JPS6255922A - ３−５族化合物半導体の気相成長方法 - Google Patents
３−５族化合物半導体の気相成長方法Info
- Publication number
- JPS6255922A JPS6255922A JP19701485A JP19701485A JPS6255922A JP S6255922 A JPS6255922 A JP S6255922A JP 19701485 A JP19701485 A JP 19701485A JP 19701485 A JP19701485 A JP 19701485A JP S6255922 A JPS6255922 A JP S6255922A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group iii
- compound semiconductor
- metal
- group
- growth
- Prior art date
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- Pending
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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】
（産業上の利用分野〕
本発明は、■−ｖ族化合物半導体の高い低効率を有する
エピタキシャル層を制御性良く得る気相成長方法に関す
る。
エピタキシャル層を制御性良く得る気相成長方法に関す
る。
近年、■−Ｖ族化合物半導体、例えばＧａＡｇ、 ｌｎ
Ｐ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。この場合、高い抵抗率を有する半導体エピタキ
シャル層を制御性良く得ることができれば、新しい構造
を有する半導体デバイスを実現でき、またその特性向上
につながる。例えば半導体レーザ等において高抵抗層は
電流ブロック層として寄与するため電流狭さく構造など
に有効に利用できる。
Ｐ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。この場合、高い抵抗率を有する半導体エピタキ
シャル層を制御性良く得ることができれば、新しい構造
を有する半導体デバイスを実現でき、またその特性向上
につながる。例えば半導体レーザ等において高抵抗層は
電流ブロック層として寄与するため電流狭さく構造など
に有効に利用できる。
従来、気相成長法によって高い抵抗率を有するエピタキ
シャル層を成長する方法として以下の探ならのが試みら
れている。
シャル層を成長する方法として以下の探ならのが試みら
れている。
（１） 半導体結晶中にＦｅ、 Ｃ，等深い不純物レ
ベルを形成する様な不純物を添加する方法（例えば、ジ
ャーナル、ｔｙ、ｘレクトυケミカル、ソサイエティ）
（Ｊ、ＥＬ ｅｃｔｒｏｃｂｅｍ、Ｓ。
ベルを形成する様な不純物を添加する方法（例えば、ジ
ャーナル、ｔｙ、ｘレクトυケミカル、ソサイエティ）
（Ｊ、ＥＬ ｅｃｔｒｏｃｂｅｍ、Ｓ。
ｃ、）１２４巻、１９７７年、１６３５−１６４０ペー
ジ〉 （２） 半導体エピタキシャル層の伝導型（口型ある
いは口型）に補償を与える不純物を添加する方法。
ジ〉 （２） 半導体エピタキシャル層の伝導型（口型ある
いは口型）に補償を与える不純物を添加する方法。
」二連した（１）のＦｅ、 Ｃ，等の不純物を添加する
方法は、半導体結晶中にＦｅ、 Ｃ，に関する深いレベ
ルを形成させ、電子や正孔に対する捕獲中心とすること
によって高い抵抗率を得ようとするものである。具体的
には反応系の成長領域よりも上流側にＦ、、、 Ｃ，、
等のメタルを置き、キャリアガスによってその飽和蒸気
圧骨だけを成長雰囲気に導入する方法、あるいはハロゲ
ン化水素との反応によってハロゲン化合物として導入す
る方法がある。しかしながら、Ｆｅ、 Ｃ，等は飽和蒸
気圧が低く、またハロゲン化水素との反応率が低いため
ハロゲン化合物か得に＜＜、十分に高い抵抗率を有する
半導体エピタキシャル層を得ることは困難である。さら
に、Ｆｅ、 Ｃ，等の添加は反応系を汚染するので高純
度の半導体結晶成長と併用することは困難である。
方法は、半導体結晶中にＦｅ、 Ｃ，に関する深いレベ
ルを形成させ、電子や正孔に対する捕獲中心とすること
によって高い抵抗率を得ようとするものである。具体的
には反応系の成長領域よりも上流側にＦ、、、 Ｃ，、
等のメタルを置き、キャリアガスによってその飽和蒸気
圧骨だけを成長雰囲気に導入する方法、あるいはハロゲ
ン化水素との反応によってハロゲン化合物として導入す
る方法がある。しかしながら、Ｆｅ、 Ｃ，等は飽和蒸
気圧が低く、またハロゲン化水素との反応率が低いため
ハロゲン化合物か得に＜＜、十分に高い抵抗率を有する
半導体エピタキシャル層を得ることは困難である。さら
に、Ｆｅ、 Ｃ，等の添加は反応系を汚染するので高純
度の半導体結晶成長と併用することは困難である。
また、（２）の伝導型に補償を与える不純物を添加する
方法は、ドナー不純物とアクセプター不純物が共存し、
なおかつその密度がほぼ等しい場合に電気伝導的には真
性に似たものを生ずるため抵抗率が高くなることを利用
したものである。このため本来の半導体の伝導型からの
逆の伝導型に反転するごく狭い領域での現象であるので
成長方法においてその制御性、再現性が問題となる。現
状の気相成長方法では補償性を利用して高い抵抗率を有
する半導体エピタキシャル層の形成は技術的に困難であ
る。しかしながら、この（２）の方法は反応系の汚染と
いった問題を考えれば、Ｆｅ、 Ｃ，等の不純物を添加
する（１）の方法はどは深刻でない。
方法は、ドナー不純物とアクセプター不純物が共存し、
なおかつその密度がほぼ等しい場合に電気伝導的には真
性に似たものを生ずるため抵抗率が高くなることを利用
したものである。このため本来の半導体の伝導型からの
逆の伝導型に反転するごく狭い領域での現象であるので
成長方法においてその制御性、再現性が問題となる。現
状の気相成長方法では補償性を利用して高い抵抗率を有
する半導体エピタキシャル層の形成は技術的に困難であ
る。しかしながら、この（２）の方法は反応系の汚染と
いった問題を考えれば、Ｆｅ、 Ｃ，等の不純物を添加
する（１）の方法はどは深刻でない。
なぜならば補償を与える様な不純物はほとんどが半導体
結晶中では浅い不純物レベルを形成するため、通常では
ほとんどイオン化しておりさらには捕獲中心となる様な
レベルは形成しないからである。
結晶中では浅い不純物レベルを形成するため、通常では
ほとんどイオン化しておりさらには捕獲中心となる様な
レベルは形成しないからである。
以上のように、補償性を利用した高い抵抗率を有するエ
ピタキシャル層の成長方法は、反応系をより高純度に保
持したまま成長できるという利点があるが、伝導型が反
転するごく狭い領域での現象を利用しているためその制
御性、再現性といった点で問題があった。
ピタキシャル層の成長方法は、反応系をより高純度に保
持したまま成長できるという利点があるが、伝導型が反
転するごく狭い領域での現象を利用しているためその制
御性、再現性といった点で問題があった。
［発明の目的〕
本発明の目的は、この様な欠点を除去しＩ−Ｖ族化合物
半導体において特に本来の伝導型に補償を与える様な不
純物を添加することによって、高い抵抗率を有する半導
体エピタキシャル層を得る■−■族化合物半導体の気相
成長方法を提供することにある。 ゛ 〔発明の構成） 本発明のＩ−Ｖ族化合物半導体の気相成長方法は、■族
元素とＶ族元素との化合物半導体を表面に成長させる基
板を反応室内の成長領域に置き、■族元素を反応室内の
原料供給室に置き、この原料供給室に導いたハロゲン化
水素と■族元素との反応により生じたハロゲン化■族元
素を成長領域に供給し、一方外部から成長領域にＶ族元
素の化合物ガスを供給して行なう［−Ｖ族化合物半導体
の成長方法において、原料供給室を二つの室に分けて、
第一室に■族元素のみを、そして第二室には化合物半導
体の伝導型（口型あるいは口型）に補償を与える不純物
元素を添加した■族元素を配置してそれぞれハロゲン化
水素と■族元素とを反応させ生じたハロゲン化■族元素
を成長領域に供給するようにしたことを特徴とする。
半導体において特に本来の伝導型に補償を与える様な不
純物を添加することによって、高い抵抗率を有する半導
体エピタキシャル層を得る■−■族化合物半導体の気相
成長方法を提供することにある。 ゛ 〔発明の構成） 本発明のＩ−Ｖ族化合物半導体の気相成長方法は、■族
元素とＶ族元素との化合物半導体を表面に成長させる基
板を反応室内の成長領域に置き、■族元素を反応室内の
原料供給室に置き、この原料供給室に導いたハロゲン化
水素と■族元素との反応により生じたハロゲン化■族元
素を成長領域に供給し、一方外部から成長領域にＶ族元
素の化合物ガスを供給して行なう［−Ｖ族化合物半導体
の成長方法において、原料供給室を二つの室に分けて、
第一室に■族元素のみを、そして第二室には化合物半導
体の伝導型（口型あるいは口型）に補償を与える不純物
元素を添加した■族元素を配置してそれぞれハロゲン化
水素と■族元素とを反応させ生じたハロゲン化■族元素
を成長領域に供給するようにしたことを特徴とする。
本発明は上述の構成をとる事により従来技術の問題点を
解決した。従来技術では補償性を利用した高い抵抗率を
有する半導体エピタキシャル層の形成は反応系の汚染と
いった面ではＦｅ、 Ｃ，等の不純物を添加する方法よ
りもすぐれていたが、伝導型が反転するごく狭い領域で
の現象を利用しているため、制御性及び再現性といった
面で技術的に困難であった。本発明では■族元素のメタ
ルのみと本来の半導体の伝導型に補償を与える様な不純
物を添加した■族元素のメタルを各々の原料供給室に置
くことにより、■族原料の輸送に関与する各々のハロゲ
ン化水素の流量及び■族元素のメタル中の補償性不純ｌ
ｆｉ度を適格化することによって伝導型が反転する領域
が制御しやすくなる。このため補償性に起因する高い抵
抗率を有する半導体エピタキシャル層が制御性、再現性
良く得ることが可能になる。
解決した。従来技術では補償性を利用した高い抵抗率を
有する半導体エピタキシャル層の形成は反応系の汚染と
いった面ではＦｅ、 Ｃ，等の不純物を添加する方法よ
りもすぐれていたが、伝導型が反転するごく狭い領域で
の現象を利用しているため、制御性及び再現性といった
面で技術的に困難であった。本発明では■族元素のメタ
ルのみと本来の半導体の伝導型に補償を与える様な不純
物を添加した■族元素のメタルを各々の原料供給室に置
くことにより、■族原料の輸送に関与する各々のハロゲ
ン化水素の流量及び■族元素のメタル中の補償性不純ｌ
ｆｉ度を適格化することによって伝導型が反転する領域
が制御しやすくなる。このため補償性に起因する高い抵
抗率を有する半導体エピタキシャル層が制御性、再現性
良く得ることが可能になる。
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。
する。
第１図は本発明の一実施例の気相成長方法を説明するた
めの断面図である。成長はハイドライド気相成長方法に
もとづくもので、Ｉｎｐの■−ｖ族化合物半導体の成長
例を示している。各々の原料供給室１および２にはＩｎ
にＺ、１を添加したメタル５が置かれており、各メタル
は導入管６，７を通して外部から導入されるＨＣ，／ガ
ス９．１０と反応して、ＩｏはＩ。ｃｉの塩ｆヒ物ガス
になり、１１．もＺｎＣ，／ン等の塩化物ガスになって
成長領域３に供給される。
めの断面図である。成長はハイドライド気相成長方法に
もとづくもので、Ｉｎｐの■−ｖ族化合物半導体の成長
例を示している。各々の原料供給室１および２にはＩｎ
にＺ、１を添加したメタル５が置かれており、各メタル
は導入管６，７を通して外部から導入されるＨＣ，／ガ
ス９．１０と反応して、ＩｏはＩ。ｃｉの塩ｆヒ物ガス
になり、１１．もＺｎＣ，／ン等の塩化物ガスになって
成長領域３に供給される。
また導入管８からはｐＨ３ガス１１か導入され熱分解に
よってＰ４として供給される。ここで次の（１）式に示
す反応によって基板ホルダー１３にセ・７１−されたＩ
ｎＰ基板基板上２上、、Ｐのエピタキシャル層が形成さ
れる。
よってＰ４として供給される。ここで次の（１）式に示
す反応によって基板ホルダー１３にセ・７１−されたＩ
ｎＰ基板基板上２上、、Ｐのエピタキシャル層が形成さ
れる。
本実施例においてメタル５に添加されているＺ、。
は、１．、Ｐ結晶中でｐ型不純物としてとりこまれるこ
とが知られている。本来ハイドライドＶＰＥ法によって
得られるＩ。Ｐエピタキシャル層はｎ型の伝導性を持つ
ことが一般的であり、ｌｏの様なｐ型不純物は補償効果
を持つ、二とになる。
とが知られている。本来ハイドライドＶＰＥ法によって
得られるＩ。Ｐエピタキシャル層はｎ型の伝導性を持つ
ことが一般的であり、ｌｏの様なｐ型不純物は補償効果
を持つ、二とになる。
本実施例において、成長条件は、成長温度が〜６５０℃
、原料供給用■族メタルの温度が〜９００℃である。ガ
ス流量は、キャリアガスＨ２を含めた全ガスで流量２ノ
／ｍｉｎ、ＨＣｊ’ガス９の流量は５ｃｃ ７” ｎｉ
ｎ、 Ｖ族原料ガスであるＰＨ３ガスの流量はＩＱｃｃ
／ｍｉｎに固定してＨＣ１ガス１０の流量を変化させ最
も高い抵抗率を有する最適条件を求めた。
、原料供給用■族メタルの温度が〜９００℃である。ガ
ス流量は、キャリアガスＨ２を含めた全ガスで流量２ノ
／ｍｉｎ、ＨＣｊ’ガス９の流量は５ｃｃ ７” ｎｉ
ｎ、 Ｖ族原料ガスであるＰＨ３ガスの流量はＩＱｃｃ
／ｍｉｎに固定してＨＣ１ガス１０の流量を変化させ最
も高い抵抗率を有する最適条件を求めた。
またメタル５中のＺｎ濃度は５％である。
第２図には実施例に示した成長条件において、メタル５
と反応するＨＣノガス１０の流量に対して得られたＩｎ
Ｐエピタキシャル層の比抵抗値を示している９評価は、
ｎ”ｌｎＰ基板上に高抵抗エピタキシャル層及びｎ゛エ
ピタキシヤル層順次成長させ、Ｉ−Ｖ特性より比抵抗を
推定した。これよりほぼＩ（Ｃ，ｉ！カス１０が３ｃ：
ｃ／ｍｉｎの流量で１０３Ω・ｃｈｉ以上の比抵抗が得
られていることが分り、かつその再現性は良好であった
。
と反応するＨＣノガス１０の流量に対して得られたＩｎ
Ｐエピタキシャル層の比抵抗値を示している９評価は、
ｎ”ｌｎＰ基板上に高抵抗エピタキシャル層及びｎ゛エ
ピタキシヤル層順次成長させ、Ｉ−Ｖ特性より比抵抗を
推定した。これよりほぼＩ（Ｃ，ｉ！カス１０が３ｃ：
ｃ／ｍｉｎの流量で１０３Ω・ｃｈｉ以上の比抵抗が得
られていることが分り、かつその再現性は良好であった
。
以上説明した様に本発明によれば、■族元素のみのメタ
ルと、本来の半導体の伝導型に補償を与える様な不純物
を添加した■族元素のメタルを共存させることによって
、伝導型が反転する領域の制御が容易になり、最適な成
長条件のもとて補償効果による高い抵抗率を有するＩＩ
Ｉ−Ｖ族化き物量導体のエピタキシャル層を形成するこ
とが可能である。
ルと、本来の半導体の伝導型に補償を与える様な不純物
を添加した■族元素のメタルを共存させることによって
、伝導型が反転する領域の制御が容易になり、最適な成
長条件のもとて補償効果による高い抵抗率を有するＩＩ
Ｉ−Ｖ族化き物量導体のエピタキシャル層を形成するこ
とが可能である。
第１図は、本発明の一実施例を説明するための概略構成
図、第２図は本発明によって得られるＩ。 Ｐエピタキシャル層の比抵抗値をＨＣズガス１０の流量
に対してプロ・：、？−したちのである７１．２・・原
！＋供給室、３・・・成長領域、４・・・１．メタル、
５・・・１．を添加したＩｎメタル、ｂ、７．８導入管
、９，１０・・・１（にノガスとＨ２ガス、１１・・・
Ｐ（１３ガスと１１□ガス、１２・・・１．Ｐ基板、１
３・・・基板ホルダー。 第 １ 回 Ｚ−ｔシ黍加り仁ＩｎノフルＹ反ｉｆろＨｔｉガ’７−
（１） ＆’Ｊｔ （”／ｙｎｔ’ｎ ）Ｐ２１
！Ｉ
図、第２図は本発明によって得られるＩ。 Ｐエピタキシャル層の比抵抗値をＨＣズガス１０の流量
に対してプロ・：、？−したちのである７１．２・・原
！＋供給室、３・・・成長領域、４・・・１．メタル、
５・・・１．を添加したＩｎメタル、ｂ、７．８導入管
、９，１０・・・１（にノガスとＨ２ガス、１１・・・
Ｐ（１３ガスと１１□ガス、１２・・・１．Ｐ基板、１
３・・・基板ホルダー。 第 １ 回 Ｚ−ｔシ黍加り仁ＩｎノフルＹ反ｉｆろＨｔｉガ’７−
（１） ＆’Ｊｔ （”／ｙｎｔ’ｎ ）Ｐ２１
！Ｉ
Claims (1)
- III族元素とＶ族元素との化合物半導体を表面に成長
させる基板を反応室内の成長領域に置き、前記III族元
素を前記反応室内の原料供給室に置き、この原料供給室
に導いたハロゲン化水素と前記III族元素との反応によ
り生じたハロゲン化III族元素化合物を前記成長領域に
供給し、外部から前記成長領域に前記Ｖ族元素の化合物
ガスを供給して行うIII−Ｖ族化合物半導体の成長方法
において、前記原料供給室を二つの室にわけ、第一室に
III族元素のみを、そして第二室には化合物半導体の伝
導型（ｎ型あるいはｐ型）に補償を与える不純物元素を
添加したIII族元素を配置し、それぞれハロゲン化水素
と反応させ、生じたハロゲン化III族元素化合物を成長
領域に供給することを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導
体の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19701485A JPS6255922A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | ３−５族化合物半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19701485A JPS6255922A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | ３−５族化合物半導体の気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6255922A true JPS6255922A (ja) | 1987-03-11 |
Family
ID=16367345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19701485A Pending JPS6255922A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | ３−５族化合物半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6255922A (ja) |
-
1985
- 1985-09-05 JP JP19701485A patent/JPS6255922A/ja active Pending
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