JPH05343322A - Method of forming crystalline layer of compound semiconductor - Google Patents

Method of forming crystalline layer of compound semiconductor

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JPH05343322A
JPH05343322A JP22954291A JP22954291A JPH05343322A JP H05343322 A JPH05343322 A JP H05343322A JP 22954291 A JP22954291 A JP 22954291A JP 22954291 A JP22954291 A JP 22954291A JP H05343322 A JPH05343322 A JP H05343322A
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JP
Japan
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crystal layer
compound semiconductor
semiconductor crystal
gas
plasma
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JP22954291A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoo Yamamoto
知生 山本
Yasuyuki Nanishi
▲やす▼之 名西
Naoto Kondo
直人 近藤
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Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To grow a heavily doped compound semiconductor layer, having a correspondingly high carrier concentration, on a semiconductor wafer. CONSTITUTION:A plasma 8 is produced from a source gas 15 alone or together with a reductive gas or inactive gas by microwave electron cyclotron resonance. The plasma is introduced over a semiconductor wafer 2-1 so that a solid impurity 2-2 may be excited. As a result, a crystalline compound semiconductor layer doped with the impurity is grown on the semiconductor wafer 2-1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上に、不純
物の導入された化合物半導体結晶層を形成する化合物半
導体結晶層形成法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor crystal layer forming method for forming a compound semiconductor crystal layer into which impurities are introduced on a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体基板上に、分子線エピタキ
シャル法によって、p型不純物としてのC、Be、Z
n、Mgや、n型不純物としてのSn、Geや、Ti、
Wなどの高融点不純物などが導入されているInP、G
aP、AlAs、InAs、それらの混晶などでなる化
合物半導体結晶層を形成することが試みられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, C, Be, and Z as p-type impurities are formed on a semiconductor substrate by a molecular beam epitaxial method.
n, Mg, Sn as an n-type impurity, Ge, Ti,
InP, G in which high melting point impurities such as W have been introduced
Attempts have been made to form a compound semiconductor crystal layer made of aP, AlAs, InAs, a mixed crystal thereof, or the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の化合物半導体結晶層形成法の場合、不純物が
導入されている化合物半導体結晶層を、分子線エピタキ
シャル法によって形成しているので、いま形成されつつ
ある化合物半導体結晶層内に入射せんとする化合物半導
体結晶層内に導入されることになる不純物の粒子のエネ
ルギ―が、1eVまたはそれ以下というように低いの
で、化合物半導体結晶層を、高い不純物濃度を有するも
のとして形成するのに一定の限度を有する、という欠点
を有していた。
However, in the case of such a conventional compound semiconductor crystal layer forming method, since the compound semiconductor crystal layer in which impurities are introduced is formed by the molecular beam epitaxial method, it is formed now. Since the energy of particles of impurities to be introduced into the compound semiconductor crystal layer, which is being injected into the compound semiconductor crystal layer, is as low as 1 eV or less, the compound semiconductor crystal layer is high. It has a drawback that it has a certain limit to be formed as having an impurity concentration.

【0004】例えば、Cでなる不純物を導入しているG
aAsでなる化合物半導体結晶層を形成する場合、いま
形成されつつあるGaAs結晶層内に入射せんとするC
の粒子の入射エネルギ―が1eVまたはそれ以下という
ように低いので、Cが、低い熱拡散係数しか有していな
いことと相俟って、いま形成されつつあるGaAs結晶
層に入射するCの粒子の、いま形成されつつあるGaA
s結晶層の表面上での横方向のマイグレ―ション距離が
小さく、このため、続いていま形成されつつあるGaA
s結晶層に入射するCの粒子が、いま形成されつつある
GaAs結晶層の表面においてすでにCによって占めら
れているGa格子位置に出会う、という確率が大きく、
このため、形成されつつあるGaAs結晶層の表面上に
Cの析出物が形成したり、また、Cが、いま形成されつ
つあるGaAs結晶層の表面上において、Cによって占
められていないAs格子位置に達することなしに、Ga
格子位置に入ってドナ―になったりすることから、Ga
As結晶層を、2×1019cm-3以上の高いCでなる不
純物濃度を有するものとして形成することができない、
という欠点を有していた。
For example, G in which an impurity of C is introduced
When a compound semiconductor crystal layer made of aAs is formed, C which is to be incident on the GaAs crystal layer which is being formed
Since the incident energy of the particles is as low as 1 eV or less, the fact that C has a low thermal diffusivity is combined with the fact that C particles are incident on the GaAs crystal layer that is being formed. GaA being formed now
Since the lateral migration distance on the surface of the s crystal layer is small, GaA is being formed continuously.
There is a high probability that C particles incident on the s crystal layer will encounter a Ga lattice position already occupied by C on the surface of the GaAs crystal layer that is being formed,
For this reason, a precipitate of C is formed on the surface of the GaAs crystal layer being formed, or C is an As lattice position not occupied by C on the surface of the GaAs crystal layer being formed. Ga without reaching
Since it enters the lattice position and becomes a donor, Ga
The As crystal layer cannot be formed as one having a high C impurity concentration of 2 × 10 19 cm −3 or more,
It had the drawback.

【0005】さらに述べれば、分子線エピタキシャル法
によって不純物を高濃度に添加しようとした場合、ある
濃度以上では添加量を増してもキャリア濃度は増加せず
むしろ減少するという欠点があった。GaAsへのアク
セプタ不純物であり熱的拡散係数が小さいカ―ボン
(C)の添加を例にとると、2×1019cm-3以上で上
記の減少がみられる。この理由はCがGaAs結晶中で
Asの格子位置に入っていないためであり、その原因は
Cを添加する方法が従来法では熱的蒸発によるものであ
り結晶表面での飛来Cのエエネルギが1エレクトロンボ
ルト以下であることによる。すなわち、入射エネルギが
1エレクトロンボルト以下のように小さい場合基板表面
での横方向のマイグレ―ション距離も小さいため、添加
量を上げていくと入射したCが基板表面ですでにCで占
められたGa格子位置に出会う確率が増加し、Cの析出
物を形成したり、あるいはCで占められていないAs格
子位置に達することなくGa格子位置に入りドナ―とな
ることになる。
Further, when an attempt is made to add impurities in a high concentration by the molecular beam epitaxial method, there is a drawback that the carrier concentration does not increase but rather decreases even if the amount is increased above a certain concentration. Taking the addition of carbon (C), which is an acceptor impurity and has a small thermal diffusion coefficient, to GaAs, the above decrease is observed at 2 × 10 19 cm −3 or more. The reason for this is that C does not enter the lattice position of As in the GaAs crystal, and the cause is that the method of adding C is by thermal evaporation in the conventional method, and the energy of flying C on the crystal surface is 1 Because it is less than an electron volt. That is, when the incident energy is as small as 1 electron volt or less, the lateral migration distance on the substrate surface is also small, so that the incident C was already occupied by C on the substrate surface as the addition amount was increased. The probability of encountering the Ga lattice position increases, so that a precipitate of C is formed, or the As lattice position not occupied by C reaches the Ga lattice position and becomes a donor.

【0006】よって、本発明は、上述した欠点のない、
新規な化合物半導体結晶層形成法を提案せんとするもの
である。
Therefore, the present invention does not have the above-mentioned drawbacks.
It proposes a new compound semiconductor crystal layer forming method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願第1番目の発明によ
る化合物半導体結晶層形成法は、形成せんとする化合物
半導体結晶層の原料ガスのマイクロ波電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマを生成させ、上記原料ガスのマイクロ波
電子サイクロトロン共鳴プラズマを、半導体基板上に輸
送させるとともに、上記半導体基板上に輸送される上記
原料ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマ
の一部によって、固相状態にある不純物を励起させ、よ
って、上記半導体基板上に、上記不純物の導入された化
合物半導体結晶層を形成させる。
In the method for forming a compound semiconductor crystal layer according to the first invention of the present application, a microwave electron cyclotron resonance plasma of a source gas of a compound semiconductor crystal layer to be formed is generated to generate the above-mentioned source gas. The microwave electron cyclotron resonance plasma is transported onto the semiconductor substrate, and a part of the microwave electron cyclotron resonance plasma of the raw material gas transported onto the semiconductor substrate excites impurities in a solid phase state. A compound semiconductor crystal layer having the impurities introduced therein is formed on the semiconductor substrate.

【0008】本願第2番目の発明による化合物半導体結
晶層形成法は、還元性ガスまたは不活性ガスのマイクロ
波電子サイクロトロン共鳴プラズマを生成させ、上記還
元性ガスまたは不活性ガスのマイクロ波電子サイクロト
ロン共鳴プラズマによって、形成せんとする化合物半導
体結晶の原料ガスと固相状態にある不純物とを励起さ
せ、よって、上記半導体基板上に、上記不純物の導入さ
れた化合物半導体結晶層を形成させる。
In the method for forming a compound semiconductor crystal layer according to the second aspect of the present invention, a microwave electron cyclotron resonance plasma of a reducing gas or an inert gas is generated, and a microwave electron cyclotron resonance of the reducing gas or the inert gas is generated. The source gas of the compound semiconductor crystal to be formed and the impurities in the solid state are excited by the plasma, so that the compound semiconductor crystal layer into which the impurities are introduced is formed on the semiconductor substrate.

【0009】本願第3番目の発明による化合物半導体結
晶層形成法は、形成せんとする化合物半導体結晶層の原
料ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマと
還元性ガスまたは不活性ガスのマイクロ波電子サイクロ
トロン共鳴プラズマとを生成させ、上記原料ガスのマイ
クロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマと上記還元性ガ
スまたは不活性ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共
鳴プラズマとを、半導体基板上に輸送させるとともに、
上記半導体基板上に輸送される上記原料ガスのマイクロ
波電子サイクロトロン共鳴プラズマと上記還元性ガスま
たは不活性ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマとによって固相状態にある不純物を励起させ、よ
って、上記半導体基板上に、上記不純物の導入された化
合物半導体結晶層を形成させる。
The method for forming a compound semiconductor crystal layer according to the third invention of the present application is a microwave electron cyclotron resonance plasma of a source gas of a compound semiconductor crystal layer to be formed and a microwave electron cyclotron resonance of a reducing gas or an inert gas. Generate plasma, microwave electron cyclotron resonance plasma of the source gas and microwave electron cyclotron resonance plasma of the reducing gas or inert gas, while transporting on the semiconductor substrate,
The impurities in the solid phase are excited by the microwave electron cyclotron resonance plasma of the source gas and the microwave electron cyclotron resonance plasma of the reducing gas or the inert gas transported onto the semiconductor substrate, and thus the semiconductor A compound semiconductor crystal layer introduced with the above impurities is formed on a substrate.

【0010】さらに述べれば本発明による化合物半導体
結晶層形成法は、気相状態にある物質から半導体薄膜結
晶を成長させる場合、前記気相状態にある物質をマイク
ロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマにより励起して結
晶成長を行う方法において、前記の励起された物質を発
散磁界により基板結晶上に輸送させ前記基板結晶上に不
純物を添加した結晶成長を行う。
More specifically, in the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention, when a semiconductor thin film crystal is grown from a substance in a vapor phase state, the substance in the vapor phase state is excited by microwave electron cyclotron resonance plasma. In the method of performing crystal growth, the excited substance is transported onto a substrate crystal by a divergent magnetic field, and crystal growth is performed by adding an impurity onto the substrate crystal.

【0011】この場合、マイクロ波電子サイクロトロン
共鳴プラズマによる励起は、成長されるべき結晶の構成
元素及び還元性もしくは不活性元素からなるグル―プか
ら選ばれた1つもしくは複数の気相物質に対して行う。
また、上記マイクロ波電子サイクロトロン共鳴により励
起されるプラズマ状態にある物質が固相状態にある添加
する不純物元素を含む物質を励起する。
In this case, the excitation by the microwave electron cyclotron resonance plasma is applied to one or more gas phase substances selected from the group consisting of the constituent elements of the crystal to be grown and the reducing or inert element. Do it.
Further, the substance in the plasma state excited by the microwave electron cyclotron resonance excites the substance in the solid state containing the impurity element to be added.

【0012】[0012]

【作用・効果】本発明による化合物半導体結晶層形成法
によれば、形成せんとする化合物半導体結晶層の原料ガ
スのマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマ、また
は還元性ガスまたは不活性ガスのマイクロ波電子サイク
ロトロン共鳴プラズマ、もしくは上記原料ガスのマイク
ロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマと上記還元性ガス
または不活性ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共鳴
プラズマとを用い、そして、固相状態にある不純物を励
起させて、不純物の導入されている化合物半導体結晶層
を形成しているので、いま形成されつつある化合物半導
体結晶層へ入射する不純物の粒子のエネルギ―が、前述
した従来の化合物半導体結晶層形成法の場合に比し、化
合物半導体結晶層内にダメ―ジを与えない程度に高いの
で、化合物半導体結晶層を、前述した従来の化合物半導
体結晶層形成法の場合に比し高い不純物濃度を有し、そ
れでいて、ダメ―ジを有しないものとして容易に形成す
ることができる。
According to the compound semiconductor crystal layer forming method of the present invention, the microwave electron cyclotron resonance plasma of the source gas of the compound semiconductor crystal layer to be formed, or the microwave electron cyclotron of the reducing gas or the inert gas. Resonance plasma, or using microwave electron cyclotron resonance plasma of the source gas and microwave electron cyclotron resonance plasma of the reducing gas or inert gas, and by exciting the impurities in the solid state, the introduction of impurities Since the compound semiconductor crystal layer is formed, the energy of the particles of the impurities incident on the compound semiconductor crystal layer that is being formed is larger than that in the conventional compound semiconductor crystal layer forming method described above. The compound semiconductor crystal layer is so high as not to give damage, so that the compound semiconductor Crystal layer to have a higher impurity concentration than in the case of the conventional compound semiconductor crystal layer forming method as described above, yet, no good - can be easily formed as having no di.

【0013】さらに述べれば、本発明は、マイクロ波電
子サイクロトロン共鳴プラズマ源と発散磁界を組合せる
ことにより、1つもしくは複数の半導体構成元素あるい
は還元性もしくは不活性元素のイオンをプラズマととも
に基板及び固相状態にある添加する不純物物質に輸送
し、基板設置室に他の半導体構成元素を含むガスを導入
しつつあるいは導入することなく、基板上に高濃度に不
純物を添加した結晶成長を行う。
More specifically, the present invention uses a combination of a microwave electron cyclotron resonance plasma source and a divergent magnetic field to combine ions of one or more semiconductor constituent elements or reducing or inactive elements with the substrate and solid phase. Crystals are grown on the substrate with a high concentration of impurities while being transported to an impurity substance to be added in a phase state and introducing or not introducing a gas containing another semiconductor constituent element into the substrate installation chamber.

【0014】すなわち、本発明によるならば、数十エレ
クトロンボルトの低エネルギ―粒子を基板に輸送でき、
成長膜中にダメ―ジを生じさせず、しかも熱平衡的結晶
成長の場合よりは十分大きなエネルギ―で結晶成長する
ことができることを特徴とする化合物半導体の結晶成長
方法が提供される。
That is, according to the present invention, low energy particles of several tens of electron volts can be transported to the substrate,
A crystal growth method for a compound semiconductor is provided, which is characterized in that it does not cause damage in the growth film, and that the crystal growth can be performed with energy sufficiently larger than that in the case of thermal equilibrium crystal growth.

【0015】以上のような本発明による方法において
は、熱平衡より十分大きなエネルギ―で結晶成長するた
め、基板表面での原子のマイグレ―ション距離が増加す
る。その結果、有効なキャリアの供給源となる不純物が
高濃度に添加された薄膜が基板上に成長できるととも
に、比較的エネルギ―が小さいためダメ―ジのない高品
質の結晶が得られることになる。
In the method according to the present invention as described above, crystal growth is performed with energy sufficiently larger than thermal equilibrium, so that the migration distance of atoms on the substrate surface increases. As a result, a thin film with a high concentration of impurities, which is an effective carrier supply source, can be grown on the substrate, and since the energy is relatively small, a high-quality crystal free from damage can be obtained. ..

【0016】なお、本発明の方法において、マイクロ波
電子サイクロトロン共鳴により励起しプラズマ状態にす
る物質は化合物半導体結晶の成長に用いるところの半導
体構成元素、還元性もしくは不活性ガスの少なくとも1
つであればよく、あるいは、その複数の組合せまたはそ
の全部をマイクロ波電子サイクロトロン共鳴により励起
するようにしてもよい。本発明方法において、直接マイ
クロ波電子サイクロトロン共鳴により励起されない他の
気相状態の物質も、プラズマとの相互作用を受け、基板
結晶上に輸送される。
In the method of the present invention, the substance excited by microwave electron cyclotron resonance into a plasma state is at least one of a semiconductor constituent element used for growing a compound semiconductor crystal, a reducing gas or an inert gas.
Alternatively, a plurality of combinations or all of them may be excited by microwave electron cyclotron resonance. In the method of the present invention, other substances in the gas phase which are not excited by direct microwave electron cyclotron resonance are also interacted with the plasma and transported onto the substrate crystal.

【0017】[0017]

【実施例】図1は、本発明において用いられる製造装置
の概略を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 shows the outline of a manufacturing apparatus used in the present invention.

【0018】図1aにおいて1は成長室で、内部に基板
結晶2−1が添加用不純物固体物質2−2に隣接して支
持されている。3は排気ポンプへの連結口、4はガス導
入口、5はプラズマ遮蔽板、6は固体材料蒸発用セル、
7は空洞共振形プラズマ生成室、8はプラズマ、9は方
形導波管、10はマグネット、11は石英窓を示す。図
1bに示すように空洞共振形プラズマ生成室7から成長
室1に向って磁界の強さを減少させており、その結果プ
ラズマが発散して引き出されるものである。
In FIG. 1a, reference numeral 1 denotes a growth chamber, inside of which a substrate crystal 2-1 is supported adjacent to a doping impurity solid substance 2-2. 3 is a connection port to an exhaust pump, 4 is a gas introduction port, 5 is a plasma shield plate, 6 is a solid material evaporation cell,
Reference numeral 7 is a cavity resonance type plasma generation chamber, 8 is plasma, 9 is a rectangular waveguide, 10 is a magnet, and 11 is a quartz window. As shown in FIG. 1b, the strength of the magnetic field is reduced from the cavity resonance type plasma generation chamber 7 toward the growth chamber 1, and as a result, plasma is diverged and extracted.

【0019】次に、本発明による成長方法の実施例を説
明する。
Next, examples of the growth method according to the present invention will be described.

【実施例1】マイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズ
マ源には、水素(還元性)ガスで希釈したアルシン(A
sH3 )を導入し、基板設置室にガリウム原子をクヌ―
ドセン・セル内の金属ガリウムを蒸発させることにより
供給して結晶成長を行っている。添加用不純物物質には
高純度カ―ボンを用いた。その成長条件は以下の通りで
ある。
Example 1 For a microwave electron cyclotron resonance plasma source, arsine (A) diluted with hydrogen (reducing) gas was used.
sH 3 ) was introduced and gallium atoms were added to the substrate installation room.
The metal gallium in the Dosen cell is supplied by evaporation to grow crystals. High-purity carbon was used as the impurity substance for addition. The growth conditions are as follows.

【0020】実施例の成長条件 ・アルシン流量:40sccm ・Gaセル温度:900℃ ・マイクロ波周波数:2.45GHz ・マイクロ波電力:100W ・成長速度:0.5μm/h ・成長時間:1時間 ・基板温度:500℃Growth conditions of the example: Arsine flow rate: 40 sccm Ga cell temperature: 900 ° C. Microwave frequency: 2.45 GHz Microwave power: 100 W Growth rate: 0.5 μm / h Growth time: 1 hour Substrate temperature: 500 ° C

【0021】図2は上記実施例の条件でカ―ボンを不純
物として添加したGaAs成長層のホ―ル測定によって
求めたキャリア濃度と2次イオン質量分析法によって測
定した膜中のカ―ボン原子濃度との関係を示す。実線は
本発明によって成長したGaAs膜を示しており、図2
に示すように1020cm-3まで比例関係が成り立ってい
る。図中の点線は、比較のため従来の分子線エピタキシ
ャル法によって成長した場合を示したものであり1019
cm-3以上になるとキャリア濃度は飽和し、その後添加
量を増加させてもかえって減少する。
FIG. 2 shows the carrier concentration of the GaAs growth layer doped with carbon as an impurity under the conditions of the above embodiment and the carbon atom in the film measured by secondary ion mass spectrometry. The relationship with the concentration is shown. The solid line shows the GaAs film grown according to the present invention, as shown in FIG.
As shown in, the proportional relationship is established up to 10 20 cm -3 . The dotted line in the drawing, there is shown a case grown by conventional molecular beam epitaxy for comparison 10 19
When it becomes cm -3 or more, the carrier concentration becomes saturated, and then decreases even if the amount of addition is increased.

【0022】[0022]

【実施例2】本発明による方法では、1020cm-3程度
のキャリア濃度をもつp型カ―ボン添加化合物半導体結
晶が簡単に実現できるため高濃度かつ急峻な分布を持つ
p層をもつ良好なpn接合ダイオ―ド特性を得ることが
できる。図3は、上記の方法でカ―ボンを1020cm-3
の高濃度で添加して形成したp型GaAsをp層にもつ
pn接合ダイオ―ドの順方向、逆方向電流−電圧特性を
示す図である。整流比は電流1.0Vで5桁以上得ら
れ、n値も1.1であり、良好なダイオ―ド特性を得る
ことができる。
[Embodiment 2] According to the method of the present invention, a p-type carbon-doped compound semiconductor crystal having a carrier concentration of about 10 20 cm -3 can be easily realized, so that a p-layer having a high concentration and a steep distribution is preferable. It is possible to obtain excellent pn junction diode characteristics. Fig. 3 shows that carbon is 10 20 cm -3 by the above method.
FIG. 3 is a diagram showing forward-direction and reverse-direction current-voltage characteristics of a pn junction diode having p-type GaAs formed by adding a high concentration of p-type GaAs. A rectification ratio of 5 digits or more can be obtained at a current of 1.0 V, and an n value is 1.1, and good diode characteristics can be obtained.

【0023】上述の実施例1、実施例2では、成長させ
る化合物半導体としてGaAsとしたが例えばInP、
GaP、AlAs、InAs及びそれらの混晶などの化
合物半導体結晶成長の場合にもGaAs成長の場合と同
様の結晶成長を行わせることができる。また添加する不
純物はp型不純物のCを用いたが、例えば他のp型不純
物であるBe、Zn、Mg、及びn型不純物であるS
n、Ge、さらには熱的な反応過程のみでは添加が困難
とされている高融点金属であるチタン(Ti)、タング
ステン(W)の場合もC添加の場合と同様のことが期待
できる。
In the first and second embodiments described above, GaAs was used as the compound semiconductor to be grown, but InP,
In the case of compound semiconductor crystal growth such as GaP, AlAs, InAs and their mixed crystals, the same crystal growth as in the case of GaAs growth can be performed. Although the p-type impurity C is used as an impurity to be added, for example, other p-type impurities Be, Zn, Mg, and an n-type impurity S are used.
In the case of n, Ge, and titanium (Ti) and tungsten (W) which are refractory metals that are difficult to add only by a thermal reaction process, the same effect as in the case of adding C can be expected.

【0024】さらに、マイクロ波電子サイクロトロン共
鳴による励起はV族元素を含むガスに対して行ったが、
例えばIII族元素を含むガス、さらには水素、アルゴ
ンなどの成長層内にはほとんど残留しないものを用いる
こともできる。なお後者の場合は、成長膜構成元素は従
来の分子線エピタキシャル法と同様の方法により供給す
ることとなる。
Further, the excitation by the microwave electron cyclotron resonance was performed on the gas containing the group V element,
For example, a gas containing a group III element, or a gas such as hydrogen or argon that hardly remains in the growth layer may be used. In the latter case, the growth film constituent elements are supplied by the same method as the conventional molecular beam epitaxial method.

【0025】なお上記においてアルシンガスは、H
2 (還元性)、Ar(不活性)、He(不活性)ガスで
希釈して使用することができる。
In the above, arsine gas is H
It can be used after diluting with 2 (reducing), Ar (inert) or He (inert) gas.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明による化合物半導体結晶層形成法によれば、
As is apparent from the above description, according to the compound semiconductor crystal layer forming method of the present invention,

【作用・効果】の項で述べた作用効果が得られる。The action and effect described in the section [Action and effect] can be obtained.

【0027】さらに述べれば、基板表面に到達した不純
物粒子のマイグレ―ション距離の増加が図れるため、実
質上の付着確率が増加し不純物を高濃度に添加できるこ
とにより良好なpn接合特性を得ることができる。また
本発明による方法では、粒子の持つエネルギ―は低いた
め、欠陥の少ない高品質結晶が得られる利点がある。
Further, since the migration distance of the impurity particles reaching the surface of the substrate can be increased, the substantial sticking probability is increased and the impurities can be added at a high concentration, so that good pn junction characteristics can be obtained. it can. Further, in the method according to the present invention, since the energy of the particles is low, there is an advantage that a high quality crystal with few defects can be obtained.

【0028】また、本発明方法において、マイクロ波電
子プラズマを応用した成長法の特徴(適当なエネルギ―
を持つ粒子を基板に輸送することができること以外)と
して、次の2項をあげることができる。
In the method of the present invention, the characteristics of the growth method applying microwave electron plasma (appropriate energy
(Except that the particles having a) can be transported to the substrate), the following two items can be mentioned.

【0029】プラズマ生成室内に電極などの汚染源が
無いため高純度の膜が得られる。 電子サイクロトロン共鳴を利用するためガスが効率よ
く電離される。そのため他のプラズマ法に比べて2−3
桁低い圧力で成長を行うことができ、ガス中の不純物の
影響を受けにくい。
A high-purity film can be obtained because there is no source of contamination such as electrodes in the plasma generation chamber. The gas is efficiently ionized by using electron cyclotron resonance. Therefore, compared to other plasma methods, 2-3
It can be grown at pressures that are orders of magnitude lower and is less susceptible to impurities in the gas.

【0030】なお、上述においては、本発明の1つの実
施例を示したに留まり、その
In the above description, only one embodiment of the present invention is shown, and

【実施例】から、From [Example]

【課題を解決するための手段】の項で述べた種々の変
型、変更をなし得ることは明らかであろう。
It will be apparent that the various modifications and changes described in the section "Means for Solving the Problems" can be made.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による化合物半導体結晶層形成法に用い
得る装置の概略図(図1a)及びその発散磁界の分布
(図1b)を示す図である。
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus that can be used for a compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention (FIG. 1a) and a distribution of its divergent magnetic field (FIG. 1b).

【図2】本発明による化合物半導体結晶層形成法の実施
例によって得られた不純物添加化合物半導体結晶の膜中
のC原子濃度とキャリア濃度の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a C atom concentration and a carrier concentration in a film of an impurity-doped compound semiconductor crystal obtained by an example of a compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention.

【図3】本発明による化合物半導体結晶層形成法の実施
例によって形成したp型高濃度不純物添加化合物半導体
結晶をp層に用いたpn接合特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing pn junction characteristics using a p-type high-concentration impurity-added compound semiconductor crystal formed by an example of a compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention.

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年1月30日[Submission date] January 30, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Name of item to be corrected] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【書類名】 明細書[Document name] Statement

【発明の名称】 化合物半導体結晶層形成法Title: Method for forming compound semiconductor crystal layer

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上に、不純
物が導入されている化合物半導体結晶層を形成する化合
物半導体結晶層形成法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor crystal layer forming method for forming a compound semiconductor crystal layer having impurities introduced on a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体基板上に、p型不純物とし
てのC、Be、Zn、Mgや、n型不純物としてのS
n、Geや、高融点不純物としてのTi、Wなどの不純
物が導入されているGaAs、InP、GaP、AlA
s、InAs、それらの混晶などでなる化合物半導体結
晶層を、分子線エピタキシャル法によって形成する化合
物半導体結晶層形成法が種々提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, C, Be, Zn, Mg as p-type impurities and S as n-type impurities are formed on a semiconductor substrate.
n, Ge, and GaAs, InP, GaP, AlA into which impurities such as high melting point impurities such as Ti and W are introduced.
Various compound semiconductor crystal layer forming methods have been proposed in which a compound semiconductor crystal layer made of s, InAs, a mixed crystal thereof or the like is formed by a molecular beam epitaxial method.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような不純物が導
入されている化合物半導体結晶層を分子線エピタキシャ
ル法によって形成する従来の化合物半導体結晶層形成法
の場合、いま形成されつつある化合物半導体結晶層内に
入射せんとする化合物半導体結晶層内に導入されること
になる不純物の粒子のエネルギーが、1eVまたはそれ
以下というように低いことから、化合物半導体結晶層
を、高い不純物濃度を有していても、それに応じた高い
キャリア濃度を有するものとして形成するのに、一定の
限度を有する、という欠点を有していた。
In the case of the conventional compound semiconductor crystal layer forming method in which the compound semiconductor crystal layer into which such impurities are introduced is formed by the molecular beam epitaxial method, the compound semiconductor crystal layer currently being formed is being formed. Since the energy of particles of impurities to be introduced into the compound semiconductor crystal layer to be incident on the inside is as low as 1 eV or less, the compound semiconductor crystal layer has a high impurity concentration. However, it also has a drawback that it has a certain limit in forming a film having a correspondingly high carrier concentration.

【0004】いま、これについて、形成せんとする化合
物半導体結晶層がGaAs結晶層であり、また、そのG
aAs結晶層内に導入されるべき不純物がp型不純物と
してのCであるとして述べれば、従来の分子線エピタキ
シャル成長法による化合物半導体結晶層形成法の場合、
いま形成されつつあるGaAs結晶層内に入射せんとす
るCの粒子のエネルギーが、1eVまたはそれ以下とい
うように低いことから、Cが低い熱拡散係数しか有して
いないことと相俟って、いま形成されつつあるGaAs
結晶層内に入射するCの粒子の、いま形成されつつある
GaAs結晶層の表面上での横方向のマイグレーション
距離が小さい。このため、形成されつつあるGaAs結
晶層の表面上に、Cの析出物が形成されたり、また、C
の粒子が、いま形成されつつあるGaAs結晶層の表面
上において、Cによって占められていないGaの格子位
置に達することなしに、Asの格子位置に入り、ドナー
として作用することになったりする。このため、GaA
s結晶層を、2×1019cm−3以上の高い不純物濃
度を有していても、それに応じた2×1019cm−3
以上の高いキャリア濃度を有するものとして形成するこ
とができない、という欠点を有していた。
Now, in this regard, the compound semiconductor crystal layer to be formed is a GaAs crystal layer, and its G
Supposing that the impurity to be introduced into the aAs crystal layer is C as a p-type impurity, in the case of the conventional compound semiconductor crystal layer forming method by the molecular beam epitaxial growth method,
Since the energy of C particles that are incident on the GaAs crystal layer that is being formed is as low as 1 eV or less, in combination with the fact that C has a low thermal diffusion coefficient, GaAs being formed now
The migration distance in the lateral direction of the C particles incident on the crystal layer on the surface of the GaAs crystal layer that is being formed is small. Therefore, a C precipitate is formed on the surface of the GaAs crystal layer that is being formed, or C
On the surface of the GaAs crystal layer which is being formed, without reaching the lattice position of Ga which is not occupied by C, it enters the lattice position of As and acts as a donor. Therefore, GaA
The s crystal layer, 2 × 10 19 cm -3 have a more high impurity concentration, 2 × 10 19 cm -3 accordingly
It has a defect that it cannot be formed as one having the above high carrier concentration.

【0005】よって、本発明は、上述した欠点のない、
新規な化合物半導体結晶層形成法を提案せんとするもの
である。
Therefore, the present invention does not have the above-mentioned drawbacks.
It proposes a new compound semiconductor crystal layer forming method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本願第1番目の発明によ
る化合物半導体結晶層形成法は、形成せんとする化合物
半導体結晶層の原料ガスのマイクロ波電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマを生成させ、上記原料ガスのマイクロ波
電子サイクロトロン共鳴プラズマを、半導体基板上に輸
送させるとともに、上記原料ガスのマイクロ波電子サイ
クロトロン共鳴プラズマの一部によって、固相状態にあ
る不純物を励起させ、よって、上記半導体基板上に、上
記不純物の導入されている化合物半導体結晶層を形成さ
せる。
In the method for forming a compound semiconductor crystal layer according to the first invention of the present application, a microwave electron cyclotron resonance plasma of a source gas of a compound semiconductor crystal layer to be formed is generated to generate the above-mentioned source gas. The microwave electron cyclotron resonance plasma is transported onto the semiconductor substrate, and a part of the microwave electron cyclotron resonance plasma of the raw material gas excites impurities in a solid phase state. A compound semiconductor crystal layer having impurities introduced is formed.

【0007】本願第2番目の発明による化合物半導体結
晶層形成法は、還元性ガスまたは不活性ガスのマイクロ
波電子サイクロトロン共鳴プラズマを生成させ、その還
元性ガスまたは不活性ガスのマイクロ波電子サイクロト
ロン共鳴プラズマを、半導体基板上に輸送させるととも
に、上記半導体基板上に輸送される上記還元性ガスまた
は不活性ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラ
ズマによって、形成せんとする化合物半導体結晶の原料
ガスと固相状態にある不純物とを励起させ、よって、上
記半導体基板上に、上記不純物の導入されている化合物
半導体結晶層を形成させる。
In the method for forming a compound semiconductor crystal layer according to the second aspect of the present invention, a microwave electron cyclotron resonance plasma of a reducing gas or an inert gas is generated, and a microwave electron cyclotron resonance of the reducing gas or the inert gas is generated. Plasma is transported onto the semiconductor substrate, and by the microwave electron cyclotron resonance plasma of the reducing gas or inert gas transported onto the semiconductor substrate, the source gas of the compound semiconductor crystal to be formed and the solid state To excite the impurities present therein to form a compound semiconductor crystal layer into which the impurities are introduced on the semiconductor substrate.

【0008】本願第3番目の発明による化合物半導体結
晶層形成法は、形成せんとする化合物半導体結晶層の原
料ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマと
還元性ガスまたは不活性ガスのマイクロ波電子サイクロ
トロン共鳴プラズマとを生成させ、それら上記原料ガス
のマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマと上記還
元性ガスまたは不活性ガスのマイクロ波電子サイクロト
ロン共鳴プラズマとを、半導体基板上に輸送させるとと
もに、上記原料ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共
鳴プラズマの一部と上記還元性ガスまたは不活性ガスの
マイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマの一部とに
よって、固相状態にある不純物を励起させ、よって、上
記半導体基板上に、上記不純物の導入されている化合物
半導体結晶層を形成させる。
The method for forming a compound semiconductor crystal layer according to the third aspect of the present invention is a microwave electron cyclotron resonance plasma of a source gas of a compound semiconductor crystal layer to be formed and a microwave electron cyclotron resonance of a reducing gas or an inert gas. Plasma and generate the microwave electron cyclotron resonance plasma of the raw material gas and the microwave electron cyclotron resonance plasma of the reducing gas or inert gas, while transporting on the semiconductor substrate, the microwave of the raw material gas Part of the electron cyclotron resonance plasma and part of the microwave electron cyclotron resonance plasma of the reducing gas or inert gas excite the impurities in the solid state, and thus, on the semiconductor substrate, Shape the compound semiconductor crystal layer that has been introduced Make.

【0009】[0009]

【作用・効果】本発明による化合物半導体結晶層形成法
によれば、(a)形成せんとする化合物半導体結晶層の
原料ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズ
マ、または(b)還元性ガスまたは不活性ガスのマイク
ロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマ、もしくは(c)
上記原料ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラ
ズマと上記還元性ガスまたは不活性ガスのマイクロ波電
子サイクロトロン共鳴プラズマとを用い、そして、それ
により、固相状態にある不純物を励起させて、不純物の
導入されている化合物半導体結晶層を形成するようにし
ているので、いま形成されつつある化合物半導体結晶層
内に入射する不純物の粒子のエネルギーが、前述した従
来の化合物半導体結晶層形成法の場合に比し、化合物半
導体結晶層内にダメージを与えない程度に高く、このた
め、いま形成されつつある化合物半導体結晶層内に入射
する不純物の、いま形成されつつある化合物半導体結晶
層の表面上での横方向のマイグレーション距離が、前述
した従来の化合物半導体結晶層形成法の場合に比し大き
い。よって、形成されつつある化合物半導体結晶層の表
面上に、不純物の析出物が形成されるのを回避させるこ
とができ、また、不純物の粒子が、不純物元素によって
占められていない化合物半導体結晶層を構成している予
定の元素の格子位置に容易に達する。このため、化合物
半導体結晶層を、前述した従来の化合物半導体結晶層形
成法の場合と同じ高い不純物濃度で、前述した従来の化
合物半導体結晶層形成法の場合に比し高いキャリア濃度
を有し、それでいて、ダメージを有しないものとして、
容易に形成することができる。
According to the method for forming a compound semiconductor crystal layer according to the present invention, (a) microwave electron cyclotron resonance plasma of the source gas of the compound semiconductor crystal layer to be formed, or (b) a reducing gas or an inert gas. Microwave electron cyclotron resonance plasma of gas, or (c)
A microwave electron cyclotron resonance plasma of the source gas and a microwave electron cyclotron resonance plasma of the reducing gas or the inert gas are used, and thereby, the impurities in the solid state are excited to introduce the impurities. Since the compound semiconductor crystal layer is formed as described above, the energy of the impurity particles entering the compound semiconductor crystal layer that is being formed is smaller than that in the conventional compound semiconductor crystal layer forming method described above. , So high as not to damage the compound semiconductor crystal layer, so that the impurities incident on the compound semiconductor crystal layer being formed are laterally distributed on the surface of the compound semiconductor crystal layer being formed. Migration distance is larger than that of the conventional compound semiconductor crystal layer forming method described above. Therefore, it is possible to avoid formation of precipitates of impurities on the surface of the compound semiconductor crystal layer that is being formed, and the particles of impurities can form a compound semiconductor crystal layer that is not occupied by impurity elements. Easily reach the lattice positions of the elements that are to be composed. Therefore, the compound semiconductor crystal layer has the same high impurity concentration as in the case of the conventional compound semiconductor crystal layer forming method described above, and has a higher carrier concentration than that in the case of the conventional compound semiconductor crystal layer forming method described above. And yet, as it has no damage,
It can be easily formed.

【0010】また、上述した本発明による化合物半導体
結晶層形成法によれば、原料ガスによる電子サイクロト
ロン共鳴プラズマを生成し、それを用いて化合物半導体
結晶層を形成するようにしているので、原料ガスによる
電子サイクロトロン共鳴プラズマ以外のプラズマを生成
し、それを用いて化合物半導体結晶層を形成する従来の
化合物半導体結晶層形成法の場合のように、プラズマ生
成用室7内において、汚染源となる電極などを用いて原
料ガスによるプラズマを生成する必要なしに、化合物半
導体結晶層を形成することができるので、その化合物半
導体結晶層を、高い純度を有するものとして、容易に形
成することができる。
Further, according to the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention described above, the electron cyclotron resonance plasma is generated by the source gas, and the compound semiconductor crystal layer is formed by using the electron cyclotron resonance plasma. As in the case of the conventional compound semiconductor crystal layer forming method in which plasma other than electron cyclotron resonance plasma is generated and the compound semiconductor crystal layer is formed using the plasma, an electrode that becomes a pollution source in the plasma generation chamber 7 Since it is possible to form the compound semiconductor crystal layer without using the source gas to generate plasma using the source gas, it is possible to easily form the compound semiconductor crystal layer having high purity.

【0011】また、原料ガスによる電子サイクロトロン
共鳴プラズマを生成し、それを用いて化合物半導体結晶
層を形成するようにしているので、原料ガスによる電子
サイクロトロン共鳴プラズマ以外のプラズマを生成し、
それを用いて化合物半導体結晶層を形成する従来の化合
物半導体結晶層形成法の場合に比し、原料ガスによるプ
ラズマを効率良く得ることができ、このため、原料ガス
による電子サイクロトロン共鳴プラズマ以外のプラズマ
を生成し、それを用いて化合物半導体結晶層を形成する
従来の化合物半導体結晶層形成法の場合に比し、2〜3
桁も低いプラズマ生成用室内及び結晶成長用室内の圧力
で、化合物半導体結晶層を形成することができ、よっ
て、望ましくない不純物に影響されていない化合物半導
体結晶層を、容易に形成することができる。
Further, since the electron cyclotron resonance plasma is generated by the source gas and is used to form the compound semiconductor crystal layer, plasma other than the electron cyclotron resonance plasma is generated by the source gas,
Compared with the conventional method of forming a compound semiconductor crystal layer using the compound semiconductor crystal layer, plasma of the source gas can be efficiently obtained. Therefore, plasma other than electron cyclotron resonance plasma of the source gas can be obtained. 2 to 3 in comparison with a conventional compound semiconductor crystal layer forming method in which a compound semiconductor crystal layer is formed by using
The compound semiconductor crystal layer can be formed with a pressure in the plasma generation chamber and the crystal growth chamber that is as low as an order of magnitude. Therefore, the compound semiconductor crystal layer that is not affected by undesired impurities can be easily formed. ..

【0012】[0012]

【実施例】次に、図1を伴って、本発明による化合物半
導体結晶層形成法の実施例を述べよう。
EXAMPLES Next, examples of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0013】図1に示す本発明による化合物半導体結晶
層形成法の実施例においては、マイクロ波電子サイクロ
トロン共鳴プラズマ装置を用いて、半導体基板上に、不
純物の導入されている化合物半導体結晶層を形成させ
る。
In the embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention shown in FIG. 1, a compound semiconductor crystal layer in which an impurity is introduced is formed on a semiconductor substrate by using a microwave electron cyclotron resonance plasma device. Let

【0014】マイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズ
マ装置は、それ自体公知であるので、詳細説明は省略す
るが、(i)(a)外部からのガス導入用管4を、一端
側において連結し、且つ(b)外部からの方形導波管9
を、ガス導入用管4を連結している一端側において、石
英でなるマイクロ波導入用窓11を介して連結している
とともに、(c)電磁石10をまわりに配しているプラ
ズマ生成用室7を有するとともに、(ii)(a)プラ
ズマ生成用室7に、ガス導入用管4を連結している側に
おいて、プラズマ引出用窓12を介して連結し、且つ
(b)クヌードセンセルのような固体材料蒸発用セル6
を、プラズマ生成用室7側の内側部に配しているととも
に、(c)プラズマ引出用窓12′を有するプラズマ遮
蔽板5を固体材料蒸発用セル6からみてプラズマ引出用
窓12側とは反対側において、そのプラズマ引出用窓1
2と対向して配し、且つ(d)排気用管3を、プラズマ
生成用室7側とは反対側において連結している結晶成長
用室1とを有する。この場合、電磁石10は、それによ
るプラズマ生成用室7及び結晶成長用室1内のそれらを
通してみた磁界が、図1bに示すように、プラズマ生成
用室7の中央部から結晶成長用室1側に到るに従い徐々
に弱くなる分布を呈するものとして、プラズマ生成用室
7のまわりに配されている。
Since the microwave electron cyclotron resonance plasma device is known per se, detailed description thereof will be omitted. (I) (a) The gas introducing pipe 4 from the outside is connected at one end side, and ( b) Square waveguide 9 from the outside
At the one end side where the gas introduction tube 4 is connected through a microwave introduction window 11 made of quartz, and (c) a plasma generation chamber in which the electromagnet 10 is arranged around 7), and (ii) (a) is connected to the plasma generation chamber 7 via the plasma drawing window 12 on the side where the gas introduction tube 4 is connected, and (b) a Knudsen cell. For evaporation of solid materials such as 6
Is disposed inside the plasma generating chamber 7 side, and (c) the plasma shielding plate 5 having the plasma extraction window 12 'is viewed from the solid material evaporation cell 6 and is not connected to the plasma extraction window 12 side. On the opposite side, the plasma extraction window 1
2 has a crystal growth chamber 1 which is disposed so as to oppose thereto and (d) the exhaust pipe 3 is connected on the side opposite to the plasma generation chamber 7 side. In this case, the electromagnet 10 has a magnetic field as seen through them in the plasma generation chamber 7 and the crystal growth chamber 1 from the center of the plasma generation chamber 7 to the crystal growth chamber 1 side, as shown in FIG. 1b. It is arranged around the plasma generation chamber 7 so as to exhibit a distribution that gradually weakens as the temperature reaches.

【0015】このような構成を有するマイクロ波電子サ
イクロトロン共鳴プラズマ装置によれば、(i)(a)
結晶成長用室1内に、プラズマ遮蔽用板5からみてプラ
ズマ成長用室7側とは反対側において、基板載置台13
を用いて、半導体基板2−1を配し、また、(b)固体
材料蒸発用セル6に化合物半導体結晶層用の第1の材料
でなる固体材料を収容し、そして、(c)排気用管3を
用いて、結晶成長用室1及びプラズマ成長用室7内を、
外部から排気させながら、プラズマ成長用室7内に、ガ
ス導入用管4を用いて、外部から、プラズマ化されるべ
き化合物半導体結晶層用の第2の材料を有して構成され
ている原料ガス15を導入させ、また、(d)このと
き、半導体基板2−1を加熱している状態にして、プラ
ズマ成長用室7内に、方形導波管9を用いて、外部から
マイクロ波16を導入させるとともに、電磁石10を付
勢させ、また、固体材料蒸発用セル6を付勢させれば、
(ii)(a)プラズマ成長用室7内において、ガス導
入用管4を用いて導入された原料ガス15によるマイク
ロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマ8が生成し、その
マイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマ8が、プラ
ズマ引出用窓12を通って結晶成長用室1内に導入し、
次で、プラズマ引出用窓12′を通って半導体基板2−
1上に輸送され、また、(b)固体材料蒸発用セル6か
ら、それに収容されている固体材料のガス17が得ら
れ、その固体材料のガス17が、半導体基板2−1上に
輸送されるマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマ
8によって励起されて、半導体基板2−1上に輸送さ
れ、よって、(iii)半導体基板2−1上に、第1及
び第2の材料による化合物半導体結晶層14を形成させ
ることができる。
According to the microwave electron cyclotron resonance plasma device having such a configuration, (i) (a)
In the crystal growth chamber 1, on the side opposite to the plasma growth chamber 7 side when viewed from the plasma shielding plate 5, the substrate mounting table 13 is provided.
Is used to dispose the semiconductor substrate 2-1 and (b) the solid material evaporation cell 6 stores the solid material which is the first material for the compound semiconductor crystal layer, and (c) is used for evacuation. Using the tube 3, the crystal growth chamber 1 and the plasma growth chamber 7 are
A raw material configured to have a second material for a compound semiconductor crystal layer to be turned into plasma from the outside by using the gas introduction tube 4 in the plasma growth chamber 7 while evacuating from the outside. The gas 15 is introduced, and (d) the semiconductor substrate 2-1 is heated at this time, and the microwave 16 is externally supplied to the plasma growth chamber 7 by using the rectangular waveguide 9. Is introduced, the electromagnet 10 is energized, and the solid material evaporation cell 6 is energized,
(Ii) (a) In the plasma growth chamber 7, the microwave electron cyclotron resonance plasma 8 is generated by the source gas 15 introduced using the gas introduction tube 4, and the microwave electron cyclotron resonance plasma 8 is generated. It is introduced into the crystal growth chamber 1 through the plasma extraction window 12,
Next, the semiconductor substrate 2-through the plasma extraction window 12 '.
1) and (b) the solid material gas 17 contained therein is obtained from the solid material evaporation cell 6, and the solid material gas 17 is transferred onto the semiconductor substrate 2-1. Is excited by the microwave electron cyclotron resonance plasma 8 and is transported onto the semiconductor substrate 2-1, and thus (iii) the compound semiconductor crystal layer 14 of the first and second materials is formed on the semiconductor substrate 2-1. Can be formed.

【0016】図1に示す本発明による化合物半導体結晶
層形成法の実施例においては、上述したようにして化合
物半導体結晶層14を形成させることができる上述した
マイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマ装置を用
い、そして、(i)(a)結晶成長用室1内に、上述し
たように基板載置台13を用いて半導体基板2−1を配
し、また、(b)固体材料蒸発用セル6に、固体Ga
を、上述した化合物半導体層用の第1の材料でなる固体
材料として、収容するとともに、(c)半導体基板2−
1と近接並置して、高精度な固相カーボン(C)を、固
相状態にある不純物2−2として、基板載置台13を用
いて配し、そして、(d)排気管3を用いて、結晶成長
用室1及びプラズマ成長用室7内を、外部から排気させ
ながら、プラズマ成長用室7内に、ガス導入用管4を用
いて、外部から、アルシン(AsH)ガスを、上述し
たプラズマ化されるべき化合物半導体結晶層用の第2の
材料を有して構成されている原料ガス15として、40
sccmの流量で導入させ、また、(e)このとき、半
導体基板2−1を500℃の温度に加熱した状態にし
て、プラズマ成長用室7内に、方形導波管9を用いて、
外部から2.45GHzの周波数を有し且つ100Wの
電力を有するマイクロ波を、上述したマイクロ波16と
して導入させるとともに、電磁石10を付勢させ、ま
た、固体材料蒸発用セル6を付勢させ、(ii)(a)
プラズマ成長用室7内において、ガス導入用管4を用い
て導入された原料ガス15としてのアルシン(As
)ガスによるマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマを上述したマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマ8として生成させ、そのマイクロ波電子サイクロ
トロン共鳴プラズマ8を、プラズマ引出用窓12を通っ
て結晶成長用室1内に導入させ、次で、プラズマ引出用
窓12′を通って半導体基板2−1上に輸送させ、ま
た、(b)固体材料蒸発用セル6から、それに収容して
いる固体Gaのガスを、上述した固体材料のガス17と
して得、その固体Gaのガスを、半導体基板2−1上に
輸送されるマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマ
8によって励起させて、半導体基板2−1上に輸送さ
せ、さらに、(c)不純物2−2としてのカーボン
(C)を、結晶成長用室1内に導入させたマイクロ波電
子サイクロトロン共鳴プラズマ8の一部によって照射さ
せることによって、カーボンガスを不純物ガス18とし
て発生させ、その不純物ガス18を、半導体基板2−1
上に輸送されるマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラ
ズマ8によって励起させて、半導体基板2−1上に輸送
させ、よって、(iii)半導体基板2−1上に、カー
ボン(C)をp型の不純物として導入している、Gaと
Asとの化合物半導体でなるGaAs結晶層を、上述し
た化合物半導体結晶層14として、0.5μm/時間の
成長速度で、形成させる。
In the embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention shown in FIG. 1, the above-mentioned microwave electron cyclotron resonance plasma apparatus capable of forming the compound semiconductor crystal layer 14 as described above is used. Then, (i) (a) the semiconductor substrate 2-1 is placed in the crystal growth chamber 1 using the substrate mounting table 13 as described above, and (b) the solid material evaporation cell 6 is provided with a solid Ga
As a solid material made of the first material for the compound semiconductor layer described above, and (c) the semiconductor substrate 2-
1 and the high-precision solid-phase carbon (C) as the impurities 2-2 in the solid-phase state by using the substrate mounting table 13 and (d) the exhaust pipe 3 While evacuating the crystal growth chamber 1 and the plasma growth chamber 7 from the outside, the arsine (AsH 3 ) gas is introduced into the plasma growth chamber 7 from the outside by using the gas introduction pipe 4. As the source gas 15 composed of the second material for the compound semiconductor crystal layer to be converted into plasma, 40
At a flow rate of sccm, and (e) at this time, the semiconductor substrate 2-1 is heated to a temperature of 500 ° C., and the rectangular waveguide 9 is used in the plasma growth chamber 7.
A microwave having a frequency of 2.45 GHz and an electric power of 100 W is externally introduced as the microwave 16 described above, the electromagnet 10 is energized, and the solid material evaporation cell 6 is energized. (Ii) (a)
In the plasma growth chamber 7, arsine (As) as the source gas 15 introduced using the gas introduction tube 4 is used.
The microwave electron cyclotron resonance plasma generated by the H 3 ) gas is generated as the microwave electron cyclotron resonance plasma 8 described above, and the microwave electron cyclotron resonance plasma 8 is passed through the plasma drawing window 12 into the crystal growth chamber 1. The gas of solid Ga contained therein is introduced from the solid material evaporation cell 6 through (b) the solid material evaporation cell 6 as described above. Obtained as the solid material gas 17, and the solid Ga gas is excited by the microwave electron cyclotron resonance plasma 8 transported onto the semiconductor substrate 2-1 to be transported onto the semiconductor substrate 2-1. (C) A microwave electron cyclotron resonance probe in which carbon (C) as an impurity 2-2 is introduced into the crystal growth chamber 1. By irradiation by some Zuma 8, the carbon gas is generated as the impurity gas 18, the impurity gas 18, the semiconductor substrate 2-1
It is excited by the microwave electron cyclotron resonance plasma 8 transported above and is transported onto the semiconductor substrate 2-1. Therefore, (iii) carbon (C) as a p-type impurity is deposited on the semiconductor substrate 2-1. The introduced GaAs crystal layer made of a compound semiconductor of Ga and As is formed as the above-mentioned compound semiconductor crystal layer 14 at a growth rate of 0.5 μm / hour.

【0017】以上が、本発明による化合物半導体結晶層
形成法の実施例である。
The above is the embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention.

【0018】このような本発明による化合物半導体結晶
層形成法によれば、形成せんとする化合物半導体結晶層
14(GaAs結晶層)の原料ガス15(AsH
ス)のマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマ8を
用い、そして、それにより、固相状態にある不純物2−
2(カーボン(C))を励起させて、不純物(カーボン
(C))の導入されている化合物半導体結晶層14(G
aAs結晶層)を形成するようにしているので、いま形
成されつつある化合物半導体結晶層14(GaAs結晶
層)内に入射する不純物(カーボン(C))の粒子のエ
ネルギーが、前述した従来の化合物半導体結晶層形成法
の場合に比し、化合物半導体結晶層14(GaAs結晶
層)内にダメージを与えない程度に高く、このため、い
ま形成されつつある化合物半導体結晶層14(GaAs
結晶層)内に入射する不純物(カーボン(C))の、い
ま形成されつつある化合物半導体結晶層14(GaAs
結晶層)の表面上での横方向のマイグレーション距離
が、前述した従来の化合物半導体結晶層形成法の場合に
比し大きい。よって、形成されつつある化合物半導体結
晶層14(GaAs結晶層)の表面上に、不純物(カー
ボン(C))の析出物が形成されるのを回避させること
ができ、また、不純物(カーボン(C))の粒子が、不
純物元素(C)によって占められていない化合物半導体
結晶層14(GaAs結晶層)を構成している予定の元
素(Ga)の格子位置に容易に達する。このため、化合
物半導体結晶層14(GaAs結晶層)を、前述した従
来の化合物半導体結晶層形成法の場合と同じ高い不純物
濃度で、それに比し高いキャリア濃度を有し、それでい
て、ダメージを有しないものとして、容易に形成するこ
とができる。
According to the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention as described above, the microwave electron cyclotron resonance plasma 8 of the source gas 15 (AsH 3 gas) of the compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs crystal layer) to be formed is formed. And thereby the impurities in the solid state 2-
2 (carbon (C)) is excited to introduce impurities (carbon (C)) into the compound semiconductor crystal layer 14 (G
Since the (aAs crystal layer) is formed, the energy of the particles of the impurity (carbon (C)) entering the compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs crystal layer) that is being formed is equal to that of the conventional compound described above. Compared with the method of forming a semiconductor crystal layer, the compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs crystal layer) is high enough not to damage it.
The compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs) of the impurity (carbon (C)) entering the crystal layer) is being formed.
The lateral migration distance on the surface of the (crystal layer) is larger than that in the conventional compound semiconductor crystal layer forming method described above. Therefore, it is possible to avoid the formation of precipitates of impurities (carbon (C)) on the surface of the compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs crystal layer) that is being formed, and to prevent the formation of impurities (carbon (C)). )) Particles easily reach the lattice position of the element (Ga) which is to be included in the compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs crystal layer) and is not occupied by the impurity element (C). Therefore, the compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs crystal layer) has the same high impurity concentration as in the above-described conventional compound semiconductor crystal layer forming method and a higher carrier concentration, and yet has no damage. As a thing, it can be easily formed.

【0019】このことは、上述した本発明による化合物
半導体結晶層形成法の実施例及び前述した従来の化合物
半導体結晶層形成法によって、GaAs結晶層を、カー
ボン(C)による不純物濃度を変えて形成し、その不純
物濃度に対するキャリア濃度を測定したところ、従来の
化合物半導体結晶層形成法による場合、図2において、
点線図示のように、不純物濃度の増加に応じ、キャリア
濃度が、1019cm−3以下の不純物濃度の範囲まで
は不純物濃度に比例するが、1019cm−3以上の不
純物濃度の範囲では、不純物濃度に比例せず飽和し、次
で減少するのに対し、上述した本発明による化合物半導
体結晶層形成法の実施例による場合、図2において、実
線図示のように、キャリア濃度が、1020cm−3
上の高い不純物濃度の範囲まで、不純物濃度に比例す
る、という結果が得られたことからも、明らかであろ
う。
This means that the GaAs crystal layer is formed by changing the impurity concentration of carbon (C) by the above-described embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention and the above-mentioned conventional compound semiconductor crystal layer forming method. Then, when the carrier concentration with respect to the impurity concentration was measured, in the case of the conventional compound semiconductor crystal layer forming method, in FIG.
As shown by the dotted line, as the impurity concentration increases, the carrier concentration is proportional to the impurity concentration up to 10 19 cm −3 or less, but within the impurity concentration range of 10 19 cm −3 or more, In contrast to the impurity concentration, which is saturated in proportion to the impurity concentration and then decreases, in the case of the above-described embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method of the present invention, the carrier concentration is 10 20 as shown by the solid line in FIG. It will be clear from the result that it is proportional to the impurity concentration up to the high impurity concentration range of cm −3 or more.

【0020】また、上述した本発明による化合物半導体
結晶層形成法の実施例によれば、原料ガス15(AsH
ガス)による電子サイクロトロン共鳴プラズマ8を生
成し、それを用いて化合物半導体結晶層14(GaAs
結晶層)を形成するようにしているので、原料ガス15
(AsHガス)による電子サイクロトロン共鳴プラズ
マ8以外のプラズマを生成し、それを用いて化合物半導
体結晶層14(GaAs結晶層)を形成する従来の化合
物半導体結晶層形成法の場合のように、プラズマ生成用
室7内において、汚染源となる電極などを用いて原料ガ
ス15(AsHガス)によるプラズマを生成する必要
なしに、化合物半導体結晶層14(GaAs結晶層)を
形成することができるので、その化合物半導体結晶層1
4(GaAS結晶層)を、高い純度を有するものとし
て、容易に形成することができる。
According to the above-described embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention, the source gas 15 (AsH) is used.
3 gas) to generate electron cyclotron resonance plasma 8 and use it to generate compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs
Since a crystal layer is formed, the source gas 15
As in the case of the conventional compound semiconductor crystal layer forming method in which a plasma other than the electron cyclotron resonance plasma 8 is generated by (AsH 3 gas) and the compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs crystal layer) is formed using the plasma. Since it is possible to form the compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs crystal layer) in the generation chamber 7 without the need to generate plasma by the source gas 15 (AsH 3 gas) using an electrode or the like that is a pollution source, The compound semiconductor crystal layer 1
4 (GaAS crystal layer) can be easily formed with high purity.

【0021】また、原料ガス15(AsHガス)によ
る電子サイクロトロン共鳴プラズマ8を生成し、それを
用いて化合物半導体結晶層14(GaAs結晶層)を形
成するようにしているので、原料ガス15(AsH
ス)による電子サイクロトロン共鳴プラズマ8以外のプ
ラズマを生成し、それを用いて化合物半導体結晶層14
(GaAs結晶層)を形成する従来の化合物半導体結晶
層形成法の場合に比し、原料ガスによるプラズマを効率
良く得ることができ、このため、原料ガス15(AsH
ガス)による電子サイクロトロン共鳴プラズマ8以外
のプラズマを生成し、それを用いて化合物半導体結晶層
14(GaAs結晶層)を形成する従来の化合物半導体
結晶層形成法の場合に比し、2〜3桁も低いプラズマ生
成用室7内及び結晶成長用室1内の圧力で、化合物半導
体結晶層14(GaAs結晶層)を形成することがで
き、よって、望ましくない不純物に影響されていない化
合物半導体結晶層14(GaAs結晶層)を、容易に形
成することができる。
Further, since the electron cyclotron resonance plasma 8 is generated by the source gas 15 (AsH 3 gas) and is used to form the compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs crystal layer), the source gas 15 ( A plasma other than the electron cyclotron resonance plasma 8 is generated by AsH 3 gas) and is used to generate the compound semiconductor crystal layer 14
As compared with the conventional compound semiconductor crystal layer forming method for forming (GaAs crystal layer), plasma generated by the source gas can be efficiently obtained. Therefore, the source gas 15 (AsH
2 to 3 as compared with the conventional compound semiconductor crystal layer forming method in which plasma other than the electron cyclotron resonance plasma 8 is generated by 3 gas) and the compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs crystal layer) is formed using the plasma. The compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs crystal layer) can be formed by the pressure in the plasma generation chamber 7 and the crystal growth chamber 1 which are orders of magnitude lower, and thus the compound semiconductor crystal that is not affected by the undesirable impurities. The layer 14 (GaAs crystal layer) can be easily formed.

【0022】また、上述した本発明による化合物半導体
結晶層形成法の実施例によれば、上述したところから明
らかなように、半導体基板2−1上に、高いp型不純物
濃度を有する化合物半導体結晶層14(GaAs結晶
層)を形成することができるので、半導体基板2−1と
して、n型を有するものを用いて、上述した本発明によ
る化合物半導体結晶層形成法の実施例を適用することに
よって、図3に示すような、1.0Vの電圧で5桁以上
の整流比が得られ、且ついわゆるn値が1.1であると
いう、良好なpn接合ダイオード特性を有するpn接合
素子を、容易に製造することができる。
Further, according to the above-described embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method of the present invention, as is clear from the above description, the compound semiconductor crystal having a high p-type impurity concentration is formed on the semiconductor substrate 2-1. Since the layer 14 (GaAs crystal layer) can be formed, a semiconductor substrate 2-1 having an n-type is used to apply the above-described embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention. As shown in FIG. 3, a pn junction element having a favorable pn junction diode characteristic that a rectification ratio of five digits or more can be obtained at a voltage of 1.0 V and a so-called n value is 1.1 can be easily obtained. Can be manufactured.

【0023】なお、上述においては本発明による化合物
半導体結晶層形成法の1つの実施例を示したに留まり、
上述した本発明による化合物半導体結晶層形成法の実施
例において、原料ガス15としてのアルシン(As
)ガスを、プラズマ生成用室7内に、水素(H
でなる還元性ガス、Ar、Heなどの不活性ガスによっ
て希釈して、導入させ、それによって、半導体基板2−
1上に、化合物半導体結晶層14(GaAs結晶層)を
形成させるようにすることもできる。
In the above description, only one embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention is shown.
In the above-described embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention, arsine (As
H 3 ) gas is introduced into the plasma generation chamber 7 to generate hydrogen (H 2 ).
Is diluted with an inert gas such as a reducing gas or Ar or He, and introduced, whereby the semiconductor substrate 2-
It is also possible to form the compound semiconductor crystal layer 14 (GaAs crystal layer) on the first layer.

【0024】また、上述した本発明による化合物半導体
結晶層形成法の実施例においては、C(カーボン)によ
るp型不純物の導入されているGaAs結晶層を形成す
る場合につき述べたが、Be、Zn、Mgなどによるp
型不純物の導入されている、またはSn、Geなどによ
るn型不純物の導入されている、さらには、チタン(T
i)、タングステン(W)などの熱的な反応過程のみで
は導入が困難とされている高融点金属でなる不純物の導
入されている、InP、GaP、AlAs、InAs、
それらの混晶などの化合物半導体結晶層を、同様に形成
することができることは、明らかであろう。
In the above-described embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention, the case of forming a GaAs crystal layer into which a p-type impurity of C (carbon) is introduced has been described. Be, Zn , P due to Mg, etc.
Type impurities are introduced, or n type impurities such as Sn and Ge are introduced, and further, titanium (T
i), InP, GaP, AlAs, InAs in which impurities made of refractory metal, which are difficult to introduce only by a thermal reaction process such as tungsten (W), are introduced,
It will be apparent that compound semiconductor crystal layers such as mixed crystals thereof can be similarly formed.

【0025】さらに、上述した本発明による化合物半導
体結晶層形成法の実施例においては、形成せんとする化
合物半導体結晶層(GaAs結晶層)を構成する元素
(Ga、As)中の一部(As)についての原料ガス
(AsHガス)のマイクロ波電子サイクロトロン共鳴
プラズマを生成させ、それを半導体基板上に輸送させる
とともに、その半導体基板上に輸送されるマイクロ波電
子サイクロトロン共鳴プラズマによって、形成せんとす
る化合物半導体結晶層(GaAs結晶層)を構成する元
素(Ga、As)中の残り(Ga)についての原料ガス
(Gaガス)と固相状態の不純物(カーボン(C))と
を励起させ、よって、半導体基板上に、不純物(カーボ
ン(C))の導入されている化合物半導体結晶層(Ga
As結晶層)を形成させる場合につき述べたが、還元性
ガス(H)または不活性ガス(Ar、Heなど)のマ
イクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマを生成させ、
それを半導体基板上に輸送させるとともに、その半導体
基板上に輸送される電子サイクロトロン共鳴プラズマに
よって、形成せんとする化合物半導体結晶層を構成する
元素中の全てまたは一部の元素についての原料ガスと固
相状態の不純物とを励起させ、よって、半導体基板上
に、不純物の導入されている化合物半導体結晶層を形成
させるようにすることもでき、また、形成せんとする化
合物半導体結晶層を構成する元素中の全てまたは一部の
元素についての原料ガスのマイクロ波電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマと還元性ガスまたは不活性ガスのマイク
ロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマとを生成させ、そ
れらを半導体基板上に輸送させるとともに、その半導体
基板上に輸送させる電子サイクロトロン共鳴プラズマに
よって、固相状態の不純物を励起させ、よって、半導体
基板上に、不純物の導入されている化合物半導体結晶層
を形成させるようにすることもできることは、明らかで
あろう。
Furthermore, in the above-described embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention, a part (As) of the elements (Ga, As) constituting the compound semiconductor crystal layer (GaAs crystal layer) to be formed is used. ), A microwave electron cyclotron resonance plasma of a source gas (AsH 3 gas) is generated, and is transported onto a semiconductor substrate, and is formed by the microwave electron cyclotron resonance plasma transported onto the semiconductor substrate. To excite the source gas (Ga gas) and the solid phase impurities (carbon (C)) for the rest (Ga) in the elements (Ga, As) that form the compound semiconductor crystal layer (GaAs crystal layer), Therefore, the compound semiconductor crystal layer (Ga) in which impurities (carbon (C)) are introduced is formed on the semiconductor substrate.
As crystal layer) has been described, but a microwave electron cyclotron resonance plasma of reducing gas (H 2 ) or inert gas (Ar, He, etc.) is generated,
While transporting it onto the semiconductor substrate, the electron cyclotron resonance plasma transported onto the semiconductor substrate causes solidification with the source gas for all or some of the elements forming the compound semiconductor crystal layer to be formed. It is also possible to excite a phase-state impurity and form a compound semiconductor crystal layer into which an impurity is introduced on a semiconductor substrate, and to form a compound semiconductor crystal layer to be formed. A microwave electron cyclotron resonance plasma of a source gas and a microwave electron cyclotron resonance plasma of a reducing gas or an inert gas are generated for all or some of the elements therein, and they are transported onto a semiconductor substrate, and By electron cyclotron resonance plasma transported on the semiconductor substrate, Pure object was excited, therefore, on a semiconductor substrate, it can also be adapted to form a compound semiconductor crystal layer that has been introduced impurities will be apparent.

【0026】その他、本発明の精神を脱することなし
に、種々の変型、変更をなし得るであろう。
Besides, various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による化合物半導体結晶層形成法の実施
例を、それに用い得る装置(図1a)及びその装置のプ
ラズマ生成用室及び結晶成長用室内の磁界の分布(図1
b)とともに示す図である。
1 is an apparatus (FIG. 1a) which can be used for an embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention, and a magnetic field distribution in the plasma generation chamber and the crystal growth chamber of the apparatus (FIG. 1A).
It is a figure shown with b).

【図2】図1に示す本発明による化合物半導体結晶層形
成法の実施例によって形成された化合物半導体結晶層
の、不純物濃度に対するキャリア濃度の関係を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the impurity concentration and the carrier concentration of the compound semiconductor crystal layer formed by the embodiment of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention shown in FIG.

【図3】図1に示す本発明による化合物半導体結晶層形
成法の実施例を適用して製造されたpn接合素子の特性
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing characteristics of a pn junction device manufactured by applying the example of the compound semiconductor crystal layer forming method according to the present invention shown in FIG. 1.

【符号の説明】 1 結晶成長用室 2−1 半導体基板 2−2 不純物 3 排気用管 4 ガス導入管 5 プラズマ遮蔽板 6 固体材料蒸発用セル 7 プラズマ生成用室 8 電子サイクロトロン共鳴プラズマ 9 方形導波管 10 電磁石 11 マイクロ波導入用窓 12、12′ プラズマ引出用窓 13 基板載置台 14 化合物半導体結晶層 15 原料ガス 16 マイクロ波 17 固体材料のガス 18 不純物ガス[Explanation of reference numerals] 1 crystal growth chamber 2-1 semiconductor substrate 2-2 impurities 3 exhaust pipe 4 gas introduction pipe 5 plasma shield plate 6 solid material evaporation cell 7 plasma generation chamber 8 electron cyclotron resonance plasma 9 square conduction Wave tube 10 Electromagnet 11 Microwave introduction window 12, 12 'Plasma extraction window 13 Substrate mounting table 14 Compound semiconductor crystal layer 15 Raw material gas 16 Microwave 17 Solid material gas 18 Impurity gas

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図1[Name of item to be corrected] Figure 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図2[Name of item to be corrected] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図2】 [Fig. 2]

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 形成せんとする化合物半導体結晶層の原
料ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマを
生成させ、上記原料ガスのマイクロ波電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマを、半導体基板上に輸送させるととも
に、上記半導体基板上に輸送される上記原料ガスのマイ
クロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマの一部によっ
て、固相状態にある不純物を励起させ、よって、上記半
導体基板上に、上記不純物の導入された化合物半導体結
晶層を形成させることを特徴とする化合物半導体結晶層
形成法。
1. A microwave electron cyclotron resonance plasma of a source gas of a compound semiconductor crystal layer to be formed is generated, and the microwave electron cyclotron resonance plasma of the source gas is transported to a semiconductor substrate and the semiconductor substrate is also formed. Part of the microwave electron cyclotron resonance plasma of the source gas transported above excites the impurities in the solid state, thus forming a compound semiconductor crystal layer into which the impurities are introduced on the semiconductor substrate. A method for forming a compound semiconductor crystal layer, which comprises:
【請求項2】 還元性ガスまたは不活性ガスのマイクロ
波電子サイクロトロン共鳴プラズマを生成させ、上記還
元性ガスまたは不活性ガスのマイクロ波電子サイクロト
ロン共鳴プラズマによって、形成せんとする化合物半導
体結晶の原料ガスと固相状態にある不純物とを励起さ
せ、よって、上記半導体基板上に、上記不純物の導入さ
れた化合物半導体結晶層を形成させることを特徴とする
化合物半導体結晶層形成法。
2. A raw material gas of a compound semiconductor crystal to be formed by the microwave electron cyclotron resonance plasma of a reducing gas or an inert gas, the microwave gas cyclotron resonance plasma of a reducing gas or an inert gas being generated. And a solid phase impurity are excited to form a compound semiconductor crystal layer into which the impurity has been introduced, on the semiconductor substrate.
【請求項3】 形成せんとする化合物半導体結晶層の原
料ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマと
還元性ガスまたは不活性ガスのマイクロ波電子サイクロ
トロン共鳴プラズマとを生成させ、上記原料ガスのマイ
クロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマと上記還元性ガ
スまたは不活性ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共
鳴プラズマとを、半導体基板上に輸送させるとともに、
上記半導体基板上に輸送される上記原料ガスのマイクロ
波電子サイクロトロン共鳴プラズマと上記還元性ガスま
たは不活性ガスのマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマとによって固相状態にある不純物を励起させ、よ
って、上記半導体基板上に、上記不純物の導入された化
合物半導体結晶層を形成させることを特徴とする化合物
半導体結晶層形成法。
3. A microwave electron of the source gas for generating a microwave electron cyclotron resonance plasma of a source gas of a compound semiconductor crystal layer to be formed and a microwave electron cyclotron resonance plasma of a reducing gas or an inert gas. While transporting the cyclotron resonance plasma and the microwave electron cyclotron resonance plasma of the reducing gas or the inert gas onto the semiconductor substrate,
The impurities in the solid phase are excited by the microwave electron cyclotron resonance plasma of the source gas and the microwave electron cyclotron resonance plasma of the reducing gas or the inert gas transported onto the semiconductor substrate, and thus the semiconductor A method for forming a compound semiconductor crystal layer, which comprises forming a compound semiconductor crystal layer having the above impurities introduced thereinto.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0771020A3 (en) * 1995-10-23 1997-09-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Impurity introduction method using a solid source of impurity, apparatus thereof and method of manufacturing a semiconductor device
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