JPS62202893A - 液相エピタキシヤル成長方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は液相エピタキシャル成長方法に係り、特にスラ
イドボート法によりエピタキシャル成長させる方法に関
するものである。

〔従来の技術］ ＧａＡＳ等の化合物半導体のエピタキシシル成長法には
液相成長法、気相成長法（ＶＰＥ法）有機金属熱分解気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）１分子線エピタキシャル法（
ＭＢＥ法）等があるが、良質の結晶相を得るためには液
相成長法が最も適し、発光ダイオードや半導体レーザの
生産レベルで広く用いられている。この液相成長法は成
分元素を含んだ溶液に直接基板を接触させて結晶成長さ
せる方法であり、さらに基板と溶液との接触のさせ方に
よって各種の方法に分けることができる。その中で第３
図に示すスライドボート法が一般に用いられている。

すなわち、基板ホルダ３１の表面に形成されている基板
保持用の凹部内に基板３２を嵌入し、この基板３２を基
板ホルダ３１と共に台座３３とメルトホルダ３４との間
をスライドさせて、基板３２をメルトホルダ３４の溶液
溜３５内に収容されている成長用溶液３６の真下に位置
させる。なお、溶液溜３５は基板３２の寸法ｄとほぼ等
しい寸法りを有している。このようにして、基板３２と
成長用溶液３６との接触がなされ、基板３２上に良質の
結晶層が形成される。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、例えばＧａＡｓのショットキーダイオードの
場合にはＧａＡｓ１板上に２〜１０Ｉｍ厚のバッファ層
を成長させた侵、さらにその上に０．２〜０．３層厚の
能動層を成長させる必要があり、この能動層の厚さが直
接ダイオードの特性に影響してくるために０．２〜０．
３−という厚さを均−性及び再現性よく成長させなけれ
ばならない。

また、半導体レーザの場合にはクラッド居に挟まれた活
性層の厚さは０．０５４と極薄く、この厚さをいかに均
−性及び再現性よく成長させることができるかによって
半導体レーザの歩留りが決定される。

従来、これらのショットキーダイオードの能動層や半導
体レーザの活性層のように薄い層を液相エピタキシャル
法により成長させる場合には、第３図において基板３２
を高速度で溶液溜３５の下をスライドさせたり、成長用
溶液３６の過飽和度を複雑に制御する方法が採られてい
た。しかしながら、この液相エピタキシャル法ではＭＢ
Ｅ法やＭＯＣＶＤ法等に比べて成長速度が速く、厚さ１
ｐ以下のエピタキシャル層を均一に再現性よく成長させ
ることは困難であった。

また、液相エピタキシャル法では通常徐冷法が用いられ
ているが、この徐冷法で厚いエピタキシャル層を成長さ
せた後にその上に薄いエピタキシャル層を成長させるこ
とが困難であった。すなわち、厚いエピタキシャル層を
成長させている間に炉内の温度が降下し、続いて成長さ
せる薄いエピタキシャル層用の成長用溶液の過飽和度が
大きくなってしまう。その結果、成長速度が速くなり、
薄い層の膜厚制御を行なうことができなくなる。

かくして、本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消
し、１１ＪＩＲ程度以下の膜厚でも均−性及び再現性に
優れたエピタキシャル層を成長させることができる液相
エピタキシャル成長方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の液相エピタキシャル成長方法は上記目的を達成
するために、成長させようとするエピタキシャル層の層
厚に応じて基板ホルダのスライド方向における溶液溜の
開口部の長さを設定するようにしたものである。

［作　用］ 以上のような開口部を有する溶液溜を溶液ホルダに設け
ることにより、基板ホルダを一定速度でスライドさせて
も溶液溜内の成長用溶液と基板との接触時間を制御する
ことができる。例えば、肉薄のエピタキシャル層を形成
しようとする場合には基板ホルダのスライド方向におけ
る長さの短い開口部を有する溶液溜を溶液ホルダに設け
ればよい。このようにずれば成長用溶液と基板との接触
時間を短くすることができ、基板上に薄いエピタキシャ
ル層が成長される。

従って、溶液ホルダに所望の大きさの開口部を有する複
数個の溶液溜を設けておけば、基板上に薄膜の多層成長
あるいは厚膜と弁膜との多層成長等を行なわせることが
できる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る液相エピタキシャル成
長方法において用いられるダブルへテロ型半導体レーザ
用スライドボートの椙成図である。

溶液ホルダ１にはクラッド層用溶液溜２．活性層用溶液
溜３．クラッド層用溶液溜４及びキレツブ居用溶液溜５
が設けられており、この溶液ホルダ１と台座６との間を
基板ホルダ７がスライドできるように構成されている。

基板ホルダ７にはスライド方向の長さが２０ＩＩＩ１１
１それと直角方向の長さが３５、の矩形の基板保持用凹
部が設（プられている。

また、溶液ホルダ１のクラッド層用溶液ＫＩＩ２及び４
とキャップ層用溶液溜５は基板ホルダ７に面してそれぞ
れ基板ホルダ７のスライド方向にはＤ１＝　ＺＯＳ、そ
れと直角方向には３５ａｌｌの長さの矩形状開口部を有
している。一方、活性層用溶液溜３は基板ホルダ７に面
して基板ホルダ７のスライド方向にはＤ２＝２１１１１
１１．それと直角方向には３５ＩｎＩＲの長さの溝形状
間口部を有している。

このような構成のスライドボートを用いてエピタキシャ
ル成長を行なった。

まず、成長用溶液として溶液ホルダ１の溶液溜２にクラ
ッド層用のＧａ４０ｇ　、　ＧａＡｓ　３ｇ　、　Ａｆ
１３７ｔｑ、溶液溜３に活性層用のＧａ　８ｇ　、　Ｇ
ａＡｓ　Ｏ，６ｇ、　Ａ１１、ｌｌ１ｇ、溶液溜４にク
ラッド層用のＧａ４０ｇ　、　ＧａＡｓ３９、Ａｆｌ、
３７１Ｒ９、溶液溜５にキ１７’／ブ層用のＧａ４０９
　。

ＧａＡｓ　３ｇをそれぞれ収容し、基板ホルダアの基板
保持用凹部には２０Ｘ　３５ｆｆｉの基板８を嵌入保持
させた。

次に、このスライドボートを反応管（図示せず）内に配
置し、反応管内の水素ガス置換を行なった後、外部の電
気炉（図示せず）により８００℃まで昇温した。炉内温
度が８００℃に安定してから０．５”Ｃ／ｍｉｎの冷却
速度で炉内を降温し、７９６℃の温度となったところす
なわち成長用溶液に４℃の過飽和度を持たせたところで
基板ホルダ７をスライドさせ、基板８を溶液ホルダ１の
溶液溜２の直下に位置させて基板ホルダ７のスライドを
停止した。

このようにして基板８と溶液溜２内の成長用溶液との接
触を行ない、基板８上にＭ混晶比０．３５のクラッド層
（ＧａＭ　八５ｆｆｌ　＞を成長させた。続いて、基板
ホルダアを５ｃｍ７ｓｅｃの速度でスライドさせて基板
８を溶液溜３の下を通過させ、クラッド層の表面上にＭ
混晶比０．０５の活性層（０８Ｍ６３層）を形成した。

さらに、基板ホルダ７をスライドさせて基板８が溶液溜
４の直下に位置したところで基板ホルダアを停止させ、
活性層の表面上にＭ混晶比０．３５の第２のクラッドｌ
ｉｄ　（０８Ｍ６３層）を形成した。同様にして基板ホ
ルダ７をスライドさせて基板８を溶液溜５の直下に位置
させ、第２のクラッド層の表面上にキャップ層（ＧａＡ
Ｓ層〉を積層成長させた。

以上のようにして形成されたダブルへテロ型半導体レー
ザ用のエピタキシ１！ルウエバを片に開開し、角度５°
で斜研磨を行なった後、エツチングを施し、エピタキシ
ャル層界面をＳＥＭで測定して膜厚の均一性を調べた。

その結果、活性層の膜厚は０．０６２℃ｍ±０．００７
−と測定され、極めて簿い層をその面内で均一性よく成
長させることができた。

なお、上記実施例では開口部を溝形状とした溶液溜を唯
一つ設けて極薄いかとしては活性層のみを形成したが、
第２図のように溝形状の開口部を有する溶液溜２１を複
数個溶液ホルダ２２に設けることにより基板２３上に薄
膜エピタキシャル層の多層構造を形成することが可能と
なる。すなわち、液相エピタキシャル成長方法による超
格子構造の形成が実現される。

なお、本発明の方法はＧａＡｓを含む■−ｖ族化合物半
導体、　ＧａＭＡｓ等の混晶化合物半導体、Ｉ［−ＩＶ
族化合物半導体とその混晶なとの液相エピタキシャル成
長に適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、次のごとき優れた
効果を発揮する。

（１）　　成長させようとするエピタキシャル層の層厚
に応じて基板ホルダのスライド方向における溶液溜の間
口部の長さを設定することにより、１ＪＪＭ程度以下の
層厚のエピタキシャル層でも均−性及び再現性よく成長
させることができる。

（２）　　従って、本発明は特にショットキーダイオー
ドや半導体レーザ等、良質で且つ均一性に浸れた薄膜を
必要とする素子の製造に有効であり、素子歩留を向上さ
せることができる。

（３）　　また、薄膜を多層成長させることにより超格
子構造の形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る液相エピタキシャル成
長方法で使用されるスライドボートの構成図、第２図は
他の実施例で使用されるスライドボー］−の構成図、第
３図は従来例で使用されるスライドボートの構成図であ
る。 図中、１は溶液ホルダ、２ないし５は溶液溜、７は基板
ホルダ、８は基板である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶液ホルダの溶液溜内に成長用溶液を収容すると
   共に基板ホルダに基板を保持させた後、基板ホルダを溶
   液ホルダに対してスライドさせて溶液溜の開口部にて基
   板と成長用溶液との接触を行ないエピタキシャル成長さ
   せる方法において、成長させようとするエピタキシャル
   層の層厚に応じて上記基板ホルダのスライド方向におけ
   る上記溶液溜の開口部の長さを設定することを特徴とす
   る液相エピタキシャル成長方法。
2. （２）上記溶液溜が上記溶液ホルダに複数個設けられ、
   上記基板ホルダのスライド操作に伴つて上記基板上にエ
   ピタキシャル層を多層成長させることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の液相エピタキシャル成長方法。