JP2730235B2 - 液相エピタキシヤル成長用るつぼ - Google Patents
液相エピタキシヤル成長用るつぼInfo
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- JP2730235B2 JP2730235B2 JP33179389A JP33179389A JP2730235B2 JP 2730235 B2 JP2730235 B2 JP 2730235B2 JP 33179389 A JP33179389 A JP 33179389A JP 33179389 A JP33179389 A JP 33179389A JP 2730235 B2 JP2730235 B2 JP 2730235B2
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
この発明は多数の化合物半導体ウエハを縦に重ねて原
料溶液中に保持し一度に液相エピタキシャル成長させる
つるぼにおいて、原料溶液中のドーパント濃度の均一性
を高めることのできるようにした改良に関する。
料溶液中に保持し一度に液相エピタキシャル成長させる
つるぼにおいて、原料溶液中のドーパント濃度の均一性
を高めることのできるようにした改良に関する。
化合物半導体ウエハの液相エピタキシャル成長法にお
いて、単層のエピタキシャル層を成長させる方法として
dipping法がある。 これは多数のウエハを収容した治具を縦方向に重ねて
高温の原料溶液に入れ、温度を下げることによってウエ
ハの表面にエピタキシャル層を成長させる方法である。 GaAs、GaP、InP等の化合物半導体ウエハ上にSiをドー
パントとして含むエピタキシャル成長層を成長させる場
合、この方法を用いることができる。dipping法によっ
て成長したGaAsエピタキシャルウエハは例えば赤外線発
光ダイオード等に用いることができる。 この方法は例えば、本出願人による特公昭62−35998
（S62.8.5）、特開昭59−128298（S59.7.24）、特開昭6
2−223093（S62.10.1）、特開平１−226790（H1.9.11）
等に述べられている。 第２図、第３図によって公知の液相エピタキシャル成
長法を説明する。 化合物半導体ウエハとしてGaAsを例として説明する。
この場合溶液はGaAsを含むGa溶液である。 第２図において、化合物半導体ウエハ１を断面が凹型
の浅い皿形の治具２に収める。 このようなウエハ１と治具２の組み合わせたものを多
数重ねて有底円筒状のカセット３に収容する。 有底円筒状のるつぼ４にはGaAsを溶かしたGa溶液５が
満たされている。GaAsはGa溶液中で飽和状態にあるのが
望ましい。Ga溶液中には、ドーパントとして微量のSiが
含まれている。このGa溶液は約900℃の温度に保つ。 るつぼ４のGa溶液５に、多数のウエハ１治具２を収容
したカセット３を上からゆっくり沈めて行く。 第３図に示すようにカセット３がGa溶液中に充分沈ん
だ後、Ga溶液の温度を徐徐に下げてゆく。するとGa溶液
中で飽和していたGaAsが過飽和となり、過飽和分のGaAs
が晶出できるようになる。 このGa溶液と化合物半導体ウエハ１とが接触している
とウエハ１上にGaAsエピタキシャル層が成長してゆく。
いて、単層のエピタキシャル層を成長させる方法として
dipping法がある。 これは多数のウエハを収容した治具を縦方向に重ねて
高温の原料溶液に入れ、温度を下げることによってウエ
ハの表面にエピタキシャル層を成長させる方法である。 GaAs、GaP、InP等の化合物半導体ウエハ上にSiをドー
パントとして含むエピタキシャル成長層を成長させる場
合、この方法を用いることができる。dipping法によっ
て成長したGaAsエピタキシャルウエハは例えば赤外線発
光ダイオード等に用いることができる。 この方法は例えば、本出願人による特公昭62−35998
（S62.8.5）、特開昭59−128298（S59.7.24）、特開昭6
2−223093（S62.10.1）、特開平１−226790（H1.9.11）
等に述べられている。 第２図、第３図によって公知の液相エピタキシャル成
長法を説明する。 化合物半導体ウエハとしてGaAsを例として説明する。
この場合溶液はGaAsを含むGa溶液である。 第２図において、化合物半導体ウエハ１を断面が凹型
の浅い皿形の治具２に収める。 このようなウエハ１と治具２の組み合わせたものを多
数重ねて有底円筒状のカセット３に収容する。 有底円筒状のるつぼ４にはGaAsを溶かしたGa溶液５が
満たされている。GaAsはGa溶液中で飽和状態にあるのが
望ましい。Ga溶液中には、ドーパントとして微量のSiが
含まれている。このGa溶液は約900℃の温度に保つ。 るつぼ４のGa溶液５に、多数のウエハ１治具２を収容
したカセット３を上からゆっくり沈めて行く。 第３図に示すようにカセット３がGa溶液中に充分沈ん
だ後、Ga溶液の温度を徐徐に下げてゆく。するとGa溶液
中で飽和していたGaAsが過飽和となり、過飽和分のGaAs
が晶出できるようになる。 このGa溶液と化合物半導体ウエハ１とが接触している
とウエハ１上にGaAsエピタキシャル層が成長してゆく。
ところがSiのように比重の小さいドーパントをGa溶液
に含ませる場合は次のような問題がある。 従来、GaAsおよびドーパントである微量のSiを溶かし
たGa溶液を作るため次のようにしていた。 常温においてGaは融液の状態にある。第４図に示すよ
うに、常温においてGaAs7と微量のSi8をGa溶液６に入れ
る。GaAs7はGa融液６と同程度の比重であるので、GaAs7
の一部はGa融液６に浮き、一部は液中にあり、他の一部
は底に沈む。これについては問題がない。 しかしSi8はGa融液より比重が小さいため、Ga融液に
均一に混ざらない。液表面の近傍に浮く。 Ga融液６の温度を上げてゆくとGaAs、Siが溶けるの
で、これらを含むGa溶液５ができる。 しかし竪長の容器であるので、SiがGa溶液５中に均一
に混ざらない。Ga溶液５の上部でSi濃度が高く、下部で
Si濃度が低いという現象が起きていた。このようなSi濃
度の一定でないGa溶液に多数のウエハを沈めて液相エピ
タキシャル成長させると、シリコン濃度の異なるエピタ
キシャルウエハができてしまう。 発光ダイオードの波長を決める要因の一つにドーパン
ト濃度がある。ドーパント濃度が違えば発光波長が異な
る。従来の液相エピタキシャル成長法によって発光ダイ
オードを作ると、るつぼの上部で成長したものと、下部
で成長したもので発光波長にかなりの差があった。発光
ダイオードの発光波長にバラツキがあるというのは望ま
しいことではない。 本発明は、Siのように比重の小さいドーパントを溶液
に溶かして上下方向に多数並べられた化合物半導体ウエ
ハ上に液相エピタキシャル成長する方法において溶液中
のドーパントを均一にできるようにしたつるぼを提供す
ることを目的とする。
に含ませる場合は次のような問題がある。 従来、GaAsおよびドーパントである微量のSiを溶かし
たGa溶液を作るため次のようにしていた。 常温においてGaは融液の状態にある。第４図に示すよ
うに、常温においてGaAs7と微量のSi8をGa溶液６に入れ
る。GaAs7はGa融液６と同程度の比重であるので、GaAs7
の一部はGa融液６に浮き、一部は液中にあり、他の一部
は底に沈む。これについては問題がない。 しかしSi8はGa融液より比重が小さいため、Ga融液に
均一に混ざらない。液表面の近傍に浮く。 Ga融液６の温度を上げてゆくとGaAs、Siが溶けるの
で、これらを含むGa溶液５ができる。 しかし竪長の容器であるので、SiがGa溶液５中に均一
に混ざらない。Ga溶液５の上部でSi濃度が高く、下部で
Si濃度が低いという現象が起きていた。このようなSi濃
度の一定でないGa溶液に多数のウエハを沈めて液相エピ
タキシャル成長させると、シリコン濃度の異なるエピタ
キシャルウエハができてしまう。 発光ダイオードの波長を決める要因の一つにドーパン
ト濃度がある。ドーパント濃度が違えば発光波長が異な
る。従来の液相エピタキシャル成長法によって発光ダイ
オードを作ると、るつぼの上部で成長したものと、下部
で成長したもので発光波長にかなりの差があった。発光
ダイオードの発光波長にバラツキがあるというのは望ま
しいことではない。 本発明は、Siのように比重の小さいドーパントを溶液
に溶かして上下方向に多数並べられた化合物半導体ウエ
ハ上に液相エピタキシャル成長する方法において溶液中
のドーパントを均一にできるようにしたつるぼを提供す
ることを目的とする。
本発明の液相エピタキシャル成長用るつぼは、底部近
傍を連通穴を有する仕切板で仕切り、ここをドーパント
収容室としたものである。シリコンのように比重の小さ
いドーパントはドーパント収容室に収容する。 溶質となる物質をるつぼに収容し、るつぼを加熱す
る。溶液温度が上がり、ドーパントが溶けると、連通穴
を通ってドーパントはるつぼの上方へ向かって拡散して
ゆく。もともと底部にあったのであるから、ドーパント
は溶液中で均一な濃度になる。従来法のようにドーパン
トが上部だけで高濃度になるということはない。 連通穴の数は１以上任意である。形状は丸、四角、三
角等自在に決定すれば良い。寸法はドーパントの拡散を
妨げず、上部に置かれるカセットを仕切板で支持できれ
ばよいので数mm〜数cmであれば良い。
傍を連通穴を有する仕切板で仕切り、ここをドーパント
収容室としたものである。シリコンのように比重の小さ
いドーパントはドーパント収容室に収容する。 溶質となる物質をるつぼに収容し、るつぼを加熱す
る。溶液温度が上がり、ドーパントが溶けると、連通穴
を通ってドーパントはるつぼの上方へ向かって拡散して
ゆく。もともと底部にあったのであるから、ドーパント
は溶液中で均一な濃度になる。従来法のようにドーパン
トが上部だけで高濃度になるということはない。 連通穴の数は１以上任意である。形状は丸、四角、三
角等自在に決定すれば良い。寸法はドーパントの拡散を
妨げず、上部に置かれるカセットを仕切板で支持できれ
ばよいので数mm〜数cmであれば良い。
Siのような比重の小さいドーパントはるつぼ下底のド
ーパント収容室に収容する。GaAsのような比重が溶液と
同じような溶質はドーパント収容室の中に収容しても、
外に収容しても、あるいは両方の空間に収容しても良
い。 つぎに溶液をるつぼに入れる。例えばGa溶液のように
常温で液体のものであれば常温で入れる。 常温で固体であるものは加熱して溶液としてからある
いは固体でるつぼに入れて加熱して融液とする。 融液の温度を上げてゆくと、溶質とドーパントが溶け
る。例えば、SiとGaAsを含むGa融液であれば約900℃でS
i、GaAsが完全に溶ける。 ドーパントは溶け出してゆくにつれて仕切板の連通穴
を通り徐徐に上方へ拡散してゆく。しかし完全に上方へ
移動するのではなく、上部から底部にわたり均一に混ざ
るようになる。 ドーパントが溶けてしまえば、上から拡散しても、下
から拡散しても拡散の速度は同じと思われるかもしれな
いが、そうではない。固体の状態で比重が小さかったも
のは溶けた状態でも上方への拡散速度が下方への拡散速
度よりも速い。これは本発明者が実験により発見した性
質である。 こうしてドーパントが上から下まで均一に混合した溶
液ができる。 ドーパント濃度が均一である溶液中に多数枚のウエハ
を入れ液相エピタキシャル成長すると、ドーパント濃度
の一定したエピタキシャル層が得られる。これを使って
赤外発光ダイオードを作ると発光波長のバラツキの少な
い物を作ることができる。
ーパント収容室に収容する。GaAsのような比重が溶液と
同じような溶質はドーパント収容室の中に収容しても、
外に収容しても、あるいは両方の空間に収容しても良
い。 つぎに溶液をるつぼに入れる。例えばGa溶液のように
常温で液体のものであれば常温で入れる。 常温で固体であるものは加熱して溶液としてからある
いは固体でるつぼに入れて加熱して融液とする。 融液の温度を上げてゆくと、溶質とドーパントが溶け
る。例えば、SiとGaAsを含むGa融液であれば約900℃でS
i、GaAsが完全に溶ける。 ドーパントは溶け出してゆくにつれて仕切板の連通穴
を通り徐徐に上方へ拡散してゆく。しかし完全に上方へ
移動するのではなく、上部から底部にわたり均一に混ざ
るようになる。 ドーパントが溶けてしまえば、上から拡散しても、下
から拡散しても拡散の速度は同じと思われるかもしれな
いが、そうではない。固体の状態で比重が小さかったも
のは溶けた状態でも上方への拡散速度が下方への拡散速
度よりも速い。これは本発明者が実験により発見した性
質である。 こうしてドーパントが上から下まで均一に混合した溶
液ができる。 ドーパント濃度が均一である溶液中に多数枚のウエハ
を入れ液相エピタキシャル成長すると、ドーパント濃度
の一定したエピタキシャル層が得られる。これを使って
赤外発光ダイオードを作ると発光波長のバラツキの少な
い物を作ることができる。
第１図は本発明の実施例にかかる液相エピタキシャル
成長用つるぼの溶液を入れた状態の断面図である。 縦に長いるつぼ４は、円筒形の円筒部15と、皿形の底
部材９とよりなる。円筒部15の下端には雄螺子条13が切
ってある。底部材９は雌螺子条14が切ってある。るつぼ
４の底部近傍に連通穴11のある仕切板10が設けられてい
る。 円筒部15の雄螺子条13に、底部材９の雌螺子条14を螺
合することによって両者を結合できる。また取り外すこ
ともできる。 仕切板10と底部材９と円筒部15の下部とで囲まれる空
間がドーパントを収容するドーパント収容室となってい
る。 底部材９を取り外し、ここにドーパントとしての微量
のシリコン８と、溶質としてのGaAsの一部を収容する。
GaAsの残りは仕切板10より上に置く。そしてGa融液６を
るつぼ４に入れる。 これが第１図に示す状態である。 この後、るつぼを加熱する。ドーパントとしてのSi
も、GaAs7も約900℃で溶けてGa融液６に混合しGa溶液５
となる。ドーパントは最初底部のドーパント収容室12に
のみ存在するが、これが徐徐に上方へ拡散する。こうし
て上下で濃度の差のない状態が実現される。 このなかに、ウエハを収容した治具２を多数縦方向に
重ねて充填し、Ga溶液５の温度を徐徐に下げれば、ウエ
ハ表面にSiをドーパントとして含むGaAsエピタキシャル
成長層ができる。 このウエハから赤外発光ダイオードを作成すれば、上
段にあったウエハから採ったものも下段にあったウエハ
から採ったものも同一の発光波長を持つようになる。
成長用つるぼの溶液を入れた状態の断面図である。 縦に長いるつぼ４は、円筒形の円筒部15と、皿形の底
部材９とよりなる。円筒部15の下端には雄螺子条13が切
ってある。底部材９は雌螺子条14が切ってある。るつぼ
４の底部近傍に連通穴11のある仕切板10が設けられてい
る。 円筒部15の雄螺子条13に、底部材９の雌螺子条14を螺
合することによって両者を結合できる。また取り外すこ
ともできる。 仕切板10と底部材９と円筒部15の下部とで囲まれる空
間がドーパントを収容するドーパント収容室となってい
る。 底部材９を取り外し、ここにドーパントとしての微量
のシリコン８と、溶質としてのGaAsの一部を収容する。
GaAsの残りは仕切板10より上に置く。そしてGa融液６を
るつぼ４に入れる。 これが第１図に示す状態である。 この後、るつぼを加熱する。ドーパントとしてのSi
も、GaAs7も約900℃で溶けてGa融液６に混合しGa溶液５
となる。ドーパントは最初底部のドーパント収容室12に
のみ存在するが、これが徐徐に上方へ拡散する。こうし
て上下で濃度の差のない状態が実現される。 このなかに、ウエハを収容した治具２を多数縦方向に
重ねて充填し、Ga溶液５の温度を徐徐に下げれば、ウエ
ハ表面にSiをドーパントとして含むGaAsエピタキシャル
成長層ができる。 このウエハから赤外発光ダイオードを作成すれば、上
段にあったウエハから採ったものも下段にあったウエハ
から採ったものも同一の発光波長を持つようになる。
本発明は、ドーパントと溶質を溶かした原料溶液中
に、多数の化合物半導体ウエハを上下にならべ温度を下
げることによりウエハ表面に半導体層を成長させる液相
エピタキシャル成長において、溶媒より比重の小さいド
ーパントを溶かす場合にこれを均一濃度で溶かすことが
できる。 例えば、GaP、InP、GaAs、等の化合物半導体にSiをド
ーパントとするエピタキシャル成長に適用でき、多大の
効果がある。
に、多数の化合物半導体ウエハを上下にならべ温度を下
げることによりウエハ表面に半導体層を成長させる液相
エピタキシャル成長において、溶媒より比重の小さいド
ーパントを溶かす場合にこれを均一濃度で溶かすことが
できる。 例えば、GaP、InP、GaAs、等の化合物半導体にSiをド
ーパントとするエピタキシャル成長に適用でき、多大の
効果がある。
第１図は本発明の実施例に係るるつぼの溶媒、溶質、ド
ーパントを収容した状態の縦断面図。 第２図は従来例に係る液相エピタキシャル成長用治具に
化合物半導体ウエハを入れた状態の断面図。 第３図は従来例に係るるつぼにおいて溶液のなかに化合
物半導体ウエハを入れた多数の治具を収容したカセット
を入れた状態の断面図。 第４図は従来例のるつぼにおいて、溶媒の中に溶質と比
重の小さいドーパントを入れた状態の断面図。 １……化合物半導体ウエハ ２……治具 ３……カセット ４……るつぼ ５……Ga溶液 ６……Ga融液 ７……GaAs ８……Si ９……底部材 10……仕切板 11……連通穴 12……ドーパント収容室 13……雄螺子条 14……雌螺子条 15……円筒部
ーパントを収容した状態の縦断面図。 第２図は従来例に係る液相エピタキシャル成長用治具に
化合物半導体ウエハを入れた状態の断面図。 第３図は従来例に係るるつぼにおいて溶液のなかに化合
物半導体ウエハを入れた多数の治具を収容したカセット
を入れた状態の断面図。 第４図は従来例のるつぼにおいて、溶媒の中に溶質と比
重の小さいドーパントを入れた状態の断面図。 １……化合物半導体ウエハ ２……治具 ３……カセット ４……るつぼ ５……Ga溶液 ６……Ga融液 ７……GaAs ８……Si ９……底部材 10……仕切板 11……連通穴 12……ドーパント収容室 13……雄螺子条 14……雌螺子条 15……円筒部
Claims (1)
- 【請求項１】化合物半導体ウエハを入れた皿状の治具を
多数竪に積み重ねて、カセットの中に収容し、るつぼの
中に保持されたエピタキシャル成長させるべき原料を溶
かした高温の溶液に漬けて、皿状の治具の中に原料溶液
を導入し化合物半導体ウエハの表面に接触させ、溶液の
温度を降下させながら化合物半導体ウエハの上に薄膜を
成長させるようにしたるつぼにおいて、るつぼの下底を
連通穴を有する仕切板で仕切り、ドーパントを収容する
ためのドーパント収容室を設けたことを特徴とする液相
エピタキシャル成長用るつぼ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33179389A JP2730235B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 液相エピタキシヤル成長用るつぼ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33179389A JP2730235B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 液相エピタキシヤル成長用るつぼ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03192720A JPH03192720A (ja) | 1991-08-22 |
| JP2730235B2 true JP2730235B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=18247705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33179389A Expired - Fee Related JP2730235B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 液相エピタキシヤル成長用るつぼ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2730235B2 (ja) |
-
1989
- 1989-12-21 JP JP33179389A patent/JP2730235B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03192720A (ja) | 1991-08-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |