JPS6230694A - 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Info
- Publication number
- JPS6230694A JPS6230694A JP17133385A JP17133385A JPS6230694A JP S6230694 A JPS6230694 A JP S6230694A JP 17133385 A JP17133385 A JP 17133385A JP 17133385 A JP17133385 A JP 17133385A JP S6230694 A JPS6230694 A JP S6230694A
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- Japan
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- substrate
- growth
- slide
- epitaxial growth
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- Pending
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
この発明は、液相エピタキシャル成長を行うに際して、
成長を行う基板を溶液の蒸気から隔離された低温の領域
に置き、成長開始直前に該基板を成長温度のスライドボ
ート内に収容することにより、該基板゛に熱変成を生ず
ることなく、エピタキシャル成長を行うものである。
に置き、成長開始直前に該基板を成長温度のスライドボ
ート内に収容することにより、該基板゛に熱変成を生ず
ることなく、エピタキシャル成長を行うものである。
本発明は液相エピタキシャル成長方法にかかり、特に成
長を行う単結晶基板の成長開始前の熱変成を防止する方
法の改善に関する。
長を行う単結晶基板の成長開始前の熱変成を防止する方
法の改善に関する。
単結晶基板に結晶格子が整合する同種又は異種の単結晶
層を成長させるエピタキシャル成長技術は、半導体装置
等の製造プロセスにおいて広く利用されており、成長さ
せる単結晶の構成物質を供給する形態により、液相エピ
タキシャル成長、気相エピタキシャル成長及び分子線エ
ピタキシャル成長に分類されている。
層を成長させるエピタキシャル成長技術は、半導体装置
等の製造プロセスにおいて広く利用されており、成長さ
せる単結晶の構成物質を供給する形態により、液相エピ
タキシャル成長、気相エピタキシャル成長及び分子線エ
ピタキシャル成長に分類されている。
液相エピタキシャル成長は一般に溶媒である高温の液体
金属中に、成長させるべき単結晶の原料を溶質として溶
かし、冷却によって過飽和となった溶質を基板上に析出
させる。この液相成長は他のエピタキシャル成長方法に
比較して最も熱平衡に近い状態で、かつ融点よりはるか
に低い温度で成長が行われ、構造欠陥が少なく完全性の
高い単結晶が成長する。
金属中に、成長させるべき単結晶の原料を溶質として溶
かし、冷却によって過飽和となった溶質を基板上に析出
させる。この液相成長は他のエピタキシャル成長方法に
比較して最も熱平衡に近い状態で、かつ融点よりはるか
に低い温度で成長が行われ、構造欠陥が少なく完全性の
高い単結晶が成長する。
液相エピタキシャル成長は通常、第２図に模式側断面図
を例示する如きスライドボートを用いて行われる。ボー
トは黒鉛で通常２分割して作られ、その第１の部分２１
には溶液２８を入れる溶液溜２４、第２の部分２２には
結晶を成長させる基板２７を入れるくぼみ２５がそれぞ
れ設けられている。この溶液溜２４には底はなく、溶液
はボートの第２の部分２２の表面に接触するようになっ
ている。
を例示する如きスライドボートを用いて行われる。ボー
トは黒鉛で通常２分割して作られ、その第１の部分２１
には溶液２８を入れる溶液溜２４、第２の部分２２には
結晶を成長させる基板２７を入れるくぼみ２５がそれぞ
れ設けられている。この溶液溜２４には底はなく、溶液
はボートの第２の部分２２の表面に接触するようになっ
ている。
例えば、インジウムｅ（ＩｎＰ）半導体基板上に、イン
ジウムガリウム砒素燐（ＩｎＧａＡｓＰ）活性層を含む
半導体レーザのＩｎＰ／ ＩｎＧａＡｓＰ／ ＩｎＰダ
ブルへテロ構造を液相エピタキシャル成長するには、各
層を成長させる順に溶液溜２４内で、インジウム（Ｉｎ
）を溶媒として、ＩｎＰ 、インジウム砒素（ＩｎＡｓ
）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、不純物として錫（Ｓｎ
）、亜鉛（Ｚｎ）等を各成長層について所要の濃度に溶
解し、この溶液２８が平衡状態に達した後に通常温度を
低下させて過飽和状態とし、ボートをスライドして各溶
液２８を順次基板２７に接触させ、各単結晶層を析出成
長させる。なおこのプロセスでは通常スライドボートを
水素気流中においている。
ジウムガリウム砒素燐（ＩｎＧａＡｓＰ）活性層を含む
半導体レーザのＩｎＰ／ ＩｎＧａＡｓＰ／ ＩｎＰダ
ブルへテロ構造を液相エピタキシャル成長するには、各
層を成長させる順に溶液溜２４内で、インジウム（Ｉｎ
）を溶媒として、ＩｎＰ 、インジウム砒素（ＩｎＡｓ
）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、不純物として錫（Ｓｎ
）、亜鉛（Ｚｎ）等を各成長層について所要の濃度に溶
解し、この溶液２８が平衡状態に達した後に通常温度を
低下させて過飽和状態とし、ボートをスライドして各溶
液２８を順次基板２７に接触させ、各単結晶層を析出成
長させる。なおこのプロセスでは通常スライドボートを
水素気流中においている。
この液相エピタキシャル成長プロセスにおいて溶液２８
を平衡状態に至らせるために昇温後一定温度に保持する
が、例えばＩｎＰ系の液相エピタキシャル成長ではこの
温度は約６００℃で昇温開始から一時間程度を要し、こ
の間１ｎＰ基板２７も同様に加熱される。この結果、Ｉ
ｎＰ基板２７にＲ（Ｐ）の蒸発などによる損傷を生じて
いる。
を平衡状態に至らせるために昇温後一定温度に保持する
が、例えばＩｎＰ系の液相エピタキシャル成長ではこの
温度は約６００℃で昇温開始から一時間程度を要し、こ
の間１ｎＰ基板２７も同様に加熱される。この結果、Ｉ
ｎＰ基板２７にＲ（Ｐ）の蒸発などによる損傷を生じて
いる。
この熱変成はＩｎＰ系のみならず、ＧａＡｓ系など他の
化合物半導体基板についても大きい問題であり、これを
防止するために、例えば基板と同種など基板の揮発性成
分を含む結晶で基板を覆うこと、或いは揮発性成分の蒸
気を融液などから供給してその分圧を高めることなどが
既に行われている。
化合物半導体基板についても大きい問題であり、これを
防止するために、例えば基板と同種など基板の揮発性成
分を含む結晶で基板を覆うこと、或いは揮発性成分の蒸
気を融液などから供給してその分圧を高めることなどが
既に行われている。
液相エピタキシャル成長プロセスにおける基板の熱変成
の問題に対して前記例の如くその改善手段が提供されて
はいるが、高温に曝される時間が例えば１時間程度以上
と長いためにその効果が未だ十分ではなく、基板の熱変
成を十分に防止することが可能な液相エピタキシャル成
長方法が要望されている。
の問題に対して前記例の如くその改善手段が提供されて
はいるが、高温に曝される時間が例えば１時間程度以上
と長いためにその効果が未だ十分ではなく、基板の熱変
成を十分に防止することが可能な液相エピタキシャル成
長方法が要望されている。
前記問題点は、本発明の実施例を示す第１図に見られる
如く、 反応管１２内に隔壁１２ｓを選択的に設けて、該反応管
１２の一部を上下２室１２Ａ、１２Ｂに区画し、該下室
１２Ｂに置かれたスライドボートの第１の部材１に設け
られた溶液溜４内に所要の溶液８を溶解し、 エピタキシャル成長を行う基板７を、該上室１２Ａ内で
該溶液８を溶解する温度より低温の領域に置き、 該溶液８が成長開始可能の状態に達した後に、該スライ
ドボートの第２の部材２に設けられ、かつ該隔壁１２ｓ
端の近傍に置かれたくぼみ５に該基板７を収容し、 該溶液溜４を該基板７上にスライドして、該基板７上に
単結晶層を成長せしめる本発明による液相エピタキシャ
ル成長方法により解決される。
如く、 反応管１２内に隔壁１２ｓを選択的に設けて、該反応管
１２の一部を上下２室１２Ａ、１２Ｂに区画し、該下室
１２Ｂに置かれたスライドボートの第１の部材１に設け
られた溶液溜４内に所要の溶液８を溶解し、 エピタキシャル成長を行う基板７を、該上室１２Ａ内で
該溶液８を溶解する温度より低温の領域に置き、 該溶液８が成長開始可能の状態に達した後に、該スライ
ドボートの第２の部材２に設けられ、かつ該隔壁１２ｓ
端の近傍に置かれたくぼみ５に該基板７を収容し、 該溶液溜４を該基板７上にスライドして、該基板７上に
単結晶層を成長せしめる本発明による液相エピタキシャ
ル成長方法により解決される。
本発明の液相エピタキシャル成長方法は、反応管内に隔
壁を選択的に設けてその一部を上下２室に区画し、溶液
の溶解はその下室で行い、エビタキシャル成長を行う基
板はまずその上室の低温領域に置く。この配置により溶
液から発生する蒸気が基板に触れることはない。
壁を選択的に設けてその一部を上下２室に区画し、溶液
の溶解はその下室で行い、エビタキシャル成長を行う基
板はまずその上室の低温領域に置く。この配置により溶
液から発生する蒸気が基板に触れることはない。
溶液が成長可能の状態になった後に、基板をスライドボ
ートのくぼみに収容して成長を開始する。
ートのくぼみに収容して成長を開始する。
この基板の移動は、ｉｌｌえば基板がスライド棒で隔壁
端まで押され、隔壁及びスライドボートの側面を滑って
くぼみに収容される構造を用いる。
端まで押され、隔壁及びスライドボートの側面を滑って
くぼみに収容される構造を用いる。
本方法によれば、成長開始直前に移動する部分が少なく
温度分布の乱れが極めて少ないために、移動完了後直ち
に成長を開始することが可能で、前記の従来大きい問題
である液相エピタキシャル成長開始前の基板の熱変成が
解決される。
温度分布の乱れが極めて少ないために、移動完了後直ち
に成長を開始することが可能で、前記の従来大きい問題
である液相エピタキシャル成長開始前の基板の熱変成が
解決される。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図は本発明による液相エピタキシャル成長の実施例
を示す模式図である。
を示す模式図である。
本実施例に用いる液相エピタキシャル成長装置は同図（
ｉｌｌに示す如く、溶液溜４が設けられたスライド部１
、成長を行う基板７を収容するくぼみ５が設けられた基
台２の２部分からなる従来例とほぼ同様なスライドボー
トが、支持棒９によって反応管１２内に支持されて、成
長炉１３内に置かれている。なお成長炉１３内の温度は
同図（ｂｌに示す如く分布する。
ｉｌｌに示す如く、溶液溜４が設けられたスライド部１
、成長を行う基板７を収容するくぼみ５が設けられた基
台２の２部分からなる従来例とほぼ同様なスライドボー
トが、支持棒９によって反応管１２内に支持されて、成
長炉１３内に置かれている。なお成長炉１３内の温度は
同図（ｂｌに示す如く分布する。
反応管１２には同図左側から水素０＋ ２ ）ガスが導
入され右側に引かれるが、本発明に用いる反応管１２は
基台２のくぼみ５の近傍からガスの下流側でスライドボ
ートの上に隔壁１２ｓが設けられ、１２Ａ、 Ｂの上下
２室に区画されて、この上側の室１２Ａには基板スライ
ド棒１０が設けられている。
入され右側に引かれるが、本発明に用いる反応管１２は
基台２のくぼみ５の近傍からガスの下流側でスライドボ
ートの上に隔壁１２ｓが設けられ、１２Ａ、 Ｂの上下
２室に区画されて、この上側の室１２Ａには基板スライ
ド棒１０が設けられている。
本実施例では、光通信の石英系ファイバによる伝送に適
する波長１．１〜１．６μｍ程度の帯域の、ＢＨ（Ｂｕ
ｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）レーザの
ＩｎＰ／ ＴｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰダブルへテロ構造を
成長する。このために溶液溜４には左から順に、ｎ型１
ｎＰ閉じ込め層の成長溶？＆、Ｆ３ａ、ＩｎＧａＡｓＰ
活性層の成長溶液８ｂ、 ｐ型ＩｎＰ閉じ込め層の成長
溶液８ｃ、 ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層の成長溶
液８ｄのための溶媒Ｉｎ、及び各溶質を例えば下記の比
率で収容する。
する波長１．１〜１．６μｍ程度の帯域の、ＢＨ（Ｂｕ
ｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）レーザの
ＩｎＰ／ ＴｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰダブルへテロ構造を
成長する。このために溶液溜４には左から順に、ｎ型１
ｎＰ閉じ込め層の成長溶？＆、Ｆ３ａ、ＩｎＧａＡｓＰ
活性層の成長溶液８ｂ、 ｐ型ＩｎＰ閉じ込め層の成長
溶液８ｃ、 ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層の成長溶
液８ｄのための溶媒Ｉｎ、及び各溶質を例えば下記の比
率で収容する。
溶媒ｌｎ＝１ｇに対する溶質ｍｇ
ＩｎＰ ＩｎＡｓ ＧａＡｓ
Ｓｎ Ｚｎ８ａ ３．５
− ３０．０ −８ｂ Ｏ，９２６
，０７，８−− ８ｃ ３．５ − − − ０．４
０８ｄ Ｏ，９２６，０７，８０，２５またｎ型１
ｎＰ基板７を反応管の上室１２Ａに基板スライド棒１０
で挿入するが、その位置は成長炉１３内温度分布で高温
とならない位置に止めておく。
Ｓｎ Ｚｎ８ａ ３．５
− ３０．０ −８ｂ Ｏ，９２６
，０７，８−− ８ｃ ３．５ − − − ０．４
０８ｄ Ｏ，９２６，０７，８０，２５またｎ型１
ｎＰ基板７を反応管の上室１２Ａに基板スライド棒１０
で挿入するが、その位置は成長炉１３内温度分布で高温
とならない位置に止めておく。
水素気流を反応管１２内に通じつつ成長炉１３の温度を
上弄させ、例えば約４０分間で中心温度を６００±０．
５℃とし、この温度に例えば２０分間程度保持して溶液
を平衡状態とする。この間に溶液メ〆８ａ〜８ｄから発
生する蒸気が基板７に触れることはない。
上弄させ、例えば約４０分間で中心温度を６００±０．
５℃とし、この温度に例えば２０分間程度保持して溶液
を平衡状態とする。この間に溶液メ〆８ａ〜８ｄから発
生する蒸気が基板７に触れることはない。
溶液８ａ〜８ｄが平衡状態に達した後に、例えば中心部
分で０．７°Ｃ／ｍｉｎの速度で温度を低下させこれが
５６５°Ｃとなったときに、基板スライド棒１０によっ
て基板７を押し、隔壁１２ｓ及びスライドボートのスラ
イド部ｌの側面上をガイドに沿って基板７を滑らせ、基
台２に設けられたくぼみ５に収容する。
分で０．７°Ｃ／ｍｉｎの速度で温度を低下させこれが
５６５°Ｃとなったときに、基板スライド棒１０によっ
て基板７を押し、隔壁１２ｓ及びスライドボートのスラ
イド部ｌの側面上をガイドに沿って基板７を滑らせ、基
台２に設けられたくぼみ５に収容する。
続いて溶液スライド棒１１を押してスライド部１をスラ
イドさせ、まず溶液８ａを基板７上に置いてｎ型１ｎＰ
閉じ込め層のエピタキシャル成長を開始する。所要の時
間接触させた後順次スライド部１をスライドさせ、溶液
８ｂ〜８ｄを基板７に接触させて各半導体層を成長させ
る。
イドさせ、まず溶液８ａを基板７上に置いてｎ型１ｎＰ
閉じ込め層のエピタキシャル成長を開始する。所要の時
間接触させた後順次スライド部１をスライドさせ、溶液
８ｂ〜８ｄを基板７に接触させて各半導体層を成長させ
る。
なお反応管１２の隔壁１２ｓには反応管の本体と同様に
石英を用いており、スライドボートのスライド部１と共
にその側面は適当な傾斜面とされている。また最初に基
板７置いた低温領域は温度１００℃以下である。
石英を用いており、スライドボートのスライド部１と共
にその側面は適当な傾斜面とされている。また最初に基
板７置いた低温領域は温度１００℃以下である。
本発明の方法を、前記ダブルへテロ構造の成長及び埋め
込み成長に適用した旧ル−ヂの半′！π体基体には基板
の前記熱変成が認められず、これを用いたレーザ素子は
従来の素子に比して明らかな特性の向上を示した。
込み成長に適用した旧ル−ヂの半′！π体基体には基板
の前記熱変成が認められず、これを用いたレーザ素子は
従来の素子に比して明らかな特性の向上を示した。
以上説明した如く本発明によれば、液相エピタキシャル
成長において重大な問題である基板の熱変成が解決され
、かつ操作も容易、確実であり、例えば元化合物半導体
装置などの製造に大きい効果を与える。
成長において重大な問題である基板の熱変成が解決され
、かつ操作も容易、確実であり、例えば元化合物半導体
装置などの製造に大きい効果を与える。
第１図（ａｌは本発明の実施例を示す模式図、第１図（
ｂ）はその温度分布の例を示す図、第２図は従来例を示
す模式側断面図である。 図において、 １はスライド部〜１・のスライド部、 ２はスライドボートの基台、 ４は溶液溜、 ５はくぼみ、 ７は成長を行う基板、８８〜８ｄは溶液、９は支持棒、
１０は基板スライド棒、１１は溶液スライド棒
、１２は反応管、１２ｓは反応管内の隔壁、 １２八及び１２Ｂは反応管内の該隔壁による室、１３は
成長炉を示す。
ｂ）はその温度分布の例を示す図、第２図は従来例を示
す模式側断面図である。 図において、 １はスライド部〜１・のスライド部、 ２はスライドボートの基台、 ４は溶液溜、 ５はくぼみ、 ７は成長を行う基板、８８〜８ｄは溶液、９は支持棒、
１０は基板スライド棒、１１は溶液スライド棒
、１２は反応管、１２ｓは反応管内の隔壁、 １２八及び１２Ｂは反応管内の該隔壁による室、１３は
成長炉を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 反応管（１２）内に隔壁（１２ｓ）を選択的に設けて、
該反応管（１２）の一部を上下２室（１２Ａ）（１２Ｂ
）に区画し、 該下室（１２Ｂ）に置かれたスライドボートの第１の部
材（１）に設けられた溶液溜（４）内に所要の溶液（８
）を溶解し、 エピタキシャル成長を行う基板（７）を、該上室（１２
Ａ）内で該溶液（８）を溶解する温度より低温の領域に
置き、 該溶液（８）が成長開始可能の状態に達した後に、該ス
ライドボートの第２の部材（２）に設けられ、かつ該隔
壁（１２ｓ）端の近傍に置かれたくぼみ（５）に該基板
（７）を収容し、 該溶液溜（４）を該基板（７）上にスライドして、該基
板（７）上に単結晶層を成長せしめることを特徴とする
液相エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17133385A JPS6230694A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17133385A JPS6230694A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6230694A true JPS6230694A (ja) | 1987-02-09 |
Family
ID=15921282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17133385A Pending JPS6230694A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6230694A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03102736U (ja) * | 1990-02-09 | 1991-10-25 |
-
1985
- 1985-08-02 JP JP17133385A patent/JPS6230694A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03102736U (ja) * | 1990-02-09 | 1991-10-25 |
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