JPS5812325A - 混晶半導体の成長方法 - Google Patents
混晶半導体の成長方法Info
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- JPS5812325A JPS5812325A JP56111407A JP11140781A JPS5812325A JP S5812325 A JPS5812325 A JP S5812325A JP 56111407 A JP56111407 A JP 56111407A JP 11140781 A JP11140781 A JP 11140781A JP S5812325 A JPS5812325 A JP S5812325A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02623—Liquid deposition
- H01L21/02628—Liquid deposition using solutions
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は混晶半導体結晶の液相エピタキシャル成長方法
に関する・ ｘ、１−ＸＧａＸ’ｌあるいはＩｎ、−ｘＧａｘＡｓ、
Ｐ、−、のような混晶の形態を有する曹−Ｖ族化合物半
導体の液相エピタキシャル成長において１層厚約１μｍ
程度以上の厚膜を得ようとする場合１層厚方向の混晶組
成の均一性を高める丸めには、成長用基板と成長溶液の
固液界面の平衡組成を一定に保つ目的で、成長温度幅を
できるだけ小さくとることがよいことが知られている。
に関する・ ｘ、１−ＸＧａＸ’ｌあるいはＩｎ、−ｘＧａｘＡｓ、
Ｐ、−、のような混晶の形態を有する曹−Ｖ族化合物半
導体の液相エピタキシャル成長において１層厚約１μｍ
程度以上の厚膜を得ようとする場合１層厚方向の混晶組
成の均一性を高める丸めには、成長用基板と成長溶液の
固液界面の平衡組成を一定に保つ目的で、成長温度幅を
できるだけ小さくとることがよいことが知られている。
この場合、成長鳩厚を十分Ｗ１保する九めには成長＃液
の過飽和度を大きくとる必要が生じる・しかし一方成長
溶液の過飽和度が大きｂと、下地基板との成長界面付近
にいわゆる組成遷移Ｍを形成することが理論的・実験的
に明らかＫされているｅこの組成遷移鳩は、成長用基板
と成長溶液との固液界面でほとんど平衡が達成されるま
でのごく短時間に、無視できない量の非平衡な固相が析
出するために生じる。
の過飽和度を大きくとる必要が生じる・しかし一方成長
溶液の過飽和度が大きｂと、下地基板との成長界面付近
にいわゆる組成遷移Ｍを形成することが理論的・実験的
に明らかＫされているｅこの組成遷移鳩は、成長用基板
と成長溶液との固液界面でほとんど平衡が達成されるま
でのごく短時間に、無視できない量の非平衡な固相が析
出するために生じる。
いｔ例えばｌ−−ｘＧａｘＡ４を過飽和ｌｌｌ＃Ｌから
成長させる状況を考える・＃！１図は横軸に溶液中のＧ
ａケ のモＩ省、縦軸にＡｓ Ｏモル分率をとって、温ｋＴ＝
Ｔｘ、およびＴ ＝ Ｔｚ＋Δの液相線と組成比ＸＯ固
相纏を描いた相図である・温ｆＴ”’１’Ｌで組成比Ｘ
ＩＤ同相を得る場合には、成長溶液の固液界面での組成
は図中のＥ点になくてはならない・一方成長溶液は過飽
和溶液であるから、成長用基板と接触する以前の溶液組
成は全体として均一で、Ｔ；ＴＬ十Δの畝相纏上の点Ｉ
である。ただしΔを成長Ｓ＊の過飽和度とする。成長用
基板が成長溶液と接触すると、固液界面での成長溶液の
組成は１点からＥ点へ変化して、成長溶液中九組成勾配
が生じ、これを躯動力として結晶成長が進行する。
成長させる状況を考える・＃！１図は横軸に溶液中のＧ
ａケ のモＩ省、縦軸にＡｓ Ｏモル分率をとって、温ｋＴ＝
Ｔｘ、およびＴ ＝ Ｔｚ＋Δの液相線と組成比ＸＯ固
相纏を描いた相図である・温ｆＴ”’１’Ｌで組成比Ｘ
ＩＤ同相を得る場合には、成長溶液の固液界面での組成
は図中のＥ点になくてはならない・一方成長溶液は過飽
和溶液であるから、成長用基板と接触する以前の溶液組
成は全体として均一で、Ｔ；ＴＬ十Δの畝相纏上の点Ｉ
である。ただしΔを成長Ｓ＊の過飽和度とする。成長用
基板が成長溶液と接触すると、固液界面での成長溶液の
組成は１点からＥ点へ変化して、成長溶液中九組成勾配
が生じ、これを躯動力として結晶成長が進行する。
Ｅ点は成長溶液成分の拡散長が成長溶液の厚みよ）十分
小さい条件が成立する時間内では不動点で１Ｌこの間成
長する混晶半導体の組成は一定に保たれる０組成遷移層
は成長開始初期に固液界面での成長＃ｌ液の組成が１点
からＥ点へ変化する過程で形成される。この過振は一般
には極めて短時間であ）通常１秒以内である・しかし過
飽和度が大きい場合（例えば△＝１０℃）には、無視で
きない厚みの組成遷移層を形成してしまう、給２図は過
飽和［１０℃の成長溶液より ＩｎＰ基板上へ成長した
Ｉｎ、−、ＧａｘＡｓｙＰｌ−ｙＩＣおいて、Ｘ線Ｃ１
ｙキングカーブによ勺成長層の格子定数を測定して組成
遷移層の存在を確認した例である・図において。
小さい条件が成立する時間内では不動点で１Ｌこの間成
長する混晶半導体の組成は一定に保たれる０組成遷移層
は成長開始初期に固液界面での成長＃ｌ液の組成が１点
からＥ点へ変化する過程で形成される。この過振は一般
には極めて短時間であ）通常１秒以内である・しかし過
飽和度が大きい場合（例えば△＝１０℃）には、無視で
きない厚みの組成遷移層を形成してしまう、給２図は過
飽和［１０℃の成長溶液より ＩｎＰ基板上へ成長した
Ｉｎ、−、ＧａｘＡｓｙＰｌ−ｙＩＣおいて、Ｘ線Ｃ１
ｙキングカーブによ勺成長層の格子定数を測定して組成
遷移層の存在を確認した例である・図において。
横軸はＩｎＰ基板の格子定数に対する成長層の格子不整
合度を表わしてお、９，１，２，３，４．５はそれぞれ
同一試料において成長層厚１．６μｍ、１．２μｍ。
合度を表わしてお、９，１，２，３，４．５はそれぞれ
同一試料において成長層厚１．６μｍ、１．２μｍ。
０．５μｍ、 ０．２μｍ、 ０．１μｍ ＫおけるＸ
＠ｏ 、キングカーブを示している０図においてＱと印
したｔｎ、−ｘＧａｘＡｓｙＰｌ−ｙの成長層によるピ
ークが層厚０．２細以Ｆで急に長路子側ヘシフトするこ
とから、約０．２μｍの厚みの組成遷移層が形成されて
いることがわかる。このような組成遷移層は、成長用基
板と成長層との格子不整合による非発光中心を導入した
９、ペテロ接合界面の急峻性を低下させるなど、半導体
デバイスの設計上当然好ましくない。
＠ｏ 、キングカーブを示している０図においてＱと印
したｔｎ、−ｘＧａｘＡｓｙＰｌ−ｙの成長層によるピ
ークが層厚０．２細以Ｆで急に長路子側ヘシフトするこ
とから、約０．２μｍの厚みの組成遷移層が形成されて
いることがわかる。このような組成遷移層は、成長用基
板と成長層との格子不整合による非発光中心を導入した
９、ペテロ接合界面の急峻性を低下させるなど、半導体
デバイスの設計上当然好ましくない。
従来このような組成遷移層を除去する対策は施されてお
らず、このために従来の成長方法によって得られた混晶
半導体結晶を用すたデバイスの緒特性を不十分なものに
してｂた。
らず、このために従来の成長方法によって得られた混晶
半導体結晶を用すたデバイスの緒特性を不十分なものに
してｂた。
本発明の目的は５以上述べた従来法の欠点を除去し１組
成遷移層を有しない均一組成の混晶半導体成長層を液相
エピタキシャル成長法によって得る方法を提供すること
にある。
成遷移層を有しない均一組成の混晶半導体成長層を液相
エピタキシャル成長法によって得る方法を提供すること
にある。
本発明によれば、成長用基板と成長溶液が接触してエピ
タキシャル成長が開始されるのに先んじて、ダミー基板
を成長溶液に一定の短時間接触通過させて固液界面での
成長溶液の過飽和度がほとんどゼロになるようＫしてお
くことによ）１組成遷移層を有しない均一組成の混晶半
導体成長層を得ることが可能である。
タキシャル成長が開始されるのに先んじて、ダミー基板
を成長溶液に一定の短時間接触通過させて固液界面での
成長溶液の過飽和度がほとんどゼロになるようＫしてお
くことによ）１組成遷移層を有しない均一組成の混晶半
導体成長層を得ることが可能である。
以下本発明について、ｉ−ｖ族３元混晶半導体または４
元混晶半導体を例にとシ詳ＩＩＪＫ説明する・第３図は
本発明における一実施Ｎにおいて用いた成長用ボートの
構造を示している。最初成長用基板８とダミー基板９は
ともに成長溶液１０．１１ 。
元混晶半導体を例にとシ詳ＩＩＪＫ説明する・第３図は
本発明における一実施Ｎにおいて用いた成長用ボートの
構造を示している。最初成長用基板８とダミー基板９は
ともに成長溶液１０．１１ 。
１２と離れて、ボート本体６を貫通してスライド可能な
スライド板７上に保持されてｂる・成長開始直前には、
第４図に示したようにスライド板７を矢印の向きにスラ
イドさせて、成長用基板８と第１の成長ｌ１ｌＩ液１０
が接触するに先んじて、ダン−基板９が纂ｌの成長層液
１ＧＫ［触するようにしである０通常はダミー基板９は
成長溶液１０を通過するだけでよいが、必要ならば組成
遷移層に相当する部分の固相が析出し終えるだけの一定
時間接触保持しておけばよい、成長用基板８上への成長
は、第５図に示したように、スライド板７をさらにスラ
イドさせて成長用基板８と第１の成長溶液ｌＯが接触す
るようにして一定の成長時間保持した後接触を断てばよ
い・ここで成長用基板８が第１の成長溶液ｌＯと接触し
てｂる間、ダミー基板９は多層エピタキシャル成長に用
いる他の第２および第３の成長層ｆｔｉ、１１および１
２とは接触しないようにしである。以下同様の方法でス
ライド板７を順次スライドさせていくことにょシ１組成
遷移層を有しない混晶半導体結晶の多層エピタキシャル
成長が可能である・ 以上の方法によれば、第１図に＆いて固液界面での成長
溶液組成が１点からＥ点へ移る時間成長溶液はダミー基
板と接触しておシ、このダミー基板上へ組成遷移層に相
当する部分の固相が析出するので、成長用基板上には組
成遷移層は形成されない。
スライド板７上に保持されてｂる・成長開始直前には、
第４図に示したようにスライド板７を矢印の向きにスラ
イドさせて、成長用基板８と第１の成長ｌ１ｌＩ液１０
が接触するに先んじて、ダン−基板９が纂ｌの成長層液
１ＧＫ［触するようにしである０通常はダミー基板９は
成長溶液１０を通過するだけでよいが、必要ならば組成
遷移層に相当する部分の固相が析出し終えるだけの一定
時間接触保持しておけばよい、成長用基板８上への成長
は、第５図に示したように、スライド板７をさらにスラ
イドさせて成長用基板８と第１の成長溶液ｌＯが接触す
るようにして一定の成長時間保持した後接触を断てばよ
い・ここで成長用基板８が第１の成長溶液ｌＯと接触し
てｂる間、ダミー基板９は多層エピタキシャル成長に用
いる他の第２および第３の成長層ｆｔｉ、１１および１
２とは接触しないようにしである。以下同様の方法でス
ライド板７を順次スライドさせていくことにょシ１組成
遷移層を有しない混晶半導体結晶の多層エピタキシャル
成長が可能である・ 以上の方法によれば、第１図に＆いて固液界面での成長
溶液組成が１点からＥ点へ移る時間成長溶液はダミー基
板と接触しておシ、このダミー基板上へ組成遷移層に相
当する部分の固相が析出するので、成長用基板上には組
成遷移層は形成されない。
このような方法で得られた試料においては組成遷移層は
観察されず、エピタキシャル成長層の界面付近から十分
均一な組成の混晶半導体結晶が得られていることが確認
できた。
観察されず、エピタキシャル成長層の界面付近から十分
均一な組成の混晶半導体結晶が得られていることが確認
できた。
以上説明したように、液相エピタキシャル成長法によシ
温晶半都体結晶の成長層を得るに際しては、成長用基板
が成長醍液に接触するのに先んじてダミー基板を成長溶
液に短時間接触１通過させて固液界面の成長溶液の過胞
和度をゼロとするととによ）、成長用基板上への組成遷
移層の形成を防止することができる。
温晶半都体結晶の成長層を得るに際しては、成長用基板
が成長醍液に接触するのに先んじてダミー基板を成長溶
液に短時間接触１通過させて固液界面の成長溶液の過胞
和度をゼロとするととによ）、成長用基板上への組成遷
移層の形成を防止することができる。
以上の説明では鍔としてｌ１ｌ−Ｖｉ＆３元または４元
混晶を用すたが、他の■−■族またはＩＶ−Ｖｌ族その
他一般の多元混晶の液相エピタキシャル成長においても
同様の原理に基づいて組成遷移層の形成を防止すること
が可能であシ１本発明は広く一般性を有していることは
関らかである。
混晶を用すたが、他の■−■族またはＩＶ−Ｖｌ族その
他一般の多元混晶の液相エピタキシャル成長においても
同様の原理に基づいて組成遷移層の形成を防止すること
が可能であシ１本発明は広く一般性を有していることは
関らかである。
第１図はＩｎ−Ｇａ−Ａｓ ３元系における３相図の概
念図、第２図は従来の成長方法によって組成遷移層が形
成されていることを示す測定例を示す図。 第３図、第４図および第５図は本発明の一実施例を示す
成長用ボートの断面図である。 図妃おいて。 １．２，３，４．５・・・各成長層厚におけるＸ線ロッ
キングカーブ、 ６・・・ポート本体、 ７・・・スライド板。 ８・・・成長用基板、９−・・ダミー基板。 １０．１１．１２・・・成長溶液。
念図、第２図は従来の成長方法によって組成遷移層が形
成されていることを示す測定例を示す図。 第３図、第４図および第５図は本発明の一実施例を示す
成長用ボートの断面図である。 図妃おいて。 １．２，３，４．５・・・各成長層厚におけるＸ線ロッ
キングカーブ、 ６・・・ポート本体、 ７・・・スライド板。 ８・・・成長用基板、９−・・ダミー基板。 １０．１１．１２・・・成長溶液。
Claims (1)
- 液相エピタキシャル成長法によ〕混晶半導体の成長層を
得るｖｃＷａｔ、、成長用基板な過飽軸に仕込まれた成
長層１１ｉＫ接触するに先んじて、ダミー基板を上記成
長層液に、ダミー基板との固液界面の後に成長用基板を
成長層［Ｋダミー基板と接触してｂ九成長溶液表ｆｆ１
ｉにおいて接触させて成長用基板上へ混晶半導体を成長
させることを特徴とする成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56111407A JPS5812325A (ja) | 1981-07-16 | 1981-07-16 | 混晶半導体の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56111407A JPS5812325A (ja) | 1981-07-16 | 1981-07-16 | 混晶半導体の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5812325A true JPS5812325A (ja) | 1983-01-24 |
Family
ID=14560367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56111407A Pending JPS5812325A (ja) | 1981-07-16 | 1981-07-16 | 混晶半導体の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5812325A (ja) |
-
1981
- 1981-07-16 JP JP56111407A patent/JPS5812325A/ja active Pending
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