JPS6278815A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
- Publication number
- JPS6278815A JPS6278815A JP21958885A JP21958885A JPS6278815A JP S6278815 A JPS6278815 A JP S6278815A JP 21958885 A JP21958885 A JP 21958885A JP 21958885 A JP21958885 A JP 21958885A JP S6278815 A JPS6278815 A JP S6278815A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- raw material
- carrier concentration
- type dopant
- silane
- growth
- Prior art date
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- Granted
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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ｎ型ドープされたＧａ
Ａｓ半導体の熱分解気相成長方法に関する。
Ａｓ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、ＦＥＴ、ＬＥＤ等種
々のデバイス用に開発が進められている。
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成長法）、ＭＯ−ＣＶ
Ｄ法（有機金属熱分解気相成長法）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成長法）、ＭＯ−ＣＶ
Ｄ法（有機金属熱分解気相成長法）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
有するエピタキシャル層が要求されている。例えば、超
高周波ＦＥＴ用エピタキシャル層では一定の電子濃度を
存するｎ型活性層をきわめて均一にウェハー全面に形成
する必要がある。ｎ型層を形成するためには、種々のｎ
型ドーパントを結晶成長の際に添加する。
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
有するエピタキシャル層が要求されている。例えば、超
高周波ＦＥＴ用エピタキシャル層では一定の電子濃度を
存するｎ型活性層をきわめて均一にウェハー全面に形成
する必要がある。ｎ型層を形成するためには、種々のｎ
型ドーパントを結晶成長の際に添加する。
ドーパントとして従来は、硫化水素（１１□Ｓ）がよく
用いられてきた。
用いられてきた。
しかしながら、１］２Ｓを用いた時、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５９−１８
１６１０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り、より均一なドーピング方法が要
望されている。
子濃度は必ずしも均一ではなく、例えば特開５９−１８
１６１０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り、より均一な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、ｎ型ドーパントとしてＨ２
Ｓに加えてシラン（Ｓ ｉ ｔｌ ａ）を少量添加し、
ＭＯ−ＣＶＤ法によりｎ型層を形成するものである。本
発明の目的は、１１□３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。
Ｓに加えてシラン（Ｓ ｉ ｔｌ ａ）を少量添加し、
ＭＯ−ＣＶＤ法によりｎ型層を形成するものである。本
発明の目的は、１１□３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。
本発明は有機金属原料を用いたＧａＡｓ０熱分解気相成
長法において、ｎ型ドーパントとしてシランと硫化水素
の混合物を使用することを特徴とする気相成長方法を提
供する。
長法において、ｎ型ドーパントとしてシランと硫化水素
の混合物を使用す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原料供給部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 Ｉｆ ｓが用いられておす、ＡｓＨ，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
により流量調整シ反応部５にフィードさせる。Ｇａ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原料供給部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 Ｉｆ ｓが用いられておす、ＡｓＨ，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
により流量調整シ反応部５にフィードさせる。Ｇａ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ｎ型ドーパントとして使用するＩＩ ！
Ｓ及びＳ ｉ ＩＩ ４については、いずれもガス希
釈ボンベＣＨｔＳ １３．５ｉＨａ１４ ）からそれ
ぞれＮ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、反応器部ヘフィードする。
Ｓ及びＳ ｉ ＩＩ ４については、いずれもガス希
釈ボンベＣＨｔＳ １３．５ｉＨａ１４ ）からそれ
ぞれＮ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、反応器部ヘフィードする。
キャリアガスとしては＋１．が主に用いられているが、
Ｎｚ、 Ａｒ＋ ｔｉｅ等を単独または混合して用いる
こともできる。１１□については精製器１９からマスフ
ローコントローラ 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。
Ｎｚ、 Ａｒ＋ ｔｉｅ等を単独または混合して用いる
こともできる。１１□については精製器１９からマスフ
ローコントローラ 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０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ｌＯ弓〜１０−’ｍｏｌ／ｍｉｎ、八ｓＨｉ／ＴＭＧ
へル比が５〜２００１フイードガス全流量が３〜２０β
／ｌｌ１ｉｎの範囲で良好な結晶性を有するＧａＡｓエ
ピタキシャル層が得られている。
がｌＯ弓〜１０−’ｍｏｌ／ｍｉｎ、八ｓＨｉ／ＴＭＧ
へル比が５〜２００１フイードガス全流量が３〜２０β
／ｌｌ１ｉｎの範囲で良好な結晶性を有するＧａＡｓ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ｎ型ドーパントと
してＨｉｓを添加したときのエピタキシャル層の電子濃
度分布を、ＡＩ電極を有するショットキーダイオードを
ウェハー面上に形成し、そのＣ−■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１１□５使用の際の電子濃度不均一の原因につい
ては、一般的にはウェハー面内の温度、流速、原料濃度
等の不均一が考えられている。
してＨｉｓを添加したときのエピタキシャル層の電子濃
度分布を、ＡＩ電極を有するショットキーダイオードを
ウェハー面上に形成し、そのＣ−■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１１□５使用の際の電子濃度不均一の原因につい
ては、一般的にはウェハー面内の温度、流速、原料濃度
等の不均一が考えられている。
本発明においては、ｌ（、Ｓを導入する際に第１図の１
８を調節してＳ ｉ ｔｌ ４をｌ１ｌｓに対し、ｍｏ
ｌ比にして好ましくは１／１００００〜１／２０の範囲
で添加することによりキャリア濃度の面内均一性が改善
される。特に好ましくは１／１０００〜１１５０の範囲
である。
８を調節してＳ ｉ ｔｌ ４をｌ１ｌｓに対し、ｍｏ
ｌ比にして好ましくは１／１００００〜１／２０の範囲
で添加することによりキャリア濃度の面内均一性が改善
される。特に好ましくは１／１０００〜１１５０の範囲
である。
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Ｃ！ＴＭＧ＝３．３５
Ｘ １０−’ｍｏｌ／ｍｉｎ、 Ａｓ１１３＝６．７
０ Ｘ １０−’ｍｏｌ／ｍｉｎ 。
行った。この時の原料フィード量Ｃ！ＴＭＧ＝３．３５
Ｘ １０−’ｍｏｌ／ｍｉｎ、 Ａｓ１１３＝６．７
０ Ｘ １０−’ｍｏｌ／ｍｉｎ 。
トーハントフイード量は１Ｉｚｓ＝４．４６ Ｘ １０
−’＋ｏｌ／ｗｉｎ、５ｉｔ１４□ ８．９３ Ｘ １
０−９ｍｏｌ／ｍｉｎ、 キ＋ ’Ｊアカ゛ス流量は
９Ｉ２／ｍｉｎである。尚、成長温度器よりセフブタ−
内部に挿入した熱電対により測定した値を用いた。基牟
反としては２インチ径のＣｒ−０ドープ半絶縁性ＧａＡ
ｓ単結晶ウエーノ＼を脱脂、洗浄、エツチングして用い
た。成長時間２ｈｒで上君己条（中下で約６μｍ厚のエ
ピタキシャル層力く得られた。
−’＋ｏｌ／ｗｉｎ、５ｉｔ１４□ ８．９３ Ｘ １
０−９ｍｏｌ／ｍｉｎ、 キ＋ ’Ｊアカ゛ス流量は
９Ｉ２／ｍｉｎである。尚、成長温度器よりセフブタ−
内部に挿入した熱電対により測定した値を用いた。基牟
反としては２インチ径のＣｒ−０ドープ半絶縁性ＧａＡ
ｓ単結晶ウエーノ＼を脱脂、洗浄、エツチングして用い
た。成長時間２ｈｒで上君己条（中下で約６μｍ厚のエ
ピタキシャル層力く得られた。
成長後、炉より取り出したウエーノ＼の全面に直径５０
０μｍの円型＾ｌパターンを蒸着し、ヒラ２トキー電極
とし、ウェー７１周辺及び裏面にＩｎ−３ｎ合金を塗付
、アロイしてオーミ・ツク対向電極を形成しショットキ
ーダイオードとした。
０μｍの円型＾ｌパターンを蒸着し、ヒラ２トキー電極
とし、ウェー７１周辺及び裏面にＩｎ−３ｎ合金を塗付
、アロイしてオーミ・ツク対向電極を形成しショットキ
ーダイオードとした。
キャリア濃度はこのダイオードのＣ−Ｖ測定により求め
た。得られたキャリア濃度の直１杢方向分布を第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１．２％であった。
た。得られたキャリア濃度の直１杢方向分布を第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１．２％であった。
比較例Ｉ
Ｓ ｉ Ｈａを使用しないという点以外は、実施例１と
同一条件下で１１□３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。
同一条件下で１１□３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
ドーピングとしてＳｉＨ４を８．９３ Ｘ １０−”ｍ
ｏｌ／＋ｍｉｎ添加する以外は、実施例１と同一条件下
で成長も行なった。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８．３％であった。
ｏｌ／＋ｍｉｎ添加する以外は、実施例１と同一条件下
で成長も行なった。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８．３％であった。
実施例２
温度７００℃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４．２％であった。
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４．２％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５．２％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５．２％であった。
実施例４
八５１１３を１．３４ Ｘ １０−’ｍｏｌ／ｗｉｎ
とした以外は４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１．８％であった。
とした以外は４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１．８％であった。
実施例５
キャリアガス流量を５１１／ｍｊｎ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２．３％であった。
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２．３％であった。
比較例３
Ｓ ｉ ＩＩ ｓ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 ！ Ｓ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９．３
％であった。
実施例５と同一条件でＩＩ ！ Ｓ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９．３
％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、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 ・−Ｇ ａ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 一人一 、−一一スーーー） 蕩１図 ウェハー中−０′自゛らの語も鋭（ｍｍ）第２図
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 ・−Ｇ ａ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 一人一 、−一一スーーー） 蕩１図 ウェハー中−０′自゛らの語も鋭（ｍｍ）第２図
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、ｎ型ドーパントとしてシランと硫化水素の混合物
を使用す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 |
|---|---|---|---|
| JP60219588A JPH06101435B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60219588A JPH06101435B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6278815A true JPS6278815A (ja) | 1987-04-11 |
| JPH06101435B2 JPH06101435B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=16737884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60219588A Expired - Lifetime JPH06101435B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101435B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0541529A (ja) * | 1991-08-06 | 1993-02-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体素子およびその作製方法 |
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 |
| JPS61219587A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-29 | ローベルト・ボツシユ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 手持電動工作機械 |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP60219588A patent/JPH06101435B2/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 |
| JPS61219587A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-29 | ローベルト・ボツシユ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 手持電動工作機械 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0541529A (ja) * | 1991-08-06 | 1993-02-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体素子およびその作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06101435B2 (ja) | 1994-12-12 |
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