JPS61116829A - エピタキシヤル層の製造方法 - Google Patents
エピタキシヤル層の製造方法Info
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- JPS61116829A JPS61116829A JP23909384A JP23909384A JPS61116829A JP S61116829 A JPS61116829 A JP S61116829A JP 23909384 A JP23909384 A JP 23909384A JP 23909384 A JP23909384 A JP 23909384A JP S61116829 A JPS61116829 A JP S61116829A
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- epitaxial
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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】
（イ）発明の目的
（産業上の利用分野）
本発明は、エピタキシャル層の製造方法に関する。さら
に詳しくは、ことに半導体素子製造分野において有用な
、液晶エピタキシャル成長法によるエピタキシャル層の
製造方法に関する。
に詳しくは、ことに半導体素子製造分野において有用な
、液晶エピタキシャル成長法によるエピタキシャル層の
製造方法に関する。
（従来技術）
最近、層厚制御の優れたＭＢＥ （分子線エピタキシャ
ル）法やＯＭ−ＶＰＥ （有機金属気相成長）法の研究
が行われ、良質なＧａＡｓ （ガリウムーヒ素）等の
結晶が得られるようになった。しかし、これらの結晶は
、従来のＬＰＥ （液相エピタキシャル）法で成長した
結晶に比べるとその特性は充分なものとはいえない。）
例えば、ＭＢＥやＯＭ−ＶＰＥで成長した、ＧａＡｌＡ
ｓ （ガリウムーアルミニウムーヒ素）系半導体レー
ザの信頼性は極めて悪い。
ル）法やＯＭ−ＶＰＥ （有機金属気相成長）法の研究
が行われ、良質なＧａＡｓ （ガリウムーヒ素）等の
結晶が得られるようになった。しかし、これらの結晶は
、従来のＬＰＥ （液相エピタキシャル）法で成長した
結晶に比べるとその特性は充分なものとはいえない。）
例えば、ＭＢＥやＯＭ−ＶＰＥで成長した、ＧａＡｌＡ
ｓ （ガリウムーアルミニウムーヒ素）系半導体レー
ザの信頼性は極めて悪い。
これに対し、エピタキシャル成長を意図する物質（例え
ば、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＧａＰ等）を溶融溶媒（例えば
Ｉ ｎ −、Ｇ ａ等）中に溶融させ、この溶融液（成
長用溶液）を基板結晶上に被覆し冷 。
ば、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＧａＰ等）を溶融溶媒（例えば
Ｉ ｎ −、Ｇ ａ等）中に溶融させ、この溶融液（成
長用溶液）を基板結晶上に被覆し冷 。
却を行なってエピタキシャル成長を行なうＬＰＥ法では
、良質のエピタキシャル層を得ることかでき、例えばそ
の結晶を用いて作製した半導体レーザの信頼性は非常に
優れている。
、良質のエピタキシャル層を得ることかでき、例えばそ
の結晶を用いて作製した半導体レーザの信頼性は非常に
優れている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上記ＬＰＥ法においても■エピタキシャ
ル層の厚さが不均一になり易い、０４００Å以下ことに
２００Å以下の薄い成長層を得ることが困難、■大形の
基板上に成長させることが困難。
ル層の厚さが不均一になり易い、０４００Å以下ことに
２００Å以下の薄い成長層を得ることが困難、■大形の
基板上に成長させることが困難。
等の問題点があった。
この点につき従来量も一般的に使用されているスライド
式ボードを用いたＬＰＥ法を例にとって説明する。第２
図は従来のスライド式ボードの断面図を示す。図におい
て、（１）は基板ホルダー、（２）はスライダー、（３
）は基板結晶、（４）は成長用溶液（熔融液） 、 （
５）はソース結晶、（６）は重しである。成長用溶液（
４）は重しく６）によって厚さＤに設定される。
式ボードを用いたＬＰＥ法を例にとって説明する。第２
図は従来のスライド式ボードの断面図を示す。図におい
て、（１）は基板ホルダー、（２）はスライダー、（３
）は基板結晶、（４）は成長用溶液（熔融液） 、 （
５）はソース結晶、（６）は重しである。成長用溶液（
４）は重しく６）によって厚さＤに設定される。
適当な成長温度でスライダー（２）を矢印の方向にス、
ライドさせ、成長用溶液（４）を順次基板
結晶（３）上に′ 被せることにより、多層
エピタキシャル成長が行ねれる。各層の成長速度は成長
用溶液の厚さＤに依存し、Ｄが薄い程、成長速度も遅く
なる。しかし、４００Å以下の薄い成長層を得ようとす
ると、Ｄは０．５鶴以下とする必要がある。このような
薄い溶液をスライドさせるのは、非常に困難である。
ライドさせ、成長用溶液（４）を順次基板
結晶（３）上に′ 被せることにより、多層
エピタキシャル成長が行ねれる。各層の成長速度は成長
用溶液の厚さＤに依存し、Ｄが薄い程、成長速度も遅く
なる。しかし、４００Å以下の薄い成長層を得ようとす
ると、Ｄは０．５鶴以下とする必要がある。このような
薄い溶液をスライドさせるのは、非常に困難である。
従って薄膜のエピタキシャル層を作製することが困難で
あった。さらにかようなスライド式ボードによるＬＰＥ
法においては、エピタキシャル成長の停止はやはりスラ
イダーを基板結晶上でスライドして成長用溶液との接触
をカットすることにより行なわれるため、成長エピタキ
シャル層の上に成長用溶液の一部が残留してしまい、最
終的に得られたエピタキシャル層の厚さが不均一となっ
たり、多層成長の際には各層の界面の急峻性が欠けると
いう問題点があった。さらに加えてスライド式ボードを
用いた方法によれば、スライド動作のために基板結晶や
エピタキシャル層の表面に微孔等の欠陥が生じやすいと
いう問題点があった。
あった。さらにかようなスライド式ボードによるＬＰＥ
法においては、エピタキシャル成長の停止はやはりスラ
イダーを基板結晶上でスライドして成長用溶液との接触
をカットすることにより行なわれるため、成長エピタキ
シャル層の上に成長用溶液の一部が残留してしまい、最
終的に得られたエピタキシャル層の厚さが不均一となっ
たり、多層成長の際には各層の界面の急峻性が欠けると
いう問題点があった。さらに加えてスライド式ボードを
用いた方法によれば、スライド動作のために基板結晶や
エピタキシャル層の表面に微孔等の欠陥が生じやすいと
いう問題点があった。
本発明は、以上述べた従来のＬＰＥ法における問題点を
解消すべくなされたものであり、ことに基板結晶上に０
．５ ｔａ以下の薄い成長用溶液（溶融液）によって、
４００Å以下の薄いエピタキシャル層を制御性よく均一
に成長させる方法を提供しようとするものである。
解消すべくなされたものであり、ことに基板結晶上に０
．５ ｔａ以下の薄い成長用溶液（溶融液）によって、
４００Å以下の薄いエピタキシャル層を制御性よく均一
に成長させる方法を提供しようとするものである。
（ロ）発明の構成
かくして本発明によれば、基板結晶上に、エピタキシャ
ル成長を意図する物質を溶質として含む熔融液を接触さ
せ、冷却を行なって該基板結晶上にエピタキシャル層を
形成させる液相エピタキシャル成長法において、基板結
晶を水平回転させ、この回転中の基板結晶上に所定の溶
融液を被覆し、冷却を行なってエピタキシャル成長を行
ない、所定時間後に該結晶基板を高速回転させて溶融液
を遠心力により除去してエピタキシャル成長を停止させ
ることを特徴とするエピタキシャル層の製造方法が提供
される。
ル成長を意図する物質を溶質として含む熔融液を接触さ
せ、冷却を行なって該基板結晶上にエピタキシャル層を
形成させる液相エピタキシャル成長法において、基板結
晶を水平回転させ、この回転中の基板結晶上に所定の溶
融液を被覆し、冷却を行なってエピタキシャル成長を行
ない、所定時間後に該結晶基板を高速回転させて溶融液
を遠心力により除去してエピタキシャル成長を停止させ
ることを特徴とするエピタキシャル層の製造方法が提供
される。
本発明は、基板結晶を水平スピン状態に保持し、そこへ
成長用溶液を被覆することにより、極めて薄い成長用溶
液層の基板結晶上への均一な接触保持を可能とし、それ
により４００Å以下の薄いエピタキシャル層の作製を可
能としたことを一つの特徴とするものである。そして、
さらに、所望厚みのエピタキシャル層が形成された後、
高速回転させて成長溶液を瞬間的に除去することにより
実質的に基板上から完全に除去し、それにより成長用溶
液の残留による悪影響のない均一性や急峻性の優れたエ
ピタキシャル層の作製を可能とした点を他の一つの特徴
とするものである。
成長用溶液を被覆することにより、極めて薄い成長用溶
液層の基板結晶上への均一な接触保持を可能とし、それ
により４００Å以下の薄いエピタキシャル層の作製を可
能としたことを一つの特徴とするものである。そして、
さらに、所望厚みのエピタキシャル層が形成された後、
高速回転させて成長溶液を瞬間的に除去することにより
実質的に基板上から完全に除去し、それにより成長用溶
液の残留による悪影響のない均一性や急峻性の優れたエ
ピタキシャル層の作製を可能とした点を他の一つの特徴
とするものである。
（実施例）
以下、本発明を実施例により詳説するが、これにより本
発明は国定されるものではない。
発明は国定されるものではない。
第１図は、本発明の方法を実施する装置を示す概略図で
ある。図において（７）は基板ホルダー回転体、（８）
はこの回転体上に載置された円盤状の基板結晶、（９）
は成長用溶液ホルダー、αωはメツシュ状溶液射出口、
（１１）は成長用溶液、 （１２）はソース結晶、
（１３）は溶液射出用押し棒、 （１４）は廃液溜。
ある。図において（７）は基板ホルダー回転体、（８）
はこの回転体上に載置された円盤状の基板結晶、（９）
は成長用溶液ホルダー、αωはメツシュ状溶液射出口、
（１１）は成長用溶液、 （１２）はソース結晶、
（１３）は溶液射出用押し棒、 （１４）は廃液溜。
（１５）は厚さＤで基板結晶（８）上に被覆された成長
用溶液層である。
用溶液層である。
なお、これら各装置は高真空に説気されかつ水素等の還
元性のガス雰囲気の高温加熱炉中に設定されており、回
転体（７）や各構成材は主としてグラファイトからなり
高温加熱に耐えうるように設定されてなる。また基板結
晶（８）は例えば、単結晶ウェハ、成長用溶液（１１）
は例えばＩｎ、Ｇａ等の溶融物を溶媒とし、溶質として
Ｐ、Ａｓ、、６／を等を用い、ことに溶媒に対するヘテ
ロ成分を飽和状態で含む溶融溶液が挙げられる。また、
ソース結晶（１２）としては溶質物質又は溶質物質を含
む各種結晶（ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＧａＰ等）が挙げられ
る。
元性のガス雰囲気の高温加熱炉中に設定されており、回
転体（７）や各構成材は主としてグラファイトからなり
高温加熱に耐えうるように設定されてなる。また基板結
晶（８）は例えば、単結晶ウェハ、成長用溶液（１１）
は例えばＩｎ、Ｇａ等の溶融物を溶媒とし、溶質として
Ｐ、Ａｓ、、６／を等を用い、ことに溶媒に対するヘテ
ロ成分を飽和状態で含む溶融溶液が挙げられる。また、
ソース結晶（１２）としては溶質物質又は溶質物質を含
む各種結晶（ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＧａＰ等）が挙げられ
る。
回転体（７）は基板結晶（８）がその水平面内で重心を
中心として一軸回転するように常に回転させておきメツ
シュ状射出口（１１から、溶質で飽和した清浄な成長用
溶液を基板結晶上に射出する。回転体（７）の回転数を
変化させることにより、成長速度を制御したり、成長を
停止させることができる。即ち、溶液の表面張力と回転
の遠心力の関係から、回転角速度が大きくなる程、基板
上に射出された溶液へ １ の厚さＤは薄くなり基板面内で均一な厚さ
となる。
中心として一軸回転するように常に回転させておきメツ
シュ状射出口（１１から、溶質で飽和した清浄な成長用
溶液を基板結晶上に射出する。回転体（７）の回転数を
変化させることにより、成長速度を制御したり、成長を
停止させることができる。即ち、溶液の表面張力と回転
の遠心力の関係から、回転角速度が大きくなる程、基板
上に射出された溶液へ １ の厚さＤは薄くなり基板面内で均一な厚さ
となる。
このようにして、Ｄを例えば０．５ｆｌ以下にすること
が可能となる。従って従来困難であった４００Å以下の
エピタキシャル結晶層の作製が可能となる。
が可能となる。従って従来困難であった４００Å以下の
エピタキシャル結晶層の作製が可能となる。
なお、エピタキシャル成長は基板結晶への成長用溶液の
膜厚調整後、高温加熱炉の温度を冷却して溶質ごとにヘ
テロ成分を過飽和状態にすることにより行なうが、この
成長の間、基板結晶の回転は継続して行なってもよいが
、場合によっては停止して行なってもよい。通常、回転
を定速で継続して行ないかつ成長用溶液も継続して基板
上に射出して動的な厚みの平衡状態下で行なうのが好ま
しい。
膜厚調整後、高温加熱炉の温度を冷却して溶質ごとにヘ
テロ成分を過飽和状態にすることにより行なうが、この
成長の間、基板結晶の回転は継続して行なってもよいが
、場合によっては停止して行なってもよい。通常、回転
を定速で継続して行ないかつ成長用溶液も継続して基板
上に射出して動的な厚みの平衡状態下で行なうのが好ま
しい。
所定厚みのエピタキシャル膜が成長した後、基板結晶（
８）を回転体（７）の回転角速度を上昇して更に高速で
回転させると基板上の被覆状態の溶液は遠心力により瞬
間的に完全に飛ばされ、周囲の廃液溜（１４）に回収さ
れる。これによりエピタキシャル成長を迅速にかつ理想
的に停止することができ均一なエピタキシャル層が基板
結晶上に形成されることとなる。
８）を回転体（７）の回転角速度を上昇して更に高速で
回転させると基板上の被覆状態の溶液は遠心力により瞬
間的に完全に飛ばされ、周囲の廃液溜（１４）に回収さ
れる。これによりエピタキシャル成長を迅速にかつ理想
的に停止することができ均一なエピタキシャル層が基板
結晶上に形成されることとなる。
多層のエピタキシャル結晶膜を意図する際にはさらに、
別の溶液ホルダーから異なった組成の成長用溶液を基板
上に射出し前と同様なエピタキシ、ヤル成長を行う。こ
の様にして多層成長が行われ、各層の界面での組成の変
化も溶液の基板上への残留がないので非常に急峻なもの
となる。また、各層の成長時の回転速度を変化させると
、溶液の厚さＤの変化に応じて成長速度を変化させるこ
とができる。
別の溶液ホルダーから異なった組成の成長用溶液を基板
上に射出し前と同様なエピタキシ、ヤル成長を行う。こ
の様にして多層成長が行われ、各層の界面での組成の変
化も溶液の基板上への残留がないので非常に急峻なもの
となる。また、各層の成長時の回転速度を変化させると
、溶液の厚さＤの変化に応じて成長速度を変化させるこ
とができる。
なお、第３図に、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ層をＬＰＥ
法により８００℃で成長させる場合のＧａ溶液の厚さＤ
をパラメータとした成長層厚ｄと成長時間りとの関係の
計算例を示す。Ｄ≧ｌ ｍｍの場合は４００Å以下の薄
膜を制御して作るのは困難であるが、Ｄ≦０．５順の場
合、４００Å以下を制御性良く成長でき、更に、Ｄ≦０
．１ｆｌとすると１００Å以下の薄層成長も可能となる
。従って、前述のごとく、０．５額以下の成長用溶液の
膜厚設定が容易に可能な本発明の方法によれば、４００
Å以下のエピタキシャル層を簡便に形成することができ
る。
法により８００℃で成長させる場合のＧａ溶液の厚さＤ
をパラメータとした成長層厚ｄと成長時間りとの関係の
計算例を示す。Ｄ≧ｌ ｍｍの場合は４００Å以下の薄
膜を制御して作るのは困難であるが、Ｄ≦０．５順の場
合、４００Å以下を制御性良く成長でき、更に、Ｄ≦０
．１ｆｌとすると１００Å以下の薄層成長も可能となる
。従って、前述のごとく、０．５額以下の成長用溶液の
膜厚設定が容易に可能な本発明の方法によれば、４００
Å以下のエピタキシャル層を簡便に形成することができ
る。
なお、上記に＋ＦＩＩ示した本発明の方法は酸素還元性
の水素雰囲気中高温で動作しているが、結晶の構成原子
の中で、揮発しやすい原子の蒸気圧をかけた状態で成長
させれば、結晶中の空格子点の発生を防止することがで
き、より良質の結晶にすることができる。
の水素雰囲気中高温で動作しているが、結晶の構成原子
の中で、揮発しやすい原子の蒸気圧をかけた状態で成長
させれば、結晶中の空格子点の発生を防止することがで
き、より良質の結晶にすることができる。
（ハ）発明の効果
以上述べたごとく本発明の方法によれば、薄膜でかつ均
一性や急峻性の優れたエピタキシャル結晶膜を簡便に製
造することができる。そしてことに大形の基板結晶上に
均一な厚さの多層エピタキシャル層を成長することがで
き、その層厚も１００Å以下に薄（することも可能であ
る。
一性や急峻性の優れたエピタキシャル結晶膜を簡便に製
造することができる。そしてことに大形の基板結晶上に
均一な厚さの多層エピタキシャル層を成長することがで
き、その層厚も１００Å以下に薄（することも可能であ
る。
さらに本発明の方法によれば、基板結晶の表面には成長
用溶液のみが接触するだけであるので、従来のスライド
式ボードを用いた方法のごとき移動操作による表面の欠
陥を生じることもない。
用溶液のみが接触するだけであるので、従来のスライド
式ボードを用いた方法のごとき移動操作による表面の欠
陥を生じることもない。
そして、本発明の方法の採用により、ＬＰＥ法では従来
不可能であった量子井戸半導体レーザ等のデバイスが製
造可能である。
不可能であった量子井戸半導体レーザ等のデバイスが製
造可能である。
第１図は本発明の製造方法に用いる装置の−例を示す概
略図、第２図は従来のＬＰＥ法によるエピタキシャル結
晶膜の製造方法を例示説明するための装置概略図、第３
図はＧａＡｓエピタキシャル層の成長速度のＧａ溶液の
厚みＤに対する依存性を示すグラフである。 （１）−・一基板ホルダー、（２）−・スライダー、（
３）−・基板結晶、（４）−・成長用溶液、（５）−ソ
ース結晶、（６１−重し、（７１一基板ホルダー回転体
、（８）・一基板結晶、（９）・・・成長用溶液ホルダ
ー、α０）−メツシュ状溶液射出口、（１１）・・−成
長用溶液、（１２）〜ソース結晶、（１３）・−溶液射
出用押し棒、（１４）・−廃液溜、（１５）・・−・・
基板上に被覆された溶液。 第 １ 図 １２ｓ
略図、第２図は従来のＬＰＥ法によるエピタキシャル結
晶膜の製造方法を例示説明するための装置概略図、第３
図はＧａＡｓエピタキシャル層の成長速度のＧａ溶液の
厚みＤに対する依存性を示すグラフである。 （１）−・一基板ホルダー、（２）−・スライダー、（
３）−・基板結晶、（４）−・成長用溶液、（５）−ソ
ース結晶、（６１−重し、（７１一基板ホルダー回転体
、（８）・一基板結晶、（９）・・・成長用溶液ホルダ
ー、α０）−メツシュ状溶液射出口、（１１）・・−成
長用溶液、（１２）〜ソース結晶、（１３）・−溶液射
出用押し棒、（１４）・−廃液溜、（１５）・・−・・
基板上に被覆された溶液。 第 １ 図 １２ｓ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板結晶上に、エピタキシャル成長を意図する物質
を溶質として含む熔融液を接触させ、冷却を行なつて該
基板結晶上にエピタキシャル層を形成させる液相エピタ
キシャル成長法において、 基板結晶を水平回転させ、この回転中の基板結晶上に所
定の溶融液を被覆し、冷却を行なつてエピタキシャル成
長を行ない、所定時間後に該結晶基板を高速回転させて
溶融液を遠心力により除去してエピタキシャル成長を停
止させることを特徴とするエピタキシャル層の製造方法
。 ２、多層エピタキシャルの製造に用いられる特許請求の
範囲第１項記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23909384A JPS61116829A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | エピタキシヤル層の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23909384A JPS61116829A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | エピタキシヤル層の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61116829A true JPS61116829A (ja) | 1986-06-04 |
Family
ID=17039707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23909384A Pending JPS61116829A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | エピタキシヤル層の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61116829A (ja) |
-
1984
- 1984-11-13 JP JP23909384A patent/JPS61116829A/ja active Pending
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