JPS5816329B2 - ヒカガリウムキソウセイチヨウケツシヨウノ フジユンブツド−ピングホウホウ - Google Patents
ヒカガリウムキソウセイチヨウケツシヨウノ フジユンブツド−ピングホウホウInfo
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- JPS5816329B2 JPS5816329B2 JP13200175A JP13200175A JPS5816329B2 JP S5816329 B2 JPS5816329 B2 JP S5816329B2 JP 13200175 A JP13200175 A JP 13200175A JP 13200175 A JP13200175 A JP 13200175A JP S5816329 B2 JPS5816329 B2 JP S5816329B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、砒化ガリウム気相成長結晶中に薄くかつ不純
物濃度分布が急峻に変化した層を再現性よく得る方法に
関するものである。
物濃度分布が急峻に変化した層を再現性よく得る方法に
関するものである。
例えば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）結晶を用いたインバッ
トダイオードでは、その活性層内にスパイク状のごく薄
い高不純物濃度の領域を設けることにより発振効率の向
上することが知られている。
トダイオードでは、その活性層内にスパイク状のごく薄
い高不純物濃度の領域を設けることにより発振効率の向
上することが知られている。
このような活性層を気相成長法で製造するには前記のス
パイク状の高不純物濃度領域の成長時にドーピングガス
の成長反応管内への導入と遮断とを行う必要がある。
パイク状の高不純物濃度領域の成長時にドーピングガス
の成長反応管内への導入と遮断とを行う必要がある。
しかも高不純物濃度領域は薄くなければならないから、
これらの操作を極めて短時間に行う必要がある。
これらの操作を極めて短時間に行う必要がある。
しかも操作は人為的に行われるから、高不純物濃度領域
の厚さに再現性が乏しくなるのが実情であった。
の厚さに再現性が乏しくなるのが実情であった。
またドーピングガスを遮断した後も反応管内のドーピン
グガスは瞬時には消えず、ある時間をもって除々に消え
るから、この間も成長が続行されれば高不純物濃度領域
と低不純物濃度領域との境界がなだらかなもの□となる
のが普通であり（例えば、エル・シイ−・バイ１／イ氏
およびシイ−・シイ−・ロガス氏の共著論文（Ｌ、Ｇ、
Ｂａ１１ｅｙ ａｎｄ Ｇ、Ｇ、Ｒｏｇｅｒｓ；Ｊ
、 Ｅ ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ 、 Ｓ ｅｃ 、、１
１８（１９７１）８３４−８３６．）などにおいて、な
だらかに傾斜した不純物分布を得る方法として提案され
ているとおりである。
グガスは瞬時には消えず、ある時間をもって除々に消え
るから、この間も成長が続行されれば高不純物濃度領域
と低不純物濃度領域との境界がなだらかなもの□となる
のが普通であり（例えば、エル・シイ−・バイ１／イ氏
およびシイ−・シイ−・ロガス氏の共著論文（Ｌ、Ｇ、
Ｂａ１１ｅｙ ａｎｄ Ｇ、Ｇ、Ｒｏｇｅｒｓ；Ｊ
、 Ｅ ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ 、 Ｓ ｅｃ 、、１
１８（１９７１）８３４−８３６．）などにおいて、な
だらかに傾斜した不純物分布を得る方法として提案され
ているとおりである。
）、実質的に高不純物濃度領域を厚くする。
この問題を避けるため、ドーピングガスの遮断後に反応
管内からドーピングガスが消えるまでの間、成長を停止
させ、ドーピングガス消滅後再び成長を開始するという
複雑な操作がとられることもあるほどである。
管内からドーピングガスが消えるまでの間、成長を停止
させ、ドーピングガス消滅後再び成長を開始するという
複雑な操作がとられることもあるほどである。
本発明は以上述べた従来法の欠点を除いた工業的に利用
し易い不純物ドーピング方法を提供することを目的とし
たものである。
し易い不純物ドーピング方法を提供することを目的とし
たものである。
本発明の要旨は、導入口および排出口の二つの口を有す
る容器にドーピングガスと不活性ガスとの混合ガスを満
たしておき、導入口より不活性ガスを導入したときに排
出口より排出されるガス中に含まれるドーピングガス濃
度が、はじめ高く時間とともに指数関数的に減衰するこ
とを巧みに利用するものであり、この排出ガスをガリウ
ムの気化物として塩化ガリウム、輸送ガスとして水素を
用いるＧａＡｓの気相成長反応管に成長時に導入すれば
導入と同時にスパイク状の高不純物濃度領域が成長する
というものである。
る容器にドーピングガスと不活性ガスとの混合ガスを満
たしておき、導入口より不活性ガスを導入したときに排
出口より排出されるガス中に含まれるドーピングガス濃
度が、はじめ高く時間とともに指数関数的に減衰するこ
とを巧みに利用するものであり、この排出ガスをガリウ
ムの気化物として塩化ガリウム、輸送ガスとして水素を
用いるＧａＡｓの気相成長反応管に成長時に導入すれば
導入と同時にスパイク状の高不純物濃度領域が成長する
というものである。
しかも、ドーピングガス導入と同時に反応管内に不活性
ガスが導入されるから、ドーピング開始と同時に成長速
度が遅くなり、したがって高不純物濃度領域と低不純物
濃度領域との境界はさらに急峻なものが得られる。
ガスが導入されるから、ドーピング開始と同時に成長速
度が遅くなり、したがって高不純物濃度領域と低不純物
濃度領域との境界はさらに急峻なものが得られる。
高不純物濃度領域の厚さは容器の内容積を変えることに
より制御できる。
より制御できる。
したがって本発明によれば、従来方法とは異なり、ドー
ピングガスを遮断する操作は原理的に不要であり、必要
なバルブ操作は導入開始の操作のみで足りるため、再現
性を飛躍的に向上し得る。
ピングガスを遮断する操作は原理的に不要であり、必要
なバルブ操作は導入開始の操作のみで足りるため、再現
性を飛躍的に向上し得る。
以下図を用いて本発明の実施の一例について説明する。
第１図は原材料に三塩化砒素（ＡａＣｌ ３）、ガリウ
ムおよび水素を用いたＧａＡｓの気相成長反応系に本発
明を実施した例を説明するための図で、１は石英製反応
管、２はガリウム、３は種結晶基板４はＡｓＣｌ３と水
素との混合ガス、５はドーピングガスである硫化水素（
Ｈ２Ｓ）と不活性ガスである窒素との混合ガスを含んだ
ガラス製容器、６は弁、７は窒素である。
ムおよび水素を用いたＧａＡｓの気相成長反応系に本発
明を実施した例を説明するための図で、１は石英製反応
管、２はガリウム、３は種結晶基板４はＡｓＣｌ３と水
素との混合ガス、５はドーピングガスである硫化水素（
Ｈ２Ｓ）と不活性ガスである窒素との混合ガスを含んだ
ガラス製容器、６は弁、７は窒素である。
いま、弁６を閉じ、例えばガリウム２を８５０℃、基板
３を７５０℃に保てば基板３の上に低不純物濃度のＧａ
Ａｓが気相成長する。
３を７５０℃に保てば基板３の上に低不純物濃度のＧａ
Ａｓが気相成長する。
次に成長は続行しながら、弁６を開けるとはじめ濃度が
高く時間とともに減衰するＨ２Ｓ ガスが反応管に導入
されてスパイク状の高不純物濃度領域が成長する。
高く時間とともに減衰するＨ２Ｓ ガスが反応管に導入
されてスパイク状の高不純物濃度領域が成長する。
弁６を開けたとき容器５から排出されるガス中に含まれ
るＨ２Ｓの濃度をＣとするとこれは次式％式％ ） ただしＣ６ははじめ容器に含まれていたＨ２Ｓ濃度、Ｆ
は容器５に導入する窒素の流量、ｔは時間、■は容器５
の内容積である。
るＨ２Ｓの濃度をＣとするとこれは次式％式％ ） ただしＣ６ははじめ容器に含まれていたＨ２Ｓ濃度、Ｆ
は容器５に導入する窒素の流量、ｔは時間、■は容器５
の内容積である。
一方本発明においては、弁６を開けると同時に窒素も反
応管内に導入されるから、ドーピング開始と同時に成長
速度が遅くなる。
応管内に導入されるから、ドーピング開始と同時に成長
速度が遅くなる。
第２図は反応管への不活性ガスの導入量と成長速度との
関係を示したもので、不活性ガス導入量に対して成長速
度は単調減少関数である様子が示されている。
関係を示したもので、不活性ガス導入量に対して成長速
度は単調減少関数である様子が示されている。
このようにドーピングと同時に成長速度が遅くなるわけ
であるから、高不純物濃度領域と低不純物濃度領域との
境界がさらに急峻になる。
であるから、高不純物濃度領域と低不純物濃度領域との
境界がさらに急峻になる。
第３図はこの効果を明瞭に示したもので、Ｈ２Ｓの輸送
ガスとして水素を用いた場合にはドーピング時に成長速
度の変化はないから高不純物濃度領域は曲線８のように
なるのに対し、Ｈ２Ｓ の輸送ガスに窒素を用いた本発
明の場合にはドーピング時に成長速度が遅くなるため高
不純物濃度領域は曲線９のようになって、遷移領域がよ
り急峻となる。
ガスとして水素を用いた場合にはドーピング時に成長速
度の変化はないから高不純物濃度領域は曲線８のように
なるのに対し、Ｈ２Ｓ の輸送ガスに窒素を用いた本発
明の場合にはドーピング時に成長速度が遅くなるため高
不純物濃度領域は曲線９のようになって、遷移領域がよ
り急峻となる。
以上の説明ではドーピングガスとしてＨ２Ｓ、不活性ガ
スとして窒素を用いた例で述べたが、その他ドーピング
ガスとしては、ｎ型ならば■族、■族元素の、ｐ型なら
ば■族元素のどのような気体状化合物でもよいし、不活
性ガスは窒素の他、アルゴンまたはヘリウムを用いても
その効果に変りはない。
スとして窒素を用いた例で述べたが、その他ドーピング
ガスとしては、ｎ型ならば■族、■族元素の、ｐ型なら
ば■族元素のどのような気体状化合物でもよいし、不活
性ガスは窒素の他、アルゴンまたはヘリウムを用いても
その効果に変りはない。
また上記の実施例では原材料にＡｓＣｌ３、ガリウムお
よび水素を用いる気相成長系に本発明を応用したが、そ
の他、ガリウムの塩化物を水素で輸送する気相成長系な
らばいずれに対しても本発明を実施できることは論を待
たない。
よび水素を用いる気相成長系に本発明を応用したが、そ
の他、ガリウムの塩化物を水素で輸送する気相成長系な
らばいずれに対しても本発明を実施できることは論を待
たない。
第１図は原材料にＡｓＣｌ３、ガリウムおよび水素を用
いたＧａＡｓの気相成長反応系に本発明を実施した例を
説明するための図であり、第２図ば下−ピングガスと共
に反応管内に導入される不活性ガス量と成長速度との関
係を示したものであり、第３図はドーピングガス輸送用
に水素を用いた場合と不活性ガスを用いた場合に得られ
る高不純物濃度領域の比較図である。
いたＧａＡｓの気相成長反応系に本発明を実施した例を
説明するための図であり、第２図ば下−ピングガスと共
に反応管内に導入される不活性ガス量と成長速度との関
係を示したものであり、第３図はドーピングガス輸送用
に水素を用いた場合と不活性ガスを用いた場合に得られ
る高不純物濃度領域の比較図である。
Claims (1)
- １ 導入口および排出口の二つの口を有する容器に、■
族もしくは■族または■族元素の気体状仕合物と窒素も
しくはヘリウムまたはアルゴンよりなる不活性ガスとの
混合ガスを満たしておき、前記導入口より不活性ガスを
前記容器に導入したときに前記排出口より排出されるガ
スを、ガリウムの塩化物と砒素蒸気または砒化水素とを
水素でもって輸送する開管法による砒化ガリウムの気相
成長系の反応管内の種結晶基板よりも上流側で放出する
ことを特徴とする砒化ガリウム気相成長結晶の不純物ド
ーピング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13200175A JPS5816329B2 (ja) | 1975-10-31 | 1975-10-31 | ヒカガリウムキソウセイチヨウケツシヨウノ フジユンブツド−ピングホウホウ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13200175A JPS5816329B2 (ja) | 1975-10-31 | 1975-10-31 | ヒカガリウムキソウセイチヨウケツシヨウノ フジユンブツド−ピングホウホウ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5255471A JPS5255471A (en) | 1977-05-06 |
| JPS5816329B2 true JPS5816329B2 (ja) | 1983-03-30 |
Family
ID=15071224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13200175A Expired JPS5816329B2 (ja) | 1975-10-31 | 1975-10-31 | ヒカガリウムキソウセイチヨウケツシヨウノ フジユンブツド−ピングホウホウ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5816329B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0459349U (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-21 |
-
1975
- 1975-10-31 JP JP13200175A patent/JPS5816329B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0459349U (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-21 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5255471A (en) | 1977-05-06 |
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