JPS5961126A - 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
- Publication number
- JPS5961126A JPS5961126A JP57171224A JP17122482A JPS5961126A JP S5961126 A JPS5961126 A JP S5961126A JP 57171224 A JP57171224 A JP 57171224A JP 17122482 A JP17122482 A JP 17122482A JP S5961126 A JPS5961126 A JP S5961126A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- growth
- temperature
- solution
- epitaxial growth
- crystal
- 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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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3418—Phosphides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/26—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using liquid deposition
- H10P14/265—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using liquid deposition using solutions
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- 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】
（ａＪ 発明の技術分野
本発明は高純度の半導体層を液相法ζこよりエピタキシ
ャル成長させる方法に関する・ （ｂ） 技術の′ｖｖ景 インジウム・ｍ（ＩｎＰ）、ガリウムｉ素（ＧａＡ＋ｓ
）などの化合物半導体はシリコン（Ｓｉ）。
ャル成長させる方法に関する・ （ｂ） 技術の′ｖｖ景 インジウム・ｍ（ＩｎＰ）、ガリウムｉ素（ＧａＡ＋ｓ
）などの化合物半導体はシリコン（Ｓｉ）。
ゲルマニウム（Ｇｅ ）などの単体手導体と共ｌここの
卯結晶をオリ用して各種のデバイスが作ら扛ている。
卯結晶をオリ用して各種のデバイスが作ら扛ている。
ずなわち、電導変成は電導の７タイプ（重子電導型、正
孔電導型）の決っているか或は高純度で高抵抗な単結晶
ノル−板上にこれと同種或は異種の半導体結晶をエピタ
キシャル成長させて電導塵および電導のタイプの異る半
導体層を作るものであり、この上に或は更に積層して作
った半導体層の上に電極パターンなどを形成することに
より各種の半導体デバイスが作られている。
孔電導型）の決っているか或は高純度で高抵抗な単結晶
ノル−板上にこれと同種或は異種の半導体結晶をエピタ
キシャル成長させて電導塵および電導のタイプの異る半
導体層を作るものであり、この上に或は更に積層して作
った半導体層の上に電極パターンなどを形成することに
より各種の半導体デバイスが作られている。
こ＼でエピタキシャル成長層を形成する番こは成長層が
設けら扛る結晶基板を成長酸分からなる溶融液（以下溶
液）中？こ浸漬して行う液相法と成分雰囲気中に置いて
行う気相成長法との２つの方法がある。
設けら扛る結晶基板を成長酸分からなる溶融液（以下溶
液）中？こ浸漬して行う液相法と成分雰囲気中に置いて
行う気相成長法との２つの方法がある。
本発明は液相法により化合物半導体単結晶上ｌと高純度
の化合物半導体をエピタキシャル成長させる方法ｌこ関
するものである。
の化合物半導体をエピタキシャル成長させる方法ｌこ関
するものである。
（ｅ） 従来技術と問題点
第１図は液相エピタキシャル成長に適用されるホードの
断面構成図であって、カーボンＨの基板保持ブロック１
と成長溶液保持ブロック２からなリ、エピタキシャル成
長を行う半導体結晶基板３は所冗の大きさに切断されて
基板保持ブロックＩの上側ｌこおいてこれが適合するよ
う切削加工して作らｎた基板設置部４に装着されており
、一方基板保持ブロック１の上をスライドする成長溶液
保持ブロック２１こは成長溶液溜め５が切削されており
、こｆ’Ｌ ｌこ結晶成長を行わせる成分比の半導体材
料を入れ、成長装置の中にセットした状態で水素気流の
中でカーボンボートを加熱して成長溶液溜に め５の中の半導体材料Ｗ溶融し成長溶液６とする。
断面構成図であって、カーボンＨの基板保持ブロック１
と成長溶液保持ブロック２からなリ、エピタキシャル成
長を行う半導体結晶基板３は所冗の大きさに切断されて
基板保持ブロックＩの上側ｌこおいてこれが適合するよ
う切削加工して作らｎた基板設置部４に装着されており
、一方基板保持ブロック１の上をスライドする成長溶液
保持ブロック２１こは成長溶液溜め５が切削されており
、こｆ’Ｌ ｌこ結晶成長を行わせる成分比の半導体材
料を入れ、成長装置の中にセットした状態で水素気流の
中でカーボンボートを加熱して成長溶液溜に め５の中の半導体材料Ｗ溶融し成長溶液６とする。
次にカーボンボートヲエビタキシャル成長を行う温度ｒ
こ１で下げた状態で成長溶液保持プロ、り２を成長溶液
溜め５が基板設置部４と一致するｆ９置にまでスライド
させることにより半導体結晶基板３七成長溶液を一致せ
しめエピタキシャル成長を行い、所定の膜厚にまで成長
した後は更ｌこ成長溶液保持ブロック２をスライドさせ
て結晶成長は終る。
こ１で下げた状態で成長溶液保持プロ、り２を成長溶液
溜め５が基板設置部４と一致するｆ９置にまでスライド
させることにより半導体結晶基板３七成長溶液を一致せ
しめエピタキシャル成長を行い、所定の膜厚にまで成長
した後は更ｌこ成長溶液保持ブロック２をスライドさせ
て結晶成長は終る。
か５る液相エピタキシャル成長において結晶基鈑３の−
にに高純度の半導体層を成長させるには成長溶液６とし
て特別に処理された高純度の利料を使用する必要があり
、８ｒ！１図（こ示したようＯこ成長装置内（こ設置し
溶融した後は水素気流中で長時間空供きすることによっ
て還元除去する方法がとられていた。
にに高純度の半導体層を成長させるには成長溶液６とし
て特別に処理された高純度の利料を使用する必要があり
、８ｒ！１図（こ示したようＯこ成長装置内（こ設置し
溶融した後は水素気流中で長時間空供きすることによっ
て還元除去する方法がとられていた。
例えば成長溶液中に硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）のよう
な不純物が含まれている場合は高温で加熱さｎるため蒸
発するか或は水素化物となって除去される。
な不純物が含まれている場合は高温で加熱さｎるため蒸
発するか或は水素化物となって除去される。
然し乍らこの方法は空焼き時間が永いために溶液の成分
比自体が笈化し、そのため結晶成長条件が変化してしま
うと云う問題点があった。
比自体が笈化し、そのため結晶成長条件が変化してしま
うと云う問題点があった。
（ｄ） 発明の目的
本発明は化合物半導体結晶基板上に高純度の半導体層を
液相エピタキシャル成長させる方法を提供することを目
的とする。
液相エピタキシャル成長させる方法を提供することを目
的とする。
（ｅ）発明の構成
本発明の目的は成長溶液の温度を臨界過冷却温度よりも
低い温度に設定し、この成長溶液の表面ｌこ微結晶核を
形成させた状態ｌこおいて結晶成長を行うことｌこより
達成することができる。
低い温度に設定し、この成長溶液の表面ｌこ微結晶核を
形成させた状態ｌこおいて結晶成長を行うことｌこより
達成することができる。
（ｆ） 発明の実施例
本発明は結晶成長を行う成長溶液の中−こ含ま牡る不純
物の内その化合物半導体結晶（こ対する偏析係数の大き
な不純物元素を成長溶液の微結晶中ｔこ偏析させること
ｌこより成長溶液の純度を高め、こｆｌ！こよりエピタ
キシャル成長層の純度を高めるものである。
物の内その化合物半導体結晶（こ対する偏析係数の大き
な不純物元素を成長溶液の微結晶中ｔこ偏析させること
ｌこより成長溶液の純度を高め、こｆｌ！こよりエピタ
キシャル成長層の純度を高めるものである。
以下ＩｎＰ化合物半導体結晶にキャリヤ濃度の少い高純
度のＩｎＰをエピタキシャル成長させる場合について本
発明を実施例１こついて説明する。
度のＩｎＰをエピタキシャル成長させる場合について本
発明を実施例１こついて説明する。
ＩｎＰは融点が１０６０〔℃〕の化合物でありインジウ
ム（Ｉｎ）は融点が１５６．６３（℃）オた燐（Ｐ）は
４４．１（℃：］で蒸気圧の極めて高い元素である。
ム（Ｉｎ）は融点が１５６．６３（℃）オた燐（Ｐ）は
４４．１（℃：］で蒸気圧の極めて高い元素である。
そこでＩｎＰの成長溶液を作るにはＩｎｉこＩｎＰを添
加してエピタキシャル成長をこの実施例の場合予足する
７２０〔℃〕においてＰの飽和溶液となるように調節す
る。
加してエピタキシャル成長をこの実施例の場合予足する
７２０〔℃〕においてＰの飽和溶液となるように調節す
る。
すなわち成長溶液の温度を７２０〔℃〕から下げるとＩ
ｎ のＰは過飽和の状態となりＩｎＰの析出が起る。
ｎ のＰは過飽和の状態となりＩｎＰの析出が起る。
それで従来は第１図に示した基板保持ブロックｌの基板
設置部４（こＩｎＰの基板を置きまた成長溶液保持ブロ
ック２の成長溶液溜め５Ｉこは先に記したように所定の
組成比（こ混合したＩｎとＩｎＰヲ入れ、か＼るカーボ
ンボートを成長＠置にセット後第２図で示すような温度
プログラムでエピタキシャル成長を行っていた。
設置部４（こＩｎＰの基板を置きまた成長溶液保持ブロ
ック２の成長溶液溜め５Ｉこは先に記したように所定の
組成比（こ混合したＩｎとＩｎＰヲ入れ、か＼るカーボ
ンボートを成長＠置にセット後第２図で示すような温度
プログラムでエピタキシャル成長を行っていた。
すなわち本実施例の場合カーボンボートを緩やかに７３
０〔℃〕にまで加熱して成長溶液溜め５の成長原料を良
く溶融して均一々成長溶液６とした後、徐々ｔこ飽和溶
液である７２０Ｃ℃）ｌこオで下げ更に僅か温度を下げ
て成長溶液６中にＩｎＰの析出が生じない過飽和溶液温
度で且つ臨界過冷却温度（７１５〔℃〕）よりも高い温
度ａＩこ保った状態で、成長溶液保持ブロック２をスラ
イドはせて成長溶液６をＩｎＰ結晶基板３と一致させエ
ピタキシャル成長を行っていた。
０〔℃〕にまで加熱して成長溶液溜め５の成長原料を良
く溶融して均一々成長溶液６とした後、徐々ｔこ飽和溶
液である７２０Ｃ℃）ｌこオで下げ更に僅か温度を下げ
て成長溶液６中にＩｎＰの析出が生じない過飽和溶液温
度で且つ臨界過冷却温度（７１５〔℃〕）よりも高い温
度ａＩこ保った状態で、成長溶液保持ブロック２をスラ
イドはせて成長溶液６をＩｎＰ結晶基板３と一致させエ
ピタキシャル成長を行っていた。
然しこの方法で作られるエピタキシャル成長層のキャリ
ヤ濃度はほぼ〜１ｏ１６Ｃｃｍ−” ：）でこれを下回
る高純度結晶層を成長させることは困離てあった。
ヤ濃度はほぼ〜１ｏ１６Ｃｃｍ−” ：）でこれを下回
る高純度結晶層を成長させることは困離てあった。
本発明（ゴキャリャ濃度が更に少い結晶を成長させる方
法として偏析現象をオｌ用するものである。
法として偏析現象をオｌ用するものである。
すなわちＩｎＰ結晶中ｌこ含有する不純物としてはＳｉ
＋亜鉛（Ｚｎ ）＋テルル（Ｔｅ）、Ｇｅ。
＋亜鉛（Ｚｎ ）＋テルル（Ｔｅ）、Ｇｅ。
錫（Ｓｎ）、カドミニウム（Ｃｄ）などが知られている
がこの偏析係数はそｎぞｆＬ４（Ｓｔ）。
がこの偏析係数はそｎぞｆＬ４（Ｓｔ）。
１．１４（Ｚｎ）、０．２７（’ｌ’ｅ）、０．００５
（Ｇｅ）、 ０．００２ （Ｓ ｎ ） 、 Ｏ，Ｏ
Ｏ２（Ｃｄ ）であることが知られている。
（Ｇｅ）、 ０．００２ （Ｓ ｎ ） 、 Ｏ，Ｏ
Ｏ２（Ｃｄ ）であることが知られている。
本発明はＩｎを溶媒とする成長溶液６の温度を下げてＩ
ｎＰのエピタキシャル成長を行う際ｌこ臨’ｊＹ ；ハ
冷却温度よりも低い温度に１で下げ、成長溶液６中にＩ
ｎＰの微結晶の析出を起させ、その際偏析係Ｖの大きな
不純物を微結晶中ｌこ析出させるものである。
ｎＰのエピタキシャル成長を行う際ｌこ臨’ｊＹ ；ハ
冷却温度よりも低い温度に１で下げ、成長溶液６中にＩ
ｎＰの微結晶の析出を起させ、その際偏析係Ｖの大きな
不純物を微結晶中ｌこ析出させるものである。
づ−なわち、第２図ζこおいて従来エピタキシャルＬ＋
１７長を行っていた臨界過冷却温度ａよりも更ｌこ低い
温度ｂｔこ保ち成長溶液中ｔこＩｎＰの微結晶核がｒ７
んでいる状態でエピタキシャル成長を行うものである。
１７長を行っていた臨界過冷却温度ａよりも更ｌこ低い
温度ｂｔこ保ち成長溶液中ｔこＩｎＰの微結晶核がｒ７
んでいる状態でエピタキシャル成長を行うものである。
本発明の効果を確める実ルｊとして（Ｊ先に示したよう
に７２０〔℃〕で飽和するよう調整しｆこ成長溶液を用
い、エピタキシャルｈ兄長時間５：１２０〔秒〕とし、
成長膜のキャリヤ濃度をＣ−■測定法ｌこより測足した
◎ ７Ｆ、３図はこの結果であってエピタキシャル成長を？
１う設定温度として７１６（℃）、７１３［℃：］およ
び７１２［℃）の３つの場合をとった。すなわち過冷却
温度としては４（ｒ：）、７［’ｃ］および８〔℃〕で
ある。
に７２０〔℃〕で飽和するよう調整しｆこ成長溶液を用
い、エピタキシャルｈ兄長時間５：１２０〔秒〕とし、
成長膜のキャリヤ濃度をＣ−■測定法ｌこより測足した
◎ ７Ｆ、３図はこの結果であってエピタキシャル成長を？
１う設定温度として７１６（℃）、７１３［℃：］およ
び７１２［℃）の３つの場合をとった。すなわち過冷却
温度としては４（ｒ：）、７［’ｃ］および８〔℃〕で
ある。
こ＼でｊ１′４冷却温度が４〔℃〕の場合はほぼ臨界過
冷却温度てあって依然過ｙ−１和状態が保たれていてＩ
ｎＰの微結晶核は発生していない。か＼る状態で得られ
たエピタキシャル成長層Ｃのキャリヤ濃度の中心値は８
×１０ＩＩＩＣｃｒｎ−８〕であった。
冷却温度てあって依然過ｙ−１和状態が保たれていてＩ
ｎＰの微結晶核は発生していない。か＼る状態で得られ
たエピタキシャル成長層Ｃのキャリヤ濃度の中心値は８
×１０ＩＩＩＣｃｒｎ−８〕であった。
−勇退冷却温度が６〔℃〕を越すと過飽和状態が破れて
微結晶核の析出が起るが過冷却温度が７〔℃〕および８
〔℃〕の条件で行った成長膜ｄ。
微結晶核の析出が起るが過冷却温度が７〔℃〕および８
〔℃〕の条件で行った成長膜ｄ。
ｅのキャリヤ濃度は倒れも４〜５ Ｘ Ｉ Ｏ” ［ｃ
ｍ−ｓ］の値を示し今までの値と較べて超かに少い値を
示した。
ｍ−ｓ］の値を示し今までの値と較べて超かに少い値を
示した。
なおこのようをこ過飽和が破れた状態でエピタキシャル
成長させる場合は成長膜の厚ざは処理時間を一定とした
場合、過飽和状態で行った場合と較べて当然のこと乍ら
薄く本実施例の場合は’ｆ２［μｍ〕で飽和した。
成長させる場合は成長膜の厚ざは処理時間を一定とした
場合、過飽和状態で行った場合と較べて当然のこと乍ら
薄く本実施例の場合は’ｆ２［μｍ〕で飽和した。
それ故に本発明を実施する場合エピタキシャル成長を効
果的多こ行うには成長温度をなるべく高くしＩｎ中への
Ｐの溶解量が高い状態で行う方が所定の膜厚を得やすい
。
果的多こ行うには成長温度をなるべく高くしＩｎ中への
Ｐの溶解量が高い状態で行う方が所定の膜厚を得やすい
。
以上のようにＩ”ｎＰの場合は本発明ｔこ係る成長方法
の適用Ｏこより、Ｓｉ＋Ｚｎ、Ｔｅなど偏析係数の大き
な不純物元素の含有を減らすことができるが、同様に他
の化合物半導体例えばＧａＡｓに適用する場合は偏析係
数の大きＩ Ｚ ｎ ＋炭素（Ｃ）。
の適用Ｏこより、Ｓｉ＋Ｚｎ、Ｔｅなど偏析係数の大き
な不純物元素の含有を減らすことができるが、同様に他
の化合物半導体例えばＧａＡｓに適用する場合は偏析係
数の大きＩ Ｚ ｎ ＋炭素（Ｃ）。
マグネシウム（Ｍｇ）、Ｓｅ、８１などのエピタキシャ
ル層への拡散を防ぐことができキャリヤ濃度の少い成長
層を得ることができる。
ル層への拡散を防ぐことができキャリヤ濃度の少い成長
層を得ることができる。
（ｇ） 発明の効果
本発明の実施Ｉこより液相エピタキシャル成長において
従来よりもキャリヤ濃度の少い高純度のエピタキシャル
層の成長が可能となった。
従来よりもキャリヤ濃度の少い高純度のエピタキシャル
層の成長が可能となった。
第１図は液相エピタキシャル成長を行うカーボンポート
の断面構成図、第２図はエピタキシャル成長の温度シロ
グラムまた第３図はキャリヤ濃度と過冷却温度との関係
図である。
の断面構成図、第２図はエピタキシャル成長の温度シロ
グラムまた第３図はキャリヤ濃度と過冷却温度との関係
図である。
Claims (1)
- 化合物半導体単結晶上に液相法ｌこより半導体結晶層を
エピタキシャル成長せしめる際に成長溶液の温度を臨界
過冷却温度よりも低い温度に設足し該成長溶液の表面に
微結晶核を形成さゼた状態ζこおいて結晶成長を行うこ
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 |
|---|---|---|---|
| JP57171224A JPS5961126A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57171224A JPS5961126A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5961126A true JPS5961126A (ja) | 1984-04-07 |
Family
ID=15919342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57171224A Pending JPS5961126A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5961126A (ja) |
-
1982
- 1982-09-30 JP JP57171224A patent/JPS5961126A/ja active Pending
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