JPS5853826A - 液相エピタキシヤル成長方法 - Google Patents
液相エピタキシヤル成長方法Info
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- JPS5853826A JPS5853826A JP56152763A JP15276381A JPS5853826A JP S5853826 A JPS5853826 A JP S5853826A JP 56152763 A JP56152763 A JP 56152763A JP 15276381 A JP15276381 A JP 15276381A JP S5853826 A JPS5853826 A JP S5853826A
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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】
本発明は液相エピタキシャル成長方法に関し、とりわけ
、3種以上の元素を構成要素とする多元化合物半導体結
晶のエピタキシャル層成長の厚さ方向での結晶ゝ構成元
素゛の組成比を所望の分布に形成することのできる液相
エピタキシャル成長方法を提供するものである。
、3種以上の元素を構成要素とする多元化合物半導体結
晶のエピタキシャル層成長の厚さ方向での結晶ゝ構成元
素゛の組成比を所望の分布に形成することのできる液相
エピタキシャル成長方法を提供するものである。
液相エピタキシャル成長方法は半導体エピタキシャル層
の形成にあたり広く使用されている方法であり、特に燐
化ガリウム(GaP)、砒化ガリウム(G’aAs ’
)、砒化ガリウムアルミニウム(GaAIAs)等のm
−v族化合物半導体のエピタキシャル成長には欠かすこ
とのできない方法である。ところで、液相エピタキシャ
ル成長方法には、エピタキシャル成長させるための所定
の基板を浸した溶融液の温度を下げ、溶融液を過飽和状
態にしてエピタキシャル層を成長させる徐冷法と、溶融
液内に′所定の温度勾配を設け、その一定条件の下でエ
ピタキシャル層を成長させる温度差法とに大別される。
の形成にあたり広く使用されている方法であり、特に燐
化ガリウム(GaP)、砒化ガリウム(G’aAs ’
)、砒化ガリウムアルミニウム(GaAIAs)等のm
−v族化合物半導体のエピタキシャル成長には欠かすこ
とのできない方法である。ところで、液相エピタキシャ
ル成長方法には、エピタキシャル成長させるための所定
の基板を浸した溶融液の温度を下げ、溶融液を過飽和状
態にしてエピタキシャル層を成長させる徐冷法と、溶融
液内に′所定の温度勾配を設け、その一定条件の下でエ
ピタキシャル層を成長させる温度差法とに大別される。
徐冷法は量産性にすぐれており、最も一般的な液相エピ
タキシャル成゛長方法であるが、たとえば、G a A
I A !lのような3種以上の元素を構成要素とす
る多元化合物半導体のエピタキシャル層をこの方法で得
ようとする場合には、温度変化に基づく溶融液組成の変
化等に起因して、エピタキシャル層の成長厚さ方向で構
成元素の組成比が変化することが避けられない。このよ
うなエピタキシャル層の成長厚さ方向での組成比の変化
はエビタキシャル成長させる元素の種類によって決まる
一定の傾向を有する。例えば、ガリウム(Ga)を溶媒
とし、アルミニウム(AIり、砒素(A8)を溶質とし
た溶融液を用いて成長したG a A I A s の
エピタキシャル層ではミAlの分配係数が非常に大きく
、溶融液中の微量のApによって成長初期にAJ組成比
の大きなエピタキシャル層が成長し、溶融液のAl濃度
がエピタキシャル成長の進行とともに順次減少すること
によシ、エピタキシ;ル層のAlの組成比が順次減少す
る傾向を必ず有する。
タキシャル成゛長方法であるが、たとえば、G a A
I A !lのような3種以上の元素を構成要素とす
る多元化合物半導体のエピタキシャル層をこの方法で得
ようとする場合には、温度変化に基づく溶融液組成の変
化等に起因して、エピタキシャル層の成長厚さ方向で構
成元素の組成比が変化することが避けられない。このよ
うなエピタキシャル層の成長厚さ方向での組成比の変化
はエビタキシャル成長させる元素の種類によって決まる
一定の傾向を有する。例えば、ガリウム(Ga)を溶媒
とし、アルミニウム(AIり、砒素(A8)を溶質とし
た溶融液を用いて成長したG a A I A s の
エピタキシャル層ではミAlの分配係数が非常に大きく
、溶融液中の微量のApによって成長初期にAJ組成比
の大きなエピタキシャル層が成長し、溶融液のAl濃度
がエピタキシャル成長の進行とともに順次減少すること
によシ、エピタキシ;ル層のAlの組成比が順次減少す
る傾向を必ず有する。
したがって、徐冷法ではエピタキシャル層の厚さ方向で
組成比一定のエピタキシャルを成長させるとか、あるい
は逆成長とともにエピタキシャル層表面に向ってAp組
成比が増大するようなエピタキシャル層を成長すること
は極めて困難である。
組成比一定のエピタキシャルを成長させるとか、あるい
は逆成長とともにエピタキシャル層表面に向ってAp組
成比が増大するようなエピタキシャル層を成長すること
は極めて困難である。
一方、温度差法は溶融液内に温度差をつけ、高温領域へ
の溶質の拡散によシ、低温領域が過飽和状態になること
を利用して低温領域に置かれた半導体基板上にエピタキ
シャル層成長を行なう方法であり、この方法によればエ
ピタキシャル成長にともなう溶融液内における溶質の減
少は高温領域に置かれた溶質源の溶融液中への溶解によ
り補充することが可能である。この方法により組成比−
ものであり、温度差法においてエピタキシャル成長用基
板と対向する溶質源となる半導体基板の組成比に厚さ方
向での分布をもたせ、溶融液中への溶質の供給をエピタ
キシャル成長の進行とともに変化させることにより、エ
ピタキシャル成長層に厚さ方向での組成比分布を制御し
得るエピタキシャル成長方法を確立することにある。と
くに本発明は前述の徐冷法と温度差法とを効果的に組合
せて利用することにより、極めて容易に所定の組成分布
を厚さ方向に有するエピタキシャル層を形成する方法で
ある。
の溶質の拡散によシ、低温領域が過飽和状態になること
を利用して低温領域に置かれた半導体基板上にエピタキ
シャル層成長を行なう方法であり、この方法によればエ
ピタキシャル成長にともなう溶融液内における溶質の減
少は高温領域に置かれた溶質源の溶融液中への溶解によ
り補充することが可能である。この方法により組成比−
ものであり、温度差法においてエピタキシャル成長用基
板と対向する溶質源となる半導体基板の組成比に厚さ方
向での分布をもたせ、溶融液中への溶質の供給をエピタ
キシャル成長の進行とともに変化させることにより、エ
ピタキシャル成長層に厚さ方向での組成比分布を制御し
得るエピタキシャル成長方法を確立することにある。と
くに本発明は前述の徐冷法と温度差法とを効果的に組合
せて利用することにより、極めて容易に所定の組成分布
を厚さ方向に有するエピタキシャル層を形成する方法で
ある。
以下に本発明の実施例として3元化合物半導体GaAl
!Asの場合について図面を参照して詳細に説明する。
!Asの場合について図面を参照して詳細に説明する。
まず第1段階として徐冷法によるエピタキシャル成長を
行う。すなわち、920Cに加熱し蛇−Ga溶媒中にA
11多結晶G a A sを溶質として溶解させ飽和状
態にした溶融液(AA!濃度は約0.4原子%)をエピ
タキシャル成長用の単結晶G a A s基板と接触さ
せ、同温度で約1時間保持した後、0.4C/%の冷却
速度で7501;まで冷却しエピタキシャル成長を行う
。第1図は、このようにして得られたG a A I
A sエピタキシャル層を有する半導体基板の断面図(
a)と同エピタキシャル層の厚さ方向でのAt 組成比
を示した分布図に)であり、前記の過程で同図(均に示
すように成長開始時でA1組成比が約30%、終了時で
はほぼ0チとなるエピタキシャル層が単結晶G a A
s基板上に成長した。
行う。すなわち、920Cに加熱し蛇−Ga溶媒中にA
11多結晶G a A sを溶質として溶解させ飽和状
態にした溶融液(AA!濃度は約0.4原子%)をエピ
タキシャル成長用の単結晶G a A s基板と接触さ
せ、同温度で約1時間保持した後、0.4C/%の冷却
速度で7501;まで冷却しエピタキシャル成長を行う
。第1図は、このようにして得られたG a A I
A sエピタキシャル層を有する半導体基板の断面図(
a)と同エピタキシャル層の厚さ方向でのAt 組成比
を示した分布図に)であり、前記の過程で同図(均に示
すように成長開始時でA1組成比が約30%、終了時で
はほぼ0チとなるエピタキシャル層が単結晶G a A
s基板上に成長した。
次に、第2段階として上で得られたエピタキシャル基板
を用いて温度差法によるエピタキシャル成長を行う。す
なわち、第2図に示すようにボート4内の一方の側に前
記のエピタキシャル基板1を、他方の側に別のエピタキ
シャル成長用の単結晶G a A s基板2を配置し、
両系板間を溶媒ガリウムGa中に溶質として多結晶G
a A trを添加しおよそ900t:に加熱して形成
した飽和融液で満たす。
を用いて温度差法によるエピタキシャル成長を行う。す
なわち、第2図に示すようにボート4内の一方の側に前
記のエピタキシャル基板1を、他方の側に別のエピタキ
シャル成長用の単結晶G a A s基板2を配置し、
両系板間を溶媒ガリウムGa中に溶質として多結晶G
a A trを添加しおよそ900t:に加熱して形成
した飽和融液で満たす。
ついで、これらを第3図に示されるように、エピタキシ
ャル基板1をXlの位置に置いて、かっX2の位置に置
かれているG a A s基板2に対して約+5℃の温
度差を持たせるように系の温度を調節して、そのまま同
系を高温に保持する。すなわち、本実施例では、第3図
で、T2=9oo℃、△7=5℃とした。溶質の溶媒中
への溶解度は高温である程高いので、溶融液中には温度
差にもとづく溶質の濃度差が生じ濃度の高い領域(高温
領域)から濃度の低い領域(低温領域)への溶質の拡散
が生ずる。このため低温領域が過飽和状態となり、低温
領域に配置された単結晶G a A s基板2上にエピ
タキシャル層が成長する。一方高温領域では不飽和状態
となり、エピタキシャル基板1を徐々に溶解し、これが
拡散により移動してG a A a基板2上に成長する
。この際、高温領域のエピタキシャル基板1が前述の第
1図(blのように、表面から深くなるにつれてAff
組成比が増大するG a A sエピタキシャル−を有
しているため、エピタキシャルffl’l)進行ととも
に基板から溶は出すAQも増し、溶融液中のAN濃度が
増加し、したがって、第4図(a)に示すG a A
s基板2上のG a A QA s エピタキシャル
層のA2組成比は成長とともに増大する。すなわち、こ
の実施例の方法により、第4図に)に示すように成長開
始時でA2組成比がほぼ0%であり終了時で約26チと
なるような、組成比分布を有するG a A I A
!I エピタキシャル層が成長した。
ャル基板1をXlの位置に置いて、かっX2の位置に置
かれているG a A s基板2に対して約+5℃の温
度差を持たせるように系の温度を調節して、そのまま同
系を高温に保持する。すなわち、本実施例では、第3図
で、T2=9oo℃、△7=5℃とした。溶質の溶媒中
への溶解度は高温である程高いので、溶融液中には温度
差にもとづく溶質の濃度差が生じ濃度の高い領域(高温
領域)から濃度の低い領域(低温領域)への溶質の拡散
が生ずる。このため低温領域が過飽和状態となり、低温
領域に配置された単結晶G a A s基板2上にエピ
タキシャル層が成長する。一方高温領域では不飽和状態
となり、エピタキシャル基板1を徐々に溶解し、これが
拡散により移動してG a A a基板2上に成長する
。この際、高温領域のエピタキシャル基板1が前述の第
1図(blのように、表面から深くなるにつれてAff
組成比が増大するG a A sエピタキシャル−を有
しているため、エピタキシャルffl’l)進行ととも
に基板から溶は出すAQも増し、溶融液中のAN濃度が
増加し、したがって、第4図(a)に示すG a A
s基板2上のG a A QA s エピタキシャル
層のA2組成比は成長とともに増大する。すなわち、こ
の実施例の方法により、第4図に)に示すように成長開
始時でA2組成比がほぼ0%であり終了時で約26チと
なるような、組成比分布を有するG a A I A
!I エピタキシャル層が成長した。
以上説明してきたところから明らかなように、本発明に
よれば、所定の温度勾配を設けた溶融液の高温側に組成
比勾配を有する多元化合物半導体装置することにより、
同溶融液の低温側に設置した半導体基板上に、上記高温
側の多元化合物半導体とは逆組成比勾配の元素組成比分
布を有する多元化合物半導体のエピタキシャル層の形成
が可能となる。特に例として示したG a A I A
s では、A1組成比の増大とともに禁制帯幅も増
大し光の吸収を少ガくできるため、かかる本発明の方法
によれば内部で発生した光を効率よく外部へ取り出すこ
とのできる高効率発光ダイオードや他の素子を容易に生
産でき、その工業的価値は大である。
よれば、所定の温度勾配を設けた溶融液の高温側に組成
比勾配を有する多元化合物半導体装置することにより、
同溶融液の低温側に設置した半導体基板上に、上記高温
側の多元化合物半導体とは逆組成比勾配の元素組成比分
布を有する多元化合物半導体のエピタキシャル層の形成
が可能となる。特に例として示したG a A I A
s では、A1組成比の増大とともに禁制帯幅も増
大し光の吸収を少ガくできるため、かかる本発明の方法
によれば内部で発生した光を効率よく外部へ取り出すこ
とのできる高効率発光ダイオードや他の素子を容易に生
産でき、その工業的価値は大である。
また本文中では3元化合物半導体であるG a A I
A sを例として説明したが、GaAsp、GaAI
P等の他の多元化合物半導体の場合でも同様であること
は勿論である。
A sを例として説明したが、GaAsp、GaAI
P等の他の多元化合物半導体の場合でも同様であること
は勿論である。
第1図(a) 、 (b)はそれぞれGaAlAs エ
ピタキシャル層の厚さ方向でのAn組成比分布をもつ基
板断面図および同分布図である。第2図は本発明の方法
で用いた液相エピタキシャル成長装置の構成断面図、第
3図は同装置の温度分布状態図である。 第4図(a) 、 (b)はそれぞれ本発明の方法で得
られたG a A e A @ エピタキシャル層の
断面図および同層の厚さ方向でのA1組成比分布を示す
図である。 1・・・・・・G a A I A sエピタキシャル
層を成長させたG a A *基板、2・・・・・・エ
ピタキシャル成長用単結晶G a A *基板、3・・
・・・・溶融液、4・・・・・・ボート。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第4図 A1. ′4ILAル伜
ピタキシャル層の厚さ方向でのAn組成比分布をもつ基
板断面図および同分布図である。第2図は本発明の方法
で用いた液相エピタキシャル成長装置の構成断面図、第
3図は同装置の温度分布状態図である。 第4図(a) 、 (b)はそれぞれ本発明の方法で得
られたG a A e A @ エピタキシャル層の
断面図および同層の厚さ方向でのA1組成比分布を示す
図である。 1・・・・・・G a A I A sエピタキシャル
層を成長させたG a A *基板、2・・・・・・エ
ピタキシャル成長用単結晶G a A *基板、3・・
・・・・溶融液、4・・・・・・ボート。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第4図 A1. ′4ILAル伜
Claims (1)
- 所定の温度勾配を設けた溶融液の高温側に多元化合物半
導体にして組成比勾配を有する第1の基板および同溶融
液の低温側に第2の基板を互いに対向配置して、前記第
2の基板上に前記第1の基板とは逆組成比勾配を有する
多元化合物単導体層をエピタキシャル成長することを特
徴とする液相エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56152763A JPS5853826A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56152763A JPS5853826A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5853826A true JPS5853826A (ja) | 1983-03-30 |
JPS626338B2 JPS626338B2 (ja) | 1987-02-10 |
Family
ID=15547610
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56152763A Granted JPS5853826A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5853826A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61166186A (ja) * | 1985-01-18 | 1986-07-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体光素子 |
JPS61264767A (ja) * | 1985-05-20 | 1986-11-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 発光素子 |
JPH02264571A (ja) * | 1989-04-04 | 1990-10-29 | Sharp Corp | 映像信号処理回路 |
JPH03162084A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-07-12 | Samsung Electron Co Ltd | 高品位テレビジョン受像機の動検出装置 |
-
1981
- 1981-09-25 JP JP56152763A patent/JPS5853826A/ja active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61166186A (ja) * | 1985-01-18 | 1986-07-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体光素子 |
JPS61264767A (ja) * | 1985-05-20 | 1986-11-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 発光素子 |
JPH02264571A (ja) * | 1989-04-04 | 1990-10-29 | Sharp Corp | 映像信号処理回路 |
JPH03162084A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-07-12 | Samsung Electron Co Ltd | 高品位テレビジョン受像機の動検出装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS626338B2 (ja) | 1987-02-10 |
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