JP2538009B2 - 液相エピキタシャル成長方法 - Google Patents
液相エピキタシャル成長方法Info
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- JP2538009B2 JP2538009B2 JP63299860A JP29986088A JP2538009B2 JP 2538009 B2 JP2538009 B2 JP 2538009B2 JP 63299860 A JP63299860 A JP 63299860A JP 29986088 A JP29986088 A JP 29986088A JP 2538009 B2 JP2538009 B2 JP 2538009B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- epitaxial growth
- liquid phase
- growth method
- semiconductor
- melt
- Prior art date
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、均一で厚いエピタキシャル成長層を得るた
めの液相エピタキシャル成長方法に関するものである。
めの液相エピタキシャル成長方法に関するものである。
従来の技術 発光ダイオード（LED）等の発光半導体装置は、パイ
ロットランプや数字表示器などの表示用光源としてだけ
でなく、光ファイバ通信などの光伝送用光源や、LEDプ
リンタ等の書き込み用光源などに広く用いられている。
ロットランプや数字表示器などの表示用光源としてだけ
でなく、光ファイバ通信などの光伝送用光源や、LEDプ
リンタ等の書き込み用光源などに広く用いられている。
LEDの製造に当たっては、所定の半導体基板上に適当
な厚さのエピタキシャル層を均一に成長させることが必
要となる。この成長法としては、液相エピタキシャル成
長法が一般に適用されており、この場合、所定の高温下
においた金属溶媒中に、成長させようとする半導体の構
成元素を飽和状態まで溶かし込んだ溶液に、エピタキシ
ャル成長用半導体基板を接触させたのち徐冷する。そう
すると、過飽和となった分の溶質元素が半導体基板上に
結晶化する。
な厚さのエピタキシャル層を均一に成長させることが必
要となる。この成長法としては、液相エピタキシャル成
長法が一般に適用されており、この場合、所定の高温下
においた金属溶媒中に、成長させようとする半導体の構
成元素を飽和状態まで溶かし込んだ溶液に、エピタキシ
ャル成長用半導体基板を接触させたのち徐冷する。そう
すると、過飽和となった分の溶質元素が半導体基板上に
結晶化する。
第２図は従来技術によるエピタキシャル成長方法を説
明するためのもので、カーボン製ボートのスライド部２
に水平位に保持された半導体基板３は、スライド部２が
操作棒４によって水平移動することによって、飽和また
は過飽和の状態にあるエピタキシャル成長用溶融液５〜
７（以下単に溶融液という）に順次に接触し、複数のエ
ピタキシャル成長層が得られる。この成長方法では、添
加する不純物の種類を各溶融液で異ならしめておくこと
により、PN接合を容易に得ることができる。また、溶融
液に含まれる溶質組成を変えておくことによっては、異
種半導体によるPNヘテロ接合を得ることができる。この
成長方法は、薄膜層の厚さ制御が容易であるので、ダブ
ルヘテロ接合LEDや、半導体レーザなどの光半導体装置
の製造にも適用されている。なお、図中の８はボートの
固定部、９は熱電対を示す。
明するためのもので、カーボン製ボートのスライド部２
に水平位に保持された半導体基板３は、スライド部２が
操作棒４によって水平移動することによって、飽和また
は過飽和の状態にあるエピタキシャル成長用溶融液５〜
７（以下単に溶融液という）に順次に接触し、複数のエ
ピタキシャル成長層が得られる。この成長方法では、添
加する不純物の種類を各溶融液で異ならしめておくこと
により、PN接合を容易に得ることができる。また、溶融
液に含まれる溶質組成を変えておくことによっては、異
種半導体によるPNヘテロ接合を得ることができる。この
成長方法は、薄膜層の厚さ制御が容易であるので、ダブ
ルヘテロ接合LEDや、半導体レーザなどの光半導体装置
の製造にも適用されている。なお、図中の８はボートの
固定部、９は熱電対を示す。
第３図に示す従来技術では、半導体基板３がカーボン
製ボートのスライド部２内に垂直位に保持される。スラ
イド部２内に複数の半導体基板３を所定間隔で配設する
ので、多数の半導体基板３に対するエピタキシャル成長
を一度に行なうことができる。なお、図中の10は廃液口
を示す。
製ボートのスライド部２内に垂直位に保持される。スラ
イド部２内に複数の半導体基板３を所定間隔で配設する
ので、多数の半導体基板３に対するエピタキシャル成長
を一度に行なうことができる。なお、図中の10は廃液口
を示す。
LEDなどの発光半導体装置の高効率化，高出力化の要
望にこたえるべく、様々な素子構造が提案されている。
禁制帯幅の狭い活性層を禁制帯幅の広いクラッド層で挟
み込んだダブルヘテロ接合では、注入キャリアの拡散を
抑えて内部の発光効率を増大させることができる。ま
た、発光領域の禁制帯幅に対してエピタキシャル成長用
半導体基板の禁制帯幅が狭い場合は、半導体基板側への
発光がすべて吸収されるのを防ぐべく、エピタキシャル
成長後の半導体基板をエッチング等によって除去するこ
とも行なわれている。この場合、基板除去後のとり扱い
を容易にするために、エピタキシャル成長の総厚を少な
くとも100μｍにする必要があり、エピタキシャル成長
層を厚く、かつ均一に形成できる技術の開発が望まれ
る。
望にこたえるべく、様々な素子構造が提案されている。
禁制帯幅の狭い活性層を禁制帯幅の広いクラッド層で挟
み込んだダブルヘテロ接合では、注入キャリアの拡散を
抑えて内部の発光効率を増大させることができる。ま
た、発光領域の禁制帯幅に対してエピタキシャル成長用
半導体基板の禁制帯幅が狭い場合は、半導体基板側への
発光がすべて吸収されるのを防ぐべく、エピタキシャル
成長後の半導体基板をエッチング等によって除去するこ
とも行なわれている。この場合、基板除去後のとり扱い
を容易にするために、エピタキシャル成長の総厚を少な
くとも100μｍにする必要があり、エピタキシャル成長
層を厚く、かつ均一に形成できる技術の開発が望まれ
る。
発明が解決しようとする課題 しかし、第２図および第３図に示すような従来の液相
エピタキシャル成長方法では、上述のような厚いエピタ
キシャル成長層を均一に、かつ、量産性よく得ることが
できなかった。たとえば第２図に示した方法において
は、溶融液内での浮力のために溶質が上方へ浮き上がる
ことから、時間とともに成長速度が急激に減少する傾向
がみられる。また、半導体基板を一度に複数枚設置でき
ないために量産に適しない。一方、第３図に示した方法
では、溶質の浮き上がりや溶融液内での溶質の対流のた
めに、成長層厚さの分布が上下方向に不均一となる。
エピタキシャル成長方法では、上述のような厚いエピタ
キシャル成長層を均一に、かつ、量産性よく得ることが
できなかった。たとえば第２図に示した方法において
は、溶融液内での浮力のために溶質が上方へ浮き上がる
ことから、時間とともに成長速度が急激に減少する傾向
がみられる。また、半導体基板を一度に複数枚設置でき
ないために量産に適しない。一方、第３図に示した方法
では、溶質の浮き上がりや溶融液内での溶質の対流のた
めに、成長層厚さの分布が上下方向に不均一となる。
課題を解決するための手段 本発明では、エピタキシャル成長用半導体基板を、同
基板のエピタキシャル成長処理面が斜め下方を向くよう
にボート内に設置し、前記エピタキシャル成長処理面に
液相エピタキシャル成長用溶融液を接触させる。
基板のエピタキシャル成長処理面が斜め下方を向くよう
にボート内に設置し、前記エピタキシャル成長処理面に
液相エピタキシャル成長用溶融液を接触させる。
作用 このように構成すると、溶融液内で溶質密度がもっと
も高い、つまり、溶液の過飽和度が高い溶融上部にエピ
タキシャル成長処理面が置かれて溶融液内での溶質の熱
移動を終結することになるので、半導体基板のエピタキ
シャル成長処理面に厚いエピタキシャル成長層を得るこ
とができる。また、半導体基板を傾斜させるので、複数
の半導体基板へのエピタキシャル成長処理を一度に行な
うことができ、量産性にも優れる。
も高い、つまり、溶液の過飽和度が高い溶融上部にエピ
タキシャル成長処理面が置かれて溶融液内での溶質の熱
移動を終結することになるので、半導体基板のエピタキ
シャル成長処理面に厚いエピタキシャル成長層を得るこ
とができる。また、半導体基板を傾斜させるので、複数
の半導体基板へのエピタキシャル成長処理を一度に行な
うことができ、量産性にも優れる。
実施例 以上説明してきた本発明を、GaAlAs混晶半導体のエピ
タキシャル成長に適用した実施例を以下に説明する。
タキシャル成長に適用した実施例を以下に説明する。
第１図に示すように、カーボン性ボート11のスライド
部12に処理面が斜め下方を向くように所定角度（この場
合は垂直方向に対して約30度）に傾斜させたGaAs基板３
を、複数枚セットする。そして、ボート11の固定部13に
は、Ga（ガリウム）を溶媒とし、Al（アルミニウム）お
よびAs（ヒ素）を溶質として900℃の高温下で飽和溶液
となした溶融液14を配置する。スライド部12を水平移動
させてGaAs基板３と接触させたのち、冷却速度Ｒ＝0.5
℃／分で全体を冷却し、約30分間にわたりエピタキシャ
ル成長させる。溶融液14の組成は固相混晶比Ｘ＝0.8（G
a0.2Al0.8As）に対応し、基板面からの溶融液の厚さｔ
はｔ＝3mmとした。この場合、得られたエピタキシャル
層の厚さは約30μｍで、溶解度変化より計算される値の
約90％に対応した。
部12に処理面が斜め下方を向くように所定角度（この場
合は垂直方向に対して約30度）に傾斜させたGaAs基板３
を、複数枚セットする。そして、ボート11の固定部13に
は、Ga（ガリウム）を溶媒とし、Al（アルミニウム）お
よびAs（ヒ素）を溶質として900℃の高温下で飽和溶液
となした溶融液14を配置する。スライド部12を水平移動
させてGaAs基板３と接触させたのち、冷却速度Ｒ＝0.5
℃／分で全体を冷却し、約30分間にわたりエピタキシャ
ル成長させる。溶融液14の組成は固相混晶比Ｘ＝0.8（G
a0.2Al0.8As）に対応し、基板面からの溶融液の厚さｔ
はｔ＝3mmとした。この場合、得られたエピタキシャル
層の厚さは約30μｍで、溶解度変化より計算される値の
約90％に対応した。
半導体基板内での厚さのバラツキは±５％以内であ
り、また、半導体基板間でのバラツキも±５％以内であ
った。
り、また、半導体基板間でのバラツキも±５％以内であ
った。
これに対し、第２図で示した従来法では、エピタキシ
ャル層の厚さは約10μｍであるので、本発明の方法の1/
3にすぎない。また、第３図に示した従来法では半導体
基板内の厚い部分で40μｍに近い厚いエピタキシャル層
が得られるものの、薄い部分では20μｍ以下であるの
で、半導体基板内でのバラツキが顕著である。
ャル層の厚さは約10μｍであるので、本発明の方法の1/
3にすぎない。また、第３図に示した従来法では半導体
基板内の厚い部分で40μｍに近い厚いエピタキシャル層
が得られるものの、薄い部分では20μｍ以下であるの
で、半導体基板内でのバラツキが顕著である。
これらの実験結果から、均一で厚いエピタキシャル成
長層を得るのに、本発明の液相エピタキシャル成長方法
が非常に効果的であることがわかる。
長層を得るのに、本発明の液相エピタキシャル成長方法
が非常に効果的であることがわかる。
本発明の実施例では、GaAs基板へのGaAlAs混晶半導体
のエピタキシャル成長の場合についてのべたが、InP基
板へのInPまたはInGaAsP,GaP基板上へのGaPもしくはGaA
sP等の化合物半導体のエピタキシャル成長に適用して
も、まったく同様の効果を得られることができた。
のエピタキシャル成長の場合についてのべたが、InP基
板へのInPまたはInGaAsP,GaP基板上へのGaPもしくはGaA
sP等の化合物半導体のエピタキシャル成長に適用して
も、まったく同様の効果を得られることができた。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明による液相エピタキシ
ャル成長方法では、均一で厚いエピタキシャル成長層を
量産性よく製造でき、本発明をLEDなどの発光半導体装
置または半導体受光装置の製造に適用することで、安価
で高性能な半導体装置を提供でき、その工業的価値は大
である。
ャル成長方法では、均一で厚いエピタキシャル成長層を
量産性よく製造でき、本発明をLEDなどの発光半導体装
置または半導体受光装置の製造に適用することで、安価
で高性能な半導体装置を提供でき、その工業的価値は大
である。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す要部断面図、第
２図は従来のエピタキシャル成長法の構成を示す要部断
面図、第３図は別の従来法によるエピタキシャル成長法
の構成を示す要部断面図である。 ３……エピタキシャル成長用半導体基板、11……ボー
ト、12……ボートのスライド部、13……ボートの固定
部、14……溶融液。
２図は従来のエピタキシャル成長法の構成を示す要部断
面図、第３図は別の従来法によるエピタキシャル成長法
の構成を示す要部断面図である。 ３……エピタキシャル成長用半導体基板、11……ボー
ト、12……ボートのスライド部、13……ボートの固定
部、14……溶融液。
Claims (1)
- 【請求項１】エピタキシャル成長用半導体基板を、同基
板のエピタキシャル成長処理面が斜め下方を向くように
ボート内に設置し、前記エピタキシャル成長処理面に液
相エピタキシャル成長用溶融液を接触させることを特徴
とする液相エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63299860A JP2538009B2 (ja) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | 液相エピキタシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63299860A JP2538009B2 (ja) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | 液相エピキタシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02144911A JPH02144911A (ja) | 1990-06-04 |
| JP2538009B2 true JP2538009B2 (ja) | 1996-09-25 |
Family
ID=17877825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63299860A Expired - Lifetime JP2538009B2 (ja) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | 液相エピキタシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2538009B2 (ja) |
-
1988
- 1988-11-28 JP JP63299860A patent/JP2538009B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02144911A (ja) | 1990-06-04 |
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