JPS6278814A - 気相成長法 - Google Patents
気相成長法Info
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- JPS6278814A JPS6278814A JP21958785A JP21958785A JPS6278814A JP S6278814 A JPS6278814 A JP S6278814A JP 21958785 A JP21958785 A JP 21958785A JP 21958785 A JP21958785 A JP 21958785A JP S6278814 A JPS6278814 A JP S6278814A
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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、有機金属原料を用いたドープされたＧａＡｓ
半導体の熱分解気相成長方法に関する。
半導体の熱分解気相成長方法に関する。
ＧａＡｓは、近年半導体レーザー、ＦＦ、Ｔ、ＬＥＤ等
種々のデバイス用に開発が進められている。
種々のデバイス用に開発が進められている。
これらのデバイス用ＧａＡｓ結晶はクロライド法、ハイ
ドライド法、ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル成長法）
、ＬＰＥ法（液相エピタキシャル相成長法）により製作
されており、特にＭＯ−ＣＶＤ法は新しい量産法として
注目を集めている。
ドライド法、ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル成長法）
、ＬＰＥ法（液相エピタキシャル相成長法）により製作
されており、特にＭＯ−ＣＶＤ法は新しい量産法として
注目を集めている。
ＧａＡｓエピタキシャル結晶の製作にあたっては素子歩
留まりの観点から均一な膜厚と均一なキャリアー濃度を
有するエビクキシャル層が要求されている。
留まりの観点から均一な膜厚と均一なキャリアー濃度を
有するエビクキシャル層が要求されている。
しかしながら、従来のドーピング方法では、得られる結
晶の電子濃度は必ずしも均一ではなく、例えば特開５９
−１８１６１０号公報の第３図に見られるような不均一
なキャリアー濃度分布となる。
晶の電子濃度は必ずしも均一ではなく、例えば特開５９
−１８１６１０号公報の第３図に見られるような不均一
なキャリアー濃度分布となる。
これは一般のドーパントのドーピング効率が温度により
変化するために基板内温度変化によりキャリヤ濃度が変
動するためと考えられている。このことから温度変化の
影響を受は難いドーピング方法が要望されている。
変化するために基板内温度変化によりキャリヤ濃度が変
動するためと考えられている。このことから温度変化の
影響を受は難いドーピング方法が要望されている。
本発明は上記問題点に鑑み、ドーパントとしてドーピン
グ効率の温度特性の異なる２種以上のドーパントを同時
に使用し、ＭＯ−ＣＶＤ法により均一なキャリヤ濃度の
エビ層を形成するものである。
グ効率の温度特性の異なる２種以上のドーパントを同時
に使用し、ＭＯ−ＣＶＤ法により均一なキャリヤ濃度の
エビ層を形成するものである。
本発明の目的は、ドーパント単独使用に比べより良好な
キャリア濃度均一性を有する結晶を作成する方法を提供
することにある。
キャリア濃度均一性を有する結晶を作成する方法を提供
することにある。
本発明は存機金属原料を用いたＧａ’Ａｓの熱分解気相
成長法において、ドーパントとして温度変化に対するド
ーピング効率の変動が互いに逆方向となるドーパントの
組合せを用いることを特徴とする気相成長方法を提供す
る。
成長法において、ドーパントとして温度変化に対するド
ーピング効率の変動が互いに逆方向となるドーパントの
組合せを用いることを特徴とする気相成長方法を提供す
る。
以下、本発明について詳細に述べる。
第１図にＭＯ−ＣＶＤ法において使用される装置構成を
示す。装置はＡｓ原料供給部１、Ｇａ原ギ４供給部２．
ドーパント供給部３、キャリアガス供給部４と反応部５
及び、排気部６から構成される。Ａｓ原料は一般的には
Ａ ｓ ＩＩ ｙが用いられており、Ａ３１（３ガスボ
ンベ７から減圧弁８を介し、マスフローコントローラー
９．により流量調整し反応部５にフィードさせる。 Ｇ
ａ原料としてはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）が一般的
であるがトリエチルガリウム（ＴＥＧ） も使用できる
。
示す。装置はＡｓ原料供給部１、Ｇａ原ギ４供給部２．
ドーパント供給部３、キャリアガス供給部４と反応部５
及び、排気部６から構成される。Ａｓ原料は一般的には
Ａ ｓ ＩＩ ｙが用いられており、Ａ３１（３ガスボ
ンベ７から減圧弁８を介し、マスフローコントローラー
９．により流量調整し反応部５にフィードさせる。 Ｇ
ａ原料としてはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）が一般的
であるがトリエチルガリウム（ＴＥＧ） も使用できる
。
これらは、いずれも常温で液体であるため供給にあたっ
ては、マスフローコントローラー１０により流量制御さ
れたキャリアガスをＧａ原料を充填したバブラー１１に
送り込み、原料蒸気を含ませて反応部５にフィードする
。
ては、マスフローコントローラー１０により流量制御さ
れたキャリアガスをＧａ原料を充填したバブラー１１に
送り込み、原料蒸気を含ませて反応部５にフィードする
。
フィード量は、キャリアガス流量及び、バブラーを納め
た恒温槽１２の温度で決まる原料蒸気圧により規定され
る。
た恒温槽１２の温度で決まる原料蒸気圧により規定され
る。
本発明において使用するドーパントとしてはドーピング
効率の温度特性の異なるドーパント、即ち、温度変化に
対するドーピング効率の変動が互いに逆方向となるドー
パントの組合せを用いる。具体的にはドーピング効率が
温度に対し正の関係を存するドーパント（以下圧ドーパ
ントと称する）とドーピング効率が温度に対し負の関係
を有するドーパント（以下負ドーパントと称する）を組
合せて使用することを特徴とする。
効率の温度特性の異なるドーパント、即ち、温度変化に
対するドーピング効率の変動が互いに逆方向となるドー
パントの組合せを用いる。具体的にはドーピング効率が
温度に対し正の関係を存するドーパント（以下圧ドーパ
ントと称する）とドーピング効率が温度に対し負の関係
を有するドーパント（以下負ドーパントと称する）を組
合せて使用することを特徴とする。
正ドーパントとしてはｎ型ドーパントではシラン、テト
ラメチルスズ及びゲルマン、ｎ型ドーパントではジメチ
ルへリリウム等が例示される。負ドーパントとしてはｎ
型ドーパントでは硫化水素、セレン化水素、ｎ型ドーパ
ントではジエチル亜鉛及びジメチル亜鉛等が例示される
。
ラメチルスズ及びゲルマン、ｎ型ドーパントではジメチ
ルへリリウム等が例示される。負ドーパントとしてはｎ
型ドーパントでは硫化水素、セレン化水素、ｎ型ドーパ
ントではジエチル亜鉛及びジメチル亜鉛等が例示される
。
これらはいずれもガス希釈ボンベ１３．１４からそれぞ
れ減圧弁１５．１６を介し、マスフローコントローラー
１７．１８で流量調整し、反応部ヘフィードする。キャ
リアガスとしてはＮ２が主に用いられているが、Ｎ２．
Ａｒ＋ ｌｌｅ等を単独または混合して用いることも
できる。１］２についてハ精製器■９からマスフローコ
ントローラー２０で流量調整し、上記各原料ガスと共に
反応部５へ輸送される。
れ減圧弁１５．１６を介し、マスフローコントローラー
１７．１８で流量調整し、反応部ヘフィードする。キャ
リアガスとしてはＮ２が主に用いられているが、Ｎ２．
Ａｒ＋ ｌｌｅ等を単独または混合して用いることも
できる。１］２についてハ精製器■９からマスフローコ
ントローラー２０で流量調整し、上記各原料ガスと共に
反応部５へ輸送される。
反応部５は、石英製反応管２１とサセプター２２、サセ
プター加熱用高周波ワークコイル２３から構成される。
プター加熱用高周波ワークコイル２３から構成される。
ガス供給部から輸送された原料ガスはサセプター２２上
に置かれた基板２４付近で加熱分解され、基板２４上で
エピタキシャル成長を生じる。
に置かれた基板２４付近で加熱分解され、基板２４上で
エピタキシャル成長を生じる。
廃ガスは排気口２５から排気部６に排出される。反応部
５は一般的には、第１図に示した縦型炉の他、横型バレ
ル型などがあり、また反応管を水冷する場合もある。ま
た、加熱も高周波加熱の他、赤外輻射加熱、抵抗加熱法
等を採用することがでいる。
５は一般的には、第１図に示した縦型炉の他、横型バレ
ル型などがあり、また反応管を水冷する場合もある。ま
た、加熱も高周波加熱の他、赤外輻射加熱、抵抗加熱法
等を採用することがでいる。
反応パラメーターとしては、温度、Ｇａ原料フィード量
、Ａｓ原料／Ｇａ原料比、流速等がある。
、Ａｓ原料／Ｇａ原料比、流速等がある。
通常、成長温度が５００〜８００℃、Ｇａ原料のＴＭＧ
が１０−３〜１’Ｏ−’ｍｏｌ／ｍｉｎ、 Ａｓ１ｌ：
＋／ＴＭＧモル比が５〜２００、フィードガス全流量が
３〜２Ｑ Ｊ／ｍｉｎの範囲で良好な結晶性を有するＧ
ａＡｓエピタキシャル層が得られている。
が１０−３〜１’Ｏ−’ｍｏｌ／ｍｉｎ、 Ａｓ１ｌ：
＋／ＴＭＧモル比が５〜２００、フィードガス全流量が
３〜２Ｑ Ｊ／ｍｉｎの範囲で良好な結晶性を有するＧ
ａＡｓエピタキシャル層が得られている。
以上述べた装置及び反応条件において正のドーパントと
してＨ，Ｓを添加したときのエピタキシャル層の電子濃
度分布を、へ１電極を有するンヨソトキーダイオードを
ウェハー面上に形成し、そのＣ−Ｖ特性から測定した結
果第２図に示すように不均一な分布が生じた。（第２図
実験条件等については、後の比較例１で述べる。）この
ようなＨｚＳ使用の際の電子濃度不均一の原因について
は、ウェハー面内の温度の不均一が考えられている。
してＨ，Ｓを添加したときのエピタキシャル層の電子濃
度分布を、へ１電極を有するンヨソトキーダイオードを
ウェハー面上に形成し、そのＣ−Ｖ特性から測定した結
果第２図に示すように不均一な分布が生じた。（第２図
実験条件等については、後の比較例１で述べる。）この
ようなＨｚＳ使用の際の電子濃度不均一の原因について
は、ウェハー面内の温度の不均一が考えられている。
本発明においては、正ドーパント、負ドーパントの混合
比はドーパント種類によって変わるので各ドーパントの
温度特性を考慮して適宜決定すればよい。例えば負ドー
パントとして硫化水素（１１□Ｓ）、正ドーパントとし
てテトラメチルスズ（（Ｃ１ｌｉ） ａｓｎ ）を用い
る場合、（Ｃｆ１３）ｓｓｎをＩＩ ｚ Ｓ に対し、
好ましくはｍｏｌ比にして１１５００００〜ｌ／１００
の範囲で添加することによりキャリア４度の面内均一性
が改善される。より好ましくは１／１００００〜１／４
００の範囲である。
比はドーパント種類によって変わるので各ドーパントの
温度特性を考慮して適宜決定すればよい。例えば負ドー
パントとして硫化水素（１１□Ｓ）、正ドーパントとし
てテトラメチルスズ（（Ｃ１ｌｉ） ａｓｎ ）を用い
る場合、（Ｃｆ１３）ｓｓｎをＩＩ ｚ Ｓ に対し、
好ましくはｍｏｌ比にして１１５００００〜ｌ／１００
の範囲で添加することによりキャリア４度の面内均一性
が改善される。より好ましくは１／１００００〜１／４
００の範囲である。
また、負ドーパントとしてセレン化水素を用いた場合、
正ドーパントのテトラメチルスズの添加量はセレン化水
素に対し１１５００〜１／１の範囲が好ましい。
正ドーパントのテトラメチルスズの添加量はセレン化水
素に対し１１５００〜１／１の範囲が好ましい。
以下、実施例及び比較例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれらにより限定されるものではな
い。
明するが、本発明はこれらにより限定されるものではな
い。
実施例１
第１図に示した装置により６５０℃でＧａＡｓの成長を
行った。この時の原料フィード量はＴＭＧ。
行った。この時の原料フィード量はＴＭＧ。
３．３５ Ｘ １０−’１Ｉｌｏｌ／ｍｉｎ、 ＡｓＨ
３−６，７０Ｘ １０−’＋ｏｌ／ｌｌｌ１ｎ 。
３−６，７０Ｘ １０−’＋ｏｌ／ｌｌｌ１ｎ 。
ドーパントフィード量は１ｌｚｓ＝４．４６ Ｘ １０
−’１ｄｏｌ／１Ｉｌｉｎ、（ＧＨｚ）＜Ｓｎ＝ ４．
４６ Ｘ １０−盲’ｏ＋ｏｌ／ｌｌ１ｉｎ、キャリア
ガス流量は９Ａ／１ＩＩｉｎである。尚、成長温度はサ
セプター内部に挿入した熱電対により測定した値を用い
た。基板としては２インチ径のＣｒ−０ドープ半絶縁性
Ｇ８＾Ｓ単結晶ウエーハを脱脂、洗浄、エツチングして
用いた。成長時間２ｈｒで上記条件下で約６μｌｌｌＮ
−のエピタキシャル層が得られた。成長後、炉より取り
出しなウェーハの全面に直径５００μｌの円型ＡＩパタ
ーンを蒸着し、ショットキー電極とし、ウェーハ周辺及
び裏面にＩｎ−５口合金を塗付、アロイしてオーミック
対向電極を形成しショトキ−ダイオードとした。
−’１ｄｏｌ／１Ｉｌｉｎ、（ＧＨｚ）＜Ｓｎ＝ ４．
４６ Ｘ １０−盲’ｏ＋ｏｌ／ｌｌ１ｉｎ、キャリア
ガス流量は９Ａ／１ＩＩｉｎである。尚、成長温度はサ
セプター内部に挿入した熱電対により測定した値を用い
た。基板としては２インチ径のＣｒ−０ドープ半絶縁性
Ｇ８＾Ｓ単結晶ウエーハを脱脂、洗浄、エツチングして
用いた。成長時間２ｈｒで上記条件下で約６μｌｌｌＮ
−のエピタキシャル層が得られた。成長後、炉より取り
出しなウェーハの全面に直径５００μｌの円型ＡＩパタ
ーンを蒸着し、ショットキー電極とし、ウェーハ周辺及
び裏面にＩｎ−５口合金を塗付、アロイしてオーミック
対向電極を形成しショトキ−ダイオードとした。
キャリア濃度はこのダイオードのＣ−■測定により求め
た。得られたキャリア濃度の直径方向分布を第２図（ａ
）に示す。この時のキャリア濃度の平均値に対する標準
偏差率は１．１％であった。
た。得られたキャリア濃度の直径方向分布を第２図（ａ
）に示す。この時のキャリア濃度の平均値に対する標準
偏差率は１．１％であった。
比較例１
（Ｃ１１３）４Ｓｎを使用しないという点以外は、実施
例１と同一条件下でＨ２Ｓのみでドーピン“グした時の
キャリア濃度分布測定結果を第２図（ｂ）に示すこの時
のキャリア濃度の平均値に対する標準偏差率は８．０％
であった。
例１と同一条件下でＨ２Ｓのみでドーピン“グした時の
キャリア濃度分布測定結果を第２図（ｂ）に示すこの時
のキャリア濃度の平均値に対する標準偏差率は８．０％
であった。
比較例２
ドーピング剤として（Ｃｔｌｉ）ｔｓｎを８．９３ Ｘ
１０−”ｍｏｌ／ｍｉｎ添加する以外は、実施例１と
同一条件下で成長を行なった。得られた結晶のキャリア
濃度分布測定結果を第２図（ｃ）に示す。この時のキャ
リア濃度の平均値に対する標準偏差値は８．１％であっ
た。
１０−”ｍｏｌ／ｍｉｎ添加する以外は、実施例１と
同一条件下で成長を行なった。得られた結晶のキャリア
濃度分布測定結果を第２図（ｃ）に示す。この時のキャ
リア濃度の平均値に対する標準偏差値は８．１％であっ
た。
実施例２
温度７００°Ｃとした以外は実施例１と同一条件下で成
長を行った。この時のキャリア濃度分布を第３図（ａ）
に示す。この時のキャリア濃度の平均値に対する標準偏
差率は３．９％であった。
長を行った。この時のキャリア濃度分布を第３図（ａ）
に示す。この時のキャリア濃度の平均値に対する標準偏
差率は３．９％であった。
実施例３
温度６００℃とした以外は実施例１と同一条件下で成長
を行った。この時のキャリア濃度分布を第３図（ｂ）に
示す。キャリア濃度標準偏差率は６．３％であった。
を行った。この時のキャリア濃度分布を第３図（ｂ）に
示す。キャリア濃度標準偏差率は６．３％であった。
実施例４
Ａ ｓ ＩＩ ｘを１．３４ Ｘ １０−３ａ＋ｏｌ／
＋ｉｎ とした以外は実施例１と同条件下で成長を行っ
た。この時のキャリア濃度分布を第３図（Ｃ）に示す。
＋ｉｎ とした以外は実施例１と同条件下で成長を行っ
た。この時のキャリア濃度分布を第３図（Ｃ）に示す。
キャリア濃度標準偏差率は２．４％であった。
実施例５
キャリアガス流量を６１／１Ｉｌｉｎとした以外は実施
例１と同条件下で成長を行った。この時のキャリア濃度
分布を第３図（ｄ）に示す。この時のキャリア濃度標準
偏差率は３．８％であった。
例１と同条件下で成長を行った。この時のキャリア濃度
分布を第３図（ｄ）に示す。この時のキャリア濃度標準
偏差率は３．８％であった。
比較例３
（ｃｌ（３）ｔｓｎをドーピングしないという点以外は
、実施例５と同一条件でＩＩ ２５のみをドーピングし
、成長を行った。この時のキャリア濃度分布を第３図（
ｅ）に示す。この時のキャリア濃度標準偏差率は８．６
％であった。
、実施例５と同一条件でＩＩ ２５のみをドーピングし
、成長を行った。この時のキャリア濃度分布を第３図（
ｅ）に示す。この時のキャリア濃度標準偏差率は８．６
％であった。
以上、説明したごとく、本発明によるとキャリア濃度に
おいて均一なエピタキシャルＧａＡｓ成長膜が得られ、
その工業的利用価値は極めて大きい。
おいて均一なエピタキシャルＧａＡｓ成長膜が得られ、
その工業的利用価値は極めて大きい。
第１図はＭＯ−ＣＶＤ装置の概略図であり、４、第２お
よび３図は本発明の実施例および比較例により得られた
エビウェハーのキャリア濃度の直径方向の分布を示す図
である。 １−・・・Ａｓ原料供給部、２−・・・Ｇａ原料供給部
、３ ・・−・ ドーパント供給部、４ ・−・−キャ
リアガス供給部、５ ・−・反応部 基１図 ケエハー中ｎ９４＋ゝらの距維（ｍｍ）第 ２図 届３ ロ
よび３図は本発明の実施例および比較例により得られた
エビウェハーのキャリア濃度の直径方向の分布を示す図
である。 １−・・・Ａｓ原料供給部、２−・・・Ｇａ原料供給部
、３ ・・−・ ドーパント供給部、４ ・−・−キャ
リアガス供給部、５ ・−・反応部 基１図 ケエハー中ｎ９４＋ゝらの距維（ｍｍ）第 ２図 届３ ロ
Claims (1)
- 有機金属原料を用いたＧａＡｓの熱分解気相成長法にお
いて、ドーパントとして温度変化に対するドーピング効
率の変動が互いに逆方向となるドーパントの組合せを用
いることを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60219587A JPH06101434B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 気相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60219587A JPH06101434B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 気相成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6278814A true JPS6278814A (ja) | 1987-04-11 |
| JPH06101434B2 JPH06101434B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=16737868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60219587A Expired - Lifetime JPH06101434B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 気相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101434B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5116784A (en) * | 1990-11-30 | 1992-05-26 | Tokyo Electron Limited | Method of forming semiconductor film |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58140400A (ja) * | 1982-02-16 | 1983-08-20 | Toshiba Corp | 砒化ガリウム気相成長方法 |
| JPS60219588A (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-02 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 原子炉の溶融炉心物質保持装置 |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP60219587A patent/JPH06101434B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58140400A (ja) * | 1982-02-16 | 1983-08-20 | Toshiba Corp | 砒化ガリウム気相成長方法 |
| JPS60219588A (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-02 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 原子炉の溶融炉心物質保持装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5116784A (en) * | 1990-11-30 | 1992-05-26 | Tokyo Electron Limited | Method of forming semiconductor film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06101434B2 (ja) | 1994-12-12 |
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