JPS58190021A - 液相エピタキシヤル成長方法 - Google Patents
液相エピタキシヤル成長方法Info
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- JPS58190021A JPS58190021A JP57073132A JP7313282A JPS58190021A JP S58190021 A JPS58190021 A JP S58190021A JP 57073132 A JP57073132 A JP 57073132A JP 7313282 A JP7313282 A JP 7313282A JP S58190021 A JPS58190021 A JP S58190021A
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- crystal
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- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (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】
本発明は、均一な膜厚で、欠陥が少なく高品質の多層構
造を形成できる液相エピタキシャル成長方法に関するも
のである。
造を形成できる液相エピタキシャル成長方法に関するも
のである。
化合物半導体の多層構造液相エピタキシャル成長方法は
、光通信用発光・受光素子である半導体レーザ（以下Ｌ
Ｄと呼ぶ）１発光ダイオード、アバランシ・フォトダイ
オード、フォトダイオード等の素子を得るだめの重要な
成長方法でちゃ、欠陥が少なく、高品質かつ歩留りの良
い成長方法の確立が望まれておシ、活発に研究・開発が
進められている。
、光通信用発光・受光素子である半導体レーザ（以下Ｌ
Ｄと呼ぶ）１発光ダイオード、アバランシ・フォトダイ
オード、フォトダイオード等の素子を得るだめの重要な
成長方法でちゃ、欠陥が少なく、高品質かつ歩留りの良
い成長方法の確立が望まれておシ、活発に研究・開発が
進められている。
従来の液相エピタキシャル成長方法について、ｌ７２Ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰ 系の半導体レーザを形成する多層構
造液相エピタキシャル成長を例に説明すると次の様であ
る。第１図に液相エピタキシャル成長用ボートの一例を
示す。成長用ボート１はＩｎ とＩｎＰ を混合した第
１のＩｎＰ成長用溶液２、Ｉｎ１−ｘＧ＆ｘＡＳｙＰ）
−ｙ四元系組成Ｘ、ＹがＩｎＰと格子整合でき、かつＬ
Ｄの発振波長を制御できる（例えば波長１．３μｍ）様
に調合したＩｎ、ＧａＡｓ 。
−ＩｎＧａＡｓＰ 系の半導体レーザを形成する多層構
造液相エピタキシャル成長を例に説明すると次の様であ
る。第１図に液相エピタキシャル成長用ボートの一例を
示す。成長用ボート１はＩｎ とＩｎＰ を混合した第
１のＩｎＰ成長用溶液２、Ｉｎ１−ｘＧ＆ｘＡＳｙＰ）
−ｙ四元系組成Ｘ、ＹがＩｎＰと格子整合でき、かつＬ
Ｄの発振波長を制御できる（例えば波長１．３μｍ）様
に調合したＩｎ、ＧａＡｓ 。
ｌ７１Ｐ、ＩｎＡｓを混合した第２の成長用溶液３、上
記同様ＩｎとＩｎＰを混合した第３の成長用溶液４を備
え、ＩｎＰ基板結晶５を図中矢印６の方向に移動するこ
とによって、上記各溶液２．３．４と接触できる構造を
有している。エピタキシャル成長は先づ第１図に示した
位置関係にＩｇＰ基板結晶５を設置して、所定温度に加
熱・保持し、その後一定の冷却速度で温度降下を行ない
、同時にＩｎＰ基板結晶５を第１の成長用溶液２下に移
動することによって所望温度降下範囲又はＩｙｚＰ基板
結晶５と上記溶液２との接触時間に応じた所望の厚さの
ＩｎＰエピタキシャル層が形成される。以下同様にして
、ＩｎＰ基板結晶５を順次矢印の方向に動かし、各溶液
３，４に接触させることによシ第２図に示す様々構造の
へテロエピタキシャル層が得られる。第２図中ヘテロエ
ピタキシャル層はウェハー中央領域において厚さ約２μ
ｍのｎ型ｌ７２Ｐ層７、厚さ０．２μｍのｎ型Ｉ ｎ
１ｘ Ｇ ａ ＸＡｔＩｙＰ １、活性層８及び厚さ約
２μｍのＰ型ＩｎＰ層９で構成される。
記同様ＩｎとＩｎＰを混合した第３の成長用溶液４を備
え、ＩｎＰ基板結晶５を図中矢印６の方向に移動するこ
とによって、上記各溶液２．３．４と接触できる構造を
有している。エピタキシャル成長は先づ第１図に示した
位置関係にＩｇＰ基板結晶５を設置して、所定温度に加
熱・保持し、その後一定の冷却速度で温度降下を行ない
、同時にＩｎＰ基板結晶５を第１の成長用溶液２下に移
動することによって所望温度降下範囲又はＩｙｚＰ基板
結晶５と上記溶液２との接触時間に応じた所望の厚さの
ＩｎＰエピタキシャル層が形成される。以下同様にして
、ＩｎＰ基板結晶５を順次矢印の方向に動かし、各溶液
３，４に接触させることによシ第２図に示す様々構造の
へテロエピタキシャル層が得られる。第２図中ヘテロエ
ピタキシャル層はウェハー中央領域において厚さ約２μ
ｍのｎ型ｌ７２Ｐ層７、厚さ０．２μｍのｎ型Ｉ ｎ
１ｘ Ｇ ａ ＸＡｔＩｙＰ １、活性層８及び厚さ約
２μｍのＰ型ＩｎＰ層９で構成される。
しかしながら、前述した液相エピタキシャル成長方法に
より形成したウェハー中央領域におけるエピタキシャル
ノーの厚さ、特にＬＤの特性上重要なＩ ｎ ）Ｘ Ｇ
ａ ＸＡ ８ ｙＰ ｓ−３’四元系層８の厚さは比
較的均一であるが、ウェハー周辺部では成長用溶液２゜
３．４の形状とエピタキシャル成長時での溶液２゜３．
４と基板結晶５との位置関係等により、異常な成長が起
とシ突起状になることが通例である。
より形成したウェハー中央領域におけるエピタキシャル
ノーの厚さ、特にＬＤの特性上重要なＩ ｎ ）Ｘ Ｇ
ａ ＸＡ ８ ｙＰ ｓ−３’四元系層８の厚さは比
較的均一であるが、ウェハー周辺部では成長用溶液２゜
３．４の形状とエピタキシャル成長時での溶液２゜３．
４と基板結晶５との位置関係等により、異常な成長が起
とシ突起状になることが通例である。
この異常成長（以下、エツジ・グロースと呼ぶ）は、溶
液２，３．４が接触する面積よりも小さい基板結晶５、
すなわち、基板結晶５の縁と溶液２゜３．４とが接触す
る様な位置関係の場合、特に顕著に起こる。また多層構
造を必要とする場合には１層増加するごとに突起も犬き
くな）層厚のばらつきも大きくなって、均一性の良い領
域も減少していく。また、これらの突起はしばしば、基
板結晶５を保持するボート溝の深さ以上に成長し、多層
成長のため基板結晶５を矢印６の方向に移動する際、成
長用ボート１の溶液だめの壁と接触して粉状にな）結晶
に傷を導入することがある。また、組成制御が必要な四
元系層８の成長の際、第１層目のｎ型ＩｎＰ層７のエツ
ジ・グロースのために第１の成長用済液２が突起部に引
きづられて、四元系層８の成長用溶液３中に混入し、四
元系層８の組成が変動し、ＬＤの発振波長を制御するこ
とが困難とな如、かつＩｎＰ層７．９との格子不整合が
起こり、結晶内部に格子欠陥が導入される。
液２，３．４が接触する面積よりも小さい基板結晶５、
すなわち、基板結晶５の縁と溶液２゜３．４とが接触す
る様な位置関係の場合、特に顕著に起こる。また多層構
造を必要とする場合には１層増加するごとに突起も犬き
くな）層厚のばらつきも大きくなって、均一性の良い領
域も減少していく。また、これらの突起はしばしば、基
板結晶５を保持するボート溝の深さ以上に成長し、多層
成長のため基板結晶５を矢印６の方向に移動する際、成
長用ボート１の溶液だめの壁と接触して粉状にな）結晶
に傷を導入することがある。また、組成制御が必要な四
元系層８の成長の際、第１層目のｎ型ＩｎＰ層７のエツ
ジ・グロースのために第１の成長用済液２が突起部に引
きづられて、四元系層８の成長用溶液３中に混入し、四
元系層８の組成が変動し、ＬＤの発振波長を制御するこ
とが困難とな如、かつＩｎＰ層７．９との格子不整合が
起こり、結晶内部に格子欠陥が導入される。
従来、この様なエツジ・グロースを防ぐ方法として、「
液相結晶成長法において、基板結晶の周辺光面または周
辺及び内部表面に炭素膜を選択的に形成して、前記炭素
膜のない部分に選択的に結晶成長させることを特徴とす
る液相結晶成長法」（％願昭４８−３６６６５ ）が提
案されている。すな（イ） わち、第３駈示す様にエツジ・グロースが起きる基板結
晶５周辺部に、酸化膜１０（例えばＳ ｉＯ。
液相結晶成長法において、基板結晶の周辺光面または周
辺及び内部表面に炭素膜を選択的に形成して、前記炭素
膜のない部分に選択的に結晶成長させることを特徴とす
る液相結晶成長法」（％願昭４８−３６６６５ ）が提
案されている。すな（イ） わち、第３駈示す様にエツジ・グロースが起きる基板結
晶５周辺部に、酸化膜１０（例えばＳ ｉＯ。
等）あるいは炭素膜１０を形成し、成長溶液と基板結晶
周辺部とが接触しない様にした方法でおる。
周辺部とが接触しない様にした方法でおる。
しかしこの方法は、実際上多層構造を必要とする場合に
は、エピタキシャル層の厚さが上記膜ｎ４呉 厚よシも厚くなると、横方向にも成長され、第３図（ロ
）に示す様にＩＭＦ−Ｉｎ、ｚＧａｘＡａｙＰＨｙ多層
構造エピタキシャル成長を行なうと、第１層目のｌ７２
Ｐ層６が上記膜１０上へ張）出した形状に成長され、結
局、多層成長のため、エツジ・グロースが起きてしまう
欠点がめる。さらに、エピタキシャル成長時に、成長用
溶液と酸化膜とが接触していることによる膜中からの不
純物汚染や基板結晶と膜との熱膨張係数の違いによる結
晶中へのひずみを導５− 入する欠点がある。
は、エピタキシャル層の厚さが上記膜ｎ４呉 厚よシも厚くなると、横方向にも成長され、第３図（ロ
）に示す様にＩＭＦ−Ｉｎ、ｚＧａｘＡａｙＰＨｙ多層
構造エピタキシャル成長を行なうと、第１層目のｌ７２
Ｐ層６が上記膜１０上へ張）出した形状に成長され、結
局、多層成長のため、エツジ・グロースが起きてしまう
欠点がめる。さらに、エピタキシャル成長時に、成長用
溶液と酸化膜とが接触していることによる膜中からの不
純物汚染や基板結晶と膜との熱膨張係数の違いによる結
晶中へのひずみを導５− 入する欠点がある。
本発明の目的は、前記従来の液相エピタキシャル成長方
法におけるエツジ・グロースの発生を防止し、均一な組
成及び層厚を有し、欠陥が少なく高品質エピタキシャル
層を形成し得る液相エピタキシャル成長方法を提供する
ことにある。
法におけるエツジ・グロースの発生を防止し、均一な組
成及び層厚を有し、欠陥が少なく高品質エピタキシャル
層を形成し得る液相エピタキシャル成長方法を提供する
ことにある。
本発明に係る方法は、■−■族化合物半導体基板結晶上
に多層エピタキシャル層を形成する液相エピタキシャル
成長方法において、結晶の少なくとも一端部に、Ｉ族元
素が現われる（１１１）Ａ面が露出している結晶上にエ
ピタキシャル層を形成することを特徴とする。
に多層エピタキシャル層を形成する液相エピタキシャル
成長方法において、結晶の少なくとも一端部に、Ｉ族元
素が現われる（１１１）Ａ面が露出している結晶上にエ
ピタキシャル層を形成することを特徴とする。
即ち、Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板結晶における上記（１
１１）Ａ面を有する結晶面と成長用溶液との濡れが悪い
ことが常識的に知られておシ、該結晶面をエツジ・グロ
ースの発生する基板結晶の縁に選択的に形成することに
より、エツジ・グロースの発生を防止し、均一な組成及
び層厚を有したエピタキシャル層を形成するものである
。
１１）Ａ面を有する結晶面と成長用溶液との濡れが悪い
ことが常識的に知られておシ、該結晶面をエツジ・グロ
ースの発生する基板結晶の縁に選択的に形成することに
より、エツジ・グロースの発生を防止し、均一な組成及
び層厚を有したエピタキシャル層を形成するものである
。
以下、本発明について、ＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系の発
６− 振波長人＝１３μｍの半導体レーザを形成する多層構造
液相エピタキシャル成長を例に、その一実施例を示す図
面を参照して具体的に述べる。
６− 振波長人＝１３μｍの半導体レーザを形成する多層構造
液相エピタキシャル成長を例に、その一実施例を示す図
面を参照して具体的に述べる。
第４図（イ）に示す様に、エビタギシャル成長に先だっ
て、（１００３面を有するｎ型ＩｎＰ基板結晶１００周
辺を＜０１１＞、＜０１１＞へき開面に切断して所望の
大きさに整形し、（ｏｔｉ）、（ｏｉｚ）及び（０１１
） 。
て、（１００３面を有するｎ型ＩｎＰ基板結晶１００周
辺を＜０１１＞、＜０１１＞へき開面に切断して所望の
大きさに整形し、（ｏｔｉ）、（ｏｉｚ）及び（０１１
） 。
（ｏｉｉ）面の四面を側面にもつ基板結晶１１を用意す
る。その後、図に示した様に基板結晶１１両端部、（０
１１）、（Ｏｉｉ）面側に約２〜３ ｍｍの間隔に（１
１１） Ｉｎ面いわゆる（１１１）Ａ面１２を有する斜
面を形成する。（１１１）Ａ面１２は、Ｓ ｉＯ，膜を
選択エツチング・マスクにして、上記＜ｏｌｒ＞ 方向
に平行な約２〜３ ｍｍの間隔を有する基板結晶１１表
面だけを、Ｂｒｌメタノール混合液（Ｂｒ、濃度、１〜
２％）で２〜３分程度エツチングすることによシ容易に
形成される。
る。その後、図に示した様に基板結晶１１両端部、（０
１１）、（Ｏｉｉ）面側に約２〜３ ｍｍの間隔に（１
１１） Ｉｎ面いわゆる（１１１）Ａ面１２を有する斜
面を形成する。（１１１）Ａ面１２は、Ｓ ｉＯ，膜を
選択エツチング・マスクにして、上記＜ｏｌｒ＞ 方向
に平行な約２〜３ ｍｍの間隔を有する基板結晶１１表
面だけを、Ｂｒｌメタノール混合液（Ｂｒ、濃度、１〜
２％）で２〜３分程度エツチングすることによシ容易に
形成される。
多層液相エピタキシャル成長は、第１図で示した成長用
ボート１を用い、先づ上記（１１１）Ａ面１２を形成し
たＩＦＩＰ基板結晶１１を（１１１）Ａ面１２の斜面が
基板結晶１１の移動方向（図中矢印６）に対して前後に
くる様に配置する。その後、前記第１図で説明したと同
様な成長操作で第４図（ロ）に示す様な構造のへテロエ
ピタキシャル層が得られる。図中ヘテロエピタキシャル
層はウェハー全領域において厚さ約２μｍのｎ型ＩｉＰ
層１３、厚さ０．２１１ｍのｎ型Ｉ ｎ ）−Ｘ Ｇａ
ＸＡＩＩ ｙＰ ＋）’活性層（波長１．３μｍ）１
４、および厚さ約２ＩｕｎのＰ型ＩｎＰ層１５が均一性
良く形成される。本発明の方法によれば、エピタキシャ
ル成長中において成長用溶液と基板結晶１１に形成した
（１１１）Ａ面１２部分との濡れが悪いため、エツジ・
グロースの発生を防止できることと同時に、第４図（ロ
）に示す様にエピタキシャル層両端部にも（１１１）Ａ
面１２が形成される様に成長が進行するため、多層成長
を行なってもエツジ・グロースの発生を防止でき、均一
性の良い多層成長層が再現性良く得られる。
ボート１を用い、先づ上記（１１１）Ａ面１２を形成し
たＩＦＩＰ基板結晶１１を（１１１）Ａ面１２の斜面が
基板結晶１１の移動方向（図中矢印６）に対して前後に
くる様に配置する。その後、前記第１図で説明したと同
様な成長操作で第４図（ロ）に示す様な構造のへテロエ
ピタキシャル層が得られる。図中ヘテロエピタキシャル
層はウェハー全領域において厚さ約２μｍのｎ型ＩｉＰ
層１３、厚さ０．２１１ｍのｎ型Ｉ ｎ ）−Ｘ Ｇａ
ＸＡＩＩ ｙＰ ＋）’活性層（波長１．３μｍ）１
４、および厚さ約２ＩｕｎのＰ型ＩｎＰ層１５が均一性
良く形成される。本発明の方法によれば、エピタキシャ
ル成長中において成長用溶液と基板結晶１１に形成した
（１１１）Ａ面１２部分との濡れが悪いため、エツジ・
グロースの発生を防止できることと同時に、第４図（ロ
）に示す様にエピタキシャル層両端部にも（１１１）Ａ
面１２が形成される様に成長が進行するため、多層成長
を行なってもエツジ・グロースの発生を防止でき、均一
性の良い多層成長層が再現性良く得られる。
従って、第１層目のｎ型１ｎＰ層１３用の成長用溶液が
四元系活性層１４用の成長用溶液中に持ち込まれる様な
ことはなく、組成変化がなく、ＩｎＰ層１３，１５と良
く格子整合されたＩ ｎ ＨｘＧｔＸＡＪｙＰ ｓ−ｙ
活性層１４が形成され、高品質で長寿命の半導体レーザ
を形成し得る。
四元系活性層１４用の成長用溶液中に持ち込まれる様な
ことはなく、組成変化がなく、ＩｎＰ層１３，１５と良
く格子整合されたＩ ｎ ＨｘＧｔＸＡＪｙＰ ｓ−ｙ
活性層１４が形成され、高品質で長寿命の半導体レーザ
を形成し得る。
また、エピタキシャル成長中には、Ｓｉｎ、膜等の酸化
膜を用いていないため、成長用溶液中への不純物汚染も
なく、高純度のエピタキシャル層を形成できる利点も有
している。
膜を用いていないため、成長用溶液中への不純物汚染も
なく、高純度のエピタキシャル層を形成できる利点も有
している。
以上説明した様に、本発明の成長方法によれば、半導体
基板結晶の両端部、いわゆるエツジ・グロースの発生す
る部分に（１１１）Ａ面が露出された基板結晶を用いる
ことＫより、均一な組成および層厚を有し、かつ欠陥の
少ない高品質のエピタキシャル層が得られる。
基板結晶の両端部、いわゆるエツジ・グロースの発生す
る部分に（１１１）Ａ面が露出された基板結晶を用いる
ことＫより、均一な組成および層厚を有し、かつ欠陥の
少ない高品質のエピタキシャル層が得られる。
さらに、半導体基板結晶として、ＧａＡａおよびＧａＰ
、 ｌｆｆＡｓ基板結晶等のＩ−Ｖ族化合物半導体基
板結晶を用いても同様な効果が得られる。
、 ｌｆｆＡｓ基板結晶等のＩ−Ｖ族化合物半導体基
板結晶を用いても同様な効果が得られる。
第１図は多層液相エピタキシャル成長用ボートの一例を
示す断面図、第２図は従来の結晶成長力−９＝ 法で得られたへテロエピタキシャル多層構造のウェハー
の模式断面図、第３図は従来の別の結晶成長方法で得ら
れたヘテロエピタキシャル多層構造のウェハーの模式図
であｐ、げ）は斜視断面図、（ロ）は断面図である。 また、第４図は本発明の方法による一実施例によ）得ら
れたヘテロエピタキシャル多層構造のウェハーの模式図
であシ、（イ）は基板結晶の斜視断面図、（ロ）はへテ
ロエピタキシャル多層構造の一１面図である。 図において、１・・・成長用ボート、２−・・第１の成
長用溶液、３・・・第２の成長用溶液、４・・・第３の
成長用溶液、５．１１・・・基板結晶、６・・・矢印、
７．１３・・−ｎ 凰ＩｉＰ層、８ 、１４ ・＝ Ｉ
ｎＨｘ ＧＩＡａｙＰ−ｙ活性層、９．１５・ Ｐ型Ｉ
ｎＰ層、１０−・・膜、１２ ・（１１１）Ａ面である
。 ｌＯ− 第３図 （イ） （
ロ）会 （ロ） ミ
示す断面図、第２図は従来の結晶成長力−９＝ 法で得られたへテロエピタキシャル多層構造のウェハー
の模式断面図、第３図は従来の別の結晶成長方法で得ら
れたヘテロエピタキシャル多層構造のウェハーの模式図
であｐ、げ）は斜視断面図、（ロ）は断面図である。 また、第４図は本発明の方法による一実施例によ）得ら
れたヘテロエピタキシャル多層構造のウェハーの模式図
であシ、（イ）は基板結晶の斜視断面図、（ロ）はへテ
ロエピタキシャル多層構造の一１面図である。 図において、１・・・成長用ボート、２−・・第１の成
長用溶液、３・・・第２の成長用溶液、４・・・第３の
成長用溶液、５．１１・・・基板結晶、６・・・矢印、
７．１３・・−ｎ 凰ＩｉＰ層、８ 、１４ ・＝ Ｉ
ｎＨｘ ＧＩＡａｙＰ−ｙ活性層、９．１５・ Ｐ型Ｉ
ｎＰ層、１０−・・膜、１２ ・（１１１）Ａ面である
。 ｌＯ− 第３図 （イ） （
ロ）会 （ロ） ミ
Claims (1)
- ｌ−■族化合物半導体基板結晶上にエピタキシャル層を
形成する液相エピタキシャル成長方法において、結晶の
少なくとも一方の端部に、Ｉ族元素が現われる（１１１
）Ａ面が露出している結晶上にエピタキシャル層を形成
する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 |
|---|---|---|---|
| JP57073132A JPS58190021A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57073132A JPS58190021A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58190021A true JPS58190021A (ja) | 1983-11-05 |
| JPH0422017B2 JPH0422017B2 (ja) | 1992-04-15 |
Family
ID=13509365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57073132A Granted JPS58190021A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58190021A (ja) |
-
1982
- 1982-04-30 JP JP57073132A patent/JPS58190021A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0422017B2 (ja) | 1992-04-15 |
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