JPH0620042B2 - ▲iii▼−▲v▼族化合物半導体結晶のド−ピング方法 - Google Patents
▲iii▼−▲v▼族化合物半導体結晶のド−ピング方法Info
- Publication number
- JPH0620042B2 JPH0620042B2 JP671587A JP671587A JPH0620042B2 JP H0620042 B2 JPH0620042 B2 JP H0620042B2 JP 671587 A JP671587 A JP 671587A JP 671587 A JP671587 A JP 671587A JP H0620042 B2 JPH0620042 B2 JP H0620042B2
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- Japan
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- compound semiconductor
- gas
- constituent element
- gas species
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はIII−V族化合物半導体結晶のドーピング方法
に関するものである。
に関するものである。
〔従来の技術〕 近年、数原子層以下、さらには単原子層の超薄膜および
その積層構造を有する量子効果素子が提案された。超薄
膜二次元電子ガスの特異な電気的および光学的性質は新
たなデバイス機能の可能性を示しており、量子井戸レー
ザなどへの応用に加えて高速新機能の電子/光デバイス
への展開が期待されている。
その積層構造を有する量子効果素子が提案された。超薄
膜二次元電子ガスの特異な電気的および光学的性質は新
たなデバイス機能の可能性を示しており、量子井戸レー
ザなどへの応用に加えて高速新機能の電子/光デバイス
への展開が期待されている。
しかしながら従来の化合物半導体のエピタキシャル成長
方法では実現が難しいという問題を有していた。例えば
MO−CVD法、MBE法においては原料供給量によって成長速
度が決るため、原料供給量を少なくして成長速度を遅く
することによって数原子層レベルの成長制御が可能であ
るが、その供給量の精密なモニターと制御が必要とな
り、単原子層レベルで高い制御制度を得るのは困難であ
る。
方法では実現が難しいという問題を有していた。例えば
MO−CVD法、MBE法においては原料供給量によって成長速
度が決るため、原料供給量を少なくして成長速度を遅く
することによって数原子層レベルの成長制御が可能であ
るが、その供給量の精密なモニターと制御が必要とな
り、単原子層レベルで高い制御制度を得るのは困難であ
る。
そこで最近、スントラ(Suntola) 等によって報告された
原子層エピタキシャル法(ALE法) が注目を集めている
〔第16回固体素子,材料コンファレンス予稿集(T.Sunto
la,Extended Abstract of the 16th Conference on So
lid State Device and Materiales,Kobe,1984,pp.64
7-650)〕。この方法は、化合物半導体の構成元素、ある
いはその元素を含むガス種を交互に導入することにより
一原子層づつ積層して所望の化合物半導体結晶を成長さ
せようとする方法である。この方法によると、膜厚の制
御のためには従来の原料ガスや供給時間で成長速度を制
御する方法とは異なり、ガスの切り替え回数を制御すれ
ばよいことになり、その精度は格段に向上することが期
待される。
原子層エピタキシャル法(ALE法) が注目を集めている
〔第16回固体素子,材料コンファレンス予稿集(T.Sunto
la,Extended Abstract of the 16th Conference on So
lid State Device and Materiales,Kobe,1984,pp.64
7-650)〕。この方法は、化合物半導体の構成元素、ある
いはその元素を含むガス種を交互に導入することにより
一原子層づつ積層して所望の化合物半導体結晶を成長さ
せようとする方法である。この方法によると、膜厚の制
御のためには従来の原料ガスや供給時間で成長速度を制
御する方法とは異なり、ガスの切り替え回数を制御すれ
ばよいことになり、その精度は格段に向上することが期
待される。
またすでに確井等,西沢等によって、原子層エピタキシ
ャル法(ALE法) は一定の領域において原料供給量によら
ず、一原子層成長が達成されていることが報告されてい
る〔ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フ
ィジックス(Japanese Journal of Applied Physics)2
5,1986,pp.L212-214.ジャーナル オブ ザ エレク
トロケミカルソサイエティ(Journal of The Electroch
emical Society)132,1985,pp.1197-1200.〕。
ャル法(ALE法) は一定の領域において原料供給量によら
ず、一原子層成長が達成されていることが報告されてい
る〔ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フ
ィジックス(Japanese Journal of Applied Physics)2
5,1986,pp.L212-214.ジャーナル オブ ザ エレク
トロケミカルソサイエティ(Journal of The Electroch
emical Society)132,1985,pp.1197-1200.〕。
しかしながら、原子層エピタキシャル成長はドーピング
の制御性に問題を有していた。原子層エピタキシャル成
長のドーピング方法に関して、2種類のドーピング方法
が提案されていた。まず第一に牧本らがジャパニーズ
ジャーナル オブ アプライド フィジックス(Japanes
e Journal of Applied Physics)25,1986,pp.L513-515.
で述べているように、原料ガスと同時にドーパントガス
を供給する方法である。第二に確井らがガリウムひ素,
化合物半導体国際シンポジウム(Gallium Arsenide and
Related Compounds) 1986で述べているようにIII族ある
いはV族の構成面を一層ドーパンド構成面に置き換えて
しまう方法である。第二の方法はドーパントの活性化率
に問題点はあるものの、高均一な高濃度ドーピング層が
得られる。しかし低濃度ドーピング層を得ることは困難
であった。
の制御性に問題を有していた。原子層エピタキシャル成
長のドーピング方法に関して、2種類のドーピング方法
が提案されていた。まず第一に牧本らがジャパニーズ
ジャーナル オブ アプライド フィジックス(Japanes
e Journal of Applied Physics)25,1986,pp.L513-515.
で述べているように、原料ガスと同時にドーパントガス
を供給する方法である。第二に確井らがガリウムひ素,
化合物半導体国際シンポジウム(Gallium Arsenide and
Related Compounds) 1986で述べているようにIII族ある
いはV族の構成面を一層ドーパンド構成面に置き換えて
しまう方法である。第二の方法はドーパントの活性化率
に問題点はあるものの、高均一な高濃度ドーピング層が
得られる。しかし低濃度ドーピング層を得ることは困難
であった。
第一の方法は原料ガス同時にドーパントガスの濃度をコ
ントロールすることによって、高濃度から低濃度のドー
ピングを行うことができるが、原料ガスとドーピングガ
スの吸着速度、脱離速度が異なるためにガスの消費割合
が基板の上流部と下流部で異なり、ドーピングの均一性
が低下してしまうという欠点があった。
ントロールすることによって、高濃度から低濃度のドー
ピングを行うことができるが、原料ガスとドーピングガ
スの吸着速度、脱離速度が異なるためにガスの消費割合
が基板の上流部と下流部で異なり、ドーピングの均一性
が低下してしまうという欠点があった。
本発明の目的はIII−V族化合物半導体結晶の原子層エ
ピタキシャル成長において、従来のかかる欠点を除去
し、高均一でかつ濃度制御性が高いドーピング方法を提
供することにある。
ピタキシャル成長において、従来のかかる欠点を除去
し、高均一でかつ濃度制御性が高いドーピング方法を提
供することにある。
本発明はIII族構成元素を含むガス種と、V族構成元素
を含むガス種との供給を交互に繰り返しながら気相成長
を行うIII−V族化合物半導体結晶の原子層エピタキシ
ャル成長方法において、III族構成元素:Aを含む第一
のガス種を供給後、p型不純物となるII族構成元素:B
を含む第二のガス種を供給し、第一のガス種によって供
給されたIII族元素:Aの一部を第二のガス種によって供
給されたII族元素:Bに置換させることを特徴とするII
I−V族化合物半導体結晶のドーピング方法である。
を含むガス種との供給を交互に繰り返しながら気相成長
を行うIII−V族化合物半導体結晶の原子層エピタキシ
ャル成長方法において、III族構成元素:Aを含む第一
のガス種を供給後、p型不純物となるII族構成元素:B
を含む第二のガス種を供給し、第一のガス種によって供
給されたIII族元素:Aの一部を第二のガス種によって供
給されたII族元素:Bに置換させることを特徴とするII
I−V族化合物半導体結晶のドーピング方法である。
III−V族化合物半導体の原子層エピタキシィーの成長
機構としては、まずIII族構成元素を含むガス種を基板
上に供給し、III族構成元素を含む吸着種を基板上に吸
着させ、次にV族構成元素を含むガス種を基板上に供給
し、吸着種と反応させ、III−V族化合物半導体結晶を
一分子層成長させる。
機構としては、まずIII族構成元素を含むガス種を基板
上に供給し、III族構成元素を含む吸着種を基板上に吸
着させ、次にV族構成元素を含むガス種を基板上に供給
し、吸着種と反応させ、III−V族化合物半導体結晶を
一分子層成長させる。
ここでp型ドーパントとしてIII族サイトを占めるII族
不純物のドーピングを考えると、まずIII族構成元素:
Aを含む第一のガス種を基板上に供給し、第一の吸着種
を基板上に吸着させ、しかる後、II族構成元素:Bを含
む第二のガス種を基板上に供給する。
不純物のドーピングを考えると、まずIII族構成元素:
Aを含む第一のガス種を基板上に供給し、第一の吸着種
を基板上に吸着させ、しかる後、II族構成元素:Bを含
む第二のガス種を基板上に供給する。
ここでII族構成元素:Bを含む第二の吸着種の入るべき
III族サイトはすでにIII族構成元素:Aを含む第一の吸
着種で埋められており、II族構成元素:Bを含む第二の
吸着種は第一の吸着種の一部を置換する。ここで第一の
吸着種と第二の吸着種が混合した吸着面ができる。その
後V族構成元素:Cを含む第三のガス種を基板上に供給
し、第一,第二の吸着種と反応させ、p型III−V族化
合物半導体(A−C)結晶を一分子層成長させる。
III族サイトはすでにIII族構成元素:Aを含む第一の吸
着種で埋められており、II族構成元素:Bを含む第二の
吸着種は第一の吸着種の一部を置換する。ここで第一の
吸着種と第二の吸着種が混合した吸着面ができる。その
後V族構成元素:Cを含む第三のガス種を基板上に供給
し、第一,第二の吸着種と反応させ、p型III−V族化
合物半導体(A−C)結晶を一分子層成長させる。
ここで第一の吸着種と第二の吸着種の置換の割合は第一
の吸着種の脱離の速度によっで律速されるので、基板面
内で高均一なドーピングが可能となる。
の吸着種の脱離の速度によっで律速されるので、基板面
内で高均一なドーピングが可能となる。
またドーピング濃度の制御にはII族構成元素:Bを含む
第二のガス種の供給時間を制御することにより可能であ
る。またII族構成元素:Bを含む第二のガス種の濃度を
変化させることによっても可能である。またII族構成元
素:BとIV族構成元素:Aを混合して第二のガス種とし
てもよい。
第二のガス種の供給時間を制御することにより可能であ
る。またII族構成元素:Bを含む第二のガス種の濃度を
変化させることによっても可能である。またII族構成元
素:BとIV族構成元素:Aを混合して第二のガス種とし
てもよい。
以下に本発明の実施例を図によって説明する。
本実施例ではハロゲン輸送法に基づくALE 法エピタキシ
ャル成長によってZnドープGaAs層を成長させた例につい
て述べる。成長装置の概略を第1図に示した。なお多成
長室を有するALE 成長装置については碓井等によってジ
ャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジッ
クス(Japanese Journal of Applied Physics)25,198
6,pp.L212-214に報告されている。この成長装置では、
下段の成長室11の上流にGaソースボート12を置き、その
上流からH2キャリアガスと共にHCl ガスを供給する。こ
の結果、GaClが生成され下流に輸送される。一方上段の
成長室13はAsの水素化物であるAsH3とDMZ(ジメチル亜
鉛) をH2キャリアガスと共に供給できる。基板結晶14と
しては2インチGaAs(100) 面を用いた。反応管の温度は
抵抗加熱炉によりGaソース部は730℃、基板結晶部は500
℃に設定した。ガス流量条件は次のとおりである。
ャル成長によってZnドープGaAs層を成長させた例につい
て述べる。成長装置の概略を第1図に示した。なお多成
長室を有するALE 成長装置については碓井等によってジ
ャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジッ
クス(Japanese Journal of Applied Physics)25,198
6,pp.L212-214に報告されている。この成長装置では、
下段の成長室11の上流にGaソースボート12を置き、その
上流からH2キャリアガスと共にHCl ガスを供給する。こ
の結果、GaClが生成され下流に輸送される。一方上段の
成長室13はAsの水素化物であるAsH3とDMZ(ジメチル亜
鉛) をH2キャリアガスと共に供給できる。基板結晶14と
しては2インチGaAs(100) 面を用いた。反応管の温度は
抵抗加熱炉によりGaソース部は730℃、基板結晶部は500
℃に設定した。ガス流量条件は次のとおりである。
ガス種 流量 HCl 2sccm AsH3 6sccm DMZ 1×10-2sccm H2 5slm まず下段の成長室11でGaClを吸着させ、基板移送機構部
15を動作させ、基板を上段の成長室13へ移動して、DMZ
を2秒間供給した。その後DMZの供給を停止して、AsH3
を供給し、p型(GaAs)層を一分子層成長した。これらの
操作を5000回繰り返した。
15を動作させ、基板を上段の成長室13へ移動して、DMZ
を2秒間供給した。その後DMZの供給を停止して、AsH3
を供給し、p型(GaAs)層を一分子層成長した。これらの
操作を5000回繰り返した。
得られた結晶をホール測定にてキャリア濃度を調べた結
果、p=3×10-7(cm-3)であり、均一性は5%以内で2
インチ基板全面にわたって測定誤差範囲内であった。
果、p=3×10-7(cm-3)であり、均一性は5%以内で2
インチ基板全面にわたって測定誤差範囲内であった。
以上はハロゲン輸送法に基づくALE 法エピタキシャル成
長に本発明によるドーピング方法を適用した例について
述べたが、本発明はIII族原料とV族原料を交互に供給
する原子層エピタキシャル成長ならばすべての成長方法
に適用可能なことはそのドーピングメカニズムより明ら
かである。またp型となるII族元素としてはMg,Cdにつ
いても同様である。
長に本発明によるドーピング方法を適用した例について
述べたが、本発明はIII族原料とV族原料を交互に供給
する原子層エピタキシャル成長ならばすべての成長方法
に適用可能なことはそのドーピングメカニズムより明ら
かである。またp型となるII族元素としてはMg,Cdにつ
いても同様である。
以上述べたように、本発明によるIII−V族化合物半導
体結晶のドーピング方法によればIII−V族化合物半導
体結晶の原子層エピタキシャル成長方法において、高均
一でかつ濃度制御性が高いドーピングを行うことができ
る効果を有するものである。
体結晶のドーピング方法によればIII−V族化合物半導
体結晶の原子層エピタキシャル成長方法において、高均
一でかつ濃度制御性が高いドーピングを行うことができ
る効果を有するものである。
第1図は本発明の実施例を説明するためのGaAsのハロゲ
ン輸送法に基づく原子層エピタキシャル成長装置を示す
概略図である。 11……下段成長室、12……Gaソースボート 13……上段成長室、14……基板結晶 15……基板移動機構部
ン輸送法に基づく原子層エピタキシャル成長装置を示す
概略図である。 11……下段成長室、12……Gaソースボート 13……上段成長室、14……基板結晶 15……基板移動機構部
Claims (1)
- 【請求項1】III族構成元素を含むガス種と、V族構成
元素を含むガス種との供給を交互に繰り返しながら気相
成長を行うIII-V族化合物半導体結晶の原子層エピタキ
シャル成長方法において、III族構成元素:Aを含む第一
のガス種を供給後、p型不純物となるII族構成元素:Bを
含む第二のガス種を供給し、第一のガス種によって供給
されたIII族元素:Aの一部を第二のガス種によって供給
されたII族元素:Bに置換させることを特徴とするIII-V
族化合物半導体結晶のドーピング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP671587A JPH0620042B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | ▲iii▼−▲v▼族化合物半導体結晶のド−ピング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP671587A JPH0620042B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | ▲iii▼−▲v▼族化合物半導体結晶のド−ピング方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63174314A JPS63174314A (ja) | 1988-07-18 |
JPH0620042B2 true JPH0620042B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=11645961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP671587A Expired - Lifetime JPH0620042B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | ▲iii▼−▲v▼族化合物半導体結晶のド−ピング方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0620042B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04314328A (ja) * | 1991-04-12 | 1992-11-05 | Nec Corp | Iii−v族化合物半導体のド−ピング方法 |
JP4459530B2 (ja) | 2000-08-29 | 2010-04-28 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
US10583668B2 (en) | 2018-08-07 | 2020-03-10 | Markem-Imaje Corporation | Symbol grouping and striping for wide field matrix laser marking |
-
1987
- 1987-01-13 JP JP671587A patent/JPH0620042B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63174314A (ja) | 1988-07-18 |
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