JP2652665B2 - 気相エピタキシャル層成長法 - Google Patents
気相エピタキシャル層成長法Info
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- JP2652665B2 JP2652665B2 JP15753388A JP15753388A JP2652665B2 JP 2652665 B2 JP2652665 B2 JP 2652665B2 JP 15753388 A JP15753388 A JP 15753388A JP 15753388 A JP15753388 A JP 15753388A JP 2652665 B2 JP2652665 B2 JP 2652665B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、気相エピタキシャル成長法によりIII−Ｖ
族化合物、特に半導体レーザに使用するInP系化合物半
導体を埋込用基板に埋込層として成長させる方法、なら
びにInP系化合物半導体を埋込用基板に素子間分離層と
して成長させる方法に関する。
族化合物、特に半導体レーザに使用するInP系化合物半
導体を埋込用基板に埋込層として成長させる方法、なら
びにInP系化合物半導体を埋込用基板に素子間分離層と
して成長させる方法に関する。
［従来の技術］ 化合物半導体埋込形レーザは光通信、情報処理として
使用される。このレーザの出力を上げ、また、容量を下
げるために、気相エピタキシャル成長法により103Ω・c
m以上の高抵抗化合物半導体埋込層、特にInP埋込層を作
ることが必要である。
使用される。このレーザの出力を上げ、また、容量を下
げるために、気相エピタキシャル成長法により103Ω・c
m以上の高抵抗化合物半導体埋込層、特にInP埋込層を作
ることが必要である。
この埋込層を形成するには、気相エピタキシャル成長
法を使用して高抵抗のFeドープInPエピタキシャル層をI
nP基板上に成長させる方法が使用されているが実用に至
っていない。
法を使用して高抵抗のFeドープInPエピタキシャル層をI
nP基板上に成長させる方法が使用されているが実用に至
っていない。
このような従来の成長方法では、Feをドーピングする
ことが難しく、例えばフェロセン（Fe（C5H5）２）ガス
によりドーピングする場合、クロライド気相エピタキシ
ャル成長法では反応管に入る前に途中の導管で熱分解し
てFeが析出する。
ことが難しく、例えばフェロセン（Fe（C5H5）２）ガス
によりドーピングする場合、クロライド気相エピタキシ
ャル成長法では反応管に入る前に途中の導管で熱分解し
てFeが析出する。
また、金属Feを塩化水素によりエッチングする方法で
は、Feの純度が悪く高抵抗にならないという問題点があ
った。
は、Feの純度が悪く高抵抗にならないという問題点があ
った。
［発明が解決しようとする課題］ 上述のようにFeドープInPエピタキシャル層成長法に
は問題点が多いため、ZnドープInPエピタキシャル層成
長法を考えた。
は問題点が多いため、ZnドープInPエピタキシャル層成
長法を考えた。
このZnドープInPエピタキシャル層成長法は、Feドー
プエピタキシャル成長法と比較して微少量ドーピングす
れば103Ω・cm以上の比抵抗が得られるという利点があ
る。
プエピタキシャル成長法と比較して微少量ドーピングす
れば103Ω・cm以上の比抵抗が得られるという利点があ
る。
従って、ZnドープInPエピタキシャル成長法を使用し
てエピタキシャル層を形成することが望ましく、例えば
第３図のInソース（５）に金属Znを添加する方法があ
る。
てエピタキシャル層を形成することが望ましく、例えば
第３図のInソース（５）に金属Znを添加する方法があ
る。
しかしながら、上記従来法では石英反応管（７）がZn
で汚染され、高濃度のZnをドーピングするという問題点
が存在し、この問題点を克服することが本発明の課題で
ある。
で汚染され、高濃度のZnをドーピングするという問題点
が存在し、この問題点を克服することが本発明の課題で
ある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の課題は、クロライド気相エピタキシャル成長
法によりZnドープエピタキシャル層を成長させるに際
し、気相エピタキシャル成長反応管において、基板に対
して相対的に上流側にZnドープ基板を配置することを特
徴とする気相エピタキシャル層成長法により解決される
ことが見出された。
法によりZnドープエピタキシャル層を成長させるに際
し、気相エピタキシャル成長反応管において、基板に対
して相対的に上流側にZnドープ基板を配置することを特
徴とする気相エピタキシャル層成長法により解決される
ことが見出された。
本明細書において、「上流」なる語はエピタキシャル
成長反応管中の反応ガスの流れ方向を基準にしている。
成長反応管中の反応ガスの流れ方向を基準にしている。
本発明の成長法は、III−Ｖ族化合物、特にInP化合物
半導体に適当であるが、例えばGaAs化合物半導体にも適
用できる。
半導体に適当であるが、例えばGaAs化合物半導体にも適
用できる。
以下、添付図面を参照して本発明を説明する。
第１図に本発明の一具体例を示す。
図示した具体例は、エピタキシャル成長反応管内に配
置する基板ホルダー（１）を示す。埋込用基板（３）に
対して上流側にZnドープInP基板（２）を配置してい
る。
置する基板ホルダー（１）を示す。埋込用基板（３）に
対して上流側にZnドープInP基板（２）を配置してい
る。
第１図に示した態様では、ZnドープInP基板（２）と
埋込用基板（３）が隣接しているが、本発明はこの態様
のみに限定されるものではなく、双方の基板の位置関係
において、ZnドープInP基板が埋込用基板に対して相対
的に上流側に位置すれば十分である。
埋込用基板（３）が隣接しているが、本発明はこの態様
のみに限定されるものではなく、双方の基板の位置関係
において、ZnドープInP基板が埋込用基板に対して相対
的に上流側に位置すれば十分である。
［作用］ クロライド気相エピタキシャル成長法では、例えばIn
P系の場合、InClおよびP4の結晶成長ガスと共に結晶を
エッチングするHClがエピタキシャル成長反応管に供給
され、HClの供給量が相対的に少ないために基板上で結
晶成長が起こる。
P系の場合、InClおよびP4の結晶成長ガスと共に結晶を
エッチングするHClがエピタキシャル成長反応管に供給
され、HClの供給量が相対的に少ないために基板上で結
晶成長が起こる。
従って、本発明の方法を使用してエピタキシャル成長
反応管に反応ガスを供給してInPエピタキシャル成長さ
せる場合、基板ホルダーの上流側に配置したZnドープIn
P基板およびその下流側に配置した埋込用基板の双方にI
nPエピタキシャル層が成長する。
反応管に反応ガスを供給してInPエピタキシャル成長さ
せる場合、基板ホルダーの上流側に配置したZnドープIn
P基板およびその下流側に配置した埋込用基板の双方にI
nPエピタキシャル層が成長する。
エッチング用HClは、ZnドープInP基板に成長したInP
エピタキシャル層の一部をエッチングするので、このエ
ピタキシャル層には基板からZnが拡散し、従って、基板
上に形成されたエピタキシャル層はZnドープされてい
る。
エピタキシャル層の一部をエッチングするので、このエ
ピタキシャル層には基板からZnが拡散し、従って、基板
上に形成されたエピタキシャル層はZnドープされてい
る。
従って、HClは、ZnドープInPエピタキシャル層をエッ
チングすることになり、エッチングにより生じるガスに
はInおよびＰだけではなく、Znも含まれることになり、
このZnが埋込用基板のドーパントとなり、埋込層はZnド
ープInPエピタキシャル層となる。
チングすることになり、エッチングにより生じるガスに
はInおよびＰだけではなく、Znも含まれることになり、
このZnが埋込用基板のドーパントとなり、埋込層はZnド
ープInPエピタキシャル層となる。
このエピタキシャル層のキャリア濃度は低く、1015cm
-3以下であり、比抵抗にして≧103Ω・cmである。
-3以下であり、比抵抗にして≧103Ω・cmである。
［実施例］ エピタキシャル埋込層の特性を直接測定するのは困難
であるため、本発明の方法を使用してＳドープInP基板
および埋込成長用基板の双方にエピタキシャル成長させ
て比較した。
であるため、本発明の方法を使用してＳドープInP基板
および埋込成長用基板の双方にエピタキシャル成長させ
て比較した。
最初に、第２図のように基板ホルダー（１）の上流側
にZnドープ（濃度１×1018cm-3）２インチInP基板
（２）の1/2を置き、その下流にＳドープ（濃度３×10
18cm-3）２インチInP基板（３）の1/2を配置し、クロラ
イドVPEエピタキシャル成長装置内に基板ホルダーを配
置して気相エピタキシャル成長させた。
にZnドープ（濃度１×1018cm-3）２インチInP基板
（２）の1/2を置き、その下流にＳドープ（濃度３×10
18cm-3）２インチInP基板（３）の1/2を配置し、クロラ
イドVPEエピタキシャル成長装置内に基板ホルダーを配
置して気相エピタキシャル成長させた。
反応系を模式的に第３図に示す。反応管は内径10cmで
あり、金属Inを配置した部分を750℃、基板を配置した
部分を650℃とした。H2ガスをキャリアガスとしてPCl3
を反応管内に導入するとPCl3はH2と反応してHClとP4に
なる。このとき、PCl3の蒸気圧は36mmHgであり、全流量
は100cc/分である。ここで発生したHClは第３図のInPク
ラスト（６）と反応してInClとなり、P4と共に下流に運
ばれ、InPとなりエピタキシャル成長する。
あり、金属Inを配置した部分を750℃、基板を配置した
部分を650℃とした。H2ガスをキャリアガスとしてPCl3
を反応管内に導入するとPCl3はH2と反応してHClとP4に
なる。このとき、PCl3の蒸気圧は36mmHgであり、全流量
は100cc/分である。ここで発生したHClは第３図のInPク
ラスト（６）と反応してInClとなり、P4と共に下流に運
ばれ、InPとなりエピタキシャル成長する。
上記方法により、双方の基板には厚さ約１〜10ミクロ
ンのZnドープInPエピタキシャル層が形成された。Ｓド
ープInP基板に形成されたエピタキシャル層のZnの濃度
は５×1014cm-3で、比抵抗は103Ω・cmであった。
ンのZnドープInPエピタキシャル層が形成された。Ｓド
ープInP基板に形成されたエピタキシャル層のZnの濃度
は５×1014cm-3で、比抵抗は103Ω・cmであった。
次に、上記方法と同一の装置を使用して、同一条件
下、下流のＳドープInP基板の代わりに、埋込成長用半
導体レーザ基板を配置してエピタキシャル成長を実施し
た。
下、下流のＳドープInP基板の代わりに、埋込成長用半
導体レーザ基板を配置してエピタキシャル成長を実施し
た。
この埋込成長用半導体レーザ基板に、第４図に示すよ
うに、メサ形状をした半導体レーザー基板にInPを埋め
込んだものである。
うに、メサ形状をした半導体レーザー基板にInPを埋め
込んだものである。
埋込成長用半導体レーザ基板に形成されたエピタキシ
ャル埋込層は、ZnドープInPエピタキシャル埋込層であ
り、その特性は、EBIC（electron beam induced curren
t）で測定したところ、ＰタイプのZnドープ層となって
おり、ＳドープInP基板上と同じであり、先に得たＳド
ープInP基板に成長させたエピタキシャル層と同様の特
性を有した。
ャル埋込層は、ZnドープInPエピタキシャル埋込層であ
り、その特性は、EBIC（electron beam induced curren
t）で測定したところ、ＰタイプのZnドープ層となって
おり、ＳドープInP基板上と同じであり、先に得たＳド
ープInP基板に成長させたエピタキシャル層と同様の特
性を有した。
また、先に得たＳドープ基板に成長させたエピタキシ
ャル層の比抵抗が103Ω・cmであることを考慮すると、
同じエピタキシャル層成長している半導体レーザ基板上
のエピタキシャル層も同じZnドープであるので比抵抗は
103Ω・cmであるので、エピタキシャル埋込層の比抵抗
は約103Ω・cm以上であるのは明確であり、半導体レー
ザの埋込層としては良好な値である。
ャル層の比抵抗が103Ω・cmであることを考慮すると、
同じエピタキシャル層成長している半導体レーザ基板上
のエピタキシャル層も同じZnドープであるので比抵抗は
103Ω・cmであるので、エピタキシャル埋込層の比抵抗
は約103Ω・cm以上であるのは明確であり、半導体レー
ザの埋込層としては良好な値である。
［発明の効果］ 上述のように、クロライド気相エピタキシャル成長に
おいて、ZnドープInP基板に対して下流側にInP基板を配
置すると、InP基板上にZnドープエピタキシャル層を形
成できる。従って、下流側に埋込成長用半導体レーザ基
板を配置すると、光通信、情報処理などに用いられる化
合物半導体レーザの電流狭窄層に利用できる、高抵抗
（≧103Ω・cm）のエピタキシャル埋込層を得ることが
できるので効果的である。
おいて、ZnドープInP基板に対して下流側にInP基板を配
置すると、InP基板上にZnドープエピタキシャル層を形
成できる。従って、下流側に埋込成長用半導体レーザ基
板を配置すると、光通信、情報処理などに用いられる化
合物半導体レーザの電流狭窄層に利用できる、高抵抗
（≧103Ω・cm）のエピタキシャル埋込層を得ることが
できるので効果的である。
第１図は、ZnドープInP基板と埋込成長用半導体レーザ
基板との位置関係を示す図、第２図は、実施例で使用し
た基板の位置を示す図、第３図は、エピタキシャル成長
に使用する反応系の模式図、第４図は、埋込成長用半導
体レーザ基板の模式図である。 １……基板ホルダー、２……ZnドープInP基板、 ３……埋込成長用半導体レーザ基板、 ４……Inソースボート、５……Inソース、 ６……InPクラスト、７……石英反応管、 ８……埋込層、９……半導体レーザ基板。
基板との位置関係を示す図、第２図は、実施例で使用し
た基板の位置を示す図、第３図は、エピタキシャル成長
に使用する反応系の模式図、第４図は、埋込成長用半導
体レーザ基板の模式図である。 １……基板ホルダー、２……ZnドープInP基板、 ３……埋込成長用半導体レーザ基板、 ４……Inソースボート、５……Inソース、 ６……InPクラスト、７……石英反応管、 ８……埋込層、９……半導体レーザ基板。
Claims (2)
- 【請求項１】クロライド気相エピタキシャル成長法によ
りZnドープエピタキシャル層を成長させるに際し、気相
エピタキシャル成長反応管において、基板に対して相対
的に上流側にZnドープ基板を配置することを特徴とする
気相エピタキシャル層成長法。 - 【請求項２】Znドープエピタキシャル層は、ZnドープIn
Pエピタキシャル層である特許請求の範囲第１項記載の
気相エピタキシャル層成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15753388A JP2652665B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 気相エピタキシャル層成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15753388A JP2652665B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 気相エピタキシャル層成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01320293A JPH01320293A (ja) | 1989-12-26 |
| JP2652665B2 true JP2652665B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=15651756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15753388A Expired - Fee Related JP2652665B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 気相エピタキシャル層成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2652665B2 (ja) |
-
1988
- 1988-06-23 JP JP15753388A patent/JP2652665B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01320293A (ja) | 1989-12-26 |
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