JPS5856964B2 - 化合物半導体液相成長法 - Google Patents
化合物半導体液相成長法Info
- Publication number
- JPS5856964B2 JPS5856964B2 JP51055122A JP5512276A JPS5856964B2 JP S5856964 B2 JPS5856964 B2 JP S5856964B2 JP 51055122 A JP51055122 A JP 51055122A JP 5512276 A JP5512276 A JP 5512276A JP S5856964 B2 JPS5856964 B2 JP S5856964B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid phase
- impurity
- compound semiconductor
- solution
- ethylzinc
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- Expired
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- Led Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は不純物としてＺｎをドーピングした化合物半導
体の液相成長法に関するものである。
体の液相成長法に関するものである。
例えば、Ｇａ溶液からＧａＰを液相エピタキシャル成長
させる場合に於いてＰ形不純物のＺｎをドーピングする
方法として、金属Ｚｎを直接Ｇａ溶液に添加する方法と
、Ｚｎを気相からＧａ溶液中に導入する方法が既に知ら
れている。
させる場合に於いてＰ形不純物のＺｎをドーピングする
方法として、金属Ｚｎを直接Ｇａ溶液に添加する方法と
、Ｚｎを気相からＧａ溶液中に導入する方法が既に知ら
れている。
前者の方法は、比較的簡便な方法である反面、Ｚｎの蒸
発および偏析係数の温度依存性に起因して、成長層の厚
さ方向に濃度変化が生じ、均一なＺｎ濃度分布をもった
成長層が得られない欠点があった。
発および偏析係数の温度依存性に起因して、成長層の厚
さ方向に濃度変化が生じ、均一なＺｎ濃度分布をもった
成長層が得られない欠点があった。
後者の方法は、不純物源として金属Ｚｎあるいは固体の
Ｚｎ化合物を容器に入れ、これを加熱してＺｎ蒸気を発
生させ、このＺｎ蒸気な液相エピタキシャル成長を行う
エピタキシャル炉に輸送してＺｎをＧａ溶液中に溶解さ
せるために、Ｚｎ蒸気圧を一定にして液相エピタキシャ
ル成長を行えば、成長層中のＺｎ濃度はほぼ均一となる
という長所を有する反面、所望のＺｎ蒸気圧を得るため
にエピタキシャル炉のほかに補助炉が必要であり、容器
に入れたＺｎ不純物源の温度制御しなげればならず、そ
れだけ装置が複雑かつコスト高になるという欠点及び、
不純物源および容器の熱容量のために、不純物源および
容器を補助炉に入れてから所望のＺｎ蒸気圧が得られる
までに５分以上かかり、液相成長の量産性が悪いという
欠点があった。
Ｚｎ化合物を容器に入れ、これを加熱してＺｎ蒸気を発
生させ、このＺｎ蒸気な液相エピタキシャル成長を行う
エピタキシャル炉に輸送してＺｎをＧａ溶液中に溶解さ
せるために、Ｚｎ蒸気圧を一定にして液相エピタキシャ
ル成長を行えば、成長層中のＺｎ濃度はほぼ均一となる
という長所を有する反面、所望のＺｎ蒸気圧を得るため
にエピタキシャル炉のほかに補助炉が必要であり、容器
に入れたＺｎ不純物源の温度制御しなげればならず、そ
れだけ装置が複雑かつコスト高になるという欠点及び、
不純物源および容器の熱容量のために、不純物源および
容器を補助炉に入れてから所望のＺｎ蒸気圧が得られる
までに５分以上かかり、液相成長の量産性が悪いという
欠点があった。
そこで、本発明の目的は上述の如き欠点を解決した化合
物半導体液相成長法を提供することにある。
物半導体液相成長法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明（ち不純物源としてジ
・エチル亜鉛［Ｉ（Ｃ２Ｈ５）２Ｚ ｎ） を使用し
て亜鉛（Ｚｎ）を含む気相不純物雰囲気を作り、該亜鉛
を含む気相不純物雰囲気中にガリウム（Ｇａ）化合物半
導体を含むガリウム溶液を置いて該ガリウム溶液中に不
純物としての亜鉛を溶解させ、前記亜鉛を溶解させたガ
リウム溶液によって不純物として亜鉛を含むガリウム化
合物半導体を液相成長させることを特徴とするガリウム
化合物半導体液相成長法に係わるものである。
・エチル亜鉛［Ｉ（Ｃ２Ｈ５）２Ｚ ｎ） を使用し
て亜鉛（Ｚｎ）を含む気相不純物雰囲気を作り、該亜鉛
を含む気相不純物雰囲気中にガリウム（Ｇａ）化合物半
導体を含むガリウム溶液を置いて該ガリウム溶液中に不
純物としての亜鉛を溶解させ、前記亜鉛を溶解させたガ
リウム溶液によって不純物として亜鉛を含むガリウム化
合物半導体を液相成長させることを特徴とするガリウム
化合物半導体液相成長法に係わるものである。
この方法によれは、不純物源がジ・エチル亜鉛であるの
で、成長層中のＺｎ濃度が制御しやすくなり均−又は所
望の濃度を高い精度で得ることが出来る。
で、成長層中のＺｎ濃度が制御しやすくなり均−又は所
望の濃度を高い精度で得ることが出来る。
また所望のＺｎ蒸気圧を極く短時間で得ることが可能と
なり、量産性が向上する。
なり、量産性が向上する。
次に図面を参照して本発明の実施例に付いて述べる。
第１図は本発明の第１の実施例に係わる液相成長装置を
説明的に示すものである。
説明的に示すものである。
この図面に於いて、１はエピタキシャル炉のヒータであ
って、ここに接続されたプログラマと温度制御装置（図
示せず）による制御で液相エピタキシャル成長に必要な
温度を設定するものである。
って、ここに接続されたプログラマと温度制御装置（図
示せず）による制御で液相エピタキシャル成長に必要な
温度を設定するものである。
２は石英製の反応管であって、この中の均熱部にグラフ
ァイト製の液相エピタキシャル成長用ボート３が配置さ
れている。
ァイト製の液相エピタキシャル成長用ボート３が配置さ
れている。
ボート３の中にはＧａＰ多結晶を溶質として溶解させた
Ｇａ溶液４とｎ形ＧａＰ単結晶基板５とが分離して収容
されている。
Ｇａ溶液４とｎ形ＧａＰ単結晶基板５とが分離して収容
されている。
反応管２にはガス流入口６とガス流出ロアとが設けられ
ていると共に不純物ガス輸送管８が結合されている。
ていると共に不純物ガス輸送管８が結合されている。
ガス流入口６には水素ガス供給源９かもバルブ１０と流
量計１１とを介して液相エピタキシャル成長に必要な雰
囲気をつくるために４００ＣＣ／！＃１で水素ガスが送
り込まれる。
量計１１とを介して液相エピタキシャル成長に必要な雰
囲気をつくるために４００ＣＣ／！＃１で水素ガスが送
り込まれる。
流出ロアには排気装置１２が接続されており、ここを通
して流入されたガスの排出が行われる。
して流入されたガスの排出が行われる。
輸送管８は液相成長用ボート３０手前１０（ｍの所から
ジ・エチル亜鉛が気相で吹き出されるように配設されそ
の入口側はバルブ１３を介してジ・エテル亜鉛１４を収
容したボンベ１５に接続されている。
ジ・エチル亜鉛が気相で吹き出されるように配設されそ
の入口側はバルブ１３を介してジ・エテル亜鉛１４を収
容したボンベ１５に接続されている。
ボンベ１５中のジ・エチル亜鉛１４はボンベ１５を囲む
温度調整器１６によって５℃〜３０℃の範囲の一定温度
に制御されると共に、水素ガスによってバブリングされ
る。
温度調整器１６によって５℃〜３０℃の範囲の一定温度
に制御されると共に、水素ガスによってバブリングされ
る。
このため、水素ガス供給源９とボンベ１５との間にバル
ブ１７と流量計１８とか設けられ、ここを介して水素ガ
スが所定量送り込まれる。
ブ１７と流量計１８とか設けられ、ここを介して水素ガ
スが所定量送り込まれる。
水素ガス供給源９と輸送管８との間にはボンベ１５を介
さないで、バルブ１９と流量計２０とから成る水素ガス
流路も設けられており、この流路の水素ガスとボンベ１
５から得られるジ・エチル亜鉛の蒸気を含むガスとから
成る混合ガスが反応管２に１００ＣＣ／ｙｎｉｎで送り
込まれるようになっている。
さないで、バルブ１９と流量計２０とから成る水素ガス
流路も設けられており、この流路の水素ガスとボンベ１
５から得られるジ・エチル亜鉛の蒸気を含むガスとから
成る混合ガスが反応管２に１００ＣＣ／ｙｎｉｎで送り
込まれるようになっている。
バルブ１３には分岐した排気通路２１が結合され、ジ・
エチル亜鉛ガスを反応管２に送る必要のない時に反応管
２を通さずに窒素ガスで強制的に排出するようになって
いる。
エチル亜鉛ガスを反応管２に送る必要のない時に反応管
２を通さずに窒素ガスで強制的に排出するようになって
いる。
この装置で基板５上にＰ形ＧａＰエピタキシャル成長層
を形成する時には、ボート３の中のＧａ溶液４及び基板
５をヒータ１で所定温度に加熱し、且つＺｎを含む不純
物雰囲気を反応管２内に作る。
を形成する時には、ボート３の中のＧａ溶液４及び基板
５をヒータ１で所定温度に加熱し、且つＺｎを含む不純
物雰囲気を反応管２内に作る。
不純物雰囲気は、バルブ１０と流量計１１とを介して４
００ ＣＣ，／ｗｉｎで水素ガスを反応管２に送り込む
こと、バルブ１７と流量計１８を介してジ・エテル亜鉛
１４に水素ガスを送り込んでバブリングしてその時の温
度に於げるジ・エチル亜鉛の飽和蒸気圧に相当するジ・
エチル亜鉛の蒸気を含んだ水素ガスを作り、流量計１８
を通る水素ガスと流量計２０を通る水素ガスとの合計で
１００ ｃＬ／ｍ＋ｓとしてジ・エチル亜鉛を含む水素
ガス（混合ガス）を輸送管８から反応管２に送り込むこ
とによって作る。
００ ＣＣ，／ｗｉｎで水素ガスを反応管２に送り込む
こと、バルブ１７と流量計１８を介してジ・エテル亜鉛
１４に水素ガスを送り込んでバブリングしてその時の温
度に於げるジ・エチル亜鉛の飽和蒸気圧に相当するジ・
エチル亜鉛の蒸気を含んだ水素ガスを作り、流量計１８
を通る水素ガスと流量計２０を通る水素ガスとの合計で
１００ ｃＬ／ｍ＋ｓとしてジ・エチル亜鉛を含む水素
ガス（混合ガス）を輸送管８から反応管２に送り込むこ
とによって作る。
ジ・エチル亜鉛１４は沸点１１８℃の無色の液体であり
、蒸気圧が１５℃で１．６３ Ｘ １０”−２気圧であ
るので、温度調整器１６で５℃〜３０℃の範囲の一定温
度に調整した状態で所望のジ・エチル亜鉛蒸気を得るこ
とが出来る。
、蒸気圧が１５℃で１．６３ Ｘ １０”−２気圧であ
るので、温度調整器１６で５℃〜３０℃の範囲の一定温
度に調整した状態で所望のジ・エチル亜鉛蒸気を得るこ
とが出来る。
反応管２内にジ・エチル亜鉛の蒸気と水素ガスとが送り
込まれルト、反応管２内は高温状態にあるので、ジ・エ
チル亜鉛が熱分解されて、反応管２内にほぼ均一にＺｎ
蒸気を含む雰囲気が出来る。
込まれルト、反応管２内は高温状態にあるので、ジ・エ
チル亜鉛が熱分解されて、反応管２内にほぼ均一にＺｎ
蒸気を含む雰囲気が出来る。
即ち、Ｚｎ蒸気と水素ガスとから成る不純物雰囲気が出
来る。
来る。
Ｇａ溶液４はＺｎ蒸気を含む不純物雰囲気中に置かれて
いるので、とのＧａ溶液４にＺｎが溶解する。
いるので、とのＧａ溶液４にＺｎが溶解する。
Ｚｎが溶解したＧａ溶液が得られたら、般的な液相エピ
タキシャル成長法によってＧａＰ単結晶基板５上にＺｎ
溶解Ｇａ溶液を移動させ、エピタキシャル炉の温度を下
降させることによって基板５上にＺｎを不純物として含
んだＰ形ＧａＰをエビメキシャル成長させる。
タキシャル成長法によってＧａＰ単結晶基板５上にＺｎ
溶解Ｇａ溶液を移動させ、エピタキシャル炉の温度を下
降させることによって基板５上にＺｎを不純物として含
んだＰ形ＧａＰをエビメキシャル成長させる。
尚ジ・エチル亜鉛蒸気の送り込みはエピタキシャル成長
ノ終了まで継続させる。
ノ終了まで継続させる。
またエピタキシャル成長層中のＺｎ濃度はジ・エテル亜
鉛１４の温度とジ・エチル亜鉛をバブリングする水素ガ
スの流量とによって制御する。
鉛１４の温度とジ・エチル亜鉛をバブリングする水素ガ
スの流量とによって制御する。
好ましくはバルブ１７の流量とバルブ１９の流量との比
を変えることによって制御する。
を変えることによって制御する。
勿論、バルブ１０を介して送り込まれる水素ガスを制御
することによってＺｎ濃度を制御してもよい。
することによってＺｎ濃度を制御してもよい。
第２図はこの実施例に於いて、Ｇａ溶液温度を９５０℃
から８００℃まで下降させたときに得られたＧａＰ成長
層中のＺｎ濃度（平均濃度）と、ジ・エチル亜鉛の反応
管２内での分圧昧応管２内に送り込まれた５００ＣＣ，
７ｍの水素とジ・エチル亜鉛の混合ガス中に於げるジ・
エチル亜鉛の分圧〕との関係を示すものである。
から８００℃まで下降させたときに得られたＧａＰ成長
層中のＺｎ濃度（平均濃度）と、ジ・エチル亜鉛の反応
管２内での分圧昧応管２内に送り込まれた５００ＣＣ，
７ｍの水素とジ・エチル亜鉛の混合ガス中に於げるジ・
エチル亜鉛の分圧〕との関係を示すものである。
この第２図から明らかなように、ジ・エチル亜鉛の分圧
を２×１０−４気圧からｌＸｌ０−２気圧まで変化させ
ることによってＧａＰ成長層中のＺｎ濃度を２×１０−
”（１７７１−３から５ Ｘ １０”ａｍ−３までほぼ
直線的に変化させることが出来た。
を２×１０−４気圧からｌＸｌ０−２気圧まで変化させ
ることによってＧａＰ成長層中のＺｎ濃度を２×１０−
”（１７７１−３から５ Ｘ １０”ａｍ−３までほぼ
直線的に変化させることが出来た。
また上記範囲のＺｎ濃度では成長層の結晶性の悪化は認
められなかった。
められなかった。
また成長層中のＺｎ濃度分布は±１０φ１００精度であ
り、はぼ均一であった。
り、はぼ均一であった。
また同一条件で液相エピタキシャル成長させた成長層の
Ｚｎ濃度（平均濃度）は±５優以内の値となり、極めて
再現性が良かった。
Ｚｎ濃度（平均濃度）は±５優以内の値となり、極めて
再現性が良かった。
上述から明らかなように、本実施例の方法及び装置によ
れば、Ｚｎ濃度の制御を流量制御で行うことが出来るこ
と、及びジ・エチル亜鉛が不純物源として適した性質を
有することによって、成長層中のＺｎ濃度を比較的高い
精度に制御することが可能となると共に、容易にＺｎ濃
度を制御することが可能となる。
れば、Ｚｎ濃度の制御を流量制御で行うことが出来るこ
と、及びジ・エチル亜鉛が不純物源として適した性質を
有することによって、成長層中のＺｎ濃度を比較的高い
精度に制御することが可能となると共に、容易にＺｎ濃
度を制御することが可能となる。
また、エピタキシャル炉内が所望のＺｎ蒸気圧になるま
での時間が約１分間以下と短かく、且つパルプの切り換
えや調整などガスフロラ系の操作によってエピタキシャ
ル炉内の雰囲気（Ｚｎ蒸気圧の高低、Ｚｎ蒸気の存否）
を簡単に変更出来るので、作業性良く液相成長結晶を量
産することが可能になる。
での時間が約１分間以下と短かく、且つパルプの切り換
えや調整などガスフロラ系の操作によってエピタキシャ
ル炉内の雰囲気（Ｚｎ蒸気圧の高低、Ｚｎ蒸気の存否）
を簡単に変更出来るので、作業性良く液相成長結晶を量
産することが可能になる。
また、補助炉を必要としないので、エピタキシャル炉の
付層装置を簡略化出来る。
付層装置を簡略化出来る。
以上、本発明の実施例に付いて述べたが、本発明は上述
の実施例に限定されるものではなく、更に変形可能なも
のである。
の実施例に限定されるものではなく、更に変形可能なも
のである。
例えば、Ｇａ溶液を使用してＧａＡｓ 、ＧａＳｂ等を
液相エピタキシャル成長させる場合にも適用可能である
。
液相エピタキシャル成長させる場合にも適用可能である
。
またボート３の構成及び操作を変えてもよい。
例えば、基板５をＧａ溶液４に浸漬させた状態でＺｎを
Ｇａ溶液中に溶解させ、しかる後温度を下げて基板上に
結晶を成長させてもよい。
Ｇａ溶液中に溶解させ、しかる後温度を下げて基板上に
結晶を成長させてもよい。
第１図は本発明の実施例に係わる液相成長装置の説明的
系統図、第２図はジ・エチル亜鉛の分圧と成長層中のＺ
ｎ濃度との関係図である。 尚図面に用いられている符号に於いて、２は反応管、３
はボート、４はＧａ溶液、５は基板、８は輸送管、１４
はジ・エチル亜鉛、１５はボンベ１６は温度調整器、１
７はバルブ、１８は流量計である。
系統図、第２図はジ・エチル亜鉛の分圧と成長層中のＺ
ｎ濃度との関係図である。 尚図面に用いられている符号に於いて、２は反応管、３
はボート、４はＧａ溶液、５は基板、８は輸送管、１４
はジ・エチル亜鉛、１５はボンベ１６は温度調整器、１
７はバルブ、１８は流量計である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 不純物源としてジ・エチル亜鉛 Ｃ（ＣｔＨｓ）２Ｚｎ、］ を使用して亜鉛（Ｚｎ）
を含む気相不純物雰囲気を作り、該亜鉛を含む気相不純
物雰囲気中にガリウム（Ｃａ）化合物半導体を含むガリ
ウム溶液を置いて該ガリウム溶液中に不純物としての亜
鉛を溶解させ、前記亜鉛を溶解させたガリウム溶液によ
って不純物として亜鉛を含むガリウム化合物半導体を液
相成長させることを特徴とするガリウム化合物半導体液
相成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51055122A JPS5856964B2 (ja) | 1976-05-14 | 1976-05-14 | 化合物半導体液相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51055122A JPS5856964B2 (ja) | 1976-05-14 | 1976-05-14 | 化合物半導体液相成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52137980A JPS52137980A (en) | 1977-11-17 |
| JPS5856964B2 true JPS5856964B2 (ja) | 1983-12-17 |
Family
ID=12989944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51055122A Expired JPS5856964B2 (ja) | 1976-05-14 | 1976-05-14 | 化合物半導体液相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5856964B2 (ja) |
-
1976
- 1976-05-14 JP JP51055122A patent/JPS5856964B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52137980A (en) | 1977-11-17 |
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