JPH05206041A - 半導体材料の液相成長法 - Google Patents
半導体材料の液相成長法Info
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- JPH05206041A JPH05206041A JP4038292A JP4038292A JPH05206041A JP H05206041 A JPH05206041 A JP H05206041A JP 4038292 A JP4038292 A JP 4038292A JP 4038292 A JP4038292 A JP 4038292A JP H05206041 A JPH05206041 A JP H05206041A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 基板１上にＳｉドーパントを含有するエピ層
２を成長させた後、Ｓｉドーパントを含まない乃至殆ど
含まないクリーニングメルトに接触させ、エピ層３を成
長させる。さらに、目的のＳｉドーパントを含まない層
４を成長させる。 【効果】 Ｓｉドーパントを含まない乃至殆ど含まない
クリーニングメルトに基板１を接触させることにより、
Ｓｉドーパントをクリーニングメルトに拡散させ、目的
の層を成長させるメルトにＳｉドーパントが混入するの
を防ぐ。従って、目的の層が活性層である場合に、Ｓｉ
ドーパントの混入により深い準位を形成するのを防止
し、目的の波長を得ることができる。
２を成長させた後、Ｓｉドーパントを含まない乃至殆ど
含まないクリーニングメルトに接触させ、エピ層３を成
長させる。さらに、目的のＳｉドーパントを含まない層
４を成長させる。 【効果】 Ｓｉドーパントを含まない乃至殆ど含まない
クリーニングメルトに基板１を接触させることにより、
Ｓｉドーパントをクリーニングメルトに拡散させ、目的
の層を成長させるメルトにＳｉドーパントが混入するの
を防ぐ。従って、目的の層が活性層である場合に、Ｓｉ
ドーパントの混入により深い準位を形成するのを防止
し、目的の波長を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体材料、詳しくは
基板上にＳｉドーパント含有エピ層を含む多層のエピ層
を成長させる液相エピタキシャル成長法に関する。
基板上にＳｉドーパント含有エピ層を含む多層のエピ層
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】液相エピタキシーにおける結晶の成長
は、各種の結晶成長方法の中で最も熱平衡に近い状態で
おこる。従って、液相エピタキシーで得られる結晶は、
一般に構造欠陥の少ない完全性の高いものである。ま
た、液相エピタキシーは半導体の融点より、かなり低い
温度で行われるため、この点からもエピタキシーで得ら
れる結晶、即ちエピタキシャル層の構造は完全性が高
い。そのため、液相エピタキシャル成長法は、種々のエ
ピタキシャル層の成長に利用される。
は、各種の結晶成長方法の中で最も熱平衡に近い状態で
おこる。従って、液相エピタキシーで得られる結晶は、
一般に構造欠陥の少ない完全性の高いものである。ま
た、液相エピタキシーは半導体の融点より、かなり低い
温度で行われるため、この点からもエピタキシーで得ら
れる結晶、即ちエピタキシャル層の構造は完全性が高
い。そのため、液相エピタキシャル成長法は、種々のエ
ピタキシャル層の成長に利用される。
【０００３】液相エピタキシャル成長法としては、例え
ばスライドボート法がある。スライドボート法では、複
数個の溶液溜を有するグラファイト製のボートが用いら
れ、多層構造の作製に適している。溶液溜の底面は可動
式の基板保持体となっており、基板は基板保持体上の凹
部に保持されている。結晶成長用溶液（以下「メルト」
ともいう。）は、最初固体原料の形で精密に秤量されて
溶液溜に入れられている。成長時には基板保持体をスラ
イドさせて基板を順次一定時間ずつメルトに接触させ多
層構造を形成する。ボートは石英製の反応炉管中に置か
れ、反応炉管中には原料の高温での酸化を防止するため
に水素ガスを流す。
ばスライドボート法がある。スライドボート法では、複
数個の溶液溜を有するグラファイト製のボートが用いら
れ、多層構造の作製に適している。溶液溜の底面は可動
式の基板保持体となっており、基板は基板保持体上の凹
部に保持されている。結晶成長用溶液（以下「メルト」
ともいう。）は、最初固体原料の形で精密に秤量されて
溶液溜に入れられている。成長時には基板保持体をスラ
イドさせて基板を順次一定時間ずつメルトに接触させ多
層構造を形成する。ボートは石英製の反応炉管中に置か
れ、反応炉管中には原料の高温での酸化を防止するため
に水素ガスを流す。
【０００４】例えば、ＧａＡｓＰ基板上に、Ｓｉドープ
ＧａＩｎＰ層およびＳｅドープＧａＩｎＰ層を順次成長
させた発光素子材料を液相成長する場合、Ｓｉドーパン
ト含有ＧａＩｎＰメルトとＳｅドーパント含有ＧａＩｎ
Ｐメルトとを各々溶液溜に入れ、ＳｉドープＧａＩｎＰ
層を成長させた後、Ｓｅドーパント含有ＧａＩｎＰメル
トに基板を接触させて成長を行う。
ＧａＩｎＰ層およびＳｅドープＧａＩｎＰ層を順次成長
させた発光素子材料を液相成長する場合、Ｓｉドーパン
ト含有ＧａＩｎＰメルトとＳｅドーパント含有ＧａＩｎ
Ｐメルトとを各々溶液溜に入れ、ＳｉドープＧａＩｎＰ
層を成長させた後、Ｓｅドーパント含有ＧａＩｎＰメル
トに基板を接触させて成長を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところでスライド板上
の基板を収容する凹部の高さは、基板にエピ層を成長さ
せた際の厚みよりも高く設定されており、成長終了後基
板保持体をスライドさせた際に、エピ層表面がボートの
エッジにより損傷を受けるのを防いでいる。従って、Ｓ
ｉドーパント含有ＧａＩｎＰメルトが僅かに基板上に残
り、Ｓｅドーパント含有ＧａＩｎＰメルトに混入するこ
ととなる。ＳｉドーパントはＳｅドーパントよりも偏析
係数が大きいため、ＳｅドープＧａＩｎＰ層においても
偏析しやすい。このため、ＳｅドープＧａＩｎＰ層にお
いてＳｉにより深い準位が形成され、禁制帯幅が変動す
ることとなる。従って、得られた半導体材料を用いて、
ＬＤ，ＬＥＤ等を製造した場合、目的波長の発光が得ら
れないという問題があった。
の基板を収容する凹部の高さは、基板にエピ層を成長さ
せた際の厚みよりも高く設定されており、成長終了後基
板保持体をスライドさせた際に、エピ層表面がボートの
エッジにより損傷を受けるのを防いでいる。従って、Ｓ
ｉドーパント含有ＧａＩｎＰメルトが僅かに基板上に残
り、Ｓｅドーパント含有ＧａＩｎＰメルトに混入するこ
ととなる。ＳｉドーパントはＳｅドーパントよりも偏析
係数が大きいため、ＳｅドープＧａＩｎＰ層においても
偏析しやすい。このため、ＳｅドープＧａＩｎＰ層にお
いてＳｉにより深い準位が形成され、禁制帯幅が変動す
ることとなる。従って、得られた半導体材料を用いて、
ＬＤ，ＬＥＤ等を製造した場合、目的波長の発光が得ら
れないという問題があった。
【０００６】また、基板保持体をスライドさせた際に、
基板保持体と溶液溜を有するボートとの間隙にＳｉドー
パント含有ＧａＩｎＰメルトが僅かに付着して、Ｓｅド
ーパント含有ＧａＩｎＰメルトに混入したり、あるいは
高濃度のＳｉドーパントを含むメルトを成長させた場
合、エピ層表面にＳｉが析出し、Ｓｅドーパント含有Ｇ
ａＩｎＰ層の成長の際にＳｉが拡散して、上記と同様の
問題が起きることもある。
基板保持体と溶液溜を有するボートとの間隙にＳｉドー
パント含有ＧａＩｎＰメルトが僅かに付着して、Ｓｅド
ーパント含有ＧａＩｎＰメルトに混入したり、あるいは
高濃度のＳｉドーパントを含むメルトを成長させた場
合、エピ層表面にＳｉが析出し、Ｓｅドーパント含有Ｇ
ａＩｎＰ層の成長の際にＳｉが拡散して、上記と同様の
問題が起きることもある。
【０００７】そこで本発明は、Ｓｉドーパント含有エピ
層（以下「Ｓｉドープ層」ともいう。）を含む多層のエ
ピ層を成長させる液相エピタキシャル成長法において、
Ｓｉドープ層上に成長させる発光層にＳｉドーパントが
混入して深い準位が形成されるのを防ぎ、以てＬＤ，Ｌ
ＥＤ等において目的波長の発光が得られる半導体材料の
液相成長法を提供することを目的とする。
層（以下「Ｓｉドープ層」ともいう。）を含む多層のエ
ピ層を成長させる液相エピタキシャル成長法において、
Ｓｉドープ層上に成長させる発光層にＳｉドーパントが
混入して深い準位が形成されるのを防ぎ、以てＬＤ，Ｌ
ＥＤ等において目的波長の発光が得られる半導体材料の
液相成長法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る液相成長法
は、基板上にＳｉドープ層を成長させ、Ｓｉドーパント
を含まない乃至殆ど含まない結晶成長用溶液（以下「ク
リーニングメルト」ともいう。）に接触させた後、Ｓｉ
ドーパントを含まないエピ層を成長させることを特徴と
するものである。
は、基板上にＳｉドープ層を成長させ、Ｓｉドーパント
を含まない乃至殆ど含まない結晶成長用溶液（以下「ク
リーニングメルト」ともいう。）に接触させた後、Ｓｉ
ドーパントを含まないエピ層を成長させることを特徴と
するものである。
【０００９】本発明において、基板上に成長させる多層
のエピ層の組成は、互いに格子整合するものであれば同
一組成に限らず、例えばヘテロ接合を形成するものであ
ってもよい。
のエピ層の組成は、互いに格子整合するものであれば同
一組成に限らず、例えばヘテロ接合を形成するものであ
ってもよい。
【００１０】本発明においては、クリーニングメルトは
基板上を通過させて、基板保持体とボートとの間隙また
は基板上に残る僅かなＳｉドーパントを含む前のメルト
を拡散させる。この時、クリーニングメルトの組成が飽
和であれば、クリーニングメルトによるエピ層（以下
「クリーニング層」ともいう。）が成長する。また、ク
リーニングメルトの組成が前のＳｉドーパントを含むメ
ルトの組成よりも未飽和である場合、Ｓｉドーパントを
含む前のメルトは容易に拡散し、既に成長したＳｉドー
プ層の表面はメルトバックされ、表面に析出したＳｉの
結晶を除去することができる。
基板上を通過させて、基板保持体とボートとの間隙また
は基板上に残る僅かなＳｉドーパントを含む前のメルト
を拡散させる。この時、クリーニングメルトの組成が飽
和であれば、クリーニングメルトによるエピ層（以下
「クリーニング層」ともいう。）が成長する。また、ク
リーニングメルトの組成が前のＳｉドーパントを含むメ
ルトの組成よりも未飽和である場合、Ｓｉドーパントを
含む前のメルトは容易に拡散し、既に成長したＳｉドー
プ層の表面はメルトバックされ、表面に析出したＳｉの
結晶を除去することができる。
【００１１】本発明の理解を容易なものとするため、以
下に具体例として、ＧａＡｓＰ基板上に、ＳｉドープＧ
ａＩｎＰ層，クリーニングメルト層およびＳｅドープＧ
ａＩｎＰ層を順次成長させた発光素子材料の液相成長法
について説明する。
下に具体例として、ＧａＡｓＰ基板上に、ＳｉドープＧ
ａＩｎＰ層，クリーニングメルト層およびＳｅドープＧ
ａＩｎＰ層を順次成長させた発光素子材料の液相成長法
について説明する。
【００１２】ＧａＡｓＰ基板としては、例えばＧａＡｓ
基板上にＧａＡｓy Ｐ1-y からなる組成傾斜層、すなわ
ち、このｙの値を徐々に小さくした層（Ｐの含有量を徐
々に大きくした層）を基板上に順次成長させたものを用
いることができる。
基板上にＧａＡｓy Ｐ1-y からなる組成傾斜層、すなわ
ち、このｙの値を徐々に小さくした層（Ｐの含有量を徐
々に大きくした層）を基板上に順次成長させたものを用
いることができる。
【００１３】ＧａＰまたはＧａＡｓ基板上にＧａＡｓＰ
をエピタキシャル成長させる方法として、従来既知の気
相成長（クロライド法、ハライド法），ＭＯＶＰＥ（有
機金属気相エピタキシャル成長法），ＭＢＥ（分子線エ
ピタキシャル成長法），ＬＰＥ（液相エピタキシャル成
長法）などから選ばれる方法を用いる。
をエピタキシャル成長させる方法として、従来既知の気
相成長（クロライド法、ハライド法），ＭＯＶＰＥ（有
機金属気相エピタキシャル成長法），ＭＢＥ（分子線エ
ピタキシャル成長法），ＬＰＥ（液相エピタキシャル成
長法）などから選ばれる方法を用いる。
【００１４】ＧａＡｓＰ基板上のＳｉドープＧａＩｎＰ
層の混晶組成は、ＧａＡｓＰ基板と格子整合させる必要
があることは言うまでもない。具体的な混晶組成は、Ｇ
ａＰのモル分率で表すと０．５１〜０．７５であり、好
ましくは０．６０〜０．７４である。ＧａＰのモル分率
は橙色から緑色の所望の発光波長によって選択される。
層の混晶組成は、ＧａＡｓＰ基板と格子整合させる必要
があることは言うまでもない。具体的な混晶組成は、Ｇ
ａＰのモル分率で表すと０．５１〜０．７５であり、好
ましくは０．６０〜０．７４である。ＧａＰのモル分率
は橙色から緑色の所望の発光波長によって選択される。
【００１５】ＧａＡｓＰ基板上にエピ層を成長させる手
段としては、従来既知のＬＰＥ（液相エピタキシャル成
長法）により行えばよく、特にスライドボード法により
行うことが層の均一性を保持する点で望ましい。
段としては、従来既知のＬＰＥ（液相エピタキシャル成
長法）により行えばよく、特にスライドボード法により
行うことが層の均一性を保持する点で望ましい。
【００１６】ＳｉドープＧａＩｎＰ層，クリーニング層
およびＳｅドープＧａＩｎＰ層は、一連の工程として連
続的に成長させることができ、通常Ｉｎを溶媒とし適当
なドーパント（Ｓｉなど）を混入して、ＧａとＩｎＰあ
るいはＧａＰとＩｎＰを加えた溶液を作製し、この溶液
を既知の手段によって基板上に順次成長させることがで
きる。この際、Ｉｎ溶媒中に加えるＩｎＰとＧａＰまた
はＧａとＩｎＰの分量は、前述した如くこれらの溶液か
ら析出するそれぞれのＧａＩｎＰエピ層の混晶組成がＧ
ａＰのモル分率で０．５１〜０．７５の範囲になるよう
にすればよい。なお、エピ層を成長させるには、ＩｎＰ
とＧａＰの溶液で成長させるのが好ましいが、クリーニ
ングメルトに接触させて故意にメルトバックさせる場
合、Ｉｎ溶媒中にＧａとＩｎＰを加えた溶液を用いても
よい。
およびＳｅドープＧａＩｎＰ層は、一連の工程として連
続的に成長させることができ、通常Ｉｎを溶媒とし適当
なドーパント（Ｓｉなど）を混入して、ＧａとＩｎＰあ
るいはＧａＰとＩｎＰを加えた溶液を作製し、この溶液
を既知の手段によって基板上に順次成長させることがで
きる。この際、Ｉｎ溶媒中に加えるＩｎＰとＧａＰまた
はＧａとＩｎＰの分量は、前述した如くこれらの溶液か
ら析出するそれぞれのＧａＩｎＰエピ層の混晶組成がＧ
ａＰのモル分率で０．５１〜０．７５の範囲になるよう
にすればよい。なお、エピ層を成長させるには、ＩｎＰ
とＧａＰの溶液で成長させるのが好ましいが、クリーニ
ングメルトに接触させて故意にメルトバックさせる場
合、Ｉｎ溶媒中にＧａとＩｎＰを加えた溶液を用いても
よい。
【００１７】ＳｉドープＧａＩｎＰ層に拡散させるドー
パント（Ｓｉ）の量は１０17〜１０19／ｃｍ3 程度、好
ましくは１０18／ｃｍ3 程度である。メルトに添加する
Ｓｉの量は、成長する温度における偏析係数および設定
キャリヤー濃度によって決まる。一方、ＳｅドープＧａ
ＩｎＰ層に拡散させるドーパント（Ｓｅ）の濃度は、設
定キャリヤ濃度によって決まる。なお、Ｓｅ以外にＳ，
Ｔｅ，Ｓｎなどのドナー不純物を用いてもよい。
パント（Ｓｉ）の量は１０17〜１０19／ｃｍ3 程度、好
ましくは１０18／ｃｍ3 程度である。メルトに添加する
Ｓｉの量は、成長する温度における偏析係数および設定
キャリヤー濃度によって決まる。一方、ＳｅドープＧａ
ＩｎＰ層に拡散させるドーパント（Ｓｅ）の濃度は、設
定キャリヤ濃度によって決まる。なお、Ｓｅ以外にＳ，
Ｔｅ，Ｓｎなどのドナー不純物を用いてもよい。
【００１８】スライドボード法により各層厚を１〜20μ
ｍとすることが可能であるが、クリーニング層は０．５
〜１０μｍとすることが望ましい。
ｍとすることが可能であるが、クリーニング層は０．５
〜１０μｍとすることが望ましい。
【００１９】
【実施例】図１は、ＧａＡｓＰ基板１上に、Ｓｉドープ
ＧａＩｎＰ層２，クリーニング層３およびＳｅドープＧ
ａＩｎＰ層４を順次成長させた構造を示し、図２は、ス
ライドボード法に使用される結晶成長装置の概略を示
す。
ＧａＩｎＰ層２，クリーニング層３およびＳｅドープＧ
ａＩｎＰ層４を順次成長させた構造を示し、図２は、ス
ライドボード法に使用される結晶成長装置の概略を示
す。
【００２０】まず、ＧａＰのモル分率で表すと０．０５
〜０．４５の混晶組成のＧａＡｓＰを、（１００）また
は（１１１）の面方位のＧａＰまたはＧａＡｓ基板上に
成長させたＧａＡｓＰ基板１を用意する。基板の混晶比
は、設定したＧａＩｎＰ混晶の組成に格子整合する組成
から一意に決まる。
〜０．４５の混晶組成のＧａＡｓＰを、（１００）また
は（１１１）の面方位のＧａＰまたはＧａＡｓ基板上に
成長させたＧａＡｓＰ基板１を用意する。基板の混晶比
は、設定したＧａＩｎＰ混晶の組成に格子整合する組成
から一意に決まる。
【００２１】図２に示す如き結晶成長装置のスライダ１
３に、ＧａＡｓＰ基板１をセットする。そして化学エッ
チングおよび洗浄によって清浄化した所定量のＩｎ，Ｉ
ｎＰ，ＧａＰおよびＳｉをスライドボート１０の溶液溜
１１ａに挿入する。同様に溶液溜１１ｂには、クリーニ
ング層３を成長させるための所定量のＩｎ，ＩｎＰ，Ｇ
ａＰを挿入する。さらに、溶液溜１１ｃには、Ｓｅドー
プＧａＩｎＰ層４を成長させるための所定量のＩｎ，Ｉ
ｎＰ，ＧａＰおよびＳｅを挿入する。なお、クリーニン
グメルトの組成は飽和となるように設定されている。
３に、ＧａＡｓＰ基板１をセットする。そして化学エッ
チングおよび洗浄によって清浄化した所定量のＩｎ，Ｉ
ｎＰ，ＧａＰおよびＳｉをスライドボート１０の溶液溜
１１ａに挿入する。同様に溶液溜１１ｂには、クリーニ
ング層３を成長させるための所定量のＩｎ，ＩｎＰ，Ｇ
ａＰを挿入する。さらに、溶液溜１１ｃには、Ｓｅドー
プＧａＩｎＰ層４を成長させるための所定量のＩｎ，Ｉ
ｎＰ，ＧａＰおよびＳｅを挿入する。なお、クリーニン
グメルトの組成は飽和となるように設定されている。
【００２２】具体的な仕込量の例を挙げれば、Ｓｉドー
プＧａＩｎＰ層２においては、Ｉｎ３ｇに対してＩｎＰ
６０ｍｇ，ＧａＰ４０ｍｇ，Ｓｉ０．０１〜０．１ｍ
ｇ、クリーニング層３においては、Ｉｎ３ｇに対してＩ
ｎＰ６０ｍｇ，ＧａＰ４０ｍｇ、ＳｅドープＧａＩｎＰ
層４においては、Ｉｎ３ｇに対してＩｎＰ６０ｍｇ，Ｇ
ａＰ４０ｍｇ，Ｓｅ０．０５〜０．２ｍｇを各々仕込
む。各溶液溜１１ａ，１１ｂ，１１ｃにこれらの材料を
挿入した後、燐などの揮発を防止するためにフタ１６を
溶液溜１１ａ，１１ｂ，１１ｃにそれぞれ取付ける。
プＧａＩｎＰ層２においては、Ｉｎ３ｇに対してＩｎＰ
６０ｍｇ，ＧａＰ４０ｍｇ，Ｓｉ０．０１〜０．１ｍ
ｇ、クリーニング層３においては、Ｉｎ３ｇに対してＩ
ｎＰ６０ｍｇ，ＧａＰ４０ｍｇ、ＳｅドープＧａＩｎＰ
層４においては、Ｉｎ３ｇに対してＩｎＰ６０ｍｇ，Ｇ
ａＰ４０ｍｇ，Ｓｅ０．０５〜０．２ｍｇを各々仕込
む。各溶液溜１１ａ，１１ｂ，１１ｃにこれらの材料を
挿入した後、燐などの揮発を防止するためにフタ１６を
溶液溜１１ａ，１１ｂ，１１ｃにそれぞれ取付ける。
【００２３】スライドボート１０は、たとえばパラジウ
ム層を透過させるなど適当な方法で精製された高純度水
素、あるいは高純度窒素やアルゴンなどの不活性ガスを
通じた石英管１５内に設置されている。石英管15内に残
留酸素や水蒸気が存在しないよう、充分上記ガスを通じ
た後、電気炉１２によってそれぞれの層の成長温度より
多少高い温度、たとえば２〜２０℃程度高い温度に当該
成長用材料を加熱し、かつその温度で一定時間（たとえ
ば２〜４時間）保つことによって、各メルトの均質化を
はかる。
ム層を透過させるなど適当な方法で精製された高純度水
素、あるいは高純度窒素やアルゴンなどの不活性ガスを
通じた石英管１５内に設置されている。石英管15内に残
留酸素や水蒸気が存在しないよう、充分上記ガスを通じ
た後、電気炉１２によってそれぞれの層の成長温度より
多少高い温度、たとえば２〜２０℃程度高い温度に当該
成長用材料を加熱し、かつその温度で一定時間（たとえ
ば２〜４時間）保つことによって、各メルトの均質化を
はかる。
【００２４】しかる後、ＳｉドープＧａＩｎＰ層２の成
長開始温度たとえば８２０℃まで適当な速度０．０１〜
２．０℃／分で徐々に冷却する。このときＳｉドープＧ
ａＩｎＰ層２の成長用のＩｎ溶液が、ＧａＩｎＰが飽和
あるいはほぼ飽和に近い過飽和の状態となるように、該
仕込み組成は調製されている。その後、スライダ操作棒
１７を用いてスライダ１３を動かし、ＧａＡｓＰ基板１
を溶液溜１１ａの真下に移動させ、溶液溜１１ａ内のメ
ルトとＧａＡｓＰ基板１とを接触させる。
長開始温度たとえば８２０℃まで適当な速度０．０１〜
２．０℃／分で徐々に冷却する。このときＳｉドープＧ
ａＩｎＰ層２の成長用のＩｎ溶液が、ＧａＩｎＰが飽和
あるいはほぼ飽和に近い過飽和の状態となるように、該
仕込み組成は調製されている。その後、スライダ操作棒
１７を用いてスライダ１３を動かし、ＧａＡｓＰ基板１
を溶液溜１１ａの真下に移動させ、溶液溜１１ａ内のメ
ルトとＧａＡｓＰ基板１とを接触させる。
【００２５】メルトは適当な速度たとえば０．０１〜
２．０℃／分で徐冷されているので、メルト中ではＧａ
ＩｎＰが過飽和になり、それがＧａＡｓＰ基板１上に析
出されて、ＳｉドープＧａＩｎＰ層２が成長する。この
エピ層が適当な層厚、たとえば１０μｍ程度になった時
点でスライダ１３を動かし、ＧａＡｓＰ基板１が溶液溜
１１ｂの下部を通過させる。
２．０℃／分で徐冷されているので、メルト中ではＧａ
ＩｎＰが過飽和になり、それがＧａＡｓＰ基板１上に析
出されて、ＳｉドープＧａＩｎＰ層２が成長する。この
エピ層が適当な層厚、たとえば１０μｍ程度になった時
点でスライダ１３を動かし、ＧａＡｓＰ基板１が溶液溜
１１ｂの下部を通過させる。
【００２６】この時、スライダ１３とスライドボートと
の間隙またはＧａＡｓＰ基板１上に残る僅かなＳｉドー
パント含有メルト（溶液溜１１ａ内のメルト）が、溶液
溜１１ｂ内のメルト（クリーニングメルト）に拡散され
るとともに、Ｓｉドーパントを含まない乃至殆ど含まな
いクリーニング層が１μｍ以下程度成長される。なお、
溶液溜１１ｂ中のクリーニングメルトを未飽和とした場
合には、ＳｉドープＧａＩｎＰ層２の表面の一部（１μ
ｍ程度）がメルトバックして、クリーニングメルトに拡
散して、表面に析出したＳｉの結晶を除去することがで
きる。
の間隙またはＧａＡｓＰ基板１上に残る僅かなＳｉドー
パント含有メルト（溶液溜１１ａ内のメルト）が、溶液
溜１１ｂ内のメルト（クリーニングメルト）に拡散され
るとともに、Ｓｉドーパントを含まない乃至殆ど含まな
いクリーニング層が１μｍ以下程度成長される。なお、
溶液溜１１ｂ中のクリーニングメルトを未飽和とした場
合には、ＳｉドープＧａＩｎＰ層２の表面の一部（１μ
ｍ程度）がメルトバックして、クリーニングメルトに拡
散して、表面に析出したＳｉの結晶を除去することがで
きる。
【００２７】そして、ＧａＡｓＰ基板１を溶液溜１１ｃ
の真下に移動させる。上記のＳｉドープＧａＩｎＰ層２
のの成長と同様にして、ＳｅドープＧａＩｎＰ層４の層
厚が所定の値、たとえば２０μｍ程度になった時点で再
びスライダ１３を動かし、溶液溜１１ｃのメルトをＳｅ
ドープＧａＩｎＰ層４の表面から離れさせて、両者が接
触しないようにすることによって成長を終了させる。
の真下に移動させる。上記のＳｉドープＧａＩｎＰ層２
のの成長と同様にして、ＳｅドープＧａＩｎＰ層４の層
厚が所定の値、たとえば２０μｍ程度になった時点で再
びスライダ１３を動かし、溶液溜１１ｃのメルトをＳｅ
ドープＧａＩｎＰ層４の表面から離れさせて、両者が接
触しないようにすることによって成長を終了させる。
【００２８】以上の操作により、所定のＧａＩｎＰ混晶
組成、例えばＧａＰを７０モル％含む組成のＧａＩｎＰ
層２，３，４を得ることができる。
組成、例えばＧａＰを７０モル％含む組成のＧａＩｎＰ
層２，３，４を得ることができる。
【００２９】以上の如き製造例によって得られた第三層
目のデバイス層４は、Ｓｅなどのドナー不純物が混入す
るので、得られたＧａＩｎＰ結晶の伝導型は通常ｎ型を
示す。従って、図３に示すように、このデバイス層４に
Ｇｅ，Ｂｅ，Ｃｄ，Ｍｇ，Ｚｎなどのアクセプタ不純物
を拡散し、デバイス層４（ｎ型；２０μｍ）の一部の伝
導型をｐ型に反転させてｐｎ接合を形成し、デバイス層
５（ｐ型；１０μｍ）とすることができる。
目のデバイス層４は、Ｓｅなどのドナー不純物が混入す
るので、得られたＧａＩｎＰ結晶の伝導型は通常ｎ型を
示す。従って、図３に示すように、このデバイス層４に
Ｇｅ，Ｂｅ，Ｃｄ，Ｍｇ，Ｚｎなどのアクセプタ不純物
を拡散し、デバイス層４（ｎ型；２０μｍ）の一部の伝
導型をｐ型に反転させてｐｎ接合を形成し、デバイス層
５（ｐ型；１０μｍ）とすることができる。
【００３０】また、第三層目のデバイス層４（ｎ型；２
０μｍ）の上に、さらにＬＰＥ法（例えばスライドボー
ド法）により、伝導型がｐ型であるＧａＩｎＰ結晶〔デ
バイス層５（ｐ型；２０μｍ）〕を成長させ、図４に示
すようにｐｎ接合を形成させることも可能である。デバ
イス層５の成長は、前述のデバイス層４の成長工程にお
いてＳｅなどのドナー不純物の代わりに、Ｚｎなどのア
クセプタ不純物を用い、同様の処理を行えばよい。
０μｍ）の上に、さらにＬＰＥ法（例えばスライドボー
ド法）により、伝導型がｐ型であるＧａＩｎＰ結晶〔デ
バイス層５（ｐ型；２０μｍ）〕を成長させ、図４に示
すようにｐｎ接合を形成させることも可能である。デバ
イス層５の成長は、前述のデバイス層４の成長工程にお
いてＳｅなどのドナー不純物の代わりに、Ｚｎなどのア
クセプタ不純物を用い、同様の処理を行えばよい。
【００３１】上述においては、種子結晶基板としてＧａ
ＡｓＰの（１００）面または（１１１）の面を使う例で
説明したが、その他任意の面を使用することができる。
また、オフ基板であってもジャスト基板であってもよい
が、望ましくは１〜５度のオングルを持った基板の方が
表面モホロジーは良好である。
ＡｓＰの（１００）面または（１１１）の面を使う例で
説明したが、その他任意の面を使用することができる。
また、オフ基板であってもジャスト基板であってもよい
が、望ましくは１〜５度のオングルを持った基板の方が
表面モホロジーは良好である。
【００３２】
【発明の効果】本発明に係る半導体材料の液相成長法に
よれば、Ｓｉドーパントを含有するエピ層の上にＳｉド
ーパントを含まないエピ層を成長させる前に、Ｓｉドー
パントを含まない乃至殆ど含まないクリーニングメルト
に基板（Ｓｉドープエピ層を含む）を接触させることに
より、基板（エピ層を含む）上などに残存する僅かなＳ
ｉドーパントを含有する前のメルトをクリーニングメル
トに拡散させることができる。
よれば、Ｓｉドーパントを含有するエピ層の上にＳｉド
ーパントを含まないエピ層を成長させる前に、Ｓｉドー
パントを含まない乃至殆ど含まないクリーニングメルト
に基板（Ｓｉドープエピ層を含む）を接触させることに
より、基板（エピ層を含む）上などに残存する僅かなＳ
ｉドーパントを含有する前のメルトをクリーニングメル
トに拡散させることができる。
【００３３】従って、Ｓｉドープ層上にＳｉドーパント
を含まないデバイス層を成長させる場合に、Ｓｉが混入
して深い準位を形成せず、本発明法により得られた半導
体材料を用いてＬＥＤ，ＬＤ等を作製した場合に、その
性能および信頼性を著しく向上させることができる。
を含まないデバイス層を成長させる場合に、Ｓｉが混入
して深い準位を形成せず、本発明法により得られた半導
体材料を用いてＬＥＤ，ＬＤ等を作製した場合に、その
性能および信頼性を著しく向上させることができる。
【図１】本発明法の一実施例により製造された半導体材
料の断面図である。
料の断面図である。
【図２】スライドボード法に使用される結晶成長装置の
概略断面図である。
概略断面図である。
【図３】ｎ型デバイス層の一部を反転させてｐｎ結合を
形成したデバイス層とすることを示す模式図である。
形成したデバイス層とすることを示す模式図である。
【図４】ｎ型デバイス層の上にｐ型デバイス層を成長さ
せてｐｎ結合を形成したデバイス層とすることを示す模
式図である。
せてｐｎ結合を形成したデバイス層とすることを示す模
式図である。
１ ：ＧａＡｓＰ基板 ２ ：ＳｉドープＧａＩｎＰ層 ３ ：隔離層 ４ ：ＳｅドープＧａＩｎＰ層 10 ：スライドボート 11ａ，11ｂ，11ｃ：溶液溜 12 ：電気炉 13 ：スライダ 15 ：石英管 16 ：フタ 17 ：スライダ操作棒
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上にＳｉドーパントを含むエピ層を
成長させ、Ｓｉドーパントを含まない乃至殆ど含まない
結晶成長用溶液に接触させた後、Ｓｉドーパントを含ま
ないエピ層を成長させることを特徴とする半導体材料の
液相成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4038292A JPH05206041A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | 半導体材料の液相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4038292A JPH05206041A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | 半導体材料の液相成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05206041A true JPH05206041A (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=12579109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4038292A Pending JPH05206041A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | 半導体材料の液相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05206041A (ja) |
-
1992
- 1992-01-29 JP JP4038292A patent/JPH05206041A/ja active Pending
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