JPS6390820A - ３−５族化合物半導体の気相成長方法 - Google Patents
３−５族化合物半導体の気相成長方法Info
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- JPS6390820A JPS6390820A JP23652286A JP23652286A JPS6390820A JP S6390820 A JPS6390820 A JP S6390820A JP 23652286 A JP23652286 A JP 23652286A JP 23652286 A JP23652286 A JP 23652286A JP S6390820 A JPS6390820 A JP S6390820A
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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、半絶縁性の■−Ｖ族化合物半導体をエピタキ
シャル成長する気相成長方法に関するものである。
シャル成長する気相成長方法に関するものである。
「従来の技術］
半絶縁性のエピタキシャル成長層は、光デバイス、特に
埋め込み型半導体レーザの電流阻止層、高速動作する電
界効果トランジスタのバッファ層、さらに光−電子複合
集積デバイスの電気約分Ｍ層等として有望視され、用い
られつつある。
埋め込み型半導体レーザの電流阻止層、高速動作する電
界効果トランジスタのバッファ層、さらに光−電子複合
集積デバイスの電気約分Ｍ層等として有望視され、用い
られつつある。
この半絶縁性半導体層を成長する方法としての気相成長
方法は、制御性や量産性に優れるという特徴を有してい
る。
方法は、制御性や量産性に優れるという特徴を有してい
る。
従来の半絶縁性１［［−Ｖ族化合物半導体の成長方法は
、第３図に示すような気相成長装置を用いて行われてき
たくジャーナル・エレクトロケミカル・ソサエティ（Ｊ
、 Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ、 ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍ
。
、第３図に示すような気相成長装置を用いて行われてき
たくジャーナル・エレクトロケミカル・ソサエティ（Ｊ
、 Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ、 ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍ
。
Ｓｏｃ、）１２４巻、１９７７年、１６３５〜１６４０
頁〉。
頁〉。
第３図の従来例では、ハライド輸送法の中でＶ族元素を
クロライドガスとして供給するクロライド気相成長方法
を用いており、それによってＦｅ（鉄）ドープ半絶縁性
ＧａＡｓ層を成長させている。加熱炉３６により反応管
３７内に設置された■族原料金属のＧ ａ ３４および
基板３５のＧａＡｓをそれぞれ８５０℃および６７０℃
に加熱する。他方、導入管３８の上流１国に設けられた
鉄反応室３３に半絶縁性半導体層を得るための不純物元
素となるＦｅ３２を入れ、専用の加熱炉３１で加熱し、
３７０〜５５０℃の範囲内に温度制御する。鉄反応室３
３にＨＣｅを導入するとＦｅとＨｃｌが反応し固体のＦ
ｅＣｊ’２が生成される。生成されたＦ ｅ Ｃｅ ２
は、その温度における蒸気圧により一部がＦｅＣｌ２ガ
スとなり、導入管３８を通じて反応管３７に導かれる。
クロライドガスとして供給するクロライド気相成長方法
を用いており、それによってＦｅ（鉄）ドープ半絶縁性
ＧａＡｓ層を成長させている。加熱炉３６により反応管
３７内に設置された■族原料金属のＧ ａ ３４および
基板３５のＧａＡｓをそれぞれ８５０℃および６７０℃
に加熱する。他方、導入管３８の上流１国に設けられた
鉄反応室３３に半絶縁性半導体層を得るための不純物元
素となるＦｅ３２を入れ、専用の加熱炉３１で加熱し、
３７０〜５５０℃の範囲内に温度制御する。鉄反応室３
３にＨＣｅを導入するとＦｅとＨｃｌが反応し固体のＦ
ｅＣｊ’２が生成される。生成されたＦ ｅ Ｃｅ ２
は、その温度における蒸気圧により一部がＦｅＣｌ２ガ
スとなり、導入管３８を通じて反応管３７に導かれる。
−方、供給管３９には、Ａｓｃｌｓを供給する。
Ａｓｃｆ３は高温に加熱されたＧ ａ ３４と反応し、
Ｇ ａ Ａ ｓの成長ガス雰囲気が形成され、反応管３
７内に導入される。このようにして、基板３５上にＦｅ
ドープ半絶縁性ＧａＡｓが成長する。この例では抵抗率
として１０５Ω１台の値が得られた。
Ｇ ａ Ａ ｓの成長ガス雰囲気が形成され、反応管３
７内に導入される。このようにして、基板３５上にＦｅ
ドープ半絶縁性ＧａＡｓが成長する。この例では抵抗率
として１０５Ω１台の値が得られた。
従来の半絶縁性１１１−Ｖ族化合物半導体の気相成長方
法では、鉄の表面が生成された固体のＦｅＣｅ２でいっ
たん被われ始めると、鉄反応室３３に供給された全ての
ＨｃｌがＦｅと反応することはできなくなり、一部が未
反応のまま反応管３７内へ導入されることになる。その
結果、特にＨｃｌ！に対して反応性が高い、例えばＩｎ
Ｐのような半導体を成長させようとすると、結晶性が低
下してしまうという問題が生じた。
法では、鉄の表面が生成された固体のＦｅＣｅ２でいっ
たん被われ始めると、鉄反応室３３に供給された全ての
ＨｃｌがＦｅと反応することはできなくなり、一部が未
反応のまま反応管３７内へ導入されることになる。その
結果、特にＨｃｌ！に対して反応性が高い、例えばＩｎ
Ｐのような半導体を成長させようとすると、結晶性が低
下してしまうという問題が生じた。
又、ＦｅＣｅ２ガスの輸送量を設定した温度で決まるＦ
ｅ Ｃｅ ２の蒸気圧を用いて制御しようとしても成
長毎の鉄反応室３３の温度は微妙に変化してしまうので
輸送量も大きく変化してしまい、成長した半導体層の抵
抗率の制御性、再現性が悪いという問題があった。さら
に、従来の装置では不純物元素を加熱するための専用の
加熱炉３１が必要であった。
ｅ Ｃｅ ２の蒸気圧を用いて制御しようとしても成
長毎の鉄反応室３３の温度は微妙に変化してしまうので
輸送量も大きく変化してしまい、成長した半導体層の抵
抗率の制御性、再現性が悪いという問題があった。さら
に、従来の装置では不純物元素を加熱するための専用の
加熱炉３１が必要であった。
以上の問題点は、鉄ハライドガスの発生及び輸送方法に
おける問題があるため、Ｉ−Ｖ族化合物半導体の成長雰
囲気を形成する方法とは関係がない。従って、これら問
題点は、従来例で挙げたクロライド気相成長装置特有の
問題ではない。
おける問題があるため、Ｉ−Ｖ族化合物半導体の成長雰
囲気を形成する方法とは関係がない。従って、これら問
題点は、従来例で挙げたクロライド気相成長装置特有の
問題ではない。
本発明の目的は、高品質の半絶縁性１−Ｖ族化合物半導
体層を成長するための制御性・再現性に優れた気相成長
方法を提供することにある。
体層を成長するための制御性・再現性に優れた気相成長
方法を提供することにある。
本発明の■−ｖ族化合物半導体の気相成長方法は、成長
ガスおよびドーパントガスを反応管の反、応領域に導き
該領域に設置された基板上に半絶縁性のＩ−Ｖ族化合物
半導体を気相成長させる■−Ｖ族化合物半導体の気相成
長方法において、前記ドーパントガスの原料として四塩
化チタニウムを用いることを特徴として構成される。
ガスおよびドーパントガスを反応管の反、応領域に導き
該領域に設置された基板上に半絶縁性のＩ−Ｖ族化合物
半導体を気相成長させる■−Ｖ族化合物半導体の気相成
長方法において、前記ドーパントガスの原料として四塩
化チタニウムを用いることを特徴として構成される。
四塩化チタニウム（Ｔｉｃｊ７４）は、室温では液体で
あるが、蒸気圧は、約１０Ｔｏ ｒ ｒと高い。従って
、この四塩化チタニウムのガスを流量制御することが可
能であり、ドーピング量の制御性や再現性は極めて高い
６又、四塩化チタニウムは、Ｉ−Ｖ族化合物半導体自身
の成長を阻害することなく結晶性に優れた成長層が得ら
れる。
あるが、蒸気圧は、約１０Ｔｏ ｒ ｒと高い。従って
、この四塩化チタニウムのガスを流量制御することが可
能であり、ドーピング量の制御性や再現性は極めて高い
６又、四塩化チタニウムは、Ｉ−Ｖ族化合物半導体自身
の成長を阻害することなく結晶性に優れた成長層が得ら
れる。
■−Ｖ族化合物半導体例えばＩｎＰに′「ｉがドーピン
グされると、鉄がドーピングされたときと同様にｌｎＰ
の伝導帯下の深い位置（Ｔｉでは０．６３ｅＶ）に不純
物準位が形成される。この不純物準位がＩｎＰのキャリ
アを捕獲して、キャリア濃度が激減し、ＴｎＰが高抵抗
化する。
グされると、鉄がドーピングされたときと同様にｌｎＰ
の伝導帯下の深い位置（Ｔｉでは０．６３ｅＶ）に不純
物準位が形成される。この不純物準位がＩｎＰのキャリ
アを捕獲して、キャリア濃度が激減し、ＴｎＰが高抵抗
化する。
半絶縁性半導体を得るためのドーパント用原料としては
、有機金属化合物９例えばビスシクロペンタデイエニル
鉄（Ｆ ｅ （Ｃｑ Ｈ９） ２ ）や鉄ペンタカルボ
ニル（Ｆｅ （Ｃｏ）ｓ ）がある。しかし、これら有
機金属化合物を用いると、鉄の他に炭素原子や酸素原子
が半導体層に混入しやずく、高純度結晶が得られにくい
。一方、四塩化チタニウムはチタニウム（Ｔｉ）のみが
ドーピングされ高純度結晶が得られる。
、有機金属化合物９例えばビスシクロペンタデイエニル
鉄（Ｆ ｅ （Ｃｑ Ｈ９） ２ ）や鉄ペンタカルボ
ニル（Ｆｅ （Ｃｏ）ｓ ）がある。しかし、これら有
機金属化合物を用いると、鉄の他に炭素原子や酸素原子
が半導体層に混入しやずく、高純度結晶が得られにくい
。一方、四塩化チタニウムはチタニウム（Ｔｉ）のみが
ドーピングされ高純度結晶が得られる。
し実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は、本発明の第１の実施例を説明するためのＴｉ
ドープ半絶縁性ＴｎＰ層を成長させる気相成長装置の概
略図である。成長法としてはＶ族元素を水素化ガスとし
て供給するハイドライド気相成長法を用いた。Ｔｉドー
プＩｎＰ成長を行うため、ＨｃＪ７１０ｃｃ７／ｍｉｎ
を含むＨ２を供給管１２に導入し、ＰＨ３１５ｃ ｃ、
／ｍ ｉ ｎおよび四塩化チタニウムＩＸＩ Ｏ−５ｃ
ｃ／ｍＳ ｎを含むＨ２を導入管１１に流した。反応管
１５に流れるガスの流量は全体で３ ｅ ／ ｍ ｉ
ｎとした。この時、反応管１５を加熱する加熱炉１６に
より、１０１３の温度は８３０℃、基板（ＩｎＰ）１４
の温度は６００℃に加熱した。この条件で得られたＴｉ
ドープＩｎＰの抵抗率は１０６Ωｃｍ以上であった。得
られた膜に対し、４Ｋにおけるホトルミネッセンス特性
を調べなところ、アンドープ時のＩｎＰと比較して炭素
等の不純物の混入はみられず、高純度であることが分か
った。
ドープ半絶縁性ＴｎＰ層を成長させる気相成長装置の概
略図である。成長法としてはＶ族元素を水素化ガスとし
て供給するハイドライド気相成長法を用いた。Ｔｉドー
プＩｎＰ成長を行うため、ＨｃＪ７１０ｃｃ７／ｍｉｎ
を含むＨ２を供給管１２に導入し、ＰＨ３１５ｃ ｃ、
／ｍ ｉ ｎおよび四塩化チタニウムＩＸＩ Ｏ−５ｃ
ｃ／ｍＳ ｎを含むＨ２を導入管１１に流した。反応管
１５に流れるガスの流量は全体で３ ｅ ／ ｍ ｉ
ｎとした。この時、反応管１５を加熱する加熱炉１６に
より、１０１３の温度は８３０℃、基板（ＩｎＰ）１４
の温度は６００℃に加熱した。この条件で得られたＴｉ
ドープＩｎＰの抵抗率は１０６Ωｃｍ以上であった。得
られた膜に対し、４Ｋにおけるホトルミネッセンス特性
を調べなところ、アンドープ時のＩｎＰと比較して炭素
等の不純物の混入はみられず、高純度であることが分か
った。
本実施例では、Ｈ２で希釈された四塩化チタニウムのボ
ンベを使用しており、流量制御が容易で再現性も良好で
あった。
ンベを使用しており、流量制御が容易で再現性も良好で
あった。
第２図は、本発明の第２の実施例を説明するための縦型
反応管の有機金属気相成長装置の概略図である。第２の
実施例では、この装置を用いてＴｉドープＧａＡｓの成
長を行った。四塩化チタニウムは第１の実施例と同様、
Ｈ２で希釈されたボンベづめである。カーボンサセプタ
２３は高周波誘導加熱により加熱され、同時に基板（Ｇ
ａＡｓ）２２も加熱される。成長ガスとしてトリメチル
ガリウム（Ｇａ （ＣＨ３）３ ） １ ｃｃ／ｍｉ
ｎ、Ａｓ８３３０ｃｃ／ｍｉ ｎおよびドーパントガス
として四塩化チタニウムｌＸｌ０−５ｃ ｃ ／ ｍ
ｉ ｎをＨ２とともに導入管２１に流した０反応管２４
に流れるガスの全流量は、３．５ｆｆ／ｍｉｎ、基板温
度は６５０℃とした。この条件で得られたＴｉドープＧ
ａＡｓの抵抗率は１０５Ωｃｍ以上であり、本発明では
、有機金属気相成長方法を用いても、ハライド輸送法に
よる気相成長方法を用いても半絶縁性半導体層が得られ
た。
反応管の有機金属気相成長装置の概略図である。第２の
実施例では、この装置を用いてＴｉドープＧａＡｓの成
長を行った。四塩化チタニウムは第１の実施例と同様、
Ｈ２で希釈されたボンベづめである。カーボンサセプタ
２３は高周波誘導加熱により加熱され、同時に基板（Ｇ
ａＡｓ）２２も加熱される。成長ガスとしてトリメチル
ガリウム（Ｇａ （ＣＨ３）３ ） １ ｃｃ／ｍｉ
ｎ、Ａｓ８３３０ｃｃ／ｍｉ ｎおよびドーパントガス
として四塩化チタニウムｌＸｌ０−５ｃ ｃ ／ ｍ
ｉ ｎをＨ２とともに導入管２１に流した０反応管２４
に流れるガスの全流量は、３．５ｆｆ／ｍｉｎ、基板温
度は６５０℃とした。この条件で得られたＴｉドープＧ
ａＡｓの抵抗率は１０５Ωｃｍ以上であり、本発明では
、有機金属気相成長方法を用いても、ハライド輸送法に
よる気相成長方法を用いても半絶縁性半導体層が得られ
た。
上記実施例ではハイドライド気相成長方法および有機金
属気相成長方法を用いたが、クロライド気相成長方法に
も適用できる。
属気相成長方法を用いたが、クロライド気相成長方法に
も適用できる。
上記実施例では四塩化チタニウムの輸送にＨ２希釈ボン
ベを用いたが、本発明はこの方法に限定されず、キャリ
アガスのバブリングによる輸送でも良い。
ベを用いたが、本発明はこの方法に限定されず、キャリ
アガスのバブリングによる輸送でも良い。
又、上記実施例では半絶縁性成長層をＩｎＰやＧ ａ
Ａ ｓとしたが、本発明はこれらに限定されず、ＩｎＧ
ａＡｓＰ系多元混晶やＡＪ？ＧａＡｓにも適用できる。
Ａ ｓとしたが、本発明はこれらに限定されず、ＩｎＧ
ａＡｓＰ系多元混晶やＡＪ？ＧａＡｓにも適用できる。
「発明の効果〕
本発明の気相成長方法を用いれば、従来技術で必要とさ
れた鉄反応室やその加熱炉が不要で、結晶性に優れた半
絶縁性■−Ｖ族化合物半導体が、制御性、再現性良く得
られる。この方法で得られる半絶縁性Ｉ［１−Ｖ族化合
物半導体を従来のＰ型。
れた鉄反応室やその加熱炉が不要で、結晶性に優れた半
絶縁性■−Ｖ族化合物半導体が、制御性、再現性良く得
られる。この方法で得られる半絶縁性Ｉ［１−Ｖ族化合
物半導体を従来のＰ型。
ｎ型半導体層を用いる代わりに電流阻止用の埋め込み層
として用いれば、寄生容量が低減されて高速変調可能な
半導体レーザが実現できる。また光〜電子複合集積素子
の素子分離層としての応用も可能である。
として用いれば、寄生容量が低減されて高速変調可能な
半導体レーザが実現できる。また光〜電子複合集積素子
の素子分離層としての応用も可能である。
第１図は本発明の第１の実施例を説明するための気相成
長装置の概略図、第２図は本発明の第２の実施例を説明
するための気相成長装置の概略図、第３図は従来例を説
明するための従来の気相成長装置の概略図である。 １１．２１．３８・・・導入管、１２．３９・・・供給
管、１３− Ｉｎ、１４．２２．３５−・・基板、１
．５．２４．３７・・・反応管、１．６ 、３１− 、
３６・・・加熱炉、２３・・・カーボンサセプタ、３２
・・・Ｆ ｅ、３３・・・鉄加熱炉、３・１・・・Ｇａ
。 、 、き ？ ４３図
長装置の概略図、第２図は本発明の第２の実施例を説明
するための気相成長装置の概略図、第３図は従来例を説
明するための従来の気相成長装置の概略図である。 １１．２１．３８・・・導入管、１２．３９・・・供給
管、１３− Ｉｎ、１４．２２．３５−・・基板、１
．５．２４．３７・・・反応管、１．６ 、３１− 、
３６・・・加熱炉、２３・・・カーボンサセプタ、３２
・・・Ｆ ｅ、３３・・・鉄加熱炉、３・１・・・Ｇａ
。 、 、き ？ ４３図
Claims (1)
- 成長ガスおよびドーパントガスを反応管の反応領域に
導き該領域に設置された基板上に半絶縁性のIII−Ｖ族
化合物半導体を気相成長させるIII−Ｖ族化合物半導体
の気相成長方法において、前記ドーパントガスの原料と
して四塩化チタニウムを用いることを特徴とするIII−
Ｖ族化合物半導体の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23652286A JPH0616497B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23652286A JPH0616497B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体の気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6390820A true JPS6390820A (ja) | 1988-04-21 |
| JPH0616497B2 JPH0616497B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=17001943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23652286A Expired - Fee Related JPH0616497B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616497B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0322519A (ja) * | 1989-06-20 | 1991-01-30 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体混晶の製造方法 |
-
1986
- 1986-10-03 JP JP23652286A patent/JPH0616497B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0322519A (ja) * | 1989-06-20 | 1991-01-30 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体混晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0616497B2 (ja) | 1994-03-02 |
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