JPH0477715B2 - - Google Patents
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- JPH0477715B2 JPH0477715B2 JP76288A JP76288A JPH0477715B2 JP H0477715 B2 JPH0477715 B2 JP H0477715B2 JP 76288 A JP76288 A JP 76288A JP 76288 A JP76288 A JP 76288A JP H0477715 B2 JPH0477715 B2 JP H0477715B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- growth
- melt
- crystal
- composition
- Prior art date
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- 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】
［産業上の利用分野］
本発明はGaAlAsの結晶成長に関し、特に溶質
を溶解したメルト内に一定の温度差を設け、高温
部より低温部に連続的に溶質を搬送して低温部で
結晶を成長させる温度差法によるGaAlAsの液相
エピタキシヤル結晶成長に関する。
を溶解したメルト内に一定の温度差を設け、高温
部より低温部に連続的に溶質を搬送して低温部で
結晶を成長させる温度差法によるGaAlAsの液相
エピタキシヤル結晶成長に関する。
［従来の技術］
Ga1-xAlxAsは結晶中の組成ｘ（AlAsの割合）
を変えることにより、そのバンドギヤツプエネル
ギを1.43eVから2.16eVまで変えることができる
混晶半導体である。そのためGa1-xAlxAsは赤外
光から可視光までの発光ダイオド（LED）の材
料として広く用いられている。例えば、波長
660nmの赤色LEDを得るには、発光層のｐ−
Ga1-xAlxAsのｘを約0.35、波長780nmのLEDを
得るにはｘを約0.15、波長850nmの赤外LEDを得
るにはｘを約0.01とすればよい。したがつて、
GaAlAsのLEDにおいては、目的とする発光波長
に応じてｐ−Ga1-xAlxAsのｘが決められる。ｎ
−Ga1-xAlxAsのｘも一定でなく、目的とする発
光波長に応じて決められる。ｎ−Ga1-xAlxAsの
ｘは、ｐ−Ga1-xAlxAs発光層に電子や正孔を閉
じ込めておくため、あるいは、ｐ−Ga1-xAlxAs
層での発光を吸収せず有効に結晶外まで導くため
に必要な値が選ばれる。たとえば、ｐ−Ga1-x
AlxAsのｘが0.35の場合、ｎ−Ga1-xAlxAsのｘは
0.6−0.85に選ばれる。
を変えることにより、そのバンドギヤツプエネル
ギを1.43eVから2.16eVまで変えることができる
混晶半導体である。そのためGa1-xAlxAsは赤外
光から可視光までの発光ダイオド（LED）の材
料として広く用いられている。例えば、波長
660nmの赤色LEDを得るには、発光層のｐ−
Ga1-xAlxAsのｘを約0.35、波長780nmのLEDを
得るにはｘを約0.15、波長850nmの赤外LEDを得
るにはｘを約0.01とすればよい。したがつて、
GaAlAsのLEDにおいては、目的とする発光波長
に応じてｐ−Ga1-xAlxAsのｘが決められる。ｎ
−Ga1-xAlxAsのｘも一定でなく、目的とする発
光波長に応じて決められる。ｎ−Ga1-xAlxAsの
ｘは、ｐ−Ga1-xAlxAs発光層に電子や正孔を閉
じ込めておくため、あるいは、ｐ−Ga1-xAlxAs
層での発光を吸収せず有効に結晶外まで導くため
に必要な値が選ばれる。たとえば、ｐ−Ga1-x
AlxAsのｘが0.35の場合、ｎ−Ga1-xAlxAsのｘは
0.6−0.85に選ばれる。
LEDの活性領域は通常基板結晶上にエピタキ
シヤル成長を行うことによつて作られる。基板結
晶としては、高価でなく大口径で結晶性の良いも
のが得られることが望ましい。Ga1-xAlxAs混晶
は組成ｘの全域にわたり、GaAs結晶との格子不
整合が少ない。そこで、大口径で良質の結晶が得
られるGaAsの基板上に良質のGa1-xAlxAsをエピ
タキシヤル成長することができる。これらの理由
によりGaAlAsは現在赤外光から赤色光までの高
輝度高出力の発光ダイオードとして多く用いられ
ている。このような発光デバイスとしてGa1-x
AlxAsを用いるとき、発光波長、外部発光効率等
の点から組成ｘを制御することは重要な課題であ
る。
シヤル成長を行うことによつて作られる。基板結
晶としては、高価でなく大口径で結晶性の良いも
のが得られることが望ましい。Ga1-xAlxAs混晶
は組成ｘの全域にわたり、GaAs結晶との格子不
整合が少ない。そこで、大口径で良質の結晶が得
られるGaAsの基板上に良質のGa1-xAlxAsをエピ
タキシヤル成長することができる。これらの理由
によりGaAlAsは現在赤外光から赤色光までの高
輝度高出力の発光ダイオードとして多く用いられ
ている。このような発光デバイスとしてGa1-x
AlxAsを用いるとき、発光波長、外部発光効率等
の点から組成ｘを制御することは重要な課題であ
る。
液相結晶成長法として除冷法や温度差法等が知
られている。徐冷法は、メルトを徐々に冷却して
結晶化させる方法である。
られている。徐冷法は、メルトを徐々に冷却して
結晶化させる方法である。
温度差法は一定の温度差（ないし温度勾配）を
持つ高温部低温部を形成し、高温部から原料を供
給して低温部で結晶を析出させる方法であり、溶
液（メルト）内に温度差を設け、高温部で溶質を
溶解（供給）し、温度勾配と拡散によつて低温部
に輸送し、低温部で過飽和溶液から溶質を析出さ
せる方法をさす。すなわち、温度差法液相結晶成
長では、徐冷法のように温度を徐々に下げるので
はなく、一定温度で成長がおこなわれるため、温
度変化による結晶欠陥の発生や結晶組成や不純物
濃度の変動が少ない。また連続して多数枚成長で
きる。GaAlAs系結晶の場合、グラフアイトから
なるメルト槽にGa溶液からなるメルトを入れ、
80℃−1000℃、好ましくは850℃−950℃で10℃−
60℃の温度差を設けて結晶成長を行う。この方法
により、特性の優れた発光ダイオードやレーザー
等が製作されている。
持つ高温部低温部を形成し、高温部から原料を供
給して低温部で結晶を析出させる方法であり、溶
液（メルト）内に温度差を設け、高温部で溶質を
溶解（供給）し、温度勾配と拡散によつて低温部
に輸送し、低温部で過飽和溶液から溶質を析出さ
せる方法をさす。すなわち、温度差法液相結晶成
長では、徐冷法のように温度を徐々に下げるので
はなく、一定温度で成長がおこなわれるため、温
度変化による結晶欠陥の発生や結晶組成や不純物
濃度の変動が少ない。また連続して多数枚成長で
きる。GaAlAs系結晶の場合、グラフアイトから
なるメルト槽にGa溶液からなるメルトを入れ、
80℃−1000℃、好ましくは850℃−950℃で10℃−
60℃の温度差を設けて結晶成長を行う。この方法
により、特性の優れた発光ダイオードやレーザー
等が製作されている。
［発明が解決しようとする問題点］
メルトから混晶結晶を析出させる場合、メルト
の溶質の組成と成長結晶の組成ｘとは一般的に等
しくなく、成長温度によつても変化する。
の溶質の組成と成長結晶の組成ｘとは一般的に等
しくなく、成長温度によつても変化する。
ところが、Ga1-xAlxAsの温度差法結晶成長に
おいては、成長温度と結晶組成ｘとの間に明確な
関係が見出されておらず、希望する組成ｘを得よ
うとすると多数の実験を繰り返さなければならな
かつた。
おいては、成長温度と結晶組成ｘとの間に明確な
関係が見出されておらず、希望する組成ｘを得よ
うとすると多数の実験を繰り返さなければならな
かつた。
本発明の目的は、希望する組成のGa1-xAlxAs
結晶が容易に得られる結晶成長方法を提供するこ
とである。
結晶が容易に得られる結晶成長方法を提供するこ
とである。
［問題点を解決するためのに行つた検討］
一般に液相成長法によつて成長されるGa1-x
AlxAs結晶の組成ｘを決定するのは、溶液（メル
ト）中のAlの濃度である。液相エピタキシヤル
成長法としてひろく用いられている徐冷法では、
例えば (1) 1968 SYMPOSIUM on GaAs，paper １ (2) Jap.J.Appl.Phys，Vol.18，no.8，1979，
p1507 に示されているように、溶液中のAl濃度と成長
するGa1-xAlxAs結晶の組成ｘとの間に一定の関
係が存在することが知られている。この関係を第
３図、第４図に再現する。これらを用いて、成長
するGa1-xAlxAs結晶の組成ｘと成長温度に応じ
て材料であるAlおよびGaAsと溶媒であるGaの
量が容易に決定できる。具体的には、以下のよう
にすればよい。所望のGa1-xAlxAs結晶の組成ｘ
とメルト低温部または基板の温度である成長温度
とを用いて第３図から溶媒Gaに対するAlの重量
比［Al］／［Ga］を得る。この［Al］／［Ga］
と成長温度とを用いてAl−Ga溶液に対する
GaAsの飽和溶解度を示す第４図より溶解する
GaAsの量が溶媒Gaに対するGaAsの重量比
［GaAs］／［Ga］として求められる。この
［Al］／［Ga］と［GaAs］／［Ga］より各材料
の量を秤量し成長用メルトを形成する。
AlxAs結晶の組成ｘを決定するのは、溶液（メル
ト）中のAlの濃度である。液相エピタキシヤル
成長法としてひろく用いられている徐冷法では、
例えば (1) 1968 SYMPOSIUM on GaAs，paper １ (2) Jap.J.Appl.Phys，Vol.18，no.8，1979，
p1507 に示されているように、溶液中のAl濃度と成長
するGa1-xAlxAs結晶の組成ｘとの間に一定の関
係が存在することが知られている。この関係を第
３図、第４図に再現する。これらを用いて、成長
するGa1-xAlxAs結晶の組成ｘと成長温度に応じ
て材料であるAlおよびGaAsと溶媒であるGaの
量が容易に決定できる。具体的には、以下のよう
にすればよい。所望のGa1-xAlxAs結晶の組成ｘ
とメルト低温部または基板の温度である成長温度
とを用いて第３図から溶媒Gaに対するAlの重量
比［Al］／［Ga］を得る。この［Al］／［Ga］
と成長温度とを用いてAl−Ga溶液に対する
GaAsの飽和溶解度を示す第４図より溶解する
GaAsの量が溶媒Gaに対するGaAsの重量比
［GaAs］／［Ga］として求められる。この
［Al］／［Ga］と［GaAs］／［Ga］より各材料
の量を秤量し成長用メルトを形成する。
しかし、温度差法液相エピタキシヤル成長法に
おいては、徐冷法におけるようなｘと成長温度と
の間の関係が確立されておらず、徐冷法と同様の
方法では所望の組成ｘをもつGa1-xAlxAs結晶を
得ることができない。本発明者らはさらに多くの
実験を行い、温度差法液相エピタキシヤル成長法
において、徐冷法とは異なる一定の関係があるこ
とを見出した。この関係を利用することが温度差
法液相エピタキシヤル成長によりGa1-xAlxAs結
晶を成長する際、非常に有用であることを確認し
た。
おいては、徐冷法におけるようなｘと成長温度と
の間の関係が確立されておらず、徐冷法と同様の
方法では所望の組成ｘをもつGa1-xAlxAs結晶を
得ることができない。本発明者らはさらに多くの
実験を行い、温度差法液相エピタキシヤル成長法
において、徐冷法とは異なる一定の関係があるこ
とを見出した。この関係を利用することが温度差
法液相エピタキシヤル成長によりGa1-xAlxAs結
晶を成長する際、非常に有用であることを確認し
た。
［問題点を解決するための手段］
Ga1-xAlxAsの温度差法液相結晶成長において
は、第１図に示されるような関係が成り立ち、メ
ルトに溶解するAlとGaAsの重量比［Al］／
［GaAs］＝ｙが一定ならば成長温度Ｔが、成長す
るGa1-xAlxAs結晶の組成ｘと一定の式で表され
る閣係をもつ。すなわち、 Ｔ＝α・ｘ＋β±10％ (1) α＝291.5、β＝793.0 に従つてＴを決めればよい。
は、第１図に示されるような関係が成り立ち、メ
ルトに溶解するAlとGaAsの重量比［Al］／
［GaAs］＝ｙが一定ならば成長温度Ｔが、成長す
るGa1-xAlxAs結晶の組成ｘと一定の式で表され
る閣係をもつ。すなわち、 Ｔ＝α・ｘ＋β±10％ (1) α＝291.5、β＝793.0 に従つてＴを決めればよい。
［作用］
温度差法によるGa1-xAlxAsの液相結晶成長に
おいて見出だされた、徐冷法とは異なる自然法則
を利用して成長温度を決めるため、所望の組成ｘ
をもつGa1-xAlxAsのエピタキシヤル層を成長で
きる。
おいて見出だされた、徐冷法とは異なる自然法則
を利用して成長温度を決めるため、所望の組成ｘ
をもつGa1-xAlxAsのエピタキシヤル層を成長で
きる。
［実施例］
第５図に温度差法液相成長装置の例を概略的に
示す。制御装置５０はコンピユータを内蔵し、成
長装置全体の制御を行える。入口側予備室５１内
には半導体基板を載せたスライダ５３が収められ
ており、スライダ押上げ機構により順次ゲートバ
ルブ６２を通つて押し上げられる。入口側予備室
５１は予備加熱炉５９で予熱されているのが好ま
しい。押し上げられたスライダはスライダ駆動機
構６１により成長室５７内にゲートバルブ６３を
通つて送られる。成長室５７内にはメルト槽６４
が設けられ、主ヒータ６７がメルト槽６４を加熱
している。スライダ５３上の基板６９はメルト槽
６４下部でメルトと接触し結晶成長を行う。結晶
成長の終わつた基板を載せたスライダはゲートバ
ルブ７３を介して成長室５７の外に送られ、スラ
イダ受取機構７７によつてゲートバルブ７４を介
して出口側予備室７９に収められる。各駆動機構
５５，６１，７７やヒータ５９，６７等は制御装
置５０によつて制御できる。制御装置５０はさら
に式(1)およびその変形式などを記憶しており、必
要に応じて、各パラメータの算出、その結果に基
づく操作者への指示表示や自動制御などを行うこ
とができる。
示す。制御装置５０はコンピユータを内蔵し、成
長装置全体の制御を行える。入口側予備室５１内
には半導体基板を載せたスライダ５３が収められ
ており、スライダ押上げ機構により順次ゲートバ
ルブ６２を通つて押し上げられる。入口側予備室
５１は予備加熱炉５９で予熱されているのが好ま
しい。押し上げられたスライダはスライダ駆動機
構６１により成長室５７内にゲートバルブ６３を
通つて送られる。成長室５７内にはメルト槽６４
が設けられ、主ヒータ６７がメルト槽６４を加熱
している。スライダ５３上の基板６９はメルト槽
６４下部でメルトと接触し結晶成長を行う。結晶
成長の終わつた基板を載せたスライダはゲートバ
ルブ７３を介して成長室５７の外に送られ、スラ
イダ受取機構７７によつてゲートバルブ７４を介
して出口側予備室７９に収められる。各駆動機構
５５，６１，７７やヒータ５９，６７等は制御装
置５０によつて制御できる。制御装置５０はさら
に式(1)およびその変形式などを記憶しており、必
要に応じて、各パラメータの算出、その結果に基
づく操作者への指示表示や自動制御などを行うこ
とができる。
第６図はメルト槽６４部分の１例の拡大説明図
である。溶媒であるGaの中に溶質のAl，GaAs
が溶解されて、ｐメルト槽６５とｎメルト槽６６
に収容されている。さらに不純物としてｐメルト
槽６５にはZNがｎメルト槽６６にはTeが溶解さ
れている。後から成長するｎ型領域のバンドギヤ
ツプをｐ型領域のバンドギヤツプより大きくする
ためｎメルト槽６６中のAlの量はｐメルト槽６
５のAlの量より大きくするのがよい。例えば、
赤色発光のGa1-xAlxAs発光ダイオードをえるに
は、組成ｘをｐ型領域で約0.35、ｎ型領域で約
0.6−0.85となるようにAlとGaAsの量を決める。
両メルト槽６５，６６内には図中右に示すような
垂直方向の温度差が設定される。たとえば、850
℃−950℃の温度で温度差を10℃−60℃に設ける。
溶質に連続的に供給するには高温部であるメルト
上部に溶質を浮かせておくか溶質収容部を作つて
メルトと接触させてもよい。溶質は高温部で飽和
溶解度まで溶解し、温度勾配と拡散で低温部に輸
送される。通常溶解度は温度と共に増加するの
で、低温部では過飽和溶液となつて析出できる状
態となる。このようなメルト低温部へ基板を順次
接触させる。たとえば、成長時間約60分で50−
60μmの成長層がえられる。
である。溶媒であるGaの中に溶質のAl，GaAs
が溶解されて、ｐメルト槽６５とｎメルト槽６６
に収容されている。さらに不純物としてｐメルト
槽６５にはZNがｎメルト槽６６にはTeが溶解さ
れている。後から成長するｎ型領域のバンドギヤ
ツプをｐ型領域のバンドギヤツプより大きくする
ためｎメルト槽６６中のAlの量はｐメルト槽６
５のAlの量より大きくするのがよい。例えば、
赤色発光のGa1-xAlxAs発光ダイオードをえるに
は、組成ｘをｐ型領域で約0.35、ｎ型領域で約
0.6−0.85となるようにAlとGaAsの量を決める。
両メルト槽６５，６６内には図中右に示すような
垂直方向の温度差が設定される。たとえば、850
℃−950℃の温度で温度差を10℃−60℃に設ける。
溶質に連続的に供給するには高温部であるメルト
上部に溶質を浮かせておくか溶質収容部を作つて
メルトと接触させてもよい。溶質は高温部で飽和
溶解度まで溶解し、温度勾配と拡散で低温部に輸
送される。通常溶解度は温度と共に増加するの
で、低温部では過飽和溶液となつて析出できる状
態となる。このようなメルト低温部へ基板を順次
接触させる。たとえば、成長時間約60分で50−
60μmの成長層がえられる。
第７図は温度と時間との関係を示す。図から判
るように温度分布は一定に保たれる。初め１番目
の基板がｐメルトの下に接し、ｐ型層を成長させ
る。次にスライダを移動させて１番目の基板がｎ
メルトの下に接し、２番目の基板がｐメルトの下
に接するようにする。そこで、それぞれの成長層
を形成する。これで１番目の基板上には下にｐ型
層、上にｎ型層が成長され、ダイオードが形成さ
れる。この様な操作を繰り返して多数枚の基板上
にエピタキシヤル成長を行う。成長システムから
基板を出すことなく、成長結晶層の組成を光励起
スペクトル等によりモニタし、結果を制御装置５
０を介してフイードバツクしてもよい。
るように温度分布は一定に保たれる。初め１番目
の基板がｐメルトの下に接し、ｐ型層を成長させ
る。次にスライダを移動させて１番目の基板がｎ
メルトの下に接し、２番目の基板がｐメルトの下
に接するようにする。そこで、それぞれの成長層
を形成する。これで１番目の基板上には下にｐ型
層、上にｎ型層が成長され、ダイオードが形成さ
れる。この様な操作を繰り返して多数枚の基板上
にエピタキシヤル成長を行う。成長システムから
基板を出すことなく、成長結晶層の組成を光励起
スペクトル等によりモニタし、結果を制御装置５
０を介してフイードバツクしてもよい。
次に、ｐ側ｎ側にそれぞれ電極をつけ、分離裁
断して高輝度Ga1-xAlxAs発光ダイオード（LED）
を得る。
断して高輝度Ga1-xAlxAs発光ダイオード（LED）
を得る。
ｐメルト、ｎメルトの準備について以下に説明
する。
する。
成長すべきGa1-xAlxAsエピタキシヤル層の所
望の組成ｘが決まつているものとして制御装置５
０は成長温度Ｔ℃（基板結晶の温度あるいはメル
トの低温側の温度）を以下の式から決定する。
望の組成ｘが決まつているものとして制御装置５
０は成長温度Ｔ℃（基板結晶の温度あるいはメル
トの低温側の温度）を以下の式から決定する。
Ｔ＝α・ｘ＋β±10％ (1)
α＝291.5、β＝793.0
メルト中の溶質の重量比［Al］／［GaAs］＝
ｙの値は0.03〜0.04の範囲内にあるのが好まし
い。メルト下部の低温部を決定した温度に設定
し、高温部は成長温度より例えば10−50℃さらに
高温とする。
ｙの値は0.03〜0.04の範囲内にあるのが好まし
い。メルト下部の低温部を決定した温度に設定
し、高温部は成長温度より例えば10−50℃さらに
高温とする。
成長結晶の組成ｘを変更調整する場合は、変更
すべき変化分を制御装置５０に入力し自動的に成
長温度Ｔを制御してもよい。
すべき変化分を制御装置５０に入力し自動的に成
長温度Ｔを制御してもよい。
この結晶成長法の基礎をなすデータを以下に説
明する。溶質の重量比［Al］／［GaAs］＝ｙが
0.03〜0.04特に0.037であるメルトを中心として検
討した。第１図はGa1−xAlxAs結晶の組成ｘを
EPMAにより測定した結果と成長温度Ｔ℃（基
板結晶の温度あるいはメルトの低温側の温度）と
の関係（実験データ）を示したものである。第２
図は第１図の結晶中の組成ｘを求めるために測定
されたEPMAのデータで成長厚さ方向のｘの分
布を示している。第１図より明らかなようにｘの
成長温度依存性はほぼ一定であり、これらの関係
は次の式により近似できる。
明する。溶質の重量比［Al］／［GaAs］＝ｙが
0.03〜0.04特に0.037であるメルトを中心として検
討した。第１図はGa1−xAlxAs結晶の組成ｘを
EPMAにより測定した結果と成長温度Ｔ℃（基
板結晶の温度あるいはメルトの低温側の温度）と
の関係（実験データ）を示したものである。第２
図は第１図の結晶中の組成ｘを求めるために測定
されたEPMAのデータで成長厚さ方向のｘの分
布を示している。第１図より明らかなようにｘの
成長温度依存性はほぼ一定であり、これらの関係
は次の式により近似できる。
ｘ＝γT＋δ (2)
γ＝0.00343 δ＝−2.6−−2.9
すなわち、温度差法によるGa1-xAlxAsの成長
では、第１図に示したように、成長結晶の組成ｘ
が成長温度Ｔ（℃）で決定され、この関係を用い
て成長条件を決めることができる。したがつて、
成長温度Ｔ（℃）は以下のように示される。
では、第１図に示したように、成長結晶の組成ｘ
が成長温度Ｔ（℃）で決定され、この関係を用い
て成長条件を決めることができる。したがつて、
成長温度Ｔ（℃）は以下のように示される。
Ｔ＝α・ｘ＋β±10％ (1)
α＝291.5、β＝793.0
従つて成長温度Ｔ（℃）は希望する組成ｘと式
(1)とから求めることができる。
(1)とから求めることができる。
温度差法によるメルト内には温度分布が存在
し、素材であるAl，GaAsは高温部で溶解する。
低温部で消費する素材を高温部で供給してやれば
よい。温度差法においては、多数枚の基板上への
連続成長が可能であるから、成長中のメルトは成
長素材（Al，GaAs）が完全に溶解した状態では
なく、メルトを飽和溶液の状態に保つのに必要な
量に加えて、必要枚数成長させられるだけの量の
成長素材（完全には溶解していない）を含むこと
をが望ましい。しかし、この余分の成長素材が多
すぎると、メルトの全体にわたり成長素材が微結
晶として存在し、一度溶解した成長素材が微結晶
を核として微結晶上に析出し、必要な基板上への
析出、成長を妨げる。このようなことから高温部
分よりわずかに高い温度で完全に溶解し、これ以
下では完全には溶解しない状態におくことが望ま
しい。成長温度より40−70℃高い温度における溶
解度から溶質の量を定めるのが好ましい。同一メ
ルトを用いて成長結晶の組成ｘを修正したい場
合、制御装置５０に現在の組成ｘと修正後の組成
ｘとを入力し、修正すべき成長温度の変化を求
め、ヒータを自動調整することもできる。
し、素材であるAl，GaAsは高温部で溶解する。
低温部で消費する素材を高温部で供給してやれば
よい。温度差法においては、多数枚の基板上への
連続成長が可能であるから、成長中のメルトは成
長素材（Al，GaAs）が完全に溶解した状態では
なく、メルトを飽和溶液の状態に保つのに必要な
量に加えて、必要枚数成長させられるだけの量の
成長素材（完全には溶解していない）を含むこと
をが望ましい。しかし、この余分の成長素材が多
すぎると、メルトの全体にわたり成長素材が微結
晶として存在し、一度溶解した成長素材が微結晶
を核として微結晶上に析出し、必要な基板上への
析出、成長を妨げる。このようなことから高温部
分よりわずかに高い温度で完全に溶解し、これ以
下では完全には溶解しない状態におくことが望ま
しい。成長温度より40−70℃高い温度における溶
解度から溶質の量を定めるのが好ましい。同一メ
ルトを用いて成長結晶の組成ｘを修正したい場
合、制御装置５０に現在の組成ｘと修正後の組成
ｘとを入力し、修正すべき成長温度の変化を求
め、ヒータを自動調整することもできる。
［発明の効果］
温度差法においては、成長中の基板付近のメル
トの温度を正確に測定することは容易ではなく、
また温度差をつけるため局部ヒータや冷却気体を
用いるため炉体の温度のみからも成長温度を正確
に求めることは困難である。また成長システムご
とにもバラツキがあり、従つて正確に希望する組
成ｘと合わせるには、繰り返しGaAs／Gaや
Al／GaAsの重量比等を調節しなければならなか
つた。本発明の方法では炉体の設定温度を調整す
ることで容易に正確な組成ｘをもつGa1-xAlxAs
結晶が得られる。多くの時間と労力や高価な材料
を節約することができ、非常に有用である。
トの温度を正確に測定することは容易ではなく、
また温度差をつけるため局部ヒータや冷却気体を
用いるため炉体の温度のみからも成長温度を正確
に求めることは困難である。また成長システムご
とにもバラツキがあり、従つて正確に希望する組
成ｘと合わせるには、繰り返しGaAs／Gaや
Al／GaAsの重量比等を調節しなければならなか
つた。本発明の方法では炉体の設定温度を調整す
ることで容易に正確な組成ｘをもつGa1-xAlxAs
結晶が得られる。多くの時間と労力や高価な材料
を節約することができ、非常に有用である。
第１図は本発明による温度差法液相結晶成長で
の組成ｘ対成長温度Ｔの関係を示すグラフ、第２
図はEPMAの測定データ、第３図は徐冷法によ
る結晶組成ｘ対メルトのAl対Gaの重量比
［Al］／［Ga］の関係を示すグラフ、第４図は
Ga−Al溶液におけるGaAsの飽和溶解度を示す
グラフ、第５図は液相結晶成長装置の概略図、第
６図は第５図の部分拡大図、第７図は成長操作を
説明する温度対時間のグラフである。 符号の説明、５０……コンピユータ内蔵の制御
装置、６４，６５，６６……メルト槽、５３……
スライダ、６９……基板、１Ｐ……１枚目基板上
のｐ型層、１Ｎ……１枚目基板上のｎ型層、２Ｐ
……２枚目基板上のｐ型層、２Ｎ……２枚目基板
上のｎ型層。
の組成ｘ対成長温度Ｔの関係を示すグラフ、第２
図はEPMAの測定データ、第３図は徐冷法によ
る結晶組成ｘ対メルトのAl対Gaの重量比
［Al］／［Ga］の関係を示すグラフ、第４図は
Ga−Al溶液におけるGaAsの飽和溶解度を示す
グラフ、第５図は液相結晶成長装置の概略図、第
６図は第５図の部分拡大図、第７図は成長操作を
説明する温度対時間のグラフである。 符号の説明、５０……コンピユータ内蔵の制御
装置、６４，６５，６６……メルト槽、５３……
スライダ、６９……基板、１Ｐ……１枚目基板上
のｐ型層、１Ｎ……１枚目基板上のｎ型層、２Ｐ
……２枚目基板上のｐ型層、２Ｎ……２枚目基板
上のｎ型層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ AlとGaAsをGa溶媒に溶解したメルトに温
度差をつけ、このメルトの低温部に基板を接触さ
せてGaAlAs結晶を成長させる温度差法による
GaAlAs液相結晶成長方法において、結晶の成長
温度Ｔ（℃）を希望するGa1-xAlxAs結晶の組成ｘ
と Ｔ＝α・ｘ−β＋10％ α＝291.5，β＝793.0 に基づいて決定しメルトを準備して結晶成長を行
うことを特徴とするGaAlAs液相結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP76288A JPH01179792A (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | ＧａＡｌＡｓ液相結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP76288A JPH01179792A (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | ＧａＡｌＡｓ液相結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01179792A JPH01179792A (ja) | 1989-07-17 |
| JPH0477715B2 true JPH0477715B2 (ja) | 1992-12-09 |
Family
ID=11482707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP76288A Granted JPH01179792A (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | ＧａＡｌＡｓ液相結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01179792A (ja) |
-
1988
- 1988-01-07 JP JP76288A patent/JPH01179792A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01179792A (ja) | 1989-07-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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