JPS637624A - ３−ｖ族化合物半導体材料中への導電形付与物質の拡散方法 - Google Patents
３−ｖ族化合物半導体材料中への導電形付与物質の拡散方法Info
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- JPS637624A JPS637624A JP62155638A JP15563887A JPS637624A JP S637624 A JPS637624 A JP S637624A JP 62155638 A JP62155638 A JP 62155638A JP 15563887 A JP15563887 A JP 15563887A JP S637624 A JPS637624 A JP S637624A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
- H01L21/223—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a gaseous phase
- H01L21/2233—Diffusion into or out of AIIIBV compounds
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、半導体材料に関し、特には■−ｖ族化合物半
導体材料に導電形付与物質を導入する方法と関係する。
導体材料に導電形付与物質を導入する方法と関係する。
従来技術とその問題点
■−ｖ族化合物半導体材料、特にはガリウムヒ素（砒化
ガリウム）中に、Ｎ形導電形を付与するドナー物質を拡
散することは困難であったＧドナー物質をガリウムヒ素
中に拡散せしめるのに必要とされる高温においては、ガ
リウムヒ素からの優先的なヒ素の蒸発が生じ、激しく侵
食された表面を生成する。従って、イオン打込み技術に
よシ■−Ｖ族化合物牛導体材料中にドナー物質、特にシ
リコンを導入してＮ形材料を生成するのが通例的やシ方
であった。
ガリウム）中に、Ｎ形導電形を付与するドナー物質を拡
散することは困難であったＧドナー物質をガリウムヒ素
中に拡散せしめるのに必要とされる高温においては、ガ
リウムヒ素からの優先的なヒ素の蒸発が生じ、激しく侵
食された表面を生成する。従って、イオン打込み技術に
よシ■−Ｖ族化合物牛導体材料中にドナー物質、特にシ
リコンを導入してＮ形材料を生成するのが通例的やシ方
であった。
イオン打込み技術は結晶損傷をもたらし、これは表面の
劣化をもたらさないように注意深くコントマールされた
高温処理によるアニールによって回復されねばならない
。イオン打込み物質のピーク濃度は表面よシ下方に位置
する。このキャリヤ濃度分布プロフィルは、低い相互コ
ンダクタンスを有する金回−牛導体電界効果トランジス
タ（Ｍ８８ＮＥＴ）ｆもたらす。高い相互フンダクタン
スのデバイスに対しては、キャリヤ濃度が表面において
最大値にあシ、材料のバルク中に向けきわめて急激に低
減するような高ドープＮ形表面層が所望される。
劣化をもたらさないように注意深くコントマールされた
高温処理によるアニールによって回復されねばならない
。イオン打込み物質のピーク濃度は表面よシ下方に位置
する。このキャリヤ濃度分布プロフィルは、低い相互コ
ンダクタンスを有する金回−牛導体電界効果トランジス
タ（Ｍ８８ＮＥＴ）ｆもたらす。高い相互フンダクタン
スのデバイスに対しては、キャリヤ濃度が表面において
最大値にあシ、材料のバルク中に向けきわめて急激に低
減するような高ドープＮ形表面層が所望される。
ガリウムヒ素中で満足すべきＮ形拡散プロフィル全得る
為の一つの方策は、密封アンプル技術を使用する。ガリ
ウムヒ累ウェハが石英アンプル中にドナー物質源及びヒ
素と共に真空封入され、そして８００〜９００℃の温度
において炉内で加熱でれる。拡散後、アンプルは炉から
取出されそしてアンプルのドナー物質源側は冷却中ウェ
ハ表面上への蒸気σ）付ＩｔＨａ−防止する為に急冷さ
れる。しかし、この方法は、非常に制約が多くそしてガ
リウムと累乗積回路の大規模生産に適さない。
為の一つの方策は、密封アンプル技術を使用する。ガリ
ウムヒ累ウェハが石英アンプル中にドナー物質源及びヒ
素と共に真空封入され、そして８００〜９００℃の温度
において炉内で加熱でれる。拡散後、アンプルは炉から
取出されそしてアンプルのドナー物質源側は冷却中ウェ
ハ表面上への蒸気σ）付ＩｔＨａ−防止する為に急冷さ
れる。しかし、この方法は、非常に制約が多くそしてガ
リウムと累乗積回路の大規模生産に適さない。
発明の概要
本発明に従う方法により■−■族化合物半導体材料にお
いて浅い高ドープＮ膨拡散層が得られる。
いて浅い高ドープＮ膨拡散層が得られる。
本方法は、■−■族化合物半導体材料をそσ）構成元素
であるｍ族元素を一楠成元索として有し且つ該■−ｖ族
化合物半導体材料に対するドナー元素でおる元素を第２
構成元素として有するドナー化合物に近接して配置する
ことを基本とする◇この組合体が加熱されて、■−ｖ族
化合物半導体材料及びドナー化合物を熱力学的平衡状態
として第２構成元素を蒸発せしめ、それにより第２構成
元素はＩ’１ｌ−ＩＶ族化合物半導体材料中にその侵食
を生ずることなく拡散する。
であるｍ族元素を一楠成元索として有し且つ該■−ｖ族
化合物半導体材料に対するドナー元素でおる元素を第２
構成元素として有するドナー化合物に近接して配置する
ことを基本とする◇この組合体が加熱されて、■−ｖ族
化合物半導体材料及びドナー化合物を熱力学的平衡状態
として第２構成元素を蒸発せしめ、それにより第２構成
元素はＩ’１ｌ−ＩＶ族化合物半導体材料中にその侵食
を生ずることなく拡散する。
本発明のよシ特定した様相において、ガリウムヒ素体は
硫化ガリウムに近接して註かれる。組合体は加熱されて
、ガリウムヒ素及び硫化ガリウムを熱力学的平衡状態と
して硫黄を蒸発化せしめ、それにより硫黄はガリウムヒ
素中にその侵−＃：ニラずることなく拡散する。
硫化ガリウムに近接して註かれる。組合体は加熱されて
、ガリウムヒ素及び硫化ガリウムを熱力学的平衡状態と
して硫黄を蒸発化せしめ、それにより硫黄はガリウムヒ
素中にその侵−＃：ニラずることなく拡散する。
本発明は、拡散によシ、■−ｖ族化合物牛導体材料中に
Ｎ形導電形付与物質即ちドナー物質を導入する技術と関
係する。■−ｖ族化合物半導体材料としては、ＧａＡｓ
ｓ ＩｎＰ ｓ ＩｎＡ１ ｓ ＩｎＧａＡｍ ｓ
ＧａＡＩＡｊ及びＩｎＧａＡｓＰ等が挙げられる０これ
ら材料は組となって様々の型式の■−■族ヘテロ接合材
料を構成しうる。Ｎ形導電形を生成する為■−ｖ族化合
物半導体材料中に導入されうるドナー物質としてハ、シ
リコン、テルル、セレン及び硫黄が挙げられる。
Ｎ形導電形付与物質即ちドナー物質を導入する技術と関
係する。■−ｖ族化合物半導体材料としては、ＧａＡｓ
ｓ ＩｎＰ ｓ ＩｎＡ１ ｓ ＩｎＧａＡｍ ｓ
ＧａＡＩＡｊ及びＩｎＧａＡｓＰ等が挙げられる０これ
ら材料は組となって様々の型式の■−■族ヘテロ接合材
料を構成しうる。Ｎ形導電形を生成する為■−ｖ族化合
物半導体材料中に導入されうるドナー物質としてハ、シ
リコン、テルル、セレン及び硫黄が挙げられる。
■−ｖ族化合物牛導体材料のつエムは通常の周知の態様
で作製される。ウェハ中に拡散されるべきドナー物質源
は、ウェハと同じ■族元素を一栴成元素として有し且つ
ドナー元素上第２構成元素として有する化合物の粉末で
ある。ウェハは、多量の粉末状ドナー化合物に近接して
しかしそこから離間して置かれそしてこの組合体は■−
Ｖ族化合物半導体材料及びドナー化合物を熱力学的平衡
状態としてドナー元素を蒸発せしめる為加熱される。ド
ナー構成元素は■−ｖ族化合物半導体材料中に拡散しそ
して熱力学的平衡状態下にあるためウェハ表面からのヒ
素の蒸発によるウニへの侵食は存在しない。
で作製される。ウェハ中に拡散されるべきドナー物質源
は、ウェハと同じ■族元素を一栴成元素として有し且つ
ドナー元素上第２構成元素として有する化合物の粉末で
ある。ウェハは、多量の粉末状ドナー化合物に近接して
しかしそこから離間して置かれそしてこの組合体は■−
Ｖ族化合物半導体材料及びドナー化合物を熱力学的平衡
状態としてドナー元素を蒸発せしめる為加熱される。ド
ナー構成元素は■−ｖ族化合物半導体材料中に拡散しそ
して熱力学的平衡状態下にあるためウェハ表面からのヒ
素の蒸発によるウニへの侵食は存在しない。
第１図は、熱処理のだめの様々の部品（材）及び物質の
配列様相を示す。■−ｖ族化合物半導体材料のウェハ１
０がグラファイト製ボート１１内にその段付部上に置か
れる。多量のドナー源物質１２が、ウェハ１０に近接す
るがそこから離間すれるようにグラファイト製ボート１
１の下方部分における凹所内に置かれる。グラフアイ）
Ｆカバー１４がグラファイト製ボー）’ｅ１１１って置
かれおしてこの組合体が従来型式の開管石英炉１５内に
置かれる。炉１５内の組合体は、不活性ガスを通流しつ
つ加熱される。加熱中、ドナー源物質１２かもドナー元
素が蒸発し、同時に■−ｖ族化合物半導体材料ウニつ１
へとドナー化合物１２との間で熱力学的平衡状態が確立
される。
配列様相を示す。■−ｖ族化合物半導体材料のウェハ１
０がグラファイト製ボート１１内にその段付部上に置か
れる。多量のドナー源物質１２が、ウェハ１０に近接す
るがそこから離間すれるようにグラファイト製ボート１
１の下方部分における凹所内に置かれる。グラフアイ）
Ｆカバー１４がグラファイト製ボー）’ｅ１１１って置
かれおしてこの組合体が従来型式の開管石英炉１５内に
置かれる。炉１５内の組合体は、不活性ガスを通流しつ
つ加熱される。加熱中、ドナー源物質１２かもドナー元
素が蒸発し、同時に■−ｖ族化合物半導体材料ウニつ１
へとドナー化合物１２との間で熱力学的平衡状態が確立
される。
実施例
単結晶子絶縁性ＧａＡｓ製ウェハ１０をグラフアイ）Ｍ
ボート１１内のドナー源１２に近接してしかし接触しな
いようにして配置した。ドナー源物質とウェハとの離間
距離は約１鶴でおった。ドナー源物質は、Ｇ５２８ｓ
（硫化ガリウム）とＧａＡｓ粉を互いに混合した混合物
とした。高純度窒素の連続流れ下でグラファイト製ボー
トを開管炉１５内に置いた。この組合体を７５０〜９０
０゜Ｃの温度で約１５〜３０分間加熱した。実際の加熱
温度及び時間は所望される硫黄の特定の拡散分布プロフ
ィルに応じて変更される。
ボート１１内のドナー源１２に近接してしかし接触しな
いようにして配置した。ドナー源物質とウェハとの離間
距離は約１鶴でおった。ドナー源物質は、Ｇ５２８ｓ
（硫化ガリウム）とＧａＡｓ粉を互いに混合した混合物
とした。高純度窒素の連続流れ下でグラファイト製ボー
トを開管炉１５内に置いた。この組合体を７５０〜９０
０゜Ｃの温度で約１５〜３０分間加熱した。実際の加熱
温度及び時間は所望される硫黄の特定の拡散分布プロフ
ィルに応じて変更される。
ドナー物質は、ＧａＡ＋ｓウニへの全面においてそこに
拡散されうるし、別様には拡散中適当なマスク材料の薄
い層で拡散されるべきでない表面部分を保護することに
よ）ウニへの表面の一部に選択的に拡散されうる。詳し
くは、チッ化ケイ素のコーティングがウェハの表面上に
付着されそしてドナー物質を拡散すべきウニへの表面域
を露出する為に周知の技術によｐコーティングの一部が
選択的に除去される。ウェハは、コーティングされた表
面をドナー源物質と対面してボート内に置かれる。絶縁
コーティングによ）覆われた表面域は拡散処理中ドナー
物質から遮蔽される。
拡散されうるし、別様には拡散中適当なマスク材料の薄
い層で拡散されるべきでない表面部分を保護することに
よ）ウニへの表面の一部に選択的に拡散されうる。詳し
くは、チッ化ケイ素のコーティングがウェハの表面上に
付着されそしてドナー物質を拡散すべきウニへの表面域
を露出する為に周知の技術によｐコーティングの一部が
選択的に除去される。ウェハは、コーティングされた表
面をドナー源物質と対面してボート内に置かれる。絶縁
コーティングによ）覆われた表面域は拡散処理中ドナー
物質から遮蔽される。
第２図は、Ｇａ２Ｓ３ 及びＧａＡｓ の混合物をド
ナー源として８５０℃の温度で３０分間処理したＧａＡ
ｓウェハに対するキャリヤ濃度及びホール移動度の様相
を示す。表面におけるキャリヤ濃度Ｎは約７．５ Ｘ
１０”ｃｍ３でオシそしてＣＬ２μｍ未膚の深さで１０
１７に急激に低下する。ホール移動度μｍの曲線は、電
子濃度の関数としての測定移動度でおる。
ナー源として８５０℃の温度で３０分間処理したＧａＡ
ｓウェハに対するキャリヤ濃度及びホール移動度の様相
を示す。表面におけるキャリヤ濃度Ｎは約７．５ Ｘ
１０”ｃｍ３でオシそしてＣＬ２μｍ未膚の深さで１０
１７に急激に低下する。ホール移動度μｍの曲線は、電
子濃度の関数としての測定移動度でおる。
とれら曲線は、拡散処理したＮ形層がきわめて低い補償
で非常に高品質のものであることを示す。
で非常に高品質のものであることを示す。
発明の効果
本方法は、砒素の侵食による表面の劣化なくＧａＡｓ中
に硫黄を開管方式で拡散する技ＹｉＩを提供する。本方
法によシ得られたＮ形層は非常に高品質であυそしてき
わめて低い補償ですむ。Ｇ＆Ａｌｌ集積回路の作製の為
広く使用されているシリコン打込みＧａＡＩＩに較べて
、硫黄拡散型ＧａＡｓはアニーリングを必要とせず従っ
てキャリヤ移動度を劣化する恐れの大きい残留損失が存
在しない。加えて、拡散層のピークキャリヤ濃度は表面
にちゃそしてメルク内部に向けてきわめて急速に低下す
る。
に硫黄を開管方式で拡散する技ＹｉＩを提供する。本方
法によシ得られたＮ形層は非常に高品質であυそしてき
わめて低い補償ですむ。Ｇ＆Ａｌｌ集積回路の作製の為
広く使用されているシリコン打込みＧａＡＩＩに較べて
、硫黄拡散型ＧａＡｓはアニーリングを必要とせず従っ
てキャリヤ移動度を劣化する恐れの大きい残留損失が存
在しない。加えて、拡散層のピークキャリヤ濃度は表面
にちゃそしてメルク内部に向けてきわめて急速に低下す
る。
従って、本発明による材料はＭ Ｅ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔの
ような高コンダクタンスデバイスの作製にきわめて好適
である。
ような高コンダクタンスデバイスの作製にきわめて好適
である。
本発明について具体的に説明したが、本発明の精神内で
多くの改変を為しうること全銘記されたい。
多くの改変を為しうること全銘記されたい。
第１図は本発明に従う拡散方法の実ｔＡ態様を示す断面
図である。
図である。
第２図は本発明に従って硫黄拡散処理したＧａＡｓウニ
へのキャリヤ濃度及び正孔移動度を示すグラフである。
へのキャリヤ濃度及び正孔移動度を示すグラフである。
１０：ウェハ
１１ ：ボート
１２：ドナー源物質
１４ ：カバｒ
１５：炉
Ｆｉ”ｉｑ−、ｉ。
シ’５．１ ＋ｐｍｌ
Ｆ”Ｌｇ、 ２゜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）III−Ｖ族化合物半導体材料中に導電形付与物質を
導入する方法であつて、 III−Ｖ族化合物半導体材料を、該III−Ｖ族化合物半導
体材料の構成元素であるIII族元素を一構成元素として
有し且つ該III−Ｖ族化合物半導体材料に対するドナー
元素である元素を第２構成元素として有するドナー化合
物に近接して配置すること、及び 前記III−Ｖ族化合物半導体材料と前記ドナー化合物と
を熱力学的平衡状態として前記第２構成元素を蒸発せし
める為加熱を行い、それにより該第２構成元素をIII−
Ｖ族化合物半導体材料中に拡散せしめること を包含する方法。 ２）加熱がIII−Ｖ族化合物半導体材料及びドナー化合
物を不活性雰囲気中に置いて実施される特許請求の範囲
第１項記載の方法。 ３）ドナー化合物が粉末形態にある特許請求の範囲第２
項記載の方法。 ４）加熱が約７５０〜９００゜Ｃの温度において実施さ
れる特許請求の範囲第５項記載の方法。 ５）第２構成元素が、硫黄、テルル及びセレンから成る
群から選択される特許請求の範囲第３項記載の方法。 ６）ＧａＡｓ材料を硫化ガリウムに近接して配置しそし
てＧａＡｓ材料と硫化ガリウムを熱力学的平衡状態とし
て硫黄を蒸発せしめるべく加熱を行い、それにより硫黄
をＧａＡｓ材料中に拡散せしめる特許請求の範囲第１項
記載の方法。 ７）ＧａＡｓ材料と砒化ガリウムを不活性雰囲気に置い
て加熱を行う特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８）硫化ガリウムが粉末形態にある特許請求の範囲第７
項記載の方法。 ９）加熱が約７５０〜９００℃の温度において約１５〜
３０分間行われる特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０）粉末形態における硫化ガリウムが粉末状砒化ガリ
ウムと混合される特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１）ＧａＡｓ材料と砒化ガリウムと混合された硫化ガ
リウムとを通流窒素雰囲気中に配置して加熱がもたらさ
れる特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １２）ＧａＡｓ材料の表面に所定のパターンにおけるチ
ッ化ケイ素のコーティングを形成し、その後砒化ガリウ
ムと混合した硫化ガリウムに近接してそこにコーティン
グが面するようＧａＡｓ材料を配置し、それにより硫黄
をチッ化ケイ素でコーティングされていない表面部分に
おいてＧａＡｓ材料中に拡散せしめる特許請求の範囲第
１１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/878,728 US4725565A (en) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | Method of diffusing conductivity type imparting material into III-V compound semiconductor material |
| US878728 | 1986-06-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS637624A true JPS637624A (ja) | 1988-01-13 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62155638A Pending JPS637624A (ja) | 1986-06-26 | 1987-06-24 | ３−ｖ族化合物半導体材料中への導電形付与物質の拡散方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4725565A (ja) |
| JP (1) | JPS637624A (ja) |
| DE (1) | DE3719547A1 (ja) |
| FR (1) | FR2600819A1 (ja) |
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| JP2007081372A (ja) * | 2005-07-01 | 2007-03-29 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Ｉｉｉ−ｖ族ウェーハの加熱装置およびプロセス、ならびにアニールｉｉｉ−ｖ族半導体単結晶ウェーハ |
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- 1987-06-24 JP JP62155638A patent/JPS637624A/ja active Pending
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| JP2007081372A (ja) * | 2005-07-01 | 2007-03-29 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Ｉｉｉ−ｖ族ウェーハの加熱装置およびプロセス、ならびにアニールｉｉｉ−ｖ族半導体単結晶ウェーハ |
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