JPS63174315A - 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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- JPS63174315A JPS63174315A JP671687A JP671687A JPS63174315A JP S63174315 A JPS63174315 A JP S63174315A JP 671687 A JP671687 A JP 671687A JP 671687 A JP671687 A JP 671687A JP S63174315 A JPS63174315 A JP S63174315A
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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。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て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。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て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同面体素子、材料コンファレンス予
稿fi(T、5untola、 Extended A
bstract of the16th Confe
rence on 5olid 5tate
Device and M−atarialss、
Koba、 1984. pp、647−650))
、この方法は、化合物半導体の構成元素、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導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同面体素子、材料コンファレンス予
稿fi(T、5untola、 Extended A
bstract of the16th Confe
rence on 5olid 5tate
Device and M−atarialss、
Koba、 1984. pp、647−650))
、この方法は、化合物半導体の構成元素、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導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(ALE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(ALE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! (Journal of T
he Electroc−hemical 5ocie
ty)132,1985. pp、1197−1200
.1゜〔発明が解決しようとする問題点〕 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(Japane
se Journal of A−pplied Pt
+ysics)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。
ケミカルソサイエテ! (Journal of T
he Electroc−hemical 5ocie
ty)132,1985. pp、1197−1200
.1゜〔発明が解決しようとする問題点〕 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(Japane
se Journal of A−pplied Pt
+ysics)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、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。
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。
本発明の目的は■−■族化合物半導体結晶のクロライド
輸送法による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。
輸送法による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。
本発明は■族構成元素を含むガス種と、■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、n型ドーパントガスとしてSiの塩
化物: 5xH4−xCIIIx(x=1−4)を用い
ることを特徴とする■−V族化合物半溝体結晶のドーピ
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、n型ドーパントガスとしてSiの塩
化物: 5xH4−xCIIIx(x=1−4)を用い
ることを特徴とする■−V族化合物半溝体結晶のドーピ
ング方、法である。
■−■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
1次にV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、■−V族化合物半導体結晶を一分子層
成長させる。
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
1次にV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、■−V族化合物半導体結晶を一分子層
成長させる。
ここでn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の
塩化物を含む第一のガス種を基板上に供給し、基板上に
第一の吸着種を形成する。
純物のドーピングを考えると、まず■族構成元素:Aの
塩化物を含む第一のガス種を基板上に供給し、基板上に
第一の吸着種を形成する。
一方n型ドーパントガスとしてSiを含む第二のガス種
を基板上に供給し、基板上に第二の吸着種を形成する。
を基板上に供給し、基板上に第二の吸着種を形成する。
ここで第二のガス種としてSin、を用いた場合、Si
H4ガスは反応管内のガス相で分解して基板上にSiを
含む第二の吸着種が形成されてしまい、基板面内でドー
ピングの均一性が低下するが、第二のガス種としてSi
H4−x(JX(x=1〜4)を用いた場合には、第一
の吸着種と第二の吸着種は容易に競争吸着を実現するこ
とができる。このため、第一の吸着種と第二の吸着種が
混合した吸着面上にV族構成元素二B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、
n型■−V族化合物半導体(A −B)結晶を成長させ
ると、模めて均一性の良好な成長層が得られる。
H4ガスは反応管内のガス相で分解して基板上にSiを
含む第二の吸着種が形成されてしまい、基板面内でドー
ピングの均一性が低下するが、第二のガス種としてSi
H4−x(JX(x=1〜4)を用いた場合には、第一
の吸着種と第二の吸着種は容易に競争吸着を実現するこ
とができる。このため、第一の吸着種と第二の吸着種が
混合した吸着面上にV族構成元素二B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、
n型■−V族化合物半導体(A −B)結晶を成長させ
ると、模めて均一性の良好な成長層が得られる。
またドーピング濃度の制御にはSiH,−1cQ1(x
=1〜4)を含む第二のガス種の濃度を変化させること
によって可能である。
=1〜4)を含む第二のガス種の濃度を変化させること
によって可能である。
以下に本発明の実施例を図によって説明する。
(実施例1)
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Si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AIJ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 Journa
l of Applied Physics)25.1
986. pp。
キシャル成長によってSi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AIJ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 Journa
l of Applied Physics)25.1
986. pp。
L2L2−214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ソースポート12を置
き、その上流からH2キャリアガスと共にHCQ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A
sH3を112キヤ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73
0℃、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。
、下段の成長室11の上流にGaソースポート12を置
き、その上流からH2キャリアガスと共にHCQ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A
sH3を112キヤ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73
0℃、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
HCQ 2 secm
As)136 sec+a
SiH,CQ、 I X 10−”seeml、
5 slm まず下段の成長室11でGaCQおよびSiH,CQ2
を供給し、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、AsH,を供給し、n型(G
aAS)層を一分子層成長させる操作を5000回繰り
返した。
5 slm まず下段の成長室11でGaCQおよびSiH,CQ2
を供給し、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、AsH,を供給し、n型(G
aAS)層を一分子層成長させる操作を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、n=3X1017(am−”)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、n=3X1017(am−”)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。
(実施例2)
本実施例では(C*Hs)zGacA:ディエチルガリ
ウムクロライドを用いたMOCVD法に基づ< ALE
法エピタキシャル成長によってSiドープGaAs層を
成長させた例について述べる。
ウムクロライドを用いたMOCVD法に基づ< ALE
法エピタキシャル成長によってSi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2図に示した。■族原料については
AsH3を用い、n型ドーパントとしてSiH。
AsH3を用い、n型ドーパントとしてSiH。
CQを用いた。基板結晶14としてはGaAs (10
0)面を用いた。基板結晶はカーボンサセプタ16上に
設置し、高周波加熱コイル17に通電して基板温度を5
00℃とした。
0)面を用いた。基板結晶はカーボンサセプタ16上に
設置し、高周波加熱コイル17に通電して基板温度を5
00℃とした。
ガス分圧条件は次のとおりである。
ガス種 分圧
(C2Hg)zGacQ 5X10″″’ atm
AsH,5X 10−’atm SiH,CQ I X 10−”atmH,
551m まず(C2H6)、GaCQとSiH,CQを同時に3
秒間供給し、つぎにAsH,を5秒間供給し、n型(G
aAs)層を一分子層成長した。これらの操作を500
0回繰り返した。
AsH,5X 10−’atm SiH,CQ I X 10−”atmH,
551m まず(C2H6)、GaCQとSiH,CQを同時に3
秒間供給し、つぎにAsH,を5秒間供給し、n型(G
aAs)層を一分子層成長した。これらの操作を500
0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、n =8 X 10” ((!1−’ )であり、
均一性は5%以内で3インチ基板全面にわたって測定誤
差範囲内であった。
果、n =8 X 10” ((!1−’ )であり、
均一性は5%以内で3インチ基板全面にわたって測定誤
差範囲内であった。
以上述べたように、n型ドーパントガスとしてSLの塩
化物: SiH4−xClx(x=1〜4)を用いたm
−v族化合物半導体結晶のドーピング方法によれば、■
族構成元素の塩化物を含むガス種と、■族構成元素を含
むガス種の供給を交互に繰返して原子層エピタキシャル
気相成長を行うことにより、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。
化物: SiH4−xClx(x=1〜4)を用いたm
−v族化合物半導体結晶のドーピング方法によれば、■
族構成元素の塩化物を含むガス種と、■族構成元素を含
むガス種の供給を交互に繰返して原子層エピタキシャル
気相成長を行うことにより、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図は本発明の第1の実施例を説明するため明するた
めのMO−CVD法に基づく原子層エピタキシャル成長
装置の概略図である。 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 16・・・カーボ
ンサセプタ17・・・高周波加熱コイル □−’+/’ノ
めのMO−CVD法に基づく原子層エピタキシャル成長
装置の概略図である。 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 16・・・カーボ
ンサセプタ17・・・高周波加熱コイル □−’+/’ノ
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、n型ドーパントガスとしてSiの
塩化物:SiH_4_−_xCl_x(x=1〜4)を
用い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 |
---|---|---|---|
JP671687A JPH0620043B2 (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 |
---|---|---|---|
JP671687A JPH0620043B2 (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 |
---|---|
JPS63174315A true JPS63174315A (ja) | 1988-07-18 |
JPH0620043B2 JPH0620043B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=11645987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP671687A Expired - Lifetime JPH0620043B2 (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) | JPH0620043B2 (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 |
-
1987
- 1987-01-13 JP JP671687A patent/JPH0620043B2/ja not_active Expired - Lifetime
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 |
---|---|
JPH0620043B2 (ja) | 1994-03-16 |
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