JPH0670971B2 - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPH0670971B2 JPH0670971B2 JP59221726A JP22172684A JPH0670971B2 JP H0670971 B2 JPH0670971 B2 JP H0670971B2 JP 59221726 A JP59221726 A JP 59221726A JP 22172684 A JP22172684 A JP 22172684A JP H0670971 B2 JPH0670971 B2 JP H0670971B2
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
- H01L31/1035—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type the devices comprising active layers formed only by AIIIBV compounds
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はInP基板上にInxGa1-xAs層を形成する結晶成長
方法に関する。
方法に関する。
従来技術とその問題点 近年、III−Ｖ族化合物半導体例えば、AlxGa1-xAs，Inx
Ga1-xAsyP1-y等の材料を用いて種々の半導体デバイスが
作り出されている。この中でInxGa1-xAsyP1-y系の材料
は、１μｍ帯の長波長帯光通信用デバイスへの応用がな
されている。特にInxGa1-xAsは、エネルギーギャップが
室温で0.73eVであり、1.7μｍまでの分光感度を有して
おり、長波長帯光通信用受光素子としての開発がなされ
ている。
Ga1-xAsyP1-y等の材料を用いて種々の半導体デバイスが
作り出されている。この中でInxGa1-xAsyP1-y系の材料
は、１μｍ帯の長波長帯光通信用デバイスへの応用がな
されている。特にInxGa1-xAsは、エネルギーギャップが
室温で0.73eVであり、1.7μｍまでの分光感度を有して
おり、長波長帯光通信用受光素子としての開発がなされ
ている。
第１図には、InxGa1-xAs系半導体受光素子の一例を示
す。この例では、InP基板２上に光吸収層であるInxGa
1-xAs層３、更にウインド層であるInP層４が形成されて
おり、更にp+領域７が形成されてpn接合６がInxGa1-xAs
３層中に設けられている。このようにInP基板上にキャ
リア濃度の低いInxGa1-xAs層を形成することが多々あ
る。この場合、成長雰囲気中に酸素を微量混入して、キ
ャリア濃度を制御する方法が採られている。また、使用
する基板もその表面の面方位が（100）や（111）のよう
に正確に定まった方位面を有するものを用いていた。こ
のような方法においては、ある程度はキャリア濃度の低
い層を得ることは可能であっても非常に低いキャリア濃
度の層を得るには非常に難しく、充分満足いくものが得
られていない。
す。この例では、InP基板２上に光吸収層であるInxGa
1-xAs層３、更にウインド層であるInP層４が形成されて
おり、更にp+領域７が形成されてpn接合６がInxGa1-xAs
３層中に設けられている。このようにInP基板上にキャ
リア濃度の低いInxGa1-xAs層を形成することが多々あ
る。この場合、成長雰囲気中に酸素を微量混入して、キ
ャリア濃度を制御する方法が採られている。また、使用
する基板もその表面の面方位が（100）や（111）のよう
に正確に定まった方位面を有するものを用いていた。こ
のような方法においては、ある程度はキャリア濃度の低
い層を得ることは可能であっても非常に低いキャリア濃
度の層を得るには非常に難しく、充分満足いくものが得
られていない。
問題点を解決するための手段 本発明は、酸素が微量に混入された成長雰囲気中で気相
成長する結晶成長方法において、基板表面が（100）か
ら１度以上傾いている面方位を有するInP基板を用い
て、上述の問題点を解決した。
成長する結晶成長方法において、基板表面が（100）か
ら１度以上傾いている面方位を有するInP基板を用い
て、上述の問題点を解決した。
発明の作用・原理 気相成長方法によって、エピタキシャル層の低キャリア
濃度化を行う場合、酸素を成長雰囲気中に微量添加する
事により、Siのエピタキシャル層中への偏析が押えられ
低キャリア濃度化が得られる事が一般的に知られてい
る。我々の実験においてもInxGa1-xAs成長雰囲気に酸素
添加を行うと低キャリア濃度化が得られる事が判ってい
る。さらにこの場合使用するInP基板の面方位によって
到達のキャリア濃度に違いがある。第２図には例えば面
方位か（100）のInP基板上と（100）よりも（110）に２
°かたむいたInP基板上にInxGa1-xAsを成長させた場
合、酸素添加量に対するキャリア濃度の変化を示してい
る。これより（100）面よりも２°かたむいた基板上に
形成したInxGa1-xAs層は到達キャリア濃度が〜1014cm-3
と飛躍的に減少している事が判る。
濃度化を行う場合、酸素を成長雰囲気中に微量添加する
事により、Siのエピタキシャル層中への偏析が押えられ
低キャリア濃度化が得られる事が一般的に知られてい
る。我々の実験においてもInxGa1-xAs成長雰囲気に酸素
添加を行うと低キャリア濃度化が得られる事が判ってい
る。さらにこの場合使用するInP基板の面方位によって
到達のキャリア濃度に違いがある。第２図には例えば面
方位か（100）のInP基板上と（100）よりも（110）に２
°かたむいたInP基板上にInxGa1-xAsを成長させた場
合、酸素添加量に対するキャリア濃度の変化を示してい
る。これより（100）面よりも２°かたむいた基板上に
形成したInxGa1-xAs層は到達キャリア濃度が〜1014cm-3
と飛躍的に減少している事が判る。
更に、この場合結晶面方向に関係なく（100）面より１
°,5°,10°傾いた面方位を有する基板上の成長でも、
上述と同様な結果が得られる。この原因としては、（10
0）面より１°以上傾く面ではIII族原子とＶ族原子の配
列がよりランダムになりこれが不純物の結晶への偏析に
影響を与えるものと考えられる。我々の実験において
は、（100）面よりも傾いた面方位を有する基板上のInx
Ga1-xAsエピタキシャル層は、低キャリア濃度である
が、電子移動度が劣ることが判っている。これは、アク
セプター不純物による補償により低キャリア濃度化が生
じている事を示唆している。つまり（100）面よりも１
°以上傾いた面方位を有する基板上へのInxGa1-xAsエピ
タキシャル層は前述した原子配列のランダムさによって
アクセプター不純物をより結晶中にとりこみやすい傾向
にあり、そのために酸素添加により低濃度化を行った場
合ドナー不純物を補償する効果がより顕著に生じ低キャ
リア濃度化が得られると考えられる。
°,5°,10°傾いた面方位を有する基板上の成長でも、
上述と同様な結果が得られる。この原因としては、（10
0）面より１°以上傾く面ではIII族原子とＶ族原子の配
列がよりランダムになりこれが不純物の結晶への偏析に
影響を与えるものと考えられる。我々の実験において
は、（100）面よりも傾いた面方位を有する基板上のInx
Ga1-xAsエピタキシャル層は、低キャリア濃度である
が、電子移動度が劣ることが判っている。これは、アク
セプター不純物による補償により低キャリア濃度化が生
じている事を示唆している。つまり（100）面よりも１
°以上傾いた面方位を有する基板上へのInxGa1-xAsエピ
タキシャル層は前述した原子配列のランダムさによって
アクセプター不純物をより結晶中にとりこみやすい傾向
にあり、そのために酸素添加により低濃度化を行った場
合ドナー不純物を補償する効果がより顕著に生じ低キャ
リア濃度化が得られると考えられる。
実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図は、半導体受光素子の断面模式図である。面方位
が（100）よりも（110）に２°かたむいたInP基板２上
に、光吸収層であるInxGa1-xAs層３ウィンド層であるIn
P層４を形成し、pn接合６の拡散法によってInxGa1-xAs
層３中に設けられている。ここでInxGa1-xAs層３及びIn
P基板４は、ハロゲン輸送気相成長法の一つであるハイ
ドライド気相成長方法によって成長している。
が（100）よりも（110）に２°かたむいたInP基板２上
に、光吸収層であるInxGa1-xAs層３ウィンド層であるIn
P層４を形成し、pn接合６の拡散法によってInxGa1-xAs
層３中に設けられている。ここでInxGa1-xAs層３及びIn
P基板４は、ハロゲン輸送気相成長法の一つであるハイ
ドライド気相成長方法によって成長している。
InxGa1-xAs層の成長において成長雰囲気中に酸素を微量
添加する事によって低キャリア濃度のエピタキシャル層
が形成される。このため素子特性として、逆電圧印加時
の空乏層が伸びかつ低容量が得られるため高速応答を有
する半導体受光素子が得られた。
添加する事によって低キャリア濃度のエピタキシャル層
が形成される。このため素子特性として、逆電圧印加時
の空乏層が伸びかつ低容量が得られるため高速応答を有
する半導体受光素子が得られた。
第３図には従来技術より得られた低キャリア濃度が得ら
れていないInxGa1-xAs系受光素子と本発明により低キャ
リア濃度が得られているInxGa1-xAs系受光素子の逆電圧
と素子容量の関係を比較したものである。これより、逆
電圧6Vでの素子容量が、従来技術による素子では、0.7p
F、本発明による素子では0.2pFであり、InxGa1-xAs層の
低キャリア濃度化の効果がうかがえる。更に本発明によ
って得られた半導体受光素子は受信感度の面でも大幅な
改善が得られる。尚、実施例では受光素子の作製に適用
した例について説明したが、本発明の他の素子作製にも
適用できることは言うまでもない。
れていないInxGa1-xAs系受光素子と本発明により低キャ
リア濃度が得られているInxGa1-xAs系受光素子の逆電圧
と素子容量の関係を比較したものである。これより、逆
電圧6Vでの素子容量が、従来技術による素子では、0.7p
F、本発明による素子では0.2pFであり、InxGa1-xAs層の
低キャリア濃度化の効果がうかがえる。更に本発明によ
って得られた半導体受光素子は受信感度の面でも大幅な
改善が得られる。尚、実施例では受光素子の作製に適用
した例について説明したが、本発明の他の素子作製にも
適用できることは言うまでもない。
発明の効果 以上説明した様に本発明によれば、低キャリア濃度InxG
a1-xAsエピタキシャル層の形成が可能となる。この結
果、高性能を有する半導体素子が容易に得られる。
a1-xAsエピタキシャル層の形成が可能となる。この結
果、高性能を有する半導体素子が容易に得られる。
第１図は半導体受光素子の模式図を示す。第２図は本発
明の製造方法の背景となっているハイドライド気相成長
方法によりInxGa1-xAsエピタキシャル層を成長させる場
合の酸素添加量とキャリア濃度の関係を示す図で、面方
位が（100）と（100）より（110）に２°かたむいたInP
基板上でのエピタキシャル層の比較をした図である。第
３図は本発明と従来技術より得られた半導体受光素子の
逆電圧と素子容量の関係を示す図。 図中２はInP基板、３はInxGa1-xAs層、４はInPなるウィ
ンド層、６はpn接合、７はp+拡散領域、である。
明の製造方法の背景となっているハイドライド気相成長
方法によりInxGa1-xAsエピタキシャル層を成長させる場
合の酸素添加量とキャリア濃度の関係を示す図で、面方
位が（100）と（100）より（110）に２°かたむいたInP
基板上でのエピタキシャル層の比較をした図である。第
３図は本発明と従来技術より得られた半導体受光素子の
逆電圧と素子容量の関係を示す図。 図中２はInP基板、３はInxGa1-xAs層、４はInPなるウィ
ンド層、６はpn接合、７はp+拡散領域、である。
Claims (1)
- 【請求項１】InP基板を、酸素が微量混入された成長雰
囲気中に晒して、当該InP基板上にInxGa1-xAsを形成す
る気相成長方法において、前記InP基板として基板表面
の面方位が（100）面から１度から10度の範囲で傾いた
面方位を有する基板を用いることを特徴とする結晶成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59221726A JPH0670971B2 (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59221726A JPH0670971B2 (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61116823A JPS61116823A (ja) | 1986-06-04 |
| JPH0670971B2 true JPH0670971B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=16771293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59221726A Expired - Lifetime JPH0670971B2 (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0670971B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0697654B2 (ja) * | 1985-12-19 | 1994-11-30 | 松下電器産業株式会社 | 化合物半導体装置の製造方法 |
| EP0631299A4 (en) * | 1993-01-13 | 1997-05-14 | Sumitomo Chemical Co | SEMICONDUCTOR EPITAXIAL SUBSTRATE. |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5577131A (en) * | 1978-12-06 | 1980-06-10 | Mitsubishi Monsanto Chem Co | Vapor phase growth of compound semiconductor epitaxial film |
| JPS56105625A (en) * | 1980-01-26 | 1981-08-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacture of compound semiconductor thin film single crystal of high ratio resistance and low transition density |
-
1984
- 1984-10-22 JP JP59221726A patent/JPH0670971B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61116823A (ja) | 1986-06-04 |
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