JPS628518A - 液相成長法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液相成長法に関し、特に格子欠陥を抑制した結
晶を成長させる方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ＩｎＰ’ＰＧａＡＩＡｓ等の化合物半導体のエ
ピタキシャル結晶層或いは多層エピタキシャル結晶層の
製造には液相成長法が用いられる。

例えば、発光ダイオードや半導体レーザ等のデバイスの
製造は、この液相成長法なしには考えられないが、これ
らデバイスの性能は液相成長工程に依存しており、液相
成長条件のいかんでデバイスの素子特性が決定される。

第３図はＩｎＰ結晶を液相成長法によって製造する方法
を示しており、特にスライド法に用いられるボート構造
を示している。このポートは、ＩｎＰ基板結晶１４を載
置支持する基板ホルダ１３と、このホルダ１３上で移動
される溶融液ホルダ１２とで構成している。そして、前
記１ｎＰ基板結晶１４上にＩｎＰ結晶を成長させる場合
には、溶融液ホルダ１２内に、Ｉｎを主溶媒として所定
量のＩｎＰ結晶を混ぜたＩｎ溶融液１１を入れ、最初は
図示の状態のままで水素炉中にセットする。

次いで、所定の温度まで加熱保持してＩｎ溶融液をＰで
十分に飽和させる。その後、溶融液ホルダ１２をスライ
ドさせてＩｎＰ結晶基板１４上に移動させ、Ｉｎ溶融液
１１とＩｎＰ基板結晶１４とを接触させる。この状態で
、温度を緩やかに降下させるとＩｎＰ結晶基板１４の面
上にＩｎＰ単結晶層が成長される。成長の停止は溶融液
ホルダ１２を基板結晶１４上位置から退避させればよい
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の液相成長方法では、Ｉｎ溶融液をＰの十
分な飽和溶融液にする間、ＩｎＰ基板結゛晶１４は高温
の水素雰囲気中にその表面を露出した状態で長時間放置
されることになる。このため、高温状態で不安定な性質
の化合物半導体、つまりここではＩｎＰ結晶基板１４は
、この間に表面での熱分解反応が進み、蒸気圧の高いＰ
元素が基板表面層数μｍから数十μｍにわたる領域から
分解蒸発し、Ｐ空格子点が多数発生した表面状態にされ
てしまう。このような、荒れた結晶表面に成長を行うと
、その界面に多量の格子欠陥が発生し、基板結晶よりも
格子欠陥の多いエピタキシャル成長層が形成されること
になる。

したがって、この従来方法では基板結晶に格子欠陥の無
い良質のものを用いても、成長層内での格子欠陥の発生
を避けることは極めて困難であり、素子特性および性能
の優れた半導体装置を製造する際の障害となっている。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の液相成長法は、格子欠陥の少ない結晶層を成長
するために、液相成長用の半導体溶融液を結晶炉内で所
定の飽和溶融液にする間に、基板結晶構成元素と同じ組
成或いはＩＩＩ族およびＶ族元。

素を含みかつ表面を凹凸に形成した半導体結晶を基板結
晶に対向配置し、この半導体結晶により基板結晶の熱分
解を抑制して液相成長を行う工程を有している。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第２図は本発明をＩｎＰ結晶の液相成長に適用したボー
ト構造の概略断面図であり、その要部を第３図に拡大図
示している。

このボート構造は、　　ＩｎＰ基板結晶４を載置支持す
る基板ホルダ３と、このホルダ３上で移動される移動ホ
ルダ２とで構成している。この移動ホルダ２には、Ｉｎ
を主溶液として所定量のＩｎＰ結晶を混ぜたＩｎ溶融液
１を入れた溶融液溜部５と、これよりも前方に配置して
前記基板結晶４と同じ元素組成のＩｎＰ結晶板７を保持
する結晶板保持部６とを一体に形成している。第３図に
示すように、前記１ｎＰ結晶板７は、前記結晶板保持部
６内にその表面を下方に向けて保持しており、かつその
表面には規則的な凹凸７ａを形成している。この凹凸７
ａは、リソグラフィ技術を用いた選択エツチング等によ
って形成する。

以上のボート構造を用いたＩｎＰ結晶の液相成長方法は
、先ず移動ホルダ２を第２図の位置に移動させた状態、
即ち溶融液溜部５がＩｎＰ基板結晶４よりも手前位置に
ある一方でＩｎＰ結晶板７がＩｎＰ基板結晶４に対向位
置する状態で、これらを水素炉中にセットし、所定の温
度にまで加熱する。この加熱により、Ｉｎ溶融液１はＰ
で十分に飽和される。この間、ＩｎＰ基板結晶４はＩｎ
Ｐ結晶板７と対向され続け、しかもこれらは基板ホルダ
３と移動ホルダ２とで周囲が塞がれて気密に近い状態に
保たれている。

しかる上で、移動ホルダ２を前進して溶融液溜部５をＩ
ｎＰ基板結晶４上に移動させ、Ｉｎ溶融液１をＩｎＰ基
板結晶４に接触させた後温度を緩やかに降下すれば、Ｉ
ｎＰ基板結晶４の面上にＩｎＰ単結晶層が成長する。所
望の成長層厚さに達したら、移動ホルダ２を復動させて
Ｉｎ溶融液１をＩｎＰ基板結晶４上から退避させ、成長
を停止させる。

このＩｎＰ結晶の成長方法によれば、前述したＩｎ溶融
液１の飽和処理時の間、ＩｎＰ基板結晶４にはＩｎＰ結
晶板７が対向配置しているため、このＩｎＰ結晶板７が
ＩｎＰ基板結晶４よりも激しく熱分解しＩｎＰ基板結晶
４表面にＰ蒸気を供給する。即ち、ＩｎＰ結晶板７は表
面に凹凸７ａを形成しているので、平坦な表面のＩｎＰ
基板結晶４よりも表面での熱分解がし易くなっているた
めである。このＰ蒸気が気密に近い両者間に供給される
ことにより、化学平衡条件からＩｎＰ基板結晶４表面で
のＰ蒸気を発生するための熱分解が抑制される。したが
って、ＩｎＰ基板結晶４における熱分解が原因とされる
格子欠陥の発生が抑制でき、ＩｎＰ基板結晶４が有して
いる良質の結晶性を維持し、この上に成長されるエピタ
キシャル成長層内での格子欠陥を防止することになる。

なお、ＩｎＰ結晶板７における熱分解を容易にするため
には、表面の凹凸７ａの結晶性が良好なことが好ましく
、そのためには凹凸７ａを機械的に加工するよりも前述
のように化学的なエツチング法による加工が好ましい。

ここで、前記実施例ではＩｎＰ結晶の成長について説明
したが、他の半導体結晶、例えばＧａＡｓ、ＧａＰ等の
液相成長に適用しても同様な結果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、液相成長用の半導体溶融
液を結晶炉内で所定の飽和溶融液にする間に、基板結晶
構成元素と同じ組成或いはＩＩＩ族およびＶ族元素を含
みかつ表面を凹凸に形成した半導体結晶を基板結晶に対
向配置し、この半導体結晶により基板結晶の熱分解を抑
制して液相成長を行なっているので、基板結晶の結晶性
を良好に維持してそこに結晶を成長することができ、格
子欠陥の少ない結晶を成長することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するためのボート構造の概略
断面図、第２図はそ゛の要部の拡大図、第３図は従来方
法におけるボート構造の概略断面図である。 １．１１・・・Ｉｎ溶融液、２・・・移動ホルダ、　３
゜１３・・・基板ホルダ、４，１４・・・ＩｎＰ基板結
晶、５・・・溶融液溜部、６・・・結晶板保持部、７・
・・ＩｎＰ結晶板、７ａ・・・凹凸、１２・・・溶融液
ホルダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体基板結晶に半導体溶融液を接触させてこの半
   導体基板結晶面上に結晶を成長させる化合物半導体の液
   相成長法において、前記液相成長用の半導体溶融液を結
   晶炉内で所定の飽和溶融液にする間に、前記半導体基板
   結晶の構成元素と同じ組成或いはIII族およびＶ族元素
   を含みかつ表面を凹凸に形成した半導体結晶を前記半導
   体基板結晶に対向配置して前記半導体基板結晶の熱分解
   を抑制し、その後前記半導体結晶を退避させて結晶成長
   を行う工程を有することを特徴とする液相成長法。