JPS5852323B2 - 液相エピタキシャル成長方法 - Google Patents
液相エピタキシャル成長方法Info
- Publication number
- JPS5852323B2 JPS5852323B2 JP54023999A JP2399979A JPS5852323B2 JP S5852323 B2 JPS5852323 B2 JP S5852323B2 JP 54023999 A JP54023999 A JP 54023999A JP 2399979 A JP2399979 A JP 2399979A JP S5852323 B2 JPS5852323 B2 JP S5852323B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solution
- thickness
- epitaxial growth
- liquid phase
- epitaxial layer
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Led Devices (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、量産性良く、均一なエピタキシャル層を得る
ことのできる液相エピタキシャル成長方法に関する。
ことのできる液相エピタキシャル成長方法に関する。
液相エピタキシャル成長方法は、半導体エピタキシャル
層の成長にあたり、広く用いられている方法であり、特
に燐化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）
等の■−■化合物半導体のエピタキシャル成長（こは欠
かすことのできない方法である。
層の成長にあたり、広く用いられている方法であり、特
に燐化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）
等の■−■化合物半導体のエピタキシャル成長（こは欠
かすことのできない方法である。
そして、この液相エピタキシャル方法は、半導体基板を
エピタキシャル成長用の溶液（以下溶液と記す）の中へ
、水平に配置する横形方式と、垂直もしくは所定の傾き
をもたせて配置する縦形方式に大別される。
エピタキシャル成長用の溶液（以下溶液と記す）の中へ
、水平に配置する横形方式と、垂直もしくは所定の傾き
をもたせて配置する縦形方式に大別される。
ところで、横形方式では、半導体基板上の全域に、比較
的均一な厚さと面状態を呈するエピタキシャル成長層を
形成することができる点では優れた方法であるが、ボー
ト内へ同時に多数の半導体基板を配置することができず
、このため、量産ができない。
的均一な厚さと面状態を呈するエピタキシャル成長層を
形成することができる点では優れた方法であるが、ボー
ト内へ同時に多数の半導体基板を配置することができず
、このため、量産ができない。
一方、縦形方式は、ボート内へ多数の半導体基板を配置
し、同時にエピタキシャル成長をさせることができるが
、形成されたエピタキシャル層の厚みの均一性の点で横
型方式〇こくらべてかなり劣っている。
し、同時にエピタキシャル成長をさせることができるが
、形成されたエピタキシャル層の厚みの均一性の点で横
型方式〇こくらべてかなり劣っている。
第１図は縦形方式による液相エピタキシャル方法の半導
体基板と溶液との相対的な関係を示す図であり、所定の
対向間隔ｌを付与して配列された２枚の半導体基板１間
が溶液２（こよって満たされ、この状態でエピタキシャ
ル成長がなされる。
体基板と溶液との相対的な関係を示す図であり、所定の
対向間隔ｌを付与して配列された２枚の半導体基板１間
が溶液２（こよって満たされ、この状態でエピタキシャ
ル成長がなされる。
第２図は、たとえば、上記の半導体基板としてＧａＰ基
板を準備し、これらが１ｍｍの間隔て並設されたボート
内を、溶媒としてのガリウム（Ｇａ）中へ溶質としての
ＧａＰを溶し込み、これを１０５０℃の湿度で加熱して
形成した飽和溶液でみたし、この飽和溶液とＧａＰ基板
とを約３０分間接触させ、こののち５°Ｃ／分の冷却速
度で飽和溶液の冷却を開始してＧａＰエピタキシャル層
を成長させ、温度が９００’Ｃまで低下したところで飽
和溶液を取り去ってＧａＰエピタキシャル層を形成した
ときの、ＧａＰ基板上Ｏこおけるエピタキシャル層の厚
さく１ｅ）の測定結果を示す図であり、図示するように
、飽和溶液との接触位置ｙが飽和溶液の深さ方向へ向う
に従ってエピタキシャル層は薄くなっている。
板を準備し、これらが１ｍｍの間隔て並設されたボート
内を、溶媒としてのガリウム（Ｇａ）中へ溶質としての
ＧａＰを溶し込み、これを１０５０℃の湿度で加熱して
形成した飽和溶液でみたし、この飽和溶液とＧａＰ基板
とを約３０分間接触させ、こののち５°Ｃ／分の冷却速
度で飽和溶液の冷却を開始してＧａＰエピタキシャル層
を成長させ、温度が９００’Ｃまで低下したところで飽
和溶液を取り去ってＧａＰエピタキシャル層を形成した
ときの、ＧａＰ基板上Ｏこおけるエピタキシャル層の厚
さく１ｅ）の測定結果を示す図であり、図示するように
、飽和溶液との接触位置ｙが飽和溶液の深さ方向へ向う
に従ってエピタキシャル層は薄くなっている。
すなわちＧａＰ基板上に形成されるエピタキシャル層の
厚みは不均一となる。
厚みは不均一となる。
しかも、エピタキシャル層の飽和溶液の深さ方向での厚
さの変化が、エピタキシャル成長前に６行われるＧａＰ
基板と飽和溶液との接触時間の増大ならびに冷却速度の
低下とともに大きくなる傾向てみられる。
さの変化が、エピタキシャル成長前に６行われるＧａＰ
基板と飽和溶液との接触時間の増大ならびに冷却速度の
低下とともに大きくなる傾向てみられる。
このようなエビタキンヤル層をもつ半導体基板を用いて
半導体装置を製作した場合、Ｉ４性（こ大きなばらつき
が生じてしまう。
半導体装置を製作した場合、Ｉ４性（こ大きなばらつき
が生じてしまう。
ところで、上述したエピタキシャル層の厚みの不均一性
について検討したところ、縦形方式（こおいては、例え
ば、溶媒よりも溶質の比重が小さい場合は、溶質は浮き
上り、上部で溶質濃度が高くなる濃度勾配が溶液Ｏこ付
与され、逆に、溶質の比重が大きい場合は、溶質が沈降
し底部で溶質が沈降し底部で溶質濃度が高くなる濃度勾
配が付与されること、すなわち、溶液中の溶質と溶媒の
比重関係によって溶液の深さ方向に沿って溶質の濃度勾
配が付与されることによって、エピタキシャル層の成長
厚さが上記勾配に従って変化し、均一性の損われること
が判明した。
について検討したところ、縦形方式（こおいては、例え
ば、溶媒よりも溶質の比重が小さい場合は、溶質は浮き
上り、上部で溶質濃度が高くなる濃度勾配が溶液Ｏこ付
与され、逆に、溶質の比重が大きい場合は、溶質が沈降
し底部で溶質が沈降し底部で溶質濃度が高くなる濃度勾
配が付与されること、すなわち、溶液中の溶質と溶媒の
比重関係によって溶液の深さ方向に沿って溶質の濃度勾
配が付与されることによって、エピタキシャル層の成長
厚さが上記勾配に従って変化し、均一性の損われること
が判明した。
本発明は、以上説明してきた縦形方式による液相エピタ
キシャル成長方法における不都合を排除し、均一な厚み
のエピタキシャル層を有する半導体基板を量産的Ｇこ得
ることのできる液相エピタキシャル成長方法を提供する
ものであって、溶液中に垂直に半導体基板を配置すると
ともに、この半導体基板（こ接する溶液の水平方向の厚
みをその深さ方向へ向って変化させ、この状態でエピタ
キシャル層の成長をなすものである。
キシャル成長方法における不都合を排除し、均一な厚み
のエピタキシャル層を有する半導体基板を量産的Ｇこ得
ることのできる液相エピタキシャル成長方法を提供する
ものであって、溶液中に垂直に半導体基板を配置すると
ともに、この半導体基板（こ接する溶液の水平方向の厚
みをその深さ方向へ向って変化させ、この状態でエピタ
キシャル層の成長をなすものである。
以下に、図面を参照して本発明につ（１）で詳細（こ説
明する。
明する。
本発明の方法では縦形方式の液相エピタキシャル成長方
法において、エピタキシャル成長条件の中で、半導体基
板に接する溶液の水平方向の厚みだけを変化させ、他の
条件を同一に設定してエピタキシャル成長を行った場合
、半導体基板に形成されるエピタキシャル層の厚みが、
溶液の水平方向の厚みの変化に比例して変化する現象に
着目し、これを利用すること（こより、縦形方式の液相
エピタキシャル成長方法に存在する上記の不都合を排除
するものである。
法において、エピタキシャル成長条件の中で、半導体基
板に接する溶液の水平方向の厚みだけを変化させ、他の
条件を同一に設定してエピタキシャル成長を行った場合
、半導体基板に形成されるエピタキシャル層の厚みが、
溶液の水平方向の厚みの変化に比例して変化する現象に
着目し、これを利用すること（こより、縦形方式の液相
エピタキシャル成長方法に存在する上記の不都合を排除
するものである。
第３図は、従来例で具体的に示した液相エピタキシャル
成長条件の下でＧａＰ基板に接する溶液の厚さを変化さ
せてエビタキンヤル層を形成したときの、エピタキシャ
ル層の厚さｔｅと、溶液の水平方向の厚さｔｈの関係を
示すものである。
成長条件の下でＧａＰ基板に接する溶液の厚さを変化さ
せてエビタキンヤル層を形成したときの、エピタキシャ
ル層の厚さｔｅと、溶液の水平方向の厚さｔｈの関係を
示すものである。
この図から明らかなように、エピタキシャル層の厚さｔ
ｅは、溶液の厚さｔｈの増大Ｇこ比例して増大する。
ｅは、溶液の厚さｔｈの増大Ｇこ比例して増大する。
したがって、半導体基板に接する溶液の水平方向の厚み
と溶液（こ付与される溶質の濃度勾配によりエピタキシ
ャル層にもたらされる厚みの変化を相殺すべく溶液の深
さ方向に沿って変化させるならば、形成されるエピタキ
シャル層の厚みは、半導体基板上の全域において均一化
される。
と溶液（こ付与される溶質の濃度勾配によりエピタキシ
ャル層にもたらされる厚みの変化を相殺すべく溶液の深
さ方向に沿って変化させるならば、形成されるエピタキ
シャル層の厚みは、半導体基板上の全域において均一化
される。
次に本発明の実施例について第４図および第５図を参照
して説明する。
して説明する。
第４図で示すように、ボートの基板保持部３の複数箇所
に直径が５０ｍｍのＧａＰ基板１を各２枚づつ背向配置
するとともに、これらの間に最上部の厚みが３ｍｍ、最
下部の厚みが１關の隔壁板４を配置する。
に直径が５０ｍｍのＧａＰ基板１を各２枚づつ背向配置
するとともに、これらの間に最上部の厚みが３ｍｍ、最
下部の厚みが１關の隔壁板４を配置する。
なお、ＧａＰ基板１と隔壁４との対向間隔は最上部で０
．５ ｍｍ１最下部で１．５關に選定されている。
．５ ｍｍ１最下部で１．５關に選定されている。
このボート内を、溶媒としてのガリウム（Ｇａ）中へ溶
質としてのＧａＰをとかし込み、これを１０５０℃の温
度で加熱して形成した飽和溶液で満たし、この飽和溶液
とＧａＰ基板１を約３０分間接触させ、こののち５°Ｃ
／分の冷却速度で冷却を開始してエピタキシャル層を成
長させた。
質としてのＧａＰをとかし込み、これを１０５０℃の温
度で加熱して形成した飽和溶液で満たし、この飽和溶液
とＧａＰ基板１を約３０分間接触させ、こののち５°Ｃ
／分の冷却速度で冷却を開始してエピタキシャル層を成
長させた。
第５図は上記のエピタキシャル層形成時のボート内を拡
大して示した図であり、図示するようにＧａＰ基板１と
隔離壁４との間Ｇこ存在する溶液２は深さ方向ｙ（こ向
つが水平方向の厚さが増している。
大して示した図であり、図示するようにＧａＰ基板１と
隔離壁４との間Ｇこ存在する溶液２は深さ方向ｙ（こ向
つが水平方向の厚さが増している。
すなわち、溶液２の厚みは溶液濃度の高い上部で薄くな
っている。
っている。
このため、溶液２の水平方向の厚みそのもので支配され
るｙ方向に向って厚くなる傾向と、溶質濃度で支配され
ｙ方向（こ向って厚くなる傾向とが相殺された条件の下
でエピタキシャル成長がなされる。
るｙ方向に向って厚くなる傾向と、溶質濃度で支配され
ｙ方向（こ向って厚くなる傾向とが相殺された条件の下
でエピタキシャル成長がなされる。
第６図は、上記の実施例Ｏこ従って形成されたエピタキ
シャル層の厚さの測定結果を示す図であり、図示するよ
うにエピタキシャル層の厚さは極めて均一化されている
。
シャル層の厚さの測定結果を示す図であり、図示するよ
うにエピタキシャル層の厚さは極めて均一化されている
。
以上説明してきたところから明らかなように、本発明に
よれば、量産性に富む縦形方式による液相エピクキンヤ
ル成長方法の下で均一な厚みのエピタキシャル層を形成
することができ、したがって作業能率の向上は勿論のこ
と、かかるエピタキシャル基板を用０）で形成される半
導体装置のばらつきを著るしく小さくすることができる
。
よれば、量産性に富む縦形方式による液相エピクキンヤ
ル成長方法の下で均一な厚みのエピタキシャル層を形成
することができ、したがって作業能率の向上は勿論のこ
と、かかるエピタキシャル基板を用０）で形成される半
導体装置のばらつきを著るしく小さくすることができる
。
なお、実施例で示したのとは逆に溶媒Ｏこ比べて溶質の
比重が犬である溶液を用いるときには、第７図で示すよ
うに、隔壁板４として、最上部から最下部に向って厚み
が犬となるものを用いることにより、溶液の水平方向の
厚さの変化に伴なう深さ方向に沿った変化を上記の例と
は逆（こすることにより、やはり均一なエピタキシャル
層の形成が可能である。
比重が犬である溶液を用いるときには、第７図で示すよ
うに、隔壁板４として、最上部から最下部に向って厚み
が犬となるものを用いることにより、溶液の水平方向の
厚さの変化に伴なう深さ方向に沿った変化を上記の例と
は逆（こすることにより、やはり均一なエピタキシャル
層の形成が可能である。
第１図は、従来の液相エピタキシャル方法Ｏこおける半
導体基板と溶液との相対的な関係を示す図、第２図は従
来法によってＧａＰエピタキシャル層を形成したときの
エピタキシャル層の厚さと溶液の深さとの関係を測定し
た結果を示す図、第３図は溶液の水平方向の厚さとエピ
タキシャル成長層の厚さとの関係を測定した結果を示す
図、第４図は本発明実施例のエピタキシャル成長方法に
おける半導体基板と溶液との相対的な関係を示す図、第
５図は第４図のボート内の拡大図、第６図は本発明実施
例の方法Ｇこよってエピタキシャル層を形成したときの
エピタキシャル層の厚さと溶液の深さとの関係を示す図
、第７図は本発明の他の実施例を示す図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・溶液、３・
・・・・・基板支持体、４・・・・・・隔離壁。
導体基板と溶液との相対的な関係を示す図、第２図は従
来法によってＧａＰエピタキシャル層を形成したときの
エピタキシャル層の厚さと溶液の深さとの関係を測定し
た結果を示す図、第３図は溶液の水平方向の厚さとエピ
タキシャル成長層の厚さとの関係を測定した結果を示す
図、第４図は本発明実施例のエピタキシャル成長方法に
おける半導体基板と溶液との相対的な関係を示す図、第
５図は第４図のボート内の拡大図、第６図は本発明実施
例の方法Ｇこよってエピタキシャル層を形成したときの
エピタキシャル層の厚さと溶液の深さとの関係を示す図
、第７図は本発明の他の実施例を示す図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・溶液、３・
・・・・・基板支持体、４・・・・・・隔離壁。
Claims (1)
- １ 液相エピタキシャル成長用の溶液内に複数枚の半導
体基板を垂直に浸漬するとともに、同半導体基板間にこ
れらと対向させて前記溶液の深さ方向に沿って厚みが変
化する隔離壁を配置し、同隔離壁と前記半導体基板間の
溶液の水平方向の厚みを深さ方向に沿って変化させ、同
溶液と接する前記半導体基板面上にエピタキシャル層を
成長させ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 |
|---|---|---|---|
| JP54023999A JPS5852323B2 (ja) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54023999A JPS5852323B2 (ja) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55117232A JPS55117232A (en) | 1980-09-09 |
| JPS5852323B2 true JPS5852323B2 (ja) | 1983-11-22 |
Family
ID=12126266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54023999A Expired JPS5852323B2 (ja) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5852323B2 (ja) |
-
1979
- 1979-02-28 JP JP54023999A patent/JPS5852323B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55117232A (en) | 1980-09-09 |
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