JPH0361636B2 - - Google Patents

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JPH0361636B2
JPH0361636B2 JP21698487A JP21698487A JPH0361636B2 JP H0361636 B2 JPH0361636 B2 JP H0361636B2 JP 21698487 A JP21698487 A JP 21698487A JP 21698487 A JP21698487 A JP 21698487A JP H0361636 B2 JPH0361636 B2 JP H0361636B2
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JP
Japan
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solution
crystal
semiconductor
substrate
growth
Prior art date
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JP21698487A
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Japanese (ja)
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JPS6461398A (en
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Masaaki Sakata
Kyotaka Benzaki
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Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体結晶のエピタキシヤル成長法
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for epitaxial growth of semiconductor crystals.

〔従来の技術及び問題点〕[Conventional technology and problems]

従来、半導体結晶の液相エピタキシヤル成長法
としては、成長素材を溶解した少なくとも一つ以
上の溶液に温度差を付与して、一方向に直線状に
又は円還状に移動されるスライダ上に載置した基
板結晶をこれらの溶液の低温側に接触させて一定
時間保持することにより、基板結晶上に半導体結
晶をエピタキシヤル成長させるようにした温度差
法が広く知られている。
Conventionally, in the liquid phase epitaxial growth method of semiconductor crystals, a temperature difference is given to at least one solution in which a growth material is dissolved, and the growth material is placed on a slider that is moved linearly or circularly in one direction. A temperature difference method is widely known in which a semiconductor crystal is epitaxially grown on a substrate crystal by bringing a mounted substrate crystal into contact with the low-temperature side of these solutions and holding it for a certain period of time.

この温度差法においては、半導体材料としての
Al及びGaAsとドーピング用不純物としてのZn,
Te等とを溶解したGa溶液を、グラフアイト製の
容器ホルダーの溶液溜内に入れて高温に保持する
と共に、該溶液の下側に向かつて低くなるように
温度勾配を付与し、基板ホルダーの凹部に挿入さ
れた基板結晶を該容器溜内の溶液の下側に接触さ
せて一定時間保持する。こうして、上記Ga溶液
中の過飽和成分が該基板結晶上に析出することに
より、基板結晶上にGa1-xAlxAs半導体結晶がエ
ピタキシヤル成長される。
In this temperature difference method, the
Al and GaAs and Zn as doping impurity,
A Ga solution containing Te, etc. is placed in the solution reservoir of a graphite container holder and kept at a high temperature, and a temperature gradient is applied so that the temperature decreases toward the bottom of the solution. The substrate crystal inserted into the recess is kept in contact with the lower side of the solution in the container reservoir for a certain period of time. In this way, the supersaturated component in the Ga solution is precipitated onto the substrate crystal, whereby a Ga 1-x Al x As semiconductor crystal is epitaxially grown on the substrate crystal.

ここで、所望するxに対するGa1-xAlxAs半導
体結晶の成長は、第4図に示す液相線及び固相組
成線のグラフより、所望のxに対応するGaAs及
びAlのGa溶液に対する量と成長温度とを選定す
ることにより実現され得る。
Here, the growth of Ga 1-x Al x As semiconductor crystal for a desired x can be determined from the liquidus line and solid phase composition line graph shown in Fig. This can be achieved by selecting the amount and growth temperature.

しかしながら、上述した温度差法においては、
ノンドープ成長時におけるアクセプタのバツクグ
ラウンド濃度NAが1×1017/cm3以上であり、こ
れによつてp−GaAlAs及びn−GaAlAsにおけ
る不純物濃度(通常NA,ND共に1017/cm3のオー
ダーである)の制御が困難となり、またp−n接
合の場合に最重要である界面付近における濃度変
化が矩形から外れてしまい、極端な場合にはp−
i−nのような形になつてしまう。
However, in the temperature difference method mentioned above,
The background concentration N A of the acceptor during non-doped growth is 1 x 10 17 /cm 3 or more, which reduces the impurity concentration in p-GaAlAs and n-GaAlAs (normally both N A and N D are 10 17 /cm 3 ). (which is on the order of
It becomes shaped like i-n.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、以上の点に鑑み、バツクグラウンド
濃度を低くすることにより、アクセプタ又はドナ
ーとして添加する不純物の量を適宜に調整するこ
とによつて、不純物濃度NA,NDを正確に制御し
得るようにした、半導体結晶の液相エピタキシヤ
ル成長法を提供することを目的としている。
In view of the above points, the present invention accurately controls the impurity concentrations N A and N D by lowering the background concentration and appropriately adjusting the amount of impurities added as acceptors or donors. It is an object of the present invention to provide a method for liquid phase epitaxial growth of semiconductor crystals.

〔問題点を解決するための手段及び作用〕[Means and actions for solving problems]

上記目的は、本発明によれば、半導体材料
GaAs,Al等を溶解したGa溶液に、スライダ上
に載置した基板結晶を接触させて一定時間保持す
ることにより、該基板結晶上にGa1-xAlxAs半導
体結晶をエピタキシヤル成長させるようにした半
導体結晶の液相エピタキシヤル成長法において、
上記溶液中に、Inを重量比In/Gaで1.0以上添加
することにより達成される。
According to the present invention, the above object is achieved by
By bringing a substrate crystal placed on a slider into contact with a Ga solution containing GaAs, Al, etc. and holding it for a certain period of time, a Ga 1-x Al x As semiconductor crystal is epitaxially grown on the substrate crystal. In the liquid phase epitaxial growth method of semiconductor crystals,
This is achieved by adding In to the above solution at a weight ratio of In/Ga of 1.0 or more.

この発明によれば、Ga溶液中に電気的に不活
性な元素であるInを、Gaに対する重量比1.0以上
で添加するようにしたから、この添加されたInが
成長層内へのドープしていないCの侵入を阻止す
ることにより、アクセプタのノンドープ成長時に
おけるバツクグラウンド濃度NAを1×1015/cm3
以下に低減させることが可能となり、従つてドナ
ー又はアクセプタとして添加する不純物の量を正
確に調整することができる。これにより不純物濃
度NA,NDが正確に制御され得ることになり、か
くして界面付近における濃度変化が正確に矩形で
あるp−n接合が得られることになる。
According to this invention, since In, which is an electrically inactive element, is added to the Ga solution at a weight ratio of 1.0 or more to Ga, the added In does not dope into the growth layer. By preventing the intrusion of undoped C, the background concentration N A during non-doped growth of the acceptor can be reduced to 1×10 15 /cm 3
Therefore, it is possible to accurately adjust the amount of impurity added as a donor or acceptor. This allows the impurity concentrations N A and N D to be accurately controlled, thus resulting in a pn junction in which the concentration change near the interface is accurately rectangular.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on embodiments shown in the drawings.

第1図は本発明を実施するための液相エピタキ
シヤル成長装置の実施例を示しており、本装置1
0は、半導体材料を溶解した溶液11を受容する
円環状に配列された複数個の溶液溜12a(第1
図A参照)を有する溶液ホルダー12と、該溶液
ホルダー12の下側で各溶液溜12a内に溶液1
1に接触せしめられる基板結晶13を載置する基
板ホルダー14とを含んでいる。
FIG. 1 shows an embodiment of a liquid phase epitaxial growth apparatus for carrying out the present invention.
0 is a plurality of solution reservoirs 12a (first
(see Figure A), and a solution 1 in each solution reservoir 12a at the bottom of the solution holder 12.
1 and a substrate holder 14 on which a substrate crystal 13 is placed in contact with the substrate crystal 13.

上記基板ホルダー14は、その上面に凹設され
て配列された複数の凹部14aを備えており、該
凹部14a内に挿入した状態で基板結晶13を保
持するようになつている。また、上記溶液ホルダ
ー12及び基板ホルダー14は、適宜の手段によ
つて互いに間欠回転駆動せしめられ、これにより
基板ホルダー14の凹部14aに挿入された基板
結晶13上に半導体結晶がエピタキシヤル成長さ
れるようになつている。以上の構成は、従来の液
相エピタキシヤル成長装置と同様の構成である。
The substrate holder 14 has a plurality of recesses 14a arranged in the upper surface thereof, and is adapted to hold the substrate crystal 13 while being inserted into the recesses 14a. Further, the solution holder 12 and the substrate holder 14 are driven to rotate intermittently relative to each other by appropriate means, whereby a semiconductor crystal is epitaxially grown on the substrate crystal 13 inserted into the recess 14a of the substrate holder 14. It's becoming like that. The above configuration is similar to that of a conventional liquid phase epitaxial growth apparatus.

本装置10においては、溶液溜12a内に入れ
られる溶液11が、半導体材料GaAs,Alを溶解
したGa溶液に、さらにInを重量比In/Gaで1.0以
上添加することにより結晶成長が行われる。
In the present apparatus 10, crystal growth is performed by adding In to a Ga solution in which semiconductor materials GaAs and Al are dissolved, as a solution 11 placed in a solution reservoir 12a, at a weight ratio of In/Ga of 1.0 or more.

本装置10は以上のように構成されており、基
板結晶13上に結晶成長させる場合には、従来の
液相エピタキシヤル成長装置と同様に基板結晶1
3上にGa1-xAlxAs半導体結晶の成長層が成長さ
れ得ると共に、アクセプタのノンドープ成長時に
おけるバツクグラウンド濃度NAが低減せしめら
れる。これは、溶液11に添加されるInが電気的
に不活性であることから、意図的に添加していな
い電気的に活性化し得るCの不純物が結晶成長中
に半導体結晶の成長層内に侵入することを、添加
されたInが抑制することによるものと考えられ
る。
The present apparatus 10 is configured as described above, and when growing a crystal on the substrate crystal 13, the substrate crystal 1 is grown in the same manner as a conventional liquid phase epitaxial growth apparatus.
A growth layer of Ga 1-x Al x As semiconductor crystal can be grown on the substrate 3, and the background concentration N A during non-doped growth of the acceptor can be reduced. This is because the In added to the solution 11 is electrically inactive, so that the unintentionally added C impurity, which can be electrically activated, invades the growth layer of the semiconductor crystal during crystal growth. This is thought to be due to the fact that the added In suppresses this.

尚、本装置10は、第2図に示すように溶液ホ
ルダー12の溶液溜12a及び基板ホルダー14
の凹部14aが一列に配列されている構成によつ
ても、同様の効果が得られることは明らかであ
る。
The present apparatus 10 has a solution reservoir 12a of the solution holder 12 and a substrate holder 14 as shown in FIG.
It is clear that the same effect can be obtained by a configuration in which the recesses 14a are arranged in a line.

第3図は、本発明による方法にしたがつて、
Ga1-xAlxAs半導体(x=0.8)にInを添加した場
合の重量比In/Gaについてバツクグラウンド濃
度NAを測定した結果を示している。このグラフ
によれば、重量比In/Gaが増加するにつれてバ
ツクグラウンド濃度NAが減少していることが明
らかであり、重量比In/Ga=1.0の付近において
バツクグラウンド濃度NAが1015/cm3のオーダー
まで低下している。
FIG. 3 shows that according to the method according to the invention,
This figure shows the results of measuring the background concentration N A for the weight ratio In/Ga when In is added to a Ga 1-x Al x As semiconductor (x=0.8). According to this graph, it is clear that the background concentration N A decreases as the weight ratio In/Ga increases, and the background concentration N A decreases to 10 15 / around the weight ratio In/Ga = 1.0. It has decreased to the order of cm3 .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、半導体材料
GaAs,Alを溶解したGa溶液に、スライド上に
載置した基板結晶を接触させて一定時間保持する
ことにより、該基板結晶上にGa1-xAlxAs半導体
結晶をエピタキシヤル成長させるようにして半導
体結晶の液相エピタキシヤル成長法において、
Ga溶液中に電気的に不活性な元素であるInを、
Gaに対する重量比1.0以上で添加するようにした
から、この添加されたInが成長層内へのドープし
ていないCの侵入を阻止することにより、アクセ
プタのノンドープ成長時におけるバツクグラウン
ド濃度NAを1×1015/cm3以下に低減させること
が可能となり、従つてドナー又はアクセプタとし
て添加する不純物の量を正確に調整することがで
きる。これにより不純物濃度NA,NDが正確に制
御され得ることになる。
As described above, according to the present invention, semiconductor materials
By bringing a substrate crystal placed on a slide into contact with a Ga solution in which GaAs and Al are dissolved and holding it for a certain period of time, a Ga 1-x Al x As semiconductor crystal is epitaxially grown on the substrate crystal. In the liquid phase epitaxial growth method of semiconductor crystals,
In, an electrically inactive element, is added to the Ga solution.
Since it is added at a weight ratio of 1.0 or more to Ga, this added In prevents undoped C from entering the growth layer, thereby reducing the background concentration N A during non-doped growth of the acceptor. It becomes possible to reduce the impurity to 1×10 15 /cm 3 or less, and therefore the amount of impurity added as a donor or acceptor can be adjusted accurately. This allows the impurity concentrations N A and ND to be accurately controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明を実施するための液晶エピタキ
シヤル成長装置の一例を示し、Aは分解図、Bは
概略斜視図、第2図は他の実施例を示す概略断面
図、第3図は重量比In/Gaに対するバツクグラ
ウンド濃度NAを示すグラフ、第4図は液相線及
び固相組成線を示すグラフである。 10……液相エピタキシヤル成長装置、11…
…溶液、12……溶液ホルダー、12a……溶液
溜、13……基板結晶、14……基板ホルダー、
14a……凹部。
Fig. 1 shows an example of a liquid crystal epitaxial growth apparatus for carrying out the present invention, A is an exploded view, B is a schematic perspective view, Fig. 2 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment, and Fig. 3 is a schematic perspective view. FIG. 4 is a graph showing the background concentration N A versus the weight ratio In/Ga, and FIG. 4 is a graph showing the liquidus line and solid phase composition line. 10...Liquid phase epitaxial growth apparatus, 11...
...Solution, 12...Solution holder, 12a...Solution reservoir, 13...Substrate crystal, 14...Substrate holder,
14a... recess.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体材料GaAs,Al等を溶解したGa溶液
に、スライダ上に載置した基板結晶を接触させて
一定時間保持することにより、該基板結晶上に
Ga1-xAlxAs半導体結晶をエピタキシヤル成長さ
せるようにした半導体結晶の液相エピタキシヤル
成長法において、上記溶液中に、Inが、重量比
In/Gaで1.0以上添加されていることを特徴とす
る、半導体結晶の液相エピタキシヤル成長法。
1. By bringing a substrate crystal placed on a slider into contact with a Ga solution containing semiconductor materials such as GaAs, Al, etc. and holding it for a certain period of time,
In a liquid phase epitaxial growth method for semiconductor crystals in which a Ga 1-x Al x As semiconductor crystal is epitaxially grown, In is added to the solution in a weight ratio
A liquid phase epitaxial growth method for semiconductor crystals characterized by the addition of In/Ga of 1.0 or more.
JP21698487A 1987-08-31 1987-08-31 Liquid phase epitaxial growth for semiconductor crystal Granted JPS6461398A (en)

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