JPS59217696A - 液相結晶成長装置 - Google Patents

液相結晶成長装置

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JPS59217696A
JPS59217696A JP9095783A JP9095783A JPS59217696A JP S59217696 A JPS59217696 A JP S59217696A JP 9095783 A JP9095783 A JP 9095783A JP 9095783 A JP9095783 A JP 9095783A JP S59217696 A JPS59217696 A JP S59217696A
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JP
Japan
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substrate
boat
crystal growth
rotary
molten liquid
Prior art date
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Pending
Application number
JP9095783A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Sagawa
佐川 敏男
Tsunehiro Unno
恒弘 海野
Junkichi Nakagawa
中川 順吉
Toshiya Toyoshima
豊島 敏也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP9095783A priority Critical patent/JPS59217696A/ja
Publication of JPS59217696A publication Critical patent/JPS59217696A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B19/00Liquid-phase epitaxial-layer growth
    • C30B19/06Reaction chambers; Boats for supporting the melt; Substrate holders
    • C30B19/064Rotating sliding boat system

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は化合物半導体の液相結晶成長装置に係り、特に
、回転式の液相結晶成長装置に関するものである。
液相結晶成長装置はその構成及び操作が比較的簡便なこ
と、得られる成長層の均一性や純度が高いこと等の理由
から、I−V族化合物半導体の膜形成に広く利用されて
おり、現在連続結晶成長及び三元素以上からなるヘテロ
エピタキシー等への応用が進み、GaAs系、■nP等
の発光ダイオードや半導体レーザの優れた特性を実現さ
せるに到っている。これらの発光ダイオ−1や半導体レ
ーザの製造装置としては、スライド方式による液相結晶
成長装置、或いは回転式の液相結晶成長装置が現在使用
されている。
第1図は従来のスライド方式のダゾルへテロエピタキシ
ャル膜の製造装置の断面図である。1はGaAa基板、
2はグラファイト製のスライ)S昶−ド、3はグラファ
イト製の基板ホルダ、4゛は押し棒である。まだ、スラ
イpz−1’2の融液溜9゜10.11.12には各種
の融液9,10,11.12が収容されている。
この装置では、例えばGaAj2Asの結晶成長を行わ
せるには、この装置を収容した炉をヒータによってダラ
イド、’−F? 2が900℃となる迄昇温させ、融に
9.5〜8中のGaAj2Asを十分融解させる。その
後基板ホルダ3を右に移動させ、その凹所に設置しであ
るGaAs基板1を融液5の下部に移行させ、GaAs
基板]の上にGaAfiAsの融液5を被覆させ一定速
度で降温してn型GaARAsを成長させる。
つづいて基板ボルダ3を再び右にスライドさせ、上記n
型GaAnAsの上に融液6を被覆させてP型G a 
A、 42 A sを成長させる。
同様にして上記P型GaAflAsの上に融液7を被覆
させて再びP型GaAIV、As層を成長させ、更にそ
の七に融液8で被覆してP型Ga As層を最上層に被
t’a +成長させる。この装置は構造は簡単であるが
これらを収容する大形の炉を必要とし、基板ホルダ3の
動きが不円滑になり易い等の欠点をもっていた。
第2図は従来の回転式液相結晶成長装置の垂直1祈而図
である。結晶成長の順序は第1図のスライド方式の場合
と同睡であるが、装置が縦型である・7    ノこめ
床面積が少なくてすむというメリットを有し、’+?i
帝に適している。この装置においては、まずGaAs基
板1を基板ホルダ13の凹所に設置し、複数の縦孔をも
つ回転ダート14を載せてその中心に回転棒17を挿入
しその上端に一定した板に回転ダート14接続する。回
転ボート14のGaAs基板1の位置とは同一半径の距
離にある4本の縦孔は第1図の融液溜9〜12に相当す
るものであり、これらはすべて石英反応管16内に収容
されている。なお、この石英反応管16にはガスの流入
、流出口が設けられて石英反応管16内の雰囲気を調節
し、石英反応管16の周囲は円筒形の加熱炉15で包囲
している。上記雰囲気は材料の酸化を防止するために水
素ガス等が用いられる。
しかるに此の装置は成長層の厚さの均一性を得ることや
特性の制御の面で問題があった。即ち、単位時間当シの
成長層の厚みは融液の組成、例え  9ばGa中に溶は
込ませたGaAs0量や融液溜9付近の雰囲気の状態等
にょシ微妙な影響を受けて均一な製品を得ることが困難
である。製品の均一化を図るために原料材量を正確に抄
着し、成員時間を微妙に調節し、酸化防止の雰囲気を確
保する等の注意が必要であり、生産効率は低いという欠
点をもっていた。
本発明は上記従来技術の欠点を解消し、エピタキシャル
層の厚さ及び組成を均一にして特性を揃え、滑動性の良
好な液相結晶成長装置を提供することを目的とし、その
特徴とするところは、回転目ミートを上下2段に形成し
、上段の回転テートのみの回転及び上下2段の回転デー
トの同時回転を可能にするごとく構成したことにある。
第3図は本発明の一実施例である液相結晶成長装置の断
面図であり、第4図は第3図の装置の各部の平面図であ
る。GaAs基板1を上面の凹所に収容した基板ホルダ
13の上部には複数個の融液溜9等の孔を形成した下側
回転z −ト1 sが同軸に設置され、この下側回転♂
−ト18の上には更に上側回転ボート19が同軸に設置
されている。
これら3部品の中心孔には上側回転棒21と上側回転棒
20とが同心に設置され、上側回転棒21を回転させた
時は上側回転z−ト19が回転し、−ド側回転棒20を
回転させると上側回転z −ト19も一緒に回転する。
即ち、下側回転z−ト1gと上側回転z−419とを任
意に回転させることが可能となる。
第4図に示すごとく、基板ホルダ13にはGaAs基板
1を収容した矩形の凹所が設けられ、下側回転z−ト1
gには5本の矩形孔a −eが設けられ、上側回転z 
−) 19には5本の矩形孔a′〜e′が設けられ、上
記GaA s基板1の凹所と下側回転ボート18の矩形
孔及び上側回転z−419の矩形孔との位置は合致する
よダになっている。
第5図、第6図及び第7図は第3図の液相結晶成長装置
の操作状態を示す図である。第5図は上側回転ボート1
9の融液溜a′と下側回転ダート18の融液溜aとを合
致させた状態で、この時は各融液溜に融液5の原料を入
れる。次に、第6図のように上側回転z−ト19を矢印
方向に回動させた状態である。また、第7図は第6図の
状態から上側回転z−トt9と下側回転Z−Z8とを一
緒に矢印方向に回動させ、GaAs基板1の上面に融液
溜aを移動させて融液5をG a A s基板1に接触
させだ状態である。なお、これらを収容する眠気炉内の
温度は結晶成長温度より僅かに上昇させてその温度での
GaAs飽和融液としている。
とのGaA、s飽和融液はGaAs基板1に飽和量だけ
GaAsを心は込捷せる。更に上側回転目?−ト19と
下側回転ボート18を同時に矢印方向に回転させると、
融液溜すがGaAs基板1と接触して再びGaAsを溶
は込ませる。このようにして順次に融液をGaAs基板
1に溶は込寸せて結晶を成長させる。
GaAs基板1の組成は成長させる結晶の融点、格子定
数、熱膨張率等により適切なものが選定される。通常成
長させる結晶がGaAs 、 GaA4As系の場合に
はGaAs基板が用いられ、成長させる結晶がInPや
GaInAs等の場合にはInP基板を用いると良好な
結晶を得易い、其の他、■nSb基板等も用いることが
できる。また、成長温度は成長させる結晶の組成によっ
て異なるが、GaAs系では750℃〜1100℃、G
aA4As系では750℃〜1200℃、InP系では
550℃〜900℃で良好な薄膜結晶が得られた。
次に上記の装置を用いた実験例について述べることにす
る。
実験例(1)、20 X 20 X 0.5mmの寸法
で[00)面を有するn−GaAs基板を基板支持台に
設置し、第1の融液溜にGa 40 jig、 GaA
s 5P、XTe 17n9を入れ、第2の融液溜には
Ga 40 y、 GaAs 7 y。
Antooqを入れたグラフアイ)・治具を透明石英管
の中にセットし水素ガスを流し乍ら900℃に加熱した
。この900℃の加熱を3時間行って融液が十分に均一
な組成となってか、ら石英製の下側回転棒21を回転さ
せて上側回転z−ト18を第6図に示す如く回動させ、
次に第7図に示すごとく融液をGaAs基板1に接触さ
せて20分間結晶を成長させる。基の後下饅回転棒20
を回転させて第2の融液と10分間接触させて成長させ
る。最後に下側回転棒20を回転させて融液とGaAs
基板1との接触を断ち成長を終了させて冷却させた。
この装置を収容した醒気炉が冷却した後に成長した結晶
を取り出したところ、GaAs基板1上部にGaAs層
20 μ、GaAfiAs層15μの層全15μ覆させ
ることができだ。これに亜鉛を拡散してp −−n接合
し太陽電池を作成したところ5m’W/cm2の出力が
得られた。なお、この装置の床面積は間口1.2yn、
奥行1.2mで、その設置床面積は1.44m2である
上記実施例と比較するために第1図の装置を用いて次の
実j倹を行った。
実験例(2)、10X10X0.5mmの寸法のn−G
aAs基板1上に実験例(1)と同様にGaAs 、 
GaAfiAs結晶を成長させた。特性上は実験例(1
)と同じ(5mW/cm2の出力が港られだが、融液支
持台であるスライrs;−42の形状を大きくしても最
大20X20 X 0.5 +nm寸法の基板を得るの
が限度であった。
この時の床面積は間口1.8771.、奥行0.9mで
、設置床面積は1.6277Z2であった。
次に本実施例の第3図の装置を用いて製作した多層成長
結晶の購造を表示する。
本実施例の液相結晶成長装置は、融液溜を形成した回転
ゼ〜トを上下2部分として夫々回転可能とし、最下段の
基板ホルダに設置したGaAs基板上に順次に輸液を接
触させることによって、任意の組成の腹数の結晶層をG
aAs基板上に形成させることができる。したがって、
従来の回転式結晶成長装置に比べて結晶組成の調節が精
密に可能であると共にぐ生産能率を向上させることがで
きるという効果をもっている。
一ヒ記実施列は1枚の基板上に結晶を順次に成長させる
ものであるが、基板の大きさを調節して適当な位置に複
数枚設置し、回転ゼートの融・液溜の位置と数を調節す
ることによシ、同時に2枚以上の基板に結晶を成長させ
ることも可能である。
本発明の液相結晶成長装置は、従来困難であった多層結
晶成長の調節が精密となり、比較的小形に構成できる。
また、その操作法や加熱・冷却法が容易であるので量産
性が向上する等の効果が得・2 られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスライド方式のダブルへテロエピタキシ
ャル膜の製造装置の断面図、第2図は従来の回転式液相
結晶成長装置の垂直断面図、第3図は本発明の一実施例
である液相結晶成長装置の断面図、第4図は第3図の装
置の各部の平面図、第5図、第6図及び第7図は第3図
の液相結晶成長装置の操作状態を示す図である。 1 ・GaAs基板、2・・スライド方式ト、3・・・
基板ホルダ、4・・・押し棒、5〜8・・・融液、9〜
12・・・融液溜、13・・・基板ホルダ、14・・回
転ホード、15・・加熱炉、16・・・石英反応管、1
7・回転棒、18 ・下側回転N−1,19・・・上側
回転トート、20・下側回転棒、21 ・上側回転棒。 第 1 図 第 Z 図 看 豫4日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 化合物半導体の基板を上面に設置した基板ホルダ
    と、この基板ホルダの上面に回転自在に設置して複数個
    の縦孔を形成した回転昶−トと、これらの雰囲気を還元
    ガスで満して加熱する手段とを有し、上記回転セードを
    回転させて上記縦孔に収容した各種化合物半導体の融液
    膜で上記基板を順次に被覆する液相結晶成長装置におい
    て、上記回転セードを上下2段に形成し、上段の回転セ
    ードのみの回転及び上下2段の回転セードの同時回転を
    可能にすることく構成したことを特徴とする液相結晶成
    長装置。
JP9095783A 1983-05-24 1983-05-24 液相結晶成長装置 Pending JPS59217696A (ja)

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JP9095783A JPS59217696A (ja) 1983-05-24 1983-05-24 液相結晶成長装置

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JP9095783A JPS59217696A (ja) 1983-05-24 1983-05-24 液相結晶成長装置

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JPS59217696A true JPS59217696A (ja) 1984-12-07

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ID=14012964

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JP9095783A Pending JPS59217696A (ja) 1983-05-24 1983-05-24 液相結晶成長装置

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5144478A (ja) * 1974-10-14 1976-04-16 Mitsubishi Electric Corp
JPS5144870A (ja) * 1974-10-15 1976-04-16 Sharp Kk Ekisoseichoyobooto
JPS51140561A (en) * 1975-05-30 1976-12-03 Fujitsu Ltd Liquid phase epitaxial growing method
JPS5440234A (en) * 1977-09-05 1979-03-29 Daido Steel Co Ltd Method of operating apparatus for continuous anneal and acid clean of metal strips

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5144478A (ja) * 1974-10-14 1976-04-16 Mitsubishi Electric Corp
JPS5144870A (ja) * 1974-10-15 1976-04-16 Sharp Kk Ekisoseichoyobooto
JPS51140561A (en) * 1975-05-30 1976-12-03 Fujitsu Ltd Liquid phase epitaxial growing method
JPS5440234A (en) * 1977-09-05 1979-03-29 Daido Steel Co Ltd Method of operating apparatus for continuous anneal and acid clean of metal strips

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