JPH0139999B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0139999B2 JPH0139999B2 JP14532581A JP14532581A JPH0139999B2 JP H0139999 B2 JPH0139999 B2 JP H0139999B2 JP 14532581 A JP14532581 A JP 14532581A JP 14532581 A JP14532581 A JP 14532581A JP H0139999 B2 JPH0139999 B2 JP H0139999B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solution
- growth
- composition
- layer
- contact
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
- C30B19/10—Controlling or regulating
- C30B19/103—Current controlled or induced growth
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は液相エピタキシヤル成長により形成さ
れる成長層の組成の制御および厚膜成長方法に関
する。
れる成長層の組成の制御および厚膜成長方法に関
する。
液相エピタキシヤル（以下LPEと略称する）
成長法によつてアルミニウム（Al）を含む化合
物を成長せしめる場合に、溶液中に溶解するAl
の量が非常に少く、また分配係数が非常に大きい
ために成長層近傍で溶液のAl濃度不足を生じて
成長速度を遅くすることを余儀なくされ、或いは
全溶液中のAl濃度の急激な減少を招いて成長層
の厚さが制限される。
成長法によつてアルミニウム（Al）を含む化合
物を成長せしめる場合に、溶液中に溶解するAl
の量が非常に少く、また分配係数が非常に大きい
ために成長層近傍で溶液のAl濃度不足を生じて
成長速度を遅くすることを余儀なくされ、或いは
全溶液中のAl濃度の急激な減少を招いて成長層
の厚さが制限される。
具体的にInP基板上へのAlxGayIn1−ｘ−yAs
四元化合物のLPE成長を例として説明する。InP
基板からのＰの解難が700℃以上で大きくなるこ
とを考慮して成長温度を700℃とするとき、
AlxGayIn1−ｘ−yAsの成長溶液中のAlのモル分
率は最大Xl Al＝0.0002に止まり、LPE成長により
溶液中のAl濃度が急激に低下して成長層の厚さ
は0.4μm程度が限度となる。仮に成長温度を800
℃まで上昇せしめてAlの溶解量を増加しても、
成長層の厚さは1μm程度が限度である。半導体受
光素子の光吸収層等を対象とする場合にはこの程
度の厚さでは不足であつて、良好な受光素子を構
成することができない。
四元化合物のLPE成長を例として説明する。InP
基板からのＰの解難が700℃以上で大きくなるこ
とを考慮して成長温度を700℃とするとき、
AlxGayIn1−ｘ−yAsの成長溶液中のAlのモル分
率は最大Xl Al＝0.0002に止まり、LPE成長により
溶液中のAl濃度が急激に低下して成長層の厚さ
は0.4μm程度が限度となる。仮に成長温度を800
℃まで上昇せしめてAlの溶解量を増加しても、
成長層の厚さは1μm程度が限度である。半導体受
光素子の光吸収層等を対象とする場合にはこの程
度の厚さでは不足であつて、良好な受光素子を構
成することができない。
前記例のみならず、LPE成長法においては固
相の成長に伴なつて溶液成分のモル分率は次第に
変化し、成長層の組成も溶液成分の変化に応じて
変化する。従来技術においては、溶液の組成、成
長開始温度、過冷却度、冷却速度及び成長時間等
の選択を成長層の組成変化への対応手段としてい
るが、成長層の組成分布を制御し或いは所望の組
成及び厚さを有する成長層を得るための方法とし
ては極めて不充分である。
相の成長に伴なつて溶液成分のモル分率は次第に
変化し、成長層の組成も溶液成分の変化に応じて
変化する。従来技術においては、溶液の組成、成
長開始温度、過冷却度、冷却速度及び成長時間等
の選択を成長層の組成変化への対応手段としてい
るが、成長層の組成分布を制御し或いは所望の組
成及び厚さを有する成長層を得るための方法とし
ては極めて不充分である。
本発明はLPE成長により形成される成長層の
組成を制御し、更に所望の組成及び厚さを有する
成長層を得ることを目的とする。
組成を制御し、更に所望の組成及び厚さを有する
成長層を得ることを目的とする。
本発明の前記目的は、エレクトロエピタキシ法
において溶液の少くとも一成分を含む物質よりな
る電極を溶液に接触させ、基板と該電極との間の
溶液を介する電流によつて、溶液への該成分の溶
解、従つて溶液中の該成分の濃度をエピタキシヤ
ル成長中に制御することによつて達成される。
において溶液の少くとも一成分を含む物質よりな
る電極を溶液に接触させ、基板と該電極との間の
溶液を介する電流によつて、溶液への該成分の溶
解、従つて溶液中の該成分の濃度をエピタキシヤ
ル成長中に制御することによつて達成される。
本発明を実施例により図面を参照して具体的に
説明する。図はInP基板上にAlxIn1−xAs三元化
合物を本発明の方法により成長させる実施例を示
す模式図である。図において、１はボートの固定
部、２はボートのスライダであつていずれもカー
ボンよりなり、３は硼素窒化物（Boron Nitride
＝BN）よりなる絶縁層である。ボートの固定部
１に挿入された電極４はボートの固定部１に電気
的に接触し、引出導線に接続される。更にボート
の固定部１の上面の凹部にInP基板５が収容され
ている。
説明する。図はInP基板上にAlxIn1−xAs三元化
合物を本発明の方法により成長させる実施例を示
す模式図である。図において、１はボートの固定
部、２はボートのスライダであつていずれもカー
ボンよりなり、３は硼素窒化物（Boron Nitride
＝BN）よりなる絶縁層である。ボートの固定部
１に挿入された電極４はボートの固定部１に電気
的に接触し、引出導線に接続される。更にボート
の固定部１の上面の凹部にInP基板５が収容され
ている。
AlxIn1−yAs三元化合物のLPE成長層形成時に
は、溶液６がInP基板５に図の如く接する位置に
スライダ２が位置し、溶液６はAl−As−In三元
溶液である。
は、溶液６がInP基板５に図の如く接する位置に
スライダ２が位置し、溶液６はAl−As−In三元
溶液である。
本実施例においては、図に示す如く、固相Al
７及びInAs結晶８が溶液６に接触してその上に
置かれ、かつそれぞれ独立して引出導線９及び
９′が接続されている。本実施例のAl７は断面が
円形の棒状であつてその側面はアルミナ
（Al2O3）円筒に包まれて、溶液６に接する面は
その下端面に限られ、更にAl７が溶液６中に溶
解するに伴つて円筒内の溶液面が上昇して、常に
Al７の一定面積が溶液に接する構造として制御
を容易確実にしている。
７及びInAs結晶８が溶液６に接触してその上に
置かれ、かつそれぞれ独立して引出導線９及び
９′が接続されている。本実施例のAl７は断面が
円形の棒状であつてその側面はアルミナ
（Al2O3）円筒に包まれて、溶液６に接する面は
その下端面に限られ、更にAl７が溶液６中に溶
解するに伴つて円筒内の溶液面が上昇して、常に
Al７の一定面積が溶液に接する構造として制御
を容易確実にしている。
LPE成長開始前の溶液を形成する材料の混合
物はIn：InAs：Al＝5.9695g：1.0g：0.00029gの
否率とし、その他に前記の如きAl７、InAs結晶
８及びInP基板５を配置する。図に示す装置全体
を反応管内に収容し、純水素を流しつつ温度を上
昇させて前記混合物を溶解し、650℃に到達すれ
ば、以後は成長終了までこの温度に保つ。650℃
に到達30分後にボートのスライダ２をスライドし
てInP基板５上に溶液６を導き、両者を接触させ
る。
物はIn：InAs：Al＝5.9695g：1.0g：0.00029gの
否率とし、その他に前記の如きAl７、InAs結晶
８及びInP基板５を配置する。図に示す装置全体
を反応管内に収容し、純水素を流しつつ温度を上
昇させて前記混合物を溶解し、650℃に到達すれ
ば、以後は成長終了までこの温度に保つ。650℃
に到達30分後にボートのスライダ２をスライドし
てInP基板５上に溶液６を導き、両者を接触させ
る。
InP基板５に溶液６を接触させると同時に、ボ
ートの固定部１側を正（プラス）、Al７及びInAs
８側を負（マイナス）の極性として、InP基板５
−溶液６−Al７間及びInP基板５−溶液６−InAs
８間に電流を通ずる。Al７とInAs８とは電気的
に独立してそれぞれ別個に電流値を制御すること
が可能であつて、電流値に対応してAl７或いは
InAs８の溶液６への溶解速度が定まる。
ートの固定部１側を正（プラス）、Al７及びInAs
８側を負（マイナス）の極性として、InP基板５
−溶液６−Al７間及びInP基板５−溶液６−InAs
８間に電流を通ずる。Al７とInAs８とは電気的
に独立してそれぞれ別個に電流値を制御すること
が可能であつて、電流値に対応してAl７或いは
InAs８の溶液６への溶解速度が定まる。
Al７或いはInAs８の溶解と同時に、InP基板５
上にAlInAs結晶がエレクトロエピタキシ成長す
るが、このAlInAs三元成長層の組成は溶液６へ
のAl７或いはInAs８の溶解速度即ち夫々を通ず
る電流によつて制御することが可能である。本実
施例においては、InP基板５の単位面積につい
て、InAs８側10A/cm2、Al側0.1A/cm2として、20
分間のエレクトロエピタキシ成長により約2μmの
厚さのAl0.5In0.5As成長層を得た。
上にAlInAs結晶がエレクトロエピタキシ成長す
るが、このAlInAs三元成長層の組成は溶液６へ
のAl７或いはInAs８の溶解速度即ち夫々を通ず
る電流によつて制御することが可能である。本実
施例においては、InP基板５の単位面積につい
て、InAs８側10A/cm2、Al側0.1A/cm2として、20
分間のエレクトロエピタキシ成長により約2μmの
厚さのAl0.5In0.5As成長層を得た。
前記実施例の如き本発明によるエレクトロエピ
タキシ成長法においては、従来のLPE成長法の
如き溶液成分濃度の時間的変化を無くし、成長層
の組成を均一にすることが可能である。又この結
果として従来のLPE成長法によつては成長不可
能であつた厚さの成長層を得ることも可能であ
る。
タキシ成長法においては、従来のLPE成長法の
如き溶液成分濃度の時間的変化を無くし、成長層
の組成を均一にすることが可能である。又この結
果として従来のLPE成長法によつては成長不可
能であつた厚さの成長層を得ることも可能であ
る。
更に電流をエレクトロエピタキシ成長中に故意
に変化することによつて溶液成分の濃度を時間的
に変化させて、成長層の厚さ方向に組成の変化を
与えること、又は必要に応じて溶液成分元よりな
る電極の移動を付加して溶液従つて成長層を構成
する元素数を増減することも可能である。
に変化することによつて溶液成分の濃度を時間的
に変化させて、成長層の厚さ方向に組成の変化を
与えること、又は必要に応じて溶液成分元よりな
る電極の移動を付加して溶液従つて成長層を構成
する元素数を増減することも可能である。
又、前記実施例においては成長層形成中の温度
を一定温度に保つたが、従来のLPE成長法と同
様の温度制御を付加することも可能である。
を一定温度に保つたが、従来のLPE成長法と同
様の温度制御を付加することも可能である。
本発明は以上説明した如く、エレクトロエピタ
キシ法において、溶液の少くとも一成分を含む物
質よりなる電極を溶液に接触させ、基板と該電極
との間に溶液を介する電流を通じ、溶液への該成
分の溶解、従つて成長層の組成を該電流によつて
制御するものであつて、例えば化合物半導体によ
るダブルヘテロ構造の形成等のエピタキシヤル成
長層の形成に大きい効果を有する。
キシ法において、溶液の少くとも一成分を含む物
質よりなる電極を溶液に接触させ、基板と該電極
との間に溶液を介する電流を通じ、溶液への該成
分の溶解、従つて成長層の組成を該電流によつて
制御するものであつて、例えば化合物半導体によ
るダブルヘテロ構造の形成等のエピタキシヤル成
長層の形成に大きい効果を有する。
図面は本発明の実施例を示す模式図である。
図において、１はボートの固定部、２はボート
のスライダ、３は絶縁層、４は電極、５はInP基
板、６は溶液、７はAl、８はInAs、９及び９′は
引出導線を示す。
のスライダ、３は絶縁層、４は電極、５はInP基
板、６は溶液、７はAl、８はInAs、９及び９′は
引出導線を示す。
Claims (1)
- １ 二以上の元素を含む溶液を基板結晶表面に接
触させ、該溶液の成分元素よりなる成長層を形成
するエピタキシヤル成長方法において、該成分元
素の少くとも一を含む物質よりなる電極を該溶液
に接触させ、該基板と該電極との間に該溶液を介
する電流を通じ、前記成長層の組成を該電流によ
り制御することを特徴とするエピタキシヤル成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14532581A JPS5845193A (ja) | 1981-09-14 | 1981-09-14 | エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14532581A JPS5845193A (ja) | 1981-09-14 | 1981-09-14 | エピタキシヤル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5845193A JPS5845193A (ja) | 1983-03-16 |
| JPH0139999B2 true JPH0139999B2 (ja) | 1989-08-24 |
Family
ID=15382546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14532581A Granted JPS5845193A (ja) | 1981-09-14 | 1981-09-14 | エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5845193A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6065799A (ja) * | 1983-09-19 | 1985-04-15 | Fujitsu Ltd | 結晶成長方法 |
-
1981
- 1981-09-14 JP JP14532581A patent/JPS5845193A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5845193A (ja) | 1983-03-16 |
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