JPH04111419A - 化合物半導体気相成長法および装置 - Google Patents
化合物半導体気相成長法および装置Info
- Publication number
- JPH04111419A JPH04111419A JP2231414A JP23141490A JPH04111419A JP H04111419 A JPH04111419 A JP H04111419A JP 2231414 A JP2231414 A JP 2231414A JP 23141490 A JP23141490 A JP 23141490A JP H04111419 A JPH04111419 A JP H04111419A
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- Japan
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- doping
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- compound semiconductor
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- material gas
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は化合物半導体の気相成長法において、低成長温
度での高濃度ドーピング技術に関するものである。
度での高濃度ドーピング技術に関するものである。
（従来の技術）
化合物半導体気相成長法は、母体半導体結晶の原料ガス
や母体半導体結晶中へのドーピング用原料ガスとして有
機金属や水素化合物あるいは塩化物が供給されている。
や母体半導体結晶中へのドーピング用原料ガスとして有
機金属や水素化合物あるいは塩化物が供給されている。
この場合、化合物半導体のキャリア濃度は、ドーピング
用原料ガスの供給量を調節することによって制御するこ
とができ、ヘテロ・バイポーラトランジスタ（以下ＨＢ
Ｔと呼ぶ）や電界効果型トランジスタなどのデバイス作
製上重要な化合物半導体成長技術の一つである。
用原料ガスの供給量を調節することによって制御するこ
とができ、ヘテロ・バイポーラトランジスタ（以下ＨＢ
Ｔと呼ぶ）や電界効果型トランジスタなどのデバイス作
製上重要な化合物半導体成長技術の一つである。
（発明が解決しようとする課題）
このように化合物半導体気相成長法では、ドーピング量
の制御が容易に行われるわけであるが、例えば代表的な
化合物半導体であるガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジ
ウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ ）結晶中にドーピン
グを行う場合には、ドーピング元素によっては拡散が起
こりドーピング・プロファイルの急峻性が損なわれると
いう問題が生ずる。
の制御が容易に行われるわけであるが、例えば代表的な
化合物半導体であるガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジ
ウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ ）結晶中にドーピン
グを行う場合には、ドーピング元素によっては拡散が起
こりドーピング・プロファイルの急峻性が損なわれると
いう問題が生ずる。
これは、ＨＢＴ等の急峻なｐ−ｎ接合を必要とするデバ
イスにとって、デバイス設計上大きな支障をもたらす、
半導体中でのドーピング元素の拡散は一般に成長温度が
高い程大きく、従ってこれを防止する為には成長温度の
低温化が必要とされる。
イスにとって、デバイス設計上大きな支障をもたらす、
半導体中でのドーピング元素の拡散は一般に成長温度が
高い程大きく、従ってこれを防止する為には成長温度の
低温化が必要とされる。
しかしながら成長温度を低温化してゆくと、代表的なｎ
形ドーピング原料ガスであるシラン（Ｓｉｇｎ）等の水
素化合物は、その分解効率が低下する為にドーピング固
溶量も低下し、高濃度ドーピングが困難になるという問
題が生ずる０本発明は上記の欠点を改善するために提案
されたもので、その目的は、ドーピング元素の拡散抑制
に有効な低温成長においても分解効率の小さいドーピン
グ原料ガスを高濃度にドーピングさせることにある。
形ドーピング原料ガスであるシラン（Ｓｉｇｎ）等の水
素化合物は、その分解効率が低下する為にドーピング固
溶量も低下し、高濃度ドーピングが困難になるという問
題が生ずる０本発明は上記の欠点を改善するために提案
されたもので、その目的は、ドーピング元素の拡散抑制
に有効な低温成長においても分解効率の小さいドーピン
グ原料ガスを高濃度にドーピングさせることにある。
（課題を解決するための手段）
上記の目的を達成するため、本発明は化合物半導体の気
相成長法において、ｎ型、ｐ型ドーピング用原料ガスを
各々母体半導体結晶用原料ガスとは独立のガス導入管に
よって成長室に供給し、特にＳｉＨ４等の低温度では分
解効率の小さいドーピング原料ガスの導入管に予備加熱
炉を設け、ドーピング原料ガスを常温以上の温度に加熱
することによって活性化された原料ガスを成長領域に直
接供給することを特徴とする。従来技術とは、ドーピン
グ原料ガス用のガス導入管に予備加熱炉を設けているこ
とが本質的に異なるものである。
相成長法において、ｎ型、ｐ型ドーピング用原料ガスを
各々母体半導体結晶用原料ガスとは独立のガス導入管に
よって成長室に供給し、特にＳｉＨ４等の低温度では分
解効率の小さいドーピング原料ガスの導入管に予備加熱
炉を設け、ドーピング原料ガスを常温以上の温度に加熱
することによって活性化された原料ガスを成長領域に直
接供給することを特徴とする。従来技術とは、ドーピン
グ原料ガス用のガス導入管に予備加熱炉を設けているこ
とが本質的に異なるものである。
（作用）
本発明においては、気相成長法による化合物半導体の成
長方法において、ｎ型もしくはｐ型ドーピング用原料ガ
スを反応室に導入する際に、ｎ型もしくはｐ型ドーピン
グ用原料ガスを常温以上の温度に加熱し、成長室に供給
することにより、活性化されたドーピング原料ガスを気
相成長室に供給するので、これによって高濃度のドーピ
ングを可能とすることができる。
長方法において、ｎ型もしくはｐ型ドーピング用原料ガ
スを反応室に導入する際に、ｎ型もしくはｐ型ドーピン
グ用原料ガスを常温以上の温度に加熱し、成長室に供給
することにより、活性化されたドーピング原料ガスを気
相成長室に供給するので、これによって高濃度のドーピ
ングを可能とすることができる。
（実施例）
次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
、種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまでも
ない。
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
、種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまでも
ない。
本発明の下記実施例では、■−■族化合物半導体結晶の
有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と呼ぶ）に限っ
て述べているが、本発明の主旨を逸脱しない範囲におい
て、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶等へのドーピング方
法やＭＯＣＶＤ法以外のクロライド気相成長法やハイド
ライド気相成長法等の化合物半導体気相成長法にも適用
できることは言うまでもない。
有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と呼ぶ）に限っ
て述べているが、本発明の主旨を逸脱しない範囲におい
て、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶等へのドーピング方
法やＭＯＣＶＤ法以外のクロライド気相成長法やハイド
ライド気相成長法等の化合物半導体気相成長法にも適用
できることは言うまでもない。
第１図は本発明の方法によるＭＯＣＶＤ装置の成長室部
分の断面模式図である０本発明においては、原料ガスと
してトリメチルインジウム（ＴＭＩ）。
分の断面模式図である０本発明においては、原料ガスと
してトリメチルインジウム（ＴＭＩ）。
トリエチルガリウム（τｆ！Ｇ） 、ホスフィン（ＰＨ
ｆｆ）。
ｆｆ）。
アルシン（Ａｓｈｓ）を用いている。インジウム燐（Ｉ
ｎＰ）。
ｎＰ）。
インジウムガリウム砒素（ｌｎＧａＡｓ） 、インジウ
ムガリウム砒素燐（ＩｎＧａＡｓＰ） 等の結晶成長
に用いられ、ドーピング原料ガスとしてはジメチル亜鉛
（ＤＭＺｎ ）と１００１）Ｐ＠水素希釈の５ｉ１１４
を用いている。
ムガリウム砒素燐（ＩｎＧａＡｓＰ） 等の結晶成長
に用いられ、ドーピング原料ガスとしてはジメチル亜鉛
（ＤＭＺｎ ）と１００１）Ｐ＠水素希釈の５ｉ１１４
を用いている。
ＴＭｌ、 ＴＥＧの■族原料ガス供給の為の導入管ｌ及
びＰｉｌｌ、Ａｓｈｓの■族原料ガス供給のための導入
管２とは独立にＤＭＺｎ、 ＳｉＨ４のガス導入管３．
４が設けられており、各原料ガスはこれらのガス導入管
から成長室６に直接供給される。特に低成長温度で分解
効率の小さい５ｆＨ４の導入管４には、常温から４００
°Ｃまでの温度範囲で温度制御が可能である予備加熱炉
５が設けられている。 ＤＭＺｎは低温度でも分解効率
が高いので予備加熱炉は必要としない。
びＰｉｌｌ、Ａｓｈｓの■族原料ガス供給のための導入
管２とは独立にＤＭＺｎ、 ＳｉＨ４のガス導入管３．
４が設けられており、各原料ガスはこれらのガス導入管
から成長室６に直接供給される。特に低成長温度で分解
効率の小さい５ｆＨ４の導入管４には、常温から４００
°Ｃまでの温度範囲で温度制御が可能である予備加熱炉
５が設けられている。 ＤＭＺｎは低温度でも分解効率
が高いので予備加熱炉は必要としない。
予備加熱炉５を成長室６に可能な限り近づける為に成長
室６はスチール製で作られている。成長室６の内部には
基板７を置く為のモリブデン・サセプタ８が設置されて
おり、基板７はサセプタ日直下のカーボン・ヒータ９に
より加熱されるようになっている。
室６はスチール製で作られている。成長室６の内部には
基板７を置く為のモリブデン・サセプタ８が設置されて
おり、基板７はサセプタ日直下のカーボン・ヒータ９に
より加熱されるようになっている。
この装置で、成長温度を５５０℃と低温度に設定し、ｒ
ｎＧａＡｓへのＳｉｎ、によるｎ型ドーピングを、予備
加熱炉５を設けた時と設けない時とで行い、成長後のＩ
ｎＧａＡｓ中のキャリア濃度を室温でパンデルバアウ（
ｖａｎ ｄｅｒ ｐａｕ＠）法によるホール効果測定に
より求めた。
ｎＧａＡｓへのＳｉｎ、によるｎ型ドーピングを、予備
加熱炉５を設けた時と設けない時とで行い、成長後のＩ
ｎＧａＡｓ中のキャリア濃度を室温でパンデルバアウ（
ｖａｎ ｄｅｒ ｐａｕ＠）法によるホール効果測定に
より求めた。
第２図は第１図に示したＭＯＣＶＤ装置を用いてＩｎＧ
ａＡａ結晶中へのＳｉドーピングを行った結果である。
ａＡａ結晶中へのＳｉドーピングを行った結果である。
横軸はドーピング原料ガスである５ｉｎ４の供給量を、
また縦軸はキャリア濃度を示す、黒丸は本発明によるも
のを示し、加熱温度は約３００℃〜３５０°Ｃである。
また縦軸はキャリア濃度を示す、黒丸は本発明によるも
のを示し、加熱温度は約３００℃〜３５０°Ｃである。
図に示す様に、予備加熱炉５を用いない時のＳｉドーピ
ング量が３ ＸＩＯ”ｃ■−３で飽和したのに対して、
予備加熱炉５を設けた場合には２ ＸＩＯ”ａｍ−”と
−桁高い高濃度ｎ型ドーピングが達成され、本発明の効
果が確認された。また、このＩｎＧａＡｓ結晶中のＳｉ
濃度を二次イオン買置分析法によって測定した結果、キ
ャリア濃度とは良い一致を示すことも確認された。
ング量が３ ＸＩＯ”ｃ■−３で飽和したのに対して、
予備加熱炉５を設けた場合には２ ＸＩＯ”ａｍ−”と
−桁高い高濃度ｎ型ドーピングが達成され、本発明の効
果が確認された。また、このＩｎＧａＡｓ結晶中のＳｉ
濃度を二次イオン買置分析法によって測定した結果、キ
ャリア濃度とは良い一致を示すことも確認された。
（発明の効果）
以上述べたように本発明によれば、気相成長法による化
合物半導体の成長方法において、ｎ型もしくはＰ型ドー
ピング用原料ガスを反応室に導入する際に、ｎ型もしく
はｐ型ドーピング用原料ガスを常温以上の温度に加熱し
、成長室に供給することにより、低成長温度において分
解効率が低く高濃度ドーピングが困難なドーピング原料
ガスでも、成長室直前に設けた予備加熱炉を通し原料ガ
スを常温以上に予備加熱させることによって、低成長温
度でも高濃度ドーピングが可能となる効果を有する。
合物半導体の成長方法において、ｎ型もしくはＰ型ドー
ピング用原料ガスを反応室に導入する際に、ｎ型もしく
はｐ型ドーピング用原料ガスを常温以上の温度に加熱し
、成長室に供給することにより、低成長温度において分
解効率が低く高濃度ドーピングが困難なドーピング原料
ガスでも、成長室直前に設けた予備加熱炉を通し原料ガ
スを常温以上に予備加熱させることによって、低成長温
度でも高濃度ドーピングが可能となる効果を有する。
第１図は本発明に用いるＭＯＣＶＤ装置の成長室部分の
断面模式図である。第２図はＩｎＧａＡｓ結晶中のＳｔ
ドーピングを行った結果を示す。 １・・・ＴＭＩやＴＥＧ等の■族原料ガス導入管２・・
・ＰＨ，やＡｓＨｚ等のＶ族原料ガス導入管３・・・ド
ーピング原料ガスであるＤＭＺｎの導入管４・・・ドー
ピング原料ガスである５１ｇ４の導入管５・・・予備加
熱炉 ６・・・成長室 ７・・・基板 ８・・・サセプタ ９・・・加熱ヒータ ｌＯ・・・サセプタ支持棒
断面模式図である。第２図はＩｎＧａＡｓ結晶中のＳｔ
ドーピングを行った結果を示す。 １・・・ＴＭＩやＴＥＧ等の■族原料ガス導入管２・・
・ＰＨ，やＡｓＨｚ等のＶ族原料ガス導入管３・・・ド
ーピング原料ガスであるＤＭＺｎの導入管４・・・ドー
ピング原料ガスである５１ｇ４の導入管５・・・予備加
熱炉 ６・・・成長室 ７・・・基板 ８・・・サセプタ ９・・・加熱ヒータ ｌＯ・・・サセプタ支持棒
Claims (2)
- （１）気相成長法による化合物半導体の成長方法におい
て、ｎ型もしくはｐ型ドーピング用原料ガスを反応室に
導入する際に、ｎ型もしくはｐ型ドーピング用原料ガス
を常温以上の温度に加熱し、成長室に供給することを特
徴とする化合物半導体気相成長法。 - （２）基板加熱用ヒータを設けた成長室に、複数のガス
導入管を設け、少なくとも１つのガス導入管に予備加熱
炉を設けたことを特徴とする化合物半導体気相成長装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2231414A JPH04111419A (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 化合物半導体気相成長法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2231414A JPH04111419A (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 化合物半導体気相成長法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04111419A true JPH04111419A (ja) | 1992-04-13 |
Family
ID=16923222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2231414A Pending JPH04111419A (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 化合物半導体気相成長法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04111419A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011136077A1 (ja) | 2010-04-28 | 2011-11-03 | シャープ株式会社 | 気相成長装置、気相成長方法、および半導体素子の製造方法 |
| JP2015122540A (ja) * | 2015-03-16 | 2015-07-02 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置 |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP2231414A patent/JPH04111419A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011136077A1 (ja) | 2010-04-28 | 2011-11-03 | シャープ株式会社 | 気相成長装置、気相成長方法、および半導体素子の製造方法 |
| JP2015122540A (ja) * | 2015-03-16 | 2015-07-02 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置 |
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