JPH06101435B2 - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
- Publication number
- JPH06101435B2 JPH06101435B2 JP60219588A JP21958885A JPH06101435B2 JP H06101435 B2 JPH06101435 B2 JP H06101435B2 JP 60219588 A JP60219588 A JP 60219588A JP 21958885 A JP21958885 A JP 21958885A JP H06101435 B2 JPH06101435 B2 JP H06101435B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier concentration
- raw material
- growth
- gaas
- present
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機金属原料を用いたｎ型ドープされたGaAs
半導体の熱分解気相成長方法に関する。
半導体の熱分解気相成長方法に関する。
GaAsは、近年半導体レーザー、FET,LED等種々のデバイ
ス用に開発が進められている。
ス用に開発が進められている。
これらのデバイス用GaAs結晶はクロライド法、ハイドラ
イド法、MBE法（分子線エピタキシャル成長法）、LPE法
（液相エピタキシャル成長法）,MO−CVD法（有機金属熱
分解気相成長法）により製作されており、特にMO−CVD
法は新しい量産法として注目を集めている。
イド法、MBE法（分子線エピタキシャル成長法）、LPE法
（液相エピタキシャル成長法）,MO−CVD法（有機金属熱
分解気相成長法）により製作されており、特にMO−CVD
法は新しい量産法として注目を集めている。
GaAsエピタキシャル結晶の製作にあたっては素子歩留ま
りの観点から均一な膜厚と均一なキャリアー濃度を有す
るエピタキシャル層が要求されている。例えば、超高周
波FET用エピタキシャル層では一定の電子濃度を有する
ｎ型活性層をきわめて均一にウェハー全面に形成する必
要がある。ｎ型層を形成するためには、種々のｎ型ドー
パントを結晶成長の際に添加する。ドーパントとして従
来は、硫化水素（H2S）がよく用いられてきた。
りの観点から均一な膜厚と均一なキャリアー濃度を有す
るエピタキシャル層が要求されている。例えば、超高周
波FET用エピタキシャル層では一定の電子濃度を有する
ｎ型活性層をきわめて均一にウェハー全面に形成する必
要がある。ｎ型層を形成するためには、種々のｎ型ドー
パントを結晶成長の際に添加する。ドーパントとして従
来は、硫化水素（H2S）がよく用いられてきた。
しかしながら、H2Sを用いた時、得られる結晶の電子濃
度は必ずしも均一ではなく、例えば特開昭59-181610号
公報の第３図に見られるような不均一なキャリアー濃度
分布となり、より均一なドーピング方法が要望されてい
る。
度は必ずしも均一ではなく、例えば特開昭59-181610号
公報の第３図に見られるような不均一なキャリアー濃度
分布となり、より均一なドーピング方法が要望されてい
る。
本発明は上記問題点に鑑み、ｎ型ドーパントとしてH2S
に加えてシラン（SiH4）を少量添加し、MO−CVD法によ
りｎ型層を形成するものである。本発明の目的は、H2S
単独使用に比べより良好なキャリア濃度均一性を有する
結晶を作成する方法を提供することにある。
に加えてシラン（SiH4）を少量添加し、MO−CVD法によ
りｎ型層を形成するものである。本発明の目的は、H2S
単独使用に比べより良好なキャリア濃度均一性を有する
結晶を作成する方法を提供することにある。
本発明は有機金属原料を用いたGaAsの熱分解気相成長法
において、ｎ型ドーパントとしてシランと硫化水素の混
合物を使用することを特徴とする気相成長方法を提供す
る。
において、ｎ型ドーパントとしてシランと硫化水素の混
合物を使用することを特徴とする気相成長方法を提供す
る。
以下、本発明について詳細に述べる。
第１図にMO−CVD法において使用される装置構成を示
す。装置はAs原料供給部１、Ga原料供給部2,ドーパント
供給部３、キャリアガス供給部４と反応部５及び、排気
部６から構成される。As原料は一般的にはAsH3が用いら
れており、AsH3ガスボンベ７から減圧弁８を介し、マス
フローコントローラー９により流量調整し反応部５にフ
ィードさせる。Ga原料としてはトリメチルガリウム（TM
G）が一般的であるがトリエチルガリウム（TEG）も使用
できる。これらは、いずれも常温で液体であるため供給
にあたっては、マスフローコントローラー10により流量
制御されたキャリアガスをGa原料を充填したバブラー11
に送り込み、原料蒸気を含ませて反応部５にフィードす
る。
す。装置はAs原料供給部１、Ga原料供給部2,ドーパント
供給部３、キャリアガス供給部４と反応部５及び、排気
部６から構成される。As原料は一般的にはAsH3が用いら
れており、AsH3ガスボンベ７から減圧弁８を介し、マス
フローコントローラー９により流量調整し反応部５にフ
ィードさせる。Ga原料としてはトリメチルガリウム（TM
G）が一般的であるがトリエチルガリウム（TEG）も使用
できる。これらは、いずれも常温で液体であるため供給
にあたっては、マスフローコントローラー10により流量
制御されたキャリアガスをGa原料を充填したバブラー11
に送り込み、原料蒸気を含ませて反応部５にフィードす
る。
フィード量は、キャリアガス流量及び、バブラーを納め
た恒温槽12の温度で決まる原料蒸気圧により規定され
る。
た恒温槽12の温度で決まる原料蒸気圧により規定され
る。
本発明においてｎ型ドーパントとして使用するH2S及びS
iH4については、いずれもガス希釈ボンベ〔H2S13、SiH4
14〕からそれぞれ減圧弁15、16を介し、マスフローコン
トローラー17、18で流量調整し、反応器部へフィードす
る。キャリアガスとしてはH2が主に用いられているが、
N2,Ar,He等を単独または混合して用いることもできる。
H2については精製器19からマスフローコントローラー20
で流量調整し、上記各原料ガスと共に反応部５へ輸送さ
れる。
iH4については、いずれもガス希釈ボンベ〔H2S13、SiH4
14〕からそれぞれ減圧弁15、16を介し、マスフローコン
トローラー17、18で流量調整し、反応器部へフィードす
る。キャリアガスとしてはH2が主に用いられているが、
N2,Ar,He等を単独または混合して用いることもできる。
H2については精製器19からマスフローコントローラー20
で流量調整し、上記各原料ガスと共に反応部５へ輸送さ
れる。
反応部５は、石英製反応管21とサセプター22、サセプタ
ー加熱用高周波ワークコイル23から構成される。ガス供
給部から輸送された原料ガスはサセプター22上に置かれ
た基板24付近で加熱分解され、基板24上でエピタキシャ
ル成長を生じる。
ー加熱用高周波ワークコイル23から構成される。ガス供
給部から輸送された原料ガスはサセプター22上に置かれ
た基板24付近で加熱分解され、基板24上でエピタキシャ
ル成長を生じる。
廃ガスは排気口25から排気部６に排出される。反応部５
は一般的には、第１図に示した縦型炉の他、横型バレル
型などがあり、また反応管を水冷する場合もある。ま
た、加熱も高周波加熱の他、赤外輻射加熱、抵抗加熱法
等を採用することがでいる。
は一般的には、第１図に示した縦型炉の他、横型バレル
型などがあり、また反応管を水冷する場合もある。ま
た、加熱も高周波加熱の他、赤外輻射加熱、抵抗加熱法
等を採用することがでいる。
反応パラメーターとしては、温度、Ga原料フィード量、
As原料/Ga原料比、流速等がある。通常、成長温度が500
〜800℃、Ga原料のTMGが10-3〜10-5mol/min,AsH3/TMGモ
ル比が５〜200、フィードガス全流量が３〜20/minの
範囲で良好な結晶性を有するGaAsエピタキシャル層が得
られている。
As原料/Ga原料比、流速等がある。通常、成長温度が500
〜800℃、Ga原料のTMGが10-3〜10-5mol/min,AsH3/TMGモ
ル比が５〜200、フィードガス全流量が３〜20/minの
範囲で良好な結晶性を有するGaAsエピタキシャル層が得
られている。
以上述べた装置及び反応条件においてｎ型ドーパントと
してH2Sを添加したときのエピタキシャル層の電子濃度
分布を、Al電極を有するショットキーダイオードをウェ
ハー面上に形成し、そのＣ−Ｖ特性から測定した結果第
２図に示すように不均一な分布が生じた。（第２図実験
条件等については、後の比較例１で述べる。）このよう
なH2S使用の際の電子濃度不均一の原因については、一
般的にはウェハー面内の温度、流速、原料濃度等の不均
一が考えられている。
してH2Sを添加したときのエピタキシャル層の電子濃度
分布を、Al電極を有するショットキーダイオードをウェ
ハー面上に形成し、そのＣ−Ｖ特性から測定した結果第
２図に示すように不均一な分布が生じた。（第２図実験
条件等については、後の比較例１で述べる。）このよう
なH2S使用の際の電子濃度不均一の原因については、一
般的にはウェハー面内の温度、流速、原料濃度等の不均
一が考えられている。
本発明においては、H2Sを導入する際に第１図の18を調
節してSiH4をH2Sに対し、mol比にして好ましくは1/1000
0〜1/20の範囲で添加することによりキャリア濃度の面
内均一性が改善される。特に好ましくは1/1000〜1/50の
範囲である。
節してSiH4をH2Sに対し、mol比にして好ましくは1/1000
0〜1/20の範囲で添加することによりキャリア濃度の面
内均一性が改善される。特に好ましくは1/1000〜1/50の
範囲である。
以下、実施例及び比較例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれらにより限定されるものではな
い。
明するが、本発明はこれらにより限定されるものではな
い。
実施例１ 第１図に示した装置により650℃でGaAsの成長を行っ
た。この時の原料フィード量はTMG＝3.35×10-5mol/mi
n,AsH3＝6.70×10-4mol/min、ドーパントフィード量はH
2S＝4.46×10-7mol/min、SiH4＝8.93×10-9mol/min,キ
ャリアガス流量は９/minである。尚、成長温度はサセ
プター内部に挿入した熱電対により測定した値を用い
た。基板としては２インチ径のCr−０ドープ半絶縁性Ga
As単結晶ウェーハを脱脂、洗浄、エッチングして用い
た。成長時間2hrで上記条件下で約６μｍ厚のエピタキ
シャル層が得られた。成長後、炉より取り出したウェー
ハの全面に直径500μｍの円型Alパターンを蒸着し、シ
ョットキー電極とし、ウェーハ周辺及び裏面にIn-Sn合
金を塗付、アロイしてオーミック対向電極を形成しショ
ットキーダイオードとした。
た。この時の原料フィード量はTMG＝3.35×10-5mol/mi
n,AsH3＝6.70×10-4mol/min、ドーパントフィード量はH
2S＝4.46×10-7mol/min、SiH4＝8.93×10-9mol/min,キ
ャリアガス流量は９/minである。尚、成長温度はサセ
プター内部に挿入した熱電対により測定した値を用い
た。基板としては２インチ径のCr−０ドープ半絶縁性Ga
As単結晶ウェーハを脱脂、洗浄、エッチングして用い
た。成長時間2hrで上記条件下で約６μｍ厚のエピタキ
シャル層が得られた。成長後、炉より取り出したウェー
ハの全面に直径500μｍの円型Alパターンを蒸着し、シ
ョットキー電極とし、ウェーハ周辺及び裏面にIn-Sn合
金を塗付、アロイしてオーミック対向電極を形成しショ
ットキーダイオードとした。
キャリア濃度はこのダイオードのＣ−Ｖ測定により求め
た。得られたキャリア濃度の直径方向分布を第２図
（ａ）に示す。この時のキャリア濃度の平均値に対する
標準偏差率は1.2％であった。
た。得られたキャリア濃度の直径方向分布を第２図
（ａ）に示す。この時のキャリア濃度の平均値に対する
標準偏差率は1.2％であった。
比較例１ SiH4を使用しないという点以外は、実施例１と同一条件
下でH2Sのみでドーピングした時のキャリア濃度分布測
定結果を第２図（ｂ）に示すこの時のキャリア濃度の平
均値に対する標準偏差率は8.0％であった。
下でH2Sのみでドーピングした時のキャリア濃度分布測
定結果を第２図（ｂ）に示すこの時のキャリア濃度の平
均値に対する標準偏差率は8.0％であった。
比較例２ ドーピングとしてSiH4を8.93×10-8mol/min添加する以
外は、実施例１と同一条件下で成長も行なった。得られ
た結晶のキャリア濃度分布測定結果を第２図（ｃ）に示
す。この時のキャリア濃度の平均値に対する標準偏差値
は8.3％であった。
外は、実施例１と同一条件下で成長も行なった。得られ
た結晶のキャリア濃度分布測定結果を第２図（ｃ）に示
す。この時のキャリア濃度の平均値に対する標準偏差値
は8.3％であった。
実施例２ 温度700℃とした以外は実施例１と同一条件下で成長を
行った。この時のキャリア濃度分布を第３図（ａ）に示
す。この時のキャリア濃度の平均値に対する標準偏差率
は4.2％であった。
行った。この時のキャリア濃度分布を第３図（ａ）に示
す。この時のキャリア濃度の平均値に対する標準偏差率
は4.2％であった。
実施例３ 温度600℃とした以外は実施例１と同一条件下で成長を
行った。この時のキャリア濃度分布を第３図（ｂ）に示
す。キャリア濃度標準偏差率は5.2％であった。
行った。この時のキャリア濃度分布を第３図（ｂ）に示
す。キャリア濃度標準偏差率は5.2％であった。
実施例４ AsH3を1.34×10-3mol/minとした以外は実施例１と同条
件下で成長を行った。この時のキャリア濃度分布を第３
図（Ｃ）に示す。キャリア濃度標準偏差率は1.8％であ
った。
件下で成長を行った。この時のキャリア濃度分布を第３
図（Ｃ）に示す。キャリア濃度標準偏差率は1.8％であ
った。
実施例５ キャリアガス流量を６/minとした以外は実施例１と同
条件下で成長を行った。この時のキャリア濃度分布を第
３図（ｄ）に示す。この時のキャリア濃度標準偏差率は
2.3％であった。
条件下で成長を行った。この時のキャリア濃度分布を第
３図（ｄ）に示す。この時のキャリア濃度標準偏差率は
2.3％であった。
比較例３ SiH4をドーピングしないという点以外は、実施例５と同
一条件でH2Sのみをドーピングし、成長を行った。この
時のキャリア濃度分布を第３図（ｅ）に示す。この時の
キャリア濃度標準偏差率は9.3％であった。
一条件でH2Sのみをドーピングし、成長を行った。この
時のキャリア濃度分布を第３図（ｅ）に示す。この時の
キャリア濃度標準偏差率は9.3％であった。
以上、説明したごとく、本発明によるとキャリア濃度に
おいて均一なエピタキシャルGaAs成長膜が得られ、その
工業的利用価値は極めて大きい。
おいて均一なエピタキシャルGaAs成長膜が得られ、その
工業的利用価値は極めて大きい。
第１図はMO−CVD装置の概略図であり、第２および３図
は本発明の実施例および比較例により得られたエピウェ
ハーのキャリア濃度の直径方向の分布を示す図である。 １……As原料供給部、２……Ga原料供給部、３……ドー
パント供給部、４……キャリアガス供給部、５……反応
部
は本発明の実施例および比較例により得られたエピウェ
ハーのキャリア濃度の直径方向の分布を示す図である。 １……As原料供給部、２……Ga原料供給部、３……ドー
パント供給部、４……キャリアガス供給部、５……反応
部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福原 昇 大阪府高槻市塚原２丁目10番１号 住友化 学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−140400（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】有機金属原料を用いたGaAsの熱分解気相成
長法において、ｎ型ドーパントとしてシランと硫化水素
の混合物を使用することを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60219588A JPH06101435B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60219588A JPH06101435B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6278815A JPS6278815A (ja) | 1987-04-11 |
| JPH06101435B2 true JPH06101435B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=16737884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60219588A Expired - Lifetime JPH06101435B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101435B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0541529A (ja) * | 1991-08-06 | 1993-02-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体素子およびその作製方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58140400A (ja) * | 1982-02-16 | 1983-08-20 | Toshiba Corp | 砒化ガリウム気相成長方法 |
| DE8508520U1 (de) * | 1985-03-22 | 1986-07-17 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Elektrisch betriebene Handwerkzeugmaschine mit einem abnehmbaren Gehäuseteil |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP60219588A patent/JPH06101435B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6278815A (ja) | 1987-04-11 |
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