JPH06172084A - 化合物半導体のエピタキシャル成長方法及び装置 - Google Patents

化合物半導体のエピタキシャル成長方法及び装置

Info

Publication number
JPH06172084A
JPH06172084A JP32708992A JP32708992A JPH06172084A JP H06172084 A JPH06172084 A JP H06172084A JP 32708992 A JP32708992 A JP 32708992A JP 32708992 A JP32708992 A JP 32708992A JP H06172084 A JPH06172084 A JP H06172084A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
raw material
compound
compound semiconductor
chloride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32708992A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiaki Haneki
良明 羽木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP32708992A priority Critical patent/JPH06172084A/ja
Publication of JPH06172084A publication Critical patent/JPH06172084A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塩化物法による気相エピタキシャル成長にお
いて、2B族元素を用いたp型のドーピングを再現性良
く行う。 【構成】 常温でガス状の2B族元素の有機化合物をド
ーパントとして用い、所定の温度に保たれた領域でハロ
ゲン化合物と十分に混合させた後、この混合気を3B族
元素原料と接触させることなく基板結晶上に供給する。 【効果】 p型ドーピングの制御性が飛躍的に向上し、
またpn接合を連続的に形成することができるため、複
雑な構造のデバイスの作製が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体の塩化物法
による気相エピタキシャル(VPE)成長において、2
B族元素を用いたp型のドーピングに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、3B族及び5B族からなる化合物
半導体へ2B族元素をドーピングする場合、それがVP
E法の場合、蒸気圧の高い2B族元素の性質を生かし
て、エピタキシャル成長用基板結晶よりガス流の上流側
に2B族元素をセットし、そこを流れるガス流量と温度
を制御することによりドーピング量を制御していた。
(G.H.Olsen et al.,IEEE J. Quantum Electron, Vol.Q
E-17, No.2, 128, (1981))また、あらかじめ3B族元
素原料に2B族元素を溶かして合金としておき、成長に
用いることによってp型ドーピングを行っていた。(D.
J.Ashen et al.,J. Phys. Chem. Solids, Vol.36, 104
1, (1975))
【0003】このような従来の技術では、あらかじめ蒸
気圧の高い2B族元素を反応管内の温度の高い部分にセ
ットしておいたり、3B族元素原料に2B族元素を溶か
して合金としておく必要があったため、p型層とn型層
を連続でエピタキシャル成長させpn接合を形成した
り、高純度層とドーピング層を連続してエピタキシャル
成長させることができなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、塩化物法V
PEにおいて、p型ドーピング層が制御性、再現性良く
得られ、pn接合などp型ドーピング層、n型ドーピン
グ層を連続的にエピタキシャル成長させることを可能と
する方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、塩化物
法VPE成長において、ドーパントに常温でガス状態で
供給可能な2B族元素の有機化合物を用いることを特徴
とする。この2B族元素の有機化合物を導入する際、−
30℃以上400℃以下の範囲の一定温度に保たれた領
域でハロゲン化合物と十分に混合させておき、この混合
気を3B族元素原料と接触させることなく400℃以上
の領域を通過させて基板結晶上に供給する。
【0006】常温でガス状態で供給可能な2B族元素の
有機化合物として、ジエチル亜鉛、またはジメチル亜鉛
を用いる。また、ビスシクロペンタジエニルマグネシウ
ム、またはビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウ
ムであっても同様の結果が得られる。ハロゲン化合物と
しては5B族元素の塩化物または塩化水素を用いる。ま
た、3B族元素原料への5B族塩化物原料の供給量に対
する、ドーパントと混合させるハロゲン化合物の供給量
の割合は0.01以上、1.5以下とする。3B族元素
原料に供給する5B族塩化物原料の分圧は10.1Pa
〜5.1×103Pa(1×10-4〜5×10-2atm)と
する。
【0007】本発明の化合物半導体のエピタキシャル成
長装置は、ドーパント供給管8とハロゲン化合物供給管
9とが接続された混合部11、混合部温度制御装置6、
混合部11と反応管12との間に接続された混合気供給
管10、および混合部温度制御装置6とは独立に温度制
御される混合気供給管温度制御装置7を備えたことを特
徴とする
【0008】
【作用】塩化物法VPEにおいて、ドーパントである2
B族元素の有機化合物をあらかじめ−30℃以上400
℃以下の範囲の一定温度に保たれた領域でハロゲン化合
物と十分に混合させた後、3B族元素原料に接触させる
ことなく基板上に導入する。2B族元素の有機化合物を
あらかじめハロゲン化合物と混合してから熱を加えるこ
とによって、2B族元素が化合物半導体の成長層中へ混
入する機構に変化が生じ、容易にp型キャリア濃度が制
御できるようになる
【0009】また混合気を3B族元素原料に接触させる
ことなく基板上に導入するので、3B族元素原料がp型
ドーパントによって汚染されることがない。そのため、
成長中にp型からn型に切り替える場合p型ドーパント
の供給を止めるだけで直ちにドーピングの切り替えがで
き、p層とn層を連続して成長することが可能になる。
【0010】混合部の温度が−30℃未満では供給する
2B族元素の有機化合物の凝固点以下であるために、こ
れが供給管内で凝結してしまい輸送できないという問題
が生じる。また400℃を超えると分解し易い2B族元
素の有機化合物はハロゲン化合物と充分に混合しあう前
に分解してしまうためにp型キャリア濃度の制御ができ
なくなるという問題が生じる。
【0011】2B族元素の有機化合物は、熱が加わるこ
とによって容易に分解し、2B族元素金属と炭化水素と
に分解する。このガスを塩化物法VPEによってエピタ
キシャル成長反応が生じている領域に供給することによ
ってIII-V族化合物半導体中にこの2B族元素が混入
し、p型不純物となるため、p型のIII-V族化合物半導
体を得る。
【0012】ドーパントと混合するハロゲン化合物は5
B族塩化物原料を用いると良い。また、ハロゲン化合物
としてはHClを用いることもできる。一方、3B族元
素原料に供給する5B族塩化物原料に対し、ドーパント
の2B族元素の有機化合物と混合させるハロゲン化合物
を0.01以上、1.5以下添加したとき、制御できる
キャリヤ濃度の範囲が拡大する。
【0013】さらに、2B族元素の有機化合物を用い
て、3B族及び5B族からなる化合物半導体エピタキシ
ャル層へ2B族元素のドーピングをする際、3B族元素
原料に供給する5B族塩化物原料分圧が10.1Pa〜
5.1×103Pa(1×10-4〜5×10-2atm)であ
ると、さらに制御できるキャリヤ濃度の範囲が拡大す
る。2B族元素の有機化合物とハロゲン化合物とを混合
させる部分における温度を一定に保つことによって、制
御性、再現性が向上する。
【0014】さらに、2B族元素の有機化合物とハロゲ
ン化合物とを混合させる部分から、3B族元素原料の部
分の温度と等しい部分までの間の温度を一定に保ち、か
つ混合部及び3B族元素原料部とは独立で温度を設定す
ることによって、制御性、再現性が更に向上すると共
に、制御できるキャリヤ濃度の範囲が拡大する。
【0015】
【実施例】次に示す方法は本発明の一具体例であって、
図1は塩化物法VPEによってGaAsエピタキシャル
層をGaAs単結晶基板上に成長する設備の模式図であ
る。3B族元素原料にはGaメタルを、5B族塩化物原
料にAsCl3を、2B族元素の有機金属化合物にはジ
エチル亜鉛を用いた。キャリヤガスには水素を用い、G
aメタルに接するルートからAsCl3を1×102Pa
(1×10-3atm)の分圧で供給し、一方でGaメタル
には接触しないルートからAsCl3とジエチル亜鉛の
混合気を供給した。
【0016】図1において5B族塩化物原料であるAs
Cl3はバブラ2に収容されており、ドーパントのジエ
チル亜鉛はバブラ5に収容されている。ジエチル亜鉛と
混合するAsCl3はバブラ1に収容されていて、それ
ぞれドーパント供給管8およびハロゲン化合物供給管9
を通って混合部11で混合される。混合気は混合気供給
管10を通って反応管12に供給される。混合部11と
混合気供給管10とはそれぞれ混合部温度制御装置6お
よび混合気供給管温度制御装置7によって、所定の温度
に保たれる。混合気は3B族元素原料であるGaメタル
3に接触することなくGaAs単結晶基板4の上に導入
される。
【0017】ジエチル亜鉛と混合するAsCl3の分圧
は、Gaメタルへ供給したAsClの10%とした。
また、Gaメタル3を設置した部分の温度を900℃
に、エピタキシャル成長用GaAs単結晶基板4の部分
を750℃とした。その結果、成長したGaAs結晶の
キャリア濃度を調べると、ジエチル亜鉛の濃度を変化さ
せることにより、p型キャリア濃度が1016cm-3
1019cm-3の範囲で変化し、その再現性は±5%であ
った。
【0018】ジエチル亜鉛の代わりにジメチル亜鉛、ビ
スシクロペンタジエニルマグネシウム、またはビスメチ
ルシクロペンタジエニルマグネシウムを用いても同様の
結果が得られる。 また、ジエチル亜鉛と混合させるガ
スに、AsCl3の代わりにHClを用いても同様の結
果が得られる。Gaメタルとは接しないルートから加え
たAsCl3を変化させた場合、さらにGaに供給した
AsCl3を変化させた場合もそれぞれキャリヤ濃度が
変化し、更に広い範囲で安定したキャリヤ濃度の制御が
可能となる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、塩化物法VPEで
III−V族化合物半導体へ2B族元素をドーピングする場
合、2B族有機金属化合物を用いることでp型のIII−V
族化合物半導体を得ることが可能となる。その際、2B
族有機金属化合物に少量のハロゲン化合物を加えてから
加熱、供給することにより、p型キャリア濃度の制御
性、再現性を飛躍的に向上させることが可能となる。そ
のため、従来形成することができなかった半導体デバイ
スに不可欠なpn接合を連続形成することが可能とな
り、塩化物法VPEでも複雑な構造のデバイスの作製が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する装置の一例を示す模式図であ
る。
【符号の説明】
1、2:AsCl3を入れた気化器(バブラ) 3:Gaメタル 4:GaAs単結晶基板 5:ジエチル亜鉛を入れた気化器(バブラ) 6:混合部温度制御装置 7:混合気供給管温度制御装置 8:ドーパント供給管 9:ハロゲン化合物供給管 10:混合気供給管 11:混合部 12:反応管

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱された反応管内に3B族元素原料お
    よびエピタキシャル成長用基板結晶を配し、3B族元素
    原料に対して水素ガスをキャリヤガスとして5B族塩化
    物原料を供給し、基板結晶上に化合物半導体結晶薄膜の
    成長を行う塩化物法気相エピタキシャル成長において、
    ドーパントに2B族元素の有機化合物を用いることを特
    徴とする化合物半導体のエピタキシャル成長方法。
  2. 【請求項2】 2B族元素の有機化合物を、−30℃以
    上400℃以下の範囲の一定温度に保たれた領域でハロ
    ゲン化合物と混合させた後、この混合気を3B族元素原
    料と接触させることなく400℃以上の領域を通過させ
    て基板結晶上に供給することを特徴とする、請求項1記
    載の化合物半導体のエピタキシャル成長方法。
  3. 【請求項3】 2B族元素の有機化合物がジエチル亜
    鉛、ジメチル亜鉛、ビスシクロペンタジエニルマグネシ
    ウム、およびビスメチルシクロペンタジエニルマグネシ
    ウムからなる群から選ばれた化合物である請求項2に記
    載の化合物半導体のエピタキシャル成長方法。
  4. 【請求項4】 ハロゲン化合物が5B族元素の塩化物ま
    たは塩化水素であることを特徴とする請求項2または3
    に記載の化合物半導体のエピタキシャル成長方法。
  5. 【請求項5】 3B族元素原料への5B族塩化物原料の
    供給量に対する、ドーパントと混合させるハロゲン化合
    物の供給量の割合を0.01以上、1.5以下とするこ
    とを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の化合物
    半導体のエピタキシャル成長方法。
  6. 【請求項6】 3B族元素原料に供給する5B族塩化物
    原料の分圧が10.1Pa〜5.1×103Pa(1×1
    -4〜5×10-2atm)であることを特徴とする請求項
    1〜5のいずれかに記載の化合物半導体のエピタキシャ
    ル成長方法。
  7. 【請求項7】 ドーパント供給管8とハロゲン化合物供
    給管9とが接続された混合部11、混合部温度制御装置
    6、混合部11と反応管12との間に接続された混合気
    供給管10、および混合部温度制御装置6とは独立に温
    度制御される混合気供給管温度制御装置7を備えたこと
    を特徴とする化合物半導体のエピタキシャル成長装置。
JP32708992A 1992-12-08 1992-12-08 化合物半導体のエピタキシャル成長方法及び装置 Pending JPH06172084A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32708992A JPH06172084A (ja) 1992-12-08 1992-12-08 化合物半導体のエピタキシャル成長方法及び装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32708992A JPH06172084A (ja) 1992-12-08 1992-12-08 化合物半導体のエピタキシャル成長方法及び装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06172084A true JPH06172084A (ja) 1994-06-21

Family

ID=18195176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32708992A Pending JPH06172084A (ja) 1992-12-08 1992-12-08 化合物半導体のエピタキシャル成長方法及び装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06172084A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD151Z (ro) * 2008-12-30 2010-09-30 Государственный Университет Молд0 Procedeu de creştere a straturilor epitaxiale GaAs într-un reactor orizontal

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD151Z (ro) * 2008-12-30 2010-09-30 Государственный Университет Молд0 Procedeu de creştere a straturilor epitaxiale GaAs într-un reactor orizontal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4193835A (en) Method for growing semiconductor crystal
JPH0350834B2 (ja)
JP3879173B2 (ja) 化合物半導体気相成長方法
JPH0688871B2 (ja) 化学ビ−ム堆積法
JP3882226B2 (ja) Mgドープ窒化物系III−V族化合物半導体結晶の成長方法
US4782034A (en) Semi-insulating group III-V based compositions doped using bis arene titanium sources
JP2789861B2 (ja) 有機金属分子線エピタキシャル成長方法
US4407694A (en) Multi-range doping of epitaxial III-V layers from a single source
JPH06172084A (ja) 化合物半導体のエピタキシャル成長方法及び装置
JPS61275191A (ja) GaAs薄膜の気相成長法
JP2847198B2 (ja) 化合物半導体の気相成長方法
JP2714824B2 (ja) 分子線エピタキシャル成長方法及びそれを実施する装置
JPS62235300A (ja) 3−5族化合物半導体の気相成長方法
JPH01261818A (ja) 高抵抗AlGaAs混晶の気相成長方法
JPS58184721A (ja) P型3−v族化合物半導体の気相エピタキシヤル成長方法
JPH0760800B2 (ja) 化合物半導体の気相成長法
JPS6175531A (ja) 絶縁膜用結晶形成方法
JPS59121919A (ja) 高抵抗3−5半導体の気相成長方法
Su The growth of a GaP epilayer on Si substrates by metallorganic CVD
JPS6390820A (ja) 3−5族化合物半導体の気相成長方法
JPH04124098A (ja) 化合物半導体混晶の気相成長方法
JPH07130667A (ja) 有機金属気相エピタキシャル成長方法
JPH01179411A (ja) 3−5族化合物半導体気相成長方法
JPS61205696A (ja) 3−5族化合物半導体の気相成長装置
JPH07247196A (ja) 化合物半導体の結晶成長法