JPH0351674B2 - - Google Patents
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- JPH0351674B2 JPH0351674B2 JP59013080A JP1308084A JPH0351674B2 JP H0351674 B2 JPH0351674 B2 JP H0351674B2 JP 59013080 A JP59013080 A JP 59013080A JP 1308084 A JP1308084 A JP 1308084A JP H0351674 B2 JPH0351674 B2 JP H0351674B2
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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
- 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
-
- 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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- 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
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-
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- C30B29/44—Gallium phosphide
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S438/914—Doping
- Y10S438/925—Fluid growth doping control, e.g. delta doping
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、周期律表第ｂ族元素及び第ｂ族
元素からなる無機化合物（以下「−族化合
物」という。）を液相エピタキシヤル成長させる
際に、テルル（Te）をドーピング（doping）す
る方法に関する。
元素からなる無機化合物（以下「−族化合
物」という。）を液相エピタキシヤル成長させる
際に、テルル（Te）をドーピング（doping）す
る方法に関する。
GaAs、GaP、GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs等の
−族化合物は、発光ダイオード、半導体レー
ザー、FET等の半導体素子の製造に用いられて
いる。
−族化合物は、発光ダイオード、半導体レー
ザー、FET等の半導体素子の製造に用いられて
いる。
これらの素子、特に発光ダイオード、半導体レ
ーザは液相エピタキシヤル成長方法によつて単結
晶基板上に上記−族化合物の単結晶薄膜を形
成したエピタキシヤルウエハを用いて製造され
る。その際、ｎ型不純物としてTeをドーピング
する場合が多い。Teをドーピングする方法とし
て、従来、元素状Teを直接エピタキシヤル成長
用融液に添加して液相エピタキシヤル成長させる
方法が行なわれていた。
ーザは液相エピタキシヤル成長方法によつて単結
晶基板上に上記−族化合物の単結晶薄膜を形
成したエピタキシヤルウエハを用いて製造され
る。その際、ｎ型不純物としてTeをドーピング
する場合が多い。Teをドーピングする方法とし
て、従来、元素状Teを直接エピタキシヤル成長
用融液に添加して液相エピタキシヤル成長させる
方法が行なわれていた。
しかしながら、元素状Teを直接融液に添加す
る従来法では、Teのドーピング量の制御が困難
であり、したがつて、所望のｎ型キヤリア濃度の
エピタキシヤルウエハを再現性よく製造するのは
困難であつた。
る従来法では、Teのドーピング量の制御が困難
であり、したがつて、所望のｎ型キヤリア濃度の
エピタキシヤルウエハを再現性よく製造するのは
困難であつた。
本発明者等は、Teのドーピング量を再現性よ
く制御することを目的として鋭意研究を重ねた結
果、本発明に到達したものである。
く制御することを目的として鋭意研究を重ねた結
果、本発明に到達したものである。
本発明の上記の目的は、単結晶基板上にTeを
ドーピングした−族化合物単結晶薄膜を液相
エピタキシヤル成長させる方法において、Te源
として、上記単結晶薄膜を構成する成分を有し、
かつ、Teを少なくとも１×1017cm-3含有する−
族化合物の単結晶または多結晶を用いる方法に
より達せられる。
ドーピングした−族化合物単結晶薄膜を液相
エピタキシヤル成長させる方法において、Te源
として、上記単結晶薄膜を構成する成分を有し、
かつ、Teを少なくとも１×1017cm-3含有する−
族化合物の単結晶または多結晶を用いる方法に
より達せられる。
本発明方法において用いられる−族化合物
としては、GaAs、GaP、InP、InAs等及びこれ
らの混晶、すなわち、GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs、
Ga1-xInxAs、Ga1-xInxAs、Ga1-xInxAs1-yPy、
（０＜ｘ、ｙ＜１）等が挙げられる。
としては、GaAs、GaP、InP、InAs等及びこれ
らの混晶、すなわち、GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs、
Ga1-xInxAs、Ga1-xInxAs、Ga1-xInxAs1-yPy、
（０＜ｘ、ｙ＜１）等が挙げられる。
また、単結晶基板としては、GaAs、GaP等の
単結晶基板、好ましくは、これらの単結晶の
｛100｝面を表面とする基板が用いられる。
単結晶基板、好ましくは、これらの単結晶の
｛100｝面を表面とする基板が用いられる。
Te源として用いる−族化合物としては、
液相エピタキシヤル成長方法によつて単結晶基板
上に形成される単結晶薄膜を構成する成分を有す
る−族化合物の単結晶または多結晶を用いる
のが適当である。すなわち、GaAsまたはGaPの
単結晶薄膜を成長させる場合、それぞれGaAsま
たはGaPを用いる。また、Ga1-xAlxAs、
GaAs1-xPx等の混晶の単結晶薄膜を成長させる
場合は当該混晶の一方の成分である−族化合
物の単結晶または多結晶を用いる。すなわち、
Ga1-xAlxAsを成長させる場合は、GaAs、また
GaAs1-xPxを成長させる場合は、GaAsまたは
GaPを用いるのが好ましい。
液相エピタキシヤル成長方法によつて単結晶基板
上に形成される単結晶薄膜を構成する成分を有す
る−族化合物の単結晶または多結晶を用いる
のが適当である。すなわち、GaAsまたはGaPの
単結晶薄膜を成長させる場合、それぞれGaAsま
たはGaPを用いる。また、Ga1-xAlxAs、
GaAs1-xPx等の混晶の単結晶薄膜を成長させる
場合は当該混晶の一方の成分である−族化合
物の単結晶または多結晶を用いる。すなわち、
Ga1-xAlxAsを成長させる場合は、GaAs、また
GaAs1-xPxを成長させる場合は、GaAsまたは
GaPを用いるのが好ましい。
これらの−族化合物はTeを少なくとも１
×1017cm-3含有していることが必要であつて、好
ましくは１×1018cm-3以上含有しているのが適当
である。
×1017cm-3含有していることが必要であつて、好
ましくは１×1018cm-3以上含有しているのが適当
である。
Teの含有量が１×1017cm-3よりも少ない場合
は、単結晶薄膜中に必要な濃度のTeをドーピン
グできないので好ましくない。また、Teの濃度
の上限は特に制限はないが、Teが−族化合
物中に均一に分散していることが好ましい。
は、単結晶薄膜中に必要な濃度のTeをドーピン
グできないので好ましくない。また、Teの濃度
の上限は特に制限はないが、Teが−族化合
物中に均一に分散していることが好ましい。
本発明方法によつてTeをドーピングするには、
成長用融液に、Te源である−族化合物を必
要量添加して、通常の方法によつて液相エピタキ
シヤル成長させることによつて行なわれる。例え
ば、Ga1-xAlxAs単結晶薄膜を成長させる場合、
溶媒であるGa中に必要量のAl、GaAs及びTeを
含有するGaAsを溶解させる。
成長用融液に、Te源である−族化合物を必
要量添加して、通常の方法によつて液相エピタキ
シヤル成長させることによつて行なわれる。例え
ば、Ga1-xAlxAs単結晶薄膜を成長させる場合、
溶媒であるGa中に必要量のAl、GaAs及びTeを
含有するGaAsを溶解させる。
液相エピタキシヤル成長法及び装置は通常の方
法及び装置でよい。
法及び装置でよい。
本発明方法によると、Teのドーピング量を再
現性よく制御でき、かつ、単結晶薄膜中でのTe
の濃度分布も均一である。したがつて、液相エピ
タキシヤル成長工程での歩留りもよく、得られた
発光ダイオード等の効率も優れている。
現性よく制御でき、かつ、単結晶薄膜中でのTe
の濃度分布も均一である。したがつて、液相エピ
タキシヤル成長工程での歩留りもよく、得られた
発光ダイオード等の効率も優れている。
本発明を実施例及び比較例に基づいて具体的に
説明する。
説明する。
実施例
（100）面を鏡面研磨したｐ型GaAs単結晶基
板を用意した。基板のキヤリア濃度はｐ型であり
1.5×1019cm-3であつた。次にｐ型の液相エピタキ
シヤル成長に用いる第１の溶液として、Ga100ｇ
中にアンドープGaAs多結晶6.0ｇ、Al2.1ｇ、
Zn0.25ｇを溶解させた。
板を用意した。基板のキヤリア濃度はｐ型であり
1.5×1019cm-3であつた。次にｐ型の液相エピタキ
シヤル成長に用いる第１の溶液として、Ga100ｇ
中にアンドープGaAs多結晶6.0ｇ、Al2.1ｇ、
Zn0.25ｇを溶解させた。
次にｎ型液相エピタキシヤル成長に用いる第２
の溶液として、Ga100ｇ中にアンドープGaAs1.8
ｇ、Al0.43ｇ、予めボート成長方法によりTeを
１×1019cm-3ドーピングしたGaAs多結晶を0.8ｇ
溶解させた溶液を調製した。
の溶液として、Ga100ｇ中にアンドープGaAs1.8
ｇ、Al0.43ｇ、予めボート成長方法によりTeを
１×1019cm-3ドーピングしたGaAs多結晶を0.8ｇ
溶解させた溶液を調製した。
これら２種の成長用融液をスライド式液相成長
用ボートの融液槽に収容した。また上記ｐ型
GaAs基板をボートの基板収容部に収容した。融
液と基板を接触させないで、水素気流中で上記ボ
ートを900℃まで昇温し、この温度でボートを操
作し第１の融液、すなわちZnを入れたｐ型結晶
成長用融液と基板を接触させ、続いて0.5℃／分
の冷却速度で860℃まで冷却し、ｐ型Ga1-xAlxAs
結晶を基板上に成長させた。次に860℃でボート
を操作し第１の融液と基板を切り離し、ｐ型
Ga1-xAlxAs層を形成した上記基板と第２の溶液
を接触させ、引き続いて0.5℃／分の冷却速度で
810℃まで冷却し、ｎ型Ga1-xAlxAs層を基板上に
成長させた後に、基板と融液を切り離し自然放冷
した。
用ボートの融液槽に収容した。また上記ｐ型
GaAs基板をボートの基板収容部に収容した。融
液と基板を接触させないで、水素気流中で上記ボ
ートを900℃まで昇温し、この温度でボートを操
作し第１の融液、すなわちZnを入れたｐ型結晶
成長用融液と基板を接触させ、続いて0.5℃／分
の冷却速度で860℃まで冷却し、ｐ型Ga1-xAlxAs
結晶を基板上に成長させた。次に860℃でボート
を操作し第１の融液と基板を切り離し、ｐ型
Ga1-xAlxAs層を形成した上記基板と第２の溶液
を接触させ、引き続いて0.5℃／分の冷却速度で
810℃まで冷却し、ｎ型Ga1-xAlxAs層を基板上に
成長させた後に、基板と融液を切り離し自然放冷
した。
得られたエピタキシヤルウエハはｐ層厚32μ
ｍ、キヤリア濃度4.2×1017cm-3であり、Ga1-xAlx
AsのＸ値はpn接合面近傍で0.35であつた。ｎ層
厚23μｍでキヤリア濃度2.3×1017cm-3であり
Ga1-xAlxAsのＸ値はpn接合面近傍で0.71であつ
た。ｎ層のキヤリア濃度はステツプエツチして深
さ方向の変化を調べた結果2.3×1017cm-3でほぼフ
ラツトになつていた。
ｍ、キヤリア濃度4.2×1017cm-3であり、Ga1-xAlx
AsのＸ値はpn接合面近傍で0.35であつた。ｎ層
厚23μｍでキヤリア濃度2.3×1017cm-3であり
Ga1-xAlxAsのＸ値はpn接合面近傍で0.71であつ
た。ｎ層のキヤリア濃度はステツプエツチして深
さ方向の変化を調べた結果2.3×1017cm-3でほぼフ
ラツトになつていた。
このエピタキシヤルウエハを使い発光ダイオー
ドを作り発光出力を調べたところエポキシコート
無しで8A／cm2の電流密度で3.5mcdであつた。尖
頭発光波長は660nｍであつた。
ドを作り発光出力を調べたところエポキシコート
無しで8A／cm2の電流密度で3.5mcdであつた。尖
頭発光波長は660nｍであつた。
これと同様な実験を10回行つた結果、エピタキ
シヤル層中のｎ型層のキヤリア濃度は２×1017近
傍に再現性良くコントロールされ、光出力も再現
性良く明るいダイオードが得られた。
シヤル層中のｎ型層のキヤリア濃度は２×1017近
傍に再現性良くコントロールされ、光出力も再現
性良く明るいダイオードが得られた。
比較例
（100）面を鏡面研磨したｐ型GaAs単結晶基
板を用意した。基板のキヤリア濃度はｐ型であり
1.5×1019cm-3であつた。次にｐ型層の液相エピタ
キシヤル成長に用いる第１の溶液としてGa100ｇ
中にアンドープGaAs多結晶6.0ｇ、Al2.1ｇ、
Zn0.25ｇを溶解させた。
板を用意した。基板のキヤリア濃度はｐ型であり
1.5×1019cm-3であつた。次にｐ型層の液相エピタ
キシヤル成長に用いる第１の溶液としてGa100ｇ
中にアンドープGaAs多結晶6.0ｇ、Al2.1ｇ、
Zn0.25ｇを溶解させた。
次にｎ型液相エピタキシヤル成長に用いる溶液
として、Ga100ｇ中にアンドープGaAs1.8ｇ、
Al0.43ｇ、Te0.25mgを溶解させた第２の溶液を調
製した。
として、Ga100ｇ中にアンドープGaAs1.8ｇ、
Al0.43ｇ、Te0.25mgを溶解させた第２の溶液を調
製した。
これら２種の成長用融液をスライド式液相成長
用ボートの融液槽に収容した。また上記ｐ型
GaAs基板をボートの基板収容部に収容した。
用ボートの融液槽に収容した。また上記ｐ型
GaAs基板をボートの基板収容部に収容した。
融液と基板を接触させないで、水素気流中で、
上記ボートを900℃まで昇温し、この温度でボー
トを操作し第１の融液、すなわちZnを入れたｐ
型結晶成長用融液と基板を接触させ、続いて0.5
℃／分の冷却速度で860℃まで冷却しｐ型Ga1-x
AlxAs結晶を基板上に成長させた。次に860℃で
ボートを操作し第１の融液と基板を切り離し、ｐ
型Ga1-xAlxAs層を形成した基板と第２の溶液を
接触させ、引き続いて0.5℃／分の冷却速度で810
℃まで冷却し、ｎ型Ga1-xAlxAs層を基板上に成
長させた後に基板と融液を切り離し自然放冷し
た。
上記ボートを900℃まで昇温し、この温度でボー
トを操作し第１の融液、すなわちZnを入れたｐ
型結晶成長用融液と基板を接触させ、続いて0.5
℃／分の冷却速度で860℃まで冷却しｐ型Ga1-x
AlxAs結晶を基板上に成長させた。次に860℃で
ボートを操作し第１の融液と基板を切り離し、ｐ
型Ga1-xAlxAs層を形成した基板と第２の溶液を
接触させ、引き続いて0.5℃／分の冷却速度で810
℃まで冷却し、ｎ型Ga1-xAlxAs層を基板上に成
長させた後に基板と融液を切り離し自然放冷し
た。
得られたエピタキシヤルウエハーはｐ層厚30μ
ｍキヤリア濃度3.9×1017cm-3でありGa1-xAlxAs
のｘ値は接合面近傍で0.36であつた。
ｍキヤリア濃度3.9×1017cm-3でありGa1-xAlxAs
のｘ値は接合面近傍で0.36であつた。
ｎ層厚23μｍでキヤリア濃度9.5×1016cm-3であ
りGa1-xAlxAsのｘ値は接合面近傍で0.70であつ
た。
りGa1-xAlxAsのｘ値は接合面近傍で0.70であつ
た。
ｎ層のキヤリア濃度はステツプエツチして、深
さ方向の傾向を調べた結果中心が９×1016cm-3
で、７×1016から１×1017までの範囲で変動して
いた。
さ方向の傾向を調べた結果中心が９×1016cm-3
で、７×1016から１×1017までの範囲で変動して
いた。
このエピタキシヤルウエハーを使い発光ダイオ
ードを作り発光出力を調べたところエポキシコー
ト無しで8A／cm2の電流密度で1.1mcdであつた。
尖頭発光波長は660nｍであつた。
ードを作り発光出力を調べたところエポキシコー
ト無しで8A／cm2の電流密度で1.1mcdであつた。
尖頭発光波長は660nｍであつた。
これと同様な実験を10回行つた結果エピタキシ
ヤル層中のｎ型層のキヤリア濃度はエピタキシヤ
ルウエハの面内で1.5×1017cm-3の部分が局所的に
あるものの他の大部分は1016cm-3台であり深さ方
向にも変動していた。また、発光出力の変動も大
であり、一様になるようにコントロール出来なか
つた。
ヤル層中のｎ型層のキヤリア濃度はエピタキシヤ
ルウエハの面内で1.5×1017cm-3の部分が局所的に
あるものの他の大部分は1016cm-3台であり深さ方
向にも変動していた。また、発光出力の変動も大
であり、一様になるようにコントロール出来なか
つた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 単結晶基板上に、テルルをドーピングした周
期律表第ｂ族元素及び第ｂ族元素からなる無
機化合物単結晶薄膜を液相エピタキシヤル成長さ
せる方法において、テルル源として、上記単結晶
薄膜を構成する成分を有し、かつ、テルルを少な
くとも１×1017cm-3含有する上記無機化合物の単
結晶または多結晶を用いることを特徴とする方
法。 ２ 周期律表第ｂ族元素及びｂ族元素からな
る無機化合物単結晶薄膜が、GaAs、GaAs1-x
Px、またはGa1-xAlxAs（１＞ｘ＞０）単結晶薄
膜であつてテルル源がテルルを少なくとも１×
1017cm-3含有するGaAs多結晶である特許請求の
範囲第１項記載の方法。 ３ 単結晶基板がGaAs単結晶基板である特許請
求の範囲第２項記載の方法。 ４ 周期律表第ｂ族元素及び第ｂ族元素から
なる無機化合物単結晶薄膜がGaPまたはGaAs1-x
Px（１＞ｘ＞０）単結晶薄膜であつて、テルル源
がテルルを少なくとも１×1017cm-3含有するGaP
多結晶である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 単結晶基板がGaP単結晶基板である特許請求
の範囲第４項記載の方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013080A JPS60161397A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
| DE8585300510T DE3560913D1 (en) | 1984-01-27 | 1985-01-25 | A liquid-phase epitaxial growth method of a iiib-vb group compound |
| EP85300510A EP0151000B1 (en) | 1984-01-27 | 1985-01-25 | A liquid-phase epitaxial growth method of a iiib-vb group compound |
| US06/694,683 US4609411A (en) | 1984-01-27 | 1985-01-25 | Liquid-phase epitaxial growth method of a IIIb-Vb group compound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013080A JPS60161397A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60161397A JPS60161397A (ja) | 1985-08-23 |
| JPH0351674B2 true JPH0351674B2 (ja) | 1991-08-07 |
Family
ID=11823184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59013080A Granted JPS60161397A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
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- 1984-01-27 JP JP59013080A patent/JPS60161397A/ja active Granted
-
1985
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- 1985-01-25 US US06/694,683 patent/US4609411A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-01-25 EP EP85300510A patent/EP0151000B1/en not_active Expired
Patent Citations (4)
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| EP0151000A2 (en) | 1985-08-07 |
| DE3560913D1 (en) | 1987-12-10 |
| EP0151000B1 (en) | 1987-11-04 |
| JPS60161397A (ja) | 1985-08-23 |
| US4609411A (en) | 1986-09-02 |
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