(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶半導体基板の主表面に、液相エピタキシャル成長層を形成する半導体装置の製造方法において、
（ａ）前記半導体基板の主表面に、両性不純物層または両性不純物を含む層を形成し、該両性不純物層または両性不純物を含む層の上に、液相エピタキシャル成長用溶液に反応溶解し、かつ、エピタキシャル成長層の一部を構成する金属層を形成する工程と、
（ｂ）前記半導体基板を複数枚準備し、または前記半導体基板と他の基板とを準備し、前記金属層が形成された主表面側が一定間隔の間隙部を有するように、前記複数枚の半導体基板同士または前記半導体基板と他の基板とを略平行に対置させると共に、該間隙部に前記両性不純物を含まない液相エピタキシャル成長用溶液を充填する工程と、
（ｃ）前記エピタキシャル成長用溶液の温度を、前記両性不純物の導電型が反転する反転温度より高い温度から順次下げることにより、前記半導体基板の主表面上にＰＮ接合を有するエピタキシャル成長層を形成する工程と、
（ｄ）前記エピタキシャル成長用溶液の温度が前記エピタキシャル成長層を成長し得る温度より低くなってから前記半導体基板と前記エピタキシャル成長用溶液とを分離する工程とからなる半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体基板がガリウム砒素からなり、前記金属層がアルミニウムからなり、前記両性不純物がシリコンからなり、前記エピタキシャル成長用溶液が予め砒素を含まないかまたは砒素が非飽和のガリウム溶液からなり、前記エピタキシャル成長層がＡｌＧａＡｓ系化合物からなる請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガリウム砒素など、III-Ｖ族化合物半導体などからなる半導体装置の製造方法に関する。さらに詳しくは、とくに浅いＰＮ接合で発光効率の高い素子を低コストで得られる半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガリウム砒素単結晶半導体基板上にエピタキシャル成長によりＰＮ接合を形成する方法は、たとえば特開平９−１１５８４１号公報に示されるように、複数の半導体基板を略平行に対置させた状態で、基板間の間隙に両性不純物を含有するエピタキシャル成長用溶液を充填し、反転温度より高い温度から順次温度を下げることにより、エピタキシャル成長を開始し、基板表面にＰＮ接合を有するエピタキシャル成長層を成長する方法が知られている。
【０００３】
すなわち、シリコンは、エピタキシャル成長温度が高温領域では成長層中のガリウムの占める格子位置に置換してＮ型の導電型を示し、低温領域では成長層中の砒素の占める格子位置に置換してＰ型の導電型を示すという特異な性質を有している。導電型がＮ型からＰ型に変る温度は、反転温度と呼ばれ、半導体基板の結晶方位によって変る。ガリウム砒素半導体基板の主表面が｛１１１｝Ａ面では９２０℃前後、｛１００｝面では９００℃前後、｛１１１｝面では８８０℃前後となる。このような反転温度の違いは主表面の砒素密度によるものと考えられる。また、反転温度は、溶液の冷却速度にも依存し、冷却速度が大きいほど、反転温度が低下することも知られている。
【０００４】
図８は、従来のエピタキシャル成長装置の一例を示すもので、１はエピタキシャル成長を行うガリウム砒素基板、２は複数のガリウム砒素基板１間に設けられた所定の間隙部、３はガリウム砒素基板１の辺部を挟持し、所定の間隙を保持して対置させる支持体、４はエピタキシャル成長を行うためのエピタキシャル成長用溶液、５は石英管、６はヒータ、７は石英管５内に水素などの高純度雰囲気ガスを導入するためのガス配管系である。また、図９は、互いに対向するガリウム砒素基板１間に設けられた間隙部２に、エピタキシャル成長用溶液４を充填する方法を示す図である。なお、図９（ｂ）において、８は支持体３内での半導体基板１と支持体３との空隙部である。
【０００５】
まず、エピタキシャル成長に使用する、ガリウムを溶媒とし、砒素を飽和させ、両性不純物としてシリコンを添加したエピタキシャル成長用溶液４を用意する。支持体３により一対ないし複数対の対向するガリウム砒素基板１を、その表面が互いに平行に向き合うように所定の間隙を設けて配置する。石英管５内は、ガス配管系７を通して排気され、さらに高純度水素ガスを流すことにより、石英管５内の酸素や水分を除去する。
【０００６】
ヒータ６により装置全体を昇温し、反転温度（Ｔｃ）以上の温度で、ガリウム砒素基板１間にエピタキシャル成長用溶液４を充填させる。間隙部２にエピタキシャル成長用溶液４を充填する際には、図９（ａ）に示されるように、装置全体を斜めに傾け、支持体３とガリウム砒素基板１との間隙に入り込んだエピタキシャル成長用溶液４を間隙部２の一方の側にのみ接触させることで、毛細管現象により、間隙部２中に気泡を抱えることなく、充填することができる。充填後、装置を平行に戻し、エピタキシャル成長を行うガリウム砒素基板１は、重力に対して垂直に配置される。
【０００７】
その後、一定の速度で常温まで冷却した後、ガリウム砒素基板１とエピタキシャル成長用溶液を分離する。このようにエピタキシャル成長を高温で停止せず常温まで行う（実際には、５００℃程度以下になると、主体的な成長はしなくなり、緩やかな成長となる）。このようにして成長された半導体層の不純物濃度プロファイルを図５に破線Ｂで示す。図５に示されるように、両性不純物としてのシリコンの濃度は、偏析係数の温度依存性によってのみ変り、ガリウム砒素基板１間の間隙部２が減少し、成長するエピタキシャル成長層の厚さが減少しても、減少した厚さの位置に所定の不純物濃度が実現されることが分る。したがって、浅い接合が形成され、しかも表面の不純物濃度は充分に大きく、このような半導体基板を使用して発光ダイオードを形成する場合、エピタキシャル成長層表面に亜鉛のようなＰ型不純物を別に拡散させる工程の必要がなく、また亜鉛拡散層の発光光吸収の問題が解決される。
【０００８】
なお、エピタキシャル成長層の膜厚は、ガリウム砒素基板１間の間隙部２に充填されるエピタキシャル成長用溶液の量によって決定される。ガリウム砒素基板｛１００｝に９２０℃からエピタキシャル成長を開始した際の、間隙部２の寸法とエピタキシャル成長層の膜厚との関係を、図６に破線Ｂで示す。図６のＢに示されるように、Ｐ型層、Ｎ型層共にガリウム砒素基板間の間隙が大きくなると、すなわちエピタキシャル成長用溶液の量が多くなるに従い、エピタキシャル成長層の膜厚が増加していることが分る。
【０００９】
なお、Ｐ型層の膜厚とＮ型層の膜厚の比率は、エピタキシャル成長開始温度と反転温度（基板の面方位により変る）および基板間の間隙の寸法を選択することにより、適宜設定することが可能であり、相対的にＰ型層を厚くしたり、あるいはＮ型層を厚くしたり任意に設定することができる。
【００１０】
このようなエピタキシャル成長層を形成して、通常の製造方法により発光ダイオードを形成した場合の発光出力を、表面に亜鉛を拡散し不純物濃度を高くすることにより形成した通常の発光ダイオード（Ｚｎ拡散法によるＬＥＤ）の出力を１００％として、図１０に示す。基板間の間隙が小さいほど、出力が増加していることが分る。
【００１１】
図１０から明らかなように、従来の方法で発光ダイオードを形成する場合、基板間の間隙を１０００μｍ以下とすることで、優れた特性の発光ダイオードを形成することができる。なお、この基板の間隙は、エピタキシャル成長に伴う厚さの増加分を考慮した所定寸法とする必要があるため、１０μｍ以上とする必要があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、液相成長時の基板間の間隙を小さくした方が発光ダイオードを形成する場合、その出力が大きくなって好ましいが、基板間の間隙があまり小さくなると、溶液の表面張力のために、溶液を流し込むこと、とくに均一に流し込むことが難かしい。このため、薄くて一定の厚さのエピタキシャル成長層を成長することが難しく、厚さがばらつくと写真蝕刻の際に精度がばらつき、加工上の問題が発生する。一方、成長層を厚くすると、発光位置から表面までの距離が大きくなるため、再結合により生じた光が、自己吸収を受けて減衰してしまい、発光効率が悪くなるという問題がある。そのため、再現性も非常に悪い。
【００１３】
さらに、Ｇａ自体が高価であり、Ｇａ溶液の使用効率が低い場合には、半導体基板の製造コストが高くなるという問題があり、できる限りＧａ溶液の使用量を削減して製造コストを引き下げる必要がある。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、両性不純物を用いて工程数を削減し、高価な溶媒の使用量を削減できると共に、浅い拡散層による発光効率の高い発光素子を形成することが可能な液相エピタキシャル成長層を形成する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するため本願請求項１に係る発明は、単結晶半導体基板の主表面に、液相エピタキシャル成長層を形成する場合に、（ａ）前記半導体基板の主表面に、両性不純物層または両性不純物を含む層を形成し、該両性不純物層または両性不純物を含む層の上に、液相エピタキシャル成長用溶液に反応溶解し、かつ、エピタキシャル成長層の一部を構成する金属層を形成する工程と、（ｂ）前記半導体基板を複数枚準備し、または前記半導体基板と他の基板とを準備し、前記金属層が形成された主表面側が一定間隔の間隙部を有するように、前記複数枚の半導体基板同士または前記半導体基板と他の基板とを略平行に対置させると共に、該間隙部に前記両性不純物を含まない液相エピタキシャル成長用溶液を充填する工程と、（ｃ）前記エピタキシャル成長用溶液の温度を、前記両性不純物の導電型が反転する反転温度より高い温度から順次下げることにより、前記半導体基板の主表面上にＰＮ接合を有するエピタキシャル成長層を形成する工程と、（ｄ）前記エピタキシャル成長用溶液の温度が前記エピタキシャル成長層を成長し得る温度より低くなってから前記半導体基板と前記エピタキシャル成長用溶液とを分離する工程とからなることを特徴とするものである。
【００１６】
本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体基板がガリウム砒素からなり、前記金属層がアルミニウムからなり、前記両性不純物がシリコンからなり、前記エピタキシャル成長用溶液が予め砒素を含まないかまたは砒素が非飽和のガリウム溶液からなり、前記エピタキシャル成長層がＡｌＧａＡｓ系化合物からなることを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明の参考例の半導体装置の製造方法について説明をする。本発明の参考例による単結晶半導体基板の主表面に、液相エピタキシャル成長層を形成する半導体装置の製造方法は、図１にそのフローチャートが示されるように、（ａ）まず、半導体基板１の主表面に、液相エピタキシャル成長用溶液に反応溶解し、かつ、エピタキシャル成長層の一部を構成する金属層１ａを形成する。（ｂ）つぎに、金属層１ａが設けられた半導体基板１を複数枚準備し、または半導体基板１と他の基板とを準備し、金属層１ａが形成された主表面側が一定の間隙部２を有するように、複数枚の半導体基板１同士または半導体基板と他の基板とを略平行に対置させると共に、その間隙部２に、両性不純物を含む液相エピタキシャル成長用溶液４を充填する。（ｃ）ついで、エピタキシャル成長用溶液４の温度を、両性不純物の導電型が反転する反転温度より高い温度から順次下げることにより、半導体基板１の主表面上にＮ型層１１とＰ形層１２とからなるＰＮ接合を有するエピタキシャル成長層を形成する。（ｄ）そして、エピタキシャル成長用溶液４の温度がエピタキシャル成長層１１、１２を成長し得る温度より低くなってから、半導体基板１とエピタキシャル成長用溶液４とを分離することにより、半導体基板にエピタキシャル成長層を成長することを特徴としている。
【００２４】
まず、半導体基板１としては、たとえばガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板など、III-Ｖ族化合物半導体が成長し得る基板が用いられ、その主表面に真空蒸着またはスパッタリングなどにより、エピタキシャル成長用溶液に溶解し、かつ、エピタキシャル成長層の一部を構成する金属、たとえばアルミニウム（Ａｌ）からなる金属層１ａを１μｍ程度の厚さに成膜する。以下、具体例としては、半導体基板１にガリウム砒素基板｛１００｝を用い、ＡｌＧａＡｓ系化合物からなるＰＮ接合を形成する例で詳細に説明する。
【００２５】
つぎに、図１（ｂ）に示されるように、半導体基板１の金属層１ａが設けられた側が相互に向き合い、一定間隔の間隙部２を有して対置するように、複数枚の半導体基板１を１対ないし複数対、支持体３にセッティングする。この一定間隔の間隙部２を形成するには、半導体基板１の周縁部を挟持する溝を支持体３の内壁に所定の間隔で設けておき、その溝内に半導体基板１を挿入することにより得られる。
【００２６】
この半導体基板１が対向する間隙部２の間隔は、１〜５００μｍ、さらに好ましくは、１〜１００μｍで、本参考例では、１００μｍになるように支持体３の溝間隔を形成した。間隔を余り大きくし過ぎて、１０００μｍを超えると、実験の結果では、半導体基板上に形成されるＮ型層およびＰ型層の厚さが大きくなり過ぎ、発光ダイオードの発光効率を低下させるから１０００μｍ以下とすることが好ましく、また、ガリウム溶液中への砒素飽和を容易にするという観点から、５００μｍ以下にすることが好ましいからである。さらに、間隔をできるだけ狭くすることにより、同じ厚さのエピタキシャル成長層を形成するのに、エピタキシャル成長用溶液の使用量を、それより大きい間隔の場合と比較して、少なくできることを見出し、１００μｍ以下にすることがさらに好ましい。一方、この間隔の下限は、従来の方法とは異なり、理論的には自己溶解型的なエピタキシャル成長を行うため、ほぼ対向する基板同士を接触させてもよいが、１μｍ以上離間させ、基板相互間の接触による干渉を防ぐことが望ましい。
【００２７】
そして、この間隙部２にエピタキシャル成長用溶液４を充填する。エピタキシャル成長用溶液４は、従来技術と同様に、ガリウムを溶媒として、砒素を飽和させ、両性不純物としてシリコンを添加したものを使用した。このガリウム溶液は、エピタキシャル成長中には砒素を飽和させる必要があるが、初期には砒素を含まないか、あるいは砒素を飽和していない状態の溶液を用いてもよい。非飽和溶液では、ガリウム砒素基板中に含まれる砒素がガリウム砒素基板のメルトバックにより充分にエピタキシャル成長溶液中に飽和し、砒素の自己供給を行うことができるからである。自己供給することにより、従来用いられていたエピタキシャル成長用溶液であるガリウム溶液に砒素を飽和させるように添加していた多結晶ＧａＡｓが不要となり、コスト削減が可能となる。
【００２８】
支持体３は、図２にその断面および平面の説明図が示されるように、たとえば石英ガラスなどからなる四角形の箱状体で、一辺側の中央部には、箱状体の底面と上面に貫通するように貫通孔３１が設けられ、その一辺側と対向する辺側の中央部には、底面は閉鎖され、上面のみに貫通孔が形成される底面閉鎖孔３２が形成されている。そのため、たとえば図２（ａ）に示されるように、エピタキシャル成長用溶液４中にこの支持体３を浸漬すると、支持体３の貫通孔３１の底面側からエピタキシャル成長用溶液４が支持体３内に侵入し、半導体基板１間の間隙部２に入り込み、半導体基板１の一方側と接触する。そうすると毛細管現象および半導体基板１の表面に形成された金属層２であるアルミニウムとガリウム溶液との自己溶融的作用により、間隙部２中に気泡を抱えることなく、充填されていく。間隙部２に入り込んだエピタキシャル成長用溶液４および空隙部２内に存在した気体は、底面閉鎖孔３２側に徐々に押し出されて、底面閉鎖孔３２の上面側から支持体３の外に排出される。
【００２９】
このエピタキシャル成長用溶液４の充填作業は、図３に示されるような外周にヒータ６が配置された石英管５内で、たとえば９２０℃程度にエピタキシャル成長用溶液４の温度を上昇した状態で行い、空隙部２にエピタキシャル成長用溶液４を充填した後、エピタキシャル成長用溶液４から引き上げ、この半導体基板１が重力に対して垂直になるような配置にする。この際、半導体基板１の外周側と支持体３との空隙部８に入り込んだエピタキシャル成長用溶液は排出されるが、間隙部２のエピタキシャル成長用溶液は、その毛細管現象により間隙部２に保持される。なお、石英管５内は、ガス配管系７により水素などの高純度雰囲気ガスにより置換されている。
【００３０】
この状態で、石英管５内の温度を徐々に下げていくと、エピタキシャル成長用溶液４のＡｌＧａＡｓ系化合物が、まずＮ型層１１としてエピタキシャル成長する。そして、さらに温度が反転温度の９００℃程度より下がると、今度はＰ型層１２としてエピタキシャル成長し、５００℃程度まで主たる成長が続き、対置した基板間隔を１００μｍとした場合、Ｎ型層１１が５μｍ程度、Ｐ型層１２が１５μｍ程度成長し、ＰＮ接合を形成することができる（図１（ｃ））。
【００３１】
その後、さらに温度を下げ、室温近くまで下がったところで、半導体基板１と成長用溶液とを分離し、Ｎ型層１１とｐ型層１２とがエピタキシャル成長した半導体基板を取り出す（図１（ｄ）参照）。なお、半導体基板１の主表面に最初に設けた金属層は、エピタキシャル成長用溶液中に溶解して化合物半導体層として成長するが、金属層としては残存しない。
【００３２】
このように、半導体基板主表面に、エピタキシャル成長用溶液と反応溶解すると共にエピタキシャル成長層の構成元素となるＡｌなどの金属層を設けてからエピタキシャル成長をし、エピタキシャル成長を高温で停止せず、常温付近までエピタキシャル成長を行って形成されたＮ型層とＰ型層の不純物濃度プロファイルＡを図５に従来例Ｂと対比して示す。図５から明らかなように、本発明の参考例によれば、表面側のＰ形層を所定の不純物濃度にするのに、従来のものより薄いエピタキシャル成長層により実現されていることが分る。
【００３３】
さらに、半導体基板の対向する間隔を変えた場合におけるＮ型およびＰ型のエピタキシャル成長層の厚さを調べた結果Ａを、Ｎ型層およびＰ型層ごとに従来の関係Ｂと対比して図６に示す。図６から明らかなように、従来と同様に間隔を狭くするほどエピタキシャル成長層の厚さが薄くなるが、金属層を半導体基板表面に予め設けた本発明の参考例Ａによれば、基板間の間隔が同じでも、従来の方法Ｂよりさらにエピタキシャル成長層の厚さが薄くなっていることが分る。これは、半導体基板主表面に形成されたエピタキシャル成長層の構成元素となる金属層と基板間隙部のエピタキシャル成長用溶液とが反応し、さらに半導体基板主表面部が自己溶解することで、従来例と比較してエピタキシャル成長用溶液を消費せずにエピタキシャル成長層を形成できることによるものと考えられる。
【００３４】
このように、基板間隔を種々変化させてエピタキシャル成長層をし、発光ダイオードを形成しときの発光出力を、図８に示される従来の製造方法により発光ダイオードを形成した場合の各間隔における発光出力をそれぞれ１００％として、図７に従来例Ｂと対比してＡで示す。図７から明らかなように、従来例と同様に、基板間の間隙が小さいほど、出力が増加しているが、従来例よりもさらに発光出力が増加していることが分る。これは、たとえば発光波長がほぼ９１０ｎｍ以下、すなわち従来例のエピタキシャル成長方法で作られた発光ダイオードの発光波長９３０〜９４０ｎｍと比べ、数十ｎｍ短くなり、発光効率が向上するためである。また、シリコンを用いた受光素子に対して、波長感度を向上させ、変換効率を向上させる効果もあり、メリットが大きい。
【００３５】
なお、従来の方法によれば、基板の間隔は、エピタキシャル成長に伴う厚さの増加分を考慮した所定寸法とする必要があるため、１０μｍ以上とする必要があったが、本発明の参考例によれば、予め設けた金属層がエピタキシャル成長用溶液に溶解するため、前述のように、１μｍ以上あれば十分である。
【００３６】
さらに、本発明の参考例によりエピタキシャル成長層全体を薄くすることができるため、エピタキシャル成長層表面から発光した光を取り出す場合に、表面に至るまでの間にエピタキシャル成長層による自己吸収を減らすことができ、発光効率を高くすることができる。また、不純物分布がエピタキシャル成長層の減少に伴って、急峻になるため、発光再結合の領域が狭くなり、注入されたキャリアがその狭い空間で再結合するために、発光効率が上昇すると共に、応答速度が早くなる。従来の製造方法による製品では遮断周波数が２００ｋＨｚであるが、基板間隔、すなわち溶液厚さ１００μｍでは、Ａｌの添加と相俟って約２倍の４００ｋＨｚまで遮断周波数が延びる。
【００３７】
このように、エピタキシャル成長層を薄くしても、不純物分布は厚さが薄くなった分だけ比例圧縮したものとなり、不純物注入効率は変化せず、しかも薄い層で、より狭い領域で再結合するために動作スピード（応答速度）が大になるという副次的な効果が生じる。また、エピタキシャル成長層に添加されたアルミニウム自体によっても応答速度の改善がなされる。
【００３８】
図４は、エピタキシャル成長用溶液としてのガリウム溶液の使用量を最小限にする装置の一例である。半導体基板１の主表面に金属層１ａを設けることや、半導体基板の間隔を狭くすることなどについては、前述の例と全く同じで、装置の同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。図４に示される装置は、ガリウム溶液を移動させて半導体基板１に接触させるシリンダブロック９が設けられ、最小限のガリウム溶液４をシリンダブロック９により移動させて、半導体基板１に接触させる構造になっている。
【００３９】
すなわち、図４（ａ）に示されるように、最小限のエピタキシャル成長用溶液４を石英管５内にセットしておき、支持体３に金属層１ａが設けられた半導体基板１をセッティングしてから、シリンダ９を支持体３側に移動することにより、図４（ｂ）に示されるように、エピタキシャル成長用溶液４が支持体３の内部およびその周囲に充填される。この場合も、半導体基板表面に設けられた金属の自己溶解作用により、狭い半導体基板間にも毛細管現象により隙間なく充填される。一旦半導体基板間の間隙部２に充填されたエピタキシャル成長用溶液４は、自己溶解的作用により間隙部２に保持され、エピタキシャル成長が進行する。
【００４０】
つぎに本発明の実施例について説明する。前述の参考例では、エピタキシャル成長用溶液に両性不純物を添加してエピタキシャル成長することによりＰＮ接合を形成したが、本発明の実施例では、エピタキシャル成長用溶液には不純物を添加させないで、半導体基板の表面に、たとえばシリコンなどの両性不純物をスパッタリングなどで、たとえば０.０１〜０.１μｍ程度被着し、さらにその上に前述と同様にアルミニウムなどの金属層を１μｍ程度蒸着やスパッタリングなどにより被着してから同様にエピタキシャル成長することができる。シリコンを被着する場合、たとえばプラズマＣＶＤ法により、アモルファスＳｉ：Ｈをガリウム砒素基板に成膜し、ランプアニール法によるＲＴＡ（急速加熱処理）により基板全領域に対して脱水素処理を行うことにより設けることができる。
【００４１】
この場合、シリコンとアルミニウムを別々の工程で被着させなくても、たとえばアルミニウム・シリコン（Ａｌ-Ｓｉ）合金をスパッタリングなどにより一度にガリウム砒素基板上に被着したものを用いることもできる。
【００４２】
また、予め表面にシリコンが含有されている状態のガリウム砒素基板表面にアルミニウムをスパッタリングなどにより被着し、シリコンを含まないエピタキシャル成長用溶液を用いてエピタキシャル成長することもできる。
【００４３】
このように、エピタキシャル成長用溶液中に両性不純物を添加しないで、半導体基板側に予め設けておくことにより、溶液中の両性不純物濃度管理を特別に行う必要がなく、製造工程の簡略化を図れるというメリットがある。
【００４４】
前述の各例では、半導体基板のエピタキシャル成長面側を相互に向き合せて対置させることによりエピタキシャル成長をしたが、間隙部を形成する他方の基板を、エピタキシャル成長用溶液の媒質と格子定数が大幅に異なり、結晶成長を行わせず、熱伝導性が優れて、エピタキシャル成長中に均熱性が崩れることのない安定した材質の基板を用いてもよい。このような基板としては、ボロンナイトライド（ＢＮ）、アルミナイトライド（ＡｌＮ）、低アルカリガラス、アルミナ、石英ガラス、ＧａＮ、カーボンなどを用いることができる。このようなエピタキシャル成長させない基板と半導体基板とを対向させて行う場合、エピタキシャル成長させない基板を下側に配置することが好ましい。基板のエピタキシャル成長面を重力に垂直に保持してエピタキシャル成長を行う際に、対置した基板間隙部の上方には重力によるエピタキシャル成長用溶液の成分の偏りが生じ、エピタキシャル成長に必要な成分が上側に分布しやすく、上側基板表面に平坦で均一な厚さのエピタキシャル成長層を成長しやすいためである。
【００４５】
エピタキシャル成長する半導体基板同士を対向して平行対置する場合、エピタキシャル成長時に溶液に浸漬した後、基板のエピタキシャル成長面を重力に対して垂直に保持するが、その際、対向する基板の上側には、下側よりも比較的に厚くて平坦なエピタキシャル成長層が形成されるが、下側には、多少凹凸を有するエピタキシャル成長層が形成されるなどの不具合が生じる場合があるので、素子間の特性のバラツキが小さいエピタキシャル成長層を得るためには、このように一方の基板にエピタキシャル成長させない基板を用いるのが好ましい。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、半導体基板上に均一で浅いＰＮ接合を容易に形成することが可能となる。その結果、発光ダイオードを形成する場合、発光効率を上げることができ、また、発光波長をより短くすることが可能となり、シリコンを用いた受光素子の波長感度を向上させ、変換効率を向上させることができる。さらに、半導体基板からのエピタキシャル成長用材料を一部自己供給することができ、エピタキシャル成長用溶液の使用量を削減することができ、コストダウンを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例による製造方法のフローチャートを示す図である。
【図２】本発明に用いる半導体基板を保持する支持体の一例を示す説明図である。
【図３】本発明に用いるエピタキシャル成長装置の全体を示す断面説明図である。
【図４】本発明に用いる成長装置の他の構成例を示す断面説明図である。
【図５】本発明の参考例により成長したエピタキシャル成長層の不純物濃度を従来方法と対比して示す図である。
【図６】本発明の参考例により基板を対置してエピタキシャル成長をしたときの、基板間隔と成長する半導体層の膜厚との関係を従来方法の場合と対比して示す図である。
【図７】本発明の参考例により基板を対置してエピタキシャル成長をし発光ダイオードとしたときの、基板間隔と発光出力との関係を従来方法の場合と対比して示す図である。
【図８】従来のエピタキシャル成長装置を示す断面説明図である。
【図９】従来のエピタキシャル成長装置において、対置する基板間にエピタキシャル成長用溶液を充填する方法を説明する図である。
【図１０】従来の基板間隙部にエピタキシャル成長用溶液を充填してエピタキシャル成長する方法で、基板間隔を変化させてエピタキシャル成長することにより製造した発光ダイオードの発光出力を、通常のＺｎ拡散法により製造した発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光出力と対比して示す図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板
１ａ 金属層
２ 間隙部
３ 支持体
４ エピタキシャル成長用溶液
１１ Ｎ型層
１２ Ｐ型層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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