JPS6041216A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPS6041216A JPS6041216A JP58149201A JP14920183A JPS6041216A JP S6041216 A JPS6041216 A JP S6041216A JP 58149201 A JP58149201 A JP 58149201A JP 14920183 A JP14920183 A JP 14920183A JP S6041216 A JPS6041216 A JP S6041216A
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- JP
- Japan
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- crystal growth
- substrate
- crystal
- solution
- chamber
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- 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
- H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
- H10P14/2901—Materials
- H10P14/2907—Materials being Group IIIA-VA materials
- H10P14/2911—Arsenides
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
- H10P14/263—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using liquid deposition using melted materials
-
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- 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
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- H10P14/26—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using liquid deposition
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-
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- 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
- H10P14/3421—Arsenides
Landscapes
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Led Devices (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】
〔発明の技術分野〕
この発明は結晶成長層内の組成分布をほほ均一に保って
比較的厚い成長層を得るための結晶成長方法に関する。
比較的厚い成長層を得るための結晶成長方法に関する。
化合物半導体結晶を用いた発光ダイオード（ ＬＥＤ
）の発光効率を向上するための開発はこれまでにさかん
に行なわｔ＋．できている。その一つの手段として、Ｌ
ＥＤ内部の光をより多く取り出すために半球状のＬＥＤ
構造を形成する工夫がある。この場合、半球を構成する
に必要な厚さのＬＥＤ用ウエハを準備しなければならな
い。発光効率の高い材料であるＧａ，−ｘＡＪｘＡｓに
関する従来の厚いＬＥＤ用ウエハの準備方法として、特
開昭５３−１１９７９０号公報が典型的な結晶成長方法
である。これは液相成長装置に温度勾配を設け、長時間
の連続冷却をしながら３０分毎に溶液を追加補給するし
くみで結晶成長するものである。この場合毎時的１００
μｍの成長速度で結晶成長するものでめったが、決して
量産性に優れた方法とはいえないものであった。
）の発光効率を向上するための開発はこれまでにさかん
に行なわｔ＋．できている。その一つの手段として、Ｌ
ＥＤ内部の光をより多く取り出すために半球状のＬＥＤ
構造を形成する工夫がある。この場合、半球を構成する
に必要な厚さのＬＥＤ用ウエハを準備しなければならな
い。発光効率の高い材料であるＧａ，−ｘＡＪｘＡｓに
関する従来の厚いＬＥＤ用ウエハの準備方法として、特
開昭５３−１１９７９０号公報が典型的な結晶成長方法
である。これは液相成長装置に温度勾配を設け、長時間
の連続冷却をしながら３０分毎に溶液を追加補給するし
くみで結晶成長するものである。この場合毎時的１００
μｍの成長速度で結晶成長するものでめったが、決して
量産性に優れた方法とはいえないものであった。
この発明は上記の問題点に対処しなされたもので、実質
的に極めて速い結晶成長を行ない、しかも結晶の均質性
に関しては従来とほぼ同等の結晶成長が行なうことので
きる結晶成長方法を提供することを目的とする。
的に極めて速い結晶成長を行ない、しかも結晶の均質性
に関しては従来とほぼ同等の結晶成長が行なうことので
きる結晶成長方法を提供することを目的とする。
Ｇａ１−ｘＡＪｘＡｓ多元系化合物結晶を、基板結晶の
表裏が対称な面方位を有する基板の両面に同時に結晶成
長する方法であり、結晶成長物質を含む浴液と基板とを
列部、接触、降温、分離、減少物質補給する工程を周期
さして複数回（り返し行なう結晶成長方法である。
表裏が対称な面方位を有する基板の両面に同時に結晶成
長する方法であり、結晶成長物質を含む浴液と基板とを
列部、接触、降温、分離、減少物質補給する工程を周期
さして複数回（り返し行なう結晶成長方法である。
この発明によれば、従来の結晶と同等の均質性を有する
Ｇａ１−ＸＡ１ｘＡＳ結晶を実質的に約３倍の生産性で
結晶成長可能である。さらに、 特公昭５６−１０７７
９号公報にあるような量産性の高い成長装置を一部改良
することによって利用でき、従って極めて量産性の高い
結晶成長方法である。
Ｇａ１−ＸＡ１ｘＡＳ結晶を実質的に約３倍の生産性で
結晶成長可能である。さらに、 特公昭５６−１０７７
９号公報にあるような量産性の高い成長装置を一部改良
することによって利用でき、従って極めて量産性の高い
結晶成長方法である。
この発明を図面を参照して説明する。図はこの発明の結
晶成長を行なう際に用いた液相成長装置の断面図であり
、この装置は反応炉内に設置され、反応炉の温度制御装
置によって昇温、降温かできるようになっている（図示
せず）。液相成長装置はグラファイト材でできており、
基本的には三層構造きなっている。図に示した成長装置
の状態は結晶成長工程の途中であるが、この状態を以下
に説明する。まず成長装置の第１室１１にはＧａＡＳ及
びＡｌが含まれたＧａ溶液１２が存在し、スライダＡ１
３は閉じている。第２室１４には４枚のＧａＡｓ（１０
０）基板１５がその両面を露出して保持され、既に基板
の両面にＧａ＋−ＸＡＡ！ｘＡＢ結晶が成長している。
晶成長を行なう際に用いた液相成長装置の断面図であり
、この装置は反応炉内に設置され、反応炉の温度制御装
置によって昇温、降温かできるようになっている（図示
せず）。液相成長装置はグラファイト材でできており、
基本的には三層構造きなっている。図に示した成長装置
の状態は結晶成長工程の途中であるが、この状態を以下
に説明する。まず成長装置の第１室１１にはＧａＡＳ及
びＡｌが含まれたＧａ溶液１２が存在し、スライダＡ１
３は閉じている。第２室１４には４枚のＧａＡｓ（１０
０）基板１５がその両面を露出して保持され、既に基板
の両面にＧａ＋−ＸＡＡ！ｘＡＢ結晶が成長している。
スライダＢ１６は閉じており、第３室１７は空である。
なお、スライダＡ及びＢの穴の一部には結晶成長物質１
８１，１８２，１８３があらかじめ入れられており、必
要に広じて溶液１２に追加できるしくみとなっている。
８１，１８２，１８３があらかじめ入れられており、必
要に広じて溶液１２に追加できるしくみとなっている。
又、成長装置の第１室及び第３室にはふた１９１，１９
２がある。そして成長装置全体の回転及びスライダＡ、
Ｈの移動は反応炉の外部から操作できるようになってい
る。
２がある。そして成長装置全体の回転及びスライダＡ、
Ｈの移動は反応炉の外部から操作できるようになってい
る。
以上の構成において、溶液は結晶成長開始前にＱａｌｏ
ｏＮ、Ａ／２００ｒｌ 、ＧａＡｓ１５Ｊｒ’Ｅそれぞ
れ第１室１工に入れ、スライダＡ、Ｂの穴の一部には結
晶成長物質としてＧａＡｓ５０ｍ＃、ＡＪ２０ｍ１１を
単体あるいはＧａと混在させてそれぞれ入れておいた。
ｏＮ、Ａ／２００ｒｌ 、ＧａＡｓ１５Ｊｒ’Ｅそれぞ
れ第１室１工に入れ、スライダＡ、Ｂの穴の一部には結
晶成長物質としてＧａＡｓ５０ｍ＃、ＡＪ２０ｍ１１を
単体あるいはＧａと混在させてそれぞれ入れておいた。
溶液及び結晶成長物質の仕込量については結晶成長速度
、スライダ移動による追加時期、ＧａＡｓ基板数等の設
定条件によって種々の最適条件があり、限定されるもの
ではない。
、スライダ移動による追加時期、ＧａＡｓ基板数等の設
定条件によって種々の最適条件があり、限定されるもの
ではない。
次に表−１を参照して結晶成長工程を説明する。
表−１はスライダＡ、及びＢの開閉状態を示すもので、
Ｘ印は閉鎖状態、Ｏ印は開口状態、■印は開口状態で、
あらかじめ結晶成長物質がスライダ穴に入っていたもの
である。
Ｘ印は閉鎖状態、Ｏ印は開口状態、■印は開口状態で、
あらかじめ結晶成長物質がスライダ穴に入っていたもの
である。
表−１
まず成長装置の操作１はスライダＡ、Ｂが閉鎖され、溶
液１２は第１室１１にある状態で成長装置の温度を８５
０℃まで上昇し、一定時間保持する。次に操作２でスラ
イダＡを開口して溶液を第２室に導き、０．１℃／分の
速度で冷却して結晶成長を開始する。次に操作３は成長
装置が７５０℃まで下がったときにスライダＢを開口し
て第２室にある溶液を第３室に導く。この際スライダＢ
の穴にはあらかじめ投入されていた結晶成長物質が第３
室に導かれて溶液に含まれる。次にスライダ穴及びＢを
閉鎖して成長装置全体を半回転することによって第３室
を最上部にもって（る。この状態で再び成長装置を８５
０℃まで温度上昇して１周期の結晶成長を終了する。以
上の操作１〜３を（り返し行なうことによって基板上に
多層のＱａ、−ｘ−ＡＪｘＡｓ（ｘ＝０．４５〜０．２
）が成長し、厚い結晶成長が可能となるものである。又
、一般的には反応炉の温度均熱分布は上下方向にわずか
ながらあり。
液１２は第１室１１にある状態で成長装置の温度を８５
０℃まで上昇し、一定時間保持する。次に操作２でスラ
イダＡを開口して溶液を第２室に導き、０．１℃／分の
速度で冷却して結晶成長を開始する。次に操作３は成長
装置が７５０℃まで下がったときにスライダＢを開口し
て第２室にある溶液を第３室に導く。この際スライダＢ
の穴にはあらかじめ投入されていた結晶成長物質が第３
室に導かれて溶液に含まれる。次にスライダ穴及びＢを
閉鎖して成長装置全体を半回転することによって第３室
を最上部にもって（る。この状態で再び成長装置を８５
０℃まで温度上昇して１周期の結晶成長を終了する。以
上の操作１〜３を（り返し行なうことによって基板上に
多層のＱａ、−ｘ−ＡＪｘＡｓ（ｘ＝０．４５〜０．２
）が成長し、厚い結晶成長が可能となるものである。又
、一般的には反応炉の温度均熱分布は上下方向にわずか
ながらあり。
結晶成長層に厚さ゛むらが生じ易いのが従来の問題点の
一つであったが１図のように成長装置を回転することに
よって成長層の厚さ分布は均一となる効果があった。
一つであったが１図のように成長装置を回転することに
よって成長層の厚さ分布は均一となる効果があった。
以上説明した結晶成長では成長装置の温度分布を上下左
右に均一に保って行なったが、反応炉の温度分布を左右
均一として上下に温度勾配を設けて結晶成長を行なうこ
とも可能である。この場合従来の結晶組成と同等のもの
が得られ、しかも成長速度が速くなることは明らかであ
る。
右に均一に保って行なったが、反応炉の温度分布を左右
均一として上下に温度勾配を設けて結晶成長を行なうこ
とも可能である。この場合従来の結晶組成と同等のもの
が得られ、しかも成長速度が速くなることは明らかであ
る。
次に、結晶成長が完了した多層基板には中間にＧａＡＳ
基板がある。そこでＧａＡＳだけが溶解するＨ２Ｏ，−
ＮＨ４０Ｈ混合エツチング液を用いてＱａＡｓを除去す
ると２枚のＧａ、−ｘＡｌｘＡｓ基板が得られるわけで
ある。従りて実質的には、比較的高温状態からの冷却に
よる高速結晶成長及び基板の両面成長によって従来の約
３倍の生産性で結晶成長が可能となったわけである。
基板がある。そこでＧａＡＳだけが溶解するＨ２Ｏ，−
ＮＨ４０Ｈ混合エツチング液を用いてＱａＡｓを除去す
ると２枚のＧａ、−ｘＡｌｘＡｓ基板が得られるわけで
ある。従りて実質的には、比較的高温状態からの冷却に
よる高速結晶成長及び基板の両面成長によって従来の約
３倍の生産性で結晶成長が可能となったわけである。
次に上述のように形成したＱａｌ−ＸＡＩＸＡ８を基板
結晶としてその両面にＱａ、−ＸＡＡ’ＸＡＳを結晶成
長した場合、極めて短時間でＧａ、−ｘＡＪｘ−Ａｓ結
晶が得られるわけである。そして得られた結晶の組成分
布は成長方向に対して対称となるため結晶の歪も少ない
ものであった。
結晶としてその両面にＱａ、−ＸＡＡ’ＸＡＳを結晶成
長した場合、極めて短時間でＧａ、−ｘＡＪｘ−Ａｓ結
晶が得られるわけである。そして得られた結晶の組成分
布は成長方向に対して対称となるため結晶の歪も少ない
ものであった。
図面は本発明の結晶成しを行なうために用いた成長装置
界の断面図である。 １１・・・第１室、１２・・・溶液、１３．１６・・・
スライダ、１４・・・第２室、１５・・・基板、１７・
・・第３室、１８１．１８２，１８３・・・結晶成長物
質；、、１９、ｊ、 １９２・・・ふた。
界の断面図である。 １１・・・第１室、１２・・・溶液、１３．１６・・・
スライダ、１４・・・第２室、１５・・・基板、１７・
・・第３室、１８１．１８２，１８３・・・結晶成長物
質；、、１９、ｊ、 １９２・・・ふた。
Claims (3)
- （１）砒化ガリウム（ＧａＡＳ）およびアルミニウム（
Ａｎ ）を含んだガリウム（Ｇｉ ）溶液を結晶基板に
接触させて該基板上にＧａ１−ｘＡＪｘＡｓの結晶を成
長させる方法において、前記溶液と基板を分離した状態
で浴液と基板を昇温する工程と、該溶液と該基板とを接
触した状態で降温して結晶成長層を形成する工程と、該
結晶成長層と溶液を分離する工程と、結晶成長によりて
減少する結晶成長物質を溶液に補給する工程とからなる
一連の結晶成長工程を周期として複数回くり返し行なう
工程を具備してなることを特徴とする結晶成長方法。 - （２）前記基板は結晶基板面方位が（１００） Ｑ）Ｇ
ａＡｓ基板、もしくはＱａｌ−ｘＡＪｘＡｓ基板であり
、該基板の主面および裏面に同時にＧａ、 −ＸＡｊｘ
Ａｓを結晶成長することを特徴とする特許 第１項記載の結晶成長方法。 - （３）前記ＧａＡｓ基板の主面及び裏面に結晶成長した
多層構造基体のＧａＡＳ部をエツチング除去してＱａ，
−ｘＡＪｘＡｓ結晶体を形成することを特徴とする前記
特許請求の範囲第２項記載の結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58149201A JPS6041216A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58149201A JPS6041216A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6041216A true JPS6041216A (ja) | 1985-03-04 |
Family
ID=15470029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58149201A Pending JPS6041216A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6041216A (ja) |
-
1983
- 1983-08-17 JP JP58149201A patent/JPS6041216A/ja active Pending
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