JPH0214317B2 - - Google Patents
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- JPH0214317B2 JPH0214317B2 JP57145047A JP14504782A JPH0214317B2 JP H0214317 B2 JPH0214317 B2 JP H0214317B2 JP 57145047 A JP57145047 A JP 57145047A JP 14504782 A JP14504782 A JP 14504782A JP H0214317 B2 JPH0214317 B2 JP H0214317B2
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- semiconductor crystal
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
- C30B19/02—Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux
- C30B19/04—Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux the solvent being a component of the crystal composition
-
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- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
液相エピタキシヤル成長方法は半導体エピタキ
シヤル層の成長に当り広く用いられている方法で
あり、特に燐化ガリウム（GaP）や砒化ガリウム
（GaAs）等の−化合物半導体のエピタキシ
ヤル成長には欠かすことのできない方法である。
シヤル層の成長に当り広く用いられている方法で
あり、特に燐化ガリウム（GaP）や砒化ガリウム
（GaAs）等の−化合物半導体のエピタキシ
ヤル成長には欠かすことのできない方法である。
半導体のエピタキシヤル層にはｎ型あるいはｐ
型の電導型を決定するために、ドナ−不純物ある
いはアクセプタ不純物をドーピングする。そし
て、これらの不純物濃度が低い程、一般に結晶性
は良好となる。
型の電導型を決定するために、ドナ−不純物ある
いはアクセプタ不純物をドーピングする。そし
て、これらの不純物濃度が低い程、一般に結晶性
は良好となる。
本発明は結晶性の良好な低不純物濃度のエピタ
キシヤル層を成長する方法を提供するものであ
り、以下、GaP緑色発光ダイオード（LED）の
製造方法を例示して説明する。
キシヤル層を成長する方法を提供するものであ
り、以下、GaP緑色発光ダイオード（LED）の
製造方法を例示して説明する。
従来例の構成とその問題点
GaP緑色LEDはｎ型GaP基板上に液相法によ
り、所定電導型のGaPエピタキシヤル層を成長さ
せて形成される。このGaP緑色LEDは発光中心
として窒素（Ｎ）がドーピングされており、主に
ｎ層で発光するが、ｎ層中のドナ−不純物はこの
発光を妨げるように作用する。したがつて高発光
効率のGaP緑色LEDを得るためには低ドナ−濃
度のｎ型エピタキシヤル層を形成することが必要
となる。
り、所定電導型のGaPエピタキシヤル層を成長さ
せて形成される。このGaP緑色LEDは発光中心
として窒素（Ｎ）がドーピングされており、主に
ｎ層で発光するが、ｎ層中のドナ−不純物はこの
発光を妨げるように作用する。したがつて高発光
効率のGaP緑色LEDを得るためには低ドナ−濃
度のｎ型エピタキシヤル層を形成することが必要
となる。
ところで、このエピタキシヤル層形成のために
用いる液相エピタキシヤル成長用ボートの材料に
は高純度で耐熱性に優れていることが要求され
る。現在、この要求を満たす材料としては石英と
カーボンだけである。しかしながら石英ボートを
使用すると、石英が溶融液のガリウム（Ga）に
溶け、シリコン（Si）と酸素（Ｏ）がエピタキシ
ヤル層中に混入するため低不純物濃度層の成長は
不可能である。このため低不純物濃度のエピタキ
シヤル成長用ボートの材料としてはカーボンが用
いられるが、カーボンには不純物に対して強い吸
着作用があり、純化処理を行つてもわずかな不純
物が残留している。これらの不純物のうち、亜鉛
（Zn）やマグネシウム（Mg）等の−化合物
半導体のアクセプタとなる不純物が特に残留しや
すい。またボートの材料であるカーボンもわずか
にGaに溶解しエピタキシヤル層中に混入しアク
セプタとして働く。
用いる液相エピタキシヤル成長用ボートの材料に
は高純度で耐熱性に優れていることが要求され
る。現在、この要求を満たす材料としては石英と
カーボンだけである。しかしながら石英ボートを
使用すると、石英が溶融液のガリウム（Ga）に
溶け、シリコン（Si）と酸素（Ｏ）がエピタキシ
ヤル層中に混入するため低不純物濃度層の成長は
不可能である。このため低不純物濃度のエピタキ
シヤル成長用ボートの材料としてはカーボンが用
いられるが、カーボンには不純物に対して強い吸
着作用があり、純化処理を行つてもわずかな不純
物が残留している。これらの不純物のうち、亜鉛
（Zn）やマグネシウム（Mg）等の−化合物
半導体のアクセプタとなる不純物が特に残留しや
すい。またボートの材料であるカーボンもわずか
にGaに溶解しエピタキシヤル層中に混入しアク
セプタとして働く。
このようなカーボンの性質により、カーボンボ
ートを用いてGaPの液相エピタキシヤル成長を行
つた場合、２×1016cm-3程度の残留アクセプタが
混入することは避けられない。したがつて、ドナ
−濃度を残留アクセプタ濃度以下にすると、エピ
タキシヤル層はｐ型に反転する。特にエピタキシ
ヤル層の成長開始時にはドナ−不純物がドーピン
グされにくい現象があり、成長開始直後に形成さ
れるエピタキシヤル層部分が高抵抗層となるこ
と、あるいはｐ型反転層となることなどの現象が
発生しやすい。
ートを用いてGaPの液相エピタキシヤル成長を行
つた場合、２×1016cm-3程度の残留アクセプタが
混入することは避けられない。したがつて、ドナ
−濃度を残留アクセプタ濃度以下にすると、エピ
タキシヤル層はｐ型に反転する。特にエピタキシ
ヤル層の成長開始時にはドナ−不純物がドーピン
グされにくい現象があり、成長開始直後に形成さ
れるエピタキシヤル層部分が高抵抗層となるこ
と、あるいはｐ型反転層となることなどの現象が
発生しやすい。
第１図にGaP緑色LEDの従来の液相エピタキ
シヤル成長の温度プログラムを示す。図中１はエ
ピタキシヤル成長の主炉の温度を、２はアクセプ
タ不純物であるZnを加熱する副炉の温度を示す。
この温度プログラムによるエピタキシヤル成長の
実例は以下の通りである。まず、ドナ−不純物と
してイオウ（Ｓ）が４×1017cm-3ドーピングされ
ているｎ型GaP基板を準備するとともに、エピタ
キシヤル成長用の溶融液として、ドナ−不純物と
なるテルル（Te）をドーピングした溶融液を準
備する。そして、溶融液の冷却速度を１℃／分に
定め、1000℃から900℃まで徐冷することにより
ｎ型エピタキシヤル層を成長させる。次いで、上
記溶融液にZnを気相でTe以上にドーピングし、
この溶融液を上記と同様の冷却速度で900℃から
800℃まで徐冷することにより、ｐ型エピタキシ
ヤル層を成長させる。
シヤル成長の温度プログラムを示す。図中１はエ
ピタキシヤル成長の主炉の温度を、２はアクセプ
タ不純物であるZnを加熱する副炉の温度を示す。
この温度プログラムによるエピタキシヤル成長の
実例は以下の通りである。まず、ドナ−不純物と
してイオウ（Ｓ）が４×1017cm-3ドーピングされ
ているｎ型GaP基板を準備するとともに、エピタ
キシヤル成長用の溶融液として、ドナ−不純物と
なるテルル（Te）をドーピングした溶融液を準
備する。そして、溶融液の冷却速度を１℃／分に
定め、1000℃から900℃まで徐冷することにより
ｎ型エピタキシヤル層を成長させる。次いで、上
記溶融液にZnを気相でTe以上にドーピングし、
この溶融液を上記と同様の冷却速度で900℃から
800℃まで徐冷することにより、ｐ型エピタキシ
ヤル層を成長させる。
第２図はGaに対してTe濃度を５×10-4wt％と
した溶融液を用いて形成したGaP緑色LEDの不
純物濃度分布を示す図であり、図中、３はｎ型
GaP基板、４はｎ型エピタキシヤル層そして５は
ｐ型エピタキシヤル層である。ところで、上述し
たカーボンの性質によつて、ｎ型GaP基板の上に
成長させたｎ型エピタキシヤル層５の成長開始時
に、ドナ−濃度が残留アクセプタ濃度よりも低く
なり、このため、図示するようにｐ型反転層６が
発生している。
した溶融液を用いて形成したGaP緑色LEDの不
純物濃度分布を示す図であり、図中、３はｎ型
GaP基板、４はｎ型エピタキシヤル層そして５は
ｐ型エピタキシヤル層である。ところで、上述し
たカーボンの性質によつて、ｎ型GaP基板の上に
成長させたｎ型エピタキシヤル層５の成長開始時
に、ドナ−濃度が残留アクセプタ濃度よりも低く
なり、このため、図示するようにｐ型反転層６が
発生している。
高抵抗層あるいはｐ型反転層が発生すると、
LEDの順方向電圧が高くなる。従来はこの高抵
抗層あるいはｐ型反転層の発生を防止するため、
高ドナ−濃度層の成長がなされており、このため
低発光効率のGaP緑色LEDしか得られていなか
つた。
LEDの順方向電圧が高くなる。従来はこの高抵
抗層あるいはｐ型反転層の発生を防止するため、
高ドナ−濃度層の成長がなされており、このため
低発光効率のGaP緑色LEDしか得られていなか
つた。
発明の目的
本発明は高抵抗層あるいはｐ型反転層の発生を
防止することができ、しかも低ドナ−濃度のエピ
タキシヤル層を成長することができる液相エピタ
キシヤル成長方法を提供するものである。
防止することができ、しかも低ドナ−濃度のエピ
タキシヤル層を成長することができる液相エピタ
キシヤル成長方法を提供するものである。
発明の構成
本発明は高不純物濃度の結晶上にこれと同じ電
導型の低不純物濃度のエピタキシヤル層を成長す
るにあたり、エピタキシヤル層の成長開始前に溶
融液の温度を上昇させて上記高不純物濃度の結晶
を溶融液中に溶解させ、溶解した結晶中の不純物
が溶融液中を拡散しないうちに成長を開始するこ
とによつて、成長開始時のエピタキシヤル層中に
ドナ−不純物を高濃度にドーピングしてドナ−不
純物濃度を残留アクセプタ濃度以上に高め、高抵
抗層あるいは反転層の発生を防止するものであ
る。
導型の低不純物濃度のエピタキシヤル層を成長す
るにあたり、エピタキシヤル層の成長開始前に溶
融液の温度を上昇させて上記高不純物濃度の結晶
を溶融液中に溶解させ、溶解した結晶中の不純物
が溶融液中を拡散しないうちに成長を開始するこ
とによつて、成長開始時のエピタキシヤル層中に
ドナ−不純物を高濃度にドーピングしてドナ−不
純物濃度を残留アクセプタ濃度以上に高め、高抵
抗層あるいは反転層の発生を防止するものであ
る。
実施例の説明
第３図は、GaP緑色LEDを形成するための本
発明の液相エピタキシヤル成長方法の温度プログ
ラムを示す。図中１および２は、第１図と同様、
主炉と副炉の温度を示す。本発明の方法では、先
ず980℃でＳがドーピングされているｎ型GaP基
板と従来と同じ濃度にTeをドーピングした溶融
液を接触させた。次に溶融液の温度を20℃上昇さ
せ、10分後に成長を開始した。これ以後の成長は
従来の方法と同一の条件で行つた。
発明の液相エピタキシヤル成長方法の温度プログ
ラムを示す。図中１および２は、第１図と同様、
主炉と副炉の温度を示す。本発明の方法では、先
ず980℃でＳがドーピングされているｎ型GaP基
板と従来と同じ濃度にTeをドーピングした溶融
液を接触させた。次に溶融液の温度を20℃上昇さ
せ、10分後に成長を開始した。これ以後の成長は
従来の方法と同一の条件で行つた。
このようにして形成したGaP緑色LEDの不純
物濃度分布を第４図に示す。本発明の方法では、
上記のようにｎ型エピタキシヤル層４の成長開始
前にｎ型GaP基板３を溶融液と接触させてその表
面層を溶解させているため、溶融液のｎ型GaP基
板に接している領域では溶解したｎ型GaP基板部
分内のＳが高濃度となる。
物濃度分布を第４図に示す。本発明の方法では、
上記のようにｎ型エピタキシヤル層４の成長開始
前にｎ型GaP基板３を溶融液と接触させてその表
面層を溶解させているため、溶融液のｎ型GaP基
板に接している領域では溶解したｎ型GaP基板部
分内のＳが高濃度となる。
このＳが溶融液中を拡散してｎ型GaP基板３か
ら遠く離れないうちにｎ型エピタキシヤル層の成
長を開始させているため、成長開始時のｎ型エピ
タキシヤル層が高ドナ−濃度となり、ｐ型反転層
の発生が防止できた。
ら遠く離れないうちにｎ型エピタキシヤル層の成
長を開始させているため、成長開始時のｎ型エピ
タキシヤル層が高ドナ−濃度となり、ｐ型反転層
の発生が防止できた。
なお、昇温してから成長開始までの時間を、10
分以上に設定すると、溶融液中をドナ−不純物で
あるＳが一様に拡散してしまい、成長開始直後の
エピタキシヤル層部分にｐ型反転層が発生した。
ｎ型GaP基板と溶融液との接触、昇温ならびに昇
温から成長開始までの時間の設定により、高抵抗
層あるいはｐ型反転層の発生を防止してかつ低ド
ナ−濃度のエピタキシヤル層の成長が可能とな
り、高発光効率のGaP緑色LEDを得ることがで
きた。
分以上に設定すると、溶融液中をドナ−不純物で
あるＳが一様に拡散してしまい、成長開始直後の
エピタキシヤル層部分にｐ型反転層が発生した。
ｎ型GaP基板と溶融液との接触、昇温ならびに昇
温から成長開始までの時間の設定により、高抵抗
層あるいはｐ型反転層の発生を防止してかつ低ド
ナ−濃度のエピタキシヤル層の成長が可能とな
り、高発光効率のGaP緑色LEDを得ることがで
きた。
なお、以上の実施例では、ｐ型反転層の発生を
抑圧して低ドナ−濃度のエピタキシヤル層を成長
させる場合を例示したが、ｐ型基板上に低アクセ
プタ濃度のエピタキシヤル層を成長させるにあた
り、カーボンボードにドナー不純物が吸着されて
いると残留ドナー濃度の関係でｎ型反転層の形成
される場合があるが、本発明の方法によれば、こ
のｎ型反転層の発生を抑えることができる。
抑圧して低ドナ−濃度のエピタキシヤル層を成長
させる場合を例示したが、ｐ型基板上に低アクセ
プタ濃度のエピタキシヤル層を成長させるにあた
り、カーボンボードにドナー不純物が吸着されて
いると残留ドナー濃度の関係でｎ型反転層の形成
される場合があるが、本発明の方法によれば、こ
のｎ型反転層の発生を抑えることができる。
発明の効果
以上説明してきたところから明らかなように本
発明の方法によれば、ｐ型反転層の発生を防止し
てかつ低ドナー濃度のエピタキシヤル層を、ある
いは逆にｎ型反転層の発生を防止してかね低アク
セプタ濃度のエピタキシヤル層を成長することが
できる。
発明の方法によれば、ｐ型反転層の発生を防止し
てかつ低ドナー濃度のエピタキシヤル層を、ある
いは逆にｎ型反転層の発生を防止してかね低アク
セプタ濃度のエピタキシヤル層を成長することが
できる。
また、高不純物濃度のエピタキシヤル層上に低
不純物濃度のエピタキシヤル層を成長する場合に
も本発明の方法を適用するならば、同じ効果があ
ることは明らかである。
不純物濃度のエピタキシヤル層を成長する場合に
も本発明の方法を適用するならば、同じ効果があ
ることは明らかである。
かかる方法によれば、低不純物濃度で良質の結
晶性を有するLED、あるいは他の半導体素子を
安定して形成することが可能となる。
晶性を有するLED、あるいは他の半導体素子を
安定して形成することが可能となる。
第１図は、従来のGaP緑色LEDの液相エピタ
キシヤル成長の温度プログラムを示す図、第２図
は第１図で示すプログラムに従つて形成した
LEDの不純物濃度分布を示す図、第３図は、本
発明のGaP緑色LEDの液相エピタキシヤル成長
の温度プログラムを示す図、第４図は第３図に示
すプログラムに従つて形成したLEDの不純物濃
度分布を示す図である。 １……液相エピタキシヤルの主炉の温度プログ
ラム、２……Zn加熱用の副炉の温度プログラム、
３……ｎ型GaP基板、４……ｎ型エピタキシヤル
層、５……Ｐ型エピタキシヤル層、６……ｐ型反
転層。
キシヤル成長の温度プログラムを示す図、第２図
は第１図で示すプログラムに従つて形成した
LEDの不純物濃度分布を示す図、第３図は、本
発明のGaP緑色LEDの液相エピタキシヤル成長
の温度プログラムを示す図、第４図は第３図に示
すプログラムに従つて形成したLEDの不純物濃
度分布を示す図である。 １……液相エピタキシヤルの主炉の温度プログ
ラム、２……Zn加熱用の副炉の温度プログラム、
３……ｎ型GaP基板、４……ｎ型エピタキシヤル
層、５……Ｐ型エピタキシヤル層、６……ｐ型反
転層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一導電型の半導体結晶体上に、これと同一導
電型で低不純物濃度のエピタキシヤル層を成長さ
せるにあたり、第１の温度まで上昇させて前記半
導体結晶体を、これと同一導電型の不純物をドー
プした溶融液とを接触させたのち、前記第１の温
度よりさらに上昇させて第２の温度にして前記半
導体結晶体の一部を溶解させ、前記半導体結晶体
中の不純物が前記溶融液中を拡散して前記半導体
結晶体の表面から遠くに離れない時間内に徐冷を
開始してエピタキシヤル層の成長を行うことを特
徴とする液相エピタキシヤル成長方法。 ２ 第２の温度の保持時間が10分以下であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の液相
エピタキシヤル成長方法。 ３ 半導体結晶体が半導体結晶基板であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の液相エ
ピタキシヤル成長方法。 ４ 半導体液晶体がエピタキシヤル結晶層である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
液相エピタキシヤル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14504782A JPS5935091A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14504782A JPS5935091A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5935091A JPS5935091A (ja) | 1984-02-25 |
| JPH0214317B2 true JPH0214317B2 (ja) | 1990-04-06 |
Family
ID=15376152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14504782A Granted JPS5935091A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5935091A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57133529A (en) * | 1981-02-13 | 1982-08-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical head |
| JPH0821174B2 (ja) * | 1986-09-09 | 1996-03-04 | キヤノン電子株式会社 | 光ヘツド装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54133480A (en) * | 1978-04-07 | 1979-10-17 | Toshiba Corp | Growth method for liquid phase epitaxial |
| JPS5596629A (en) * | 1979-01-17 | 1980-07-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of epitaxially growing in liquid phase |
-
1982
- 1982-08-20 JP JP14504782A patent/JPS5935091A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54133480A (en) * | 1978-04-07 | 1979-10-17 | Toshiba Corp | Growth method for liquid phase epitaxial |
| JPS5596629A (en) * | 1979-01-17 | 1980-07-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of epitaxially growing in liquid phase |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5935091A (ja) | 1984-02-25 |
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