JPH0722135B2 - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
- Publication number
- JPH0722135B2 JPH0722135B2 JP20435686A JP20435686A JPH0722135B2 JP H0722135 B2 JPH0722135 B2 JP H0722135B2 JP 20435686 A JP20435686 A JP 20435686A JP 20435686 A JP20435686 A JP 20435686A JP H0722135 B2 JPH0722135 B2 JP H0722135B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- growth
- doping
- substrate
- transition metal
- outlet
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 鉄（Fe）や、クロム（Cr）等の遷移金属をドープして半
絶縁性インジウム燐（SI−InP）層を成長する際に、ド
ーピングガスの吹き出し位置を調整して、成長結晶のソ
ースガスに影響をあたえないで、かつ成長結晶へのドー
パントの取り込みをよくして、高抵抗の成長層を得る方
法を提起する。
絶縁性インジウム燐（SI−InP）層を成長する際に、ド
ーピングガスの吹き出し位置を調整して、成長結晶のソ
ースガスに影響をあたえないで、かつ成長結晶へのドー
パントの取り込みをよくして、高抵抗の成長層を得る方
法を提起する。
本発明は抵抗率の高いSI−InP成長用の気相成長方法に
関する。
関する。
高抵抗のSI−InP基板はLEC（Liquid Encapsulated Crys
tal）法により得られるが、SI−InP層の気相成長（VP
E）ではアンドープのものや、Crドープのものが報告さ
れているが、基板の特性までに至っていない。
tal）法により得られるが、SI−InP層の気相成長（VP
E）ではアンドープのものや、Crドープのものが報告さ
れているが、基板の特性までに至っていない。
SI−InP層の成長は集積回路や、半導体レーザの埋込層
の形成等への応用が期待されている。
の形成等への応用が期待されている。
半絶縁性にするための１つの方法として、深い準位を形
成するFeや、Cr等の遷移金属をドープする方法がとられ
ている。
成するFeや、Cr等の遷移金属をドープする方法がとられ
ている。
Feのドープは、ガリウム砒素（GaAs）成長層に対しては
従来より行われており、例えば加熱したFeに塩酸（HC
l）ガスを流して塩化鉄（FeCl2）蒸気を発生させ、これ
を被成長基板上に導いて成長層にFeをとりこませる方法
がとられている。
従来より行われており、例えば加熱したFeに塩酸（HC
l）ガスを流して塩化鉄（FeCl2）蒸気を発生させ、これ
を被成長基板上に導いて成長層にFeをとりこませる方法
がとられている。
ところが、InP成長層に対してはこのようにはできなか
った。
った。
それは、例えばFeをFeCl2蒸気で輸送して成長結晶に取
り込ませるVPEを考えると、FeCl2は燐化鉄（FePx,例え
ば、ｘ＝1,2）になりやすいため、FeCl2は導入管から燐
蒸気を含んだ成長室内に入ると分解しにくいFePxになっ
てしまい、InP成長層にFeが十分に入らないという欠点
があり実用化されなかったからである。
り込ませるVPEを考えると、FeCl2は燐化鉄（FePx,例え
ば、ｘ＝1,2）になりやすいため、FeCl2は導入管から燐
蒸気を含んだ成長室内に入ると分解しにくいFePxになっ
てしまい、InP成長層にFeが十分に入らないという欠点
があり実用化されなかったからである。
InP成長層に対しては、遷移金属を十分にドープできな
かった。
かった。
従って、抵抗率の高いSI−InP層を成長することができ
なかった。
なかった。
上記問題点の解決は，成長室の高温部にインジウム，ま
たはインジウム燐のソースを，該高温部に隣接する低温
部に被成長基板を置き，該ソースより該被成長基板の方
向にハロゲン化燐，または水素化燐と塩酸を流して該被
成長基板上にインジウム燐結晶を気相成長すると共にド
ーピングガス導入管より遷移金属の化合物のガスを吹き
出して，該遷移金属を該インジウム燐結晶にドープする
際に， 該ドーピングガス導入管の出口を該ソースと該被成長基
板の中間に設け，該ドーピングガス導入管の出口と該被
成長基板間の距離をx0,ノンドープのインジウム燐の電
子濃度をn0,気相中から成長層へのドーピング効率をk1,
該遷移金属の化合物と燐との反応速度をk,ガスの流速を
v,ドーピングガス導入管の出口での遷移金属の化合物の
濃度をC0とするとき， k1C0exp〔−（k/v）x0〕＞n0 を満足するようにx0を選ぶ気相成長方法により達成され
る。
たはインジウム燐のソースを，該高温部に隣接する低温
部に被成長基板を置き，該ソースより該被成長基板の方
向にハロゲン化燐，または水素化燐と塩酸を流して該被
成長基板上にインジウム燐結晶を気相成長すると共にド
ーピングガス導入管より遷移金属の化合物のガスを吹き
出して，該遷移金属を該インジウム燐結晶にドープする
際に， 該ドーピングガス導入管の出口を該ソースと該被成長基
板の中間に設け，該ドーピングガス導入管の出口と該被
成長基板間の距離をx0,ノンドープのインジウム燐の電
子濃度をn0,気相中から成長層へのドーピング効率をk1,
該遷移金属の化合物と燐との反応速度をk,ガスの流速を
v,ドーピングガス導入管の出口での遷移金属の化合物の
濃度をC0とするとき， k1C0exp〔−（k/v）x0〕＞n0 を満足するようにx0を選ぶ気相成長方法により達成され
る。
本発明はドーピングガスのFeCl2のFePxへの変化が有限
時間かかることを利用して、ドーピングガス導入管の出
口を被成長基板に近づけたものである。
時間かかることを利用して、ドーピングガス導入管の出
口を被成長基板に近づけたものである。
いま、その作用を説明する。
FeCl2は成長室内の燐（P4）と次式の反応によりFeP
xを形成し、成長層のドーパントとして寄与しない。
xを形成し、成長層のドーパントとして寄与しない。
FeCl2＋（x/4）P4＋H2→FePx＋2HCl. FeCl2の濃度はFePx形成のため、ドーピングガス導
入管の出口から離れるに従ってほぼ指数関数的に減少す
る。
入管の出口から離れるに従ってほぼ指数関数的に減少す
る。
これは、つぎのように簡単な反応速度論により導出でき
る。
る。
FeCl2の濃度をＣ、ドーピングガス導入管の出口からの
距離をｘ、導入管からガスが出始めてから経過した時間
をｔ、反応速度をｋとすると、上記の反応を１次反応と
して、 −dC/dt＝kC. が成立する。また、 dC/dt＝（dx/dt）（dC/dx）＝ｖ（dC/dx）， （ｖは混合ガスの流速） であるから、 −dC/dx＝（k/v）C, が得られ、これを解いて Ｃ＝C0exp〔−（k/v）ｘ〕． となる。ここでC0はドーピングガス導入管出口でのFeCl
2の初期濃度である。
距離をｘ、導入管からガスが出始めてから経過した時間
をｔ、反応速度をｋとすると、上記の反応を１次反応と
して、 −dC/dt＝kC. が成立する。また、 dC/dt＝（dx/dt）（dC/dx）＝ｖ（dC/dx）， （ｖは混合ガスの流速） であるから、 −dC/dx＝（k/v）C, が得られ、これを解いて Ｃ＝C0exp〔−（k/v）ｘ〕． となる。ここでC0はドーピングガス導入管出口でのFeCl
2の初期濃度である。
FeCl2の初期濃度はFeCl2の蒸気圧、ガス流量の制限
からある程度以上に大きくできない。また混合ガス流量
を速くすれば、指数関数的減少をすこし緩やかにできる
が、成長条件上これを大きくすることは得策ではない。
すなわち、成長用ソースは成長に寄与する分が少なくな
り、無駄に流れてしまうことになる。従って、成長条件
を変えることによって全体の濃度を上げることには限度
がある。
からある程度以上に大きくできない。また混合ガス流量
を速くすれば、指数関数的減少をすこし緩やかにできる
が、成長条件上これを大きくすることは得策ではない。
すなわち、成長用ソースは成長に寄与する分が少なくな
り、無駄に流れてしまうことになる。従って、成長条件
を変えることによって全体の濃度を上げることには限度
がある。
成長層が半絶縁性となるためには、ドープしたFeの
濃度が、何もドープしていないときのバックグラウンド
の電子濃度を上回らなければならない。
濃度が、何もドープしていないときのバックグラウンド
の電子濃度を上回らなければならない。
ところが、前記のFeCl2とP4との反応のために被成長基
板上のFeCl2の濃度が低くなり、上記の補償条件が実現
できなかった。
板上のFeCl2の濃度が低くなり、上記の補償条件が実現
できなかった。
現在までのところ、VPEによりFe等の遷移金属ををドー
プした成長層で、前述のLEC法等でつくったFeドープの
基板と同等以上の抵抗率（106Ωcm以上）をもつという
報告はない。
プした成長層で、前述のLEC法等でつくったFeドープの
基板と同等以上の抵抗率（106Ωcm以上）をもつという
報告はない。
そこで、本発明のようにドーピングガス導入管出口
を被成長基板寄りに設ける。
を被成長基板寄りに設ける。
いま、ドーピングガス導入管出口と被成長基板との距離
をx0、バックグラウンドの電子濃度をn0、気相中から成
長層へのドーピング効率をk1として k1C0exp〔−（k/v）x0〕＞n0. を満足するようにx0を選ぶ。
をx0、バックグラウンドの電子濃度をn0、気相中から成
長層へのドーピング効率をk1として k1C0exp〔−（k/v）x0〕＞n0. を満足するようにx0を選ぶ。
現在のところ、ｋ、k1についてはよく知られていな
いが、実験的に成長層の抵抗率が106Ωcm以上になるよ
うなx0を選ぶことができる。
いが、実験的に成長層の抵抗率が106Ωcm以上になるよ
うなx0を選ぶことができる。
例えば、成長条件が、ソース温度800℃、成長温度650
℃、混合ガス流量480SCCM、Feソース温度780℃、Feソー
スに流すHClの流量2.6×10-5mol/minに対して、 x0＜15cm. である。
℃、混合ガス流量480SCCM、Feソース温度780℃、Feソー
スに流すHClの流量2.6×10-5mol/minに対して、 x0＜15cm. である。
また、x0＝０の近傍では、Feの取り込みは十分に行われ
るが、反面、成長結晶のソースガス流に影響をおよぼす
ため、避けた方がよい。
るが、反面、成長結晶のソースガス流に影響をおよぼす
ため、避けた方がよい。
第１図は本発明を説明するVPE装置の模式的断面図であ
る。
る。
図において、石英管よりなる成長室１内にソース２とし
てIn、またはInP結晶を入れたボート３と、被成長基板
４をのせたサセプタ５を置く。
てIn、またはInP結晶を入れたボート３と、被成長基板
４をのせたサセプタ５を置く。
ソース２は高温に、被成長基板４は低温に保ち、両者間
は単調な温度勾配をもたせる。
は単調な温度勾配をもたせる。
燐の運び手であるハロゲン化燐として塩化燐（PCl3）を
用いる。
用いる。
成長室１に左側より導入したPCl3＋H2は加熱されたソー
ス２と反応してInClとP4を生成し、これらが被成長基板
４上に輸送されてInP層を成長する。
ス２と反応してInClとP4を生成し、これらが被成長基板
４上に輸送されてInP層を成長する。
一方、ドーピングガス導入管６より成長室１内にFeCl2
を導入する。
を導入する。
ドーピングガス導入管６の出口と被成長基板４の端との
距離をＬとすると Ｌ＜X0. に選ぶ。
距離をＬとすると Ｌ＜X0. に選ぶ。
例えば、作用の欄で説明した成長条件では、 Ｌ＜15cm. にする。
この場合のＬと成長層の抵抗率との関係を第２図に示
す。
す。
この結果より分かるように、Ｌ＜15cmとして、抵抗率が
106〜108Ωcmと基板より高抵抗のInP成長層が得られ
た。
106〜108Ωcmと基板より高抵抗のInP成長層が得られ
た。
また、ＬとFeCl2の濃度Ｃの相対的な関係を第３図に示
す。
す。
実施例においては、PCl3によるクロライドVPEを用いた
が、これの代わりにPH3によるハイドライドVPEを用いて
もよい。
が、これの代わりにPH3によるハイドライドVPEを用いて
もよい。
以上詳細に説明したように本発明によれば、気相成長法
により、SI−InP基板と同程度以上の抵抗率（106Ωcm以
上）をもつSI−InP成長層が得られる。
により、SI−InP基板と同程度以上の抵抗率（106Ωcm以
上）をもつSI−InP成長層が得られる。
第１図は本発明を説明するVPE装置の模式的断面図であ
る。 第２図は距離Ｌと成長層の抵抗率との関係を示す図、 第３図は距離ＬとFeCl2の濃度Ｃの関係を示す図であ
る。 図において、 １は成長室、 ２はソースでIn、またはInP結晶、 ３はボート、 ４は被成長基板、 ５はサセプタ、 ６はドーピングガス導入管 である。
る。 第２図は距離Ｌと成長層の抵抗率との関係を示す図、 第３図は距離ＬとFeCl2の濃度Ｃの関係を示す図であ
る。 図において、 １は成長室、 ２はソースでIn、またはInP結晶、 ３はボート、 ４は被成長基板、 ５はサセプタ、 ６はドーピングガス導入管 である。
Claims (1)
- 【請求項１】成長室の高温部にインジウム，またはイン
ジウム燐のソースを，該高温部に隣接する低温部に被成
長基板を置き，該ソースより該被成長基板の方向にハロ
ゲン化燐，または水素化燐と塩酸を流して該被成長基板
上にインジウム燐結晶を気相成長すると共にドーピング
ガス導入管より遷移金属の化合物のガスを吹き出して，
該遷移金属を該インジウム燐結晶にドープする際に， 該ドーピングガス導入管の出口を該ソースと該被成長基
板の中間に設け，該ドーピングガス導入管の出口と該被
成長基板間の距離をx0,ノンドープのインジウム燐の電
子濃度をn0,気相中から成長層へのドーピング効率をk1,
該遷移金属の化合物と燐との反応速度をk,ガスの流速を
v,ドーピングガス導入管の出口での遷移金属の化合物の
濃度をC0とするとき， k1C0exp〔−（k/v）x0〕＞n0 を満足するようにx0を選ぶことを特徴とする気相成長方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20435686A JPH0722135B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20435686A JPH0722135B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6358922A JPS6358922A (ja) | 1988-03-14 |
| JPH0722135B2 true JPH0722135B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=16489152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20435686A Expired - Lifetime JPH0722135B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722135B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0658892B2 (ja) * | 1987-03-19 | 1994-08-03 | シャープ株式会社 | 半導体ウエハ |
| CN102970887B (zh) | 2010-10-04 | 2015-04-01 | 株式会社东和公司 | 手套 |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP20435686A patent/JPH0722135B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6358922A (ja) | 1988-03-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH09315899A (ja) | 化合物半導体気相成長方法 | |
| JPH0722135B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| EP0524817B1 (en) | Crystal growth method of III - V compound semiconductor | |
| EP0573269B1 (en) | Method of preparing compound semiconductor | |
| US4975388A (en) | Method of forming epitaxial layers | |
| JP3386302B2 (ja) | 化合物半導体へのｎ型ドーピング方法およびこれを用いた化学ビーム堆積方法並びにこれらの結晶成長方法によって形成された化合物半導体結晶およびこの化合物半導体結晶によって構成された電子デバイスおよび光デバイス | |
| JPS58135633A (ja) | シリコン・エピタキシヤル成長方法 | |
| JP4265073B2 (ja) | ＦｅＳｉ２の製造方法 | |
| JP3406504B2 (ja) | 半導体の製造方法 | |
| JP2725355B2 (ja) | 気相エピタキシャル成長方法 | |
| JP2652665B2 (ja) | 気相エピタキシャル層成長法 | |
| JPH01257192A (ja) | 気相エピタキシャル成長方法 | |
| JPS59203800A (ja) | 無機化合物単結晶薄膜の気相エピタキシヤル成長方法 | |
| JPS6331111A (ja) | 気相成長方法 | |
| JPS61151093A (ja) | ３−５族化合物半導体の気相エピタキシヤル成長方法 | |
| JPS5818919A (ja) | 化合物半導体気相成長方法 | |
| JP2661146B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| JP2959580B2 (ja) | 半導体結晶の成長方法 | |
| JPH01188493A (ja) | 気相エピタキシャル成長方法 | |
| JP2841799B2 (ja) | ▲ｉｉｉ▼―ｖ族化合物半導体の気相成長方法 | |
| JPH0334314A (ja) | 半導体結晶の製造方法 | |
| JPH0632695A (ja) | バブラー | |
| Lee et al. | Metalorganic chemical vapor deposition of InP using phosphine modulation | |
| JPS5861623A (ja) | ３−５族化合物混晶半導体の気相成長方法 | |
| JPH06151319A (ja) | 気相成長用液体原料容器 |