallium) can be used as a semiconductor growth solution. When a single crystal substrate is used, P (phosphorus) is an element more volatile than Ga, so that a GaP single crystal substrate can be aerated in an appropriate P (phosphorus) gas atmosphere.

【0017】以下、図面に示す実施の形態に基づいてこ
の発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定
されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. Note that the present invention is not limited to this.

【0018】図1は本発明による液相エピタキシャル成
長装置の一実施例の構成を示す説明図である。本液相エ
ピタキシャル成長装置は、横型炉タイプの基板回転型の
エピタキシャル成長用カーボン製ボートであり、(b)
は正面図を、(a)は側面図をそれぞれ示している。本
実施例では、緑色GaP(ガリウム・燐)発光ダイオー
ドを製造する際に適用される液相エピタキシャル成長に
ついて説明する。
FIG. 1 is an explanatory view showing the configuration of an embodiment of a liquid phase epitaxial growth apparatus according to the present invention. This liquid phase epitaxial growth apparatus is a horizontal furnace type substrate rotating type carbon boat for epitaxial growth, and (b)
Shows a front view, and (a) shows a side view. In the present embodiment, liquid phase epitaxial growth applied when manufacturing a green GaP (gallium / phosphorus) light emitting diode will be described.

【0019】図において、1は液相エピタキシャル成長
装置の本体、1aは成長室、2は成長室1a内に保持さ
れたGaP単結晶基板、3はカーボン製の基板保持用治
具、4は基板回転用治具、5は雰囲気形成用溶液収容
部、6は成長用GaP溶液、6aは成長用GaP溶液収
容部である。
In the figure, 1 is a main body of a liquid phase epitaxial growth apparatus, 1a is a growth chamber, 2 is a GaP single crystal substrate held in the growth chamber 1a, 3 is a jig for holding a substrate made of carbon, and 4 is a substrate rotating jig. Reference numeral 5 denotes an atmosphere forming solution storage unit, 6 denotes a growth GaP solution, and 6a denotes a growth GaP solution storage unit.

【0020】GaP単結晶基板2は、3本の基板保持用
治具3により保持され、複数枚セットされる。本実施例
では6枚が同時にセットされている。GaP単結晶基板
2は、基板回転用治具4によって基板保持用治具3と共
に、図中矢印Aまたはその逆の方向に回転することが可
能である。
The GaP single crystal substrate 2 is held by three substrate holding jigs 3 and a plurality of the substrates are set. In this embodiment, six sheets are set at the same time. The GaP single crystal substrate 2 can be rotated together with the substrate holding jig 3 by the substrate rotating jig 4 in the direction of the arrow A in the drawing or in the opposite direction.

【0021】エピタキシャル成長層の形成に際しては、
まず、GaP単結晶基板2を室温で成長室1a内にセッ
トするとともに、成長用GaP溶液収容部6aに、所定
量の固体状のGa(ガリウム)と、そのGa中で過飽和
状態となるだけの充分な量のGaPとを収容する。Ga
PにはN型ドーパント、例えばテルルを添加しておく。
In forming the epitaxial growth layer,
First, the GaP single crystal substrate 2 is set in the growth chamber 1a at room temperature, and a predetermined amount of solid Ga (gallium) and only a supersaturated Ga in the Ga are placed in the growth GaP solution accommodating portion 6a. It contains a sufficient amount of GaP. Ga
An N-type dopant, for example, tellurium is added to P.

【0022】そして、成長室1aとGaP溶液収容部6
aとを水素雰囲気に保持しながら同時に加熱する。加熱
には公知の加熱装置を用いる。これにより、成長用Ga
P溶液収容部6a内に収容されたGaとGaPは溶融し
て液体状になり、Gaの融液中にGaPが溶解された成
長用GaP溶液6となる。この成長用GaP溶液6を約
1000℃まで加熱して恒温状態に保持することによ
り、GaPをGaの融液中に過飽和状態まで溶解させ
る。
Then, the growth chamber 1a and the GaP solution container 6
and a while heating in a hydrogen atmosphere. A known heating device is used for heating. Thereby, the Ga for growth
Ga and GaP accommodated in the P solution accommodating portion 6a are melted into a liquid state, and become a growth GaP solution 6 in which GaP is dissolved in a melt of Ga. The GaP solution 6 for growth is heated to about 1000 ° C. and kept at a constant temperature, thereby dissolving GaP in the melt of Ga to a supersaturated state.

【0023】成長用GaP溶液6とGaP単結晶基板2
が約1000℃の恒温状態になると、成長用GaP溶液
6を、図中右方向から治具(図示しない)により押圧す
ることにより液面を上昇させ、図中矢印Bで示すように
成長室1a内に導入する。成長用GaP溶液6を治具に
より押圧する装置は公知の装置を用いる。成長室1aと
成長用GaP溶液収容部6aとの境界部の上部には、網
目状の濾過装置を備えた成長ソース注入口(図示しな
い)が設けられており、成長用GaP溶液6は、この成
長ソース注入口を介して濾過されて成長室1a内に導入
される。
GaP solution 6 for growth and GaP single crystal substrate 2
Is kept at a constant temperature of about 1000 ° C., the liquid level is raised by pressing the growth GaP solution 6 from the right in the figure with a jig (not shown), and the growth chamber 1a is indicated by an arrow B in the figure. Introduce within. As a device for pressing the growth GaP solution 6 by a jig, a known device is used. Above the boundary between the growth chamber 1a and the growth GaP solution accommodating section 6a, a growth source inlet (not shown) provided with a mesh-like filtration device is provided. The solution is filtered through the growth source inlet and introduced into the growth chamber 1a.

【0024】そして、成長用GaP溶液6をさらに加熱
してメルトバックを行った後、公知の冷却装置により、
成長用GaP溶液6を冷却し、GaP単結晶基板2上に
エピタキシャル層を形成する。GaP単結晶基板2は、
冷却中、基板回転用治具4によって図1に示す矢印Aま
たはその逆の方向に回転される。
After the growth GaP solution 6 is further heated and melt-backed, the well-known cooling device is used.
The GaP solution for growth 6 is cooled to form an epitaxial layer on the GaP single crystal substrate 2. The GaP single crystal substrate 2
During cooling, the substrate is rotated by the substrate rotating jig 4 in the direction of arrow A shown in FIG.

【0025】このGaP発光ダイオード用液相エピタキ
シャル成長では、P型層形成は蒸気化させた、たとえば
Zn(亜鉛)のようなP型ドーパントを結晶成長過程の
途中で成長用GaP溶液6に供給する。このため、成長
室1aの上部は開放されている。
In the liquid phase epitaxial growth for the GaP light emitting diode, a P-type layer is formed by supplying a vaporized P-type dopant such as Zn (zinc) to the growth GaP solution 6 during the crystal growth process. Therefore, the upper part of the growth chamber 1a is open.

【0026】成長室1aの下部に設けられた雰囲気形成
用溶液収容部5には、雰囲気形成用溶液が収容されてい
る。本実施例では、雰囲気形成用溶液として成長用Ga
P溶液6と同じものを用いた。なお、これらの溶液のG
aP濃度は温度に依存し、成長室1aは成長用GaP溶
液収容部6aと同じ温度であるため、雰囲気形成用溶液
は成長用GaP溶液6と同じGaP濃度で推移する。
An atmosphere forming solution is stored in an atmosphere forming solution storage section 5 provided below the growth chamber 1a. In this embodiment, the growth Ga is used as the atmosphere forming solution.
The same as P solution 6 was used. In addition, G of these solutions
The aP concentration depends on the temperature, and since the growth chamber 1a is at the same temperature as the growth GaP solution accommodating portion 6a, the atmosphere forming solution changes at the same GaP concentration as the growth GaP solution 6.

【0027】本液相エピタキシャル成長装置の結晶成長
に関する温度プログラムを図2に示す。上述したよう
に、N型ドーパントを添加した成長用GaP溶液6を1
000℃にて飽和させる。次いで、成長用GaP溶液6
を成長室1a内に導入して、成長用GaP溶液6にGa
P単結晶基板2を浸漬させ、さらに、約5℃温度上昇さ
せ、GaP単結晶基板2をメルトバックさせる。このメ
ルトバックによりGaP単結晶基板2表面のダメージ層
を除去する。
FIG. 2 shows a temperature program for crystal growth of the present liquid phase epitaxial growth apparatus. As described above, the growth GaP solution 6 to which the N-type dopant is added is
Saturate at 000 ° C. Next, the GaP solution for growth 6
Is introduced into the growth chamber 1a, and Ga is added to the GaP solution 6 for growth.
The P single crystal substrate 2 is immersed, and the temperature is further increased by about 5 ° C. to melt back the GaP single crystal substrate 2. The damage layer on the surface of the GaP single crystal substrate 2 is removed by this melt back.

【0028】その後、900℃まで一定の冷却速度、例
えば0.5℃/minで徐冷させて、GaP単結晶基板
2上にN型GaPエピタキシャル層を形成させる。90
0℃で約60分温度保持させ、この時、P型ドーパント
を添加するために、蒸気化させたZn(亜鉛)を成長用
GaP溶液6上に供給し、成長用GaP溶液6内にZn
(亜鉛)が含まれるようにする。この後、再び一定の冷
却速度、例えば1.0℃/minで徐冷し、850℃ま
で成長させる。この間、Zn(亜鉛)は一定量を成長用
GaP溶液6上に供給し続け、成長用GaP溶液6から
の蒸気化を抑制させる。
Thereafter, the N-type GaP epitaxial layer is formed on the GaP single crystal substrate 2 by gradually cooling it to 900 ° C. at a constant cooling rate, for example, 0.5 ° C./min. 90
The temperature was maintained at 0 ° C. for about 60 minutes. At this time, vaporized Zn (zinc) was supplied onto the GaP solution 6 for growth in order to add a P-type dopant.
(Zinc). Thereafter, it is gradually cooled again at a constant cooling rate, for example, 1.0 ° C./min, and is grown to 850 ° C. During this time, a constant amount of Zn (zinc) is continuously supplied onto the growth GaP solution 6 to suppress vaporization from the growth GaP solution 6.

【0029】この850℃の段階で結晶の成長はほとん
ど停止するため、成長用GaP溶液6にGaP単結晶基
板2を浸漬させたまま温度の低下を待ち、GaP単結晶
基板2を取り出す。
At this temperature of 850 ° C., since the crystal growth is almost stopped, the GaP single crystal substrate 2 is taken out while the GaP single crystal substrate 2 is immersed in the growth GaP solution 6 and the temperature is lowered.

【0030】そして、GaP単結晶基板2上にエピタキ
シャル成長によってGaPの結晶を成長させたGaP発
光ダイオード用ウエハを得た後、このGaP発光ダイオ
ード用ウエハ表面より直径600μmのグルービング加
工を行い、発光出力等の検査を実施する。
After obtaining a wafer for a GaP light emitting diode on which a GaP crystal is grown by epitaxial growth on a GaP single crystal substrate 2, a grooving process with a diameter of 600 μm is performed from the surface of the wafer for a GaP light emitting diode to obtain a light emission output and the like. Carry out inspections.

【0031】次に、エピタキシャル成長開始前におい
て、成長室1aを成長用GaP溶液収容室6aとともに
加熱する際、成長室1a内を、GaP単結晶基板2に含
まれるGaよりも易揮発性のP(燐)の雰囲気に保持す
る点について詳述する。
Next, before the epitaxial growth is started, when the growth chamber 1a is heated together with the growth GaP solution accommodating chamber 6a, the inside of the growth chamber 1a contains P (which is more volatile than Ga contained in the GaP single crystal substrate 2). The point of maintaining the atmosphere of (phosphorus) will be described in detail.

【0032】成長開始前には、成長用GaP溶液6を充
分に飽和させるために1000℃の状態で恒温保持させ
るが、この時は、まだGaP単結晶基板2は成長用Ga
P溶液6に浸漬されていない。この恒温保持中、成長用
GaP溶液収容室6aに収容された成長用GaP溶液6
内のP(燐)は蒸気化する。この成長用GaP溶液6か
ら蒸気化したP(燐)は、水素の雰囲気ガス気流により
成長室1a内には拡散しない。
Prior to the start of growth, the growth GaP solution 6 is kept at a constant temperature of 1000 ° C. in order to sufficiently saturate the growth GaP solution 6.
Not immersed in P solution 6. During this constant temperature holding, the growth GaP solution 6 accommodated in the growth GaP solution accommodation chamber 6a.
P (phosphorus) inside is vaporized. P (phosphorus) vaporized from the growth GaP solution 6 does not diffuse into the growth chamber 1a due to a hydrogen atmosphere gas flow.

【0033】これと同時に、成長室1a内のGaP単結
晶基板2中のP(燐)も解離する。そして、成長室1a
の底部に設けられた雰囲気形成用溶液収容部5に収容さ
れている雰囲気形成用溶液もまた、恒温保持期間中に充
分に飽和し、P(燐)が蒸発する。この時、蒸発したP
(燐)は図中上方へ拡散するため、成長室1a内が、雰
囲気形成用溶液の恒温保持温度Tmax (1000℃)か
ら定まる適切なP(燐)圧雰囲気となる。本実施例にお
いては、このP(燐)圧は103 〜104 Paの間であ
った。なお、このとき、GaP単結晶基板2を、基板回
転用治具4によって図1に示す矢印Aまたはその逆の方
向に回転するようにしてもよい。
At the same time, P (phosphorus) in the GaP single crystal substrate 2 in the growth chamber 1a is also dissociated. And the growth room 1a
The atmosphere-forming solution contained in the atmosphere-forming solution containing section 5 provided at the bottom is also sufficiently saturated during the constant temperature holding period, and P (phosphorus) evaporates. At this time, the evaporated P
Since (phosphorus) diffuses upward in the figure, the inside of the growth chamber 1a becomes an appropriate P (phosphorus) pressure atmosphere determined from the constant temperature holding temperature T max (1000 ° C.) of the atmosphere forming solution. In this embodiment, the P (phosphorus) pressure was between 10 3 and 10 4 Pa. At this time, the GaP single crystal substrate 2 may be rotated by the substrate rotation jig 4 in the direction of the arrow A shown in FIG.

【0034】このように、成長室1aが最初の恒温保持
温度Tmax (1000℃)になるまで、つまり液相エピ
タキシャル成長の開始前までは、成長室1a内にセット
された複数枚のGaP単結晶基板2は、P(燐)のガス
雰囲気中に保持される。したがって、これによりGaP
単結晶基板2からのP(燐)の解離は抑制される。
As described above, a plurality of GaP single crystals set in the growth chamber 1a are kept until the growth chamber 1a reaches the initial constant temperature T max (1000 ° C.), that is, before the start of the liquid phase epitaxial growth. The substrate 2 is kept in a P (phosphorus) gas atmosphere. Therefore, this allows GaP
Dissociation of P (phosphorus) from single crystal substrate 2 is suppressed.

【0035】しかし、このP(燐)の解離が抑制された
としても、GaP単結晶基板2の表面には、わずかでは
あるが、恒温保持温度になるまでの間にダメージ層が形
成される。このため、成長用GaP溶液6にGaP単結
晶基板2を浸漬させた後、温度を5℃上昇させてメルト
バックを行わせ、GaP単結晶基板2の表面に形成され
たダメージ層を除去するようにしている。
However, even if the dissociation of P (phosphorus) is suppressed, a damage layer is slightly formed on the surface of the GaP single crystal substrate 2 until the temperature reaches a constant temperature. Therefore, after dipping the GaP single crystal substrate 2 in the GaP solution 6 for growth, the temperature is increased by 5 ° C. to perform meltback, and the damaged layer formed on the surface of the GaP single crystal substrate 2 is removed. I have to.

【0036】このようにして、GaP単結晶基板2を成
長室1a内に保持する時、あらかじめ成長室1aの底部
の雰囲気形成用溶液収容部5に雰囲気形成用溶液を収容
しておく。これにより成長室1a内のP(燐)圧は一定
の値に保たれる。雰囲気形成用溶液に成長用GaP溶液
6と同じものを用いるのは、成長室1a内に成長用Ga
P溶液6を導入した後の成長用GaP溶液6の性質を変
えないためである。
As described above, when the GaP single crystal substrate 2 is held in the growth chamber 1a, the atmosphere forming solution is stored in the atmosphere forming solution storage section 5 at the bottom of the growth chamber 1a in advance. As a result, the P (phosphorus) pressure in the growth chamber 1a is maintained at a constant value. The reason why the same solution as the growth GaP solution 6 is used as the atmosphere forming solution is that the growth Ga solution is provided in the growth chamber 1a.
This is because the properties of the growth GaP solution 6 after the introduction of the P solution 6 are not changed.

【0037】この液相エピタキシャル成長によって得ら
れたGaP発光ダイオード用ウエハのグルービング光出
力を、雰囲気形成用溶液を配置した場合と配置しなかっ
た場合とで比較した場合、前者が後者より20%大きい
結果を得た。なお、このとき顕著なスペクトル変化はみ
られなかった。
When the grooving light output of the GaP light emitting diode wafer obtained by the liquid phase epitaxial growth is compared with the case where the atmosphere forming solution is arranged and the case where the atmosphere forming solution is not arranged, the former is larger than the latter by 20%. I got At this time, no remarkable spectrum change was observed.

【0038】この比較では、雰囲気形成用溶液を配置し
た場合も配置しなかった場合も同じ温度プログラムで結
晶成長を行った。したがって、上記グルービング光出力
の差は、成長用GaP溶液6を成長室1a内に導入する
前に生じたGaP単結晶基板2表面のダメージ層の影響
によるものと考えられ、本発明にてこのGaP単結晶基
板2表面のダメージ層が抑制されたことは明らかであ
る。
In this comparison, the crystal growth was performed with the same temperature program regardless of whether the solution for forming the atmosphere was provided or not. Therefore, it is considered that the difference in the grooving light output is due to the influence of the damage layer on the surface of the GaP single crystal substrate 2 generated before the growth GaP solution 6 is introduced into the growth chamber 1a. It is clear that the damage layer on the surface of the single crystal substrate 2 was suppressed.

【0039】このように、従来においては、通常、Ga
P単結晶基板が成長用GaP溶液に浸漬されるまでは、
GaP単結晶基板は約1000℃の恒温雰囲気中に露出
されており、この時、P(燐)が蒸気化してGaP単結
晶基板面の深さ方向にダメージが入るが、本発明によれ
ば、成長室内に雰囲気形成用溶液を配置して、成長室内
を適切なP(燐)雰囲気に保持するので、これによりG
aP単結晶基板からのP(燐)の解離を防止して、Ga
P単結晶基板表面のダメージ層を抑制することができ
る。また、このダメージ層の抑制により、メルトバック
量を少なくできるので、エピタキシャル成長層のキャリ
ア濃度の安定化を図ることができるとともに、GaP単
結晶基板内部に存在する不純物の影響を抑制させること
ができ、従来よりも高輝度なGaP発光ダイオードを製
造することが可能となる。
As described above, conventionally, Ga
Until the P single crystal substrate is immersed in the growth GaP solution,
The GaP single crystal substrate is exposed in a constant temperature atmosphere of about 1000 ° C. At this time, P (phosphorus) is vaporized and damage is caused in the depth direction of the GaP single crystal substrate surface. An atmosphere forming solution is arranged in the growth chamber, and the growth chamber is maintained at an appropriate P (phosphorus) atmosphere.
Preventing dissociation of P (phosphorus) from aP single crystal substrate
The damage layer on the surface of the P single crystal substrate can be suppressed. In addition, since the amount of melt back can be reduced by suppressing the damage layer, the carrier concentration of the epitaxial growth layer can be stabilized, and the influence of impurities existing inside the GaP single crystal substrate can be suppressed. It is possible to manufacture a GaP light emitting diode with higher brightness than before.

【0040】なお、上記の実施例においては、GaP単
結晶基板上にGaPの結晶を成長させる例を説明した
が、基板と次に成長させるエピタキシャル層が同組織で
あれば、どのようなエピタキシャル層を成長させる場合
でも本発明を適用することができる。例えばGaAs単
結晶基板上にGaAsの結晶を成長させる場合であれば
成長室をAs雰囲気に、InP単結晶基板上にInPの
結晶を成長させる場合であれば成長室をP雰囲気に、G
aSb単結晶基板上にGaSbの結晶を成長させる場合
であれば成長室をSb雰囲気に、それぞれ保持するよう
にすればよい。
In the above embodiment, an example of growing a GaP crystal on a GaP single crystal substrate has been described. However, if the substrate and the epitaxial layer to be grown next have the same structure, any epitaxial layer can be used. The present invention can be applied even when growing. For example, when growing a GaAs crystal on a GaAs single crystal substrate, the growth chamber is in an As atmosphere, and when growing an InP crystal on an InP single crystal substrate, the growth chamber is in a P atmosphere.
In the case of growing a GaSb crystal on an aSb single crystal substrate, the growth chambers may be maintained in an Sb atmosphere.

【0041】[0041]

【発明の効果】この発明によれば、半導体単結晶基板表
面のダメージ層を抑制することができる。また、このダ
メージ層の抑制によりメルトバック量を少なくできるの
で、エピタキシャル成長層のキャリア濃度の安定化を図
ることができるとともに、半導体単結晶基板内部に存在
する不純物の影響を抑制させることができ、例えば発光
ダイオードの製造に適用した場合には、従来よりも高輝
度な発光ダイオードを製造することが可能となる。
According to the present invention, a damage layer on the surface of a semiconductor single crystal substrate can be suppressed. In addition, since the amount of melt back can be reduced by suppressing the damage layer, the carrier concentration of the epitaxial growth layer can be stabilized, and the influence of impurities existing inside the semiconductor single crystal substrate can be suppressed. When applied to the manufacture of light-emitting diodes, it is possible to manufacture light-emitting diodes with higher brightness than before.

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

【図1】本発明による液相エピタキシャル成長装置の一
実施例の構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an embodiment of a liquid phase epitaxial growth apparatus according to the present invention.

【図2】本発明の液相エピタキシャル成長装置の結晶成
長に関する温度プログラムを示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a temperature program relating to crystal growth of the liquid phase epitaxial growth apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 液相エピタキシャル成長装置の本体 1a 成長室 2 GaP単結晶基板 3 基板保持用治具 4 基板回転用治具 5 雰囲気形成用溶液収容部 6 成長用GaP溶液 6a 成長用GaP溶液収容部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body of liquid phase epitaxial growth apparatus 1a Growth chamber 2 GaP single crystal substrate 3 Substrate holding jig 4 Substrate rotation jig 5 Atmosphere forming solution storage unit 6 Growth GaP solution 6a Growth GaP solution storage unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G077 AA03 BE43 CG01 EA01 ED06 EG07 EG20 QA02 QA38 QA71 QA72 5F053 AA01 AA02 AA03 AA21 AA22 AA23 AA25 AA26 AA48 BB01 BB02 BB03 BB08 BB12 BB14 BB52 BB54 DD03 DD07 DD08 DD11 DD20 FF01 GG01 HH01 HH04 JJ01 JJ03 KK04 KK08 LL01 LL02 PP04 RR01 RR03 RR11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G077 AA03 BE43 CG01 EA01 ED06 EG07 EG20 QA02 QA38 QA71 QA72 5F053 AA01 AA02 AA03 AA21 AA22 AA23 AA25 AA26 AA48 BB01 BB02 BB12 BB52 DD01 DD02 HH04 JJ01 JJ03 KK04 KK08 LL01 LL02 PP04 RR01 RR03 RR11

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液相エピタキシャル成長室内で、金属
(類)とその金属(類)よりも易揮発性の元素とからな
る半導体単結晶基板を、前記易揮発性の元素からなる気
体雰囲気中に曝気させた後、前記金属(類)と前記易揮
発性の元素とからなる半導体の成長用溶液に接触させる
とともに所定温度から冷却してゆくことにより半導体単
結晶基板上にエピタキシャル層を形成することを特徴と
する液相エピタキシャル成長方法。
In a liquid phase epitaxial growth chamber, a semiconductor single crystal substrate made of a metal (s) and an element more volatile than the metal (s) is aerated in a gas atmosphere composed of the volatile element. After that, forming an epitaxial layer on a semiconductor single crystal substrate by contacting with a solution for growing a semiconductor comprising the metal (s) and the volatile element and cooling from a predetermined temperature. Characteristic liquid phase epitaxial growth method.
【請求項2】 前記易揮発性の元素からなる気体雰囲気
中の曝気が、前記半導体単結晶基板の下方に前記半導体
の成長用溶液と同じ溶液を配置して液相エピタキシャル
成長室を所定温度に加熱することにより行われる請求項
1記載の液相エピタキシャル成長方法。
2. Aeration in a gaseous atmosphere comprising a volatile element, the same solution as the semiconductor growth solution is arranged below the semiconductor single crystal substrate to heat the liquid phase epitaxial growth chamber to a predetermined temperature. The liquid phase epitaxial growth method according to claim 1, wherein the method is performed.
【請求項3】 前記半導体単結晶基板がGaP単結晶基
板からなり、前記半導体の成長用溶液がGaの融液中に
GaPを溶解させたGaP溶液からなり、前記易揮発性
の元素がP(燐)からなる請求項1記載の液相エピタキ
シャル成長方法。
3. The semiconductor single crystal substrate comprises a GaP single crystal substrate, the semiconductor growth solution comprises a GaP solution in which GaP is dissolved in a Ga melt, and the volatile element is P ( 2. The liquid phase epitaxial growth method according to claim 1, comprising phosphorus.
【請求項4】 前記半導体単結晶基板と前記半導体の成
長用溶液との接触が、前記半導体単結晶基板を保持した
液相エピタキシャル成長室内に前記半導体の成長用溶液
を導入することにより行われる請求項1記載の液相エピ
タキシャル成長方法。
4. The semiconductor single crystal substrate is brought into contact with the semiconductor growth solution by introducing the semiconductor growth solution into a liquid phase epitaxial growth chamber holding the semiconductor single crystal substrate. 2. The liquid phase epitaxial growth method according to 1.
【請求項5】 前記所定温度が約1000℃である請求
項1または2記載の液相エピタキシャル成長方法。
5. The liquid phase epitaxial growth method according to claim 1, wherein the predetermined temperature is about 1000 ° C.
【請求項6】 金属(類)とその金属(類)よりも易揮
発性の元素とからなる半導体単結晶基板を保持する基板
保持手段と、前記金属と前記易揮発性の元素とからなる
半導体の成長用溶液を収容する成長用溶液収容部と、加
熱手段と、半導体単結晶基板を半導体の成長用溶液に接
触させる接触手段と、冷却手段と、基板保持手段の下方
に設けられ半導体の成長用溶液と同じ溶液を収容する溶
液収容部とを備えてなる液相エピタキシャル成長装置。
6. A substrate holding means for holding a semiconductor single crystal substrate comprising a metal (s) and an element more volatile than the metal (s), and a semiconductor comprising the metal and the volatile element A growth solution accommodating section for accommodating a growth solution for the semiconductor, a heating means, a contact means for bringing the semiconductor single crystal substrate into contact with the semiconductor growth solution, a cooling means, and a semiconductor growth means provided below the substrate holding means. Liquid phase epitaxial growth apparatus comprising: a solution accommodating section accommodating the same solution as a solution for use.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012500172A (en) * 2008-08-15 2012-01-05 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド Sheet thickness control

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JP2012500172A (en) * 2008-08-15 2012-01-05 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド Sheet thickness control

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