JPS5968926A - 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

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JPS5968926A
JPS5968926A JP57180401A JP18040182A JPS5968926A JP S5968926 A JPS5968926 A JP S5968926A JP 57180401 A JP57180401 A JP 57180401A JP 18040182 A JP18040182 A JP 18040182A JP S5968926 A JPS5968926 A JP S5968926A
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JP
Japan
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melt
liquid phase
composition
epitaxial growth
growth
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JP57180401A
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Ryoichi Hirano
良一 平野
Hirobumi Namisaki
浪崎　博文
Wataru Suzaki
須崎　渉
Toshio Tanaka
利夫 田中
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
    • C30B19/06—Reaction chambers; Boats for supporting the melt; Substrate holders
    • C30B19/063—Sliding boat system
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
    • C30B19/10—Controlling or regulating
    • 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
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    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
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    • H01L21/02623—Liquid deposition
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、液相エピタキシャル成長方法に係り、特に
薄い成長層の作成、あるいは、急峻な組成変化を有する
ヘテロ接合構造を作成することができるようにした改良
に関する。
近年、発光装置、マイクロ波発振装置、または電界効果
トランジスタとして、ｍ　−ｖ族化合物半導体からなる
半導体装置が利用式れている。このよりな■−ｖ族化合
物半導体結晶の製作に用いられる一つの方法として面相
エピタキシャル法が知られている。この方法は所定温度
において飽和に達した溶融媒質中の溶質と半導体結晶基
板とを接触式せ、その後、所定温度だけ降温することに
よって、過飽和となった溶質を基板上に析出させてエピ
タキシャル成畏層を得るものである。、上記のような液
相エピタキシャル成長を行う場合、通常スライド式液相
エピタキシャル成長装置が使用式れる。スライド式液相
エピタキシャル成長装置には、従来がら釉々の型式のも
のが提案されているが、その−例として、ある層の成長
を終えた成長用融液を次の新らしい成長用融液により押
し出すようにして置換し、この融液によって次の層の成
長を行なわせるという方式により半導体基板上に複数の
エピタキシャル層を連続的に成長させるようにした装置
は、エピタキシャル成長界面を雰囲気ガスに触れさせる
ことなく、常に成長用融液で保護するので、良好な結晶
性と表面状態とをもつ半導体素子を得られる装置として
知られている。
上述のスライド式液相エピタキシャル成長装置において
、成長が終った融液ｔを新しい融液ｍで押し流す時、融
液相互の混り合いは避けられなめ。
ここでは説明の便宜のため、Ａｔ、Ｇａ　、−ｘＡｓ　
−ＧａＡｓ　−ＡＺｘＧａ　１□Ａｓの三島構造のエピ
タキシャル成Ｕを行い、薄い層のＧａＡｓを成長させる
場合について述べる。
Ｇａ融液中にＡｔを添加した場合のＧａＡｓの溶解度を
３つの温度（例えば８００°Ｃ，８０５°Ｃ，８１０°
Ｃ）について示した模式図を第１図に示す。ＡＺｘＧａ
　１−、Ａ　５−−ＧａＡｓ−Ａｔ、Ｇａ、−、Ａｓ構
造のＧａＡｓ　Ｎを薄く成長する場合は、炉を降温させ
ながら成長させるにしてもＧａＡｓの成長時間ｉｄ：短
く、１１とんど一定の温度において成長が行なわれると
考えられる。今、この温度を例えば８００℃とする。ま
た、図中ＡＺｘＧａｓ□Ａｓと平衡する液相組成を示す
点をｔ、　ＧａＡｓと平衡する液相組成を示す点をｍと
する。混り合った時点−ここでは融液ｔと融液ｍとが１
：１で混り合ったものとする−の融液ｎは線分７ｍの中
点ｎで表わされ、この組成は図から明らかなように約８
０７°Ｃで飽和する組成となる。換言すると、融液は８
００°Ｃであるから、組成Ｌ　（！：　ｍとの融液が１
：１で混り合った時点では７℃に相当する過飽和溶液と
なっている。
実際には、組成りで成長が終了して強制的に組成ｍの融
液でｔｊＱの融液を押し出すように置換した場合、融液
は相互釦混り合すながら、点をｍ点ｍの直線に従って組
成を連続的に変えてゆく。組成が友わるに従って図中斜
線で示された部分（８００℃のＧａＡｓ溶解度曲線と線
分Ａｍとによってかこまれた部分）に相当するだけ融液
は過飽和となり、急激な層の析出が見られる。
上ではＡｔ、Ｇａ１−ｘＡｓ成長融液からＧａＡｓ成長
融液に置換させた場合について述べたが、逆にＧａＡｓ
成長融液をＡちＧａ　１−ｘＡｓ成長融液で置換する場
合も同様に急激な層の析出が見られる。
このように従来の新しい融液を旧い融液で置換する方法
は、急激な層の析出を伴い、半導体レーザなどに必袂な
０．２μｍ以下の活性層を制御良く得る為には不都合で
あった。
この発明は、上記のような急激な層の析出を伴なわず、
再現性良く薄い層の析出が出来、かつ急峻な組成勾配を
持つヘテロ接合を作成する方法を提供することを目的と
するものである。
この発明による方法（ここでは中間組成法と名付ける）
ｆ″ｉ、組成ｔから組成ｍに融液を切シ換える際に、組
成ｔと組成ｍとの中間のＡＪ−濃度と、温度８００℃で
ＧａＡｓを飽和させた組成ｎ′を用意し、１−＋−ｎ’
−＋　ｍと融液を置換して層の成長を行なわせるもので
ある。第２図はその原理を説明するための図であり、溶
解度曲線およびｌ、ｍ点は第１図と全く同一であるＯｎ
’ｉｉ’８００℃のＧａＡｓ溶解度曲線上の点となり、
前述と同様Ｌ　−ｎ’　−ｍと融液を切り換えた場合忙
起る過側和量も図の斜線部分として示すことができる。
第１図と第２図を比較しても解る株間、従来法とこの発
明による方法とを比べてみると、過飽和量を低減させる
ので大きな効果が得られることが解る。このことを１い
換えれば、融液の切シ換えによる析出を抑え、また薄い
層の成長を可能にし、かつ、切り換えによるなだらかな
勾配を持つ界面の組成変化を急峻にする効果がある。
甘だ、ＡｔＧａ　　Ａｓ−ＡｔｘＧａ　　Ａｓ−Ａ７．
（）ａ、−、Ａｓ構ｙ　　　ｔ−ｙ　　　　　　　　　
　　ｌ−ｘ造において、ｙ＝　０．５　、　Ｘ　＝　０
．２　成長Ｉｎ’ｒ度８００°Ｃにおいて平衡状態図か
ら従来法と今回の発明による方法（中間組成法）を比べ
ると、融液１４換の際の過飽和量は数分の−となり、従
来法ではＡＺｘＧ　ａｌ　＋ｘＡｓ層の成長を０．１５
μｍ以下にできなかったものが０．１５／ｚｍ以下の制
御も可能にＡつだ。
上記の例では中間組成の融液として、融液１槽の場合を
考えたが、２槽以上の場合更に過飽和量を抑える効果が
あることは１つまでもない。
また、上側では第１図、第２図のように融液の置換に際
して融液が過飽和になる場合を考えたが＠３図のように
置換に際して融液が不飽和になる場合にも適用できる。
ただし、この場合は従来法による方法では、融液置換に
よって成ｊｋ層のメルトバンクがあったのを、この発明
による中間組成法により、そのメルトバックを小さく抑
えることができるという効果がある。
１だ、上記の例でけＧａＡｓ−ＡｔＧａＡｓ系のへテロ
接合形成について述べたが、Ｉｎ　−Ｖ原板外の液相エ
ピタキシャル成長でＡ、Ｂ、Ｃなど３つ以上の構成元素
を持ち、溶媒人に対するＢの溶解度変化址がＣの添加量
によって変化するが、比例関係にはない場合すべてに利
用できる。
また、上記の例では融液を融液によって押し出す方式の
スライド式エピタキシャル成長装置について述べたが、
それ以外のスライド式エピタキシャル成長装置において
も、多かれ少なかれ成長が終った融液と新しい融液の混
り合いは避けられず、このような場合にも本発明による
方法が適用できる。
この発ｆ＃′４は以上説明したとおり、成長用融液Ａと
Ｂの中間で飽和した融液Ｃを通すという簡単な方法によ
り融液の過飽和度（不晧和度）を低減させることができ
、過飽和になる場合は、薄い層の成長を可能にし、かつ
、界面を急峻な組成変化を持つ効果があシ、かつ葦だ、
不庵和になる場合にはメルトバックｔを抑えるという効
果をもつ。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来法における融液置換の際の過飽和ｉ１ｔを
説明するためのＡｔ添加量に対するＧａ中でのＧａＡｓ
の溶解度曲線を示す図、第２図はこの発明の一実施例に
おける融液置換の際の過飽和量の低減を示す図、第３図
はこの発明の他の実施例における融液置換の際の不飽和
量を説明するだめの図である。 図において、ｔは既に成長を終った融液の組成（第１の
液相組成）、ｍは新しく成長させるだめの融液の組成（
第２の液相組成）、ｎ′は元素Ｃのモル分率ｎ　’ｃが
第１０液相組成ｔおよび第２の液相組成ｍにおけるモル
分率ｔ。およびｍ。の中間値である第３の液相組成であ
る。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　葛野信−（外１名） １２１

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ０）少なくとも第１の元素人、第２の元素Ｂおよび第３
    の元素Ｃの構成元素を有し、溶媒Ａに対する上記元素Ｂ
    の浴解度が上記元素Ｃの添加量によって非比例的に変化
    し、かつ、溶媒Ａに対する」１記元素Ｊ３および上記元
    素ＣＬ７）浴解度が温度依存性を有する組成物について
    、上記元素Ａ、ＢおよびＣのモル分率がそれぞれへｔＢ
    およびｔ。である第１の敢イｊ」組成の融液と、上記元
    素Ａ、ＢおよびＣのモル分率がそれぞれｍＡ、ｍＢおよ
    びＩｌＩ　Ｃである第２０液相組成の融液とを用いてヘ
    テロ接合を作成するｇ４目エピタキシャル成長方法にお
    いて、上記元シ＝（Ｃのモル分率ｎＣがｔｃ＜　ｎｏ＜
    　ｍ。であるような上記元素Ｃの硲加−Ｗｔで平衡烙せ
    た上記元素Ａ。 ＢおよびＣのモル分率がそれぞれｎＡ、ｎＩＩおよびｎ
    。 である第３０液相組成の融液を経て、」−記第１の仮相
    組成の融液と上記第２の液相組成の融液との間の切り換
    えを行なうことを特徴とする液相エピタキンヤル成員方
    法０ （２）　　第１の元素人としてガリウム、第２の元素Ｂ
    としてヒバ、第３の元素Ｃとしてアルミニウムを用いる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液相エピ
    タキシャル成長方法。 （３）第１の元素人としてインジウム、第２の元素Ｂと
    してリン、第３の元素Ｃとしてカリウムおよびヒバを用
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液相
    エピタキシャル成長方法。
JP57180401A 1982-10-12 1982-10-12 液相エピタキシヤル成長方法 Pending JPS5968926A (ja)

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US06/534,113 US4504328A (en) 1982-10-12 1983-09-20 Liquid phase epitaxial growth technique

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1414060A (en) * 1972-07-28 1975-11-12 Matsushita Electronics Corp Semoconductor devices
JPS5329508B2 (ja) * 1974-03-27 1978-08-21
US4028148A (en) * 1974-12-20 1977-06-07 Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation Method of epitaxially growing a laminate semiconductor layer in liquid phase
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US4504328A (en) 1985-03-12

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