JPH0582488A - 化合物半導体の結晶成長方法 - Google Patents
化合物半導体の結晶成長方法Info
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- JPH0582488A JPH0582488A JP23903691A JP23903691A JPH0582488A JP H0582488 A JPH0582488 A JP H0582488A JP 23903691 A JP23903691 A JP 23903691A JP 23903691 A JP23903691 A JP 23903691A JP H0582488 A JPH0582488 A JP H0582488A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は化合物半導体の結晶成長方法，特
に，インジウム−燐結晶基板上に混晶系を液相成長する
際の前処理方法に関し，結晶基板の熱ダメージ及び形状
変化を防止するためのエッチバック方法の開発を目的と
する。 【構成】 インジウム−燐結晶基板１上に，インジウム
燐結晶３，または格子整合したインジウム−ガリウム−
砒素−燐混晶４を液相成長する前に，インジウム−砒
素，またはインジウム−砒素−燐系溶液により，インジ
ウム−燐基板をエッチバックするように，また，前記イ
ンジウム−砒素，またはインジウム−砒素−燐系溶液の
飽和温度Ｔｓは，エッチバック温度をＴEBとした時, Ｔ
ｓ＝ＴEB±10℃を満足する範囲で設定されるように構成
する。
に，インジウム−燐結晶基板上に混晶系を液相成長する
際の前処理方法に関し，結晶基板の熱ダメージ及び形状
変化を防止するためのエッチバック方法の開発を目的と
する。 【構成】 インジウム−燐結晶基板１上に，インジウム
燐結晶３，または格子整合したインジウム−ガリウム−
砒素−燐混晶４を液相成長する前に，インジウム−砒
素，またはインジウム−砒素−燐系溶液により，インジ
ウム−燐基板をエッチバックするように，また，前記イ
ンジウム−砒素，またはインジウム−砒素−燐系溶液の
飽和温度Ｔｓは，エッチバック温度をＴEBとした時, Ｔ
ｓ＝ＴEB±10℃を満足する範囲で設定されるように構成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，化合物半導体の液相に
おける結晶成長方法に関する。インジウム−燐基板上に
エピタキシャル成長されたインジウム−ガリウム−砒素
−燐の混晶系化合物は，長距離光電送システム，ＬＡＮ
用システムの光半導体素子材料として広く使用されてい
る。
おける結晶成長方法に関する。インジウム−燐基板上に
エピタキシャル成長されたインジウム−ガリウム−砒素
−燐の混晶系化合物は，長距離光電送システム，ＬＡＮ
用システムの光半導体素子材料として広く使用されてい
る。
【０００２】この系の結晶成長方法としては，液相エピ
タキシャル成長法，気相エピタキシャル成長法，ＭＯ−
ＣＶＤ成長法等が主体となっている。特に，液相エピタ
キシャル成長法は，厚膜成長，埋め込み成長（プレーナ
化）等において，複雑な構造を実現することが可能であ
り，レーザーダイオード等の製作においては不可欠な成
長方法である。
タキシャル成長法，気相エピタキシャル成長法，ＭＯ−
ＣＶＤ成長法等が主体となっている。特に，液相エピタ
キシャル成長法は，厚膜成長，埋め込み成長（プレーナ
化）等において，複雑な構造を実現することが可能であ
り，レーザーダイオード等の製作においては不可欠な成
長方法である。
【０００３】また，近年，各成長法の特徴を最大限に利
用するために，これらの成長法を複数組合せたハイブリ
ッド成長も行われている。
用するために，これらの成長法を複数組合せたハイブリ
ッド成長も行われている。
【０００４】
【従来の技術】図４は従来例の説明図である。図におい
て，13はインジウム−燐(In-P)結晶基板, 14は溝, 15は
水素(H2)ガスである。
て，13はインジウム−燐(In-P)結晶基板, 14は溝, 15は
水素(H2)ガスである。
【０００５】従来の液相エピタキシャル成長法は，高純
度カーボン治具を用いその中に結晶基板を装填して，水
素ガス，または不活性ガス中で行われるのが一般的であ
った。
度カーボン治具を用いその中に結晶基板を装填して，水
素ガス，または不活性ガス中で行われるのが一般的であ
った。
【０００６】このため，昇温時に，結晶基板の表面が熱
ダメージを受けることが多く,III−Ｖ族半導体ではＶ族
元素が解離してしまうまた，溝14等の加工されたインジ
ウムー燐結晶基板13では，図４（ａ）に示すように，水
素ガス15による輸送で，溝14の角部が欠けて, 溝14の底
部が浅くなる等, 溝14の形状が大きく変化する。
ダメージを受けることが多く,III−Ｖ族半導体ではＶ族
元素が解離してしまうまた，溝14等の加工されたインジ
ウムー燐結晶基板13では，図４（ａ）に示すように，水
素ガス15による輸送で，溝14の角部が欠けて, 溝14の底
部が浅くなる等, 溝14の形状が大きく変化する。
【０００７】こうした，結晶基板表面の熱ダメージや加
工した溝等の形状変化は，素子特性の劣化を招き，歩留
り低下の主要因となっている。そこで，特性改良のた
め，結晶基板と同質の結晶を保護板として使用する方
法，または，エッチバックで熱ダメージを取り除く方法
が採用されている。
工した溝等の形状変化は，素子特性の劣化を招き，歩留
り低下の主要因となっている。そこで，特性改良のた
め，結晶基板と同質の結晶を保護板として使用する方
法，または，エッチバックで熱ダメージを取り除く方法
が採用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】特に，デバイス構造が
１回のエピタキシャル成長だけでは形成できない複雑な
ものは，２〜３回に別けて成長が行われている。
１回のエピタキシャル成長だけでは形成できない複雑な
ものは，２〜３回に別けて成長が行われている。
【０００９】この際に，２回目，３回目の成長では，基
板となる結晶は加工されており，成長前の熱ダメージや
形状変化を防止するために，保護板が使用されている。
しかしながら，加工形状によっては，保護板だけでは不
充分である。
板となる結晶は加工されており，成長前の熱ダメージや
形状変化を防止するために，保護板が使用されている。
しかしながら，加工形状によっては，保護板だけでは不
充分である。
【００１０】特に，曲率半径の小さい部分は，ダメージ
及び変形がともに大きくなってしまう。また，エッチバ
ックにより，ダメージ層を除去する場合でも，従来は，
結晶基板と同系の二元系未飽和溶液が使用されることが
多く，効果は顕著であるが, 逆に加工形状の変化が大き
くなるという欠点があった。
及び変形がともに大きくなってしまう。また，エッチバ
ックにより，ダメージ層を除去する場合でも，従来は，
結晶基板と同系の二元系未飽和溶液が使用されることが
多く，効果は顕著であるが, 逆に加工形状の変化が大き
くなるという欠点があった。
【００１１】本発明は，以上の点を鑑み，化合物半導体
結晶基板上に熱ダメージや形状変化の生じない液相エピ
タキシャル法を開発することを目的として提供されるも
のである。
結晶基板上に熱ダメージや形状変化の生じない液相エピ
タキシャル法を開発することを目的として提供されるも
のである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。図において，１はインジウム−燐(In-P)結晶
基板，２はインジウム−砒素(In-As),またはインジウム
−砒素−燐(In-As-P) 系溶液,５はカーボンボート，６
はカーボン押出棒，７はカーボン蓋である。
図である。図において，１はインジウム−燐(In-P)結晶
基板，２はインジウム−砒素(In-As),またはインジウム
−砒素−燐(In-As-P) 系溶液,５はカーボンボート，６
はカーボン押出棒，７はカーボン蓋である。
【００１３】上記の問題点を解決する手段として，基本
的には，結晶基板表面の熱ダメージ，及び結晶基板の加
工溝等の変形を伴わずに，結晶成長を行うために，結晶
基板表面に高融点のヘテロ結晶薄膜を形成させることが
最適である。
的には，結晶基板表面の熱ダメージ，及び結晶基板の加
工溝等の変形を伴わずに，結晶成長を行うために，結晶
基板表面に高融点のヘテロ結晶薄膜を形成させることが
最適である。
【００１４】本発明は，加工形状の変形を最小限度に止
め，表面からの熱ダメージ層を除去するエッチバック方
式に関する。特に，インジウム−燐結晶表面をインジウ
ム−砒素，またはインジウム−砒素−燐系の溶液を用い
て，エッチバックするものである。
め，表面からの熱ダメージ層を除去するエッチバック方
式に関する。特に，インジウム−燐結晶表面をインジウ
ム−砒素，またはインジウム−砒素−燐系の溶液を用い
て，エッチバックするものである。
【００１５】従来の方式は基板結晶と同質の二元系溶液
を用いて行われていた。例えば，インジウム−燐結晶上
にインジウム−燐，或いは，ガリウム−砒素基板上にガ
リウム−砒素というように，インジウム中に燐，ガリウ
ム中に砒素を溶解し，未飽和状態とした溶液にて，未飽
和度，及び時間でエッチバック量を制定していた。
を用いて行われていた。例えば，インジウム−燐結晶上
にインジウム−燐，或いは，ガリウム−砒素基板上にガ
リウム−砒素というように，インジウム中に燐，ガリウ
ム中に砒素を溶解し，未飽和状態とした溶液にて，未飽
和度，及び時間でエッチバック量を制定していた。
【００１６】この方式ではエッチバックによって，固相
／液相の平衡状態が形成される方向に系が移動する。つ
まり，界面は最小の表面積となり, そのため，小さい曲
率を有する加工面は大きく変形する。
／液相の平衡状態が形成される方向に系が移動する。つ
まり，界面は最小の表面積となり, そのため，小さい曲
率を有する加工面は大きく変形する。
【００１７】本発明の方式では，インジウム−燐結晶表
面から所定量のエッチバックを行い，表面にインジウム
−砒素−燐の薄膜を形成して準平衡状態とすることによ
り，インジウム−燐結晶のエッチバック後の変形を最小
限にすることに特徴がある。
面から所定量のエッチバックを行い，表面にインジウム
−砒素−燐の薄膜を形成して準平衡状態とすることによ
り，インジウム−燐結晶のエッチバック後の変形を最小
限にすることに特徴がある。
【００１８】即ち，本発明の目的は，インジウム−燐結
晶基板上に，インジウム燐，または格子整合したインジ
ウム−ガリウム−砒素−燐混晶系を液相成長する前に，
インジウム−砒素，またはインジウム−砒素−燐系溶液
により，インジウム−燐基板をエッチバックすることに
より，また，前記インジウム−砒素，またはインジウム
−砒素−燐系溶液の飽和温度Ｔｓは，エッチバック温度
をＴEBとした時, Ｔｓ＝ＴEB±10℃を満足する範囲で設
定されることにより達成される。
晶基板上に，インジウム燐，または格子整合したインジ
ウム−ガリウム−砒素−燐混晶系を液相成長する前に，
インジウム−砒素，またはインジウム−砒素−燐系溶液
により，インジウム−燐基板をエッチバックすることに
より，また，前記インジウム−砒素，またはインジウム
−砒素−燐系溶液の飽和温度Ｔｓは，エッチバック温度
をＴEBとした時, Ｔｓ＝ＴEB±10℃を満足する範囲で設
定されることにより達成される。
【００１９】
【作用】本発明により，表面加工した結晶基板の高温状
態での熱ダメージを取り除くことができ，また，結晶基
板の加工溝等の変形が小さくなる。
態での熱ダメージを取り除くことができ，また，結晶基
板の加工溝等の変形が小さくなる。
【００２０】
【実施例】図２は本発明の一実施例の説明図，図３は本
発明の一実施例の工程順模式断面図である。
発明の一実施例の工程順模式断面図である。
【００２１】図において, １はインジウム−燐(In-P)結
晶基板，２はインジウム−砒素(In-As),またはインジウ
ム−砒素−燐(In-As-P) 系溶液, ５はカーボンボート，
６はカーボン押出棒，７はカーボン蓋，８は多結晶イン
ジウム−燐（ポリIn-P）保護板，９は第１のインジウム
−ガリウム−砒素−燐溶液，10はインジウム−燐溶液，
11はインジウム−ガリウム−砒素−燐混晶, 12はインジ
ウム−燐結晶である。
晶基板，２はインジウム−砒素(In-As),またはインジウ
ム−砒素−燐(In-As-P) 系溶液, ５はカーボンボート，
６はカーボン押出棒，７はカーボン蓋，８は多結晶イン
ジウム−燐（ポリIn-P）保護板，９は第１のインジウム
−ガリウム−砒素−燐溶液，10はインジウム−燐溶液，
11はインジウム−ガリウム−砒素−燐混晶, 12はインジ
ウム−燐結晶である。
【００２２】図３（ａ）に示すような溝加工をしたイン
ジウム−燐結晶基板１をエッチバックし，更に，インジ
ウム−燐等の結晶をエピタキシャル成長させ，溝の埋め
込みを行った場合の実施例について説明する。
ジウム−燐結晶基板１をエッチバックし，更に，インジ
ウム−燐等の結晶をエピタキシャル成長させ，溝の埋め
込みを行った場合の実施例について説明する。
【００２３】図２に示すようなカーボン治具のセットを
用い，主面(100)のインジウム−燐結晶基板１に, 溝幅
約３μｍ，深さ２μｍの溝を加工し，濃硫酸で表面処理
した後，カーボンボート５にセットする。
用い，主面(100)のインジウム−燐結晶基板１に, 溝幅
約３μｍ，深さ２μｍの溝を加工し，濃硫酸で表面処理
した後，カーボンボート５にセットする。
【００２４】燐の蒸発を防ぐためのインジウム−燐多結
晶基板保護板８をインジウム−燐結晶基板１上に被せ
る。カーボン押出棒６の孔にインジウム−砒素溶液２，
インジウム−ガリウム−砒素−燐溶液９，インジウム燐
溶液10を順次セットしてから所定の温度にそれぞれ加熱
して溶液（メルト）とする。
晶基板保護板８をインジウム−燐結晶基板１上に被せ
る。カーボン押出棒６の孔にインジウム−砒素溶液２，
インジウム−ガリウム−砒素−燐溶液９，インジウム燐
溶液10を順次セットしてから所定の温度にそれぞれ加熱
して溶液（メルト）とする。
【００２５】そして, 図３（ａ）に示すように，水素ガ
ス中で結晶基板の昇温を開始する。結晶基板１は620 ℃
になったら，約30分，定温で放置した後, 0.6 ℃／min
の割合で降温を始めて, エッチバック温度 575℃に達し
たら，押出棒を移動して保護板８を退け, 結晶基板上に
インジウム−砒素溶液２を載せる。そして，インジウム
−砒素系二元溶液２(Ts=570 ℃,XAs=0.05, XIn=0.95)を
用いて２秒間のエッチバックを行った。
ス中で結晶基板の昇温を開始する。結晶基板１は620 ℃
になったら，約30分，定温で放置した後, 0.6 ℃／min
の割合で降温を始めて, エッチバック温度 575℃に達し
たら，押出棒を移動して保護板８を退け, 結晶基板上に
インジウム−砒素溶液２を載せる。そして，インジウム
−砒素系二元溶液２(Ts=570 ℃,XAs=0.05, XIn=0.95)を
用いて２秒間のエッチバックを行った。
【００２６】結晶基板１を取り出して垂直方向に裂開し
た後，断面形状の観察，及び段差測定によりエッチバッ
ク量の評価を行った。その結果，図３（ｂ）に示すよう
に，底部で約 0.1μｍエッチバックされたが，しかしな
がら，溝の肩部は大きな形状の変化は生じなかった。
た後，断面形状の観察，及び段差測定によりエッチバッ
ク量の評価を行った。その結果，図３（ｂ）に示すよう
に，底部で約 0.1μｍエッチバックされたが，しかしな
がら，溝の肩部は大きな形状の変化は生じなかった。
【００２７】この条件でエッチバックした後に，再びカ
ーボン押出棒を移動して，インジウム−ガリウム−砒素
−燐溶液９を結晶基板１上に載せて，温度 575℃, 過冷
却度10℃にて液相成長を行い，インジウム−ガリウム−
砒素−燐混晶11を厚さで約３μｍエピタキシャル成長さ
せて，図３（ｃ）に示すように，溝の埋め込みを行う。
ーボン押出棒を移動して，インジウム−ガリウム−砒素
−燐溶液９を結晶基板１上に載せて，温度 575℃, 過冷
却度10℃にて液相成長を行い，インジウム−ガリウム−
砒素−燐混晶11を厚さで約３μｍエピタキシャル成長さ
せて，図３（ｃ）に示すように，溝の埋め込みを行う。
【００２８】更に，カーボン押出棒を移動してインジウ
ムリッチのインジウム−燐溶液10より, 図３（ｄ）に示
すように，インジウム−燐結晶12をエピタキシャル成長
する。
ムリッチのインジウム−燐溶液10より, 図３（ｄ）に示
すように，インジウム−燐結晶12をエピタキシャル成長
する。
【００２９】その結果，従来のエッチバックのない場合
と比較して，未成長欠陥の少ない所望のエピタキシャル
結晶の積層が得られた。
と比較して，未成長欠陥の少ない所望のエピタキシャル
結晶の積層が得られた。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば，表面加工した半導体基
板の変形を極端に少なくすることが可能であり，更に，
高温状態での熱ダメージを取り除くことができるため
に，埋め込み成長を必要とするようなレーザーダイオー
ド等の結晶成長では，設計通りの構造を再現性良く実現
でき，極めて効果が大きい。
板の変形を極端に少なくすることが可能であり，更に，
高温状態での熱ダメージを取り除くことができるため
に，埋め込み成長を必要とするようなレーザーダイオー
ド等の結晶成長では，設計通りの構造を再現性良く実現
でき，極めて効果が大きい。
【図１】 本発明の原理説明図
【図２】 本発明の一実施例の説明図
【図３】 本発明の一実施例の工程順模式断面図
【図４】 従来例の説明図
１ In-P結晶基板 ２ In-As,またはIn-As-P 系溶液 ３ In-P結晶 ４ In-Ga-As-P混晶 ５ カーボンボート ６ カーボン押出棒 ７ カーボン蓋 ８ ポリIn-P保護板 ９ In-Ga-As-P溶液 10 In-P溶液 11 In-Ga-As-P混晶 12 In-P結晶
Claims (2)
- 【請求項１】 インジウム−燐結晶基板(1) 上に，イン
ジウム燐結晶(3) ，または格子整合したインジウム−ガ
リウム−砒素−燐混晶(4) を液相成長する前に，インジ
ウム−砒素，またはインジウム−砒素−燐系溶液(2) に
より，該インジウム−燐結晶基板(1) をエッチバックす
ることを特徴とする化合物半導体の結晶成長方法。 - 【請求項２】 前記インジウム−砒素，またはインジウ
ム−砒素−燐系溶液(2) の飽和温度Ｔｓは，エッチバッ
ク温度をＴEBとした時, Ｔｓ＝ＴEB±10℃を満足する範
囲で設定されることを特徴とする請求項１記載の化合物
半導体の結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23903691A JPH0582488A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 化合物半導体の結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23903691A JPH0582488A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 化合物半導体の結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582488A true JPH0582488A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17038927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23903691A Withdrawn JPH0582488A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 化合物半導体の結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582488A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6843726B1 (en) | 1999-09-07 | 2005-01-18 | Konami Corporation | Game system |
| US7496004B2 (en) | 2003-05-02 | 2009-02-24 | Sony Corporation | Data reproducing apparatus, data reproducing method, data recording and reproducing apparatus, and data recording and reproducing method |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP23903691A patent/JPH0582488A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6843726B1 (en) | 1999-09-07 | 2005-01-18 | Konami Corporation | Game system |
| US7496004B2 (en) | 2003-05-02 | 2009-02-24 | Sony Corporation | Data reproducing apparatus, data reproducing method, data recording and reproducing apparatus, and data recording and reproducing method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |