JPH01308020A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
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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。
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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ＩＩＩ ｅ Ｖ族化合物半導体の気相成長方法
詳しくは半絶縁性半導体の成長方法に関する。
詳しくは半絶縁性半導体の成長方法に関する。
（従来の技術）
ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体の半絶縁性エピタキシャル
成長層は光電子集積回路の素子分離層として重要である
。この半絶縁性エピタキシャル成長層の成長方法のうち
ＨＩ族元素塩化物及びＶ族元素水素化物を用いて還元性
雰囲気中で成長させる方法（ハイドライド気相成長法）
の例がガリウム砒素関連化合物国際会議（１９８６年開
催、於合衆国、３９５ページ）に報告されている。この
従来例では上流側のソース領域と下流側の成長領域とか
らなる反応管を用い、ＩＩＩ族材料にはインジウム、Ｖ
腹水素化物にはホスフィンを用いて鉄ドープＩｎＰを成
長している。
成長層は光電子集積回路の素子分離層として重要である
。この半絶縁性エピタキシャル成長層の成長方法のうち
ＨＩ族元素塩化物及びＶ族元素水素化物を用いて還元性
雰囲気中で成長させる方法（ハイドライド気相成長法）
の例がガリウム砒素関連化合物国際会議（１９８６年開
催、於合衆国、３９５ページ）に報告されている。この
従来例では上流側のソース領域と下流側の成長領域とか
らなる反応管を用い、ＩＩＩ族材料にはインジウム、Ｖ
腹水素化物にはホスフィンを用いて鉄ドープＩｎＰを成
長している。
前記ソース領域ではＩＩＩ族材料と高純度の鉄が塩化水
素と反応してＩＩＩ族元素塩化物と塩化鉄がそれぞれ生
成し、また、前記成長領域では半導体基板上で前記塩化
物とＶ腹水素化物から生成したＶ族元素とが鉄ドープさ
れたＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体層のエピタキシャル成
長を起こす。ドープされた鉄によりＩｎＰ層に形成され
た未捕獲トラップ濃度、及び抵抗率はそれぞれ３Ｘ１０
１５ｃｍ−３，１０８Ωｃｍと半絶縁性を示した。
素と反応してＩＩＩ族元素塩化物と塩化鉄がそれぞれ生
成し、また、前記成長領域では半導体基板上で前記塩化
物とＶ腹水素化物から生成したＶ族元素とが鉄ドープさ
れたＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体層のエピタキシャル成
長を起こす。ドープされた鉄によりＩｎＰ層に形成され
た未捕獲トラップ濃度、及び抵抗率はそれぞれ３Ｘ１０
１５ｃｍ−３，１０８Ωｃｍと半絶縁性を示した。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、還元性雰囲気中での鉄と塩化水素との反
応では生成した塩化鉄が水素と反応して鉄と塩化水素に
分解する逆の反応も同時に起こるため、ソース領域温度
間Ｏ０Ｃでは導入した塩化水素のおよそ０．２％しか塩
化鉄を形成せず反応効率が大変に低かった。その結果、
素子分離層等の応用に必要な１０１６ｃｍ−３以上の未
捕獲トラップ濃度を有する半絶縁性半導体層の実現が困
難であるという問題があった。
応では生成した塩化鉄が水素と反応して鉄と塩化水素に
分解する逆の反応も同時に起こるため、ソース領域温度
間Ｏ０Ｃでは導入した塩化水素のおよそ０．２％しか塩
化鉄を形成せず反応効率が大変に低かった。その結果、
素子分離層等の応用に必要な１０１６ｃｍ−３以上の未
捕獲トラップ濃度を有する半絶縁性半導体層の実現が困
難であるという問題があった。
本発明の目的は、素子分離層等の応用に必要な１０１６
ｃｍ−３以上の未捕獲トラップ濃度を有する半絶縁性半
導体層の気相成長方法を提供することにある。
ｃｍ−３以上の未捕獲トラップ濃度を有する半絶縁性半
導体層の気相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）
ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体をＩＩＩ族元素塩化物及び
Ｖ族元素水素化物を用いて還元性雰囲気中でエピタキシ
ャル成長させる方法において、反応管上流で前記半導体
に深い準位を形成する還移金属元素と塩化水素とを不活
性雰囲気中で反応させ前記元素の塩化物を生成、輸送す
ることを特徴とする。
Ｖ族元素水素化物を用いて還元性雰囲気中でエピタキシ
ャル成長させる方法において、反応管上流で前記半導体
に深い準位を形成する還移金属元素と塩化水素とを不活
性雰囲気中で反応させ前記元素の塩化物を生成、輸送す
ることを特徴とする。
（作用）
本発明による気相成長方法では、反応管上流のソース領
域での遷移金属元素の塩化物を生成させる反応を不活性
雰囲気中で行っている。そのため、生成した塩化物と水
素との反応が抑制され導入した塩化水素の大部分が塩化
物の生成反応に寄与し反応効率が大幅に改善される。
域での遷移金属元素の塩化物を生成させる反応を不活性
雰囲気中で行っている。そのため、生成した塩化物と水
素との反応が抑制され導入した塩化水素の大部分が塩化
物の生成反応に寄与し反応効率が大幅に改善される。
（実施例）
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の詳細な説明する気相成長用反応管を構
成する成長室の模式図である。本実施例ではＩＩＩ ｅ
Ｖ族化合物半導体に深い準位を形成する遷移金属元素
として鉄を用いた。成長室１ｏはＩＩＩ族元素１１と鉄
１３をおいたソース領域と基板支持棒１６によって保持
された半導体基板１５のある成長領域とからなる。また
、上流側のソース領域ではＩＩＩ族元素１１と鉄１３と
は仕切られた構造となっており、ＩＩＩ族元素１１には
入口管１２ａがら水素で希釈された塩化水素が送られて
ＩＩＩ族塩化物が発生し、また、鉄１３には入口管１２
ｂがら不活性ガスであるヘリウムガスで一希釈された塩
化水素が送られて塩化鉄が発生する。更に、バイパス管
１４から水素で希釈されたホスフィン（ＰＨ３）が送ら
れ成長領域にＶ族元素を供給した。なお、ＩＩＩ族元素
１１及び半導体基板１５にはインジウム及びインジウム
燐を用い、ソース領域及び成長領域はそれぞれ８３０°
Ｃ及び６００°Ｃとした。
成する成長室の模式図である。本実施例ではＩＩＩ ｅ
Ｖ族化合物半導体に深い準位を形成する遷移金属元素
として鉄を用いた。成長室１ｏはＩＩＩ族元素１１と鉄
１３をおいたソース領域と基板支持棒１６によって保持
された半導体基板１５のある成長領域とからなる。また
、上流側のソース領域ではＩＩＩ族元素１１と鉄１３と
は仕切られた構造となっており、ＩＩＩ族元素１１には
入口管１２ａがら水素で希釈された塩化水素が送られて
ＩＩＩ族塩化物が発生し、また、鉄１３には入口管１２
ｂがら不活性ガスであるヘリウムガスで一希釈された塩
化水素が送られて塩化鉄が発生する。更に、バイパス管
１４から水素で希釈されたホスフィン（ＰＨ３）が送ら
れ成長領域にＶ族元素を供給した。なお、ＩＩＩ族元素
１１及び半導体基板１５にはインジウム及びインジウム
燐を用い、ソース領域及び成長領域はそれぞれ８３０°
Ｃ及び６００°Ｃとした。
また、入口管１２ａには水素１００ｃｃ／ｍｉｎ、塩化
水素５ｃｃ／ｍｉｎを、入口管１２ｂにはヘリウム１０
０ｃｃ／ｍｉｎ、塩化水素Ｉｃｅ／ｍｉｎを、バイパス
管１４には水素１０００ｃｃ／ｍｉｎ、ホスフィン５ｃ
ｃ／ｍｉｎを流した。ここで、ソース領域のうち鉄１３
ではヘリウム雰囲気下で塩化水素との反応が起こるため
水素分圧が微少となり生成した塩化鉄と水素との反応が
制御され、導入した塩化水素の約７４％が塩化鉄の生成
反応に寄与し反応効率が大幅に改善された。その結果、
素子分離層等の応用に必要な１０１６ｃｍ−３以上の未
捕獲トラップ濃度を有する半絶縁性半導体層が得られた
。なお、本実施例で用いた鉄は半導体の電荷担体のうち
電子を捕獲する作用を有する深いアクセプタ準位を形成
し、この準位の作用で前記半導体を半絶縁性にする。従
って、鉄をドーピングしない時の導電形がｎ型である本
実施例の場合、鉄のドーピングのみで半導体層は高抵抗
化した。
水素５ｃｃ／ｍｉｎを、入口管１２ｂにはヘリウム１０
０ｃｃ／ｍｉｎ、塩化水素Ｉｃｅ／ｍｉｎを、バイパス
管１４には水素１０００ｃｃ／ｍｉｎ、ホスフィン５ｃ
ｃ／ｍｉｎを流した。ここで、ソース領域のうち鉄１３
ではヘリウム雰囲気下で塩化水素との反応が起こるため
水素分圧が微少となり生成した塩化鉄と水素との反応が
制御され、導入した塩化水素の約７４％が塩化鉄の生成
反応に寄与し反応効率が大幅に改善された。その結果、
素子分離層等の応用に必要な１０１６ｃｍ−３以上の未
捕獲トラップ濃度を有する半絶縁性半導体層が得られた
。なお、本実施例で用いた鉄は半導体の電荷担体のうち
電子を捕獲する作用を有する深いアクセプタ準位を形成
し、この準位の作用で前記半導体を半絶縁性にする。従
って、鉄をドーピングしない時の導電形がｎ型である本
実施例の場合、鉄のドーピングのみで半導体層は高抵抗
化した。
上記実施例では深い準位を形成する遷移金属元素として
鉄を用いたがコバルト等の深いアクセプタ準位を形成す
る遷移金属元素を用いてもよい。
鉄を用いたがコバルト等の深いアクセプタ準位を形成す
る遷移金属元素を用いてもよい。
上記実施例では深いアクセプタ準位を形成する遷移金属
元素のドーピングについて述べたが、クロム、チタン等
の深いドナー準位を形成する遷移金属元素を用いる場合
には前記遷移金属元素のドーピングと共にｎ型バックグ
ラウンド濃度を越える浅いアクセプタ準位を形成し且つ
最小限の量のｐ型不純物をバイパス管１４から導入する
ことにより半絶縁性半導体層を得た。
元素のドーピングについて述べたが、クロム、チタン等
の深いドナー準位を形成する遷移金属元素を用いる場合
には前記遷移金属元素のドーピングと共にｎ型バックグ
ラウンド濃度を越える浅いアクセプタ準位を形成し且つ
最小限の量のｐ型不純物をバイパス管１４から導入する
ことにより半絶縁性半導体層を得た。
上記実施例では不活性ガスにヘリウムを用いたが窒素、
アルゴン等のガスを用いても同様の効果がある。
アルゴン等のガスを用いても同様の効果がある。
上記実施例ではＩＩＩ族材料にインジウムを用いたが、
ガリウム、及びインジウムとガリウムを同時に用いても
よい。
ガリウム、及びインジウムとガリウムを同時に用いても
よい。
上記実施例ではＶ族材料にホスフィンを用いたが、アル
シン、及びホスフィンとアルシンを同時に用いてもよい
。
シン、及びホスフィンとアルシンを同時に用いてもよい
。
（発明の効果）
本発明による気相成長方法は深い準位を形成する不純物
である遷移金属元素の塩化物生成反応を不活性雰囲気中
で行うため、反応効率が大幅に改善される。このため素
子分離層等の応用に必要な１０１６ｃｍ−３以上の未捕
獲トラップ濃度を有する半絶縁性半導体層が得られる。
である遷移金属元素の塩化物生成反応を不活性雰囲気中
で行うため、反応効率が大幅に改善される。このため素
子分離層等の応用に必要な１０１６ｃｍ−３以上の未捕
獲トラップ濃度を有する半絶縁性半導体層が得られる。
第１図は本発明の一実施例である反応管を構成する成長
室の模式図である。 １０ 、、、、、、、 成長室 １１、、、、．０． ＩＩＩ族元素 １２ａ 、、、、、、 入口管 １２ｂ 、、、、、、 人口管 １３ 、、、、、、、鉄 １４ 、、、、、、、 バイパス管 １５ 、、、、、、、 半導体基板 １６ 、、、、、、、 基板支持棒 を、それぞれ示す。
室の模式図である。 １０ 、、、、、、、 成長室 １１、、、、．０． ＩＩＩ族元素 １２ａ 、、、、、、 入口管 １２ｂ 、、、、、、 人口管 １３ 、、、、、、、鉄 １４ 、、、、、、、 バイパス管 １５ 、、、、、、、 半導体基板 １６ 、、、、、、、 基板支持棒 を、それぞれ示す。
Claims (1)
- III−Ｖ族化合物半導体をIII族元素塩化物及びＶ族元
素水素化物を用いて還元性雰囲気中でエピタキシャル成
長させる方法において、反応管上流で前記半導体に深い
準位を形成する還移金属元素と塩化水素とを不活性雰囲
気中で反応させ前記元素の塩化物を生成させた後に成長
領域に輸送することを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13987288A JP2661146B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13987288A JP2661146B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01308020A true JPH01308020A (ja) | 1989-12-12 |
| JP2661146B2 JP2661146B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=15255526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13987288A Expired - Lifetime JP2661146B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2661146B2 (ja) |
-
1988
- 1988-06-06 JP JP13987288A patent/JP2661146B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2661146B2 (ja) | 1997-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |