JPH0448622A - Method for doping iii-iv compound semiconductor layer with carbon - Google Patents

Method for doping iii-iv compound semiconductor layer with carbon

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JPH0448622A
JPH0448622A JP15656190A JP15656190A JPH0448622A JP H0448622 A JPH0448622 A JP H0448622A JP 15656190 A JP15656190 A JP 15656190A JP 15656190 A JP15656190 A JP 15656190A JP H0448622 A JPH0448622 A JP H0448622A
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JP
Japan
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carbon
group iii
substrate
doping
metal
Prior art date
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JP15656190A
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Japanese (ja)
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Yasuhiko Nomura
康彦 野村
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To easily control the quantity of doping with carbon by using a group III metal and metal oxide of group III metal as group III material, and controlling the supply ratio to a substrate of them and the temperature of the substrate. CONSTITUTION:If carbon is used as dopant, the quantity of dopant increases sharply as compared with the case where beryllium is used as dopant. This is attributable to that carbon is restrained from entering between lattices since the atoms are somewhat large in contrast to that beryllium sometimes enter between lattices resulting from the atoms being small, etc. In addition, by controlling the ratio of the quantities of group III metal and the metal oxide of group III metal both supplied to a substrate, the supply ratio to group III metal of carbon can be adjusted, and besides by controlling the temperature of the substrate, the intake of carbon can be adjusted. From these reason, the quantity of doping a III-IV compound semiconductor layer with carbon can be controlled easily.

Description

【発明の詳細な説明】 皮業上Ω■朋玉団 本発明は、半導体レーザ等に形成される■−■族化合物
半導体層への炭素ドーピング方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for doping carbon into a ■-■ group compound semiconductor layer formed in a semiconductor laser or the like.

腫】ゴl支七 上記I[1−IV族化合物半導体層の作製においてはM
BE法(分子線成長法)等が用いられるが、この場合に
おけるP型ドーパントとしてはベリリウム(Be)を用
いていた。そして、このBeのドーピング量の制御は、
主としてBeを装填゛、たルツボの温度を制御すること
により行っていた。
[M] In the preparation of the group I [1-IV compound semiconductor layer]
A BE method (molecular beam growth method) or the like is used, and beryllium (Be) is used as the P-type dopant in this case. The control of this Be doping amount is as follows:
This was mainly done by loading Be and controlling the temperature of the crucible.

が”° しよ°と る量 ここで、−船釣に、半導体層上に電極を形成すると、そ
の界面で接触抵抗が生しる。この接触抵抗は、半導体層
と電極との接触面積、及び半導体のキャリア濃度に依存
する。
Here, when an electrode is formed on a semiconductor layer, contact resistance occurs at the interface.This contact resistance is determined by the contact area between the semiconductor layer and the electrode, and depends on the carrier concentration of the semiconductor.

ところが、半導体デバイスの用途によっては上記接触面
積を小さくする必要がある。したがって、半導体デバイ
スの電気特性の低下を防止するためには、半導体のキャ
リア濃度を大きくする必要が生じる。
However, depending on the application of the semiconductor device, it is necessary to reduce the above-mentioned contact area. Therefore, in order to prevent the electrical characteristics of the semiconductor device from deteriorating, it is necessary to increase the carrier concentration of the semiconductor.

しかしながら、上記従来の如<Beをドーパントとして
用いた場合には、キャリア濃度としてIQ ”Cl−3
程度しかドーピングすることができない。
However, when Be is used as a dopant as in the above conventional method, the carrier concentration is IQ "Cl-3
It can only be doped to a certain extent.

この結果、接触抵抗を低くすることができず、半導体デ
バイスの電気特性が低下するという課題を有していた。
As a result, the contact resistance cannot be lowered, resulting in a problem in that the electrical characteristics of the semiconductor device deteriorate.

本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであリ、接触
面積を小さくした場合であっても電極と半導体層との界
面における接触抵抗の増大を抑制することができるfi
r−IV族化合物半導体への炭素ドーピング方法を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the current situation, and is capable of suppressing an increase in contact resistance at the interface between an electrode and a semiconductor layer even when the contact area is reduced.
An object of the present invention is to provide a method for doping carbon into an r-IV group compound semiconductor.

°   ”るための 本発明は上記目的を達成するために、基板上に■−■族
化合物半導体層を結晶成長させる際の炭素ドーピング方
法であって、■族原料として■族金属と■族金属の金属
有機物とを用いると共に、これらの前記基板への供給比
と基板の温度とを制御することにより、炭素のドーピン
グ量を制御することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a carbon doping method for crystal growth of a ■-■ group compound semiconductor layer on a substrate, which comprises using a group ■ metal and a group ■ metal as a group ■ raw material. The present invention is characterized in that the amount of carbon doped is controlled by controlling the supply ratio of these metal organic substances to the substrate and the temperature of the substrate.

詐−一一一里一 上記ドーピング方法においては、金属有機物が分解した
ことにより生じた炭素がP型ドーパントとして用いられ
ることになる。このようにドーパントとして炭素を用い
れば、ドーパントとしてベリリウムを用いた場合に比べ
てドーピング量が飛躍的に増大する。これは、ベリリウ
ムの場合には原子が小さいということ等に起因して格子
間に侵入することがあるのに対して、炭素の場合には原
子がある程度大きいので格子間に侵入することが抑制さ
れるという理由によるものと考えられる。
In the above doping method, carbon produced by decomposition of a metal organic substance is used as a P-type dopant. When carbon is used as a dopant in this way, the amount of doping increases dramatically compared to when beryllium is used as a dopant. This is because, in the case of beryllium, the atoms are small and may invade the interstitial space, whereas in the case of carbon, the atoms are somewhat large, so they are inhibited from penetrating into the interstitial space. This is thought to be due to the fact that

加えて、上記の方法であれば、■族金属と■族金属の金
属有機物との基板への供給比を制御することにより、炭
素の■族金属に対する供給比を調節することができ、且
つ基板の温度を制御することにより炭素の取込み量を調
節することができる。
In addition, with the above method, by controlling the supply ratio of the group (III) metal and the metal organic substance of the group (III) metal to the substrate, it is possible to adjust the supply ratio of carbon to the group (III) metal, and The amount of carbon taken in can be adjusted by controlling the temperature.

これらのことから、III−IV族化合物半導体層への
炭素のドーピング量を容易に制御することが可能となる
For these reasons, it becomes possible to easily control the amount of carbon doped into the III-IV group compound semiconductor layer.

スーー」1−一医 本発明の一実施例を、以下に説明する。Sue” 1-1 doctor One embodiment of the present invention will be described below.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の一例であるメサ型半導体レーザ(共振器長:2
50μm)の構造は、n型GaAs基板上に、Siドー
プGaAsバッファ層(0,7μm)と、n−Alo、
 4Gao、 6A5クラッド層(1μm)と、アンド
ープGaAs活性層(500人)と、p−Alo、 4
Ga0. bAsクラッド層(1μm)と、p−GaA
Sオーミックコンタクト層(0,3μm)とが順に形成
され、且つ上記n型GaAs基板とp−GaAsオーミ
ックコンタクト層との表面には電極が形成されているよ
うな構造である。
A mesa semiconductor laser (cavity length: 2
The structure has a Si-doped GaAs buffer layer (0.7 μm) on an n-type GaAs substrate, an n-Alo,
4Gao, 6A5 cladding layer (1 μm), undoped GaAs active layer (500 layers), p-Alo, 4
Ga0. bAs cladding layer (1 μm) and p-GaA
The structure is such that an S ohmic contact layer (0.3 μm) is formed in this order, and electrodes are formed on the surfaces of the n-type GaAs substrate and the p-GaAs ohmic contact layer.

ここで、上記構造のメサ型半導体レーザを製造する際に
は、MBE装置を用いた。このMBE装置は、4つの金
属原料〔ガリウム(Ga)、アルミニウム(/l)、 
 ヒ素(As)、  シリコン(Si)〕を加熱するた
めのセルとるつぼ、及び有機金属(トリメチルガリウム
(TMG))をキャリアガス(H2)により導入するた
めのノズルとを有している。
Here, when manufacturing the mesa semiconductor laser having the above structure, an MBE apparatus was used. This MBE equipment uses four metal raw materials [gallium (Ga), aluminum (/l),
It has a cell and a crucible for heating arsenic (As) and silicon (Si), and a nozzle for introducing an organic metal (trimethyl gallium (TMG)) using a carrier gas (H2).

また、上記装置において、基板に供給する分子線強度の
制御は、金属原料においては各セルの温度で制御し、T
MGにおいてはキャリアガスの流量で制御している。
In addition, in the above device, the molecular beam intensity supplied to the substrate is controlled by the temperature of each cell for metal raw materials, and T
In MG, it is controlled by the flow rate of carrier gas.

更に、各々の分子線の基板への供給の有無は、各々のセ
ルに臨んで設けられたシャッタを開閉することにより行
った。
Further, whether or not each molecular beam was supplied to the substrate was determined by opening and closing a shutter provided facing each cell.

次に、上記MBE装置を用いてメサ型半導体レーザを作
製する方法について説明する。
Next, a method for manufacturing a mesa semiconductor laser using the above MBE apparatus will be described.

先ず、MBE装置を用いて、n型GaAs基板上に、S
iドープGaAsバッファ層と、n−AIo、 aGa
、、 6Asクラ、ノド層と、アンドープGaAs活性
層と、p−AlolGao。
First, using an MBE device, S was deposited on an n-type GaAs substrate.
i-doped GaAs buffer layer, n-AIo, aGa
, 6As layer, undoped GaAs active layer, and p-AlolGao.

6Asクラッド層と、p−GaAsオーミックコンタク
ト層とを成長させる。この際の成長条件は以下の通りで
ある。
A 6As cladding layer and a p-GaAs ohmic contact layer are grown. The growth conditions at this time are as follows.

■SiSiドープGaAsバッファ層アンドープGaA
s活性層までの成長条件。
■SiSi-doped GaAs buffer layer Undoped GaA
sGrowth conditions up to the active layer.

(1)基板温度:Tsi680’c (2)金属Ga分子線強度: F 、、== 8 X 
10−’torr(3)A/2分子線強度: FAa−
1,5X 10−’Lorr(4)As分子線強度: 
F As= I X 10−5torr(5)Siセル
温度: Tsi−1100°C■p−A11)、 4G
ao、 =Asクラッド層の成長条件(1)〜(4)ま
では上記■と同一の条件加えて、TMC,をH2ガスに
よりTMG分子線強度Ft、1a −2X 10づto
rrで供給■p−GaAsオーミックコンタクト層の成
長条件(1)T! −600°C (2) F tsc  = 5 X 10−6torr
(3) F as= I X 10−’torr上記■
■の場合において、FG、とFTM。との比、及びT、
を制御することによりp型キャリア濃度を変えることが
可能である。即ち、F TNGの割合を多くするか、或
いはT、を低くすれば、ドーピング量を増大させること
が可能となる一方、FTM、の割合を少なくするか、或
いはT、を高くすれば、ドーピング量を低減させること
が可能となる。
(1) Substrate temperature: Tsi680'c (2) Metallic Ga molecular beam intensity: F,, == 8X
10-'torr(3)A/2 molecular beam intensity: FAa-
1,5X 10-'Lorr(4)As molecular beam intensity:
F As = I
ao, = Growth conditions (1) to (4) for the As cladding layer are the same as those in ① above, and in addition, TMC, is changed to TMG molecular beam intensity Ft, 1a -2X 10 by using H2 gas.
■Growth conditions for p-GaAs ohmic contact layer (1) T! -600°C (2) F tsc = 5 x 10-6torr
(3) F as = I X 10-'torr above ■
In the case of ■, FG and FTM. and T,
By controlling the p-type carrier concentration, it is possible to change the p-type carrier concentration. That is, by increasing the proportion of FTM or by lowering T, it is possible to increase the amount of doping, while by decreasing the proportion of FTM or by increasing T, the amount of doping can be increased. It becomes possible to reduce the

具体的に上記■■の場合には、p−AI。、 aGao
、 hAsクラッド層のキャリア濃度は5 X 10 
”C!l−’となり、p−GaAsオーミックコンタク
ト層のキャリア濃度は2X102°Cl−3となってい
る。
Specifically, in the case of ■■ above, p-AI. , aGao
, the carrier concentration of the hAs cladding layer is 5×10
``C!l-'', and the carrier concentration of the p-GaAs ohmic contact layer is 2×102°Cl-3.

次に、上記方法で作製した成長ウェハを、ストライプ幅
1μmだけ残して、p−GaAsオーミックコンタクト
層からn−Alo、 aGao、 6Asクラッド層(
この層におけるエツチング深さは0.2μm)までをエ
ツチングして除去した。この後、n型GaAs基板とp
−GaAsオーミックコンタクト層との表面に電極を形
成した。このようにして、共振器長250μmのメサ型
半導体レーザを作製した。
Next, the growth wafer produced by the above method was coated with n-Alo, aGao, 6As cladding layers (
This layer was removed by etching to a depth of 0.2 μm. After this, the n-type GaAs substrate and p
-An electrode was formed on the surface of the GaAs ohmic contact layer. In this way, a mesa semiconductor laser with a cavity length of 250 μm was manufactured.

このようにして作製した半導体レーザを、以下(A)レ
ーザと称する。
The semiconductor laser manufactured in this way will be referred to as the (A) laser hereinafter.

〔比較例〕[Comparative example]

従来のBeドープによる成長法によって、同一構造の半
導体レーザを作製した。
A semiconductor laser having the same structure was fabricated using a conventional Be-doped growth method.

このようにして作製した半導体レーザを、以下(X)レ
ーザと称する。
The semiconductor laser manufactured in this manner will be referred to as an (X) laser hereinafter.

〔実験〕〔experiment〕

上記本発明の(A)レーザと比較例の(X)レーザとの
I−■特性を調べたので、その結果を下記に示す。
The I-■ characteristics of the laser (A) of the present invention and the laser (X) of the comparative example were investigated, and the results are shown below.

その結果、(X)レーザでは電流値30mAのときの電
圧が2.3〜2.5■であるのに対して、(A)レーザ
では同一電流のときの電圧が1.9〜2.OVであって
、著しく低下していることが認められる。したがって、
(A)レーザは(:0レーザと比べて、飛躍的に向上す
ることが窺える。
As a result, in the (X) laser, the voltage at a current value of 30 mA is 2.3-2.5cm, while in the (A) laser, the voltage at the same current is 1.9-2. It is recognized that the OV has decreased significantly. therefore,
It can be seen that the (A) laser is dramatically improved compared to the (:0 laser).

これは、(A)レーザは(X)レーザと比べてP型ドー
パントのドーピング量が多くなっているということに起
因するものと考えられる。
This is considered to be due to the fact that the (A) laser has a larger amount of P-type dopant doping than the (X) laser.

光所■四且 以上のように本発明によれば、ドーピング量が飛躍的に
増大すると共に、ドーピング量を容易に制御することが
できる。したがって、半導体層と電極との接触面積を小
さくした場合であっても、これらの界面における接触抵
抗の増大を抑制することが可能となる。
According to the present invention as described above, the amount of doping can be dramatically increased and the amount of doping can be easily controlled. Therefore, even when the contact area between the semiconductor layer and the electrode is reduced, it is possible to suppress an increase in contact resistance at these interfaces.

加えて、炭素はベリリウムの如く有害な物質ではないの
で、製造時における作業の安全性等を向上させることが
できるという効果もある。
In addition, since carbon is not a harmful substance like beryllium, it also has the effect of improving work safety during manufacturing.

手 続 (甫 正 書印発) 平成2年11月2日 平成2年特許願第156561号 2、発明の名称 m−v族化合物半導体層への炭素ドーピング方法3、補
正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 守口市京阪本通2丁目18番地 名称 (188)三洋電機株式会社 特許出願人:三洋電機 株式会社
Procedures (Published by Fusho Seishin) November 2, 1990 1990 Patent Application No. 156561 2, Title of Invention: Carbon doping method for m-v group compound semiconductor layer 3, Amendment case Related Patent Applicant Address 2-18 Keihan Hondori, Moriguchi City Name (188) SANYO Electric Co., Ltd. Patent Applicant: SANYO Electric Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上にIII−IV族化合物半導体層を結晶成長さ
せる際の炭素ドーピング方法であって、 III族原料としてIII族金属とIII族金属の金属有機物と
を用いると共に、これらの前記基板への供給比と基板の
温度とを制御することにより、炭素のドーピング量を制
御することを特徴とするIII−IV族化合物半導体層への
炭素ドーピング方法。
(1) A carbon doping method for crystal growth of a group III-IV compound semiconductor layer on a substrate, which method uses a group III metal and a metal-organic substance of the group III metal as group III raw materials, and 1. A method for doping carbon into a group III-IV compound semiconductor layer, the method comprising controlling the amount of carbon doped by controlling the supply ratio of carbon and the temperature of the substrate.
JP15656190A 1990-06-14 1990-06-14 Method for doping iii-iv compound semiconductor layer with carbon Pending JPH0448622A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0897803A2 (en) 1993-10-14 1999-02-24 Citizen Watch Co. Ltd. Ink-jet head and methods of manufacturing and driving the same
US5983471A (en) * 1993-10-14 1999-11-16 Citizen Watch Co., Ltd. Method of manufacturing an ink-jet head
US7520286B2 (en) 2005-12-05 2009-04-21 Semitool, Inc. Apparatus and method for cleaning and drying a container for semiconductor workpieces

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