NO163292B - PROCEDURE FOR THE PROVISION OF AN EPITAKSIAL LAYER OF A SEMICONDUCTOR MATERIAL ON A SUBSTRATE. - Google Patents
PROCEDURE FOR THE PROVISION OF AN EPITAKSIAL LAYER OF A SEMICONDUCTOR MATERIAL ON A SUBSTRATE. Download PDFInfo
- Publication number
- NO163292B NO163292B NO84844811A NO844811A NO163292B NO 163292 B NO163292 B NO 163292B NO 84844811 A NO84844811 A NO 84844811A NO 844811 A NO844811 A NO 844811A NO 163292 B NO163292 B NO 163292B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- diethylberyllium
- substrate
- deb
- temperature
- layer
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- VRWRYXRXVZEJKF-UHFFFAOYSA-N beryllium;ethane Chemical compound [Be+2].[CH2-]C.[CH2-]C VRWRYXRXVZEJKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 31
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 11
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 44
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 21
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 abstract description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 28
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 12
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 7
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N arsane Chemical compound [AsH3] RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 5
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 4
- 229910000070 arsenic hydride Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 3
- -1 hydride compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910000952 Be alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700560 Molluscum contagiosum virus Species 0.000 description 1
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- IGOGAEYHSPSTHS-UHFFFAOYSA-N dimethylgallium Chemical compound C[Ga]C IGOGAEYHSPSTHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N dimethylzinc Chemical compound C[Zn]C AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/02546—Arsenides
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/0257—Doping during depositing
- H01L21/02573—Conductivity type
- H01L21/02579—P-type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
En metall-organisk transport-forbindelse som tillater vekst av lett produserbare. beryllium-dopede epitaksiale lag er beskrevet. I et MOCVD•reaktorsystem utføres det en prosess som innebærer den epitaksiale avsetning av et lag av halvledermateriale innbefattende et gitt elementært materiale på et halvledersubstrat som holdes inne iOVD-reaktorkammeret. Det elementære materiale fåes ved spaltning av en organo-raetallisk forbindelse i dampfase, bestående hovedsaklig av dietylberyllium.A metal-organic transport compound that allows the growth of easily produceable. beryllium-doped epitaxial layers are described. In a MOCVD • reactor system, a process is performed which involves the epitaxial deposition of a layer of semiconductor material including a given elemental material on a semiconductor substrate held inside the OOVD reactor chamber. The elemental material is obtained by decomposition of a vapor phase organo-metallic compound consisting mainly of diethylberyllium.
Description
Foreliggende oppfinnelse angår generelt dyrking av dopede epitaksiale halvlederlag ved kjemisk pådampning (CVD) og spesielt anvendelse av dietylberyllium (DEB) som dopemiddel-kilde i reaktorsystemer med metallorganisk.kjemisk pådamp- The present invention generally concerns the growing of doped epitaxial semiconductor layers by chemical vapor deposition (CVD) and in particular the use of diethylberyllium (DEB) as a dopant source in reactor systems with metal-organic chemical vapor deposition.
ning (MOCVD) for å muliggjøre dyrking av halvlederlag-; av beryllium-dopede epitaksiale forbindelser og forbindelses legeringer. ning (MOCVD) to enable the growth of semiconductor layer-; of beryllium-doped epitaxial compounds and compound alloys.
Det er almindelig kjent at metallorganisk kjemisk pådampnings-teknikk muliggjør epitaksial dyrking av halvlederlag på overflaten av et egnet substrat. Teknikken muliggjør dyrking av et ensarted epitaksialt lag med en styrt tykkelse innenfor området på tilnærmet 100Å til mer enn flere mikrometer over et areal- som tilsvarer arealet for vanlige halvledersubstrater. Selv om den vanligste anvendelse av MOCVD er å bygge opp It is common knowledge that metal-organic chemical vapor deposition techniques enable the epitaxial growth of semiconductor layers on the surface of a suitable substrate. The technique makes it possible to grow a uniform epitaxial layer with a controlled thickness within the range of approximately 100 Å to more than several micrometers over an area that corresponds to the area of ordinary semiconductor substrates. Although the most common application of MOCVD is to build up
gallium arsenid (GaAs) epitaksiale lag på overflaten av et GaAs substrat, er MOCVD teknikken ikke nødvendigvis begrenset gallium arsenide (GaAs) epitaxial layer on the surface of a GaAs substrate, the MOCVD technique is not necessarily limited
til dette. Teknikken i sin almindelighet innebærer anbringelse av et hvilket som helst antall metall alkyl og! hydride forbindelser i dampfase nær inntil en oppvarmet substratflate. Temperaturen blir nøyaktig kontrollert for at den skal ligge passende over spaltningstemperaturen for alkyl-og hybridfor-bindelsene slik at de spalter seg og tillater de respektive metall/halvlederforbindelser å reagere videre og avsette seg som et sammensatt lag av halvledermateriale på overflaten av substratet. De gjenværende organiske fraksjoner vil videre reagere for å danne meget flyktige ikke forurensende forbindelser i dampfase og de er lette å fjerne fra området rundt substratet. For dannelse av et epitaksialt GaAs lag anvendes det i et typisk tilfelle trimetylgallium (TMG) og arsen hydrid. Den ideelle reaksjon foregår som vist nedenfor: for this. The technique in general involves the placement of any number of metal alkyl and! hydride compounds in vapor phase close to a heated substrate surface. The temperature is precisely controlled to be suitably above the cleavage temperature of the alkyl and hybrid compounds so that they cleave and allow the respective metal/semiconductor compounds to react further and deposit as a composite layer of semiconductor material on the surface of the substrate. The remaining organic fractions will further react to form very volatile non-polluting compounds in the vapor phase and they are easy to remove from the area around the substrate. For the formation of an epitaxial GaAs layer, trimethylgallium (TMG) and arsenic hydride are used in a typical case. The ideal reaction takes place as shown below:
Ytterligere alkyler, så som trimetylaluminium og hydrider, f.eks. fosforhydrid, kan anvendes for å danne epitaksiale lag av forbindelsen og forbindelsens legering, der lagene har en ønsket sammensetning ^ som er analog med A1 x Ga1. -x As y 1-y, der x og y kan variere uavhengig av hverandre mellom 0 og 1. <y>tterligere alkyl og hydrid forbindelser kan på en passende måte velges slik at de avsatte elementære reaksjons fraksjoner doper det epitaksiale lag til en ønsket bærerkonsentrasjon og konduktivitetstype. Ved dyrking av et epitaksial lag av GaAs kan man få konduktivitet av p-typen ved avsetning av Additional alkyls, such as trimethylaluminum and hydrides, e.g. phosphorous hydride, can be used to form epitaxial layers of the compound and the alloy of the compound, where the layers have a desired composition ^ which is analogous to A1 x Ga1. -x As y 1-y, where x and y can vary independently between 0 and 1. <y>additional alkyl and hydride compounds can be suitably chosen so that the deposited elementary reaction fractions dope the epitaxial layer to a desired carrier concentration and conductivity type. By growing an epitaxial layer of GaAs, p-type conductivity can be obtained by depositing
et dopemiddel med sink som man får ved spalting av dimetyl-sink. Tilsvarende kan konduktivitet av n-typen oppnås ved avsetning av et svovelholdig dopemiddel som fåes ved spalting av hydrogen sulfid. a dopant with zinc which is obtained by splitting dimethyl zinc. Correspondingly, conductivity of the n-type can be achieved by depositing a sulphur-containing dopant which is obtained by splitting hydrogen sulphide.
Det er betydelige - og meget ønskelige anvendelser for halv-lederanordninger som er fremstilt ved. bruk av bl. a. på hverandre følgende avsetninger slik at man får en rekke av epitaksiale lag. Det finnes ytterligere fordeler som kan oppnås ved å ha plutselige eller nøyaktig graderte sammen-føyninger mellom lagene og ved ytterligere å sørge for en nøyaktig konsentrasjon av et dopemiddel, for dermed å få There are significant - and very desirable - applications for semiconductor devices made from use of a. on consecutive deposits so that you get a series of epitaxial layers. There are further advantages to be gained by having sudden or precisely graded joins between the layers and by further providing for a precise concentration of a dopant, so as to obtain
til en bestemt konduktivitets type, bærerkonsentrasjon og dopemiddel profil. I praksis har imidlertid et antall be-slektede problemer hindret fabrikasjon av en slik rekkefølge av dopede epitaksiale lag. Hovedproblemet innebærer identi-fikasjon av dopemiddel sorter som på en hensiktsmessig måte kan transporteres som en metallorganisk forbindelse i dampfase tett inntil substratet. Et antall mulige dopemidler, f.eks. sølv, vil ganske enkelt ikke danne noen brukbar metallorganisk forbindelse. to a specific conductivity type, carrier concentration and dopant profile. In practice, however, a number of related problems have prevented the fabrication of such an order of doped epitaxial layers. The main problem involves the identification of dopant types that can be suitably transported as an organometallic compound in the vapor phase close to the substrate. A number of possible doping agents, e.g. silver, will simply not form any usable organometallic compound.
Et annet problem er at etter spaltiningen av den metall-organiske forbindelse, kan dopemidlet unnlate å bli innført i det voksende epitaksiale lag, enten fysisk eller elektrisk. Vanskeligheten med fysisk innføring i laget, resulterer i Another problem is that after the cleavage of the metal-organic compound, the dopant may fail to be introduced into the growing epitaxial layer, either physically or electrically. The difficulty of physical introduction to the team results in
et fenomen som er godt kjent som overflate opphopning "sur-face pile-up". Dette fenomen er ført tilbake til en kinetisk samvirkning mellom de forskjellige materialer som er tilstede på dyrkeflaten for det epitaksiale lag. Dopemiddel materialet a phenomenon that is well known as surface accumulation "sur-face pile-up". This phenomenon is traced back to a kinetic interaction between the different materials present on the growing surface of the epitaxial layer. The doping material
blir konstant fortrengt fra gitterområder i like under vekstflaten når avsetningsprosessen skrider frem. Som en følge av dette, vil det underliggende epitaksiale lag forbli hovedsaklig udopet. is constantly displaced from lattice areas just below the growth surface as the deposition process progresses. As a result, the underlying epitaxial layer will remain essentially undoped.
Vanskeligheten for dopematerialene til å bli elektrisk opp- The difficulty for the doping materials to become electrically up-
tatt skyldes i stor utstrekning det faktum at dopematerialene har en sterkt amfoterisk egenskap i det spesielle halvleder vekstmateriale. Et amfoterisk dopemiddel har, slik det er vel kjent, en tilbøylighet til å fylle hulrom i halvleder gittere både som donor og akseptor. Et sterkt amfoterisk dopemiddel har et fyllingsforhold som nærmer seg en når det gjelder fyllingen av tomtom med middel av donor type og middel av akseptor type. Dette forhold er også kjent som selvkompensasjons forholdet og er en indikasjon på den grad hvormed dopemiddelet svikter når det gjelder å være elektrisk aktivt som dopemiddel av en bestemt konduktivitetstype og dermed bidrar til bærerkonsentrasjonen i laget. taken is largely due to the fact that the doping materials have a strong amphoteric property in the special semiconductor growth material. An amphoteric dopant has, as is well known, a tendency to fill cavities in semiconductor lattices both as donor and acceptor. A strong amphoteric dopant has a filling ratio that approaches one in terms of the filling of the tomtom with donor-type agent and acceptor-type agent. This ratio is also known as the self-compensation ratio and is an indication of the degree to which the dopant fails when it comes to being electrically active as a dopant of a certain conductivity type and thus contributes to the carrier concentration in the layer.
Et annet problem med MOCVD dyrking av nøyaktig dopede epi- - \ taksiale lag, innebærer anvendelse av en metallorganisk transportforbindelse som i virkeligheten forurenser enten reaktorsystemet eller substratet. Transportforbindelsen må være slik at den forblir i dampfase inntil den er kommet tett nær opptil substratet. Kondensasjon på og påfølgende fordamp- Another problem with MOCVD growth of precisely doped epitaxial layers involves the use of an organometallic transport compound that actually contaminates either the reactor system or the substrate. The transport connection must be such that it remains in the vapor phase until it has come very close to the substrate. Condensation on and subsequent evaporation
ning fra rørvegger i reaktorsystemet fører til en forsinket og derfor uriktig doping av på hverandre følgende dyrkede epitaksiale lag. Dette vil videre resultere i en ukontroller- ning from tube walls in the reactor system leads to a delayed and therefore incorrect doping of consecutively grown epitaxial layers. This will further result in an uncontrolled
bar dopemiddelgradering i det epitaksiale lag, såvel som i overgangen mellom det dyrkede lag og det tidligere lag. bare dopant grading in the epitaxial layer, as well as in the transition between the grown layer and the previous layer.
Denne uriktige forsinkede doping blir i almindelighet be- This incorrect delayed doping is generally be-
tegnet som "memory-effect" fenomen. characterized as the "memory-effect" phenomenon.
Transport forbindelsen for dopemiddelet må også ha et temmelig smalt temperaturområde for spaltingen slik at spaltingen kan kontrolleres til bare å foregå tilstrekkelig nær inntil substratet. Spalting av overføringsforbindelsen for dopemiddelet ved en for stor avstand fra substratet, fører til spalting av dopemiddelet på reaktorveggene og dermed til forurensning av reaktorsystemet. Hvis ikke reaktoren er fri for slike avsetninger, vil de galt avsatte dopemidler langsomt fordampe under påfølgende epitaksial dyrking og vil dope lagene på en måte som ikke kan forutses. Disse avsetninger virker dermed som forsinkede dopemiddel kilder som, som en følge av dette, også er årsak til "Memory-effeet". fenomenet. The transport connection for the dopant must also have a fairly narrow temperature range for the cleavage so that the cleavage can be controlled to only take place sufficiently close to the substrate. Cleavage of the transfer compound for the dopant at too great a distance from the substrate leads to cleavage of the dopant on the reactor walls and thus to contamination of the reactor system. If the reactor is not free of such deposits, the wrongly deposited dopants will slowly evaporate during subsequent epitaxial growth and will dope the layers in a way that cannot be predicted. These deposits thus act as delayed doping sources which, as a consequence, are also the cause of the "Memory effect". the phenomenon.
Sluttelig må dopemiddelets transportforbindelse selv være slik at det, etter spaltingen, ikke oppstår noe forurensende reaksjonsprodukt. Den ikke-dopende fraksjon av forbindelsen må være enten ikke-reaktiv eller særlig reaktiv med transportforbindelsens bæregass (se typisk tilfelle hydrogen) '\og meget flyktig for lett å kunne fjernes fra området ved substratet uten forurensning hverken av dette eller av reaktorsystemet. Finally, the dopant's transport connection itself must be such that, after cleavage, no contaminating reaction product occurs. The non-doping fraction of the compound must be either non-reactive or particularly reactive with the transport compound's carrier gas (see the typical case of hydrogen) and very volatile to be easily removed from the area of the substrate without contamination either of this or of the reactor system.
Den forsinkede doping av MOCVD dyrkede epitaksiale lag kan også oppstå ved manglende kondensering av transportforbindelsen for dopemiddelet og den uriktige avsetning av dopemiddel i reaktorsystemet. Under de tidlige trinn av avsetningen av et epitaksialt lag, kan også et tidligere avsatt epitaksialt lag virke som en kilde til forsinket dopemiddel. Dope-midlene i det underliggende lag vil, proporsjonalt med deres spesielle flyktighet diffundere ut i det voksende epitaksiale lag. På denne måte vil de to epitaksiale lag, såvel som overgangen mellom dem, bli gradert eller kompensert på The delayed doping of MOCVD grown epitaxial layers can also occur due to lack of condensation of the transport compound for the dopant and the incorrect deposition of dopant in the reactor system. During the early stages of the deposition of an epitaxial layer, a previously deposited epitaxial layer can also act as a source of delayed dopant. The doping agents in the underlying layer will, in proportion to their particular volatility, diffuse out into the growing epitaxial layer. In this way, the two epitaxial layers, as well as the transition between them, will be graded or compensated for
en uoversiktlig måte, avhengig av de innbyrdes konduktivitets-typer for de to lag. an unclear way, depending on the mutual conductivity types of the two layers.
Formålet med forliggende oppfinnelse er å komme frem til en metall-organisk transportforbindelse som muliggjør MOCVD dyrking av lett reproduserbare epitaksiale halvlederlag av beryllium dopet forbindelser eller legeringer. Dette oppnås ved foreliggende oppfinnelse ved at man i en prosess som utføres i et metall organisk kjemisk pådampnings system for epitaksial avsetning av et lag av halvledermeteriale inn-befatter elementær forbindelser som fåes fra en kilde hovedsaklig bestående av dietylberyllium. The purpose of the present invention is to arrive at a metal-organic transport compound which enables MOCVD growing of easily reproducible epitaxial semiconductor layers of beryllium doped compounds or alloys. This is achieved by the present invention by including elemental compounds obtained from a source mainly consisting of diethylberyllium in a process carried out in a metal organic chemical vapor deposition system for epitaxial deposition of a layer of semiconductor material.
En fordel med foreliggende oppfinnelse er at det ikke foregår noen særlig forurensning hverken av substratet eller reaktor systemet ved anvendelse av dietylberyllium som tran-sportf orbindelse . An advantage of the present invention is that there is no particular contamination of either the substrate or the reactor system when diethylberyllium is used as a transport compound.
En annen fordel ved foreliggende oppfinnelse er at beryllium som blir avsatt som resultat av spaltningen av dietylberyllium, har en høy virkningsgrad når det gjelder den fysiske og elektriske innføring. Another advantage of the present invention is that the beryllium which is deposited as a result of the splitting of diethylberyllium has a high efficiency in terms of the physical and electrical introduction.
Nok en fordel med foreliggende oppfinnelse er at dietylberyllium har et høyt damptrykk, mens beryllium har et forholdsvis lavt damptrykk, noe som i kombinasjon på en effektiv måte hindrer at det oppstår forsinket doping. Ennu en fordel med foreliggende oppfinnelse er at dietylberyllium også kan anvendes til frembringelse av elementært beryllium ved dyrking av epitaksiale lag av halvleder materiale med forbindelser som er beryllium legeringer. Another advantage of the present invention is that diethylberyllium has a high vapor pressure, while beryllium has a relatively low vapor pressure, which in combination effectively prevents delayed doping from occurring. Another advantage of the present invention is that diethylberyllium can also be used to produce elemental beryllium by growing epitaxial layers of semiconductor material with compounds that are beryllium alloys.
Andre tilknyttede fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå og Other associated advantages of the invention will appear and
bli forstått på grunnlag av den følgende beskrivelse som går mer i detalj. be understood on the basis of the following description which goes into more detail.
For å gjøre beskrivelsen klar, vil foreliggende oppfinnelse slik den omhandles i det følgende og i eksemplene, omfatte anvendelse av dopemiddel av p-typen i et epitaksialt halvleder lag med III-V forbindelse, særlig GaAs dyrket ved MOCVD. Det virkelige omfang av foreliggende oppfinnelse er imidlertid bredere. Ikke bare kan foreliggende oppfinnelse med fordel benyttes ved MOCVD dyrking av e<p>itaksiale lag som omfatter III-V halvledermaterialer med legeringsforbin-delser, men kan også anvendes for de forskjellige ønskelige III-VI, II-V og II-VI forbindelser og forbindelses legeringer for halvleder materialer, innbefattende InxTey og InxSey. To make the description clear, the present invention, as it is dealt with below and in the examples, will include the use of p-type dopant in an epitaxial semiconductor layer with a III-V connection, in particular GaAs grown by MOCVD. However, the real scope of the present invention is wider. Not only can the present invention be advantageously used for MOCVD growth of e<p>itaxial layers comprising III-V semiconductor materials with alloy compounds, but can also be used for the various desirable III-VI, II-V and II-VI compounds and connection alloys for semiconductor materials, including InxTey and InxSey.
Foreliggende oppfinnelse kan med fordel anvendes i så godt The present invention can advantageously be used in such a way
som alle vanlige MOCVD reaktor systemer, innbefattende de som er vist i U.S. patent 4.108.106, 3.916.822, 3.704.987 like all conventional MOCVD reactor systems, including those shown in the U.S. patent 4,108,106, 3,916,822, 3,704,987
og 3.633.537. and 3,633,537.
Alle slike anvendelser ligger innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse slik den er definert i kravene. All such applications are within the scope of the present invention as defined in the claims.
I henhold til foreliggende oppfinnelse, blir dietylberyllium ^( 02^ 2^2BeJ eller DEB som er en organo-metallisk forbindelse på en effektiv måte benyttet som transport forbindelse for et dopemiddel ved beryllium dopning av et epitaksialt lag i et sammensatt halvleder materiale, f.eks. GaAs, som er dyrket i et vanlig MOCVD reaktor system. For å kontrollere mol fraksjonen av transportforbindelsen som opptas av bæregassen, fortrinnsvis hydrogen og som dermed føres inn i reaksjonskammeret, blir et reservoir av DEB holdt i et typisk boblekar. Mol fraksjonen av DEB transport forbindelsen som opptas av bæregassen fra denne DEB kilde kan kontrolleres på to måter. According to the present invention, diethylberyllium ^( 02^ 2^2BeJ or DEB which is an organo-metallic compound is effectively used as a transport compound for a dopant during beryllium doping of an epitaxial layer in a compound semiconductor material, e.g. e.g. GaAs, which is grown in a conventional MOCVD reactor system. To control the mole fraction of the transport compound that is taken up by the carrier gas, preferably hydrogen and thus introduced into the reaction chamber, a reservoir of DEB is kept in a typical bubble vessel. The mole fraction of The DEB transport connection taken up by the carrier gas from this DEB source can be controlled in two ways.
Den første er å benytte forskjellige metoder som gjør DEB istand til å bli opptatt av bæregassen. Disse metoder går ganske enkelt ut på å boble bæregassen gjennom DEB kilden. The first is to use different methods that enable DEB to be concerned with the carrier gas. These methods simply involve bubbling the carrier gas through the DEB source.
En annen er å føre bæregassen over overflaten av DEB i boble-karet. I dette tilfelle, vil det reduserte DEB overflate areal som vender mot strømmen av bæregass naturlig nok resultere i et lavere mol fraksjons opptak av DEB. Ennu en annen metode er å føre bæregassen forbi utløpet av en DEB effusjons kilde som er begrenset med kapillar strømning eller enklere ved å føre innløps-og utløpsrørene for et vanlig boblekar som inneholder DEB på en slik måte at de i virkeligheten virker som en effusjons kilde. Naturligvis vil mol fraksjons-opptaket av DEB fra en effusjons kilde være den laveste av disse tre metoder. Another is to pass the carrier gas over the surface of the DEB in the bubble vessel. In this case, the reduced DEB surface area facing the flow of carrier gas will naturally result in a lower mole fraction absorption of DEB. Yet another method is to pass the carrier gas past the outlet of a DEB effusion source which is limited by capillary flow or, more simply, by routing the inlet and outlet tubes of a conventional bubble vessel containing DEB in such a way that they actually act as an effusion source . Naturally, the mole fraction uptake of DEB from an effusion source will be the lowest of these three methods.
Den annen måte å kontrollere mol fraksjonen av DEB som er opptatt, er å redusere temperaturen på DEB betydelig, for derved å senke dets damptrykk. En mindre mengde av DEB The other way to control the mole fraction of DEB occupied is to significantly reduce the temperature of the DEB, thereby lowering its vapor pressure. A smaller amount of DEB
blir da opptatt av bæregassen sammenlignet med den tilsvarende situasjon der DEB holdes på en høyere temperatur. Naturligvis kan temperatur/damptrykk kontrollen anvendes is then taken up by the carrier gas compared to the corresponding situation where DEB is kept at a higher temperature. Naturally, the temperature/steam pressure control can be used
i kombinasjon med de forskjellige opptaksmetoder der det anvendes DEB boble utstyr for dermed å gjøre det mulig for den ønskede mol fraksjon av DEB å bli ført over i reaktorkammeret. in combination with the different absorption methods where DEB bubble equipment is used to thereby enable the desired mole fraction of DEB to be transferred into the reactor chamber.
En faktor av stor viktighet er den nøyaktige utnyttelse A factor of great importance is the exact utilization
av organo-metalliske forbindelser i den omfattende elimi-nering av "memory-effect" fenomenet. Som forklart ovenfor, skyldes "memory-effeet" fenomenet for en stor del konden-dasjon av den organo-metalliske forbindelse i reaktorsystemet og uriktig avsetning av dopemiddel på de indre overflater av reaktor kammeret i stedet for på den voksende flate av det epitaksiale lag. Kondensasjon av den organo-metalliske forbindelse unngås ved å holde hele reaktor systemet og særlig innsidene av gassledningene og reaktor kammeret på of organo-metallic compounds in the comprehensive elimination of the "memory-effect" phenomenon. As explained above, the "memory effect" phenomenon is largely due to condensation of the organo-metallic compound in the reactor system and improper deposition of dopant on the inner surfaces of the reactor chamber instead of on the growing surface of the epitaxial layer. Condensation of the organo-metallic compound is avoided by keeping the entire reactor system and especially the insides of the gas lines and the reactor chamber on
en temperatur som er høyere enn dampfasen av den organo-metalliske transportforbindelse. Når det gjelder foreliggende oppfinnelse, kan gassledningen og reaksjons kammerets innsider med'fordel holdes på tilnærmet romtemperatur ved å bestemme at DEB kilden skal holdes på en temperatur under omtrent 27°C og fortrinnsvis innenfor det tilnærmede temperaturområde på 25° -100°C. Ved 27°C, er damptrykket for DEB a temperature higher than the vapor phase of the organo-metallic transport compound. As far as the present invention is concerned, the gas line and the inside of the reaction chamber can advantageously be kept at approximately room temperature by determining that the DEB source should be kept at a temperature below approximately 27°C and preferably within the approximate temperature range of 25°-100°C. At 27°C, the vapor pressure for DEB is
10 mm kvikksølv ved normalt atmosfæretrykk. Når det gjelder MOCVD reaktor systemer, anses dette for å være et høyt damptrykk, selv om det er tilstrekkelig lett å kontrollere når det gjelder å få til en blanding av transport forbindelse for dopemiddel og bæregass med en hensiktsmessig mol frak- 10 mm of mercury at normal atmospheric pressure. In the case of MOCVD reactor systems, this is considered to be a high vapor pressure, although it is sufficiently easy to control when it comes to obtaining a mixture of transport compound for dopant and carrier gas with an appropriate mole frac-
sjon av DEB. Imidlertid.kan damptrykket for DEB kilden betydelig reduseres på en nøyaktig kontrollerbar måte ved progressivt å redusere temperaturen på DEB kilden ned til omtrent 12°C som er frysepunktet for DEB. Straks DEB kilden tion of DEB. However, the vapor pressure of the DEB source can be significantly reduced in a precisely controllable manner by progressively reducing the temperature of the DEB source down to approximately 12°C which is the freezing point of DEB. Immediately DEB the source
har frosset, kan dens damptrykk reduseres ytterligere under kontroll selv om det går langsommere, ved fortsatt å redusere temperaturen på DEB kilden. Som eh praktisk detalj behøver man ikke noen ytterligere reduksjon i DEB damptrykket ved reduksjon av temperaturen på DEB kilden under omtrent -100°C. Temperaturområdet fra 27° til -100°C tilsvarer et bredt område av damptrykk. Imidlertid kan damptrykket for DEB kilden reduseres ytterligere ved reduksjon av DEB kildens temperatur ned til -273°C. Det foretrukne temperaturområde for DEB kilden tilsvarer således et bredt damptrykk område som has frozen, its vapor pressure can be further reduced under control, albeit at a slower rate, by continuing to reduce the temperature of the DEB source. As a practical detail, one does not need any further reduction in the DEB vapor pressure by reducing the temperature of the DEB source below approximately -100°C. The temperature range from 27° to -100°C corresponds to a wide range of vapor pressure. However, the vapor pressure for the DEB source can be further reduced by reducing the DEB source's temperature down to -273°C. The preferred temperature range for the DEB source thus corresponds to a wide vapor pressure range which
i kombinasjon med de forskjellige bobleprinsipper muliggjør lett og nøyaktig kontrollerbart bæregass opptak av en ønsket mol fraksjon av DEB. in combination with the various bubble principles enables easy and precisely controllable carrier gas uptake of a desired mole fraction of DEB.
Den riktige avsetning av dopemiddelfraksjonen i transport forbindelsen på den epitaksiale vekstflate av substratet, The correct deposition of the dopant fraction in the transport compound on the epitaxial growth surface of the substrate,
kan på en effektiv måte understøttes ved å bestemme seg for at transportforbindelsens spaltnings temperatur område skal være tilstrekkelig begrenset og under substratets temperatur, slik at transportforbindelsen spaltes bare i reaktorkammeret og er helt spaltet på det tidspunkt da den kommer frem nær inntil den epitaksiale vekstflate. Naturligvis må spaltnings-substratet holdes på en temperatur som er under den temperatur som ellers på alvorlig måte ville forstyrre substratet og et eventuelt tidligere avsatt epitaksialt lag. Når det gjelder foreliggende oppfinnelse, ligger spaltnings temperaturen for DEB i et meget snevert temperatur område som er sentrert rundt omtrent 100°C. Ved å holde substratet på can be effectively supported by deciding that the transport compound's cleavage temperature range must be sufficiently limited and below the temperature of the substrate, so that the transport compound is only cleaved in the reactor chamber and is completely cleaved at the time when it arrives close to the epitaxial growth surface. Naturally, the cleavage substrate must be kept at a temperature which is below the temperature which would otherwise seriously disturb the substrate and any previously deposited epitaxial layer. As far as the present invention is concerned, the decomposition temperature for DEB lies in a very narrow temperature range centered around approximately 100°C. By keeping the substrate on
en temperatur over dette område, vil spaltningen av DEB a temperature above this range, the splitting of DEB will
finne sted tilstrekkelig nær ved den epitaksiale vekst flate til at så godt som alt beryllium dopemiddel blir riktig avsatt på den epitaksiale vekst flate. For vekst av epitaksiale lag av GaAs, holdes substratet i almindelighet mellom 600° og 900°C for å muliggjøre den riktige spaltning av trimetylgallium og arsenhydrid. På grunn av dette, er en foretrukket temperatur på substratet omtrent 700°C. take place sufficiently close to the epitaxial growth surface that virtually all of the beryllium dopant is properly deposited on the epitaxial growth surface. For the growth of epitaxial layers of GaAs, the substrate is generally kept between 600° and 900°C to enable the proper cleavage of trimethylgallium and arsenious hydride. Because of this, a preferred temperature of the substrate is about 700°C.
Beryllium som er uriktig avsatt på veggene i reaksjonskammeret, blir på en effektiv måte utelukket fra å virke som et forsinket dopemiddel på grunn av dets usedvanlige lave damptrykk, et damptrykk som i virkeligheten er lavere enn noe annet av de grunnstoffer som vanligvis benyttes som dopemiddel av p-typen i MOCVD dyrkede GaAs epitaksiale lag. Eventuelt uriktig avsatt beryllium vil ganske enkelt unnlate Beryllium improperly deposited on the walls of the reaction chamber is effectively precluded from acting as a delayed dopant because of its unusually low vapor pressure, a vapor pressure actually lower than that of any other element commonly used as a dopant by p-type in MOCVD grown GaAs epitaxial layer. Any improperly deposited beryllium will simply fail
å fordampe fra reaktorflaten med noen hastighet som kan være av betydning. Det er derfor ikke mulig å observere noe "memory-effeet" fenomen på grunn av anvendelsen av DEB når beryllium skal være dopemiddel. to evaporate from the reactor surface at any rate that may be significant. It is therefore not possible to observe any "memory-effect" phenomenon due to the use of DEB when beryllium is to be a doping agent.
De organiske komponenter i spaltningsreaksjonen må heller The organic components of the cleavage reaction must rather
ikke virke som en forurensningskilde hverken i reaktor systemet eller på substratet og eventuelle epitaksialt dyrkede lag som måtte finnes på dette. Når det gjelder epitaksiale lag som er epitaksialt dyrket med beryllium-dopet gallium arsenid, under anvendelse av en hydrogen bæregass og DEB, trimetylgallium (TMG) og arsenhydrid som kilde til beryl- not act as a source of contamination either in the reactor system or on the substrate and any epitaxially grown layers that may be found on this. In the case of epitaxial layers epitaxially grown with beryllium-doped gallium arsenide, using a hydrogen carrier gas and DEB, trimethylgallium (TMG) and arsenic hydride as the source of beryllium-
lium, gallium og arsen, vil de forskjellige organiske spalt-ningsfraksjoner reagere med hverandre for direkte å danne etan og overskytende hydrogen. Etan og hydrogen er begge meget flyktige og lette å fjerne fra reaktorsystemet uten forurensning av reaktorkammeret, det epitaksiale lag eller substratet. lium, gallium and arsenic, the various organic fission fractions will react with each other to directly form ethane and excess hydrogen. Ethane and hydrogen are both very volatile and easy to remove from the reactor system without contaminating the reactor chamber, the epitaxial layer or the substrate.
Etter den kontrollerte spaltning av DEB sammen med trimetylgallium og arsen, blir beryllium avsatt på vekstflaten der det blir både fysisk og elektrisk innført i det voksende epitaksiale GaAs lag. Den fysiske innføring av beryllium som dopemiddel i et epitaksialt lag, er i almindelighet begrenset til tilnærmet den faste oppløslighet av beryllium i det sammensatte halvleder materialet det gjelder. For After the controlled cleavage of DEB together with trimethylgallium and arsenic, beryllium is deposited on the growth surface where it is both physically and electrically introduced into the growing epitaxial GaAs layer. The physical introduction of beryllium as a dopant in an epitaxial layer is generally limited to approximately the fixed solubility of beryllium in the compound semiconductor material in question. For
^J 20 GaAs ligger grensen for oppløslighet omtrent mellom 1 x 10 ^J 20 GaAs, the limit of solubility lies approximately between 1 x 10
21 3 21 3
og 1 x 10 atomer/cm . Fysisk innføring av beryllium ved høyere konsentrasjoner er, selv om de er mulige, knyttet til and 1 x 10 atoms/cm . Physical introduction of beryllium at higher concentrations is, although possible, linked to
den tid-og temperatur avhengige prosess med fast utfelling av beryllium i det epitaksiale lag. Den fysiske innføring the time- and temperature-dependent process of solid deposition of beryllium in the epitaxial layer. The physical introduction
2 0 22 0 2
av beryllium med konsentrasjoner på omtrent 10 atomer/cm eller mindre er ikke begrenset i særlig grad av overflate-kinetiske effekter ved vekstflaten for det epitaksiale lag som, når man anvender andre avsetningsteknikker, f.eks. molekylær stråle epitaksi (MBE), resulterer i opphopnings-fenomener på overflaten. Som en følge av dette, er virkningsgraden for den fysiske innføring av beryllium høy over hele det vanlige konsentrasjonsområdet for dopemiddel på omtrent 1 5 of beryllium at concentrations of about 10 atoms/cm or less are not particularly limited by surface-kinetic effects at the growth surface of the epitaxial layer which, when using other deposition techniques, e.g. molecular beam epitaxy (MBE), results in accumulation phenomena on the surface. As a result, the efficiency of the physical introduction of beryllium is high over the usual dopant concentration range of about 1 5
1 x 10 til 10 atomer/cm . 1 x 10 to 10 atoms/cm .
Virkningsgraden for den elektriske innføring av beryllium The efficiency of the electrical introduction of beryllium
som dopemiddel er også ganske høy gjennom hele det vanlige området for dopemiddel konsentrasjoner. Beryllium er en 'sa godt som ikke-amfoterisk dopémiddeltype, særlig som GaAs, noe som resulterer i en meget lav selv-kompensasjon. as doping agent is also quite high throughout the usual range of doping agent concentrations. Beryllium is a virtually non-amphoteric dopant type, particularly like GaAs, resulting in a very low self-compensation.
På grunn av den ensartede fysiske innføring av beryllium, Due to the uniform physical introduction of beryllium,
vil videre de elektriske egenskaper ved et dopet epitaksial lag være ikke-anomale over hele området for vanlige dopemiddel konsentrasjoner. Furthermore, the electrical properties of a doped epitaxial layer will be non-anomalous over the entire range of common dopant concentrations.
Den egentlige konsentrasjon av beryllium i et MOCVD dyrket epitaksialt lag er stort sett avhengig av et antall variable i et vanlig reaktor system, der de variable faktorer er lette å kontrollere. Som forklart ovenfor, er en variabel hoved-faktor molfraksjonen av DEB som blir opptatt av bæregassen. Bobletemperaturen og derfor damptrykket for DEB og den spesielle metode etter hvilken bæregassen føres forbi eller gjennom DEB, er direkte kontrollerbare. En annen variabel faktor i systemet, er strømningshastigheten for den DEB førende bæregass inn i reaktorkammeret. Jo større strømningshastigheten er desto større vil mengden av DEB som blir ført tett inntil substratet være og som en følge av dette vil dopemiddel konsentrasjonen bli høyere. Bærergassens strømningshastighet er lett å kontrollere ved hjelp av en regulerende massestrøm ventil i bæregassens mateledning foran bobleren slik man har det i vanlige MOCVD reaktor systemer. Sluttelig vil veksthastigheten for selve det epitaksiale lag, som en variabel faktor i systemet, direkte innvirke på konsentrasjonen av beryllium som er opptatt i det epitaksiale lag. For et hvilket som helst gitt sett variable i systemet, vil økning i veksthastigheten for det epitaksiale lag direkte nedsette konsentrasjonen av beryllium som er opptatt i dette. Naturligvis er veksthastigheten for det epitaksiale lag i seg selv avhengig av, når det gjelder GaAs, molfraksjonene av trimetylgallium og ars©n hydrid som finnes i bæregassen, The actual concentration of beryllium in a MOCVD grown epitaxial layer is mostly dependent on a number of variables in a normal reactor system, where the variable factors are easy to control. As explained above, a major variable factor is the mole fraction of DEB taken up by the carrier gas. The bubble temperature and therefore the vapor pressure of the DEB and the particular method by which the carrier gas is passed past or through the DEB are directly controllable. Another variable factor in the system is the flow rate of the DEB carrier gas into the reactor chamber. The greater the flow rate, the greater will be the amount of DEB that is brought close to the substrate and, as a consequence, the dopant concentration will be higher. The flow rate of the carrier gas is easy to control with the help of a regulating mass flow valve in the carrier gas feed line in front of the bubbler, as is the case in normal MOCVD reactor systems. Finally, the growth rate of the epitaxial layer itself, as a variable factor in the system, will directly affect the concentration of beryllium that is contained in the epitaxial layer. For any given set of variables in the system, increasing the growth rate of the epitaxial layer will directly decrease the concentration of beryllium trapped therein. Naturally, the growth rate of the epitaxial layer itself is dependent, in the case of GaAs, on the mole fractions of trimethylgallium and arsenic hydride present in the carrier gas,
den tilhørende strømningshastighet for bæregass og temperaturen på substratet. the associated carrier gas flow rate and the temperature of the substrate.
De forskjellige parametere som er beskrevet ovenfor er lette The various parameters described above are lightweight
å bestemme for vanlige MOCV reaktorer og krever bare enkel og ordinær eksperimentering. Eksemplene i det følgende viser at for en slik reaktor er konsentrasjonen av beryllium dopemiddel lett kontrollert og lett å reprodusere over et betydelig område. to determine for ordinary MOCV reactors and requires only simple and ordinary experimentation. The examples in the following show that for such a reactor the concentration of beryllium dopant is easily controlled and easily reproduced over a considerable range.
Eksempel 1 Example 1
Et GaAs epitaksialt lag med en konsentrasjon av beryllium dopemiddel på omtrent 1,6 x 10 2 0 atomer/cm<J> og med ensartede fysiske og elektriske egenskaper ble dyrket på overflaten av et GaAs substrat som ble holdt på en temperatur på omtrent 700°C. Trimetylgallium, som ble opptatt ved føring avhydrogen gjennom en bobleanordning, inneholdende flytende diemtylgallium ved en temperatur på -12°C og med en strøm-ningshastighet på 23 cm 3/min, blandet med arsenhydrid, til-ført med en hastighet på 0.8 cm 3/min, og hydrogen, tilført med en strømningshastighet på 2.900 cm 3/min, ble ført inn i et MOCVD reaktorkammer ved atmosfæretrykk for å få til en epitaksial veksthastighet på 0.18 um/min. Dietylberyllium, som ble opptatt ved bobling av hydrogen med en strøm-ningshastighet på 4 00 cm /min gjennom en vanlig bobleanordning som inneholdt dietylberyllium med en temperatur på tilnærmet 27°C, ble videre kombinert med den ovenfor nevnte blanding og ført inn i reaktorkammeret, hvorved det ble oppnådd en epitaksial vekst av et beryllium dopet GaAs lag av p-typen. A GaAs epitaxial layer with a beryllium dopant concentration of about 1.6 x 10 2 0 atoms/cm<J> and with uniform physical and electrical properties was grown on the surface of a GaAs substrate that was maintained at a temperature of about 700° C. Trimethylgallium, which was taken up by passing hydrogen through a bubble device, containing liquid dimethylgallium at a temperature of -12°C and with a flow rate of 23 cm 3 /min, mixed with arsenic hydride, fed at a rate of 0.8 cm 3 /min, and hydrogen, supplied at a flow rate of 2,900 cm 3 /min, was introduced into a MOCVD reactor chamber at atmospheric pressure to achieve an epitaxial growth rate of 0.18 µm/min. Diethylberyllium, which was taken up by bubbling hydrogen at a flow rate of 400 cm/min through a conventional bubbling device containing diethylberyllium at a temperature of approximately 27°C, was further combined with the above-mentioned mixture and introduced into the reactor chamber, whereby an epitaxial growth of a p-type beryllium doped GaAs layer was achieved.
Eksempel 2 Example 2
De samme vekstbetingelser som i det foregående eksempel ble benyttet, bortsett fra at hydrogenets strømningshastighet gjennom bobleanordningen med dietylberyllium var redusert til 20 cm^/min., mens substrat temperaturen var satt ned til 650°C,.og den og den epitaksiale veksthastighet var økt til 0.2 ym/cm 3 for å få et epitaksialt GaAs lag av p-typen med en konsentrasjon av beryllium dopemiddel på 3.1 x 19 3 The same growth conditions as in the previous example were used, except that the hydrogen flow rate through the bubble device with diethylberyllium was reduced to 20 cm^/min., while the substrate temperature was lowered to 650°C, and it and the epitaxial growth rate were increased to 0.2 ym/cm 3 to obtain a p-type epitaxial GaAs layer with a beryllium dopant concentration of 3.1 x 19 3
10 atomer/cm . 10 atoms/cm .
Ved progressivt å redusere dietylberyllium kildens temperatur ned til omtrent -100°C, og redusere hydrogenets strøm-ningshastighet, og å omgjøre bobleanordningen med dietylberyllium til en effusjonskilde, kunne man oppnå MOCVD vekst av epitaksiale lag med ensartede fysiske og elektriske egenskaper med en konsentrasjon av beryllium dopemiddel By progressively reducing the temperature of the diethylberyllium source down to approximately -100°C, and reducing the hydrogen flow rate, and turning the bubble device with diethylberyllium into an effusion source, one could achieve MOCVD growth of epitaxial layers with uniform physical and electrical properties with a concentration of beryllium dopant
16 3 16 3
betydelig under 1 x 10 atomer/cm . significantly below 1 x 10 atoms/cm .
En organo-metallisk forbindelse som var egnet til å avgi elementært beryllium som dopemiddel ved dyrking av et epitaksialt halvlederlag i et MOCVD reaktorsystem, er således beskrevet. Bruken av foreliggende oppfinnelse sammen med MOCVD vekst av GaAs epitaksiale lag, er bare illustrasjoner på den. foretrukne utførelsesform for oppfinnelsen. Det er klart at det i lys av de informasjoner som er gitt ovenfor, kan foreliggende oppfinnelse utnyttes på annen måte enn det som her er spesielt beskrevet. An organo-metallic compound which was suitable for emitting elemental beryllium as a dopant when growing an epitaxial semiconductor layer in a MOCVD reactor system is thus described. The use of the present invention together with MOCVD growth of GaAs epitaxial layers are merely illustrative thereof. preferred embodiment of the invention. It is clear that in light of the information given above, the present invention can be used in a different way than what is specifically described here.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US48209183A | 1983-04-04 | 1983-04-04 | |
| PCT/US1984/000399 WO1984003995A1 (en) | 1983-04-04 | 1984-03-15 | Diethylberyllium dopant source for mocvd grown epitaxial semiconductor layers |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO844811L NO844811L (en) | 1984-12-03 |
| NO163292B true NO163292B (en) | 1990-01-22 |
| NO163292C NO163292C (en) | 1990-05-02 |
Family
ID=26770168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO844811A NO163292C (en) | 1983-04-04 | 1984-12-03 | PROCEDURE FOR THE PROVISION OF AN EPITACIAL LAYER ALVEDER MATERIAL ON A SUBSTRATE. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| HK (1) | HK99888A (en) |
| NO (1) | NO163292C (en) |
-
1984
- 1984-12-03 NO NO844811A patent/NO163292C/en unknown
-
1988
- 1988-12-08 HK HK99888A patent/HK99888A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO163292C (en) | 1990-05-02 |
| HK99888A (en) | 1988-12-16 |
| NO844811L (en) | 1984-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5438952A (en) | Method of growing a semiconductor layer and a fabrication method of a semiconductor device using such a semiconductor layer | |
| US4636268A (en) | Chemical beam deposition method utilizing alkyl compounds in a carrier gas | |
| Ludowise et al. | The growth and characterization of uniform Ga 1-x In x As (X≤. 25) by Organometallic VPE | |
| Miller et al. | Metalorganic chemical vapor deposition | |
| US4504329A (en) | Process for the epitaxial deposition of III-V compounds utilizing a binary alloy as the metallic source | |
| Fujiwara et al. | Drastic effects of hydrogen flow rate on growth characteristics and electrical/optical properties of InP grown by organometallic vapour phase epitaxy with TMIn and TBP | |
| Skevington et al. | Anomalous silicon and tin doping behaviour in indium phosphide grown by chemical beam epitaxy | |
| KR900006120B1 (en) | Method for growing eptaxial semi conductor layers | |
| NO163292B (en) | PROCEDURE FOR THE PROVISION OF AN EPITAKSIAL LAYER OF A SEMICONDUCTOR MATERIAL ON A SUBSTRATE. | |
| EP0806495B1 (en) | Metal-organic chemical vapor-phase deposition process | |
| KR900006121B1 (en) | Method for growing epitaxial semiconductor layers | |
| US20110233730A1 (en) | REACTIVE CODOPING OF GaAlInP COMPOUND SEMICONDUCTORS | |
| WO2001080386A1 (en) | Iii-v semiconductors separate confinement superlattice optoelectronic devices | |
| NO161813B (en) | PROCEDURE FOR, IN A METAL ORGANIC CHEMICAL VAPORATING SYSTEM INCLUDING A REACTOR ROOM, AA PROVIDES EPITAKSELY A TEAM OF SEMICONDUCTOR MATERIAL. | |
| Beuchet et al. | Hydride multibarrel reactors suitable for microwave and optoelectronic (Ga, In)(As, P) heterostructure growth | |
| Ludowise et al. | Use of column V alkyls in organometallic vapor phase epitaxy (OMVPE) | |
| Murali et al. | Review of techniques on growth of GaAs and related compounds | |
| US4999223A (en) | Chemical vapor deposition and chemicals with diarsines and polyarsines | |
| EP0780887A1 (en) | Method of N-type doping a compound semiconductor layer | |
| Panish et al. | Gas-source molecular beam epitaxy | |
| Tsang | Chemical beam epitaxy of InGaAs | |
| Abernathy | Compound semiconductor growth by metallorganic molecular beam epitaxy (MOMBE) | |
| Abdalla et al. | Metalorganic vapor phase epitaxial growth of high quality InGaAs on InP using tertiarybutylarsine | |
| JP2743970B2 (en) | Molecular beam epitaxial growth of compound semiconductors. | |
| Muhammad et al. | EPITAXIAL METHODS OF QUANTUM DEVICE GROWTH |