JPS6053011A - 半導体積層構造の製造方法 - Google Patents
半導体積層構造の製造方法Info
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- JPS6053011A JPS6053011A JP58160344A JP16034483A JPS6053011A JP S6053011 A JPS6053011 A JP S6053011A JP 58160344 A JP58160344 A JP 58160344A JP 16034483 A JP16034483 A JP 16034483A JP S6053011 A JPS6053011 A JP S6053011A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、Ｇａ或いは、Ｉｎｉ含む半導体材料層の製造
方法に関する。こうした材料層を用いた半導体装置の製
造に用いて有用である。
方法に関する。こうした材料層を用いた半導体装置の製
造に用いて有用である。
Ｇａ １−ｙ Ｉ ｎｙ Ｐｉ活性層とする発光素子は
、その発光波長が０．６μｍ帯の可視領域にあることか
ら、レーザプリンタ、ＤＡＤ （Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕ
ｄｉ。
、その発光波長が０．６μｍ帯の可視領域にあることか
ら、レーザプリンタ、ＤＡＤ （Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕ
ｄｉ。
Ｉ）ｉｓｋ ）等の光源として注目されている。半導体
レーザを含め、高効率の発光素子を作製するためには、
ＧａＩｎＰａ性層の両側をよりバンドギャップの犬きｌ
クラッド層ではさみこむダブルへテロ構造が有効であり
、クラッド層の材料の１つとして、たとえばＧａ１−Ｘ
Ａｔｘ Ａｓ が取り上げられている。結晶を成長さ
せる手段としては、結晶性の点から、ＬＰＥ（液相エピ
タキシー）法が有力であるが、杢糸の場合は、ＧａＡ、
４Ａｓ上へのＩ ｎ Ｇ ａ ＰのＬＰＥ成長がきわめ
て困難でおるという欠点があった。この原因は以下のと
おりである。Ｉｎを溶媒とするＩ ｎ Ｇ ａ ＰのＬ
ＰＥ成長でば、Ｇａの偏析係数が約１００と太きい。Ｇ
ａＡｔＡＳの成長（Ｇ ａ溶液によるＬ Ｐ Ｅ法で形
成）に引き続き、ＩｎＧａＰの成長（Ｉｎ溶液全用層る
ＬＰＥ法で形成）を試みると、基板上にＧ ａ ％液の
一部が残留し、それがＩｎ溶液に混入する。
レーザを含め、高効率の発光素子を作製するためには、
ＧａＩｎＰａ性層の両側をよりバンドギャップの犬きｌ
クラッド層ではさみこむダブルへテロ構造が有効であり
、クラッド層の材料の１つとして、たとえばＧａ１−Ｘ
Ａｔｘ Ａｓ が取り上げられている。結晶を成長さ
せる手段としては、結晶性の点から、ＬＰＥ（液相エピ
タキシー）法が有力であるが、杢糸の場合は、ＧａＡ、
４Ａｓ上へのＩ ｎ Ｇ ａ ＰのＬＰＥ成長がきわめ
て困難でおるという欠点があった。この原因は以下のと
おりである。Ｉｎを溶媒とするＩ ｎ Ｇ ａ ＰのＬ
ＰＥ成長でば、Ｇａの偏析係数が約１００と太きい。Ｇ
ａＡｔＡＳの成長（Ｇ ａ溶液によるＬ Ｐ Ｅ法で形
成）に引き続き、ＩｎＧａＰの成長（Ｉｎ溶液全用層る
ＬＰＥ法で形成）を試みると、基板上にＧ ａ ％液の
一部が残留し、それがＩｎ溶液に混入する。
その結果、微量のＧａの混入によってさえ、その大きな
偏析のため、ＩｎＧａＰ成長層のボ１１成金変化させ、
膜質、再現性を低下させる。
偏析のため、ＩｎＧａＰ成長層のボ１１成金変化させ、
膜質、再現性を低下させる。
以上、Ｉｎ Ｇａ Ｐ、Ｇａｋｌ Ａｓ系の場合金側に
記述したが、これは、Ｇａ溶液によるＬＰＥにひき続き
、Ｉｎ１ｇ液によるＬＰＥを行なう場合化ずる現象であ
る。
記述したが、これは、Ｇａ溶液によるＬＰＥにひき続き
、Ｉｎ１ｇ液によるＬＰＥを行なう場合化ずる現象であ
る。
〔発明の目的〕
本発明の目的はＧａ溶液およびＩｎ溶液ケ共に用いる化
合物半導体層の２ Ｒｙｉ以上の連続液相エピタキシャ
ル成長を良好に行なわしめることである。
合物半導体層の２ Ｒｙｉ以上の連続液相エピタキシャ
ル成長を良好に行なわしめることである。
Ｇａ溶液を用いたＬＰＥ成長（液相エピタキシー＼・ル
成長）に引き続き、Ｉｎｎ溶液金回たＬ Ｐ Ｅ成長全
行なう化合物半導体層の２層を成長する必要がある系の
場合、Ｉｎ浴液を用いて成長せしむるべき半導体唐金気
相成長法で形成し、他の半導体層は液相成長法を用いて
行なうものである。当該気相成長法としてはＭ ＯＣＶ
Ｄ法（ＭｅｔａｌＱｒｇａｎｏ （：ｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｕｒ Ｉ）ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）、ＭＢＥ
法（Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ ｐ：ｐｉ ｔａｘ
ｙ ） 等が有用である。
成長）に引き続き、Ｉｎｎ溶液金回たＬ Ｐ Ｅ成長全
行なう化合物半導体層の２層を成長する必要がある系の
場合、Ｉｎ浴液を用いて成長せしむるべき半導体唐金気
相成長法で形成し、他の半導体層は液相成長法を用いて
行なうものである。当該気相成長法としてはＭ ＯＣＶ
Ｄ法（ＭｅｔａｌＱｒｇａｎｏ （：ｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｕｒ Ｉ）ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）、ＭＢＥ
法（Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ ｐ：ｐｉ ｔａｘ
ｙ ） 等が有用である。
本発明の適用に極めて有用な系であるＧ ａ Ａ ｔＡ
ｓ −Ｉ ｎ Ｇ ａ Ｐ層の例について補足説明す
る。
ｓ −Ｉ ｎ Ｇ ａ Ｐ層の例について補足説明す
る。
前述したとおり、ＬＰＥ法で杢糸の成長ケ行なうと、Ｉ
ｎｉ液中にＧａ浴液の混入のため、ＩｎＧａＰ成長層の
組成制御が困難であるという欠点がある。本発明はＩｎ
ＧａＰ層の制御を中力に行なう７ヒめ、ＧａＡｔＡｓ上
のＩ ｎ Ｇ ａ ｐ層の成長手段として、ＭＯＣＶＤ
法、ＭＢＥ法ヶ用いるものである。成長グロセスとして
、まず基板上にＬＰＥ法によりＧａＡｔＡｓ層に至る寸
での半導体層を連続して成長を行なう。なお、ＧａＡ４
Ａｓ層を基板に直接設ける場合も、基板に複数の半導体
層を設けその最上層がＧ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ層となる
場合もあるが、本発明が同様に適用可能なことはいう才
でもない。
ｎｉ液中にＧａ浴液の混入のため、ＩｎＧａＰ成長層の
組成制御が困難であるという欠点がある。本発明はＩｎ
ＧａＰ層の制御を中力に行なう７ヒめ、ＧａＡｔＡｓ上
のＩ ｎ Ｇ ａ ｐ層の成長手段として、ＭＯＣＶＤ
法、ＭＢＥ法ヶ用いるものである。成長グロセスとして
、まず基板上にＬＰＥ法によりＧａＡｔＡｓ層に至る寸
での半導体層を連続して成長を行なう。なお、ＧａＡ４
Ａｓ層を基板に直接設ける場合も、基板に複数の半導体
層を設けその最上層がＧ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ層となる
場合もあるが、本発明が同様に適用可能なことはいう才
でもない。
続いて、一旦電気炉より結晶を取り出し、ＭＯＣＶＤ、
ｔたはＭＢＥ法によｐＩｎＧａＰ層の成長を行なう。そ
の後、必要に応じ再びＬＰＥ法により、対象としている
ＧａＡｔＡｓ上のＩ ｎ Ｇ ａ Ｐ層以外の成長を行
なう。さらにＧａＡ７Ａｓ上のＩｎＧａＰ層の形成が必
要な場合は、上記課程ｔくり回す。
ｔたはＭＢＥ法によｐＩｎＧａＰ層の成長を行なう。そ
の後、必要に応じ再びＬＰＥ法により、対象としている
ＧａＡｔＡｓ上のＩ ｎ Ｇ ａ Ｐ層以外の成長を行
なう。さらにＧａＡ７Ａｓ上のＩｎＧａＰ層の形成が必
要な場合は、上記課程ｔくり回す。
なお、ＬＰＥ法でＩｎ溶液へのＧａの混入？防ぐため、
Ｇ ａ Ａ ｔＡ ｓ ｆ成長後、一旦炉から結晶を引
き出し、その後、ＩｎＧａＰ（ｉ７成長させることは、
ＧａＡｔＡｓ１面の酸化のため不可能であり、井た、成
長用ボートケ工夫して溶液の混入を防ぐことも、再現性
の点で問題が残る。本発明のＭＯＣＶＤ、その他の成長
法では、高いＡ７Ａｓ混晶比分持つＧａＡｔＡｓ上への
ＩｎＧａＰの成長が可能であり、再現性、結晶成の優れ
たベテロ成長層を得ることができる。
Ｇ ａ Ａ ｔＡ ｓ ｆ成長後、一旦炉から結晶を引
き出し、その後、ＩｎＧａＰ（ｉ７成長させることは、
ＧａＡｔＡｓ１面の酸化のため不可能であり、井た、成
長用ボートケ工夫して溶液の混入を防ぐことも、再現性
の点で問題が残る。本発明のＭＯＣＶＤ、その他の成長
法では、高いＡ７Ａｓ混晶比分持つＧａＡｔＡｓ上への
ＩｎＧａＰの成長が可能であり、再現性、結晶成の優れ
たベテロ成長層を得ることができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、Ｇ ａ Ａ ｓ基板上１１に、ＧａＡ／：Ａｓ１
２、ＩｎＧａＰ１３、ＧａＡ？Ａｓ １４に順次エピタ
キシー成長させた結晶の断面である。
図は、Ｇ ａ Ａ ｓ基板上１１に、ＧａＡ／：Ａｓ１
２、ＩｎＧａＰ１３、ＧａＡ？Ａｓ １４に順次エピタ
キシー成長させた結晶の断面である。
捷ず、Ｓ１ドープ２ Ｘ １０１８Ｃｒｎ−” ｎ −
Ｇ ａ Ａ ｓ（厚さ４００μｍ）’Ｔｈ成長用の基板
１１に用い、ＬＰＥ法によりＧａ Ｏ，４Ａｔｏ、６Ａ
ｓ １２ ｋ ２μｍ成長した。導電型は、Ｔｅドー
プ５ Ｘ １０１７ｃｍ−” ｎ型であった。成長は、
水素雰囲気中で行ない成長条件は成長温度８００Ｃ３冷
却速度ｌＣ／分、過飽和温度４Ｃであり、成長速度はｌ
μｎ］／分であった。
Ｇ ａ Ａ ｓ（厚さ４００μｍ）’Ｔｈ成長用の基板
１１に用い、ＬＰＥ法によりＧａ Ｏ，４Ａｔｏ、６Ａ
ｓ １２ ｋ ２μｍ成長した。導電型は、Ｔｅドー
プ５ Ｘ １０１７ｃｍ−” ｎ型であった。成長は、
水素雰囲気中で行ない成長条件は成長温度８００Ｃ３冷
却速度ｌＣ／分、過飽和温度４Ｃであり、成長速度はｌ
μｎ］／分であった。
その後、この結晶を電気炉から取り出し通常のＭ ＯＣ
Ｖ Ｄ法によりＩｎ ｏ、ｓ Ｇａ Ｏ，５Ｐ （アン
ドープ！〕型５Ｘ １０”Ｃｒｎ−’） １３を０５μ
ｍ成長した。
Ｖ Ｄ法によりＩｎ ｏ、ｓ Ｇａ Ｏ，５Ｐ （アン
ドープ！〕型５Ｘ １０”Ｃｒｎ−’） １３を０５μ
ｍ成長した。
原料には、トリメチルガリワム、トリメチルインジクム
、ホスフィンを用い、水素？キャリアガスとしてｌ Ｏ
Ｔｏｒｒ Ｃ）減圧下で成長ケ用なった。基板温間は、
６５０ｉＣであり、寸だ反応管前部にホスフィン？熱分
解するだめの分解炉を使用した。
、ホスフィンを用い、水素？キャリアガスとしてｌ Ｏ
Ｔｏｒｒ Ｃ）減圧下で成長ケ用なった。基板温間は、
６５０ｉＣであり、寸だ反応管前部にホスフィン？熱分
解するだめの分解炉を使用した。
成長速度は、０．１μｍ／分であり、成長後のＩ ｎＯ
，５Ｇａ ｏ、 ５ ｐ （７）表面は、きれいｉ 鏡
面Ｔｈり膜厚分布は、０．５μｍ±０．１μｍであった
。
，５Ｇａ ｏ、 ５ ｐ （７）表面は、きれいｉ 鏡
面Ｔｈり膜厚分布は、０．５μｍ±０．１μｍであった
。
その後、取り出した基板上に再びＬＰＥ法によりＧａＯ
，４Ａｔｏ、６Ａｓ （Ｚｎｎドーグ型ｌＸｌ０１８ｃ
ｍ−３、膜厚３μｍ）１４に成長させた。成長条件は、
第１層ｎ型Ｇａ Ｏ，４Ａｔ（１，６Ａｓ １７）場合
と同様であつ′ｋ。
，４Ａｔｏ、６Ａｓ （Ｚｎｎドーグ型ｌＸｌ０１８ｃ
ｍ−３、膜厚３μｍ）１４に成長させた。成長条件は、
第１層ｎ型Ｇａ Ｏ，４Ａｔ（１，６Ａｓ １７）場合
と同様であつ′ｋ。
こうして得られたＧａＡｔＡｓ／Ｉｎ ＧａＰ／ＧａＡ
、／：Ａｓヘテロ多層結晶は、平坦性、鏡面性に優れ、
また界面も平坦でＧａ、Ｉｎのインクルージヨン等はみ
られず良好な結晶であつ／ζ。
、／：Ａｓヘテロ多層結晶は、平坦性、鏡面性に優れ、
また界面も平坦でＧａ、Ｉｎのインクルージヨン等はみ
られず良好な結晶であつ／ζ。
以上の例では化イモ例としてＧ ａ Ａ ｔＡ ｓ ／
Ｉ ｎＧａＰ系を用いたが、勿論他の系でも、ＬＰＥ
成長の場合Ｇａ溶液を用いる必要がある系に引きつつき
、Ｉｎｉ容液を用いる必要がある系の成長に同様に用い
得ることはいうまでもない。
Ｉ ｎＧａＰ系を用いたが、勿論他の系でも、ＬＰＥ
成長の場合Ｇａ溶液を用いる必要がある系に引きつつき
、Ｉｎｉ容液を用いる必要がある系の成長に同様に用い
得ることはいうまでもない。
本発明によれば、ＧａＡｔＡｓ、ＩｎＧａＰ１含む良グ
’ｊの多層へテロエビクギシ一層を再現性よく得ること
ができるので、可視発光の半導体ｖ −ＩＪ“をはじめ
とした発光素子の作製が可能となる。
’ｊの多層へテロエビクギシ一層を再現性よく得ること
ができるので、可視発光の半導体ｖ −ＩＪ“をはじめ
とした発光素子の作製が可能となる。
それぞれのへテロ界面は平坦であす、Ｇａ、Ｉｎのイン
クルージヨンやだれはみられ斤いＣ才だ、光面もきれい
な鏡面であり、杢糸のＴ、 Ｐ Ｅ法でよくみられる溶
液の残留も生じない。
クルージヨンやだれはみられ斤いＣ才だ、光面もきれい
な鏡面であり、杢糸のＴ、 Ｐ Ｅ法でよくみられる溶
液の残留も生じない。
第１図は、ＧａＡｓ基板上へ、ＧａＡｔＡｓ／Ｉ ｎ
Ｇ ａ Ｐ ／ Ｇ ａ Ａ ｔＡ ｓ ｋ成長させた
ウエノ・−の断面図である。
Ｇ ａ Ｐ ／ Ｇ ａ Ａ ｔＡ ｓ ｋ成長させた
ウエノ・−の断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｇａ溶液、およびＩｎ溶液を共に用いる化合物半導
体の２層以上の連続したＬＰＥ成長を必要とする成長に
おいて、Ｇａ溶溶液金回ＬＰＥ成長に引き続きＩｎ溶液
によるＬＰＥ成長により得るべき成長層を気相成長法に
よシ形成し、その他の成長層’ｒ Ｌ Ｐ Ｅ法により
形成する工程を有すること全特徴とする半導体積層構造
の製造方法。 ２、ＧａＡｓ１成長用基板とし、Ｇａｔ−ｘＡｊ）ＨＡ
ｓ（Ｑ＜ｘ＜１）、Ｉｎ１−ｙ Ｇａｙ Ｐ （０＜Ｙ
く１）を成長層に含むエピタキシー成長において＼Ｇａ
１−ｘＡ２ＸＡｓ成長層上のＩｎ１−ｙＧａｙＰ成長
層を形成する成長手段にＭＯＣＶＤ法または、ＭＢＥ法
を用い、その他の成長層をＬＰＥ法で形成することを特
徴とする特許請求のｌｉａ囲１項記載の半導体積層構造
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58160344A JPS6053011A (ja) | 1983-09-02 | 1983-09-02 | 半導体積層構造の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58160344A JPS6053011A (ja) | 1983-09-02 | 1983-09-02 | 半導体積層構造の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6053011A true JPS6053011A (ja) | 1985-03-26 |
Family
ID=15712950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58160344A Pending JPS6053011A (ja) | 1983-09-02 | 1983-09-02 | 半導体積層構造の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6053011A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0325493A2 (en) * | 1988-01-21 | 1989-07-26 | Mitsubishi Kasei Corporation | Epitaxial substrate for high-intensity LED, and method of manufacturing same |
-
1983
- 1983-09-02 JP JP58160344A patent/JPS6053011A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0325493A2 (en) * | 1988-01-21 | 1989-07-26 | Mitsubishi Kasei Corporation | Epitaxial substrate for high-intensity LED, and method of manufacturing same |
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