JPH0226887A - 液相エピタキャル成長方法 - Google Patents
液相エピタキャル成長方法Info
- Publication number
- JPH0226887A JPH0226887A JP17747988A JP17747988A JPH0226887A JP H0226887 A JPH0226887 A JP H0226887A JP 17747988 A JP17747988 A JP 17747988A JP 17747988 A JP17747988 A JP 17747988A JP H0226887 A JPH0226887 A JP H0226887A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- growth
- liquid phase
- epitaxial growth
- phase epitaxial
- 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.)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、化合物半導体結晶成長等に用いられる液相エ
ピタキシャル成長方法に関するものである。
ピタキシャル成長方法に関するものである。
液相エピタキシャル成長法は、特に化合物半導体のエピ
タキシャル結晶を成長させる方法の中で最も簡便な方法
であり、小面積ながら良質の結晶を得ることができる。
タキシャル結晶を成長させる方法の中で最も簡便な方法
であり、小面積ながら良質の結晶を得ることができる。
この方法は、基本的にはＩｎ、 Ｇａなどの低融点金属
の溶媒に溶質を所定の温度で溶解させかつほぼ飽和させ
一定時間保持した後、この融液を徐冷することによって
溶解度が低下し、その温度降下幅に相当する過剰溶質を
結晶としてＩｎＰ ＸＧａＡｓ等の基板上に析出させ、
ＩｎＰ 、 ＩｎＧａＡｓＰなどのエピタキシャル結晶
を得るものである。
の溶媒に溶質を所定の温度で溶解させかつほぼ飽和させ
一定時間保持した後、この融液を徐冷することによって
溶解度が低下し、その温度降下幅に相当する過剰溶質を
結晶としてＩｎＰ ＸＧａＡｓ等の基板上に析出させ、
ＩｎＰ 、 ＩｎＧａＡｓＰなどのエピタキシャル結晶
を得るものである。
この方法によって得られるエピタキシャル結晶の特性、
即ち不純物濃度、移動度等の電気的特性および結晶性は
、溶媒等の原料が高純度であることのみならずＩｎＰ
、、 ＧａＡｓなどの溶質、成長に用いるボートなどに
吸着した酸素、水分等の不純物の存在に大きく依存する
ことが知られている。
即ち不純物濃度、移動度等の電気的特性および結晶性は
、溶媒等の原料が高純度であることのみならずＩｎＰ
、、 ＧａＡｓなどの溶質、成長に用いるボートなどに
吸着した酸素、水分等の不純物の存在に大きく依存する
ことが知られている。
原料の高純度化のために、あるいはこれらの不純物の除
去のために、通常、溶質や成長融液を含んだ成長用ボー
ト等を極めて長時間の間アルゴン、窒素などの不活性ガ
スまたは水素ガス中で高温熱処理する必要がある。
去のために、通常、溶質や成長融液を含んだ成長用ボー
ト等を極めて長時間の間アルゴン、窒素などの不活性ガ
スまたは水素ガス中で高温熱処理する必要がある。
例えば、ＩｎＰ基板上にＩｎＰを液相エピタキうノヤル
成長法によって結晶成長させる場合、その結晶のキャリ
ア濃度を５×１０′６原子ｃｍ−’程度とするためには
、予めＩｎ融液を７００°Ｃで約１０時間水素ガスを流
しなからベーキング熱処理をする（特公昭６１−１２３
６９号公報参照）。このベーキングが終了し、冷却した
後、原料を所定のボートに入れ装置中で再び昇温し、高
温である一定時間保持してからエピタキシャル成長を行
なわせる。
成長法によって結晶成長させる場合、その結晶のキャリ
ア濃度を５×１０′６原子ｃｍ−’程度とするためには
、予めＩｎ融液を７００°Ｃで約１０時間水素ガスを流
しなからベーキング熱処理をする（特公昭６１−１２３
６９号公報参照）。このベーキングが終了し、冷却した
後、原料を所定のボートに入れ装置中で再び昇温し、高
温である一定時間保持してからエピタキシャル成長を行
なわせる。
以上のように従来の方法は、長時間にわたる高温熱処理
が必要なため生産性が悪く、大量の電力と高純度ガスを
消費するという欠点がある。
が必要なため生産性が悪く、大量の電力と高純度ガスを
消費するという欠点がある。
また、原料のベーキング後これらの原料を用いてエピタ
キシャル成長させる場合、原料等を成長装置に入れる時
の取扱いなどによって成長用ボートや溶媒に吸着する酸
素、水分等の不純物の量が異るために、予め決めた一定
の時間の高温熱処理を施しても所望の不純物濃度の結晶
が得られなく、再現性が悪い場合がある。
キシャル成長させる場合、原料等を成長装置に入れる時
の取扱いなどによって成長用ボートや溶媒に吸着する酸
素、水分等の不純物の量が異るために、予め決めた一定
の時間の高温熱処理を施しても所望の不純物濃度の結晶
が得られなく、再現性が悪い場合がある。
これに加えて、成長用ボート等に吸着した酸素や水分な
どの不純物が十分に除去されないまま高温へ昇温を開始
すると、この昇温中にこれらの不純物が局所的に高濃度
となって集まり、これらの分子が成長融液に混入する。
どの不純物が十分に除去されないまま高温へ昇温を開始
すると、この昇温中にこれらの不純物が局所的に高濃度
となって集まり、これらの分子が成長融液に混入する。
このため成長融液が汚染され、これらの不純物分子の除
去のために更に長時間の熱処理が必要となるという欠点
がある。
去のために更に長時間の熱処理が必要となるという欠点
がある。
本発明は液相エピタキシャル成長方法における、上述の
ような課題を解決しようとするものである。
ような課題を解決しようとするものである。
本発明は以上の課題を解決するために、融点が８０℃以
上の金属を溶媒とする液相エピタキシャル成長方法にお
いて、前記成長工程に用いるボート、溶質、結晶基板お
よび溶媒金属を、不活性ガスまたは水素ガスの気流中で
８０”Ｃ以上かつ前記溶媒金属の融点以下の温度で第１
の熱処理を行い、引き続いて、溶解もしくはベーキング
のために前記溶媒金属の融点以上の温度で第２の熱処理
を行う。
上の金属を溶媒とする液相エピタキシャル成長方法にお
いて、前記成長工程に用いるボート、溶質、結晶基板お
よび溶媒金属を、不活性ガスまたは水素ガスの気流中で
８０”Ｃ以上かつ前記溶媒金属の融点以下の温度で第１
の熱処理を行い、引き続いて、溶解もしくはベーキング
のために前記溶媒金属の融点以上の温度で第２の熱処理
を行う。
この第１の熱処理は不純物ガス濃度が充分に低下するま
で行い、その不純物ガス濃度の低下を検知した後そのま
ま温度を上げて第２の熱処理を行うことが望ましい。ま
た、第１の熱処理温度の下限は、好ましくは水の沸点で
ある１００’Ｃ以上であるとよい。
で行い、その不純物ガス濃度の低下を検知した後そのま
ま温度を上げて第２の熱処理を行うことが望ましい。ま
た、第１の熱処理温度の下限は、好ましくは水の沸点で
ある１００’Ｃ以上であるとよい。
ここで第２の熱処理とはベーキングのほが、液相エピタ
キシャル成長のために所定の温度にし徐冷を開始するま
で所定の時間保持することも含む。
キシャル成長のために所定の温度にし徐冷を開始するま
で所定の時間保持することも含む。
本発明による液相エピタキシャル成長方法によると、第
１の熱処理によって成長用ボートなどの成長系内に吸着
した酸素、水分等の不純物を十分に除去することができ
るので、引き続いて行う第２の熱処理による効果の再現
性がよくなり、また第２の熱処理の時間も短縮できる。
１の熱処理によって成長用ボートなどの成長系内に吸着
した酸素、水分等の不純物を十分に除去することができ
るので、引き続いて行う第２の熱処理による効果の再現
性がよくなり、また第２の熱処理の時間も短縮できる。
本発明の実施例を第１図および第２図を参照しながら説
明する。
明する。
本実施例ではＩｎＰＯ液相エピタキシャル成長の場合を
例とし、成長溶媒としてＩｎ、溶質としてｌｎＰ ％お
よび結晶基板としてＩｎＰ基板をそれぞれ第１図に示す
成長用グラファイトボート１の所定の位置に入れ、この
ボート１を石英製反応管２の中に配置する。次に、この
管の中を排気し１Ｏ−５Ｐａ以下とし、その後水素を置
換し、２６／分の速度で水素を流す。Ｉｎの融点は約１
５５℃であるので、第１図に示す加熱炉３によって成長
用グラファイトボート１を、第２図に示す温度プログラ
ムのように、第１の熱処理として１３０°Ｃにして後述
する酸素濃度がｏ、ｏ５ｐｐｍ以下となるまで約１時間
保持する。しかる後に、第２の熱処理として６８５°Ｃ
まで昇温し１〜２時間保つ。この後、０．４５℃／分の
冷却速度で徐冷を開始し、所定の温度範囲で結晶基板に
ＩｎＰをエピタキシャル成長させる。
例とし、成長溶媒としてＩｎ、溶質としてｌｎＰ ％お
よび結晶基板としてＩｎＰ基板をそれぞれ第１図に示す
成長用グラファイトボート１の所定の位置に入れ、この
ボート１を石英製反応管２の中に配置する。次に、この
管の中を排気し１Ｏ−５Ｐａ以下とし、その後水素を置
換し、２６／分の速度で水素を流す。Ｉｎの融点は約１
５５℃であるので、第１図に示す加熱炉３によって成長
用グラファイトボート１を、第２図に示す温度プログラ
ムのように、第１の熱処理として１３０°Ｃにして後述
する酸素濃度がｏ、ｏ５ｐｐｍ以下となるまで約１時間
保持する。しかる後に、第２の熱処理として６８５°Ｃ
まで昇温し１〜２時間保つ。この後、０．４５℃／分の
冷却速度で徐冷を開始し、所定の温度範囲で結晶基板に
ＩｎＰをエピタキシャル成長させる。
不純物の中で、特に酸素は、反応管の中を流れこれから
出てくる水素ガス中の酸素濃度をモニターすることによ
って成長系から除去されたかを知ることができる。この
モニターの結果によると、低温（１３０°Ｃ）で１時間
の第１の熱処理を施した後、更に温度を上げても水素ガ
ス中の酸素濃度は上昇しないので、この第１の熱処理に
よって成長用ボード等の成長系から酸素を十分に除去で
きたことがわかった。
出てくる水素ガス中の酸素濃度をモニターすることによ
って成長系から除去されたかを知ることができる。この
モニターの結果によると、低温（１３０°Ｃ）で１時間
の第１の熱処理を施した後、更に温度を上げても水素ガ
ス中の酸素濃度は上昇しないので、この第１の熱処理に
よって成長用ボード等の成長系から酸素を十分に除去で
きたことがわかった。
本発明による第１の熱処理の効果を確認するために、こ
の第１の熱処理を行なわずそれ以外は第２図に示す温度
プログラムと同じ条件で液相エピタキシャル成長させた
場合、および第２図の温度プログラムに従って第１の熱
処理を行い液相エピタキシャル成長させた場合に得られ
たそれぞれのＩｎＰ結晶について、キャリア移動度を絶
対温度３００°にで測定した。その結果によると、前者
の場合は約３０００ ｃ＋ａ／Ｖｏｌｔ・秒であったが
、後者の本発明による方法の場合は約４５００ ｃｄ／
Ｖｏｌｔ・秒であった。これによって、不純物濃度がか
なり低くなっていることがわかったので、本発明におけ
る第１の熱処理は極めて大きな効果があるという結論を
得た。
の第１の熱処理を行なわずそれ以外は第２図に示す温度
プログラムと同じ条件で液相エピタキシャル成長させた
場合、および第２図の温度プログラムに従って第１の熱
処理を行い液相エピタキシャル成長させた場合に得られ
たそれぞれのＩｎＰ結晶について、キャリア移動度を絶
対温度３００°にで測定した。その結果によると、前者
の場合は約３０００ ｃ＋ａ／Ｖｏｌｔ・秒であったが
、後者の本発明による方法の場合は約４５００ ｃｄ／
Ｖｏｌｔ・秒であった。これによって、不純物濃度がか
なり低くなっていることがわかったので、本発明におけ
る第１の熱処理は極めて大きな効果があるという結論を
得た。
なお、本実施例おいては液相エピタキシャル成長を行う
場合に低温での第１の熱処理を行い、上述のような効果
を得ているが、成長用の原料を精製するためのベーキン
グ直前に同様の低温での熱処理を行えば、同様の不純物
除去の効果が得られ、高温でのベーキング時間の短縮を
はかれる。
場合に低温での第１の熱処理を行い、上述のような効果
を得ているが、成長用の原料を精製するためのベーキン
グ直前に同様の低温での熱処理を行えば、同様の不純物
除去の効果が得られ、高温でのベーキング時間の短縮を
はかれる。
本発明は上述のような構成としているので、液相エピタ
キシャル成長法における成長融液の純化あるいは成長用
原料の精製を、低温での第１の熱処理を施すことによっ
て一定の短時間で行うことができ、その得られるエピタ
キシャル結晶は一定の優れた特性を有する。
キシャル成長法における成長融液の純化あるいは成長用
原料の精製を、低温での第１の熱処理を施すことによっ
て一定の短時間で行うことができ、その得られるエピタ
キシャル結晶は一定の優れた特性を有する。
短時間でエピタキシャル成長が可能となり、結晶基板を
長い間高温にさらすことがなくなるので、結晶基板への
悪影響を少なくすることができる。
長い間高温にさらすことがなくなるので、結晶基板への
悪影響を少なくすることができる。
高純度エピタキシャル結晶を得るための液相エピタキシ
ャル成長工程に要する時間を大きく短縮でき生産性が向
上する。また、消費する電力、高純度ガスも少なくなる
ので経済的にも有利である。
ャル成長工程に要する時間を大きく短縮でき生産性が向
上する。また、消費する電力、高純度ガスも少なくなる
ので経済的にも有利である。
第１図は本実施例の液相エピタキシャル成長に用いた装
置の概略図、第２図は本実施例における液相エピタキシ
ャル成長工程の温度プログラム図である。 なお図面に用いた符号において、 １−・＝−−−−一一一−−−−成長用グラファイトポ
ート２−・−−−−一・−−−一−−−−−−石英製反
応管３−−一一一−−−−−−−−加熱炉 である。
置の概略図、第２図は本実施例における液相エピタキシ
ャル成長工程の温度プログラム図である。 なお図面に用いた符号において、 １−・＝−−−−一一一−−−−成長用グラファイトポ
ート２−・−−−−一・−−−一−−−−−−石英製反
応管３−−一一一−−−−−−−−加熱炉 である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 融点が８０℃以上の金属を溶媒とする液相エピタキシャ
ル成長方法において、 前記成長工程に用いるボート、溶質、結晶基板および溶
媒金属を、不活性ガスまたは水素ガスの気流中で８０℃
以上かつ前記溶媒金属の融点以下の温度で第１の熱処理
を行い、 引き続いて、溶解もしくはベーキングのために前記溶媒
金属の融点以上の温度で第２の熱処理を行うことを特徴
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 |
|---|---|---|---|
| JP17747988A JPH0226887A (ja) | 1988-07-16 | 1988-07-16 | 液相エピタキャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17747988A JPH0226887A (ja) | 1988-07-16 | 1988-07-16 | 液相エピタキャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0226887A true JPH0226887A (ja) | 1990-01-29 |
Family
ID=16031633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17747988A Pending JPH0226887A (ja) | 1988-07-16 | 1988-07-16 | 液相エピタキャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0226887A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6439898B1 (ja) * | 2017-07-04 | 2018-12-19 | 住友電気工業株式会社 | リン化インジウム単結晶体およびリン化インジウム単結晶基板 |
-
1988
- 1988-07-16 JP JP17747988A patent/JPH0226887A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6439898B1 (ja) * | 2017-07-04 | 2018-12-19 | 住友電気工業株式会社 | リン化インジウム単結晶体およびリン化インジウム単結晶基板 |
| WO2019009306A1 (ja) * | 2017-07-04 | 2019-01-10 | 住友電気工業株式会社 | リン化インジウム単結晶体およびリン化インジウム単結晶基板 |
| WO2019008662A1 (ja) * | 2017-07-04 | 2019-01-10 | 住友電気工業株式会社 | リン化インジウム単結晶体およびリン化インジウム単結晶基板 |
| JPWO2019009306A1 (ja) * | 2017-07-04 | 2019-07-04 | 住友電気工業株式会社 | リン化インジウム単結晶体およびリン化インジウム単結晶基板 |
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