JP4019133B2 - Liquid phase epitaxial growth method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード(LED)等の半導体素子の製造の際に用いられる液相エピタキシャル成長方法及びその装置並びに発光ダイオード用ウエハー及び発光ダイオードに関する。
【0002】
【従来の技術】
図10は従来の液相エピタキシャル成長装置の縦断面図、図11は図10におけるXIーXI線断面図である。これらの図において、成長容器1には成長室2が形成されており、多数の基板保持板101と基板110とが2本の基板保持棒21a,21bによって保持されて収納されている。また、この成長容器1の上部には該上部表面上を密接して摺動可能に原料容器3が設けられている。成長室2の天井部には液状の原料を導入する原料導入口2aが形成され、また、その底部には原料排出口2bが形成されている。なお、この原料排出口2bはシャッター4によって開閉自在に構成されている。
【0003】
さらに、原料容器3は3つの独立した原料収容室31,32,33を有しており、それぞれの底部は開口されて原料供給口31a,32a,33aとされて常時は前記成長容器1の上部表面に当接されることによって塞がれており、前記原料容器3を移動して原料供給口31a,32a,33aと前記成長室の原料導入口2aとが一致したときにそれぞれの原料収容室内の液状原料が成長室2内に供給されるようになっている。
【0004】
また、それぞれの原料収容室の上部は開口されて原料補給口31b,32b,33bが形成され、これらにそれぞれ開閉自在な蓋体31c,32c,33cが取付けられている。なお、成長容器1及び原料容器3は、図示しない石英等の炉芯管内に設置され、その炉芯管は熱処理炉内に収容されている。さらに、必要に応じてこれら成長容器1及び原料容器3にはこれらを所定の温度に設定するための図示しない温度制御装置等が設けられる。
【0005】
上述の装置によって、例えば、基板110としてGaAsウエハを用い、原料としてGa、GaAs、Al及び不純物(Zn,Mg,Te等)を用いてAlGaAsダブルヘテロ構造発光ダイオードを製造する場合には、以下の手順で行う。まず、原料収容室31,32,33にGa(30°C以上で液体)、GaAs(固体)、Al(固体)及び不純物(Zn,Mg,Te等→固体)を投入する。この場合、原料収容室31にはP型クラッド層用の原料(不純物としてZn又はMg等を加えたもの)、原料収容室32にはP型活性層用の原料、原料収容室33にはN型クラッド層用の原料(不純物としてTe等を加えたもの)がそれぞれ投入される。
【0006】
次に、炉芯管内を所定の温度及び雰囲気に設定する。原料容器3の温度が所定の温度になったときに移動して原料供給口31aと成長室の原料導入口2aとを一致させて液状原料を成長室に導入する。次いで、成長容器1の温度を下げてGaAsウエハにP型クラッド層をエピキタキシャル成長させる。成長が終了したらシャッター4を開いて不用になった液状原料を排出し、しかる後にシャッター4をとじておく。同様にして原料収容室32及び33の液状原料を順次成長室2内に導入し、エピタキシャル成長させてAlGaAsダブルヘテロ構造発光ダイオードを得る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の従来の装置では、以下の欠点のあることがわかった。
▲1▼原料収容室内においては、Ga溶液(溶媒)に、固体のGaAs、Al及び不純物(溶質)が所定の割合で溶けることによって所定の組成の液状原料が形成されるが、液状原料の上部と下部とで組成割合が異なってしまう場合があった。すなわち、液状原料の下部で溶質濃度が低くなる場合があった。その場合には、溶質濃度の低い液状原料が先に成長室に導入されることになり、基板の一部を瞬間的に溶解することになって、良好なエピタキシャル成長を阻害する場合がある。
【0008】
▲2▼原料収容室から成長室に液状原料を導入する際、液状原料が成長室全体に満たされる前に液状原料が飛散して先に基板表面に付着する場合があり、その場合には飛散して先に付着した箇所で異常成長が起こり易く、これがために良質なエピタキシャル成長を阻害する場合がある。
▲3▼基板表面に、P型クラッド層、P型活性層及びN型クラッド層を順次成長させていく際、各層の境界部にそれぞれの層を形成するための液状原料が混合された液状原料によって成長した層が形成されてしまう場合があり、所望の成長層が得られない場合がある。特に、発光部となるP型活性層とN型クラッド層の界面でこの様な層が形成されると、発光ダイオードの特性に大きく影響を及ぼす場合があり、発光半値幅の増大や電流電圧特性に異常をきたす原因になるおそれもある。
【0009】
本発明者等の研究によれば、上記▲1▼の原因は、固体のGaAs、Al及び不純物(溶質)の比重がGa溶液(溶媒)の比重より小さい。このため、図12に示すように、溶質が液状原料の上部に浮いた状態になり、これがため、液状原料の下部に溶質濃度の低い部分が生ずることがわかった。
【0010】
また、上述の▲2▼の点については、成長室2の天井部に形成されている原料導入口2aが必要以上に大きいとともに、液状原料が落下する部位にも基板が配置されていることが原因であることがわかった。
【0011】
さらに、上述の▲3▼の点については、前の層を形成した液状原料が十分に排出されないことが原因であることがわかった。すなわち、原料排出口2bの大きさが不十分であると共に、その形状にも問題があることがわかった。
【0012】
本発明は、上述の解明結果に基づいてなされたものであり、良質なエピタキシャル層を再現性良く成長させることが可能な液相エピタキシャル成長方法及びその装置並びに上記方法及び装置を用いて製造した発光ダイオード用ウエハー及び発光ダイオードを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、第1の発明は、
所定の処理条件に設定された処理領域内において、基板が収納された成長容器に、液状原料を収容した原料容器から液状原料を供給して前記基板表面に原料物質の結晶をエピタキシャル成長させる液相エピタキシャル成長方法において、
前記原料容器内の液状原料中に浮游する固体原料を固体原料埋没手段によって液状原料中に埋没させる操作を行うことを特徴とする液相エピタキシャル成長方法である。
【0014】
第2の発明は、
第1の発明にかかる液相エピタキシャル成長方法において、
前記原料が、Ga、As、Alを含むものであり、前記基板がGaAsのウエハであ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。
【0015】
第3の発明は、
基板が収納された成長容器と、この成長容器の上部に配置された原料容器とを有し、前記原料容器及び成長容器の温度を制御しつつ原料容器に収容された液状原料を前記成長容器内に供給して前記基板表面に原料物質の結晶をエピタキシャル成長させる液相エピタキシャル成長装置において、
前記原料容器内の液状原料中に浮游する固体原料を液状原料中に埋没させる固体原料埋没装置を有することを特徴とする液相エピタキシャル成長装置である。
【0016】
第4の発明は、
第3の発明にかかる液相エピタキシャル成長装置において、
前記固体原料埋没装置は、固体原料を通過させずに液状原料のみを通過させる網状体を備えたものであり、該網状体を液状原料中に埋没させることによって固体原料を該網状体によって液状原料中に埋没させるものであることを特徴とする液相エピタキシャル成長装置である。
【0017】
第5の発明は、
第3又は第4の発明にかかる液相エピタキシャル成長装置において、
前記成長容器は、その内部に多数の基板が略垂直に立てられて互いに所定の距離をおいて平行に配置されて収納される成長室を有し、この成長室の天井部に液状原料を導入する原料導入口が、底部に液状原料を排出する原料排出口がそれぞれ形成されたものであり、
前記原料容器は、前記成長容器の上部に該上部表面上をその底部が密接して摺動可能なように設置されていると共に、複数の独立した原料収容室を有し、これら各々の原料収容室の底部は開口されて原料供給口とされて常時は前記成長容器の上部表面に当接されることによって塞がれており、前記原料容器を移動して原料供給口と前記成長室の原料導入口とが一致したときに原料収容室内の液状原料を前記成長室に供給するものであることを特徴とする液相エピタキシャル成長装置である。
【0018】
第6の発明は、
基板が収納された成長容器と、この成長容器の上部に配置された原料容器とを有し、前記原料容器及び成長容器の温度を制御しつつ原料容器に収容された液状原料を前記成長容器内に供給して前記基板表面に原料物質の結晶をエピタキシャル成長させる液相エピタキシャル成長装置であって、
前記成長容器は、その内部に多数の基板が略垂直に立てられて互いに所定の距離をおいて平行に配置されて収納される成長室を有し、この成長室の天井部に液状原料を導入する原料導入口が、底部に液状原料を排出する原料排出口がそれぞれ形成されたものであり、
前記原料容器は、前記成長容器の上部に該上部表面上をその底部が密接して摺動可能なように設置されていると共に、複数の独立した原料収容室を有し、これら各々の原料収容室の底部は開口されて原料供給口とされて常時は前記成長容器の上部表面に当接されることによって塞がれており、前記原料容器を移動して原料供給口と前記成長室の原料導入口とが一致したときに原料収容室内の液状原料を前記成長室に供給するものである液相エピタキシャル成長装置において、
前記成長室は、前記原料導入口から導入される原料が導入途中では直接基板に接触しないように該導入口の直下には基板を配置しないようにしたものであることを特徴とする液相エピタキシャル成長装置である。
【0019】
第7の発明は、
第5又は第6の発明にかかる液相エピタキシャル成長装置において、
前記成長室の原料導入口は、前記成長室に配置された基板の主表面に平行な方向に沿った細長いスリット状をなしたものであることを特徴とする液相エピタキシャル成長装置である。
【0020】
第8の発明は、
第5ないし第7のいずれかの発明にかかる液相エピタキシャル成長装置において、
前記成長室の原料排出口は、前記成長室底部の1/3以上が開口される構造になっていることを特徴とする液相エピタキシャル成長装置である。
【0021】
第9の発明は、
GaAsウエハー上に、Ga及びAsを構成元素に含む複数の半導体層を順次エピタキシャル成長によって形成させてなる発光ダイオード用ウエハーであって、
前記複数の半導体層を、第1又は第2の発明にかかる液相エピタキシャル製造方法及び/又は第3ないし第8のいずれかの発明にかかる液相エピタキシャル製造装置を用いて形成させたものであることを特徴とする発光ダイオード用ウエハーである。
【0022】
第10の発明は、
第9の発明にかかる発光ダイオード用ウエハーを切断してチップ状に形成したことを特徴とする発光ダイオードである。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の形態にかかる液相エピタキシャル成長装置の縦断面図、図2は図1におけるIIーII線断面図、図3は図1におけるIIIーIII線断面図、図4は図1におけるIVーIV線断面図、図5は図1におけるVーV線断面図、図6は図1におけるVIーVI線断面図、図7は図2におけるVIIーVII線断面図である。以下、これらの図面を参照にしながら本発明の実施の形態にかかる液相エピタキシャル成長方法及びその装置を説明する。なお、本実施の形態の形態にかかる液相エピタキシャル成長装置は、図10に示した従来の装置と共通する部分が多いので、共通する部分には同一の符号を付し、その詳細説明の一部を省略して説明する。
【0024】
図において、成長容器1には成長室2が形成されており、この成長室2内には多数の基板保持板101と2枚の基板保持板102とが多数の基板110とともに2本の基板保持棒201a,201bによって保持されて収納されている。
【0025】
基板保持板102は、ウエハー110が保持されていない面が相対向するようにし、かつ、互いの間隙を他の保持板相互の間隙よりも大きくとり、その間隙の中心が後述する原料導入口の真下に位置するようにして基板保持棒201a,201bによって保持されるようになっている。これにより、液状原料が導入される際に液状原料の飛散物が直接ウエハーに付着しないようにしている。
【0026】
成長室2の天井部には液状の原料を導入する原料導入口2aが形成され、また、その底部には原料排出口2bが形成されている。原料導入口2aはその長軸が上記基板保持板101の表面と略平行なスリット状の開口(導入口の断面形状)をなしている。この実施の形態では、開口部の寸法を幅8mm、長さ25mmとした。なお、この開口部の形状は楕円形状であってもよい。スリット状にしたことにより、原料導入を比較的ゆっくり行うと共に、導入される原料が直接ウエハーに接触したり、飛散した原料がウエハーに付着することがないようにしている。
【0027】
原料排出口2bは成長室2の下部に成長室のほぼ半分の領域に渡って解放されるように大きく形成されている。なお、この原料排出口2bの大きさは、使用済み原料を速やかにかつ完全に排出できるように、成長室の底部の1/3以上の大きさであることが望ましい。また、原料排出口2bは、シャッター4によって開閉自在に構成されている。シャッター4は、エピタキシャル成長を行うときは、図1及び図2に示されるように成長室2を密閉するようになっている。
【0028】
また、エピタキシャル成長が終了した原料を排出する際には、図1の矢印で示した方向に移動させ、成長室2の下部を成長室のほぼ半分の領域に渡って解放させる。図7はシャッター4が閉じている状態での図2におけるVIIーVII線断面図、図8はシャッター4を開いた状態での図2におけるIーI線断面図、図9はシャッター4が開いている状態での図2におけるVIIーVII線断面図である。
【0029】
シャッター4は、図1及び図7に示される位置から、成長容器1中に固定されたガイド支柱11,12に沿って移動し、図8及び図9に示される位置に設定される。図7及び図9に示されるように、シャッター4は原料排出位置では、原料排出口2bの開口部の全部(成長室2の下部半分)を解放し、原料を極めて迅速にかつ完全に排出できるようになっている。
【0030】
成長容器1の上部には該上部表面上を密接して摺動可能に原料容器3が設けられている。原料容器3は3つの独立した原料収容室31,32,33を有しており、それぞれの底部は開口されて原料供給口31a,32a,33aとされて常時は前記成長容器1の上部表面に当接されることによって塞がれており、前記原料容器3を移動して原料供給口31a,32a,33aと前記成長室の原料導入口2aとが一致したときにそれぞれの原料収容室内の液状原料が成長室2内に供給されるようになっている。
【0031】
また、それぞれの原料収容室の上部は開口されて原料補給口31b,32b,33bが形成され、これらにそれぞれ開閉自在な蓋体31c,32c,33cが取付けられている。蓋体31c,32c,33cには、それぞれ2本の支持棒31d,32d,33dがこれら蓋体の内表面に略直角に取り付けられている。支持棒31dの先端部には網状体31eが固定されている。この網状体31eは、液状原料5中に浮游する固体状の原料51を液状原料の下部に沈めるものである。したがって、その網目の細かさは固体状原料51の大部分を通過させない大きさであればよい。なお、網状体31eの代わりに同様の機能を有する他の部材、例えば、カーボン板に多数の貫通孔を形成したもの等を用いてもよい。
【0032】
なお、成長容器1及び原料容器3は、図示しない石英等の炉芯管内に設置され、その炉芯管は熱処理炉内に収容されている。さらに、必要に応じてこれら成長容器1及び原料容器3にはこれらを所定の温度に設定するための図示しない温度制御装置等が設けられる。また、成長容器1及び原料容器3等を構成する材料は、液状原料5が付着せず、かつ反応しない材料、例えば、カーボン、あるいは、pーBN(焦性窒化ホウ素)等を用いることができる。
【0033】
上述の装置によって、例えば、ウエハー110としてGaAsウエハーを用い、原料としてGa、GaAs、Al及び不純物(Zn,Mg,Te等)を用いてAlGaAsダブルヘテロ構造発光ダイオードを製造する場合には、以下の手順で行う。まず、原料収容室31,32,33にGa(30°C以上で液体)、GaAs(固体)、Al(固体)及び不純物(Zn,Mg,Te等→固体)を投入する。この場合、原料収容室31にはP型クラッド層用の原料(不純物としてZn又はMg等を加えたもの)、原料収容室32にはP型活性層用の原料、原料収容室33にはN型クラッド層用の原料(不純物としてTe等を加えたもの)がそれぞれ投入される。次いで、蓋体31c,32c,33cをして、固体状原料51が液状原料5の下部に保持されるようにする。
【0034】
次に、炉芯管内を920°Cで1時間保持する。次に、原料容器3を移動して原料供給口31aと成長室の原料導入口2aとを一致させて液状原料を成長室に約20秒で導入する。次いで、成長容器1の温度を0.1〜2.0°C/minの速度で下げてGaAsウエハにP型クラッド層をエピキタキシャル成長させる。成長が終了したらシャッター4を開いて不用になった液状原料を排出し、しかる後にシャッター4をとじておく。同様にして原料収容室32及び33の液状原料を順次成長室2内に導入し、エピタキシャル成長させてAlGaAsダブルヘテロ構造発光ダイオード用ウエハーを得る。
【0035】
次に、こうして得られたAlGaAsダブルヘテロ構造発光ダイオード用ウエハーを、0.3〜0.5mm角の大きさのチップ状に切断してAlGaAsダブルヘテロ構造発光ダイオードを得る。なお、実際には、このチップ状の発光ダイオードは、所定の取り付け台等にマウントされて発光ダイオード製品に仕上げられる。
【0036】
上述の実施の形態にかかる装置及び方法によれば、原料収容室内の液状原料の濃度を極めて均一に保つことができ、また、成長室に液状原料を導入する際に、ウエハーの一部を溶解したり、原料の飛散物がウエハーに付着したりすることがなく、さらには、エピタキシャル成長が終了した後の原料排出はほぼ完全に行なわれることが確認されている。これにより、良質なエピタキシャル層を再現性良く成長させることが可能になった。
【0037】
なお、上述の実施例では、液状原料が導入される際に液状原料の飛散物が直接ウエハーに付着しないようにするために、原料導入口が2枚の基板保持板102の中間部に位置するようにしたが、原料導入口が成長室のいずれかの端部に位置するようにして、液状原料の飛散物が直接ウエハーに付着しないようにしてもよい。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、原料容器内の液状原料中に浮游する固体原料を固体原料埋没手段によって液状原料中に埋没させるようにし、また、成長室に導入される原料が導入途中では直接基板に接触しないように該導入口の直下には基板を配置しないようにし、さらには、成長室の原料排出口を成長室底部の1/3以上の大きさにして使用済みの原料が速やかに完全に排出されるようにしたことによって、良質なエピタキシャル層を再現性良く成長させることを可能にしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる液相エピタキシャル成長装置の縦断面図である。
【図2】図1におけるIIーII線断面図である。
【図3】図1におけるIIIーIII線断面図である。
【図4】図1におけるIVーIV線断面図である。
【図5】図1におけるVーV線断面図である。
【図6】図1におけるVIーVI線断面図である。
【図7】シャッター4が閉じている状態での図2におけるVIIーVII線断面図である。
【図8】シャッター4を開いた状態での図2におけるIーI線断面図である。
【図9】シャッター4が開いている状態での図2におけるVIIーVII線断面図である。
【図10】従来の液相エピタキシャル成長装置の縦断面図である。
【図11】図10におけるXIーXI線断面図である。
【図12】従来の液相エピタキシャル成長装置の説明図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid phase epitaxial growth method and apparatus used in manufacturing a semiconductor element such as a light emitting diode (LED), a light emitting diode wafer, and a light emitting diode.
[0002]
[Prior art]
10 is a longitudinal sectional view of a conventional liquid phase epitaxial growth apparatus, and FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG. In these drawings, a
[0003]
Furthermore, the
[0004]
Moreover, the upper part of each raw material storage chamber is opened, and raw
[0005]
For example, when an AlGaAs double heterostructure light emitting diode is manufactured using a GaAs wafer as the
[0006]
Next, the inside of the furnace core tube is set to a predetermined temperature and atmosphere. When the temperature of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that the conventional apparatus described above has the following drawbacks.
(1) In the raw material storage chamber, solid GaAs, Al, and impurities (solute) are dissolved in a Ga solution (solvent) at a predetermined ratio to form a liquid raw material having a predetermined composition. In some cases, the composition ratio differs between the lower portion and the lower portion. That is, the solute concentration may be low at the bottom of the liquid raw material. In that case, a liquid raw material having a low solute concentration is first introduced into the growth chamber, and a part of the substrate is instantaneously dissolved, which may hinder good epitaxial growth.
[0008]
(2) When introducing a liquid raw material from the raw material storage chamber into the growth chamber, the liquid raw material may scatter and adhere to the substrate surface before the liquid raw material fills the entire growth chamber. Thus, abnormal growth is likely to occur at the previously attached portion, which may hinder high-quality epitaxial growth.
(3) When a P-type cladding layer, a P-type active layer and an N-type cladding layer are sequentially grown on the surface of the substrate, a liquid material in which liquid materials for forming each layer are mixed at the boundary between the layers. As a result, a grown layer may be formed, and a desired grown layer may not be obtained. In particular, if such a layer is formed at the interface between the P-type active layer and the N-type clad layer that become the light emitting part, the characteristics of the light emitting diode may be greatly affected. There is also a risk of causing abnormalities.
[0009]
According to the studies by the present inventors, the cause of the above (1) is that the specific gravity of solid GaAs, Al and impurities (solute) is smaller than the specific gravity of Ga solution (solvent). For this reason, as shown in FIG. 12, it turned out that the solute floated on the upper part of the liquid raw material, and this resulted in a portion having a low solute concentration at the lower part of the liquid raw material.
[0010]
As for the above item (2), the
[0011]
Furthermore, it was found that the above point (3) was caused by the fact that the liquid raw material forming the previous layer was not sufficiently discharged. That is, it was found that the size of the
[0012]
The present invention has been made based on the above-mentioned elucidation results, and a liquid phase epitaxial growth method and apparatus capable of growing a good quality epitaxial layer with good reproducibility, and a light emitting diode manufactured using the method and apparatus. It is an object to provide a wafer and a light emitting diode.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above problems, the first invention provides:
Liquid phase epitaxial growth in which a liquid material is supplied from a raw material container containing a liquid raw material to a growth container containing a substrate in a processing region set to a predetermined processing condition, and crystals of the raw material material are epitaxially grown on the surface of the substrate. In the method
In the liquid phase epitaxial growth method, the solid raw material floating in the liquid raw material in the raw material container is buried in the liquid raw material by the solid raw material burying means.
[0014]
The second invention is
In the liquid phase epitaxial growth method according to the first invention,
The liquid phase epitaxial growth method, wherein the raw material contains Ga, As, and Al, and the substrate is a GaAs wafer.
[0015]
The third invention is
A growth container in which a substrate is stored; and a raw material container disposed above the growth container, and the liquid raw material stored in the raw material container is controlled in the growth container while controlling the temperature of the raw material container and the growth container. In a liquid phase epitaxial growth apparatus for epitaxially growing raw material crystals on the substrate surface by supplying to
A liquid phase epitaxial growth apparatus comprising a solid material burying apparatus for burying a solid material floating in a liquid material in the material container in the liquid material.
[0016]
The fourth invention is:
In the liquid phase epitaxial growth apparatus according to the third invention,
The solid material burying apparatus includes a network that allows only a liquid material to pass through without passing through the solid material, and the solid material is liquidized by the network by burying the network in the liquid material. A liquid phase epitaxial growth apparatus characterized by being buried in the inside.
[0017]
The fifth invention is:
In the liquid phase epitaxial growth apparatus according to the third or fourth invention,
The growth vessel has a growth chamber in which a large number of substrates are set up substantially vertically and stored in parallel with a predetermined distance from each other, and a liquid material is introduced into the ceiling of the growth chamber. The raw material introduction port is formed with a raw material discharge port for discharging the liquid raw material at the bottom,
The raw material container is installed on the upper part of the growth container so that the bottom part thereof can be slid closely on the upper surface, and has a plurality of independent raw material storage chambers. The bottom of the chamber is opened and used as a raw material supply port, which is normally blocked by being in contact with the upper surface of the growth vessel. The raw material supply port and the raw material in the growth chamber are moved by moving the raw material vessel. The liquid phase epitaxial growth apparatus is characterized in that the liquid source in the source chamber is supplied to the growth chamber when the inlet coincides.
[0018]
The sixth invention is:
A growth container in which a substrate is stored; and a raw material container disposed above the growth container, and the liquid raw material stored in the raw material container is controlled in the growth container while controlling the temperature of the raw material container and the growth container. A liquid phase epitaxial growth apparatus for epitaxially growing a raw material crystal on the substrate surface,
The growth vessel has a growth chamber in which a large number of substrates are set up substantially vertically and stored in parallel with a predetermined distance from each other, and a liquid material is introduced into the ceiling of the growth chamber. The raw material introduction port is formed with a raw material discharge port for discharging the liquid raw material at the bottom,
The raw material container is installed on the upper part of the growth container so that the bottom part thereof can be slid closely on the upper surface, and has a plurality of independent raw material storage chambers. The bottom of the chamber is opened and used as a raw material supply port, which is normally blocked by being in contact with the upper surface of the growth vessel. The raw material supply port and the raw material in the growth chamber are moved by moving the raw material vessel. In the liquid phase epitaxial growth apparatus that supplies liquid raw material in the raw material storage chamber to the growth chamber when the inlet coincides with the inlet,
The growth chamber is a liquid phase epitaxial growth characterized in that a substrate is not disposed immediately below the introduction port so that the material introduced from the material introduction port does not directly contact the substrate during the introduction. Device.
[0019]
The seventh invention
In the liquid phase epitaxial growth apparatus according to the fifth or sixth invention,
In the liquid phase epitaxial growth apparatus, the raw material inlet of the growth chamber is formed in an elongated slit shape along a direction parallel to the main surface of the substrate disposed in the growth chamber.
[0020]
The eighth invention
In the liquid phase epitaxial growth apparatus according to any one of the fifth to seventh inventions,
In the liquid phase epitaxial growth apparatus, the material discharge port of the growth chamber has a structure in which 1/3 or more of the bottom of the growth chamber is opened.
[0021]
The ninth invention
A light emitting diode wafer comprising a plurality of semiconductor layers containing Ga and As as constituent elements formed on a GaAs wafer by sequential epitaxial growth,
The plurality of semiconductor layers are formed using the liquid phase epitaxial manufacturing method according to the first or second invention and / or the liquid phase epitaxial manufacturing apparatus according to any of the third to eighth inventions. This is a light emitting diode wafer.
[0022]
The tenth invention is
A light emitting diode characterized in that the light emitting diode wafer according to the ninth invention is cut and formed into a chip shape.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a longitudinal sectional view of a liquid phase epitaxial growth apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V in FIG. 1, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 1, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. A liquid phase epitaxial growth method and apparatus according to embodiments of the present invention will be described below with reference to these drawings. Since the liquid phase epitaxial growth apparatus according to the present embodiment has many parts in common with the conventional apparatus shown in FIG. 10, the same reference numerals are given to the common parts, and a part of the detailed description is provided. The description is omitted.
[0024]
In the drawing, a
[0025]
The
[0026]
A raw
[0027]
The
[0028]
Further, when the raw material after the epitaxial growth is discharged, it is moved in the direction indicated by the arrow in FIG. 1, and the lower portion of the
[0029]
The
[0030]
A
[0031]
Moreover, the upper part of each raw material storage chamber is opened, and raw
[0032]
The
[0033]
For example, when an AlGaAs double heterostructure light emitting diode is manufactured by using the above-described apparatus using a GaAs wafer as the
[0034]
Next, the furnace core tube is held at 920 ° C. for 1 hour. Next, the
[0035]
Next, the AlGaAs double heterostructure light emitting diode wafer thus obtained is cut into chips having a size of 0.3 to 0.5 mm square to obtain an AlGaAs double heterostructure light emitting diode. In practice, this chip-like light emitting diode is mounted on a predetermined mounting base or the like to be finished into a light emitting diode product.
[0036]
According to the apparatus and method according to the above-described embodiment, the concentration of the liquid raw material in the raw material storage chamber can be kept extremely uniform, and a part of the wafer is dissolved when the liquid raw material is introduced into the growth chamber. In addition, it has been confirmed that the scattered material does not adhere to the wafer, and that the material is discharged almost completely after the epitaxial growth is completed. This makes it possible to grow a good quality epitaxial layer with good reproducibility.
[0037]
In the above-described embodiment, the raw material introduction port is located at the intermediate portion of the two
[0038]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the solid raw material floating in the liquid raw material in the raw material container is buried in the liquid raw material by the solid raw material burying means, and the raw material introduced into the growth chamber is in the middle of introduction. Do not place the substrate directly under the inlet so that it does not directly contact the substrate. Furthermore, the raw material discharge port of the growth chamber is made more than 1/3 of the bottom of the growth chamber so that the used raw material is quickly As a result, it is possible to grow a high-quality epitaxial layer with high reproducibility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a liquid phase epitaxial growth apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 2 in a state where the
8 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 2 with the
9 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 2 in a state where the
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a conventional liquid phase epitaxial growth apparatus.
11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a conventional liquid phase epitaxial growth apparatus.
Claims (3)
前記原料容器内の液状原料中に浮游する固体原料を液状原料中に埋没させる固体原料埋没装置を有し、
前記成長容器は、その内部に多数の基板が略垂直に立てられ、互いに所定の距離をおいて平行に配置されて収納される成長室を有し、当該成長室の天井部に液状原料を導入する原料導入口が形成されたものであり、
前記成長室の原料導入口は、当該成長室に配置された基板の主表面に平行な方向に沿った細長いスリット状をなし、
前記成長室に配置されている基板は、互いに間隔をおいて配置された多数の基板保持板に保持され、かつ、前記多数の基板保持板の内の2枚の基板保持板の相対向面には基板は保持されておらず、かつ、前記2枚の基板保持板の互いの間隙の中心を当該原料導入口の真下に位置させることで、前記原料導入口の直下には、前記基板が配置されていないことを特徴とする液相エピタキシャル成長装置。A growth container in which a substrate is stored; and a raw material container disposed above the growth container, and the liquid raw material stored in the raw material container is controlled in the growth container while controlling the temperature of the raw material container and the growth container. A liquid phase epitaxial growth apparatus for epitaxially growing a raw material crystal on the substrate surface,
A solid material burying device for burying the solid material floating in the liquid material in the material container in the liquid material;
The growth vessel has a growth chamber in which a large number of substrates are erected substantially vertically and stored in parallel with a predetermined distance from each other, and a liquid raw material is introduced into the ceiling of the growth chamber. The raw material introduction port to be formed is formed,
The raw material inlet of the growth chamber has an elongated slit shape along a direction parallel to the main surface of the substrate disposed in the growth chamber,
The substrates arranged in the growth chamber are held by a large number of substrate holding plates arranged at a distance from each other, and on the opposing surfaces of two of the large number of substrate holding plates. The substrate is not held, and the center of the gap between the two substrate holding plates is located directly below the raw material introduction port, so that the substrate is disposed immediately below the raw material introduction port. A liquid phase epitaxial growth apparatus characterized by not being formed.
前記原料容器内で、液状原料中に浮游する固体原料を液状原料中に埋没させた後、
前記原料容器から、前記成長室内への液状原料の導入の際、当該液状原料を、導入途中では直接基板に接触させず、
原料排出時には、前記シャッターを移動し、当該成長室の下半分の領域に渡って解放して排出することを特徴とする液相エピタキシャル成長方法。A liquid phase epitaxial growth method using the liquid phase epitaxial growth apparatus according to claim 1,
In the raw material container, after burying the solid raw material floating in the liquid raw material in the liquid raw material,
When introducing the liquid material from the material container into the growth chamber, the liquid material is not directly brought into contact with the substrate during the introduction,
A liquid phase epitaxial growth method characterized in that when the raw material is discharged, the shutter is moved and released over the lower half of the growth chamber for discharge.
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