JPH06295874A - 液相エピタキシャル成長方法およびその成長装置 - Google Patents
液相エピタキシャル成長方法およびその成長装置Info
- Publication number
- JPH06295874A JPH06295874A JP8201793A JP8201793A JPH06295874A JP H06295874 A JPH06295874 A JP H06295874A JP 8201793 A JP8201793 A JP 8201793A JP 8201793 A JP8201793 A JP 8201793A JP H06295874 A JPH06295874 A JP H06295874A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- melt
- semiconductor substrate
- epitaxial growth
- substrate
- liquid phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 所定の温度範囲で、厚膜でかつ均一な厚さの
エピタキシャル層を成長でき、高品質の発光素子が得ら
れる。 【構成】 半導体基板１を所定角度に保持する基板保持
部４と、この基板保持部４の下方に設けた溶融液溜め５
と、溶融液溜め５に溜め半導体基板１に接触した溶融液
２と、前記溶融液溜め５に連結し溶融液２を攪拌するピ
ストン６とを備えた液相エピタキシャル成長装置を用
い、半導体基板１と接触している溶融液２を撹拌するこ
とにより、溶質の拡散長に限定されることなく溶融液２
中の溶質が半導体基板１上に有効に析出される。
エピタキシャル層を成長でき、高品質の発光素子が得ら
れる。 【構成】 半導体基板１を所定角度に保持する基板保持
部４と、この基板保持部４の下方に設けた溶融液溜め５
と、溶融液溜め５に溜め半導体基板１に接触した溶融液
２と、前記溶融液溜め５に連結し溶融液２を攪拌するピ
ストン６とを備えた液相エピタキシャル成長装置を用
い、半導体基板１と接触している溶融液２を撹拌するこ
とにより、溶質の拡散長に限定されることなく溶融液２
中の溶質が半導体基板１上に有効に析出される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、発光ダイオードや半
導体レーザの材料となる砒化ガリウム（ＧａＡｓ），砒
化アルミニウムガリウム（ＧａＡｌＡｓ），燐化ガリウ
ム（ＧａＰ）等の３−５族化合物半導体の液相エピタキ
シャル成長方法およびその成長装置に関するものであ
る。
導体レーザの材料となる砒化ガリウム（ＧａＡｓ），砒
化アルミニウムガリウム（ＧａＡｌＡｓ），燐化ガリウ
ム（ＧａＰ）等の３−５族化合物半導体の液相エピタキ
シャル成長方法およびその成長装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体のエピタキシャル成長方法
には、気相成長法と液相成長法があるが、特に発光ダイ
オード（以下ＬＥＤと記す）の製造方法としては、比較
的厚膜化が可能で量産性に優れた液相エピタキシャル成
長が主流である。液相エピタキシャル成長には、溶融液
の上下に温度差を付け一定温度で成長する温度差法と、
溶融液中の溶質の溶解度の温度依存性を利用した徐冷法
がある。以下、徐冷法について図４を参照しながら説明
する。
には、気相成長法と液相成長法があるが、特に発光ダイ
オード（以下ＬＥＤと記す）の製造方法としては、比較
的厚膜化が可能で量産性に優れた液相エピタキシャル成
長が主流である。液相エピタキシャル成長には、溶融液
の上下に温度差を付け一定温度で成長する温度差法と、
溶融液中の溶質の溶解度の温度依存性を利用した徐冷法
がある。以下、徐冷法について図４を参照しながら説明
する。
【０００３】図に示すように、徐冷法の量産用成長装置
（ボート）では多数枚の半導体基板１を基板保持部４で
保持して垂直に立てて設置し、上部に溶融液２を、下部
に廃液溜め３を設けた構造が一般的である。溶融液２を
上部から導入し前記基板１と接触させ、炉の温度を徐冷
することにより溶融液２中の溶質の溶解度が低下して結
晶が基板１上に析出し、エピタキシャル層が成長する。
成長が終わるとスライダー７をスライドして、下部に設
けられた廃液溜め３に溶融液２を落下させ成長を終了す
る。
（ボート）では多数枚の半導体基板１を基板保持部４で
保持して垂直に立てて設置し、上部に溶融液２を、下部
に廃液溜め３を設けた構造が一般的である。溶融液２を
上部から導入し前記基板１と接触させ、炉の温度を徐冷
することにより溶融液２中の溶質の溶解度が低下して結
晶が基板１上に析出し、エピタキシャル層が成長する。
成長が終わるとスライダー７をスライドして、下部に設
けられた廃液溜め３に溶融液２を落下させ成長を終了す
る。
【０００４】多層膜を成長する場合は、複数の溶融液を
用意しておき、基板または溶融液をスライドさせ順次溶
融液を基板と接触させて成長する。この方法によれば、
一度に複数枚の基板へのエピタキシャル成長が可能であ
り、この技術を用いてＬＥＤの量産が行われている。
用意しておき、基板または溶融液をスライドさせ順次溶
融液を基板と接触させて成長する。この方法によれば、
一度に複数枚の基板へのエピタキシャル成長が可能であ
り、この技術を用いてＬＥＤの量産が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＬＥＤは膜厚が厚いほ
ど組立時のダメージが少なく信頼性が向上する。また、
発光領域より上の膜厚が薄いと広がり抵抗が大きく、電
流が電極から広がらず電極の下で発光し外部発光効率が
低下する。すなわち、高品質のＬＥＤをウエハー内で一
様に作製する場合、均一でかつ厚膜のエピタキシャル層
を成長する技術が重要である。
ど組立時のダメージが少なく信頼性が向上する。また、
発光領域より上の膜厚が薄いと広がり抵抗が大きく、電
流が電極から広がらず電極の下で発光し外部発光効率が
低下する。すなわち、高品質のＬＥＤをウエハー内で一
様に作製する場合、均一でかつ厚膜のエピタキシャル層
を成長する技術が重要である。
【０００６】しかし、従来のエピタキシャル成長装置で
は以下の課題を有している。エピタキシャル層の膜厚は
成長する温度範囲で決まるが、高温では熱的損傷が大き
く良質の結晶が成長しない。低温では溶融液中の溶解度
が低下し、成長速度が極めて遅くなる。したがって、成
長温度範囲が限定され、エピタキシャル層の膜厚も必然
的に限定されたものであった。また、成長する膜厚は溶
融液中に溶け込んだ溶質の量でも決まるが、溶質の溶解
度は温度のみの関数であり、ある温度で溶解度を増加さ
せることはできない。そこで、基板と基板の距離を大き
くして基板に接触する溶融液の厚さを増加させることで
溶質の量を増やし、厚膜化を可能としたが、溶質の拡散
長以上に溶融液を厚くしても溶質が基板まで到達しない
ため一定以上の厚膜化は困難であった。
は以下の課題を有している。エピタキシャル層の膜厚は
成長する温度範囲で決まるが、高温では熱的損傷が大き
く良質の結晶が成長しない。低温では溶融液中の溶解度
が低下し、成長速度が極めて遅くなる。したがって、成
長温度範囲が限定され、エピタキシャル層の膜厚も必然
的に限定されたものであった。また、成長する膜厚は溶
融液中に溶け込んだ溶質の量でも決まるが、溶質の溶解
度は温度のみの関数であり、ある温度で溶解度を増加さ
せることはできない。そこで、基板と基板の距離を大き
くして基板に接触する溶融液の厚さを増加させることで
溶質の量を増やし、厚膜化を可能としたが、溶質の拡散
長以上に溶融液を厚くしても溶質が基板まで到達しない
ため一定以上の厚膜化は困難であった。
【０００７】また溶質は溶融液よりも比重が軽く上部に
移動するため、基板の上部のみが厚く成長し面内分布が
大きくなるという問題があった。この発明の目的は、所
定の温度範囲で、厚膜でかつ均一な厚さのエピタキシャ
ル層を成長させることができる液相エピタキシャル成長
方法およびその成長装置を提供することである。
移動するため、基板の上部のみが厚く成長し面内分布が
大きくなるという問題があった。この発明の目的は、所
定の温度範囲で、厚膜でかつ均一な厚さのエピタキシャ
ル層を成長させることができる液相エピタキシャル成長
方法およびその成長装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の液相エピタキ
シャル成長方法は、半導体基板を所定角度に保持し、半
導体基板に溶融液を接触させ、半導体基板に接触してい
る溶融液を撹拌するものである。この発明の液相エピタ
キシャル成長装置は、半導体基板を所定角度に保持する
基板保持部と、この基板保持部の下方に設けた溶融液溜
めと、この溶融液溜めに溜め半導体基板に接触した溶融
液と、溶融液溜めに連結し溶融液を攪拌するピストンと
を備えたものである。
シャル成長方法は、半導体基板を所定角度に保持し、半
導体基板に溶融液を接触させ、半導体基板に接触してい
る溶融液を撹拌するものである。この発明の液相エピタ
キシャル成長装置は、半導体基板を所定角度に保持する
基板保持部と、この基板保持部の下方に設けた溶融液溜
めと、この溶融液溜めに溜め半導体基板に接触した溶融
液と、溶融液溜めに連結し溶融液を攪拌するピストンと
を備えたものである。
【０００９】
【作用】この発明の構成によれば、半導体基板に接触し
ている溶融液を撹拌するため、溶質の拡散長に限定され
ることなく、溶融液中の溶質を半導体基板上に有効に析
出させ厚膜を成長させることができ、かつ撹拌により均
一に成長させることができる。
ている溶融液を撹拌するため、溶質の拡散長に限定され
ることなく、溶融液中の溶質を半導体基板上に有効に析
出させ厚膜を成長させることができ、かつ撹拌により均
一に成長させることができる。
【００１０】
【実施例】この発明の一実施例について、図１および図
２を参照しながら説明する。図１はｐ型Ｇａ1-x Ａｌx
Ａｓ層（ｐクラッド層）の厚膜成長を例とした液相エピ
タキシャル成長装置の断面図であり、図２はこの発明の
成長方法および装置により作製したｐ型エピタキシャル
層の厚みおよび面内分布図である。
２を参照しながら説明する。図１はｐ型Ｇａ1-x Ａｌx
Ａｓ層（ｐクラッド層）の厚膜成長を例とした液相エピ
タキシャル成長装置の断面図であり、図２はこの発明の
成長方法および装置により作製したｐ型エピタキシャル
層の厚みおよび面内分布図である。
【００１１】成長装置のスライダー７内部の基板保持部
４に多数枚のｐ型ＧａＡｓ基板（半導体基板）１を互い
に向い合わせに設置する。基板１と基板１の間隔つまり
基板１に接触している溶融液の厚さは４．０ｍｍとし
た。基板１の上方に、ｐ型Ｇａ 1-x Ａｌx Ａｓ層（ｐク
ラッド層）を成長するための溶融液２を用意する。溶融
液２はＧａとＡｌとＧａＡｓ多結晶および不純物からな
り、成長温度ではＧａは液体となりその他の物質を溶か
す。基板１の下方の溶融液溜め５にはピストン６が連結
されている。
４に多数枚のｐ型ＧａＡｓ基板（半導体基板）１を互い
に向い合わせに設置する。基板１と基板１の間隔つまり
基板１に接触している溶融液の厚さは４．０ｍｍとし
た。基板１の上方に、ｐ型Ｇａ 1-x Ａｌx Ａｓ層（ｐク
ラッド層）を成長するための溶融液２を用意する。溶融
液２はＧａとＡｌとＧａＡｓ多結晶および不純物からな
り、成長温度ではＧａは液体となりその他の物質を溶か
す。基板１の下方の溶融液溜め５にはピストン６が連結
されている。
【００１２】まず炉の温度を成長開始温度まで上昇さ
せ、ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層（ｐクラッド層）成長用
の溶融液２を基板１と接触させる。その後、炉温を０．
５℃／分の速度で冷却することにより成長を開始し、ｐ
型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層（ｐクラッド層）を成長する。
この成長の間、ピストン昇降手段１３を水平に前後移動
させて、１０分置きにピストン６を昇降操作し、溶融液
２を上下に撹拌する。炉温が所定の温度になったら、ス
ライダー７をスライドし溶融液２を下部廃液溜め３に落
下させ、ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層（ｐクラッド層）の
成長を終了する。こうして溶融液２を撹拌することによ
り従来５０μｍ〜６０μｍの厚さしか成長しなかったｐ
型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層（ｐクラッド層）が、同じ成長
温度範囲で７０μｍの厚膜層となった。また、ウエハー
内での厚みのばらつきも従来上下方向で１０μｍ以上あ
ったが５μｍ以内となり、均一な厚膜が得られ、エピタ
キシャル成長層の厚膜化と均一化が達成できた（図２参
照）。
せ、ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層（ｐクラッド層）成長用
の溶融液２を基板１と接触させる。その後、炉温を０．
５℃／分の速度で冷却することにより成長を開始し、ｐ
型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層（ｐクラッド層）を成長する。
この成長の間、ピストン昇降手段１３を水平に前後移動
させて、１０分置きにピストン６を昇降操作し、溶融液
２を上下に撹拌する。炉温が所定の温度になったら、ス
ライダー７をスライドし溶融液２を下部廃液溜め３に落
下させ、ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層（ｐクラッド層）の
成長を終了する。こうして溶融液２を撹拌することによ
り従来５０μｍ〜６０μｍの厚さしか成長しなかったｐ
型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層（ｐクラッド層）が、同じ成長
温度範囲で７０μｍの厚膜層となった。また、ウエハー
内での厚みのばらつきも従来上下方向で１０μｍ以上あ
ったが５μｍ以内となり、均一な厚膜が得られ、エピタ
キシャル成長層の厚膜化と均一化が達成できた（図２参
照）。
【００１３】ＬＥＤのように多層膜を成長する場合は、
各層に対応する複数の溶融液を用意し、スライダー７を
順次スライドさせ、上記同様の成長を繰り返す。この発
明の方法を実際のＬＥＤの作製に応用した結果、図３に
示す赤色ＬＥＤを製造することができた。各層の厚さは
ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層８（ｐクラッド層）７５μ
ｍ、ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層９（活性層）１μｍ、ｎ
型Ｇａ1-xＡｌx Ａｓ層１０（ｎクラッド層）３５μｍ
である。１１はｎ側電極、１２はｐ側電極である。
各層に対応する複数の溶融液を用意し、スライダー７を
順次スライドさせ、上記同様の成長を繰り返す。この発
明の方法を実際のＬＥＤの作製に応用した結果、図３に
示す赤色ＬＥＤを製造することができた。各層の厚さは
ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層８（ｐクラッド層）７５μ
ｍ、ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層９（活性層）１μｍ、ｎ
型Ｇａ1-xＡｌx Ａｓ層１０（ｎクラッド層）３５μｍ
である。１１はｎ側電極、１２はｐ側電極である。
【００１４】このように構成された液相エピタキシャル
成長方法およびその成長装置によると、基板１に接触す
る溶融液２を撹拌することで溶融液２中の溶質を有効に
基板１に供給し、狭い冷却温度範囲で厚膜成長が可能と
なる。このため、従来は成長方向でＡｌ混晶比が低下す
ることによる光の吸収を防止するため、ｐ型Ｇａ1-xＡ
ｌx Ａｓ層８は２種類の溶融液を使用し、２層構造とし
ていたが、この発明の効果により、１層で可能となっ
た。また、ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層１０を厚く成長す
ることができたために広がり抵抗が減少し、電流が広が
ることにより外部発光効率が２０％向上した。
成長方法およびその成長装置によると、基板１に接触す
る溶融液２を撹拌することで溶融液２中の溶質を有効に
基板１に供給し、狭い冷却温度範囲で厚膜成長が可能と
なる。このため、従来は成長方向でＡｌ混晶比が低下す
ることによる光の吸収を防止するため、ｐ型Ｇａ1-xＡ
ｌx Ａｓ層８は２種類の溶融液を使用し、２層構造とし
ていたが、この発明の効果により、１層で可能となっ
た。また、ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層１０を厚く成長す
ることができたために広がり抵抗が減少し、電流が広が
ることにより外部発光効率が２０％向上した。
【００１５】なお、前記実施例ではＧａＡｌＡｓＬＥＤ
の場合を示したが、その他の化合物半導体の液相成長で
も同様の効果がある。また、基板１は縦方向に設置した
が、斜めに傾いて設置されていても同様の効果がある。
さらに、溶融液の攪拌は、上下方向以外であってもよ
い。
の場合を示したが、その他の化合物半導体の液相成長で
も同様の効果がある。また、基板１は縦方向に設置した
が、斜めに傾いて設置されていても同様の効果がある。
さらに、溶融液の攪拌は、上下方向以外であってもよ
い。
【００１６】
【発明の効果】この発明の構成によれば、半導体基板に
接触している溶融液を撹拌するため、溶質の拡散長に限
定されることなく、溶融液中の溶質を半導体基板上に有
効に析出させ厚膜を成長させることができ、かつ撹拌に
より均一に成長させることができるという効果が得られ
る。
接触している溶融液を撹拌するため、溶質の拡散長に限
定されることなく、溶融液中の溶質を半導体基板上に有
効に析出させ厚膜を成長させることができ、かつ撹拌に
より均一に成長させることができるという効果が得られ
る。
【図１】この発明の一実施例の液相エピタキシャル成長
装置の構造を示す断面図である。
装置の構造を示す断面図である。
【図２】この発明の一実施例と従来例のエピタキシャル
層の厚みおよび面内分布図である。
層の厚みおよび面内分布図である。
【図３】この発明の液相成長方法および装置により作製
したＧａＡｌＡｓＬＥＤの断面図である。
したＧａＡｌＡｓＬＥＤの断面図である。
【図４】従来の液相エピタキシャル成長装置の構造を示
す断面図である。
す断面図である。
１ 基板 ２ 溶融液 ４ 基板保持部 ５ 溶融液溜め ６ ピストン
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板を所定角度に保持する工程
と、前記半導体基板に溶融液を接触させる工程と、前記
半導体基板に接触している溶融液を撹拌する工程とを含
む液相エピタキシャル成長方法。 - 【請求項２】 半導体基板を所定角度に保持する基板保
持部と、この基板保持部の下方に設けた溶融液溜めと、
この溶融液溜めに溜め前記半導体基板に接触した溶融液
と、前記溶融液溜めに連結し前記溶融液を攪拌するピス
トンとを備えた液相エピタキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8201793A JPH06295874A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 液相エピタキシャル成長方法およびその成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8201793A JPH06295874A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 液相エピタキシャル成長方法およびその成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06295874A true JPH06295874A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=13762762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8201793A Pending JPH06295874A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 液相エピタキシャル成長方法およびその成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06295874A (ja) |
-
1993
- 1993-04-08 JP JP8201793A patent/JPH06295874A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH01187883A (ja) | 高輝度ｌｅｄ用エピタキシャル基板及びその製造方法 | |
| US3960618A (en) | Epitaxial growth process for compound semiconductor crystals in liquid phase | |
| US5529938A (en) | Method for producing light-emitting diode | |
| JP4554287B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法、および半導体基板の製造方法 | |
| JPH06295874A (ja) | 液相エピタキシャル成長方法およびその成長装置 | |
| JPH01315174A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JPH0766450A (ja) | 発光ダイオード素子とその製造方法 | |
| US4609411A (en) | Liquid-phase epitaxial growth method of a IIIb-Vb group compound | |
| JP2000058904A (ja) | エピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダイオード | |
| JPH1065211A (ja) | 発光ダイオード | |
| JPH0712093B2 (ja) | 発光半導体素子基板及びその製造方法 | |
| JP3326261B2 (ja) | 燐化ガリウム緑色発光ダイオードおよびその製造方法 | |
| JPH02307889A (ja) | 液相エピタキシャル成長方法 | |
| US5652178A (en) | Method of manufacturing a light emitting diode using LPE at different temperatures | |
| JPH04254321A (ja) | 液相エピタキシャル成長方法 | |
| JPH01176298A (ja) | Ｇａ↓１↓−↓ｘＡｌ↓ｘＡｓ結晶成長方法 | |
| JPH0477714B2 (ja) | ||
| JP2001044493A (ja) | エピタキシャルウエハとその製造方法及び発光ダイオード | |
| JP2538009B2 (ja) | 液相エピキタシャル成長方法 | |
| JPS6321282A (ja) | 混晶半導体の液相エピタキシヤル積層法 | |
| JPH0279422A (ja) | 液相エピタキシヤル成長装置及び成長方法 | |
| JPS5856250B2 (ja) | ＧａＡｌＡｓ半導体装置の製造方法 | |
| JPH0772117B2 (ja) | 液相エピタキシャル成長方法及び装置 | |
| JPH01276677A (ja) | 発光ダイオードの製造方法 | |
| JPH08288545A (ja) | 発光ダイオード及びその製造方法 |