JP3151277B2 - 液相エピタキシャル成長法 - Google Patents
液相エピタキシャル成長法Info
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- JP3151277B2 JP3151277B2 JP03840392A JP3840392A JP3151277B2 JP 3151277 B2 JP3151277 B2 JP 3151277B2 JP 03840392 A JP03840392 A JP 03840392A JP 3840392 A JP3840392 A JP 3840392A JP 3151277 B2 JP3151277 B2 JP 3151277B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スライドボートを用い
て半導体の単結晶基板上に原料溶液を接触させ、多層単
結晶層を成長させる液相エピタキシャル成長法に関す
る。
て半導体の単結晶基板上に原料溶液を接触させ、多層単
結晶層を成長させる液相エピタキシャル成長法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】液相エピタキシャル成長法は、低融点金
属の溶媒に、原料材料を溶解飽和させたあと、溶液を冷
却することによって溶解度が低下し、温度降下幅に相当
する過剰溶質を、結晶として基板上に析出させる成長法
である。スライドボートを用いる方法は、相互に摺動可
動な２つのカーボンブロックの、一方のブロックに基板
を固定し、他方のブロックに複数の原料溶液つぼを設
け、順次スライドさせて、基板に原料溶液を接触させ、
多層単結晶層を成長させていく。
属の溶媒に、原料材料を溶解飽和させたあと、溶液を冷
却することによって溶解度が低下し、温度降下幅に相当
する過剰溶質を、結晶として基板上に析出させる成長法
である。スライドボートを用いる方法は、相互に摺動可
動な２つのカーボンブロックの、一方のブロックに基板
を固定し、他方のブロックに複数の原料溶液つぼを設
け、順次スライドさせて、基板に原料溶液を接触させ、
多層単結晶層を成長させていく。
【０００３】従来、スライドボートを用いた液相エピタ
キシャル成長法では、単結晶基板に第１の原料溶液を接
触し、第１の単結晶層を成長させた後、スライドボート
をスライドし、第１の原料溶液を押し去る際、単結晶基
板上の第１の原料溶液を完全に除去し、第１の単結晶層
が露出した後、第２の原料溶液に接触させて、第２の単
結晶層の成長を行なっていた。そのため、基板表面と溶
液つぼの底との間隔（以下ワイプオフギャップという）
を０．１ｍｍ以下とし、成長を行なっていた。
キシャル成長法では、単結晶基板に第１の原料溶液を接
触し、第１の単結晶層を成長させた後、スライドボート
をスライドし、第１の原料溶液を押し去る際、単結晶基
板上の第１の原料溶液を完全に除去し、第１の単結晶層
が露出した後、第２の原料溶液に接触させて、第２の単
結晶層の成長を行なっていた。そのため、基板表面と溶
液つぼの底との間隔（以下ワイプオフギャップという）
を０．１ｍｍ以下とし、成長を行なっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の成
長法では、成長途中で単結晶層が露出するため、単結晶
層の表面が反応系の雰囲気ガスに接触する。そのため、
ガスの純度管理が非常に厳しくなる。また、ワイプオフ
ギャップが０．１ｍｍ以下と小さいため、スライドボー
トをスライドする際に、単結晶層表面が溶液つぼの底部
と接触し、発光素子として使用する場合には、ダークス
ポット、ダークラインと呼ばれる不良が発生することが
ある。さらに、ワイプオフギャップを０．１ｍｍ以下に
保つため、単結晶基板の固定が難しいという問題があっ
た。本発明は上記問題を解決することを目的とする。
長法では、成長途中で単結晶層が露出するため、単結晶
層の表面が反応系の雰囲気ガスに接触する。そのため、
ガスの純度管理が非常に厳しくなる。また、ワイプオフ
ギャップが０．１ｍｍ以下と小さいため、スライドボー
トをスライドする際に、単結晶層表面が溶液つぼの底部
と接触し、発光素子として使用する場合には、ダークス
ポット、ダークラインと呼ばれる不良が発生することが
ある。さらに、ワイプオフギャップを０．１ｍｍ以下に
保つため、単結晶基板の固定が難しいという問題があっ
た。本発明は上記問題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、原料溶液を入れた溶液つぼを順次スライド
させて単結晶基板に原料溶液を接触させて、多層単結晶
層を成長させる液相エピタキシャル成長法において、ワ
イプオフギャップを０．２〜１．２ｍｍに設定し、第１
の単結晶層を成長させた後、溶液つぼをスライドし、第
２の原料溶液に接触させる際、上記第１の単結晶層表面
に上記第１の原料溶液を残留させる工程と、該第１の単
結晶層表面に残留する第１の原料溶液に第２の原料溶液
を接触させ、一定温度で保持し、拡散混合させる工程
と、該混合した原料溶液によって、第２の単結晶層を成
長させる工程とを含むことを特徴とするものである。
成するため、原料溶液を入れた溶液つぼを順次スライド
させて単結晶基板に原料溶液を接触させて、多層単結晶
層を成長させる液相エピタキシャル成長法において、ワ
イプオフギャップを０．２〜１．２ｍｍに設定し、第１
の単結晶層を成長させた後、溶液つぼをスライドし、第
２の原料溶液に接触させる際、上記第１の単結晶層表面
に上記第１の原料溶液を残留させる工程と、該第１の単
結晶層表面に残留する第１の原料溶液に第２の原料溶液
を接触させ、一定温度で保持し、拡散混合させる工程
と、該混合した原料溶液によって、第２の単結晶層を成
長させる工程とを含むことを特徴とするものである。
【０００６】
【実施例】本発明の一実施例について説明する。図１，
２にスライドボートの構成を示す。図において１は基板
保持板、２は溶液保持部、３は溶液つぼ４は単結晶基
板、５は原料溶液、ｌはワイプオフギャップを示す。以
下、単結晶基板上に、４種類の単結晶層を成長させる時
の原料溶液の組成の一例を図３に示す。成長条件は、
２．０×１．５ｃｍ2 □の単結晶基板４を基板保持板１
にセットし、各原料の溶質および溶媒を原料溶液つぼ３
に入れて、９４０℃に昇温、保持する。溶質が溶媒に溶
解した後、単結晶基板４に第１の原料溶液５ａを接触さ
せる。９４０℃から１℃／ｍｉｎの速度で８１０℃まで
降温する。８１０℃で５分間保持した後、８１０℃のま
ま第２の原料溶液５ｂにスライド移動させ、接触させ
る。この時ワイプオフギャップｌは１．２ｍｍに設定し
ているため、第１の単結晶層表面には第１の原料溶液が
残留し、表面が露出することはない。第２の原料溶液は
接触させた後、８１０℃一定のまま５分間保持する。こ
の間、第１の単結晶層表面に残留した第１の原料溶液
と、第２の原料溶液つぼ５ｂ内の第２の原料溶液が拡散
混合する。８１０℃から８０９．５℃に１分間で降温
し、第２の単結晶層を成長させる。８０９．５℃で５分
間保持した後、第３の原料溶液５℃に接触させる。この
時も第２の単結晶層に第２の原料溶液が残留し、第２の
単結晶層表面が露出することはない。第３の原料溶液に
接触させた後８０９．５℃で５分間保持し、第２の残留
原料溶液と第３の原料溶液を拡散混合させる。８０９．
５℃から６６０．０℃まで１℃／ｍｉｎの速度で降温
し、第３の単結晶層を成長させる。６６０℃で５分間保
持した後、６６０℃のまま、第４の原料溶液５ｄに接触
させる。５分間保持し、第３の残留原料溶液と第４の原
料溶液が拡散混合させた後、室温まで１℃／ｍｉｎの速
度で降温させ、第４の単結晶層を成長させる。
２にスライドボートの構成を示す。図において１は基板
保持板、２は溶液保持部、３は溶液つぼ４は単結晶基
板、５は原料溶液、ｌはワイプオフギャップを示す。以
下、単結晶基板上に、４種類の単結晶層を成長させる時
の原料溶液の組成の一例を図３に示す。成長条件は、
２．０×１．５ｃｍ2 □の単結晶基板４を基板保持板１
にセットし、各原料の溶質および溶媒を原料溶液つぼ３
に入れて、９４０℃に昇温、保持する。溶質が溶媒に溶
解した後、単結晶基板４に第１の原料溶液５ａを接触さ
せる。９４０℃から１℃／ｍｉｎの速度で８１０℃まで
降温する。８１０℃で５分間保持した後、８１０℃のま
ま第２の原料溶液５ｂにスライド移動させ、接触させ
る。この時ワイプオフギャップｌは１．２ｍｍに設定し
ているため、第１の単結晶層表面には第１の原料溶液が
残留し、表面が露出することはない。第２の原料溶液は
接触させた後、８１０℃一定のまま５分間保持する。こ
の間、第１の単結晶層表面に残留した第１の原料溶液
と、第２の原料溶液つぼ５ｂ内の第２の原料溶液が拡散
混合する。８１０℃から８０９．５℃に１分間で降温
し、第２の単結晶層を成長させる。８０９．５℃で５分
間保持した後、第３の原料溶液５℃に接触させる。この
時も第２の単結晶層に第２の原料溶液が残留し、第２の
単結晶層表面が露出することはない。第３の原料溶液に
接触させた後８０９．５℃で５分間保持し、第２の残留
原料溶液と第３の原料溶液を拡散混合させる。８０９．
５℃から６６０．０℃まで１℃／ｍｉｎの速度で降温
し、第３の単結晶層を成長させる。６６０℃で５分間保
持した後、６６０℃のまま、第４の原料溶液５ｄに接触
させる。５分間保持し、第３の残留原料溶液と第４の原
料溶液が拡散混合させた後、室温まで１℃／ｍｉｎの速
度で降温させ、第４の単結晶層を成長させる。
【０００７】上記の方法で成長させた多層単結晶層の構
造を図４に示す。第２の原料溶液に加えられる溶質は、
第１の残留原料溶液が、混合した後、所望の組成になる
ようにあらかじめ調整されている。第３、第４の原料溶
液も同様である。例えば、第２の原料溶液は、設定がＡ
ｌx Ｇａ1-x Ａｓのｘ＝０．３３になる組成に調整され
ているが、第１の残留原料溶液の混合によって、成長し
た単結晶層はｘ＝０．３５のエピ組成が得られている。
以上は、ワイプオフギャップが１ｍｍの時の一例である
が、ワイプオフギャップは０．２〜１．２ｍｍに変化さ
せることが可能でありワイプオフギャップの大きさによ
り、残留する原料溶液量が変化し第２以降の原料溶液の
溶質量を変化させることが必要である。
造を図４に示す。第２の原料溶液に加えられる溶質は、
第１の残留原料溶液が、混合した後、所望の組成になる
ようにあらかじめ調整されている。第３、第４の原料溶
液も同様である。例えば、第２の原料溶液は、設定がＡ
ｌx Ｇａ1-x Ａｓのｘ＝０．３３になる組成に調整され
ているが、第１の残留原料溶液の混合によって、成長し
た単結晶層はｘ＝０．３５のエピ組成が得られている。
以上は、ワイプオフギャップが１ｍｍの時の一例である
が、ワイプオフギャップは０．２〜１．２ｍｍに変化さ
せることが可能でありワイプオフギャップの大きさによ
り、残留する原料溶液量が変化し第２以降の原料溶液の
溶質量を変化させることが必要である。
【０００８】以上の条件によって成長させた多層単結晶
層の特性をＬＥＤを作製して評価した結果を図５及び図
６に示す。従来のワイプオフギャップ０．１ｍｍと波長
特性、出力特性に大きな差はみられず、しかも、ダーク
スポット、ダークラインと呼ばれる不良の発生は見られ
なかった。
層の特性をＬＥＤを作製して評価した結果を図５及び図
６に示す。従来のワイプオフギャップ０．１ｍｍと波長
特性、出力特性に大きな差はみられず、しかも、ダーク
スポット、ダークラインと呼ばれる不良の発生は見られ
なかった。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
成長途中で単結晶層が露出することがないので、反応系
の雰囲気ガスの純度に左右されず、安定に成長させるこ
とができる。またワイプオフギャップを十分に取ってあ
るため、溶液つぼ底部が単結晶層に接触するために生じ
た不良の発生がなくなった。さらに、単結晶基板の固定
が容易になるという効果がある。また、本発明によれ
ば、１ｍｍ厚の単結晶層を得ることができるという効果
も得られた。
成長途中で単結晶層が露出することがないので、反応系
の雰囲気ガスの純度に左右されず、安定に成長させるこ
とができる。またワイプオフギャップを十分に取ってあ
るため、溶液つぼ底部が単結晶層に接触するために生じ
た不良の発生がなくなった。さらに、単結晶基板の固定
が容易になるという効果がある。また、本発明によれ
ば、１ｍｍ厚の単結晶層を得ることができるという効果
も得られた。
【図１】本発明の一実施例に使用するスライドボートの
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の一実施例に使用するスライドボートの
一部の拡大図である。
一部の拡大図である。
【図３】本発明の一実施例に使用する原料溶液の組成を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図４】本発明の一実施例によって成長させた多層単結
晶層の構造を示す説明図である。
晶層の構造を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施例によって成長させた多層単結
晶層で製作したＬＥＤの波長特性を示すグラフ図であ
る。
晶層で製作したＬＥＤの波長特性を示すグラフ図であ
る。
【図６】本発明の一実施例によって成長させた多層単結
晶層で製作したＬＥＤの出力特性を示すグラフ図であ
る。
晶層で製作したＬＥＤの出力特性を示すグラフ図であ
る。
１ 基板保持板 ２ 溶液保持部 ３ 溶液つぼ ４ 単結晶基板 ５ 原料溶液
Claims (1)
- 【請求項１】 原料溶液を入れた溶液つぼを順次スライ
ドさせて単結晶基板に原料溶液を接触させて、多層単結
晶層を成長させる液相エピタキシャル成長法において、ワイプオフギャップを０．２〜１．２ｍｍに設定し、第
１の単結晶層を成長させた後、溶液つぼをスライドし、
第２の原料溶液に接触させる際、上記第１の単結晶層表
面に上記第１の原料溶液を残留させる工程と、 該第１の単結晶層表面に残留する第１の原料溶液に第２
の原料溶液を接触させ、一定温度で保持し、拡散混合さ
せる工程と、 該混合した原料溶液によって、第２の単結晶層を成長さ
せる工程と を含むことを特徴とする液相エピタキシャル
成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03840392A JP3151277B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 液相エピタキシャル成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03840392A JP3151277B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 液相エピタキシャル成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05217924A JPH05217924A (ja) | 1993-08-27 |
| JP3151277B2 true JP3151277B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=12524333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03840392A Expired - Fee Related JP3151277B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 液相エピタキシャル成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3151277B2 (ja) |
-
1992
- 1992-01-30 JP JP03840392A patent/JP3151277B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05217924A (ja) | 1993-08-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |