JPS61101496A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
- Publication number
- JPS61101496A JPS61101496A JP22222284A JP22222284A JPS61101496A JP S61101496 A JPS61101496 A JP S61101496A JP 22222284 A JP22222284 A JP 22222284A JP 22222284 A JP22222284 A JP 22222284A JP S61101496 A JPS61101496 A JP S61101496A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- substrate
- growth
- gaas single
- gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、光電面、ホトダイオード、発光ダイオード、
半導体レーザなど企製造するのに用いられる結晶成長方
法に関するものである。
半導体レーザなど企製造するのに用いられる結晶成長方
法に関するものである。
（従来の技術〉
ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ ｌ単結晶は電子移動度がシリ
コン（Ｓｉ ）のそれよりも２桁はど大きいなど優れた
性質を有しているため、高運度用電子デバイスや光エレ
クトロニクス用デバイスとして用いられており、更に開
発研究が行なわれている。
コン（Ｓｉ ）のそれよりも２桁はど大きいなど優れた
性質を有しているため、高運度用電子デバイスや光エレ
クトロニクス用デバイスとして用いられており、更に開
発研究が行なわれている。
ＧａＡｓ単結晶をこれらデバイスに用いるためには、欠
陥の少ない良質の単結晶であることが必要である。従来
、このような良質の単結晶を得るには、引き上げ法など
で成長したＧａＡｓ単結晶インゴットから切り出したＧ
ａＡｓウェハーを基板として、気相エピタキシャル法（
ＶＰＥ ｌ、液相エピタキシャル法（ＬＰＥ ｌ及び有
機化合物金属気相反応法＋ ＭＯＣＶＤ ＋などによる
同一種類の結晶上への千ビタキシャル成長法が多く用い
られてきた。
陥の少ない良質の単結晶であることが必要である。従来
、このような良質の単結晶を得るには、引き上げ法など
で成長したＧａＡｓ単結晶インゴットから切り出したＧ
ａＡｓウェハーを基板として、気相エピタキシャル法（
ＶＰＥ ｌ、液相エピタキシャル法（ＬＰＥ ｌ及び有
機化合物金属気相反応法＋ ＭＯＣＶＤ ＋などによる
同一種類の結晶上への千ビタキシャル成長法が多く用い
られてきた。
基板を同一種類の結晶としない場合にはＧａＡｓの格子
定数と〜整合のよいゲルマニウム［Ｇｅ ）やセレン化
亜鉛（Ｚｎ５ｅ ｌを基板としてＶｐＥ法やＬＰＥ法が
用いられてきた。しかし、格子定数の異なる単結晶の基
板上に上記の各方法でＧａｐｓを成長ぎせた場合には格
子不整合による転位や欠陥が発生し、良質のＧａＡｓ単
結晶を成長だせることはでさなかった。
定数と〜整合のよいゲルマニウム［Ｇｅ ）やセレン化
亜鉛（Ｚｎ５ｅ ｌを基板としてＶｐＥ法やＬＰＥ法が
用いられてきた。しかし、格子定数の異なる単結晶の基
板上に上記の各方法でＧａｐｓを成長ぎせた場合には格
子不整合による転位や欠陥が発生し、良質のＧａＡｓ単
結晶を成長だせることはでさなかった。
（発明が解決しようとする問題点）
リン化ガリウム（ＧａＰ ）単結晶な基板とし、この上
に良質のＧａＡｓ＊ｉ晶企ヘテロエピタキシャル成長さ
せることかできれば、ＧａＰ基板を光学的窓として利用
でき、オプトエレクトロニクス用テバイスへの応用に有
利であるが、ＧａＰの格子定数はＧａＡｓのそれよりも
小ざ（，３，６％の格子定数不整合があり良質のＧａｐ
ｓ単結晶成長な行なうことができないう 本発明はかかる点に鑑みなされたもので、格子不整合に
よる転位などの欠陥を吸収、緩和して良質のＧａ、Ａｓ
単結晶を成長させる方法を提供することを目的としてい
る。
に良質のＧａＡｓ＊ｉ晶企ヘテロエピタキシャル成長さ
せることかできれば、ＧａＰ基板を光学的窓として利用
でき、オプトエレクトロニクス用テバイスへの応用に有
利であるが、ＧａＰの格子定数はＧａＡｓのそれよりも
小ざ（，３，６％の格子定数不整合があり良質のＧａｐ
ｓ単結晶成長な行なうことができないう 本発明はかかる点に鑑みなされたもので、格子不整合に
よる転位などの欠陥を吸収、緩和して良質のＧａ、Ａｓ
単結晶を成長させる方法を提供することを目的としてい
る。
（問題を解決するための手段）
本発明は、ＧａＰ単結晶を基板とし、この基板上にＧａ
Ａｓ単結晶をヘテロエピタキシャル成長ざゼるにあたり
、該ＧａＰ単結晶基板と該ＧａＡｓ単結晶の界面近傍に
おいてベリリウム（Ｂｅ ）を添加しながら該Ｇａ５５
単結晶ご成長させるどとを特徴とする結晶成長法に関す
るものである。
Ａｓ単結晶をヘテロエピタキシャル成長ざゼるにあたり
、該ＧａＰ単結晶基板と該ＧａＡｓ単結晶の界面近傍に
おいてベリリウム（Ｂｅ ）を添加しながら該Ｇａ５５
単結晶ご成長させるどとを特徴とする結晶成長法に関す
るものである。
ＧａＰ単結晶基板とするＧａＰ単結晶ウェハーは、Ｐ型
、Ｎ型または１型のいずれでもよいうＢｅの添加量は５
ｘ ｌ Ｑ”（ｍ−”以上であるのが好ましく、これ
よりも少ないと顕著な欠陥密度の低下効果を得ることが
できない。一方、あまり多過ぎてもＧａＡｓ単結晶に影
響を及ぼすことになり好ましくなく、通常は５ｘｌＱＣ
ｍ 以下とする。高濃度のＢｅの添加により格子整合
に起因する転位や欠陥が速やかに吸収、緩和されるので
、かかる高濃度のＢｅの添加を要する範囲は基板表面と
成長層の界面から成長方向に約０．１μｍあれば十分で
あるが、そのままＢｅを添加して成長層を成長ぎせでも
よく、また目的に応じてその後の成長層にはＢｅの添加
量を減少することも添加をやめることもでさ、更にＮ型
の不純物ご添加することもできる。
、Ｎ型または１型のいずれでもよいうＢｅの添加量は５
ｘ ｌ Ｑ”（ｍ−”以上であるのが好ましく、これ
よりも少ないと顕著な欠陥密度の低下効果を得ることが
できない。一方、あまり多過ぎてもＧａＡｓ単結晶に影
響を及ぼすことになり好ましくなく、通常は５ｘｌＱＣ
ｍ 以下とする。高濃度のＢｅの添加により格子整合
に起因する転位や欠陥が速やかに吸収、緩和されるので
、かかる高濃度のＢｅの添加を要する範囲は基板表面と
成長層の界面から成長方向に約０．１μｍあれば十分で
あるが、そのままＢｅを添加して成長層を成長ぎせでも
よく、また目的に応じてその後の成長層にはＢｅの添加
量を減少することも添加をやめることもでさ、更にＮ型
の不純物ご添加することもできる。
（実施例）
以下本発明を図面を参照して実施例に基づき説明する。
分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥＩを用いた場合に
ついて具体的方法を述べる。
ついて具体的方法を述べる。
ＱａＰ単結晶ウェハーの表面を機械的研磨及び化学的研
磨によって十分に鏡面化゛しかつ清浄化し、しかる後に
第１図に示すＭＢＥ装置の結晶成長槽内１８の基板ホル
ダー５に基板１として設置する。
磨によって十分に鏡面化゛しかつ清浄化し、しかる後に
第１図に示すＭＢＥ装置の結晶成長槽内１８の基板ホル
ダー５に基板１として設置する。
基板１から９５略離れた所にＧａ分子線源セルフ、Ａｓ
分子４ｉ［源セル６及びＢｅ分子線源セル８を設置する
。結晶成長槽内１８の圧力が１０−’ Ｔｏｒｒ以下に
なった後、各分子線源セルのシャッター９゜１０．１１
を閉じた状態で基板ｌ及び各分子線源６．７．８を夫々
に適する温度に加熱して、各分子線源セルの脱ガスを行
なう。更に基板結晶を６２０°Ｃ程度に約１５分間加熱
し、基板表面のヒートクリーニングＣ加熱清浄化）を行
ない原子的尺度の清浄表面とする。この表面の状態及び
成長結晶の表面の状態は成長槽内１８に設置された反射
型高速電子線回折装置（ＲＨＥＥＤ）（図示せず）で観
察できる。
分子４ｉ［源セル６及びＢｅ分子線源セル８を設置する
。結晶成長槽内１８の圧力が１０−’ Ｔｏｒｒ以下に
なった後、各分子線源セルのシャッター９゜１０．１１
を閉じた状態で基板ｌ及び各分子線源６．７．８を夫々
に適する温度に加熱して、各分子線源セルの脱ガスを行
なう。更に基板結晶を６２０°Ｃ程度に約１５分間加熱
し、基板表面のヒートクリーニングＣ加熱清浄化）を行
ない原子的尺度の清浄表面とする。この表面の状態及び
成長結晶の表面の状態は成長槽内１８に設置された反射
型高速電子線回折装置（ＲＨＥＥＤ）（図示せず）で観
察できる。
次いで、基板１及び各分子線源セル６．７．８の温度を
夫々所定の温度に設定し、定常状態になった後各シャッ
ター９．１０．１１を開き、ＧａＰ基板基板表土４上ａ
Ａｓ結晶の成長を開始する。この際、 Ｂｅ分子１ｉｌ
ｉ！源セル８の温度は、基板ｌと成長層８の界面及びそ
の近傍に高濃度（約５ Ｘ Ｉ ０１８Ｃ１Ｒ−８以上
の濃度）のＢｅが添加されるような温度とする。本実施
例の場合の各設定温度の１例を示すと、基板１は５５０
’Ｃ，Ｇａ分子線源セルフは８４０℃、Ａｓ分子線源セ
ル６は２９０℃、及びＢｅ分子線源セル８は８２０°Ｃ
〜９００°Ｃであり、この場合のＧａＡ３結晶の成長速
度は０．４μｍ ／ ｈである。この条件で８時間成長
ざぜると、ｉＮ２図に示すような構造の厚さ１．２μｍ
の高質のＰ型Ｇａｐｓ牟結晶薄膜８が得られる。Ｂｅの
添加量は成長時にＢｅ分子線源セル８の温度を変えるこ
とにより制御することができる。
夫々所定の温度に設定し、定常状態になった後各シャッ
ター９．１０．１１を開き、ＧａＰ基板基板表土４上ａ
Ａｓ結晶の成長を開始する。この際、 Ｂｅ分子１ｉｌ
ｉ！源セル８の温度は、基板ｌと成長層８の界面及びそ
の近傍に高濃度（約５ Ｘ Ｉ ０１８Ｃ１Ｒ−８以上
の濃度）のＢｅが添加されるような温度とする。本実施
例の場合の各設定温度の１例を示すと、基板１は５５０
’Ｃ，Ｇａ分子線源セルフは８４０℃、Ａｓ分子線源セ
ル６は２９０℃、及びＢｅ分子線源セル８は８２０°Ｃ
〜９００°Ｃであり、この場合のＧａＡ３結晶の成長速
度は０．４μｍ ／ ｈである。この条件で８時間成長
ざぜると、ｉＮ２図に示すような構造の厚さ１．２μｍ
の高質のＰ型Ｇａｐｓ牟結晶薄膜８が得られる。Ｂｅの
添加量は成長時にＢｅ分子線源セル８の温度を変えるこ
とにより制御することができる。
Ｂｅ分子線源セル８の温度と成長層３中へのＢｅ添加濃
度との関係を第３図に示す。尚、この関係はＭＢＫ装置
（特に、基板と分子線源セルの距離や分子線源セルの形
状）により異なるのは勿論である。本実施例の場合には
、Ｂｅ分子＠源セル８の温度が８２０°Ｃのときは約１
０ｃｍ の添加濃度が得られる。、Ｂｅの添ｍｉｔは
、成長層８中におけるかかる高濃度のＢｅの添加範囲２
が基板表面と成長層の界面から成長方向に約０．１μｍ
の範囲となるように制御する。
度との関係を第３図に示す。尚、この関係はＭＢＫ装置
（特に、基板と分子線源セルの距離や分子線源セルの形
状）により異なるのは勿論である。本実施例の場合には
、Ｂｅ分子＠源セル８の温度が８２０°Ｃのときは約１
０ｃｍ の添加濃度が得られる。、Ｂｅの添ｍｉｔは
、成長層８中におけるかかる高濃度のＢｅの添加範囲２
が基板表面と成長層の界面から成長方向に約０．１μｍ
の範囲となるように制御する。
このようにＢｅを添加して成長したＧａＡｓ単結晶表面
は極めて平坦であり、Ｂｅを添加せずにＧａＰ単茫晶基
板上に成長ざぜたｃａＡｓ表面と比較して、欠陥密度が
極端に少なくなっていることが光学顕微鏡で観察できる
。しかし、本実施例の場合Ｂｅ分子線源セル８の温度が
８００°Ｃ以下ではＢｅの添加濃度が約ｌ Ｑ１８ｃＷ
ｌ””未満となり、無添加の場合よりも成長表面におけ
る欠陥密度を１桁少なくできるにすぎないが、より高い
温度（８２０°Ｃ〜９００°Ｃ）では２桁以上も少なく
できる。
は極めて平坦であり、Ｂｅを添加せずにＧａＰ単茫晶基
板上に成長ざぜたｃａＡｓ表面と比較して、欠陥密度が
極端に少なくなっていることが光学顕微鏡で観察できる
。しかし、本実施例の場合Ｂｅ分子線源セル８の温度が
８００°Ｃ以下ではＢｅの添加濃度が約ｌ Ｑ１８ｃＷ
ｌ””未満となり、無添加の場合よりも成長表面におけ
る欠陥密度を１桁少なくできるにすぎないが、より高い
温度（８２０°Ｃ〜９００°Ｃ）では２桁以上も少なく
できる。
（発明の効果）
以上説明した実施例はＭＢＥ法による標準的方法の１例
であるが、ＬＰＥ法、ＶＰＥ法及びＭＯＯＶＤ法のいず
れかによる結晶成長の場合にも、Ｇａｐ 琳結晶基板と
ＧａＡＥｉ単結晶成長層の界面近傍の該成長層に５ ｘ
ｌ Ｑ１８Ｃ７に一８以上のＢｅご添加することによ
って良質のＧａＡｓ単結晶成長層な得ることができる。
であるが、ＬＰＥ法、ＶＰＥ法及びＭＯＯＶＤ法のいず
れかによる結晶成長の場合にも、Ｇａｐ 琳結晶基板と
ＧａＡＥｉ単結晶成長層の界面近傍の該成長層に５ ｘ
ｌ Ｑ１８Ｃ７に一８以上のＢｅご添加することによ
って良質のＧａＡｓ単結晶成長層な得ることができる。
第１図は、本発明の結晶成長法な実施するのに使用する
１例ＫＢＫ装置の断面図、 第２図は、基板上に成長したＧａＡｓ単結晶薄膜の構造
を示す断面図、 第３図は、Ｂｅ分分線線源セル温度と成長層中へのＢｅ
の添加濃度との関係を示す曲線図である。 １・・・基板 ２・・・Ｂｅの添加範囲８
・・・成長層 ４・・・基板表面５・・・基
板ホルダー ６・・・Ａｓ分子線源セルフ・・・Ｇ
ａ分子線源セル ８・・・Ｂｅ分子線源セル９ 、１０
、１１・・・シャッター １８・・・結晶成長槽内第
１図 第３ 第２図
１例ＫＢＫ装置の断面図、 第２図は、基板上に成長したＧａＡｓ単結晶薄膜の構造
を示す断面図、 第３図は、Ｂｅ分分線線源セル温度と成長層中へのＢｅ
の添加濃度との関係を示す曲線図である。 １・・・基板 ２・・・Ｂｅの添加範囲８
・・・成長層 ４・・・基板表面５・・・基
板ホルダー ６・・・Ａｓ分子線源セルフ・・・Ｇ
ａ分子線源セル ８・・・Ｂｅ分子線源セル９ 、１０
、１１・・・シャッター １８・・・結晶成長槽内第
１図 第３ 第２図
Claims (1)
- １、ＧａＰ単結晶を基板とし、この基板上にＧａＡｓ単
結晶をヘテロエピタキシャル成長させるにあたり、該Ｇ
ａＰ単結晶基板と該ＧａＡｓ単結晶の界面近傍において
Ｂｅを添加しながら該ＧａＡｓ単結晶を成長させること
を特徴とする結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22222284A JPS61101496A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22222284A JPS61101496A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61101496A true JPS61101496A (ja) | 1986-05-20 |
| JPH0327518B2 JPH0327518B2 (ja) | 1991-04-16 |
Family
ID=16779033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22222284A Granted JPS61101496A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61101496A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08167584A (ja) * | 1994-12-09 | 1996-06-25 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
-
1984
- 1984-10-24 JP JP22222284A patent/JPS61101496A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08167584A (ja) * | 1994-12-09 | 1996-06-25 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0327518B2 (ja) | 1991-04-16 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
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