JPS6041216A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPS6041216A JPS6041216A JP58149201A JP14920183A JPS6041216A JP S6041216 A JPS6041216 A JP S6041216A JP 58149201 A JP58149201 A JP 58149201A JP 14920183 A JP14920183 A JP 14920183A JP S6041216 A JPS6041216 A JP S6041216A
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- substrate
- crystal
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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】
〔発明の技術分野〕
この発明は結晶成長層内の組成分布をほほ均一に保って
比較的厚い成長層を得るための結晶成長方法に関する。
比較的厚い成長層を得るための結晶成長方法に関する。
化合物半導体結晶を用いた発光ダイオード( LED
)の発光効率を向上するための開発はこれまでにさかん
に行なわt+.できている。その一つの手段として、L
ED内部の光をより多く取り出すために半球状のLED
構造を形成する工夫がある。この場合、半球を構成する
に必要な厚さのLED用ウエハを準備しなければならな
い。発光効率の高い材料であるGa,−xAJxAsに
関する従来の厚いLED用ウエハの準備方法として、特
開昭53−119790号公報が典型的な結晶成長方法
である。これは液相成長装置に温度勾配を設け、長時間
の連続冷却をしながら30分毎に溶液を追加補給するし
くみで結晶成長するものである。この場合毎時的100
μmの成長速度で結晶成長するものでめったが、決して
量産性に優れた方法とはいえないものであった。
)の発光効率を向上するための開発はこれまでにさかん
に行なわt+.できている。その一つの手段として、L
ED内部の光をより多く取り出すために半球状のLED
構造を形成する工夫がある。この場合、半球を構成する
に必要な厚さのLED用ウエハを準備しなければならな
い。発光効率の高い材料であるGa,−xAJxAsに
関する従来の厚いLED用ウエハの準備方法として、特
開昭53−119790号公報が典型的な結晶成長方法
である。これは液相成長装置に温度勾配を設け、長時間
の連続冷却をしながら30分毎に溶液を追加補給するし
くみで結晶成長するものである。この場合毎時的100
μmの成長速度で結晶成長するものでめったが、決して
量産性に優れた方法とはいえないものであった。
この発明は上記の問題点に対処しなされたもので、実質
的に極めて速い結晶成長を行ない、しかも結晶の均質性
に関しては従来とほぼ同等の結晶成長が行なうことので
きる結晶成長方法を提供することを目的とする。
的に極めて速い結晶成長を行ない、しかも結晶の均質性
に関しては従来とほぼ同等の結晶成長が行なうことので
きる結晶成長方法を提供することを目的とする。
Ga1−xAJxAs多元系化合物結晶を、基板結晶の
表裏が対称な面方位を有する基板の両面に同時に結晶成
長する方法であり、結晶成長物質を含む浴液と基板とを
列部、接触、降温、分離、減少物質補給する工程を周期
さして複数回(り返し行なう結晶成長方法である。
表裏が対称な面方位を有する基板の両面に同時に結晶成
長する方法であり、結晶成長物質を含む浴液と基板とを
列部、接触、降温、分離、減少物質補給する工程を周期
さして複数回(り返し行なう結晶成長方法である。
この発明によれば、従来の結晶と同等の均質性を有する
Ga1−XA1xAS結晶を実質的に約3倍の生産性で
結晶成長可能である。さらに、 特公昭56−1077
9号公報にあるような量産性の高い成長装置を一部改良
することによって利用でき、従って極めて量産性の高い
結晶成長方法である。
Ga1−XA1xAS結晶を実質的に約3倍の生産性で
結晶成長可能である。さらに、 特公昭56−1077
9号公報にあるような量産性の高い成長装置を一部改良
することによって利用でき、従って極めて量産性の高い
結晶成長方法である。
この発明を図面を参照して説明する。図はこの発明の結
晶成長を行なう際に用いた液相成長装置の断面図であり
、この装置は反応炉内に設置され、反応炉の温度制御装
置によって昇温、降温かできるようになっている(図示
せず)。液相成長装置はグラファイト材でできており、
基本的には三層構造きなっている。図に示した成長装置
の状態は結晶成長工程の途中であるが、この状態を以下
に説明する。まず成長装置の第1室11にはGaAS及
びAlが含まれたGa溶液12が存在し、スライダA1
3は閉じている。第2室14には4枚のGaAs(10
0)基板15がその両面を露出して保持され、既に基板
の両面にGa+−XAA!xAB結晶が成長している。
晶成長を行なう際に用いた液相成長装置の断面図であり
、この装置は反応炉内に設置され、反応炉の温度制御装
置によって昇温、降温かできるようになっている(図示
せず)。液相成長装置はグラファイト材でできており、
基本的には三層構造きなっている。図に示した成長装置
の状態は結晶成長工程の途中であるが、この状態を以下
に説明する。まず成長装置の第1室11にはGaAS及
びAlが含まれたGa溶液12が存在し、スライダA1
3は閉じている。第2室14には4枚のGaAs(10
0)基板15がその両面を露出して保持され、既に基板
の両面にGa+−XAA!xAB結晶が成長している。
スライダB16は閉じており、第3室17は空である。
なお、スライダA及びBの穴の一部には結晶成長物質1
81,182,183があらかじめ入れられており、必
要に広じて溶液12に追加できるしくみとなっている。
81,182,183があらかじめ入れられており、必
要に広じて溶液12に追加できるしくみとなっている。
又、成長装置の第1室及び第3室にはふた191,19
2がある。そして成長装置全体の回転及びスライダA、
Hの移動は反応炉の外部から操作できるようになってい
る。
2がある。そして成長装置全体の回転及びスライダA、
Hの移動は反応炉の外部から操作できるようになってい
る。
以上の構成において、溶液は結晶成長開始前にQalo
oN、A/200rl 、GaAs15Jr’Eそれぞ
れ第1室1工に入れ、スライダA、Bの穴の一部には結
晶成長物質としてGaAs50m#、AJ20m11を
単体あるいはGaと混在させてそれぞれ入れておいた。
oN、A/200rl 、GaAs15Jr’Eそれぞ
れ第1室1工に入れ、スライダA、Bの穴の一部には結
晶成長物質としてGaAs50m#、AJ20m11を
単体あるいはGaと混在させてそれぞれ入れておいた。
溶液及び結晶成長物質の仕込量については結晶成長速度
、スライダ移動による追加時期、GaAs基板数等の設
定条件によって種々の最適条件があり、限定されるもの
ではない。
、スライダ移動による追加時期、GaAs基板数等の設
定条件によって種々の最適条件があり、限定されるもの
ではない。
次に表−1を参照して結晶成長工程を説明する。
表−1はスライダA、及びBの開閉状態を示すもので、
X印は閉鎖状態、O印は開口状態、■印は開口状態で、
あらかじめ結晶成長物質がスライダ穴に入っていたもの
である。
X印は閉鎖状態、O印は開口状態、■印は開口状態で、
あらかじめ結晶成長物質がスライダ穴に入っていたもの
である。
表−1
まず成長装置の操作1はスライダA、Bが閉鎖され、溶
液12は第1室11にある状態で成長装置の温度を85
0℃まで上昇し、一定時間保持する。次に操作2でスラ
イダAを開口して溶液を第2室に導き、0.1℃/分の
速度で冷却して結晶成長を開始する。次に操作3は成長
装置が750℃まで下がったときにスライダBを開口し
て第2室にある溶液を第3室に導く。この際スライダB
の穴にはあらかじめ投入されていた結晶成長物質が第3
室に導かれて溶液に含まれる。次にスライダ穴及びBを
閉鎖して成長装置全体を半回転することによって第3室
を最上部にもって(る。この状態で再び成長装置を85
0℃まで温度上昇して1周期の結晶成長を終了する。以
上の操作1〜3を(り返し行なうことによって基板上に
多層のQa、−x−AJxAs(x=0.45〜0.2
)が成長し、厚い結晶成長が可能となるものである。又
、一般的には反応炉の温度均熱分布は上下方向にわずか
ながらあり。
液12は第1室11にある状態で成長装置の温度を85
0℃まで上昇し、一定時間保持する。次に操作2でスラ
イダAを開口して溶液を第2室に導き、0.1℃/分の
速度で冷却して結晶成長を開始する。次に操作3は成長
装置が750℃まで下がったときにスライダBを開口し
て第2室にある溶液を第3室に導く。この際スライダB
の穴にはあらかじめ投入されていた結晶成長物質が第3
室に導かれて溶液に含まれる。次にスライダ穴及びBを
閉鎖して成長装置全体を半回転することによって第3室
を最上部にもって(る。この状態で再び成長装置を85
0℃まで温度上昇して1周期の結晶成長を終了する。以
上の操作1〜3を(り返し行なうことによって基板上に
多層のQa、−x−AJxAs(x=0.45〜0.2
)が成長し、厚い結晶成長が可能となるものである。又
、一般的には反応炉の温度均熱分布は上下方向にわずか
ながらあり。
結晶成長層に厚さ゛むらが生じ易いのが従来の問題点の
一つであったが1図のように成長装置を回転することに
よって成長層の厚さ分布は均一となる効果があった。
一つであったが1図のように成長装置を回転することに
よって成長層の厚さ分布は均一となる効果があった。
以上説明した結晶成長では成長装置の温度分布を上下左
右に均一に保って行なったが、反応炉の温度分布を左右
均一として上下に温度勾配を設けて結晶成長を行なうこ
とも可能である。この場合従来の結晶組成と同等のもの
が得られ、しかも成長速度が速くなることは明らかであ
る。
右に均一に保って行なったが、反応炉の温度分布を左右
均一として上下に温度勾配を設けて結晶成長を行なうこ
とも可能である。この場合従来の結晶組成と同等のもの
が得られ、しかも成長速度が速くなることは明らかであ
る。
次に、結晶成長が完了した多層基板には中間にGaAS
基板がある。そこでGaASだけが溶解するH2O,−
NH40H混合エツチング液を用いてQaAsを除去す
ると2枚のGa、−xAlxAs基板が得られるわけで
ある。従りて実質的には、比較的高温状態からの冷却に
よる高速結晶成長及び基板の両面成長によって従来の約
3倍の生産性で結晶成長が可能となったわけである。
基板がある。そこでGaASだけが溶解するH2O,−
NH40H混合エツチング液を用いてQaAsを除去す
ると2枚のGa、−xAlxAs基板が得られるわけで
ある。従りて実質的には、比較的高温状態からの冷却に
よる高速結晶成長及び基板の両面成長によって従来の約
3倍の生産性で結晶成長が可能となったわけである。
次に上述のように形成したQal−XAIXA8を基板
結晶としてその両面にQa、−XAA’XASを結晶成
長した場合、極めて短時間でGa、−xAJx−As結
晶が得られるわけである。そして得られた結晶の組成分
布は成長方向に対して対称となるため結晶の歪も少ない
ものであった。
結晶としてその両面にQa、−XAA’XASを結晶成
長した場合、極めて短時間でGa、−xAJx−As結
晶が得られるわけである。そして得られた結晶の組成分
布は成長方向に対して対称となるため結晶の歪も少ない
ものであった。
図面は本発明の結晶成しを行なうために用いた成長装置
界の断面図である。 11・・・第1室、12・・・溶液、13.16・・・
スライダ、14・・・第2室、15・・・基板、17・
・・第3室、181.182,183・・・結晶成長物
質;、、19、j、 192・・・ふた。
界の断面図である。 11・・・第1室、12・・・溶液、13.16・・・
スライダ、14・・・第2室、15・・・基板、17・
・・第3室、181.182,183・・・結晶成長物
質;、、19、j、 192・・・ふた。
Claims (3)
- (1)砒化ガリウム(GaAS)およびアルミニウム(
An )を含んだガリウム(Gi )溶液を結晶基板に
接触させて該基板上にGa1−xAJxAsの結晶を成
長させる方法において、前記溶液と基板を分離した状態
で浴液と基板を昇温する工程と、該溶液と該基板とを接
触した状態で降温して結晶成長層を形成する工程と、該
結晶成長層と溶液を分離する工程と、結晶成長によりて
減少する結晶成長物質を溶液に補給する工程とからなる
一連の結晶成長工程を周期として複数回くり返し行なう
工程を具備してなることを特徴とする結晶成長方法。 - (2)前記基板は結晶基板面方位が(100) Q)G
aAs基板、もしくはQal−xAJxAs基板であり
、該基板の主面および裏面に同時にGa、 −XAjx
Asを結晶成長することを特徴とする特許 第1項記載の結晶成長方法。 - (3)前記GaAs基板の主面及び裏面に結晶成長した
多層構造基体のGaAS部をエツチング除去してQa,
−xAJxAs結晶体を形成することを特徴とする前記
特許請求の範囲第2項記載の結晶成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58149201A JPS6041216A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58149201A JPS6041216A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 結晶成長方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6041216A true JPS6041216A (ja) | 1985-03-04 |
Family
ID=15470029
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58149201A Pending JPS6041216A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6041216A (ja) |
-
1983
- 1983-08-17 JP JP58149201A patent/JPS6041216A/ja active Pending
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