JPS63174314A - ３−５族化合物半導体結晶のド−ピング方法 - Google Patents
３−５族化合物半導体結晶のド−ピング方法Info
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- JPS63174314A JPS63174314A JP671587A JP671587A JPS63174314A JP S63174314 A JPS63174314 A JP S63174314A JP 671587 A JP671587 A JP 671587A JP 671587 A JP671587 A JP 671587A JP S63174314 A JPS63174314 A JP S63174314A
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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■−■族化合物半導体結晶のドーピング方法に
関するものである。
関するものである。
近年、数原子層以下、さらには単原子層の超薄膜および
その積層構造を有する量子効果素子が提案された。超薄
膜−内二次元電子ガスの特異な電気的および光学的性質
は新たなデバイス機能の可能性を示しており、量子井戸
レーザなどへの応用に加えて高速新機能の電子／光デバ
イスへの展開が期待されている。
その積層構造を有する量子効果素子が提案された。超薄
膜−内二次元電子ガスの特異な電気的および光学的性質
は新たなデバイス機能の可能性を示しており、量子井戸
レーザなどへの応用に加えて高速新機能の電子／光デバ
イスへの展開が期待されている。
しかしながら従来の化合物半導体のエピタキシャル成長
方法では実現が難しいという問題を有していた０例えば
ＭＯ−ＣＶＤ法、ＭＢＥ法においては原料供給量によっ
て成長速度が決るため、原料供給量を少なくして成長速
度を遅くすることによっそ数原子層レベルの成長制御が
可能であるが、その供給量の精密なモニターと制御が必
要となり、単原子層レベルで高い制御精度を得るのは困
難である。
方法では実現が難しいという問題を有していた０例えば
ＭＯ−ＣＶＤ法、ＭＢＥ法においては原料供給量によっ
て成長速度が決るため、原料供給量を少なくして成長速
度を遅くすることによっそ数原子層レベルの成長制御が
可能であるが、その供給量の精密なモニターと制御が必
要となり、単原子層レベルで高い制御精度を得るのは困
難である。
そこで最近、スントラ（Ｓｕｎｔｏｌａ）等によって報
告された原子層エピタキシャル法（ＡＬＥ法）が注目を
集めている〔第１６同周体素子、材料コンブァレンス予
稿集（Ｔ、Ｓ’ｕｎｔｏｌａ、 Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａ
ｂｓｔｒａｃｔ ｏｆ ｔｈｅ１６ｔｈ Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ ｏｎ ５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃ
ｅ ａｎｄ Ｍ−法は、化合物半尋体の構成元素、ある
いはその元素を含むガス種を交互に導入することにより
一原子層づつ積層して所望の化合物半専体結晶を成長さ
せようとする方法である。この方法によると、膜厚の制
御のためには従来の原料ガスや供給時間で成長速度を制
御する方法とは異なり、ガスの切り替え回数を制御すれ
ばよいことになり、その精度は格段に向上することが期
待される。
告された原子層エピタキシャル法（ＡＬＥ法）が注目を
集めている〔第１６同周体素子、材料コンブァレンス予
稿集（Ｔ、Ｓ’ｕｎｔｏｌａ、 Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａ
ｂｓｔｒａｃｔ ｏｆ ｔｈｅ１６ｔｈ Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ ｏｎ ５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃ
ｅ ａｎｄ Ｍ−法は、化合物半尋体の構成元素、ある
いはその元素を含むガス種を交互に導入することにより
一原子層づつ積層して所望の化合物半専体結晶を成長さ
せようとする方法である。この方法によると、膜厚の制
御のためには従来の原料ガスや供給時間で成長速度を制
御する方法とは異なり、ガスの切り替え回数を制御すれ
ばよいことになり、その精度は格段に向上することが期
待される。
またすでに碓井等、西沢等によって、原子層エピタキシ
ャル法ＣＡＬＥ法）は一定の領域において原料供給量に
よらず、一原子層成長が達成されていることが報告され
ている〔ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド
フィジックス（Ｊａｐａｎ−ｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）２５．１９
８６． ｐｐ。
ャル法ＣＡＬＥ法）は一定の領域において原料供給量に
よらず、一原子層成長が達成されていることが報告され
ている〔ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド
フィジックス（Ｊａｐａｎ−ｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）２５．１９
８６． ｐｐ。
Ｌ２１２−２１４ 、ジャーナル オブ ザ エレクト
ロケミカルソサイエティ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈ
ｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃ−ｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔ
ｙ）１３２，１９８５． ｐｐ、１１９７−１２００．
）。
ロケミカルソサイエティ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈ
ｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃ−ｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔ
ｙ）１３２，１９８５． ｐｐ、１１９７−１２００．
）。
しかしながら、原子層エピタキシャル成長はドーピング
の制御性に問題を有していた。原子層エピタキシャル成
長のドーピング方法に関して、２種類のドーピング方法
が提案されていた。まず第一に教本・らがジャパニーズ
ジャーナルオブアプライド フィジックス（Ｊａｐａｎ
ｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ−ｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ）２５，１９８６． ｐｐ、Ｌ５１３−５
１５．で述べているように、原料ガスと同時にドーパン
トガスを供給する方法である。第二に碓井らがガリウム
ひ素・化合物半導体国際シンポジウム（Ｇａｌｌｉｕｍ
Ａｒ−５ｅｎｉｄｅ ａｎｄ Ｒｅ１ａｔｅｄ Ｃｏ
ｍｐｏｕｎｄｓ） １９８６で述べているように■族あ
るいは■族の構成面を一部ドーパント構成面に置き換え
てしまう方法である。第二の方法はドーパントの活性化
率に問題点はあるものの、高均一な高濃度ドーピング層
が得られる。
の制御性に問題を有していた。原子層エピタキシャル成
長のドーピング方法に関して、２種類のドーピング方法
が提案されていた。まず第一に教本・らがジャパニーズ
ジャーナルオブアプライド フィジックス（Ｊａｐａｎ
ｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ−ｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ）２５，１９８６． ｐｐ、Ｌ５１３−５
１５．で述べているように、原料ガスと同時にドーパン
トガスを供給する方法である。第二に碓井らがガリウム
ひ素・化合物半導体国際シンポジウム（Ｇａｌｌｉｕｍ
Ａｒ−５ｅｎｉｄｅ ａｎｄ Ｒｅ１ａｔｅｄ Ｃｏ
ｍｐｏｕｎｄｓ） １９８６で述べているように■族あ
るいは■族の構成面を一部ドーパント構成面に置き換え
てしまう方法である。第二の方法はドーパントの活性化
率に問題点はあるものの、高均一な高濃度ドーピング層
が得られる。
しかし低濃度ドーピング層を得ることは困難であった・
第一の方法は原料ガスと同時にドーパントガスの濃度を
コントロールすることによって、高濃度から低濃度のド
ーピングを行うことができるが。
コントロールすることによって、高濃度から低濃度のド
ーピングを行うことができるが。
原料ガスとドーピングガスの吸着速度、脱離速度が異な
るためにガスの消費割合が基板の上流部と下流部で異な
り、ドーピングの均一性が低下してしまうという欠点が
あった。
るためにガスの消費割合が基板の上流部と下流部で異な
り、ドーピングの均一性が低下してしまうという欠点が
あった。
本発明の目的はｍ−ｖ族化合物半導体結晶の原子層エピ
タキシャル成長において、従来のかかる欠点を除去し、
高均一でかつ濃度制御性が高いドーピング方法を提供す
ることにある。
タキシャル成長において、従来のかかる欠点を除去し、
高均一でかつ濃度制御性が高いドーピング方法を提供す
ることにある。
本発明は■族構成元素を含むガス種と、Ｖ族構成元素を
含むガス種との供給を交互に繰り返しながら気相成長を
行う■−■族化合物半導体結晶の原子層エピタキシャル
成長方法において、■族構成元素：Ａを含む第一のガス
種を供給後、ｐ型不純物となる■族構成元素：Ｂを含む
第二のガス種を供給し、第一のガス種によって供給され
た■族元素：Ｂの一部を第二のガス種によって供給され
た■族元素：Ｂに置換させることを特徴とする■−Ｖ族
化合物半導体結晶のドーピング方法である。
含むガス種との供給を交互に繰り返しながら気相成長を
行う■−■族化合物半導体結晶の原子層エピタキシャル
成長方法において、■族構成元素：Ａを含む第一のガス
種を供給後、ｐ型不純物となる■族構成元素：Ｂを含む
第二のガス種を供給し、第一のガス種によって供給され
た■族元素：Ｂの一部を第二のガス種によって供給され
た■族元素：Ｂに置換させることを特徴とする■−Ｖ族
化合物半導体結晶のドーピング方法である。
Ｉｎ −Ｖ族化合物半導体の原子層エピタキシィ−の成
長機構としては、まず■族構成元素を含むガス種を基板
上に供給し、■族構成元素を含む吸着種を基板上に吸着
させ、次に■族構成元素を含むガス種を基板上に供給し
、吸着種と反応させ、■−■族化合物半導体結晶を一分
子層成長させる。
長機構としては、まず■族構成元素を含むガス種を基板
上に供給し、■族構成元素を含む吸着種を基板上に吸着
させ、次に■族構成元素を含むガス種を基板上に供給し
、吸着種と反応させ、■−■族化合物半導体結晶を一分
子層成長させる。
ここでｐ型ドーパントとして■族すイトを占める■族不
純物のドーピングを考えると、まず■族構成元素：Ａを
含む第一のガス種を基板上に供給し、第一の吸着種を基
板上に吸着させ、しかる後、■族構成元素二Ｂを含む第
二のガス種を基板上に供給する。
純物のドーピングを考えると、まず■族構成元素：Ａを
含む第一のガス種を基板上に供給し、第一の吸着種を基
板上に吸着させ、しかる後、■族構成元素二Ｂを含む第
二のガス種を基板上に供給する。
ここで■族構成元素二Ｂを含む第二の吸着種の入るべき
■族すイトはすでに■族構成元素：Ａを含む第一の吸着
種で埋められており、■族構成元素二Ｂを含む第二の吸
着種は第一の吸着種の一部を置換する。ここで第一の吸
着種と第二の吸着種が混合した吸着面ができる。その後
■族構成元素二〇を含む第三のガス種を基板上に供給し
、第一。
■族すイトはすでに■族構成元素：Ａを含む第一の吸着
種で埋められており、■族構成元素二Ｂを含む第二の吸
着種は第一の吸着種の一部を置換する。ここで第一の吸
着種と第二の吸着種が混合した吸着面ができる。その後
■族構成元素二〇を含む第三のガス種を基板上に供給し
、第一。
第二の吸着種と反応させ、ｐ型ｍ、−ｖ族化合物半導体
（Ａ−Ｃ）結晶を一分子層成長させる。
（Ａ−Ｃ）結晶を一分子層成長させる。
ここで第一の吸着種と第二の吸着種の置換の割合は第一
の吸着種の脱離の速度によって律速されるので、載板面
内で高均一なドーピングが可能となる。
の吸着種の脱離の速度によって律速されるので、載板面
内で高均一なドーピングが可能となる。
またドーピング濃度の制御には■族構成元素：Ｂを含む
第二のガス種の供給時間を制御する虫とにより可能であ
る。また■族構成元素：Ｂを含む第二のガス種の濃度を
変化させることによっても可能である。また■族構成元
素：Ｂと■族構成元素：Ａを混合して第二のガス種とし
てもよい。
第二のガス種の供給時間を制御する虫とにより可能であ
る。また■族構成元素：Ｂを含む第二のガス種の濃度を
変化させることによっても可能である。また■族構成元
素：Ｂと■族構成元素：Ａを混合して第二のガス種とし
てもよい。
以下に本発明の実施例を図によって説明する６本実施例
ではハロゲン輸送法に基づ＜ ＡＬＥ法エピタキシャル
成長によってＺｎドープＧａＡｓ層を成長させた例につ
いて述べる。成長装置の概略を第１図に示した。なお多
成長室を有するＡＬＥ成長装置については碓井等によっ
てジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィ
ジックス（Ｊａｐａｎ−ｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）２５．１９８６．
ｐｐ。
ではハロゲン輸送法に基づ＜ ＡＬＥ法エピタキシャル
成長によってＺｎドープＧａＡｓ層を成長させた例につ
いて述べる。成長装置の概略を第１図に示した。なお多
成長室を有するＡＬＥ成長装置については碓井等によっ
てジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィ
ジックス（Ｊａｐａｎ−ｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）２５．１９８６．
ｐｐ。
Ｌ２１２−２１４に報告されている。この成長装置では
、下段の成長室１１の上流にＧａソースボート１２を置
き。
、下段の成長室１１の上流にＧａソースボート１２を置
き。
その上流から■２キャリアガスと共にＩＩＣＱガスを供
給する。この結果、ＧａＣＱが生成され下流に輸送され
る。一方上段の成長室１３はＡｓの水素化物であるＡｓ
Ｈ，とＤＭＺ（ジメチル亜鉛）をＨ２キャリアガスと共
に供給できる。基板結晶１４としては２インチＧａＡｓ
（１００）面を用いた。反応管の温度は抵抗加熱炉によ
りＧａソース部は７３０℃、基板結晶部は５００℃に設
定した。ガス流量条件は次のとおりである。
給する。この結果、ＧａＣＱが生成され下流に輸送され
る。一方上段の成長室１３はＡｓの水素化物であるＡｓ
Ｈ，とＤＭＺ（ジメチル亜鉛）をＨ２キャリアガスと共
に供給できる。基板結晶１４としては２インチＧａＡｓ
（１００）面を用いた。反応管の温度は抵抗加熱炉によ
りＧａソース部は７３０℃、基板結晶部は５００℃に設
定した。ガス流量条件は次のとおりである。
ガス種 流量
ＨＣ９２ｓｅｃ＋ｍ
ＡｓＨ，６ｓｅｃｍ
ＤＭＺ Ｉ Ｘ １０−”５ｃａｎＨ，５ｓ
ｅｍ まず下段の成長室１１でＧａＣＱを吸着させ、基板移送
機構部１５を動作させ、基板を上段の成長室１３へ移動
して、ＤＭＺを２秒間供給した。その後ＤＭＺの供給を
停止して、ＡｓＨ，を供給し、ｐ型（ＧａＡｓ）層を一
分子層成長した。これらの操作を５０００回繰り返した
。
ｅｍ まず下段の成長室１１でＧａＣＱを吸着させ、基板移送
機構部１５を動作させ、基板を上段の成長室１３へ移動
して、ＤＭＺを２秒間供給した。その後ＤＭＺの供給を
停止して、ＡｓＨ，を供給し、ｐ型（ＧａＡｓ）層を一
分子層成長した。これらの操作を５０００回繰り返した
。
得られた結晶をホール測定にてキャリア濃度を調べた結
果、ｐ ＝３ Ｘ １０” （ｅｌｍ−３）であり、均
一性は５％以内で２インチ基板全面にわたって測定誤差
範囲内であった。
果、ｐ ＝３ Ｘ １０” （ｅｌｍ−３）であり、均
一性は５％以内で２インチ基板全面にわたって測定誤差
範囲内であった。
以上はハロゲン輸送法に基づ＜ ＡＬＥ法エピタキシャ
ル成長に本発明によるドーピング方法を適用した例につ
いて述べたが、本発明は■族原料と■族原料を交互に供
給する原子層エピタキシャル成長ならばすべての成長方
法に適用可能なことはそのドーピングメカニズムより明
らかである。またｐ型となる■族元素としてはＭ［、Ｃ
ｄについても同様である。
ル成長に本発明によるドーピング方法を適用した例につ
いて述べたが、本発明は■族原料と■族原料を交互に供
給する原子層エピタキシャル成長ならばすべての成長方
法に適用可能なことはそのドーピングメカニズムより明
らかである。またｐ型となる■族元素としてはＭ［、Ｃ
ｄについても同様である。
以上述べたように、本発明によるｎｔ −ｖ族化合物半
導体結晶のドーピング方法によれば■−ｖ族化合物半導
体結晶の原子層エピタキシャル成長方法において、高均
一でかつ濃度制御性が高いドーピングを行うことができ
る効果を有するものである。
導体結晶のドーピング方法によれば■−ｖ族化合物半導
体結晶の原子層エピタキシャル成長方法において、高均
一でかつ濃度制御性が高いドーピングを行うことができ
る効果を有するものである。
第１図は本発明の詳細な説明するためのＧａＡｓのハロ
ゲン輸送法に基づく原子層エピタキシャル成長装置を示
す概略図である。 １１・・・下段成長室 １２・・・Ｇａソース
ポート１３・・・上段成長室 １４・・・基板
結晶１５・・・基板移動機構部
ゲン輸送法に基づく原子層エピタキシャル成長装置を示
す概略図である。 １１・・・下段成長室 １２・・・Ｇａソース
ポート１３・・・上段成長室 １４・・・基板
結晶１５・・・基板移動機構部
Claims (1)
- （１）III族構成元素を含むガス種と、Ｖ族構成元素を
含むガス種との供給を交互に繰り返しながら気相成長を
行うIII−Ｖ族化合物半導体結晶の原子層エピタキシャ
ル成長方法において、III族構成元素：Ａを含む第一の
ガス種を供給後、ｐ型不純物となるII族構成元素：Ｂを
含む第二のガス種を供給し、第一のガス種によって供給
されたII族元素：Ｂの一部を第二のガス種によって供給
されたII族元素：Ｂに置換させることを特徴とするIII
−Ｖ族化合物半導体結晶のドーピング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP671587A JPH0620042B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体結晶のド−ピング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP671587A JPH0620042B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体結晶のド−ピング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63174314A true JPS63174314A (ja) | 1988-07-18 |
| JPH0620042B2 JPH0620042B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=11645961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP671587A Expired - Lifetime JPH0620042B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体結晶のド−ピング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0620042B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04314328A (ja) * | 1991-04-12 | 1992-11-05 | Nec Corp | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のド−ピング方法 |
| US6875951B2 (en) | 2000-08-29 | 2005-04-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser machining device |
| US10583668B2 (en) | 2018-08-07 | 2020-03-10 | Markem-Imaje Corporation | Symbol grouping and striping for wide field matrix laser marking |
-
1987
- 1987-01-13 JP JP671587A patent/JPH0620042B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04314328A (ja) * | 1991-04-12 | 1992-11-05 | Nec Corp | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のド−ピング方法 |
| US6875951B2 (en) | 2000-08-29 | 2005-04-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser machining device |
| US10583668B2 (en) | 2018-08-07 | 2020-03-10 | Markem-Imaje Corporation | Symbol grouping and striping for wide field matrix laser marking |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0620042B2 (ja) | 1994-03-16 |
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