NO163292B - Fremgangsmaate til avsetning av et epitaksialt lag av et halvledermateriale paa et substrat. - Google Patents

Fremgangsmaate til avsetning av et epitaksialt lag av et halvledermateriale paa et substrat. Download PDF

Info

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
Application number
NO84844811A
Other languages
English (en)
Other versions
NO163292C (no
NO844811L (no
Inventor
James D Parsons
Original Assignee
Hughes Aircraft Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/US1984/000399 external-priority patent/WO1984003995A1/en
Application filed by Hughes Aircraft Co filed Critical Hughes Aircraft Co
Publication of NO844811L publication Critical patent/NO844811L/no
Publication of NO163292B publication Critical patent/NO163292B/no
Publication of NO163292C publication Critical patent/NO163292C/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02538Group 13/15 materials
    • H01L21/02546Arsenides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/0257Doping during depositing
    • H01L21/02573Conductivity type
    • H01L21/02579P-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.

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-
ning (MOCVD) for å muliggjøre dyrking av halvlederlag-; av beryllium-dopede epitaksiale forbindelser og forbindelses legeringer.
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
gallium arsenid (GaAs) epitaksiale lag på overflaten av et GaAs substrat, er MOCVD teknikken ikke nødvendigvis begrenset
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:
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
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.
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
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.
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
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
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.
Vanskeligheten for dopematerialene til å bli elektrisk opp-
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.
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-
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-
bar dopemiddelgradering i det epitaksiale lag, såvel som i overgangen mellom det dyrkede lag og det tidligere lag.
Denne uriktige forsinkede doping blir i almindelighet be-
tegnet som "memory-effect" fenomen.
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.
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.
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
en uoversiktlig måte, avhengig av de innbyrdes konduktivitets-typer for de to lag.
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.
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 .
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.
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.
Andre tilknyttede fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå og
bli forstått på grunnlag av den følgende beskrivelse som går mer i detalj.
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.
Foreliggende oppfinnelse kan med fordel anvendes i så godt
som alle vanlige MOCVD reaktor systemer, innbefattende de som er vist i U.S. patent 4.108.106, 3.916.822, 3.704.987
og 3.633.537.
Alle slike anvendelser ligger innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse slik den er definert i kravene.
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.
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.
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.
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
blir da opptatt av bæregassen sammenlignet med den tilsvarende situasjon der DEB holdes på en høyere temperatur. Naturligvis kan temperatur/damptrykk kontrollen anvendes
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.
En faktor av stor viktighet er den nøyaktige utnyttelse
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
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
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-
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
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
i kombinasjon med de forskjellige bobleprinsipper muliggjør lett og nøyaktig kontrollerbart bæregass opptak av en ønsket mol fraksjon av DEB.
Den riktige avsetning av dopemiddelfraksjonen i transport forbindelsen på den epitaksiale vekstflate av substratet,
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
en temperatur over dette område, vil spaltningen av DEB
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.
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
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.
De organiske komponenter i spaltningsreaksjonen må heller
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-
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.
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
^J 20 GaAs ligger grensen for oppløslighet omtrent mellom 1 x 10
21 3
og 1 x 10 atomer/cm . Fysisk innføring av beryllium ved høyere konsentrasjoner er, selv om de er mulige, knyttet til
den tid-og temperatur avhengige prosess med fast utfelling av beryllium i det epitaksiale lag. Den fysiske innføring
2 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
1 x 10 til 10 atomer/cm .
Virkningsgraden for den elektriske innføring av 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.
På grunn av den ensartede fysiske innføring av beryllium,
vil videre de elektriske egenskaper ved et dopet epitaksial lag være ikke-anomale over hele området for vanlige dopemiddel konsentrasjoner.
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,
den tilhørende strømningshastighet for bæregass og temperaturen på substratet.
De forskjellige parametere som er beskrevet ovenfor er lette
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.
Eksempel 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.
Eksempel 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
10 atomer/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
16 3
betydelig under 1 x 10 atomer/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.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til ved metallorganisk kjemisk pådampning (MOCVD) i et reaktorkammer å avsette et epitaksialt lag av et halvledermateriale innbefattende et gitt elementært materiale på et substrat som befinner seg i reaktorkammeret, karakterisert ved at det elementære materiale fremkommer ved spaltning av en organo-metallisk forbindelse i dampfase,der: forbindelsen hovedsaklig består av dietylberyllium.
2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 , karakterisert ved at det elementære materiale anvendes sem et dopemiddel som gir det nevnte lag en bestemt konduktivitetstype.
3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at halvledermaterialet omfatter en forbindelse fra gruppen III-V og at den nevnte konduktivitetstype er p-typen.
4. Fremgangsmåte som angitt i krav, 2 eller 3, karakterisert ved at det nevnte dietylberyllium føres inn i reaktorkammeret av en bæregass der opptaket av dietylberyllium fra en kilde til dietylberyllium av bæregassen er avhengig av damptrykket for dietylberyllium kilden, hvilket damptrykk er variabelt ved kontroll med temperaturen på dietylberylliumkilden innenfor området mellom omtrent 27° og -100°C.
5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at temperaturen på dietylberyllium kilden kontrolleres innenfor det tilnærmede område 2 5° og -100°C.
6. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at substratet holdes innenfor temperaturområdet mellom omtrent 400° og 900°C under den epitaksiale avsetning av laget.
7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at substratet holdes på en temperatur på tilnærmet 700°C.
NO844811A 1983-04-04 1984-12-03 Fremgangsm te til avsetning av et epitaksialt lag alvledermateriale p et substrat. NO163292C (no)

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 (no) 1984-12-03
NO163292B true NO163292B (no) 1990-01-22
NO163292C NO163292C (no) 1990-05-02

Family

ID=26770168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO844811A NO163292C (no) 1983-04-04 1984-12-03 Fremgangsm te til avsetning av et epitaksialt lag alvledermateriale p et substrat.

Country Status (2)

Country Link
HK (1) HK99888A (no)
NO (1) NO163292C (no)

Also Published As

Publication number Publication date
HK99888A (en) 1988-12-16
NO163292C (no) 1990-05-02
NO844811L (no) 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
Abernathy Compound semiconductor growth by metallorganic molecular beam epitaxy (MOMBE)
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
Tsang Chemical beam epitaxy of InGaAs
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
US5462008A (en) Semiconductor films
Skevington et al. Anomalous silicon and tin doping behaviour in indium phosphide grown by chemical beam epitaxy
KR900006120B1 (ko) 도우펀트 운반 화합물로서 디에틸베릴륨을 사용하는 반도체 재료층의 에피택셜 증착방법
NO163292B (no) Fremgangsmaate til avsetning av et epitaksialt lag av et halvledermateriale paa et substrat.
EP0806495B1 (en) Metal-organic chemical vapor-phase deposition process
KR900006121B1 (ko) 도우펀트 운반 화합물로서 테트라메틸주석을 사용하는 반도체 재료층의 에피택셜 증착방법
US20110233730A1 (en) REACTIVE CODOPING OF GaAlInP COMPOUND SEMICONDUCTORS
WO2001080386A1 (en) Iii-v semiconductors separate confinement superlattice optoelectronic devices
NO161813B (no) Fremgangsmaate til, i et metallorganisk kjemisk paadampningssystem som inbefatter et reaktorkammer, aa avsette epitaksialt et lag av halvledermateriale.
Beuchet et al. Hydride multibarrel reactors suitable for microwave and optoelectronic (Ga, In)(As, P) heterostructure growth
US5821155A (en) Method of growing n-type III-V semiconductor materials on a substrate using SiI4
Ludowise et al. Use of column V alkyls in organometallic vapor phase epitaxy (OMVPE)
US4999223A (en) Chemical vapor deposition and chemicals with diarsines and polyarsines
Abdalla et al. Metalorganic vapor phase epitaxial growth of high quality InGaAs on InP using tertiarybutylarsine
JP2743970B2 (ja) 化合物半導体の分子線エピタキシャル成長法
Muhammad et al. EPITAXIAL METHODS OF QUANTUM DEVICE GROWTH
Vaya et al. Molecular Beam Epitaxy