JPH04192516A - ＩｎＡｌＰ系化合物半導体への不純物拡散法 - Google Patents
ＩｎＡｌＰ系化合物半導体への不純物拡散法Info
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- JPH04192516A JPH04192516A JP32410290A JP32410290A JPH04192516A JP H04192516 A JPH04192516 A JP H04192516A JP 32410290 A JP32410290 A JP 32410290A JP 32410290 A JP32410290 A JP 32410290A JP H04192516 A JPH04192516 A JP H04192516A
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- Semiconductor Lasers (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。
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ＩｎＡｌ！Ｐ系の化合物半導体への不純物拡散
法、特にＩｎＡＩＰ半導体の深さ１μｍ程度の極表面近
傍にＰ型半導体層（以下、Ｐ層という）の形成とＰ層深
さの制御しやすい不純物の拡散法に関するものである。
法、特にＩｎＡＩＰ半導体の深さ１μｍ程度の極表面近
傍にＰ型半導体層（以下、Ｐ層という）の形成とＰ層深
さの制御しやすい不純物の拡散法に関するものである。
（従来の技術）
ＩｎＡＩＰ系材料を金材料導体材料は短波長て発振する
可視光半導体レーザの材料をはじめとして最近注目され
ており、将来の発展か期待されている。このＩｎ、Ｌｊ
７Ｐ系化合物半導体を用いたデバイスを作成する上で、
Ｚｎ拡散によるＰ層形成は基本的、かつ重要なプロセス
である。従来、ＧａＡｓ等のバンドギャップの比較的小
さい化合物半導体、及びＩｎＰ系においてＡβを含まな
い系に対する制御性のよい亜鉛の拡散及びＰ層の形成法
は知られている（例えば特公平２−２４３６９号公報）
。すなわち、拡散源である亜鉛化合物と上記化合物半導
体ウェハーを石英なとのアンプル中に真空下で封入した
後に、電気炉等で所定の温度、時間加熱し、アンプル内
に発生した亜鉛蒸気により、ウェハー内へ亜鉛を拡散さ
せるのである。
可視光半導体レーザの材料をはじめとして最近注目され
ており、将来の発展か期待されている。このＩｎ、Ｌｊ
７Ｐ系化合物半導体を用いたデバイスを作成する上で、
Ｚｎ拡散によるＰ層形成は基本的、かつ重要なプロセス
である。従来、ＧａＡｓ等のバンドギャップの比較的小
さい化合物半導体、及びＩｎＰ系においてＡβを含まな
い系に対する制御性のよい亜鉛の拡散及びＰ層の形成法
は知られている（例えば特公平２−２４３６９号公報）
。すなわち、拡散源である亜鉛化合物と上記化合物半導
体ウェハーを石英なとのアンプル中に真空下で封入した
後に、電気炉等で所定の温度、時間加熱し、アンプル内
に発生した亜鉛蒸気により、ウェハー内へ亜鉛を拡散さ
せるのである。
（発明が解決しようとする課題）
ＩｎＡ７Ｐを用いた半導体デバイスの一例として半導体
レーザがあげられる。この場合、亜鉛等の不純物の拡散
によってＩｎＡｌ！Ｐ表面からの深さが１μｍ程度の極
表面近傍に亜鉛拡散層（Ｐ層）を形成しなくてはならな
い。このために、Ｐ層か形成でき、かつその深さの制御
性の良い亜鉛の拡散法か必要となる。
レーザがあげられる。この場合、亜鉛等の不純物の拡散
によってＩｎＡｌ！Ｐ表面からの深さが１μｍ程度の極
表面近傍に亜鉛拡散層（Ｐ層）を形成しなくてはならな
い。このために、Ｐ層か形成でき、かつその深さの制御
性の良い亜鉛の拡散法か必要となる。
従来、ＧａＡＳ、ＩｎＰ等に対しての亜鉛拡散では約６
５０°Ｃ以下の比較的拡散温度が低い条件で、Ｐ層を形
成できる。また、拡散速度も遅く、亜鉛の深さ方向の拡
散プロファイルの急峻性も良好なため、Ｐ層を極表面近
傍（約１μｍ）に制御性良く形成することかできる。
５０°Ｃ以下の比較的拡散温度が低い条件で、Ｐ層を形
成できる。また、拡散速度も遅く、亜鉛の深さ方向の拡
散プロファイルの急峻性も良好なため、Ｐ層を極表面近
傍（約１μｍ）に制御性良く形成することかできる。
この方法をそのまま［ｎｌ’Ｐに適用すると、亜鉛はＩ
ｎ１Ｐ内に非常に速く拡散するのにも関わらず、Ｐ層は
形成できない。すなわちこれは、基板材料を構成してい
るＡｆ原子とＰ原子の結合が強く、これを切断して亜鉛
かＰ型の半導体として発現するための固体内のサイトに
入ることか、（ｎＰ、ＧａＡｓに比して著しく困難なこ
とによる。
ｎ１Ｐ内に非常に速く拡散するのにも関わらず、Ｐ層は
形成できない。すなわちこれは、基板材料を構成してい
るＡｆ原子とＰ原子の結合が強く、これを切断して亜鉛
かＰ型の半導体として発現するための固体内のサイトに
入ることか、（ｎＰ、ＧａＡｓに比して著しく困難なこ
とによる。
本発明は従来、半導体デバイスに用いられていなかった
１ｎＡＩ！Ｐ系半導体材料に対して、表面近傍（約１μ
ｍ）にＰ層を形成させ、かつ、その表面からの深さの制
御性のよい亜鉛拡散法を提供するものである。
１ｎＡＩ！Ｐ系半導体材料に対して、表面近傍（約１μ
ｍ）にＰ層を形成させ、かつ、その表面からの深さの制
御性のよい亜鉛拡散法を提供するものである。
（課題を解決するための手段）
すなわち、本発明は以下を要旨とするものである。
ＩｎＡＩＰ系の化合物半導体材料を高温に加熱して不純
物を拡散する方法において、拡散源として亜鉛とリンを
含む化合物にリンを加えたものを用い、系内のリン圧力
を０．０１〜３気圧とし、６７０〜７５０″Ｃて加熱、
拡散処理後、急冷することを特徴とするＩｎ１Ｐ系化合
物半導体への不純物拡散法である。
物を拡散する方法において、拡散源として亜鉛とリンを
含む化合物にリンを加えたものを用い、系内のリン圧力
を０．０１〜３気圧とし、６７０〜７５０″Ｃて加熱、
拡散処理後、急冷することを特徴とするＩｎ１Ｐ系化合
物半導体への不純物拡散法である。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
第１図は拡散処理のために真空下において石英管アンプ
ル１内に拡散源２及びＩｎＡｌＰウエハー３を封入した
状態を示す。ＩｎＡ１７Ｐ系ウエハーとしではＩｎＡｌ
Ｐ 、ＩｎＡｌ！ＧａＰ等か使用される。拡散源である
亜鉛とリンを含む化合物にリンを加えたものとしてはＺ
ｎ＋Ｐ２、ＺｎＰ＊などにＰを加えたものか使用される
。この石英管アンプルを電気炉内において、６７０〜７
５０℃で加熱する。
ル１内に拡散源２及びＩｎＡｌＰウエハー３を封入した
状態を示す。ＩｎＡ１７Ｐ系ウエハーとしではＩｎＡｌ
Ｐ 、ＩｎＡｌ！ＧａＰ等か使用される。拡散源である
亜鉛とリンを含む化合物にリンを加えたものとしてはＺ
ｎ＋Ｐ２、ＺｎＰ＊などにＰを加えたものか使用される
。この石英管アンプルを電気炉内において、６７０〜７
５０℃で加熱する。
６７０°Ｃより低い温度で拡散処理をした場合はＰ
′型の半導体層の形成は認められず、又７５０°Ｃよ
り高い温度で拡散処理をした場合はＩｎＡｊ７Ｐウェハ
ーにはじめから含まれている不純物の拡散やウェハー自
体の劣化等の問題か生じるので実用的なＰ層の形成か困
難である。
′型の半導体層の形成は認められず、又７５０°Ｃよ
り高い温度で拡散処理をした場合はＩｎＡｊ７Ｐウェハ
ーにはじめから含まれている不純物の拡散やウェハー自
体の劣化等の問題か生じるので実用的なＰ層の形成か困
難である。
系内のリン圧力は拡散源の種類と量及び加熱温度て調整
することかでき、０．０１〜３気圧か好ましい。第２図
はｒｎＡｌｐｎＡｌ−を各種拡散条件にて拡散処理を施
したときのキャリア濃度と亜鉛拡散深さを示した図であ
る。リン圧力か０．０１気圧より低いとウェハーからの
リンの蒸発か激しく、Ｚｎの拡散か速く、表面からの拡
散深さの制御が困難である。
することかでき、０．０１〜３気圧か好ましい。第２図
はｒｎＡｌｐｎＡｌ−を各種拡散条件にて拡散処理を施
したときのキャリア濃度と亜鉛拡散深さを示した図であ
る。リン圧力か０．０１気圧より低いとウェハーからの
リンの蒸発か激しく、Ｚｎの拡散か速く、表面からの拡
散深さの制御が困難である。
すなわち、第２図Ａの曲線は６７０’Ｃか、リン圧力０
．００１気圧で２０分の拡散処理を行った場合のキャリ
ア濃度と亜鉛の拡散深さの関係であるか、亜鉛の拡散速
度は著しく遅く、また深さ方向のキャリア濃度の変化は
少なく、亜鉛の拡散プロファイルは急峻性に乏しいため
、制御性は低い。これに反し、たとえば６７０°Ｃ１７
５０’ＣテＰ圧力３気圧て２０分間拡散処理したものは
拡散深さ１μｍの位置でキャリア濃度か著しく低減し、
Ｐ層の深さを制御するのが容易である。
．００１気圧で２０分の拡散処理を行った場合のキャリ
ア濃度と亜鉛の拡散深さの関係であるか、亜鉛の拡散速
度は著しく遅く、また深さ方向のキャリア濃度の変化は
少なく、亜鉛の拡散プロファイルは急峻性に乏しいため
、制御性は低い。これに反し、たとえば６７０°Ｃ１７
５０’ＣテＰ圧力３気圧て２０分間拡散処理したものは
拡散深さ１μｍの位置でキャリア濃度か著しく低減し、
Ｐ層の深さを制御するのが容易である。
しかしなから、リン圧力を０．３気圧より高めた場合、
拡散後のウェハー上にリンの凝縮によると思われる表面
荒れか発生する。ウェハー表面の荒れは半導体デバイス
作成上致命的な問題である。
拡散後のウェハー上にリンの凝縮によると思われる表面
荒れか発生する。ウェハー表面の荒れは半導体デバイス
作成上致命的な問題である。
リンの蒸気圧はかなり高いために、拡散後、急冷した際
に石英管内壁に凝縮しきれずに、ウェハー上へ凝縮した
ものであり、表面荒れを防ぐためには、リンの圧力は０
．Ｏ１〜３気圧とすることか必要である。
に石英管内壁に凝縮しきれずに、ウェハー上へ凝縮した
ものであり、表面荒れを防ぐためには、リンの圧力は０
．Ｏ１〜３気圧とすることか必要である。
この場合、石英アンプルを徐冷すると、ウェハー上にリ
ンの凝縮か起るので、急冷することか必要である。すな
わち、上述したような条件にて拡散処理した後、石英ア
ンプルを氷水ですばやく、好ましくは１０秒以内に冷却
することが必要である。
ンの凝縮か起るので、急冷することか必要である。すな
わち、上述したような条件にて拡散処理した後、石英ア
ンプルを氷水ですばやく、好ましくは１０秒以内に冷却
することが必要である。
急冷の条件はアンプルの大きさすなわち、内容量によっ
ても異なるのでいちがいに決められないか極力すみやか
に冷却した方か好ましい。
ても異なるのでいちがいに決められないか極力すみやか
に冷却した方か好ましい。
（実施例、比較例）
以下に実施例、比較例をあげて本発明を具体的に説明す
る。
る。
〔実施例１〜７〕
第１図に示すように石英アンプル（１０Ｍφ×６０ｍｍ
）１内に拡散源２としてＺｎ３Ｐ２＋ｐを、ウェハー３
として、Ｉｎｏ、 ｓＡｚ Ｏ，ｓＰ又はＩｎｏ、 ｓ
ＡＩ！０．２５Ｇ０．２ＳＰ（９Ｘ ９ Ｘｏ、４ ｍ
ｍ ）を入れて、２ Ｘ １０−’ｔｏｒｒの真空中に
て真空封止した後、電気炉に入れて、第１表に示す条件
にて、拡散処理した。リンの圧力は拡散源として、仕込
むリンの量で調整した。急冷は拡散処理後、拡散源を入
れである石英アンプル部を氷水によって冷却した。その
結果、第１表に示す結果か得られた。
）１内に拡散源２としてＺｎ３Ｐ２＋ｐを、ウェハー３
として、Ｉｎｏ、 ｓＡｚ Ｏ，ｓＰ又はＩｎｏ、 ｓ
ＡＩ！０．２５Ｇ０．２ＳＰ（９Ｘ ９ Ｘｏ、４ ｍ
ｍ ）を入れて、２ Ｘ １０−’ｔｏｒｒの真空中に
て真空封止した後、電気炉に入れて、第１表に示す条件
にて、拡散処理した。リンの圧力は拡散源として、仕込
むリンの量で調整した。急冷は拡散処理後、拡散源を入
れである石英アンプル部を氷水によって冷却した。その
結果、第１表に示す結果か得られた。
このようにして得られたウェハーは表面状態か良好で、
Ｐ層の形成も問題なく良好でその厚さは１μｍ以下であ
った。そして、Ｐ層の急峻性も良好ですぐれており、半
導体レーザ素子として利用したとき、良好な特性を示し
た。
Ｐ層の形成も問題なく良好でその厚さは１μｍ以下であ
った。そして、Ｐ層の急峻性も良好ですぐれており、半
導体レーザ素子として利用したとき、良好な特性を示し
た。
尚、実施例３の拡散プロファイルは第２図中のＢに相当
する。同様に実施例４はＣ１実施例５はＤに相当する。
する。同様に実施例４はＣ１実施例５はＤに相当する。
〔比較例１〜７〕
実施例と同様に石英アンプル中に、拡散源としてＺｎ３
Ｐ２＋ｐを入れ、Ｉｎｏ、 ５Ａｊｌ’ ｏ、 ｓＰウ
ェハーを入れて真空封止した後、電気炉に入れて、第２
表に示す条件にて拡散処理をした。急冷は実施例と同様
の方法で行ったか、徐冷は電気炉からとり出し、そのま
ま空中で放冷した。その結果、第２表に示す結果か得ら
れた。これらのものはウェハーの表面状態、Ｐ層形成、
Ｐ層厚さ、Ｐ層急峻性のいずれかか不良で半導体レーザ
素子として使用することはできなかった。
Ｐ２＋ｐを入れ、Ｉｎｏ、 ５Ａｊｌ’ ｏ、 ｓＰウ
ェハーを入れて真空封止した後、電気炉に入れて、第２
表に示す条件にて拡散処理をした。急冷は実施例と同様
の方法で行ったか、徐冷は電気炉からとり出し、そのま
ま空中で放冷した。その結果、第２表に示す結果か得ら
れた。これらのものはウェハーの表面状態、Ｐ層形成、
Ｐ層厚さ、Ｐ層急峻性のいずれかか不良で半導体レーザ
素子として使用することはできなかった。
尚、比較例３の拡散プロファイルは第２図中のＡに相当
する。
する。
（発明の効果）
本発明によればＩｎｌ？Ｐ系半導体のＰ型半導体層を形
成する際に、Ｐ層深さの制御かしやすく、１μｍ程度の
極表面近傍にＰ型半導体層を形成することかでき、しか
も良好な表面状態のものを得′ることかてきる。この拡
散法によって得られたＰ型半導体を用いることによって
良好な半導体レーザ素子を得ることかできる。
成する際に、Ｐ層深さの制御かしやすく、１μｍ程度の
極表面近傍にＰ型半導体層を形成することかでき、しか
も良好な表面状態のものを得′ることかてきる。この拡
散法によって得られたＰ型半導体を用いることによって
良好な半導体レーザ素子を得ることかできる。
第１図は拡散処理をするため、拡散源とウェハーを封入
した石英アンプルを示す。 １・・・石英アンプル ２・・・拡散源 ３・・・ウェ
ハー第２図は［ｎＡＡＰウェハーに拡散処理を施したと
きのキャリア濃度と亜鉛拡散深さの関係を示す。 Ａ−Ｄは拡散処理条件（温度、リン圧力、時間）Ａ：６
７０°Ｃ，０，００１気圧、２０分Ｂ： ６７０”、
０．３ 〃、 ２０”Ｃ： ６７０”、
３ 、 ２０〃Ｄニア５０”、 ３ 〃
、 ２０〃特 許 出 願 人 電気化学工業株式
会社第１図 第２図 亜鉛拡散深さ （７，１ｍ）
した石英アンプルを示す。 １・・・石英アンプル ２・・・拡散源 ３・・・ウェ
ハー第２図は［ｎＡＡＰウェハーに拡散処理を施したと
きのキャリア濃度と亜鉛拡散深さの関係を示す。 Ａ−Ｄは拡散処理条件（温度、リン圧力、時間）Ａ：６
７０°Ｃ，０，００１気圧、２０分Ｂ： ６７０”、
０．３ 〃、 ２０”Ｃ： ６７０”、
３ 、 ２０〃Ｄニア５０”、 ３ 〃
、 ２０〃特 許 出 願 人 電気化学工業株式
会社第１図 第２図 亜鉛拡散深さ （７，１ｍ）
Claims (1)
- ＩｎＡｌＰ系の化合物半導体材料を高温に加熱して不純
物を拡散する方法において、拡散源として、亜鉛とリン
を含む化合物にリンを加えたものを用い、系内のリン圧
力を０．０１〜３気圧とし、６７０〜７５０℃で加熱、
拡散処理後、急冷することを特徴とするＩｎＡｌＰ系化
合物半導体への不純物拡散法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32410290A JPH04192516A (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | ＩｎＡｌＰ系化合物半導体への不純物拡散法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32410290A JPH04192516A (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | ＩｎＡｌＰ系化合物半導体への不純物拡散法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04192516A true JPH04192516A (ja) | 1992-07-10 |
Family
ID=18162185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32410290A Pending JPH04192516A (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | ＩｎＡｌＰ系化合物半導体への不純物拡散法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04192516A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522786C2 (ru) * | 2012-05-28 | 2014-07-20 | Открытое Акционерное Общество "Новосибирский Завод Полупроводниковых Приборов С Окб" (Оао"Нзпп С Окб") | Конструкция кварцевой ампулы для диффузии легирующих примесей в кремний (диффузии мышьяка) с встроенным приспособлением для управления скоростью последиффузионного охлаждения кремниевых р-п-структур |
| RU2538027C2 (ru) * | 2012-05-28 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод полупроводниковых приборов с ОКБ" (ОАО "НЗПП с ОКБ") | Способ управления и стабилизации скорости последиффузионного (диффузия мышьяка) охлаждения низковольтных (~6в) кремниевых планарных структур прецизионных стабилитронов и устройство для его осуществления |
-
1990
- 1990-11-27 JP JP32410290A patent/JPH04192516A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522786C2 (ru) * | 2012-05-28 | 2014-07-20 | Открытое Акционерное Общество "Новосибирский Завод Полупроводниковых Приборов С Окб" (Оао"Нзпп С Окб") | Конструкция кварцевой ампулы для диффузии легирующих примесей в кремний (диффузии мышьяка) с встроенным приспособлением для управления скоростью последиффузионного охлаждения кремниевых р-п-структур |
| RU2538027C2 (ru) * | 2012-05-28 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод полупроводниковых приборов с ОКБ" (ОАО "НЗПП с ОКБ") | Способ управления и стабилизации скорости последиффузионного (диффузия мышьяка) охлаждения низковольтных (~6в) кремниевых планарных структур прецизионных стабилитронов и устройство для его осуществления |
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