JPS5853827A - 化合物半導体ｐｎ接合の製作法 - Google Patents
化合物半導体ｐｎ接合の製作法Info
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- JPS5853827A JPS5853827A JP56151979A JP15197981A JPS5853827A JP S5853827 A JPS5853827 A JP S5853827A JP 56151979 A JP56151979 A JP 56151979A JP 15197981 A JP15197981 A JP 15197981A JP S5853827 A JPS5853827 A JP S5853827A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は新規な構成を有する化合物半導体結晶のＰＮ接
合製作法に関する。
合製作法に関する。
化合物半導体におけるＰＮ接合の製作は発光ダイオード
（ＬＥＤ） 、半導体レーザ（ＬＤ）、光検出器（ＰＤ
）等のデバイスを構成する上に必須の手段であシ、従来
は液相、あるいは気相エピタキシアル法等の成長法、あ
るいは封管中においてＺｎ等揮発性の不純物を結晶中に
侵入せしめる拡散法が一般に採用されていた。かかる方
式は、一般に単体デバイスを製作する場合には多くの場
合充分であるが、しかし最近関心が集まっている光電子
集積回路（ＯＫＩＣ）の如く多数の電子デバイス（ＥＤ
）ならびに光デバイス（００）ｔ−１枚の基板結晶上に
構成しようとする場合、かかる方法によっては広い面積
にわたって均一なＰＮ接合層を形成することは容易でな
く、結局これらの方法にかわってイオン注入法が用いら
れるに到った。しかるに、現在性なわれているイオン注
入法においては、多くの場合単一の原子種の注入が行な
われる結果、注入された原子の比較的少部分がアクセプ
タとして動作しうるのみで、その活性化率が低い。また
、注入によって多量の格子間原子等を生ずるため、結晶
の不完全性が著しく大となり、自由担体の易動度を低下
せしめることが避けられなかった。しかるに、最近イオ
ン注入法によって効率の高いＰＤ。
（ＬＥＤ） 、半導体レーザ（ＬＤ）、光検出器（ＰＤ
）等のデバイスを構成する上に必須の手段であシ、従来
は液相、あるいは気相エピタキシアル法等の成長法、あ
るいは封管中においてＺｎ等揮発性の不純物を結晶中に
侵入せしめる拡散法が一般に採用されていた。かかる方
式は、一般に単体デバイスを製作する場合には多くの場
合充分であるが、しかし最近関心が集まっている光電子
集積回路（ＯＫＩＣ）の如く多数の電子デバイス（ＥＤ
）ならびに光デバイス（００）ｔ−１枚の基板結晶上に
構成しようとする場合、かかる方法によっては広い面積
にわたって均一なＰＮ接合層を形成することは容易でな
く、結局これらの方法にかわってイオン注入法が用いら
れるに到った。しかるに、現在性なわれているイオン注
入法においては、多くの場合単一の原子種の注入が行な
われる結果、注入された原子の比較的少部分がアクセプ
タとして動作しうるのみで、その活性化率が低い。また
、注入によって多量の格子間原子等を生ずるため、結晶
の不完全性が著しく大となり、自由担体の易動度を低下
せしめることが避けられなかった。しかるに、最近イオ
ン注入法によって効率の高いＰＤ。
あるいはＬＥＩ）を製作する技術に関心が集まった結果
、活性率が高く、結晶の完全性に不利な影響を与えるこ
との少ないイオン注入法、特にＰＮ接合の製作法に対す
る要請が強まっていた。
、活性率が高く、結晶の完全性に不利な影響を与えるこ
との少ないイオン注入法、特にＰＮ接合の製作法に対す
る要請が強まっていた。
本発明の目的は、化合物半導体の応用デバイスに関する
このような状況にかんがみ、活性率が高く、結晶の不完
全性を招く程度が軽微であシ、シかも容易に実現可能な
イオン注入法を利用した化合物半導体ＰＮ接合法を提供
するにある。
このような状況にかんがみ、活性率が高く、結晶の不完
全性を招く程度が軽微であシ、シかも容易に実現可能な
イオン注入法を利用した化合物半導体ＰＮ接合法を提供
するにある。
本発明による化合物半導体ＰＮ接合の製作法は、 Ｇａ
Ａｓ、またはそれと類縁の性質を有する■−■族化合物
半導体結晶、あるいはその混晶において、Ｎ型の電導特
性をもつ基板結晶上に。
Ａｓ、またはそれと類縁の性質を有する■−■族化合物
半導体結晶、あるいはその混晶において、Ｎ型の電導特
性をもつ基板結晶上に。
Ｂｅ、あるいはＭｇｒならびにＣ２あるいはＳｉのほぼ
等しい原子数を高速に加速したイオンの状態で、結晶表
面から両種の原子がほぼ同一の分布プロファイルを持つ
如く注入し、その後公知の方法によりアニールすること
により活性化を行なって、Ｐ型層を形成することにより
実現される。
等しい原子数を高速に加速したイオンの状態で、結晶表
面から両種の原子がほぼ同一の分布プロファイルを持つ
如く注入し、その後公知の方法によりアニールすること
により活性化を行なって、Ｐ型層を形成することにより
実現される。
本発明の特徴ならびに利点をより一層明らかにするため
、以下に実施例を挙は図面を参照して説明する。
、以下に実施例を挙は図面を参照して説明する。
第１図は本発明による実施例のイオン注入を説明するた
めの概念図である。この図に示す如＜、１０ｃＩＲの電
子濃度をもつＮ型のＧａＡｓ基板１上に、厚さ１０μの
ｊＱ１４ａｒｔ３の電子−濃度をもつＮ型のエピタキシ
アルＧａＡｓ結晶層２を成長せしめてＧａＡｓ基板結晶
を形成する。そして、このＧａＡｓ基板結晶に、チャン
ネリングを避けうる方向Ａから、ｔずＳｉを２００ｋｅ
Ｖのエネルギーで１０ｃ１１１の面密度で注入する。し
かるのち。
めの概念図である。この図に示す如＜、１０ｃＩＲの電
子濃度をもつＮ型のＧａＡｓ基板１上に、厚さ１０μの
ｊＱ１４ａｒｔ３の電子−濃度をもつＮ型のエピタキシ
アルＧａＡｓ結晶層２を成長せしめてＧａＡｓ基板結晶
を形成する。そして、このＧａＡｓ基板結晶に、チャン
ネリングを避けうる方向Ａから、ｔずＳｉを２００ｋｅ
Ｖのエネルギーで１０ｃ１１１の面密度で注入する。し
かるのち。
Ｍｇを２００ｋｅＶのエネルギーで１０ｃＩｆＬ の
面密度で注入すると９表面から０．５μｍの厚さの領域
に両原子が配置される。その後、アニールを行うことに
よってｅ ’ｇはＧａ格子点に、５ｉＨＡｓ格子点に置
換され、いずれもアクセプタとして活性化されてＰ型層
３が形成される。この例によれば、 ＳｉならびにＭｇ
の分布は第２図に示す如くなシ９両者の分布プロファイ
ルはイおよび口の両曲線で示すようにほとんど重なって
いることが判る。
面密度で注入すると９表面から０．５μｍの厚さの領域
に両原子が配置される。その後、アニールを行うことに
よってｅ ’ｇはＧａ格子点に、５ｉＨＡｓ格子点に置
換され、いずれもアクセプタとして活性化されてＰ型層
３が形成される。この例によれば、 ＳｉならびにＭｇ
の分布は第２図に示す如くなシ９両者の分布プロファイ
ルはイおよび口の両曲線で示すようにほとんど重なって
いることが判る。
ここで１本発明の主要な利点をさらに明らかにするため
１本発明によるＰＮ接合の製作方法を原理的にうら付け
て見よう。一般に、−ＧａＡｓなど■−■族化合物半導
体・結晶に■族の原子、たとえばＭｇ ｆ！：注入し、
活性化を行なった際の化学反応は次式で表わすことがで
きる。
１本発明によるＰＮ接合の製作方法を原理的にうら付け
て見よう。一般に、−ＧａＡｓなど■−■族化合物半導
体・結晶に■族の原子、たとえばＭｇ ｆ！：注入し、
活性化を行なった際の化学反応は次式で表わすことがで
きる。
Ｍｇ ４ Ｍｇ Ｇａ 十Ｐ 十Ｇａ ・・・・・
・・・・・・・・・・ （１）上式において、 Ｍｇ
Ｇａ １１ Ｇａ格子点に置換されドナーとして活性化
されたＭｇ原子、Ｐは自由正孔、そしてＧａは格子間位
置９表面等にはじき出されたＧａ原子である。これに対
し、■族の原子、たとえばＳｔを注入して活性化を行な
った場合には、次の反応の何れかが生ずる。
・・・・・・・・・・ （１）上式において、 Ｍｇ
Ｇａ １１ Ｇａ格子点に置換されドナーとして活性化
されたＭｇ原子、Ｐは自由正孔、そしてＧａは格子間位
置９表面等にはじき出されたＧａ原子である。これに対
し、■族の原子、たとえばＳｔを注入して活性化を行な
った場合には、次の反応の何れかが生ずる。
Ｓｉ−＋５ｉＧａ＋Ｎ＋Ｇａ−−−−曲−（２）Ｓ ｉ
−＋ Ｓｉ Ａｓ ＋ Ｐ ＋ Ａａ ＝＝ （３
）しかるに、 ＧａＡｓ等のバンド幅の大きな半導体に
あっては、ストイキオメトリイのずれを小さくする方向
に反応が進みゃすい傾向がある。このため、たとえばＭ
ｇとＳｉの同時打込みを行なった場合９式（１） ＋（
３）の反応、すなわちＭｇ＋Ｓｔ４Ｍｇ Ｇａ＋Ｓｉ
Ａｓ＋２Ｐ 十ＧａＡｓ ・・曲（４）の反応が起りや
すい。この理由により１両者の原子を注入した場合、単
に相加的にＰ型層の形成を行なうのみならず、互いに活
性化を促進し。
−＋ Ｓｉ Ａｓ ＋ Ｐ ＋ Ａａ ＝＝ （３
）しかるに、 ＧａＡｓ等のバンド幅の大きな半導体に
あっては、ストイキオメトリイのずれを小さくする方向
に反応が進みゃすい傾向がある。このため、たとえばＭ
ｇとＳｉの同時打込みを行なった場合９式（１） ＋（
３）の反応、すなわちＭｇ＋Ｓｔ４Ｍｇ Ｇａ＋Ｓｉ
Ａｓ＋２Ｐ 十ＧａＡｓ ・・曲（４）の反応が起りや
すい。この理由により１両者の原子を注入した場合、単
に相加的にＰ型層の形成を行なうのみならず、互いに活
性化を促進し。
かつ両性的なＳｉ原子が式（２）の反応によ、９Ｇａ格
子点に入り、ドナーとして働くことを阻止する。
子点に入り、ドナーとして働くことを阻止する。
しかも、格子間原子などを生ずることが著しく少ないた
め、結晶性に与える不利な効果を低減することができる
。
め、結晶性に与える不利な効果を低減することができる
。
上記と同様の効果１１．ＭｇのがわシにＢｅ、Ｓｔのか
わシにＣ原子を使用し、あるいはこれらの組み合わせを
利用してもほとんど同様の効果が得られる。しかし、
Ｂｅ原子を使用する場合には、その毒性に配慮する必要
があり、またＣ原子を使用する場合は表面からの逃散な
どの効果によって活性化が低くなるなどの若干の不利が
ある。また、これらの４元素は■−■族化合物半導体中
において拡散係数が低く、そのため拡散によって結晶中
に導入することが困難であるため、イオン注入がもっと
もよい導入方法である。
わシにＣ原子を使用し、あるいはこれらの組み合わせを
利用してもほとんど同様の効果が得られる。しかし、
Ｂｅ原子を使用する場合には、その毒性に配慮する必要
があり、またＣ原子を使用する場合は表面からの逃散な
どの効果によって活性化が低くなるなどの若干の不利が
ある。また、これらの４元素は■−■族化合物半導体中
において拡散係数が低く、そのため拡散によって結晶中
に導入することが困難であるため、イオン注入がもっと
もよい導入方法である。
そして、一旦形成されへ原子の分布プロファイルが、そ
の後の熱処理等によってもほとんど変化しないという特
長を有している。いうまでもなく９両原子の分布プロフ
ァイルはほとんど同一であり、特に両原子の注入数がほ
とんど同一のときにその効果は最も大きい。
の後の熱処理等によってもほとんど変化しないという特
長を有している。いうまでもなく９両原子の分布プロフ
ァイルはほとんど同一であり、特に両原子の注入数がほ
とんど同一のときにその効果は最も大きい。
なお、このようなＰＮ接合の製作法は、単にＧａ、Ａｓ
のみならず、それと類縁の性質を有するｍ−ｖ族化合物
半導体、たとえばＧａＰ、 ＩｎＰ、あるいはこれらの
６成分、または４成分混晶、たとえばＧａＡｔＡｓやＩ
ｎＧａＡｓＰ Ｉｃおいてもほとんど同様に適用するこ
とができる。
のみならず、それと類縁の性質を有するｍ−ｖ族化合物
半導体、たとえばＧａＰ、 ＩｎＰ、あるいはこれらの
６成分、または４成分混晶、たとえばＧａＡｔＡｓやＩ
ｎＧａＡｓＰ Ｉｃおいてもほとんど同様に適用するこ
とができる。
以上の説明により明らかなように９本発明によれば、活
性率が高く、結晶の不完全性が軽微で、しかも容易に実
現可能なイオン注入法を利用できる点において、化合物
半導体の応用デバイスに適用し、その性能を向上すべく
得られる効果は大きい。
性率が高く、結晶の不完全性が軽微で、しかも容易に実
現可能なイオン注入法を利用できる点において、化合物
半導体の応用デバイスに適用し、その性能を向上すべく
得られる効果は大きい。
第１図は本発明による実施例のイオン注入を説明するた
めの概念図、第２図は、第１図の例における注入原子の
分布プロファイルを示すグラフである。 図において、１はＮ型ＧａＡｓ基板、２はＮ型エピタキ
シアルＧａＡｓ結晶層、３は形成されたＰ型層である。
めの概念図、第２図は、第１図の例における注入原子の
分布プロファイルを示すグラフである。 図において、１はＮ型ＧａＡｓ基板、２はＮ型エピタキ
シアルＧａＡｓ結晶層、３は形成されたＰ型層である。
Claims (1)
- １、ガリウムヒ素（ＧａＡｇ）、またはそれと類縁の性
質を有するＩ−Ｖ族化合物半導体結晶、あるいはその混
晶において、Ｎ型の電導特性を有する基板結晶上にＩ
Ｂｅ、あるいＦｉＭｇ、ならびにＣ１あるいはＳｔのほ
ぼ等しい原子数を高速に加速したイオンの状態で、結晶
表面から両者がほぼ同一の分布プロファイルをもつよう
に注入し、そのあとアニールすることによって活性化し
、Ｐ型層を形成する化合物半導体ＰＮ接合の製作法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56151979A JPS5853827A (ja) | 1981-09-28 | 1981-09-28 | 化合物半導体ｐｎ接合の製作法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56151979A JPS5853827A (ja) | 1981-09-28 | 1981-09-28 | 化合物半導体ｐｎ接合の製作法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5853827A true JPS5853827A (ja) | 1983-03-30 |
Family
ID=15530401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56151979A Pending JPS5853827A (ja) | 1981-09-28 | 1981-09-28 | 化合物半導体ｐｎ接合の製作法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5853827A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6750482B2 (en) * | 2002-04-30 | 2004-06-15 | Rf Micro Devices, Inc. | Highly conductive semiconductor layer having two or more impurities |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54863A (en) * | 1977-06-03 | 1979-01-06 | Nec Corp | High-concentration n-type layer formation method into gallium arsenide |
-
1981
- 1981-09-28 JP JP56151979A patent/JPS5853827A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54863A (en) * | 1977-06-03 | 1979-01-06 | Nec Corp | High-concentration n-type layer formation method into gallium arsenide |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6750482B2 (en) * | 2002-04-30 | 2004-06-15 | Rf Micro Devices, Inc. | Highly conductive semiconductor layer having two or more impurities |
| US7704824B2 (en) | 2002-04-30 | 2010-04-27 | Rf Micro Devices, Inc. | Semiconductor layer |
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