JPH01257192A - 気相エピタキシャル成長方法 - Google Patents
気相エピタキシャル成長方法Info
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- JPH01257192A JPH01257192A JP8463388A JP8463388A JPH01257192A JP H01257192 A JPH01257192 A JP H01257192A JP 8463388 A JP8463388 A JP 8463388A JP 8463388 A JP8463388 A JP 8463388A JP H01257192 A JPH01257192 A JP H01257192A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、化合物半導体の気相エピタキシャル成長方
法に関するものであり、特に鉄をドープした高抵抗のエ
ピタキシャル層の成長方法に関するものである。
法に関するものであり、特に鉄をドープした高抵抗のエ
ピタキシャル層の成長方法に関するものである。
［従来の技術］
気相エピタキシャル成長方法により形成された化合物半
導体のエピタキシャルウェハは、高速電界効果型トラン
ジスタや、二重へテロ構造レーザ、受光素子などに使用
されている。これらの用途における特性を向上させるた
めには、エピタキシャル層を高抵抗（１０６Ω・ｃｍ以
上）にする必要がある。しかしながら、Ｉ ｎＰｓ
Ｉ ｎＧａＡｓなどのエピタキシャル層は、ノンドープ
であっても比抵抗は高々１０２Ω・ｃｍ程度であるため
、鉄をドープすることにより高抵抗にしている。
導体のエピタキシャルウェハは、高速電界効果型トラン
ジスタや、二重へテロ構造レーザ、受光素子などに使用
されている。これらの用途における特性を向上させるた
めには、エピタキシャル層を高抵抗（１０６Ω・ｃｍ以
上）にする必要がある。しかしながら、Ｉ ｎＰｓ
Ｉ ｎＧａＡｓなどのエピタキシャル層は、ノンドープ
であっても比抵抗は高々１０２Ω・ｃｍ程度であるため
、鉄をドープすることにより高抵抗にしている。
鉄をドープした従来の気相エピタキシャル成長方法では
、基板が設けられている反応管内に原料ガスを供給する
と同時に結晶成長を開始している。
、基板が設けられている反応管内に原料ガスを供給する
と同時に結晶成長を開始している。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、このような従来の方法では、エピタキシ
ャル層の高抵抗化を妨げる等の悪影響を与える不純物、
たとえばＳｔ等の不純物がエピタキシャル層の厚み方向
にばらついて分布し、結晶性の良好なエピタキシャル層
を得ることができないという問題があった。特に、結晶
成長開始直後に形成されるエピタキシャル層の部分では
、不純物の濃度が高くなる。たとえば、１０１ｔ ｃｍ
−３になる。このため、高抵抗のエピタキシャル層を得
ることができなかった。
ャル層の高抵抗化を妨げる等の悪影響を与える不純物、
たとえばＳｔ等の不純物がエピタキシャル層の厚み方向
にばらついて分布し、結晶性の良好なエピタキシャル層
を得ることができないという問題があった。特に、結晶
成長開始直後に形成されるエピタキシャル層の部分では
、不純物の濃度が高くなる。たとえば、１０１ｔ ｃｍ
−３になる。このため、高抵抗のエピタキシャル層を得
ることができなかった。
この発明の目的は、このような従来の問題を解消し、結
晶性の良好な高抵抗のエピタキシャル層を形成させるこ
とのできる気相エピタキシャル成長方法を提供すること
にある。
晶性の良好な高抵抗のエピタキシャル層を形成させるこ
とのできる気相エピタキシャル成長方法を提供すること
にある。
［課題を解決するための手段］
この発明の気相エピタキシャル成長方法では、原料ガス
を反応管内に供給して反応管内の基板上に化合物半導体
をエピタキシャル成長させ、同時に鉄元素を含む有機化
合物ガスおよびＨＣｆＬガスを用いて前記化合物半導体
に鉄をドープさせており、原料ガスの反応管内への供給
開始後、反応管内の結晶成長条件が安定するまでの間、
基板上をエツチングする工程を備えることを特徴として
いる。
を反応管内に供給して反応管内の基板上に化合物半導体
をエピタキシャル成長させ、同時に鉄元素を含む有機化
合物ガスおよびＨＣｆＬガスを用いて前記化合物半導体
に鉄をドープさせており、原料ガスの反応管内への供給
開始後、反応管内の結晶成長条件が安定するまでの間、
基板上をエツチングする工程を備えることを特徴として
いる。
この発明で用いる鉄元素を含む有機化合物としては、た
とえばフェロセン（Ｆｅ （Ｃｓ Ｈｉ）２）や、鉄ペ
ンタカルボニル（Ｆ ｅ （Ｃｏ） ｓ ）などがある
。
とえばフェロセン（Ｆｅ （Ｃｓ Ｈｉ）２）や、鉄ペ
ンタカルボニル（Ｆ ｅ （Ｃｏ） ｓ ）などがある
。
基板上をエツチングする工程としては、基板上に化合物
半導体のエピタキシャル層を成長させないようにエツチ
ングする工程であればよい。このようなものとして、た
とえばＨｌｌガスを基板上に供給する方法がある。
半導体のエピタキシャル層を成長させないようにエツチ
ングする工程であればよい。このようなものとして、た
とえばＨｌｌガスを基板上に供給する方法がある。
第１図は、この発明の一実施例を説明するための装置を
示す略図的断面図である。この装置は、クロライド法に
よる鉄ドープＩｎＰ気相エピタキシャル成長装置の一例
である。第１図において、反応管２内には、Ｉｎソース
を入れたソースポート６および基板７が設けられている
。反応管２には、ＨＣｉ供給管３、フェロセン供給管４
および原料ガス供給管５が取付けられている。原料ガス
供給管５の先端はソースポート６の上方に位置している
。反応管２のまわりには反応管２内を加熱するためのヒ
ータ１が設けられている。また、反応管２、ＨＣｌ供給
管３、フェロセン供給管４、原料ガス供給管５およびソ
ースポート６は、高純度の石英製である。
示す略図的断面図である。この装置は、クロライド法に
よる鉄ドープＩｎＰ気相エピタキシャル成長装置の一例
である。第１図において、反応管２内には、Ｉｎソース
を入れたソースポート６および基板７が設けられている
。反応管２には、ＨＣｉ供給管３、フェロセン供給管４
および原料ガス供給管５が取付けられている。原料ガス
供給管５の先端はソースポート６の上方に位置している
。反応管２のまわりには反応管２内を加熱するためのヒ
ータ１が設けられている。また、反応管２、ＨＣｌ供給
管３、フェロセン供給管４、原料ガス供給管５およびソ
ースポート６は、高純度の石英製である。
Ｈｕｔ供給管３には、ＭＣＩガスを含んだＨ２ガスが流
され、フェロセン供給管４には、フェロセンガスおよび
ＨＣｍガスを含んだＨ２ガスが流され、原料ガス供給管
５にはＰＣＬガスを含んだＨ２ガスが流される。
され、フェロセン供給管４には、フェロセンガスおよび
ＨＣｍガスを含んだＨ２ガスが流され、原料ガス供給管
５にはＰＣＬガスを含んだＨ２ガスが流される。
［作用］
この発明の方法における作用について、上述の実施例を
説明するための装置を例にして説明する。
説明するための装置を例にして説明する。
原料ガス供給管５内では、ＰＣｆＬ、ガスとＨ２ガスと
がヒータ１で加熱され、約６００℃以上で反応し、Ｐ４
とＨＣ！Ｌとが生成する。生成したＰ４は、ソースポー
ト６内のＩｎと、次式（イ）のように反応し、Ｉｎの表
面はＩｎＰの被膜で覆われる。
がヒータ１で加熱され、約６００℃以上で反応し、Ｐ４
とＨＣ！Ｌとが生成する。生成したＰ４は、ソースポー
ト６内のＩｎと、次式（イ）のように反応し、Ｉｎの表
面はＩｎＰの被膜で覆われる。
４１ｎ＋Ｐ４ −＝ ４１ｎＰ ・−（
イ）このようにして生成したＩｎＰと、原料ガス供給管
５から出てくるＨＣＩガスとが次式（ロ）のように反応
し、ＩｎＣｌ２が生成する。
イ）このようにして生成したＩｎＰと、原料ガス供給管
５から出てくるＨＣＩガスとが次式（ロ）のように反応
し、ＩｎＣｌ２が生成する。
４１ｎＰ＋８ＨＣ１１−
４１ｎＣｉ２ ＋Ｐ４ ＋４Ｈ２”’ （０）このよう
にして生成したＩｎＣＬとＰ４とが反応し、結晶成長を
行なう。
にして生成したＩｎＣＬとＰ４とが反応し、結晶成長を
行なう。
しかしながら、式（イ）および（ロ）で示されるそれぞ
れの反応が安定しないと、ＩｎとＰの比が安定せず、さ
らにＨＣｌガスの反応管内での濃度も安定しない。この
ように、Ｉ ｎ Ｃ［２、Ｐ４およびＨＣｆＪ、のガス
のそれぞれの濃度が安定しないと、エピタキシャル層中
の不純物の濃度にばらつきを生じる。
れの反応が安定しないと、ＩｎとＰの比が安定せず、さ
らにＨＣｌガスの反応管内での濃度も安定しない。この
ように、Ｉ ｎ Ｃ［２、Ｐ４およびＨＣｆＪ、のガス
のそれぞれの濃度が安定しないと、エピタキシャル層中
の不純物の濃度にばらつきを生じる。
第２図は、この発明の一実施例における不純物キャリア
濃度の厚み方向の分布を示す図である。
濃度の厚み方向の分布を示す図である。
上述のようにそれぞれのガスの濃度が不安定であると、
多くの場合、第２図の従来例に示すような不純物キャリ
ア濃度分布になる。すなわち、基板面近傍でのエピタキ
シャル層中に不純物キャリア濃度が多く含まれる。この
不純物キャリア濃度は、結晶成長が進むにつれて、すな
わち基板面から遠ざかるにつれて徐々に低下しほぼ安定
した状態となる。
多くの場合、第２図の従来例に示すような不純物キャリ
ア濃度分布になる。すなわち、基板面近傍でのエピタキ
シャル層中に不純物キャリア濃度が多く含まれる。この
不純物キャリア濃度は、結晶成長が進むにつれて、すな
わち基板面から遠ざかるにつれて徐々に低下しほぼ安定
した状態となる。
この発明では、原料ガスの反応管内への供給開始後、反
応管内の結晶成長条件が安定するまでの間、基板上をエ
ツチングする工程を備えている。
応管内の結晶成長条件が安定するまでの間、基板上をエ
ツチングする工程を備えている。
第１図に示す装置においては、このエツチング工程は、
ＨＣｌガスをＨＣｉ供給管から流す工程である。上述の
ように、式（イ）および（ロ）で示される反応は、原料
ガスの供給開始後不安定であり、安定するまでの間、時
間を要する。第１図に示す装置では、ＨＣｆＬ供給管３
からＨＣｆｌガスを含んだＨ２ガスを流し、ＬｎＣＬ２
、Ｐ＊およびＨＣｆＬの各濃度が安定するまでの間、基
板７上をエツチングする。これにより、各ガスの濃度が
安定するまで６間、基板７上には結晶が成長せず、Ｉ
ｎ ＣｆＬ２ 、Ｐ４およびＨＣｉの各ガス濃度が安定
した後に、結晶成長を始めることができる。これにより
、第２図に実施例として示すように、エピタキシャル層
中の厚み方向の不純物キャリア濃度分布を安定化させる
ことができる。
ＨＣｌガスをＨＣｉ供給管から流す工程である。上述の
ように、式（イ）および（ロ）で示される反応は、原料
ガスの供給開始後不安定であり、安定するまでの間、時
間を要する。第１図に示す装置では、ＨＣｆＬ供給管３
からＨＣｆｌガスを含んだＨ２ガスを流し、ＬｎＣＬ２
、Ｐ＊およびＨＣｆＬの各濃度が安定するまでの間、基
板７上をエツチングする。これにより、各ガスの濃度が
安定するまで６間、基板７上には結晶が成長せず、Ｉ
ｎ ＣｆＬ２ 、Ｐ４およびＨＣｉの各ガス濃度が安定
した後に、結晶成長を始めることができる。これにより
、第２図に実施例として示すように、エピタキシャル層
中の厚み方向の不純物キャリア濃度分布を安定化させる
ことができる。
このように、不純物キャリア濃度が低いため、少量の鉄
のドープ量でも、高抵抗のエピタキシャル層を得ること
ができる。また、不純物キャリア濃度が低いため、結晶
性の良好なエピタキシャル層を得ることができる。
のドープ量でも、高抵抗のエピタキシャル層を得ること
ができる。また、不純物キャリア濃度が低いため、結晶
性の良好なエピタキシャル層を得ることができる。
特に、この発明のように、鉄元素を含む有機化合物ガス
およびＨＣＡガスを用いて鉄をドープさせる場合には、
鉄パウダや鉄ワイヤとＨＣｉガスとで鉄をドープする場
合に比べ、塩化鉄の生成量が少なく鉄のドープ量が少な
くなる傾向にあるので、少量の鉄ドープ量で高抵抗が得
られることは好ましい。
およびＨＣＡガスを用いて鉄をドープさせる場合には、
鉄パウダや鉄ワイヤとＨＣｉガスとで鉄をドープする場
合に比べ、塩化鉄の生成量が少なく鉄のドープ量が少な
くなる傾向にあるので、少量の鉄ドープ量で高抵抗が得
られることは好ましい。
［実施例］
第１図に示す装置を用いて、鉄をドープした高抵抗のＩ
ｎＰのエピタキシャル層を成長させた。
ｎＰのエピタキシャル層を成長させた。
原料ガス供給管５には、１℃のｐＢ、をバブリングさせ
、ＰＣｆＬ、ガスを含んだＨ２ガスを１００ｃｃ／ｍｉ
ｎの流量で流した。また、フェロセン供給管４には、２
５〜５０℃で固体のフェロセン上を通過させることによ
ってフェロセンガスを含んだＨ２ガス（流量１００〜３
００ｃｃ／ｍ１ｎ）に、体積で１０％のＨＣｌガスを含
んだＨ２ガス（流量１〜３ｃｃ／ｍ１ｎ）を加えたガス
を流した。
、ＰＣｆＬ、ガスを含んだＨ２ガスを１００ｃｃ／ｍｉ
ｎの流量で流した。また、フェロセン供給管４には、２
５〜５０℃で固体のフェロセン上を通過させることによ
ってフェロセンガスを含んだＨ２ガス（流量１００〜３
００ｃｃ／ｍ１ｎ）に、体積で１０％のＨＣｌガスを含
んだＨ２ガス（流量１〜３ｃｃ／ｍ１ｎ）を加えたガス
を流した。
これらの原料ガスの反応管２内への供給開始と同時に、
ＨＣＩ供給管３から、体積で１０％のＨＣｆＬガスを含
んだＨ２ガスを１０ｃｃ／ｍｉｎの流量で反応管２内に
供給した。なお、ヒータ１の加熱により、ソースポート
６内のＩｎソースを７２０〜８００℃、基板７を６３０
〜６８０℃に維持した。原料ガス供給開始後１５分間、
ＨＣＱ供給管３からＨＣｆＬガスを反応管２内に供給し
、基板７上をエツチングした後、ＨＣｆＬ供給管３から
のＨＣＩガスの供給を止めた。
ＨＣＩ供給管３から、体積で１０％のＨＣｆＬガスを含
んだＨ２ガスを１０ｃｃ／ｍｉｎの流量で反応管２内に
供給した。なお、ヒータ１の加熱により、ソースポート
６内のＩｎソースを７２０〜８００℃、基板７を６３０
〜６８０℃に維持した。原料ガス供給開始後１５分間、
ＨＣＱ供給管３からＨＣｆＬガスを反応管２内に供給し
、基板７上をエツチングした後、ＨＣｆＬ供給管３から
のＨＣＩガスの供給を止めた。
以上のようにして結晶成長させた基板７上のＩｎＰエピ
タキシャル層について、厚み方向の不純物キャリア濃度
分布を測定したところ、第２図に実施例として示すよう
なほぼ均一な濃度分布であることが確認された。また、
このような手法を用いてＦｅドープ成長を行なうと、比
抵抗は、１０６Ω・Ｃｍ以上を示し、高抵抗であること
が確認された。
タキシャル層について、厚み方向の不純物キャリア濃度
分布を測定したところ、第２図に実施例として示すよう
なほぼ均一な濃度分布であることが確認された。また、
このような手法を用いてＦｅドープ成長を行なうと、比
抵抗は、１０６Ω・Ｃｍ以上を示し、高抵抗であること
が確認された。
この実施例では、エピタキシャル成長させる化合物半導
体として、ＩｎＰを例示して説明したが、この発明は、
この化合物半導体に限定されることはなく、たとえばＩ
ｎＧａＡｓなどについても適用できるものである。
体として、ＩｎＰを例示して説明したが、この発明は、
この化合物半導体に限定されることはなく、たとえばＩ
ｎＧａＡｓなどについても適用できるものである。
Ｃ発明の効果］
以上説明したように、この発明の方法によれば、原料ガ
スの反応管内への供給開始後、反応管内の結晶成長条件
が安定するまでの間、基板上をエツチングする工程を備
えているため、原料ガスの供給開始後の不安定な結晶成
長条件下での結晶成長による悪影響を排除することがで
き、したがって結晶性が良好な高抵抗のエピタキシャル
層を再現性良く形成することができる。このため、この
発明の方法により形成されたエピタキシャル層は、光通
信などに用いられるＩｎＰ系半導体レーザの電流狭窄層
、ＩｎＰ系受光受光素子電子集積回路の素子間分離絶縁
層などに有効に利用することができる。
スの反応管内への供給開始後、反応管内の結晶成長条件
が安定するまでの間、基板上をエツチングする工程を備
えているため、原料ガスの供給開始後の不安定な結晶成
長条件下での結晶成長による悪影響を排除することがで
き、したがって結晶性が良好な高抵抗のエピタキシャル
層を再現性良く形成することができる。このため、この
発明の方法により形成されたエピタキシャル層は、光通
信などに用いられるＩｎＰ系半導体レーザの電流狭窄層
、ＩｎＰ系受光受光素子電子集積回路の素子間分離絶縁
層などに有効に利用することができる。
第１図は、この発明の一実施例を説明するための装置を
示す略図的断面図である。 第２図は、この発明の一実施例における不純物キャリア
濃度の厚み方向の分布を示す図である。 図において、１はヒータ、２は反応管、３はＨＣｍ供給
管、４はフェロセン供給管、５は原料ガス供給管、６は
ソースポート、７は基板を示す。 第１図 第２図 厚みＣ，ｔｌｔｎ）
示す略図的断面図である。 第２図は、この発明の一実施例における不純物キャリア
濃度の厚み方向の分布を示す図である。 図において、１はヒータ、２は反応管、３はＨＣｍ供給
管、４はフェロセン供給管、５は原料ガス供給管、６は
ソースポート、７は基板を示す。 第１図 第２図 厚みＣ，ｔｌｔｎ）
Claims (1)
- （１）原料ガスを反応管内に供給して反応管内の基板上
に化合物半導体をエピタキシャル成長させ、同時に鉄元
素を含む有機化合物ガスおよびＨＣｌガスを用いて前記
化合物半導体に鉄をドープさせる、気相エピタキシャル
成長方法において、前記原料ガスの反応管内への供給開
始後、前記反応管内の結晶成長条件が安定するまでの間
、前記基板上をエッチングする工程を備える、気相エピ
タキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8463388A JPH01257192A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 気相エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8463388A JPH01257192A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 気相エピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257192A true JPH01257192A (ja) | 1989-10-13 |
Family
ID=13836090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8463388A Pending JPH01257192A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 気相エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01257192A (ja) |
-
1988
- 1988-04-05 JP JP8463388A patent/JPH01257192A/ja active Pending
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