JPH0230694A - Vapor-phase epitaxial growth process - Google Patents

Vapor-phase epitaxial growth process

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JPH0230694A
JPH0230694A JP6569489A JP6569489A JPH0230694A JP H0230694 A JPH0230694 A JP H0230694A JP 6569489 A JP6569489 A JP 6569489A JP 6569489 A JP6569489 A JP 6569489A JP H0230694 A JPH0230694 A JP H0230694A
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米山 俊一
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Abstract

PURPOSE:To perform a stable vapor-phase epitaxial growth of a good crystal by reacting HCl gas to iron obtained by the thermal decomposition of an Fe- containing organic compound and supplying the obtained iron chloride to effect the iron doping. CONSTITUTION:H2 gas containing ferrocene gas is passed through a ferrocene gas supplying tube 4. In the above process, the inside of the dopant-feeding tube 8 near the inlet of a heater 1 is heated to about >=450 deg.C with the heater 1 and the supplied ferrocene gas is thermally decomposed to deposit iron in the tube 8. The supply of ferrocene gas is stopped and HCl gas is introduced from the HCl-feeding tube 3 into the dopant-feeding tube 8. The supplied HCl gas reacts with the iron deposited in the tube 8 to form iron chloride, which is transferred to the surface of a wafer 7. InP is grown on the wafer in vapor- phase by the reaction of PCl3 supplied from an introduction tube 5 with In in a source boat 6 and the InP is doped with iron by the supplied iron chloride gas. An iron-doped epitaxial layer of InP having high resistance can be grown by this process.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この出願にかかる発明は化合物半導体に鉄をドープする
気相エピタキシャル成長方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The invention of this application relates to a vapor phase epitaxial growth method for doping a compound semiconductor with iron.

[従来の技術] たとえば■−V族などの化合物半導体の気相エピタキシ
ャル成長方法は、半導体レーザ等の発光素子および受光
素子等の製造工程において用いられている。これらの用
途においては、そのデバイスの特性向上のために、エピ
タキシャル成長層を高抵抗(106Ω・cm以上)にす
る必要がある。
[Prior Art] For example, a vapor phase epitaxial growth method for compound semiconductors such as ■-V group semiconductors is used in the manufacturing process of light emitting devices such as semiconductor lasers and light receiving devices. In these applications, it is necessary to make the epitaxial growth layer high in resistance (10 6 Ω·cm or more) in order to improve the characteristics of the device.

しかしながら、何も添加していないノンドープのエピタ
キシャル相の比抵抗は、数10Ω・cm程度と低く、必
要条件を満たすことができない。
However, the resistivity of a non-doped epitaxial phase to which nothing is added is as low as about several tens of Ω·cm, and cannot satisfy the required conditions.

そこで、InPおよびGaAsに代表される■−V族化
合物半導体のエピタキシャル成長においては、鉄をドー
ピングすることにより高抵抗化している。
Therefore, in the epitaxial growth of ■-V group compound semiconductors represented by InP and GaAs, resistance is increased by doping them with iron.

この鉄のドーピング方法として従来一般的なものは、た
とえばJ、Appl、Phys、、61(1,987)
4698に開示されているような、鉄ワイヤまたは鉄パ
ウダーをH2ベースのHClガスと反応させ、塩化鉄を
生成し、この塩化鉄を基板上に供給して鉄をドーピング
する方法がある。
Conventionally common iron doping methods include, for example, J. Appl. Phys., 61 (1,987).
There are methods, such as those disclosed in US Pat. No. 4,698, by reacting iron wire or iron powder with H2-based HCl gas to produce iron chloride, which is then delivered onto the substrate to dope it with iron.

しかしながら、このような方法では、鉄ワイヤまたは鉄
パウダー中の不純物、主にイオウが同時にエピタキシャ
ル層中にドーピングされてしまい、結果として高抵抗が
得られないという欠点がある。
However, such a method has the disadvantage that impurities in the iron wire or iron powder, mainly sulfur, are simultaneously doped into the epitaxial layer, and as a result, high resistance cannot be obtained.

このような問題を解決する方法として、特開昭62−2
35300号公報では、フェロセン等の鉄元素を含む有
機化合物ガスを、HCQ、などのハライドガスと同時に
輸送して供給し、輸送中にこれらのガスの反応によって
生じた塩化鉄により鉄を化合物半導体にドーピングする
方法が開発されている。鉄ワイヤや鉄パウダーに比べ、
このような有機化合物中にはエピタキシャル層の純度を
悪くする不純物がほとんど存在していないため、このよ
うな方法によれば高抵抗のエピタキシャル相を得ること
ができる。
As a method to solve such problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-2
In Publication No. 35300, an organic compound gas containing an iron element such as ferrocene is transported and supplied simultaneously with a halide gas such as HCQ, and iron is converted into a compound semiconductor by iron chloride generated by the reaction of these gases during transportation. Methods of doping have been developed. Compared to iron wire and iron powder,
Since impurities that impair the purity of the epitaxial layer are hardly present in such an organic compound, a high-resistance epitaxial phase can be obtained by such a method.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような方法によれば、有機化合物ガ
スとHCiガスの2種のガスを同時に流すものであるた
め、未反応のHC麩ガスの量が著しく変動しやすい。未
反応のHiガスは、たとえばInPなどのエピタキシャ
ル層をエツチングするため、結晶成長に悪影響を与える
。したがって、従来の方法では安定して結晶成長さける
ことができないという問題があった。この出願にかかる
発明の目的は、このような従来の欠点を改善し、安定し
て良好な結晶を成長させることのできる気相エピタキシ
ャル成長方法を提供することにある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, according to such a method, since two types of gases, organic compound gas and HCi gas, are flowed simultaneously, the amount of unreacted HC gas fluctuates significantly. Cheap. Unreacted Hi gas etches the epitaxial layer of, for example, InP, thereby adversely affecting crystal growth. Therefore, there is a problem in that the conventional method cannot stably avoid crystal growth. An object of the invention of this application is to provide a vapor phase epitaxial growth method that can improve the conventional drawbacks and grow stable and good crystals.

[課題を解決するための手段] 請求項1の発明では、鉄元素を含む有機化合物を熱分解
して、鉄を析出させ堆積させた後、HC誌ガスを該鉄と
反応させて塩化鉄を生成させ、この塩化鉄を基板上に供
給して化合物半導体に鉄をドープしている。
[Means for Solving the Problems] In the invention of claim 1, an organic compound containing iron element is thermally decomposed to precipitate and deposit iron, and then HC magazine gas is reacted with the iron to form iron chloride. This iron chloride is then supplied onto the substrate to dope the compound semiconductor with iron.

請求項2の発明では、鉄元素を含む有機化合物を熱分解
して、鉄を析出させ堆積させた後、キャリアガスとして
の不活性ガス中でH(4ガスを該鉄と反応させて塩化鉄
を生成し、この塩化鉄を基\ 板の直前でH2ガスと混合し、化合物半導体に鉄をドー
プしている。
In the invention of claim 2, an organic compound containing iron element is thermally decomposed to precipitate and deposit iron, and then H (4 gas) is reacted with the iron in an inert gas as a carrier gas to form iron chloride. This iron chloride is mixed with H2 gas just before the substrate, and the compound semiconductor is doped with iron.

これらの発明において用いられる鉄元素を含む有機化合
物としては、たとえば、フェロセン(Fe(CsHs)
2)や鉄ペンタカルボニル(Fe(Co)s)などがあ
る。
Examples of organic compounds containing iron used in these inventions include ferrocene (Fe(CsHs)
2) and iron pentacarbonyl (Fe(Co)s).

[作用] 請求項1の発明によれば、まず鉄元素を含む有機化合物
のガスを供給し、このガスが基板に到達する前にこのガ
スを熱分解し、鉄を析出させて堆積させる。フェロセン
の場合には、450℃以上で熱分解し、鉄と炭化水素に
なる。次に、HCiガスを供給し、既に堆積している鉄
と反応させ、FeCl2ガスを発生させる。このFeC
l2ガスを供給して、基板上に成長する化合物半導体の
エピタキシャル層に鉄をドープする。
[Function] According to the invention of claim 1, first, a gas of an organic compound containing an iron element is supplied, and before the gas reaches the substrate, this gas is thermally decomposed to precipitate and deposit iron. In the case of ferrocene, it thermally decomposes at temperatures above 450°C and becomes iron and hydrocarbons. Next, HCi gas is supplied and reacts with the already deposited iron to generate FeCl2 gas. This FeC
The epitaxial layer of the compound semiconductor grown on the substrate is doped with iron by supplying l2 gas.

鉄元素を含む有機化合物を熱分解して得られる鉄は、従
来の鉄パウダーや鉄ワイヤに比べ、エピタキシャル層の
純度を悪くする不純物が著しく少ない。たとえば、有機
化合物としてフェロセンを用いた場合、InPエピタキ
シャル層の不純物濃度は5X10” cm−”以下であ
る。したがって、鉄パウダー等を用いた場合に比べ、エ
ピタキシャル層をより高抵抗にすることができる。
Iron obtained by thermally decomposing an organic compound containing the elemental iron contains significantly fewer impurities that impair the purity of the epitaxial layer than conventional iron powder or iron wire. For example, when ferrocene is used as the organic compound, the impurity concentration of the InP epitaxial layer is less than or equal to 5.times.10"cm.sup.-". Therefore, the epitaxial layer can have higher resistance than when iron powder or the like is used.

しかも、上述の特開昭62−235300号公報に開示
された方法のように、有機化合物ガスとH(4の2種の
ガスを同時に流すものではないため、未反応のHCQガ
スの量の変動が少なく、このため安定して結晶を成長さ
せることができる。
Moreover, unlike the method disclosed in JP-A No. 62-235300 mentioned above, since the two gases of organic compound gas and H (4) are not flowed simultaneously, the amount of unreacted HCQ gas fluctuates. Therefore, crystals can be grown stably.

請求項2の発明は、請求項1の発明をさらに改良したも
のであり、キャリアガスとして不活性ガスを用い、不活
性ガス中で反応させて得られた塩化鉄を、基板の直前で
H2ガスと混合するとを特徴としている。鉄とHClガ
スとの反応は、次式に示す熱力学的平衡により反応が進
む。
The invention of claim 2 is a further improvement of the invention of claim 1, in which an inert gas is used as a carrier gas, and iron chloride obtained by reacting in the inert gas is heated with H2 gas immediately before the substrate. It is characterized by being mixed with. The reaction between iron and HCl gas progresses according to the thermodynamic equilibrium shown in the following equation.

Fe(s)+  211Cl (g)#  PeCf1
2  (g)十 〇2  (g)この反応によれば、F
e1モルと、HCi2モルから、FeCff121モル
とN21モルとが発生する。N2ガスが多量に系の中に
存在する場合には、逆向きの分解反応が進行し、生成し
た塩化鉄が還元され鉄になる。したがって、塩化鉄の生
成量を多くするためには、予めN2ガスを除いておくこ
とが必要となる。この発明では、キャリアガスとして、
N2以外の不活性ガスを用い、HCILガスを供給して
、この不活性ガス中で鉄とHCLガスを反応させること
により、より多くの塩化鉄を生成させている。この結果
として、ドーピングに必要な塩化鉄を十分に供給するこ
とが可能になる。
Fe(s)+211Cl(g)# PeCf1
2 (g) 102 (g) According to this reaction, F
121 moles of FeCff and 21 moles of N are generated from 1 mole of e and 2 moles of HCi. When a large amount of N2 gas is present in the system, a decomposition reaction proceeds in the opposite direction, and the produced iron chloride is reduced to iron. Therefore, in order to increase the amount of iron chloride produced, it is necessary to remove N2 gas in advance. In this invention, as a carrier gas,
By using an inert gas other than N2, supplying HCIL gas, and causing iron and HCL gas to react in this inert gas, more iron chloride is produced. As a result, it becomes possible to sufficiently supply iron chloride necessary for doping.

第3図は、キャリアガスをN2ガスとした場合とキャリ
アガスを不活性ガスであるN2ガスとした場合のFeC
l2生成の熱力学的平衡の計算結果を示した図である。
Figure 3 shows FeC when the carrier gas is N2 gas and when the carrier gas is N2 gas, which is an inert gas.
It is a figure showing the calculation result of the thermodynamic equilibrium of l2 production.

第3図において、実線はH′2ガスをキャリアガスとし
た場合を示しており、点線はN2ガスをキャリアガスと
して使用した場合を示している。第3図から明らかなよ
うに、キャリアガスとしてN2ガスを用いれば、N2ガ
スを用いた場合の10倍以上の塩化鉄を生成させること
ができる。また、残存するHCiガスの量が減少するの
で、HCiガスの存在により結晶成長が抑制されたり、
あるいはHCQガスにより基板がエツチングされたりす
ることが少なくなり、再現性良く、鉄ドープのエピタキ
シャル成長が可能となる。
In FIG. 3, the solid line shows the case where H'2 gas is used as the carrier gas, and the dotted line shows the case where N2 gas is used as the carrier gas. As is clear from FIG. 3, if N2 gas is used as the carrier gas, 10 times more iron chloride can be produced than when N2 gas is used. In addition, since the amount of remaining HCi gas decreases, crystal growth is suppressed due to the presence of HCi gas,
Alternatively, etching of the substrate by HCQ gas is reduced, and iron-doped epitaxial growth becomes possible with good reproducibility.

第4図は、N2ガス濃度とFeC(12の平衡分圧との
関係を示す図である。横軸はN2ガス濃度を示しており
、上方のスケールは、全体として20CCとなるように
添加したときのN2.の添加量(CC)を示しており、
下方のスケールは、N2ガスのパーセントを示している
。また縦軸は、FeclL2の分圧を示している。第4
図には、650℃と800℃の場合の関係を示している
。第4図から明らかなように、わずかな量でもN2ガス
を混合させると、急速に塩化鉄の分圧が減少し、塩化鉄
が還元される方向に平衡がずれる。このため、この発明
のように、基板の直前までN2ガスとの混合を避け、基
板の直前で混合することにより、再現性良くエビタ牛シ
ャル層中に鉄をドーピングすることができる。
Figure 4 is a diagram showing the relationship between the N2 gas concentration and the equilibrium partial pressure of FeC (12). It shows the amount of N2. added (CC) when
The lower scale shows the percent N2 gas. Further, the vertical axis indicates the partial pressure of FeclL2. Fourth
The figure shows the relationship between 650°C and 800°C. As is clear from FIG. 4, when even a small amount of N2 gas is mixed, the partial pressure of iron chloride decreases rapidly, and the equilibrium shifts in the direction of reduction of iron chloride. Therefore, as in the present invention, by avoiding mixing with N2 gas until immediately before the substrate and mixing immediately before the substrate, it is possible to dope iron into the Ebitashal layer with good reproducibility.

第3図および第4図では、不活性ガスとしてN2ガスを
用い、H(4ガスの濃度はすべて5モル%としている。
In FIGS. 3 and 4, N2 gas is used as the inert gas, and the concentrations of all four H gases are 5 mol%.

H(4ガス濃度がこれよりも高い場合、FecQ2はよ
り多量に発生し、より顕著な効果が認められる。
When the H(4 gas concentration is higher than this), a larger amount of FecQ2 is generated, and a more significant effect is observed.

[実施例] 第1図は、請求項1の発明の一実施例を行なうための装
置を示す略図的断面図である。この方法においては、キ
ャリアガスとしてN2ガスを用いている。第1図におい
て、反応管2内には、Inを入れたソースポート6およ
びウェハ7が設けられている。反応管2内には、N2お
よびPCQ、sガスを導入するための導入管5が取付け
られており、導入管5の先端はソースポート6の上方に
位置している。また、反応管2には、ドーパント供給管
8が取付けられており、ドーパント供給管8の先端は、
反応管2の中央に位置している。ドーパント供給管8の
他方端には、フェロセンガスを供給するためのフェロセ
ンガス供給管4、ならびにN2およびHCIIガスを供
給するためのMCI供給管3が接続されている。
[Embodiment] FIG. 1 is a schematic sectional view showing an apparatus for carrying out an embodiment of the invention according to claim 1. In this method, N2 gas is used as a carrier gas. In FIG. 1, a source port 6 containing In and a wafer 7 are provided in a reaction tube 2. An introduction tube 5 for introducing N2, PCQ, and s gases is installed in the reaction tube 2, and the tip of the introduction tube 5 is located above the source port 6. Further, a dopant supply pipe 8 is attached to the reaction tube 2, and the tip of the dopant supply pipe 8 is
It is located at the center of the reaction tube 2. A ferrocene gas supply pipe 4 for supplying ferrocene gas and an MCI supply pipe 3 for supplying N2 and HCII gas are connected to the other end of the dopant supply pipe 8.

反応管2のまわりには、反応管2内を加熱するためのヒ
ータ1が設けられている。
A heater 1 for heating the inside of the reaction tube 2 is provided around the reaction tube 2 .

反応管2の内径は100mmである。導入管5内のN2
ガスの流量は1000c/minであり、1℃のPCQ
、aをバブリングさせることにより、P(4,導入して
いる。HCl供給管3内では、10%のHCI)−ガス
を含むN2ベースのガスが1〜3cc/min供給され
ており、希釈用のN2ガス200〜400cc/ て供給される。フェロセンガス供給管4には、25〜5
0℃の固体フェロセン上を通過することによって、フェ
ロセンガスを含んだN2ガスが100 〜300c c
/mi n流される。なお、HCQ供給管3、フェロセ
ンガス供給管4および導入管5の内径は、ともに5mm
である。また、ソースポート6内にはInソースが入れ
られており、その表面はInPのクラスト(厚い被膜)
で覆われている。
The inner diameter of the reaction tube 2 is 100 mm. N2 in the introduction pipe 5
The gas flow rate was 1000c/min, and the PCQ at 1℃
, a is introduced by bubbling P(4).In the HCl supply pipe 3, N2-based gas containing 10% HCI)-gas is supplied at 1 to 3 cc/min, and the 200-400cc/N2 gas is supplied. The ferrocene gas supply pipe 4 has 25 to 5
By passing over solid ferrocene at 0°C, N2 gas containing ferrocene gas is heated to 100 to 300 c c
/min is swept away. Note that the inner diameters of the HCQ supply pipe 3, ferrocene gas supply pipe 4, and introduction pipe 5 are all 5 mm.
It is. In addition, an In source is placed in the source port 6, and its surface is covered with an InP crust (thick film).
covered with.

まず、結晶成長を始める前に、フェロセンガス供給管4
に、フェロセンガスを含んだN2ガスを上述のように1
00〜300cc/minで流す。
First, before starting crystal growth, the ferrocene gas supply pipe 4
Then, N2 gas containing ferrocene gas was added as described above.
Flow at 00-300cc/min.

このとき、ヒータ1で加熱して、ヒータ1人口付近のド
ーパント供給管8内を450℃以上にし、送られてきた
フェロセンガスを熱分解し、鉄をドーパント供給管8内
で析出させ堆積させる。この後、フェロセンガスの供給
を止め、HC悲供給管3から上述の条件でHCIガスを
ドーパント供給管8内に通す。送られてきたHClガス
は、ドーパント供給管8内に堆積した鉄と反応して、塩
化鉄を発生し、この塩化鉄がウェハ7上まで運ばれる。
At this time, the heater 1 heats the inside of the dopant supply pipe 8 near the heater 1 population to 450° C. or higher, thermally decomposes the sent ferrocene gas, and deposits iron in the dopant supply pipe 8. Thereafter, the supply of ferrocene gas is stopped, and HCI gas is passed from the HC supply pipe 3 into the dopant supply pipe 8 under the above-mentioned conditions. The sent HCl gas reacts with the iron deposited in the dopant supply pipe 8 to generate iron chloride, and this iron chloride is carried onto the wafer 7 .

この結晶成長の間、ソースポート6内のInソースの温
度は720〜800℃に設定され、またウェハ7は63
0〜680℃に設定される。導入管5から供給されたP
CI、とソースポート6中のInとの反応により、ウェ
ハ7上にはInPが気相成長するが、このとき塩化鉄ガ
スが供給され、InPに鉄がドーピングされる。
During this crystal growth, the temperature of the In source in the source port 6 is set at 720-800°C, and the wafer 7 is
The temperature is set at 0 to 680°C. P supplied from the introduction pipe 5
Due to the reaction between CI and In in the source port 6, InP is grown in a vapor phase on the wafer 7. At this time, iron chloride gas is supplied and the InP is doped with iron.

以上のような条件で、106Ω・cm以上の高抵抗の鉄
をドープしたInPエピタキシャル層を成長させること
ができる。
Under the above conditions, an iron-doped InP epitaxial layer having a high resistance of 10 6 Ω·cm or more can be grown.

第2図は、請求項2の一実施例を行なうのに用いられる
装置を示す略図的断面図である。この実施例においては
、キャリアガスとしてN2ガスを用いている。第2図に
おいて、反応管12内には、In金属17を入れたソー
スポート16が、750〜850℃に設定されており、
基板18は600〜650℃に保持されている。また反
応管12には、ドーパント導入管19が設置されており
、基板18の先端より10mm手前で、かつ10mm上
方の位置にその先端が設けられている。ドーパント供給
管19の導入側には、フェロセンガス導入管14および
MCIガス導入管13が接続されている。反応管12の
まわりには、ヒータ11a、11bおよび11cが設け
られている。ヒータ11cは、フェロセンを熱分解して
鉄を析出させるためのヒータであり、常に600℃に保
持されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an apparatus used to carry out an embodiment of claim 2. In this example, N2 gas is used as the carrier gas. In FIG. 2, in the reaction tube 12, a source port 16 containing In metal 17 is set at 750 to 850°C.
The substrate 18 is maintained at 600-650°C. Further, a dopant introducing tube 19 is installed in the reaction tube 12, and its tip is provided at a position 10 mm before and 10 mm above the tip of the substrate 18. A ferrocene gas introduction pipe 14 and an MCI gas introduction pipe 13 are connected to the introduction side of the dopant supply pipe 19 . Heaters 11a, 11b, and 11c are provided around the reaction tube 12. The heater 11c is a heater for thermally decomposing ferrocene to precipitate iron, and is always maintained at 600°C.

反応管12の内径は100mmである。導入管15には
、1℃に保持した液体PCl3をバブリングしたN2ガ
スを100cc/minの流量で導入している。
The inner diameter of the reaction tube 12 is 100 mm. N2 gas made by bubbling liquid PCl3 maintained at 1° C. is introduced into the introduction pipe 15 at a flow rate of 100 cc/min.

Hllガス導入管13には、N2ガスをベースとした5
モル%のHClガスが20〜30cc/minで供給さ
れている。フェロセンガス導入管14からは、25〜5
0℃に保持した固体フェロセン中を通過することによっ
て、フェロセンガスを含んだN2ガスが100〜300
cc/mi nの流量で供給されている。また、H2導
入管21からは、希釈用ガスとしてN2ガスが200〜
400cc/minの流量で反応管12内に供給されて
いる。すべての導入管は、内径5mmである。
The Hll gas introduction pipe 13 has a
HCl gas of mol % is supplied at 20 to 30 cc/min. From the ferrocene gas introduction pipe 14, 25 to 5
By passing through solid ferrocene maintained at 0°C, N2 gas containing ferrocene gas is
It is supplied at a flow rate of cc/min. In addition, from the H2 introduction pipe 21, N2 gas is supplied as a dilution gas at 200~
It is supplied into the reaction tube 12 at a flow rate of 400 cc/min. All introduction tubes have an internal diameter of 5 mm.

また、In金属7の表面は、InPのクラスト(被膜)
で覆われている。
In addition, the surface of the In metal 7 has an InP crust (coating).
covered with.

まず、結晶成長を開始する前に、フェロセンガスを含ん
だN2ガスを、上述のように100〜300cc/mi
nで流し、熱分解用ヒータ11cの熱により、輸送され
てきたフェロセンガスを熱分解して、鉄をドーパント導
入管19の内壁に析出させ堆積させる。次に、フェロセ
ンガスを止めて、N2ガスのみとし、HClガス導入管
131;よりN2ガスをベースとしたHCIガスをドー
パント導入管19内に20〜30cc/minの流量で
流す。導入されたHCiガスは堆積した鉄と反応して、
塩化鉄を生成し、この塩化鉄がドーパント導入管19を
通り、基板18の直前まで運ばれる。
First, before starting crystal growth, N2 gas containing ferrocene gas is supplied at 100 to 300 cc/mi as described above.
The transported ferrocene gas is thermally decomposed by the heat of the thermal decomposition heater 11c, and iron is precipitated and deposited on the inner wall of the dopant introduction pipe 19. Next, the ferrocene gas is stopped and only N2 gas is used, and HCI gas based on N2 gas is flowed into the dopant introduction pipe 19 from the HCl gas introduction pipe 131 at a flow rate of 20 to 30 cc/min. The introduced HCi gas reacts with the deposited iron,
Iron chloride is produced, and this iron chloride is conveyed through the dopant introduction pipe 19 to just in front of the substrate 18.

導入管5により供給されたPCQsの熱分解によって、
HClとP4になり、In金属7と反応して、基板8上
にInPを成長させる。このとき、ドーパント導入管1
9により供給された塩化鉄が、H2導入管21によって
反応管2内に供給されたN2ガスと混合し、InP中に
鉄がドーピングされる。
By thermal decomposition of PCQs supplied by the inlet pipe 5,
It becomes HCl and P4, reacts with In metal 7, and grows InP on substrate 8. At this time, dopant introducing pipe 1
The iron chloride supplied by 9 is mixed with the N2 gas supplied into the reaction tube 2 by the H2 introduction pipe 21, and the InP is doped with iron.

以上のようにして高抵抗のInPエビタキシャル成長が
再現性良く実現でき、第1図で説明した実施例の場合よ
りも、約1桁以上高い比抵抗とすることができる。また
成長速度もより安定化できる。
As described above, high-resistance InP epitaxial growth can be realized with good reproducibility, and the resistivity can be made higher by about one order of magnitude or more than in the case of the embodiment described in FIG. Furthermore, the growth rate can be made more stable.

なお、この発明において不活性ガス中にはN2ガスが4
0%以下であれば混合されていてもよい。
In addition, in this invention, the inert gas contains 4 N2 gas.
They may be mixed as long as the amount is 0% or less.

第4図から明らかなように、N2ガス濃度が40%以下
であれば、この発明の効果が発揮され得るからである。
This is because, as is clear from FIG. 4, the effects of the present invention can be exhibited if the N2 gas concentration is 40% or less.

また、鉄パウダーや鉄ワイヤ等を用いたドーピングにお
いても、キャリアガスとして不活性ガスを用いれば、N
2ガスをベースとしたキャリアガスを用いるときよりも
、生成する塩化鉄の量を高めることができる。
In addition, even in doping using iron powder or iron wire, if an inert gas is used as the carrier gas, N
The amount of iron chloride produced can be higher than when using a carrier gas based on two gases.

以上請求項1および請求項2のそれぞれの実施例におい
ては、InPのクロライド気相エピタキシャル成長方法
を例示した説明したが、これら発明は、ハイ′ドライド
法にも応用できるものである。
In each of the embodiments of claims 1 and 2, the chloride vapor phase epitaxial growth method of InP has been described as an example, but these inventions can also be applied to the hydride method.

また、ハライドガスを用いて、たとえばGaAs。Also, using a halide gas, for example, GaAs.

InGaAsP、 InGaAs、InGaP、および
GaPなどの■−v族化合物半導体の高抵抗エピタキシ
ャル層の形成にも応用することができる。
It can also be applied to the formation of high-resistance epitaxial layers of ■-v group compound semiconductors such as InGaAsP, InGaAs, InGaP, and GaP.

また、不活性ガスとして請求項2の実施例では、N2ガ
スを用いたが、このガスに代えて、たとえばアルゴン、
ヘリウム等の不活性ガスも使用することができる。
Further, in the embodiment of claim 2, N2 gas is used as the inert gas, but instead of this gas, for example, argon,
Inert gases such as helium can also be used.

[発明の効果] 以上説明したように、請求項1および請求項2の発明で
は、鉄元素を含む有機化合物を熱分解して、まず鉄を析
出し堆積させた後、この鉄とHC見とを反応させて生成
した塩化鉄によりドープさせているため、従来の方法で
は問題となった未反応のHCiガスの変動を少なくする
ことができる。
[Effects of the Invention] As explained above, in the inventions of claims 1 and 2, an organic compound containing an iron element is thermally decomposed, iron is precipitated and deposited, and then this iron and HC are separated. Since it is doped with iron chloride produced by reacting HCi, fluctuations in unreacted HCi gas, which were a problem in conventional methods, can be reduced.

したがって、従来の方法よりも安定して良好な結晶を成
長させることができる。また、有機化合物の熱分解によ
り生成する鉄を用いているため、エピタキシャル層の高
抵抗化に悪影響を与える不純物が少なく、少量の鉄のド
ープでも高抵抗のエピタキシャル層を得ることができる
Therefore, better crystals can be grown more stably than conventional methods. In addition, since iron produced by thermal decomposition of an organic compound is used, there are few impurities that adversely affect the increase in resistance of the epitaxial layer, and a high-resistance epitaxial layer can be obtained even with a small amount of iron doping.

さらに、請求項2の発明では、キャリアガスとして不活
性ガスを使用しているので、未反応のHC痣ガスの量を
少なくすることができ、これによってH(4ガスによる
基板のエツチングによる損傷を防止することができる。
Furthermore, in the invention of claim 2, since an inert gas is used as the carrier gas, the amount of unreacted HC gas can be reduced, thereby preventing damage caused by etching of the substrate due to H (4 gas). It can be prevented.

また、キャリアガスとして不活性ガスを用い、かつ基板
の直前でN2ガスと塩化鉄とを混合させているので、塩
化鉄の生成量を高めることができ、再現性良く安定して
鉄をドープした化合物半導体を得ることができる。
In addition, since an inert gas is used as a carrier gas and N2 gas and iron chloride are mixed just before the substrate, the amount of iron chloride produced can be increased and iron can be doped stably with good reproducibility. A compound semiconductor can be obtained.

以上のように、請求項1および請求項2の発明により得
られるエピタキシャル層は、優れた特性を有するので、
光通信などに用いられるInP系半導体レーザの電流狭
窄層、In、P系受光素子、光電子集積回路の素子間分
離絶縁層など多目的に利用され得る。
As described above, the epitaxial layer obtained by the invention of claims 1 and 2 has excellent characteristics, so
It can be used for many purposes, such as a current confinement layer of an InP-based semiconductor laser used in optical communications, an In, P-based light-receiving element, and an inter-element isolation insulating layer of an optoelectronic integrated circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、請求項1の発明の一実施例を行なうのに用い
られる装置を示す略図的断面図である。 第2図は、請求項2の発明の一実施例を行なうのに用い
られる装置を示す略図的断面図である。第3図は、キャ
リアガスをN2ガスとした場合とキャリアガスをN2ガ
スとした場合のFeCfL2生成の熱力学的平衡を示す
図である。第4図は、N2ガス濃度とFeCrL2の平
衡分圧との関係を示す図である。 図において、1はヒータ、2は反応管、3はHCl供給
管、4はフェロセンガス供給管、5は導入管、6はソー
スボート、7はウェハ、8はドーパント供給管、lla
、llbはヒータ、llcは熱分解用゛ヒータ、12は
反応管、13はHCflガス導入管、14はフェロセン
ガス導入管、15は導入管、16はソースポート、7は
In金属、18は基板、19はドーパント導入管、21
はH2導入管を示す。 第3図 第4図 ネカロ H,(CC) ミ卆加H,(”、)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an apparatus used to carry out an embodiment of the invention as claimed in claim 1. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an apparatus used for carrying out an embodiment of the invention according to claim 2. FIG. 3 is a diagram showing the thermodynamic equilibrium of FeCfL2 production when N2 gas is used as the carrier gas and when N2 gas is used as the carrier gas. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the N2 gas concentration and the equilibrium partial pressure of FeCrL2. In the figure, 1 is a heater, 2 is a reaction tube, 3 is an HCl supply tube, 4 is a ferrocene gas supply tube, 5 is an introduction tube, 6 is a source boat, 7 is a wafer, 8 is a dopant supply tube, lla
, llb is a heater, llc is a pyrolysis heater, 12 is a reaction tube, 13 is an HCfl gas introduction tube, 14 is a ferrocene gas introduction tube, 15 is an introduction tube, 16 is a source port, 7 is an In metal, 18 is a substrate , 19 is a dopant introduction pipe, 21
indicates the H2 introduction tube. Figure 3 Figure 4 Necaro H, (CC) Miwaka H, ('',)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)鉄にHClガスを反応させて塩化鉄を生成させ、
該塩化鉄を供給することにより、化合物半導体に鉄をド
ープする気相エピタキシャル成長方法において、 鉄元素を含む有機化合物を熱分解して、鉄を析出させ堆
積させた後、HClガスを該鉄と反応させて前記塩化鉄
にし、該塩化鉄を供給して鉄をドープする、気相エピタ
キシャル成長方法。
(1) React HCl gas with iron to generate iron chloride,
In a vapor phase epitaxial growth method in which a compound semiconductor is doped with iron by supplying the iron chloride, an organic compound containing the iron element is thermally decomposed to precipitate and deposit iron, and then HCl gas is reacted with the iron. A vapor phase epitaxial growth method comprising: converting the iron chloride into the iron chloride, and doping the iron chloride with iron.
(2)キャリアガス中で鉄にHClガスを反応させて塩
化鉄を生成させ、該塩化鉄をH_2ガスと混合して供給
することにより、基板上の化合物半導体に鉄をドープす
る気相エピタキシャル成長方法において、 鉄元素を含む有機化合物を熱分解して、鉄を析出させ堆
積させた後、前記キャリアガスとしての不活性ガス中で
HClガスを該鉄と反応させて前記塩化鉄にし、該塩化
鉄を前記基板の直前でH_2ガスと混合し、化合物半導
体に鉄をドープする、気相エピタキシャル成長方法。
(2) A vapor phase epitaxial growth method in which a compound semiconductor on a substrate is doped with iron by reacting iron with HCl gas in a carrier gas to generate iron chloride, and supplying the iron chloride mixed with H_2 gas. After thermally decomposing an organic compound containing the iron element to precipitate and deposit iron, HCl gas is reacted with the iron in the inert gas as the carrier gas to form the iron chloride. A vapor phase epitaxial growth method in which a compound semiconductor is doped with iron by mixing it with H_2 gas just before the substrate.
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