JPH08165192A - 液相成長法 - Google Patents
液相成長法Info
- Publication number
- JPH08165192A JPH08165192A JP30353494A JP30353494A JPH08165192A JP H08165192 A JPH08165192 A JP H08165192A JP 30353494 A JP30353494 A JP 30353494A JP 30353494 A JP30353494 A JP 30353494A JP H08165192 A JPH08165192 A JP H08165192A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impurities
- melt
- liquid phase
- crystal
- growth
- 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.)
- Granted
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 バッチ間でのキャリア濃度の差が少なく、不
純物の仕込み量に応じたキャリア濃度が得られ、さらに
エピタキシャル層内のキャリア濃度を均一にし得る液相
成長法を提供すること。 【構成】 本発明の液相成長法は、半導体原料の一つの
融液に不純物を添加し、この融液を還元処理した後、当
該融液中に他の半導体原料を添加して結晶成長用溶液を
調製する工程を経ることを特徴とするものである。
純物の仕込み量に応じたキャリア濃度が得られ、さらに
エピタキシャル層内のキャリア濃度を均一にし得る液相
成長法を提供すること。 【構成】 本発明の液相成長法は、半導体原料の一つの
融液に不純物を添加し、この融液を還元処理した後、当
該融液中に他の半導体原料を添加して結晶成長用溶液を
調製する工程を経ることを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液相成長法に関し、詳
しくはバッチ間でのキャリア濃度の差が少なく、不純物
の仕込み量に応じたキャリア濃度が得られ、さらにエピ
タキシャル層内のキャリア濃度を均一にし得る液相成長
法に関する。
しくはバッチ間でのキャリア濃度の差が少なく、不純物
の仕込み量に応じたキャリア濃度が得られ、さらにエピ
タキシャル層内のキャリア濃度を均一にし得る液相成長
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】上記液相エピタキシャル成長法において
は、例えばＡｌＧａＡｓ半導体を成長させる場合を例に
とると、まずＧａを融液にしたものを高温水素雰囲気中
に数時間保持してＧａ内の酸素を還元し、ついでこのＧ
ａ融液を溶媒としてこれにＡｓ供給源としてのＧａＡ
ｓ、Ａｌ供給源としてのＡｌならびに不純物（ドーパン
ト）としてのＺｎまたはＧａＴｅを溶解して結晶成長用
溶液（以下、メルトとも称す）を調製し、この後徐冷法
や温度差法により温度調節を行なって、エピタキシャル
層（以下、エピ膜とも称す）を基板上に成長させるよう
にしていた。
は、例えばＡｌＧａＡｓ半導体を成長させる場合を例に
とると、まずＧａを融液にしたものを高温水素雰囲気中
に数時間保持してＧａ内の酸素を還元し、ついでこのＧ
ａ融液を溶媒としてこれにＡｓ供給源としてのＧａＡ
ｓ、Ａｌ供給源としてのＡｌならびに不純物（ドーパン
ト）としてのＺｎまたはＧａＴｅを溶解して結晶成長用
溶液（以下、メルトとも称す）を調製し、この後徐冷法
や温度差法により温度調節を行なって、エピタキシャル
層（以下、エピ膜とも称す）を基板上に成長させるよう
にしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法においては、不純物をエピ膜成長の直前にＧａ融液中
に溶解させるため、メルト中での不純物の拡散が不十分
となっている。また、不純物であるＴｅ等の一部が、溶
質であるＡｌの一部の酸化物成分と反応して酸化物を形
成するということがある。これらのことから、エピ膜内
に取り込まれる不純物の量がバッチ間で異なり、また不
純物の仕込み量に応じたキャリア濃度が得にくく、さら
に成長後のエピタキシャル層内のキャリア濃度にバラツ
キが生じやすいという問題があった。
法においては、不純物をエピ膜成長の直前にＧａ融液中
に溶解させるため、メルト中での不純物の拡散が不十分
となっている。また、不純物であるＴｅ等の一部が、溶
質であるＡｌの一部の酸化物成分と反応して酸化物を形
成するということがある。これらのことから、エピ膜内
に取り込まれる不純物の量がバッチ間で異なり、また不
純物の仕込み量に応じたキャリア濃度が得にくく、さら
に成長後のエピタキシャル層内のキャリア濃度にバラツ
キが生じやすいという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、上記の問題を解決し、バ
ッチ間でのキャリア濃度の差が少なく、不純物の仕込み
量に応じたキャリア濃度が得られ、さらにエピタキシャ
ル層内のキャリア濃度を均一にし得る液相成長法を提供
することにある。
ッチ間でのキャリア濃度の差が少なく、不純物の仕込み
量に応じたキャリア濃度が得られ、さらにエピタキシャ
ル層内のキャリア濃度を均一にし得る液相成長法を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、溶媒への
不純物の添加方法に着目して検討を重ねたところ、下記
の本発明により上記目的が達成されることを見出した。
即ち、本発明の液相成長法は、半導体原料の一つの融液
に不純物を添加し、この融液を還元処理した後、当該融
液中に他の半導体原料を添加して結晶成長用溶液を調製
する工程を経ることを特徴とするものである。
不純物の添加方法に着目して検討を重ねたところ、下記
の本発明により上記目的が達成されることを見出した。
即ち、本発明の液相成長法は、半導体原料の一つの融液
に不純物を添加し、この融液を還元処理した後、当該融
液中に他の半導体原料を添加して結晶成長用溶液を調製
する工程を経ることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明の液相成長法は、メルトの調製におい
て、予め不純物を半導体原料の一つの融液に添加してお
いて還元処理を行うものである。これによって、エピ膜
成長時までに不純物がメルト中に十分拡散し、また、融
液の還元処理が不純物を添加した後になされるため不純
物が半導体原料の酸化物成分と反応して酸化物を形成す
ることが抑制される。
て、予め不純物を半導体原料の一つの融液に添加してお
いて還元処理を行うものである。これによって、エピ膜
成長時までに不純物がメルト中に十分拡散し、また、融
液の還元処理が不純物を添加した後になされるため不純
物が半導体原料の酸化物成分と反応して酸化物を形成す
ることが抑制される。
【０００８】以下、本発明の液相成長法を、ＡｌＧａＡ
ｓ結晶の成長を例として、その工程に従って具体的に説
明する。
ｓ結晶の成長を例として、その工程に従って具体的に説
明する。
【０００９】（１）まず、Ｇａ融液に不純物を添加す
る。
る。
【００１０】上記不純物は、成長を意図する結晶（半導
体）の種類に応じて適宜選択される。ＡｌＧａＡｓを成
長させる場合、不純物としてはＺｎ、Ｔｅ、Ｓｉ、Ｓ
ｅ、Ｍｇ、Ｐ等を含有するものが例示される。本発明に
おいては、半導体原料の一つであるＡｌの酸化物成分と
Ｔｅ、Ｚｎ等の不純物とが反応して酸化物が形成される
のを防ぐため、Ａｌをメルトに添加する前に、該メルト
に不純物を添加して還元処理を行う。ここで、ＴｅとＡ
ｌとは特に酸化物を形成し易い傾向があるため、本発明
はこのＴｅ含有物質を不純物とする場合に就中有用であ
る。
体）の種類に応じて適宜選択される。ＡｌＧａＡｓを成
長させる場合、不純物としてはＺｎ、Ｔｅ、Ｓｉ、Ｓ
ｅ、Ｍｇ、Ｐ等を含有するものが例示される。本発明に
おいては、半導体原料の一つであるＡｌの酸化物成分と
Ｔｅ、Ｚｎ等の不純物とが反応して酸化物が形成される
のを防ぐため、Ａｌをメルトに添加する前に、該メルト
に不純物を添加して還元処理を行う。ここで、ＴｅとＡ
ｌとは特に酸化物を形成し易い傾向があるため、本発明
はこのＴｅ含有物質を不純物とする場合に就中有用であ
る。
【００１１】（２）ついで、上記融液に還元処理を施
す。
す。
【００１２】上記還元処理としては、例えば、溶液を高
温で還元性ガス雰囲気中に所定時間保持する方法（以
下、ベーキングと称す）等が挙げられる。
温で還元性ガス雰囲気中に所定時間保持する方法（以
下、ベーキングと称す）等が挙げられる。
【００１３】上記ベーキングにおいては、ＡｌＧａＡｓ
を成長させる場合、７５０℃以下、好ましくは７２０℃
以下、さらに好ましくは６００〜４００℃で、Ｈ2 、Ｈ
2 と不活性ガス（Ｎ2 、Ａｒ2 等）との混合ガス等の還
元性ガス雰囲気中（特に好ましくはＨ2 雰囲気中）に
て、６〜１２時間、好ましくは８〜１０時間程度融液を
保持することが望ましい。ベーキングの温度および時間
を上記範囲とすることによって、例えばスライドボート
内に設置したＧａＡｓ基板中のＡｓが脱離して該基板の
結晶性が悪化するといったことを抑制することができ
る。
を成長させる場合、７５０℃以下、好ましくは７２０℃
以下、さらに好ましくは６００〜４００℃で、Ｈ2 、Ｈ
2 と不活性ガス（Ｎ2 、Ａｒ2 等）との混合ガス等の還
元性ガス雰囲気中（特に好ましくはＨ2 雰囲気中）に
て、６〜１２時間、好ましくは８〜１０時間程度融液を
保持することが望ましい。ベーキングの温度および時間
を上記範囲とすることによって、例えばスライドボート
内に設置したＧａＡｓ基板中のＡｓが脱離して該基板の
結晶性が悪化するといったことを抑制することができ
る。
【００１４】（３）この後、融液中にＧａ以外の半導体
原料を添加してメルトを調製し、結晶成長を行う。
原料を添加してメルトを調製し、結晶成長を行う。
【００１５】上記結晶成長は、傾斜法、スライドボート
法等の自体既知の方法により行うことができる。また、
温度調節の方法としても徐冷法、温度差法等の公知の方
法を用いればよく、冷却速度も成長を意図する結晶（半
導体）の種類に応じて適宜設定すればよい。
法等の自体既知の方法により行うことができる。また、
温度調節の方法としても徐冷法、温度差法等の公知の方
法を用いればよく、冷却速度も成長を意図する結晶（半
導体）の種類に応じて適宜設定すればよい。
【００１６】本発明の液相成長法は、一般に液相成長法
により成長させることが可能な結晶（半導体）であれば
いかなるものにも適用できる。ただし、特にＡｌＧａＡ
ｓの場合、前記のような、ＡｌとＴｅとの反応性の問題
から、従来の方法によっては所望のキャリア濃度を安定
して得ることが特に困難であったため、本発明はこのＡ
ｌＧａＡｓ半導体を成長させる場合に就中有用である。
により成長させることが可能な結晶（半導体）であれば
いかなるものにも適用できる。ただし、特にＡｌＧａＡ
ｓの場合、前記のような、ＡｌとＴｅとの反応性の問題
から、従来の方法によっては所望のキャリア濃度を安定
して得ることが特に困難であったため、本発明はこのＡ
ｌＧａＡｓ半導体を成長させる場合に就中有用である。
【００１７】
【実施例】以下、実施例を示し本発明をより具体的に説
明する。なお、もとより本発明はこれら実施例に限定さ
れるものではない。
明する。なお、もとより本発明はこれら実施例に限定さ
れるものではない。
【００１８】実施例１ Ｇａ５０g にＧａＴｅ１mg（Ｇａ１g 当たり０．０２m
g）を添加して６００℃で溶融させ、これをＨ2 雰囲気
中に１０時間保持した後、この融液にＧａＡｓ１．５g
およびＡｌ０．３g を溶解してメルトを調製した。この
後、上記メルトを用いて、徐冷法によりＧａＡｓ基板上
に厚さ約３０μｍのＡｌＧａＡｓ膜を成長させた。
g）を添加して６００℃で溶融させ、これをＨ2 雰囲気
中に１０時間保持した後、この融液にＧａＡｓ１．５g
およびＡｌ０．３g を溶解してメルトを調製した。この
後、上記メルトを用いて、徐冷法によりＧａＡｓ基板上
に厚さ約３０μｍのＡｌＧａＡｓ膜を成長させた。
【００１９】比較例１ 上記実施例１において、ＧａＴｅを、ベーキング前には
添加せず、ベーキング後に５０g のＧａに１．９mg（Ｇ
ａ１g 当たり０．０３７５mg）を添加する以外は全て同
様にしてメルトを調製し、結晶成長を行った。
添加せず、ベーキング後に５０g のＧａに１．９mg（Ｇ
ａ１g 当たり０．０３７５mg）を添加する以外は全て同
様にしてメルトを調製し、結晶成長を行った。
【００２０】（キャリア濃度の測定）上記実施例１にお
いて、全て同一の条件にてメルトの調製および結晶成長
を行い、計３個のエピ膜（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３とする）を
得た。また、比較例１においても全て同一の条件にてメ
ルトの調製および結晶成長を行い、計３個のエピ膜（Ｃ
１、Ｃ２、Ｃ３とする）を得た。上記Ｅ１〜３およびＣ
１〜３の各エピ膜のキャリア濃度を測定したところ、図
１に示す結果が得られた。なお、同図において、各グラ
フの長さはエピ膜の深さ方向の実測値幅を示す。また、
上記実施例１において、ＧａＴｅの仕込み量を図２に示
すように変量してメルトの調製および結晶成長を行い、
得られた各エピ膜のキャリア濃度を測定したところ、Ｇ
ａＴｅの仕込み量とキャリア濃度との関係は図２に示す
通りであった。同様に、比較例１においてもＧａＴｅの
仕込み量とキャリア濃度との関係を調べたところ、図３
に示す通りであった。
いて、全て同一の条件にてメルトの調製および結晶成長
を行い、計３個のエピ膜（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３とする）を
得た。また、比較例１においても全て同一の条件にてメ
ルトの調製および結晶成長を行い、計３個のエピ膜（Ｃ
１、Ｃ２、Ｃ３とする）を得た。上記Ｅ１〜３およびＣ
１〜３の各エピ膜のキャリア濃度を測定したところ、図
１に示す結果が得られた。なお、同図において、各グラ
フの長さはエピ膜の深さ方向の実測値幅を示す。また、
上記実施例１において、ＧａＴｅの仕込み量を図２に示
すように変量してメルトの調製および結晶成長を行い、
得られた各エピ膜のキャリア濃度を測定したところ、Ｇ
ａＴｅの仕込み量とキャリア濃度との関係は図２に示す
通りであった。同様に、比較例１においてもＧａＴｅの
仕込み量とキャリア濃度との関係を調べたところ、図３
に示す通りであった。
【００２１】上記図１において、Ｅ１〜３のエピ膜のキ
ャリア濃度には大きな差は認められず、また各エピ膜の
深さ方向における実測値も比較的均一であるのに対し、
Ｃ１〜３のエピ膜ではキャリア濃度の差が大きく、また
各エピ膜の深さ方向における実測値のバラツキも大きく
なっている。また、図２では、図３に比して、キャリア
濃度がＧａＴｅの仕込み量を大体反映したものとなって
いる。
ャリア濃度には大きな差は認められず、また各エピ膜の
深さ方向における実測値も比較的均一であるのに対し、
Ｃ１〜３のエピ膜ではキャリア濃度の差が大きく、また
各エピ膜の深さ方向における実測値のバラツキも大きく
なっている。また、図２では、図３に比して、キャリア
濃度がＧａＴｅの仕込み量を大体反映したものとなって
いる。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
メルトの調製において、予め不純物を半導体原料の一つ
の融液に添加しておいて還元処理を行うので、エピ膜成
長時までに不純物がメルト中に十分拡散し、また、融液
の還元処理が不純物を添加した後になされるため不純物
が半導体原料の酸化物成分と反応して酸化物を形成する
ことが抑制される。従って、バッチ間でのキャリア濃度
の差を少なくし、不純物の仕込み量に応じたキャリア濃
度を得ることができ、さらにエピタキシャル層内のキャ
リア濃度を均一にすることができる。
メルトの調製において、予め不純物を半導体原料の一つ
の融液に添加しておいて還元処理を行うので、エピ膜成
長時までに不純物がメルト中に十分拡散し、また、融液
の還元処理が不純物を添加した後になされるため不純物
が半導体原料の酸化物成分と反応して酸化物を形成する
ことが抑制される。従って、バッチ間でのキャリア濃度
の差を少なくし、不純物の仕込み量に応じたキャリア濃
度を得ることができ、さらにエピタキシャル層内のキャ
リア濃度を均一にすることができる。
【図１】実施例および比較例において得られた各エピタ
キシャル層のキャリア濃度を示すグラフである。
キシャル層のキャリア濃度を示すグラフである。
【図２】実施例の方法におけるＧａＴｅの仕込み量とキ
ャリア濃度との関係を示すグラフである。
ャリア濃度との関係を示すグラフである。
【図３】比較例の方法におけるＧａＴｅの仕込み量とキ
ャリア濃度との関係を示すグラフである。
ャリア濃度との関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体原料の一つの融液に不純物を添加
し、この融液を還元処理した後、当該融液中に他の半導
体原料を添加して結晶成長用溶液を調製する工程を経る
ことを特徴とする液相成長法。 - 【請求項２】 融液としてＧａを、不純物としてＺｎま
たはＴｅを含有する物質を、Ｇａ以外の半導体原料とし
てＡｓを含有する物質およびＡｌを含有する物質をそれ
ぞれ用いてＡｌＧａＡｓ結晶成長用溶液を調製する工程
を経ることを特徴とする請求項１記載の液相成長法。 - 【請求項３】 還元処理が、融液を７５０℃以下でＨ2
雰囲気中に６〜１２時間保持することによって行われる
請求項１記載の液相成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30353494A JP2852619B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 液相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30353494A JP2852619B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 液相成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08165192A true JPH08165192A (ja) | 1996-06-25 |
| JP2852619B2 JP2852619B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=17922153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30353494A Expired - Lifetime JP2852619B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 液相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2852619B2 (ja) |
-
1994
- 1994-12-07 JP JP30353494A patent/JP2852619B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2852619B2 (ja) | 1999-02-03 |
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