JPS5917846B2 - ３↓−５化合物半導体への不純物の拡散方法 - Google Patents
３↓−５化合物半導体への不純物の拡散方法Info
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- JPS5917846B2 JPS5917846B2 JP15584377A JP15584377A JPS5917846B2 JP S5917846 B2 JPS5917846 B2 JP S5917846B2 JP 15584377 A JP15584377 A JP 15584377A JP 15584377 A JP15584377 A JP 15584377A JP S5917846 B2 JPS5917846 B2 JP S5917846B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は不純物を■−Ｖ族化合物或いは■一Ｖ族化合
物混晶中へ拡散する場合に、拡散深さ、拡散層濃度の制
御性を大幅に向上することのできる不純物の拡散法に関
する。
物混晶中へ拡散する場合に、拡散深さ、拡散層濃度の制
御性を大幅に向上することのできる不純物の拡散法に関
する。
半導体工業等において不純物の拡散は重要かつ多くの製
造工程を形成する重要なプロセスである。
造工程を形成する重要なプロセスである。
すなわち、現在、半導体素子、集積回路中のｐ−ｎ接合
は多くは不純物拡散プロセスで作られておりまた不純物
拡散プロセスこそがプレーナ構造を可能とし、集積回路
の発展を約束した技術といつ ３ても過言でない。しか
し、不純物拡散プロセスにおいては半導体材料を熱的に
劣化させる危険を常に伴なつている。例えばＧａＡｓ、
ＧＰ、ＩｎＰ等、あるいはそれらの混晶ＡｌＧａＡｓ、
ＩｎＧａＰ等の化合物半導体材料に不純物熱気雰囲気の
もとで不純物を拡散する場合に、被拡散材料である半導
体材５ 料をつつむ雰囲気に半導体材料との熱平衡を保
つに必要な半導体材料構成元素の分圧を加えておかない
と半導体材料中より構成元素の一部が表面よりぬけだし
、半導体材料中にいわゆる化学量論的欠陥、すなわち原
子空孔等が多量に発生する。しｊ０かるにこれらの化学
量論的欠陥は多くの場合、半導体材料の基本的性質であ
るキャリアの移動度等を著しく落し、かつ、こうして発
生した化学量論的欠陥は素子の性能を著しく落すばかり
か、素子の寿命を低下させる原因となる。に５たとえば
、ＧａＰ結晶中においては化学量論的欠陥がＧａＰ結晶
からのルミネッセンスの効果を著しく下げる重大な要因
となつていることは今や明白である。
は多くは不純物拡散プロセスで作られておりまた不純物
拡散プロセスこそがプレーナ構造を可能とし、集積回路
の発展を約束した技術といつ ３ても過言でない。しか
し、不純物拡散プロセスにおいては半導体材料を熱的に
劣化させる危険を常に伴なつている。例えばＧａＡｓ、
ＧＰ、ＩｎＰ等、あるいはそれらの混晶ＡｌＧａＡｓ、
ＩｎＧａＰ等の化合物半導体材料に不純物熱気雰囲気の
もとで不純物を拡散する場合に、被拡散材料である半導
体材５ 料をつつむ雰囲気に半導体材料との熱平衡を保
つに必要な半導体材料構成元素の分圧を加えておかない
と半導体材料中より構成元素の一部が表面よりぬけだし
、半導体材料中にいわゆる化学量論的欠陥、すなわち原
子空孔等が多量に発生する。しｊ０かるにこれらの化学
量論的欠陥は多くの場合、半導体材料の基本的性質であ
るキャリアの移動度等を著しく落し、かつ、こうして発
生した化学量論的欠陥は素子の性能を著しく落すばかり
か、素子の寿命を低下させる原因となる。に５たとえば
、ＧａＰ結晶中においては化学量論的欠陥がＧａＰ結晶
からのルミネッセンスの効果を著しく下げる重大な要因
となつていることは今や明白である。
このような化学量論的欠陥が材料の性質を決める重大な
因子であることは上記■−Ｖ族化ｊ０合物半導体におい
て近年とみに注目されはじめたことであるが、ＮａＣｌ
、ＫＣｌ、Ｎａｌなどのアルカリ、ハイラードと呼ばれ
る化合物やＣｄＳ、ＺｎＳ等の■一■族化合物に対して
は古くから研究が進んでいる。ＧａＡｓは材料の基本的
性質から赤外発・５光ダイオード、ｐ−ｎ接合注入形レ
ーザ、ガン・ダイオード、電界効果トランジスタ、受光
素子等の多くの実用素子を生みつつある材料である。し
かし化合物半導体であるがために不注意な熱処理プロセ
スによつて化学量論的欠陥の導入がきわめ・ｏ て容易
に行なわれる材料である。また、ＧａＡｓの熱処理プロ
セスとしてきわめて一般的であり、実用的にも重要な代
表例はＺｎの拡散であり、Ｚｎの拡散はＧａＡｓ発光ダ
イオードや、プレーナ形と呼ばれるストライプ・ダブル
・ヘテロ接合レーザ、５ ダイオード製造の上で欠くこ
とのできないものである。従つて以下この発明の説明に
は被拡散材料としてＧａＡｓを拡散元素としてＺｎを例
にとる。
因子であることは上記■−Ｖ族化ｊ０合物半導体におい
て近年とみに注目されはじめたことであるが、ＮａＣｌ
、ＫＣｌ、Ｎａｌなどのアルカリ、ハイラードと呼ばれ
る化合物やＣｄＳ、ＺｎＳ等の■一■族化合物に対して
は古くから研究が進んでいる。ＧａＡｓは材料の基本的
性質から赤外発・５光ダイオード、ｐ−ｎ接合注入形レ
ーザ、ガン・ダイオード、電界効果トランジスタ、受光
素子等の多くの実用素子を生みつつある材料である。し
かし化合物半導体であるがために不注意な熱処理プロセ
スによつて化学量論的欠陥の導入がきわめ・ｏ て容易
に行なわれる材料である。また、ＧａＡｓの熱処理プロ
セスとしてきわめて一般的であり、実用的にも重要な代
表例はＺｎの拡散であり、Ｚｎの拡散はＧａＡｓ発光ダ
イオードや、プレーナ形と呼ばれるストライプ・ダブル
・ヘテロ接合レーザ、５ ダイオード製造の上で欠くこ
とのできないものである。従つて以下この発明の説明に
は被拡散材料としてＧａＡｓを拡散元素としてＺｎを例
にとる。
ＧａＡｓにＺｎを拡散する場合には、被拡散材料のＧａ
Ａｓをつつむ雰囲気は基本的にはＧａ，Ａｓ，Ｚｎの系
から成り、ＧａＡｓと熱平衛にある熱気圧にして拡散を
行なわないとＧａＡｓ表面から構成元素のＧａやＡｓが
飛散し、表面近傍に化学量論的欠陥を生じた領域が発生
する。上記したようにＧａＡｓとの熱平衛からずれた蒸
気圧下でＧａＡｓへのＺｎ拡散を行なうと、ＧａＡｓの
表面状態さえも著しくそこなわれたり拡散フロントの平
担性が悪くなるということはよく知られている。
Ａｓをつつむ雰囲気は基本的にはＧａ，Ａｓ，Ｚｎの系
から成り、ＧａＡｓと熱平衛にある熱気圧にして拡散を
行なわないとＧａＡｓ表面から構成元素のＧａやＡｓが
飛散し、表面近傍に化学量論的欠陥を生じた領域が発生
する。上記したようにＧａＡｓとの熱平衛からずれた蒸
気圧下でＧａＡｓへのＺｎ拡散を行なうと、ＧａＡｓの
表面状態さえも著しくそこなわれたり拡散フロントの平
担性が悪くなるということはよく知られている。
ＧａＡｓへの良好な再現性のよいＺｎ拡散の手法として
は、Ｚｎの拡散源として例えばＧａ５％、Ｚｎ４５％、
Ａｓ５Ｏ％の組成で合成された合金を用いることにより
達成された。この合金をＺｎの拡散源に用いると合金か
らはＧａＡｓと熱平衛になるＡｓおよびＧａがＧａＡｓ
をつつむ雰囲気中にＺｎと共に供給されるためＧａＡｓ
の表面状態や、ＧａＡｓ内の化学量論的欠陥の多大な発
生を防ぎ、良好な制御されたＺｎ拡散を行なうことがで
きる。しかしこのＧａ，ＡｓおよびＺｎより成る上記し
た三元拡散源合金は高温（約１１０『Ｃ）で、かつ高圧
下封入管中で合成されるため、危険が伴ない、封管材料
、ルツボ材料からの汚染も激しく、純度的見地からも良
好な拡散源とはなりにくい。また、このＧａＡｓおよび
Ｚｎより成る上記の合金を拡散源として用いた場合には
拡散時の平衡蒸気圧におけるＡｓの分圧は高く、拡散層
のＺｎ濃度はきわめて高くなる。この三元合金を拡散元
に用い、７００℃でＺｎをＧａＡｓへ拡散した場合には
ＧａＡｓ表面でのＺｎ濃度は約２，４×１０２０？−３
となる。また、このＺｎ濃度は６５０℃では１．２×１
０２０ＣＴＩ１−３であり、拡散温度を低下してもきわ
めて高い表面濃度を保つ。１０１９Ｃ！ｎ−３代あるい
はそれ以下のＺｎ濃度を持つたＺｎ拡散を行なうために
は拡散源としてはＺｎとＧａより成る系を通常用いる。
は、Ｚｎの拡散源として例えばＧａ５％、Ｚｎ４５％、
Ａｓ５Ｏ％の組成で合成された合金を用いることにより
達成された。この合金をＺｎの拡散源に用いると合金か
らはＧａＡｓと熱平衛になるＡｓおよびＧａがＧａＡｓ
をつつむ雰囲気中にＺｎと共に供給されるためＧａＡｓ
の表面状態や、ＧａＡｓ内の化学量論的欠陥の多大な発
生を防ぎ、良好な制御されたＺｎ拡散を行なうことがで
きる。しかしこのＧａ，ＡｓおよびＺｎより成る上記し
た三元拡散源合金は高温（約１１０『Ｃ）で、かつ高圧
下封入管中で合成されるため、危険が伴ない、封管材料
、ルツボ材料からの汚染も激しく、純度的見地からも良
好な拡散源とはなりにくい。また、このＧａＡｓおよび
Ｚｎより成る上記の合金を拡散源として用いた場合には
拡散時の平衡蒸気圧におけるＡｓの分圧は高く、拡散層
のＺｎ濃度はきわめて高くなる。この三元合金を拡散元
に用い、７００℃でＺｎをＧａＡｓへ拡散した場合には
ＧａＡｓ表面でのＺｎ濃度は約２，４×１０２０？−３
となる。また、このＺｎ濃度は６５０℃では１．２×１
０２０ＣＴＩ１−３であり、拡散温度を低下してもきわ
めて高い表面濃度を保つ。１０１９Ｃ！ｎ−３代あるい
はそれ以下のＺｎ濃度を持つたＺｎ拡散を行なうために
は拡散源としてはＺｎとＧａより成る系を通常用いる。
しかしＺｎとＧａより成るＺｎ拡散源として用いた閉管
拡散においては、閉管内容積に見合つたきわめて正確な
Ｇａ（５Ｚｎｄ微量秤が必要であるばかりか、Ｇａおよ
びＺｎの合金の融点が３０℃以下と低く、拡散源が空気
中の酸素で汚染され易く、取り扱いもきわめて不便であ
る。さらに封管材料に通常用いられる石英材はＧａ金属
と高温で馴染み易く、反応し易いため封管材料からの汚
染が熱処理プロセス中に生じる。またＧａ（５Ｚｎより
成る拡散源を用いた拡散においては通常８００℃以上の
高温が必要である。従つて、Ｇａ（５Ｚｎより成る拡散
源を用いた拡散によつては拡散後表面状態、拡散深さ、
拡散濃度等に関して再現性の良いＺｎ拡散を行なうこと
は困難である。
拡散においては、閉管内容積に見合つたきわめて正確な
Ｇａ（５Ｚｎｄ微量秤が必要であるばかりか、Ｇａおよ
びＺｎの合金の融点が３０℃以下と低く、拡散源が空気
中の酸素で汚染され易く、取り扱いもきわめて不便であ
る。さらに封管材料に通常用いられる石英材はＧａ金属
と高温で馴染み易く、反応し易いため封管材料からの汚
染が熱処理プロセス中に生じる。またＧａ（５Ｚｎより
成る拡散源を用いた拡散においては通常８００℃以上の
高温が必要である。従つて、Ｇａ（５Ｚｎより成る拡散
源を用いた拡散によつては拡散後表面状態、拡散深さ、
拡散濃度等に関して再現性の良いＺｎ拡散を行なうこと
は困難である。
ＧａＡｓへのＺｎ拡散の他の手法としては、Ｚｎを添加
したＳｉＯ２膜をＧａＡｓ基板上に形成し、ＳｉＯ２中
のＺｎをＧａＡｓへ拡散する方法もある。
したＳｉＯ２膜をＧａＡｓ基板上に形成し、ＳｉＯ２中
のＺｎをＧａＡｓへ拡散する方法もある。
しかしこの方法では拡散温度は約９００℃以上の高温が
必要であるし、ＳｉＯ２膜中にＧａが拡散しＧａＡｓ中
に化学量論的欠陥の発生が生じる。さらにＳｉＯ２膜を
とうしてＺｎ蒸気からＧａＡｓへのＺｎ拡散を行なう方
法もあるが、ＳｉＯ２膜厚等がＺｎ拡散深さや拡散濃度
を決めるパラメータに加わるため制御性の良い拡散を行
なうことは困難である。また閉管中でのＺｎ拡散はＺｎ
蒸気圧のＧａＡｓ表面での精密な制御およびＧａＡｓの
熱劣化を防ぐために、ＧａＡｓでのＧａおよびＡｓ蒸気
圧の精密な制御を必要とし、Ｚｎ拡散中たえずＧａ，Ａ
ｓおよびＺｎの蒸気を反応管中に流し、制御しなければ
ならないため、再現性のあるＺｎ拡散はなかなか困難で
ある。またこの種の開管法は反応系より多大のＧａ，Ａ
ｓおよびＺｎが排出され、危険を伴なう。
必要であるし、ＳｉＯ２膜中にＧａが拡散しＧａＡｓ中
に化学量論的欠陥の発生が生じる。さらにＳｉＯ２膜を
とうしてＺｎ蒸気からＧａＡｓへのＺｎ拡散を行なう方
法もあるが、ＳｉＯ２膜厚等がＺｎ拡散深さや拡散濃度
を決めるパラメータに加わるため制御性の良い拡散を行
なうことは困難である。また閉管中でのＺｎ拡散はＺｎ
蒸気圧のＧａＡｓ表面での精密な制御およびＧａＡｓの
熱劣化を防ぐために、ＧａＡｓでのＧａおよびＡｓ蒸気
圧の精密な制御を必要とし、Ｚｎ拡散中たえずＧａ，Ａ
ｓおよびＺｎの蒸気を反応管中に流し、制御しなければ
ならないため、再現性のあるＺｎ拡散はなかなか困難で
ある。またこの種の開管法は反応系より多大のＧａ，Ａ
ｓおよびＺｎが排出され、危険を伴なう。
この発明の目的は従来の方法が有していた上記の如き欠
点を除き、化学量論的欠陥が生じず、かつ拡散速度と拡
散層の不純物濃度の選択性の自由度を大幅に増すことの
できるｌ−Ｖ化合物およびｌ−Ｖ化合物混晶材料への不
純物の拡散法を提供することである。この発明において
はｌ−Ｖ族あるいはｌ−Ｖ族混晶系被拡散材料と、これ
とは別の位置に配置した拡散源としてすくなくとも被拡
散材料を構成する族元素の一つを含みかつ２種類以上の
ｌ族元素を含んだＩ−Ｖ族混晶化合物の上に拡散元素ま
たは拡散元素を含む化合物あるいは拡散元素を少なくも
含んだ多層あるいは単層薄膜を形成したものを用いる。
以下、この発明の実施例をＧａＡｓへのＺｎ拡散を例に
とり詳細に説明する。
点を除き、化学量論的欠陥が生じず、かつ拡散速度と拡
散層の不純物濃度の選択性の自由度を大幅に増すことの
できるｌ−Ｖ化合物およびｌ−Ｖ化合物混晶材料への不
純物の拡散法を提供することである。この発明において
はｌ−Ｖ族あるいはｌ−Ｖ族混晶系被拡散材料と、これ
とは別の位置に配置した拡散源としてすくなくとも被拡
散材料を構成する族元素の一つを含みかつ２種類以上の
ｌ族元素を含んだＩ−Ｖ族混晶化合物の上に拡散元素ま
たは拡散元素を含む化合物あるいは拡散元素を少なくも
含んだ多層あるいは単層薄膜を形成したものを用いる。
以下、この発明の実施例をＧａＡｓへのＺｎ拡散を例に
とり詳細に説明する。
第１図はこの発明の方法をＧａＡｓへのＺｎ拡散に適用
した場合の拡散源の断面図である。
した場合の拡散源の断面図である。
１１はＧａＡｓ，ｌ２はＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓ層，１３
は蒸着等により形成したＺｎ薄膜層である。
は蒸着等により形成したＺｎ薄膜層である。
第１図の拡散源のＧａＡｓｌｌの上のＡｌｘＧａｌ−Ｘ
Ａｓｌ２は液相エピタキシヤル法で形成されたもので厚
さ約５μｍである。Ｚｎ薄膜層１３の厚みは約１μｍと
した。こうして拡散源は第１図の構造で容易に作られる
。次にきわめて一般的に行なわれているように円筒状の
石英アンプル内に被拡散材料であるＧａＡｓと第１図に
示した拡散源を真空中で封入する。第２図はこうして作
られた石英アンプルの断面図であり、２１は石英アンプ
ル、２２は石英アンプルの拡散源の収納部、２３は石英
アンプルの真空封入時における封入部であり、２４は拡
散源、２５は被拡散材料のＧａＡｓを示す。第２図の石
英アンプル２１の内容積は約５ｍ１である。こうして第
２図のように製作された石英アンプル２１をアンプル長
（約８０１１）方向で１℃程度の温度均一性を持つた電
気炉中に挿入し、５６６℃でＺｎの拡散を行なう。拡散
用電気炉中に石英アンプルが挿入され、温度が上昇する
と共に拡散源のＺｎ薄膜層１３はＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓ
を溶融しＡ２ｘＧａｌ一ＸＡｓ層１２を分解する。拡散
温度に到達したときＺｎ薄膜層１３が溶融できるＡｌ，
ＧａおよびＡｓの量はＺｎ層１３の量に依つて定まるの
で、Ｚｎ薄膜層１３に依つて分解されるＡｌｘＧａｌｘ
Ａｓ層１２の量は拡散温度におけるＺｎ薄膜層１３が溶
融する各元素のうちもつとも溶融量の大きな元素の量で
支配される。Ｚｎ薄膜層１３が分解したＡｌ，Ｇａおよ
びＡｓのうちＺｎ溶液中に溶融することのできない成分
は、例えばＡｌＡｓｌＧａＡｓまたはＡｌｙＧａｌ−Ｙ
Ａｓといつた固相およびＺｎ３Ａｓ２固相といつた形で
Ｚｎ溶液中から固相としてはきだされる。すなわち、Ｚ
ｎが溶融して生じた液相の組成は温度によつて一義的に
定まる。従つて、温度が一定の場合、拡散源のＡｌｘＧ
ａｌ−ＸＡｓ層１２の組成ｘによつてＺｎ薄膜層１３中
に溶融するＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓの量が変わる。一方、
ＺｎがＧａＡｓ中へ気相から拡散したり、溶融する場合
には気相におけるＡｓの圧力とＺｎの圧力によつて拡散
速度と拡散層の濃度は定まる。第１図に示した拡散源上
に生じたＺｎ薄膜層１３がＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓ層１２
を溶融することによつて生じたＺｎ溶液の組成はＡｌ組
成比ｘと温度によつて一義的に定まるので第１図の拡散
源はＡｌ組成比ｘと温度により一義的に定まるＡｓの圧
力とＺｎの圧力を気相中に供給し、拡散源上のＺｎ溶液
と熱平衡となる。従づて、例えば第２図のような封管中
でＺｎを拡散する場合には封管の内容積をＺｎの飽和蒸
気圧によつて満たす程度以上の量のＺｎ薄膜層１３を用
意してやることにより基本的に拡散源の量によらずに、
拡散速度と拡散層の濃度が温度のみによつて定まるＺｎ
の拡散を行なうことができ、Ｚｎ拡散の制御はきわめて
容易となる。しかもＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓ層１２の厚さ
はＺｎ薄膜層１３が分解する程度の厚みがあれば十分で
ある。すなわちたとえば５５０℃でＺｎの拡散を行なう
場合にはＺｎ薄膜層１３の厚みが１μｍならば１μｍ程
度のＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓ層１２を用意すればよい。現
在、ＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓを１０μ程度の厚さでＸを制
御して形成することはきわめて容易であり、第１図に示
すような拡散源を作ることはきわめて容易である。Ａｌ
ｘＧａｌ−ＸＡｓ層のＡｌ組成比ＸをＯから１まで変化
させたとき５５０℃で拡散した拡散層の平均濃度は２×
１０１０礪−３から４×１０１８ＣＴ！Ｌ−３の範囲で
変化させることは容易である。以上、この発明をＧａＡ
ｓへＺｎを拡散する場合にＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓ層上に
Ｚｎ薄膜層を形成した拡散源を用いることによりＺｎ拡
散の速度と拡散層の濃度がＡｌ組成比ｘと温度のみで定
まり、基本的に拡散源の量に依らない、きわめて制御性
のよい拡散が得られる。
Ａｓｌ２は液相エピタキシヤル法で形成されたもので厚
さ約５μｍである。Ｚｎ薄膜層１３の厚みは約１μｍと
した。こうして拡散源は第１図の構造で容易に作られる
。次にきわめて一般的に行なわれているように円筒状の
石英アンプル内に被拡散材料であるＧａＡｓと第１図に
示した拡散源を真空中で封入する。第２図はこうして作
られた石英アンプルの断面図であり、２１は石英アンプ
ル、２２は石英アンプルの拡散源の収納部、２３は石英
アンプルの真空封入時における封入部であり、２４は拡
散源、２５は被拡散材料のＧａＡｓを示す。第２図の石
英アンプル２１の内容積は約５ｍ１である。こうして第
２図のように製作された石英アンプル２１をアンプル長
（約８０１１）方向で１℃程度の温度均一性を持つた電
気炉中に挿入し、５６６℃でＺｎの拡散を行なう。拡散
用電気炉中に石英アンプルが挿入され、温度が上昇する
と共に拡散源のＺｎ薄膜層１３はＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓ
を溶融しＡ２ｘＧａｌ一ＸＡｓ層１２を分解する。拡散
温度に到達したときＺｎ薄膜層１３が溶融できるＡｌ，
ＧａおよびＡｓの量はＺｎ層１３の量に依つて定まるの
で、Ｚｎ薄膜層１３に依つて分解されるＡｌｘＧａｌｘ
Ａｓ層１２の量は拡散温度におけるＺｎ薄膜層１３が溶
融する各元素のうちもつとも溶融量の大きな元素の量で
支配される。Ｚｎ薄膜層１３が分解したＡｌ，Ｇａおよ
びＡｓのうちＺｎ溶液中に溶融することのできない成分
は、例えばＡｌＡｓｌＧａＡｓまたはＡｌｙＧａｌ−Ｙ
Ａｓといつた固相およびＺｎ３Ａｓ２固相といつた形で
Ｚｎ溶液中から固相としてはきだされる。すなわち、Ｚ
ｎが溶融して生じた液相の組成は温度によつて一義的に
定まる。従つて、温度が一定の場合、拡散源のＡｌｘＧ
ａｌ−ＸＡｓ層１２の組成ｘによつてＺｎ薄膜層１３中
に溶融するＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓの量が変わる。一方、
ＺｎがＧａＡｓ中へ気相から拡散したり、溶融する場合
には気相におけるＡｓの圧力とＺｎの圧力によつて拡散
速度と拡散層の濃度は定まる。第１図に示した拡散源上
に生じたＺｎ薄膜層１３がＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓ層１２
を溶融することによつて生じたＺｎ溶液の組成はＡｌ組
成比ｘと温度によつて一義的に定まるので第１図の拡散
源はＡｌ組成比ｘと温度により一義的に定まるＡｓの圧
力とＺｎの圧力を気相中に供給し、拡散源上のＺｎ溶液
と熱平衡となる。従づて、例えば第２図のような封管中
でＺｎを拡散する場合には封管の内容積をＺｎの飽和蒸
気圧によつて満たす程度以上の量のＺｎ薄膜層１３を用
意してやることにより基本的に拡散源の量によらずに、
拡散速度と拡散層の濃度が温度のみによつて定まるＺｎ
の拡散を行なうことができ、Ｚｎ拡散の制御はきわめて
容易となる。しかもＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓ層１２の厚さ
はＺｎ薄膜層１３が分解する程度の厚みがあれば十分で
ある。すなわちたとえば５５０℃でＺｎの拡散を行なう
場合にはＺｎ薄膜層１３の厚みが１μｍならば１μｍ程
度のＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓ層１２を用意すればよい。現
在、ＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓを１０μ程度の厚さでＸを制
御して形成することはきわめて容易であり、第１図に示
すような拡散源を作ることはきわめて容易である。Ａｌ
ｘＧａｌ−ＸＡｓ層のＡｌ組成比ＸをＯから１まで変化
させたとき５５０℃で拡散した拡散層の平均濃度は２×
１０１０礪−３から４×１０１８ＣＴ！Ｌ−３の範囲で
変化させることは容易である。以上、この発明をＧａＡ
ｓへＺｎを拡散する場合にＡｌｘＧａｌ−ＸＡｓ層上に
Ｚｎ薄膜層を形成した拡散源を用いることによりＺｎ拡
散の速度と拡散層の濃度がＡｌ組成比ｘと温度のみで定
まり、基本的に拡散源の量に依らない、きわめて制御性
のよい拡散が得られる。
この発明はＧａＡｓへのＺｎの拡散に限ることなくすべ
てのｌ−Ｖ族あるいはｌ−族混晶系化合物に他の不純物
を拡散する場合にも適用できる。たとえばＧａＡｓを被
拡散材料と用いる代わりにＡｌｚＧａｌ−ＺＡｓを被拡
散材料とした場合にも前記ＧａＡｓへのＺｎ拡散に用い
た拡散源をそのまま用いることにより再現性の良いＺｎ
の拡散を行なうことができ、同様の効果が得られる。ま
たＺｎの酸化を防ぐため拡散源試料のＺｎ薄膜の上にさ
らにＡｕを厚さ０．３μｍ程度蒸着によつてつけておい
てもＺｎ拡散はＡｕあるなしに依存せず同様に行なわれ
る。
てのｌ−Ｖ族あるいはｌ−族混晶系化合物に他の不純物
を拡散する場合にも適用できる。たとえばＧａＡｓを被
拡散材料と用いる代わりにＡｌｚＧａｌ−ＺＡｓを被拡
散材料とした場合にも前記ＧａＡｓへのＺｎ拡散に用い
た拡散源をそのまま用いることにより再現性の良いＺｎ
の拡散を行なうことができ、同様の効果が得られる。ま
たＺｎの酸化を防ぐため拡散源試料のＺｎ薄膜の上にさ
らにＡｕを厚さ０．３μｍ程度蒸着によつてつけておい
てもＺｎ拡散はＡｕあるなしに依存せず同様に行なわれ
る。
これはＡｕの蒸気圧がＺｎのそれに較べ十分に低く、か
つ拡散源ＧａＡｓにＡｕがよくとけこみ拡散アンプル中
の雰囲気ガスに影響しないためと考えられる。以上説明
したように、この発明によれば拡散後の半導体材料表面
の状態が良好で、半導体材料中に化学量論的欠陥が生じ
ることなく、拡散深さ、拡散濃度が再現性良く、かつ拡
散速度、拡散濃度を広い範囲で容易に変化させることが
可能となる。
つ拡散源ＧａＡｓにＡｕがよくとけこみ拡散アンプル中
の雰囲気ガスに影響しないためと考えられる。以上説明
したように、この発明によれば拡散後の半導体材料表面
の状態が良好で、半導体材料中に化学量論的欠陥が生じ
ることなく、拡散深さ、拡散濃度が再現性良く、かつ拡
散速度、拡散濃度を広い範囲で容易に変化させることが
可能となる。
第１図はこの発明の実施例を説明するためのＧａＡｓへ
Ｚｎを拡散する場合に用いる拡散源の断面図であり、第
２図は拡散時に用いる閉管アンプルの構成を示す石英ア
ンプルの断面図である。
Ｚｎを拡散する場合に用いる拡散源の断面図であり、第
２図は拡散時に用いる閉管アンプルの構成を示す石英ア
ンプルの断面図である。
Claims (1)
- １ III−Ｖ族あるいはIII−Ｖ族混晶系化合物半導体材
料を被拡散材料とした不純物の拡散方法において、被拡
散材料とは別の位置に配置した拡散源としてすくなくと
も被拡散材料を構成するＶ族元素の一つを含み、かつ２
種類以上のIII族元素を含んだIII−Ｖ族混晶化合物の上
に拡散元素あるいは拡散元素を含んだ多層あるいは単層
薄膜を形成したものを用いることを特徴としたIII−Ｖ
族化合物あるいはIII−Ｖ混晶系化合物半導体への不純
物の拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15584377A JPS5917846B2 (ja) | 1977-12-23 | 1977-12-23 | ３↓−５化合物半導体への不純物の拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15584377A JPS5917846B2 (ja) | 1977-12-23 | 1977-12-23 | ３↓−５化合物半導体への不純物の拡散方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5487469A JPS5487469A (en) | 1979-07-11 |
| JPS5917846B2 true JPS5917846B2 (ja) | 1984-04-24 |
Family
ID=15614700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15584377A Expired JPS5917846B2 (ja) | 1977-12-23 | 1977-12-23 | ３↓−５化合物半導体への不純物の拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5917846B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0447010Y2 (ja) * | 1986-03-24 | 1992-11-06 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4022997B2 (ja) | 1998-07-29 | 2007-12-19 | 住友電気工業株式会社 | ３−５族化合物半導体結晶へのＺｎ拡散方法及び拡散装置 |
| JP4677732B2 (ja) * | 2004-04-08 | 2011-04-27 | 住友電気工業株式会社 | 真空封止装置、真空封止方法及び不純物拡散方法 |
| CN102544238B (zh) * | 2012-03-06 | 2014-05-07 | 英利能源（中国）有限公司 | 一种多晶硅硅片多重扩散的制造方法 |
-
1977
- 1977-12-23 JP JP15584377A patent/JPS5917846B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0447010Y2 (ja) * | 1986-03-24 | 1992-11-06 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5487469A (en) | 1979-07-11 |
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