JPS63124408A - ３−５族化合物半導体の結晶成長方法 - Google Patents
３−５族化合物半導体の結晶成長方法Info
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- JPS63124408A JPS63124408A JP27132386A JP27132386A JPS63124408A JP S63124408 A JPS63124408 A JP S63124408A JP 27132386 A JP27132386 A JP 27132386A JP 27132386 A JP27132386 A JP 27132386A JP S63124408 A JPS63124408 A JP S63124408A
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Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
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族化合物半導体の結晶成長方法に関し、
特に■−Ｖ族化合物半導体への高濃度ドーピング技術に
関する。
特に■−Ｖ族化合物半導体への高濃度ドーピング技術に
関する。
■−Ｖ族化合物半導体を用いたＧａＡｓＭＥＳＦ［！Ｔ
、ＨＥＭＴ等の半導体デバイスにとってｎ型高濃度層の
形成は、プロセス応用上重要である。特に、オーミック
コンタクト層などに用いられるｎ＋層を形成する場合に
は、所定位置に高精度かつ有効にドーピングする必要が
あるため、容易に高い制御性が得られる結晶成長技術を
ドーピングに用いることはきわめて有効である。しかも
結晶成長法によるドーピングは、イオン注入法や拡散法
と比較して、下地の結晶を痛めないことと、界面での不
純物の拡散がないという利点がある。
、ＨＥＭＴ等の半導体デバイスにとってｎ型高濃度層の
形成は、プロセス応用上重要である。特に、オーミック
コンタクト層などに用いられるｎ＋層を形成する場合に
は、所定位置に高精度かつ有効にドーピングする必要が
あるため、容易に高い制御性が得られる結晶成長技術を
ドーピングに用いることはきわめて有効である。しかも
結晶成長法によるドーピングは、イオン注入法や拡散法
と比較して、下地の結晶を痛めないことと、界面での不
純物の拡散がないという利点がある。
■−Ｖ族化合物半導体のｎ型ドーパントには■族元素を
置換してドナーとなるＳｉ、ＧｅＪｎ、Ｖ族元素を置換
してドナーとなるＳ、Ｓｅ、Ｔｅ等がある。
置換してドナーとなるＳｉ、ＧｅＪｎ、Ｖ族元素を置換
してドナーとなるＳ、Ｓｅ、Ｔｅ等がある。
しかし、■族元素を置換してドナーとなるドーパントで
も、■族元素を置換してドナーとなるドーパントでも高
濃度にドーピングする場合には、ドーパントはある濃度
まではドナーとして活性化するが、それ以上ドーピング
しても活性化しないという問題がある。例えば、ガリウ
ム砒素（ＧａＡｓ）中にＳをドーピングした場合、雑誌
「ジャーナル・オブ・エレクトロニック・マテリアルズ
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａ
ｔｅｒｉａｌｓ）Ｊ、 １９８１年発行、第１０巻、１
９３ページにエル。
も、■族元素を置換してドナーとなるドーパントでも高
濃度にドーピングする場合には、ドーパントはある濃度
まではドナーとして活性化するが、それ以上ドーピング
しても活性化しないという問題がある。例えば、ガリウ
ム砒素（ＧａＡｓ）中にＳをドーピングした場合、雑誌
「ジャーナル・オブ・エレクトロニック・マテリアルズ
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａ
ｔｅｒｉａｌｓ）Ｊ、 １９８１年発行、第１０巻、１
９３ページにエル。
ホラン（Ｌ、Ｈｏ１ｌａｎ）らによって報告さているよ
うに、キャリア濃度は６ Ｘ １０１８（ｃｍ−’）で
飽和してしまう。
うに、キャリア濃度は６ Ｘ １０１８（ｃｍ−’）で
飽和してしまう。
この■族元素を置換してドナーとなる不純物について活
性化しない原因のひとつには、結晶中に不純物が大量に
導入されると、不純物とホスト元素の原子半径の違いか
ら母相の格子に歪を生じ、格子欠陥ができやすくなり、
ドナーとなる不純物と格子欠陥がペアを形成しキャリア
を放出しないということがある。
性化しない原因のひとつには、結晶中に不純物が大量に
導入されると、不純物とホスト元素の原子半径の違いか
ら母相の格子に歪を生じ、格子欠陥ができやすくなり、
ドナーとなる不純物と格子欠陥がペアを形成しキャリア
を放出しないということがある。
本発明の目的は、このような問題を解決し、高濃度にド
ーピングできる■−■族化合物半導体の結晶成長方法を
提供することにある。
ーピングできる■−■族化合物半導体の結晶成長方法を
提供することにある。
本発明の■−■族化合物半導体の結晶成長方法は、■族
元素を置換してドナーとなる不純物をドーピングする際
に、前記■族元素より大きな原子半径を持つ不純物と小
さな原子半径を持つ不純物を同時にドーピングすること
により、格子の歪を解消したことを特徴とする。
元素を置換してドナーとなる不純物をドーピングする際
に、前記■族元素より大きな原子半径を持つ不純物と小
さな原子半径を持つ不純物を同時にドーピングすること
により、格子の歪を解消したことを特徴とする。
本発明の構成において、Ｖ族元素より原子半径の大きな
不純物と小さな不純物とを同時にドーピングすると格子
の緩和が起こり格子の歪を解消する。このため格子の歪
による欠陥の発生が抑制され、ドナーの補償の原因であ
る不純物と欠陥のペアが形成されないので、有効にドナ
ーは活性化されキャリア濃度を増加させることが出来る
。
不純物と小さな不純物とを同時にドーピングすると格子
の緩和が起こり格子の歪を解消する。このため格子の歪
による欠陥の発生が抑制され、ドナーの補償の原因であ
る不純物と欠陥のペアが形成されないので、有効にドナ
ーは活性化されキャリア濃度を増加させることが出来る
。
次に本発明を図面により詳細に説明する。
第１図は、本発明の実施例の結晶成長方法を実施するた
めの装置の概略図である。図において、原料ガスおよび
ドーピングガスは、ガス供給口１より反応管内２に導入
され、高周波コイル５で加熱されたカーボン製ペデスタ
ル４上に設置された基板３上にて分解され、化合物半導
体を生成する。未反応あるいは反応後のガスは、ガス排
出６から排出される。
めの装置の概略図である。図において、原料ガスおよび
ドーピングガスは、ガス供給口１より反応管内２に導入
され、高周波コイル５で加熱されたカーボン製ペデスタ
ル４上に設置された基板３上にて分解され、化合物半導
体を生成する。未反応あるいは反応後のガスは、ガス排
出６から排出される。
この装置を用い、原料ガスとしてトリメチルガリウム（
ＴＭＧ）、アルシン（＾ｓＨ，） 、ドーピングガスと
してＳｅを含む水素系セレン（Ｈ２Ｓｅ） −Ｔｅを含
むジエチルテルル（ＤＥＴｅ）を用いてＧａＡｓ中にＳ
ｅ、 Ｔｅをドーピングした。Ｓｅ、ＴｅはＡｓを置換
してドナーとなる不純物であり、Ｓｅ、Ａｓ、Ｔｅの原
子半径はそれぞれ１．１４人、１．１８人、１．３２人
なので、Ｓｅの原子半径はＡｓより小さく、Ｔｅの原子
半径は逆に大きい。
ＴＭＧ）、アルシン（＾ｓＨ，） 、ドーピングガスと
してＳｅを含む水素系セレン（Ｈ２Ｓｅ） −Ｔｅを含
むジエチルテルル（ＤＥＴｅ）を用いてＧａＡｓ中にＳ
ｅ、 Ｔｅをドーピングした。Ｓｅ、ＴｅはＡｓを置換
してドナーとなる不純物であり、Ｓｅ、Ａｓ、Ｔｅの原
子半径はそれぞれ１．１４人、１．１８人、１．３２人
なので、Ｓｅの原子半径はＡｓより小さく、Ｔｅの原子
半径は逆に大きい。
第２図（ａ）〜（ｃ）はＧａＡｓ基板上に不純物をドー
ピングしたＧａＡｓをエピタキシャル成長した場合の基
板とエピタキシャル成長層の格子定数の差をエックス線
二結晶法で評価した特性図である。
ピングしたＧａＡｓをエピタキシャル成長した場合の基
板とエピタキシャル成長層の格子定数の差をエックス線
二結晶法で評価した特性図である。
ＴＭＧに対するドーピング流量比はｌ１２Ｓｅ、ＤＥＴ
ｅともに３Ｘ１０−２である。第２図（ａ＞は、Ｈ２Ｓ
ｅを用いてＧａＡｓにＳｅのみをドーピングした場合を
示し、格子定数差比にして、Δａ／ ａ＝１．３ Ｘ
１０−４だは成長層の方が基板より格子定数が短くなる
。第２図（ｂ）は、ＤＥＴｅを用いてＧａＡｓにＴｅの
みをドーピングした場合を示し、Δａ／ ａ＝２．］
Ｘ １’Ｏ−’だけ成長層の方が基板より格子定数が長
くなる。
ｅともに３Ｘ１０−２である。第２図（ａ＞は、Ｈ２Ｓ
ｅを用いてＧａＡｓにＳｅのみをドーピングした場合を
示し、格子定数差比にして、Δａ／ ａ＝１．３ Ｘ
１０−４だは成長層の方が基板より格子定数が短くなる
。第２図（ｂ）は、ＤＥＴｅを用いてＧａＡｓにＴｅの
みをドーピングした場合を示し、Δａ／ ａ＝２．］
Ｘ １’Ｏ−’だけ成長層の方が基板より格子定数が長
くなる。
しかし、第２図（ｃ）に示すように、Ｓｅ、Ｔｅを同量
ドーピングした場合は、基板と成長層の格子定数差はな
くなり、格子歪が緩和されていることを示している。こ
の効果により、Ｓｅ、Ｔｅを単独にドーピングした時は
キャリア濃度の最高値が６〜８Ｘ１０”（（２）−３）
であるのに対し、同時ドーピングを行うとキャリア濃度
は２．０ Ｘ １０１９（ｃｍ−３）に増加した。
ドーピングした場合は、基板と成長層の格子定数差はな
くなり、格子歪が緩和されていることを示している。こ
の効果により、Ｓｅ、Ｔｅを単独にドーピングした時は
キャリア濃度の最高値が６〜８Ｘ１０”（（２）−３）
であるのに対し、同時ドーピングを行うとキャリア濃度
は２．０ Ｘ １０１９（ｃｍ−３）に増加した。
以上の実施例では、結晶成長方法として有機金属気相成
長法を用いてｎ型ＧａＡｓ層を形成する場合を示したが
、他の■−Ｖ族化合物、例えばアルミニウムヒソ（ｋ１
！Ａｓ） 、インジウムヒソ（ＩｎＡｓ）、ガリウムリ
ン（ＧａＰ）あるいはこれらの混晶であっても、また他
の不純物を用いても、他の成長法で行っても、本発明の
範囲を逸脱しない条件で任意に変更できる。
長法を用いてｎ型ＧａＡｓ層を形成する場合を示したが
、他の■−Ｖ族化合物、例えばアルミニウムヒソ（ｋ１
！Ａｓ） 、インジウムヒソ（ＩｎＡｓ）、ガリウムリ
ン（ＧａＰ）あるいはこれらの混晶であっても、また他
の不純物を用いても、他の成長法で行っても、本発明の
範囲を逸脱しない条件で任意に変更できる。
以上説明したように、本発明によれば、■−Ｖ族化合物
半導体にドナー不純物をドーピングする際にホスト元素
より大きな原子半径を待つ不純物と小さな原子半径を持
つ不純物を同時にドーピングすることにより、格子の歪
を解消し、より高いキャリア濃度を得ることができる。
半導体にドナー不純物をドーピングする際にホスト元素
より大きな原子半径を待つ不純物と小さな原子半径を持
つ不純物を同時にドーピングすることにより、格子の歪
を解消し、より高いキャリア濃度を得ることができる。
第１図は本発明の実施例で用いた結晶成長装置の概略図
、第２図（ａ）〜（Ｃ）はエックス線二結晶法による基
板と成長層のずれを示す特性図である。 １・・・ガス供給口、２・・・反応管、３・・・基板、
４・・・ペデスタル、５・・・高周波コイル、６・・・
ガス排出ムカ゛′ス籾ｌｌ−わ口 躬１区
、第２図（ａ）〜（Ｃ）はエックス線二結晶法による基
板と成長層のずれを示す特性図である。 １・・・ガス供給口、２・・・反応管、３・・・基板、
４・・・ペデスタル、５・・・高周波コイル、６・・・
ガス排出ムカ゛′ス籾ｌｌ−わ口 躬１区
Claims (1)
- Ｖ族元素を置換してドナーとなる不純物をドーピング
する際に、前記Ｖ族元素より大きな原子半径を持つ不純
物と小さな原子半径を持つ不純物を同時にドーピングす
ることを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体の結晶成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27132386A JPS63124408A (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | ３−５族化合物半導体の結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27132386A JPS63124408A (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | ３−５族化合物半導体の結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63124408A true JPS63124408A (ja) | 1988-05-27 |
Family
ID=17498452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27132386A Pending JPS63124408A (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | ３−５族化合物半導体の結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63124408A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02288327A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 多元半導体膜 |
| US5045894A (en) * | 1988-06-29 | 1991-09-03 | Hitachi, Ltd. | Compound semiconductor light emitting device |
| 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 |
-
1986
- 1986-11-13 JP JP27132386A patent/JPS63124408A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5045894A (en) * | 1988-06-29 | 1991-09-03 | Hitachi, Ltd. | Compound semiconductor light emitting device |
| JPH02288327A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 多元半導体膜 |
| 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 |
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