JPS6190427A - マグネシウムでドープされたエピタキシヤル層が半導体上にデポジツトされる半導体装置の製造方法 - Google Patents

マグネシウムでドープされたエピタキシヤル層が半導体上にデポジツトされる半導体装置の製造方法

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JPS6190427A
JPS6190427A JP60216270A JP21627085A JPS6190427A JP S6190427 A JPS6190427 A JP S6190427A JP 60216270 A JP60216270 A JP 60216270A JP 21627085 A JP21627085 A JP 21627085A JP S6190427 A JPS6190427 A JP S6190427A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、元素周期表のＩＩＩ族とＶ族の元素の化合物
のマグネシウムドープエピタキシャル層を、半導体の表
面に前記の化合物の飽和溶液を接触させることによって
該表面上にデポジットし、前記の溶液はマグネシウムを
含む、半導体装置の製造方法に関するものである。
このような方法は、発光ダイオードやダイオードレーザ
の製造に特に適している。元素周期表のＩＩＩ族とＶ族
の元素の化合物のエピタキシャル層がマグネシウムと共
にドープされると、高濃度にドープされたＰ型溝電層を
得ることができる。
米国特許第４．１２６．９３０号には、冒頭記載の種類
の方法が開示されている。
この方法を行う上での難点は、マグネシウムを、元素周
期表のＩＩＩ族およびＶ族の元素の化合物の溶液中に再
現可能に入れることが容易でないということである。酸
素に対するマグネシウムの強い親相方のために、計量し
たマグネシウムの多量の予測できない部分が溶液の成分
の加熱および溶解の間に不溶性の酸化マグネシウムに代
わり、このため、やはり予測し難いマグネシウム部分だ
けがマグネシウム元素として溶液中に入っている。
この結果、酸化マグネシウム粒子がエピタキシャル層の
成長を著しく妨害し、この層に大きな欠陥が生じること
がある。
本発明は、基板上にマグネシウムでドープされたエピタ
キシャル層をデポジットし、この層内のマグネシウムの
量を正確に予測でき、またこの層は実質的にマグネシウ
ム粒子を含まないようにすることの可能な製造方法を得
ることを目的とするものである。
本発明は、マグネシウムを、元素周期表のＩＩＩ族とＶ
族の元素の化合物の溶液に酸化マグネシウム形成を防ぐ
ようにして添加することが可能であるという認識に基い
たものである。
この目的で、本発明は、冒頭記載の種類の製造方法にお
いて、マグネシウムをけい化マグネシウム（ｍａｇｎｅ
ｓｉｕｍ　５ｉｌｉｃｉｄｅ）　、ゲルマニウム酸マグ
ネシウム（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ｇｅｒｍａｎｉｄｅ　
）および錫化マグネシウム（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　５ｔ
ａｎｎｉｄｅ）より成る群よりの１つの化合物の形で溶
液に添加することを特徴とするものである。前記のマグ
ネシウム化合物は、成分の加熱および溶液の形成の間に
分解されることのない程の安定度を有する。この溶液内
では、化合物は解離され、かくて形成されたマグネシウ
ムがエピタキシャル層内に入ることができる。
この部分は、溶液の成分に加えられたマグネシウム化合
物の量に比例するので、正確に前以て決めることが可能
である。したがって、エピタキシャル状に成長された層
のドーピングの程度を予じめ正確に決めることができる
。酸化マグネシウムは実質的に溶液中に存しない。前記
のマグネシウム化合物の１つを用いてエピタキシャル状
にデポジットされる化合物の飽和溶液中に存するゲルマ
ニウム、シリコンまたは錫の元素は、デポジットされる
化合物内に容易に溶解されず、更にドーピング元素とし
て極めて活性でない。この理由で、マグネシウムによる
ドーピングは実質的にゲルマニウム、シリコンまたは錫
に影響されることはない。
元素周期表のＩＩＩ族とＶ族の元素の化合物はアルミニ
ウム、ガリウムおよび砒素を有するのが好ましい。この
場合、溶液は約８００℃で形成されるが、この温度にお
いてもマグネシウム化合物は未だ極めて安定なので、酸
化マグネシウムは実際上形成されない。
エピタキシャル層が前記のマグネシウム合金のアルミニ
ウム、ガリウムおよび砒素を有する場合にはゲルマニウ
ム酸マグネシウムを用いに方が好ましい、というは、ゲ
ルマニウムはマグネシウムと同じ様（Ｐ型）にこのよう
な層をドープするからである。
以下に本発明を図面を参照して実施例により更に詳しく
説明する。
第１図は本発明の方法を行う装置部分１を示す。
この部分１は空洞３を有するカーボンベース２を有し、
この空洞内に平らな表面５を有する半導体４を配するこ
とができる。前記のカーボンベース２には平らな表面６
が設けられ、この表面上にやはりカーボンより成る支持
部材７が置かれ、この支持部材にはこの実施例では、前
記の半導体４上に１つの層をエピタキシャル状にデポジ
ットする溶液を入れる３つのくぼみ８．９および１０が
設けられている。この状態では、半導体４がくぼみ８内
で溶液１３と接触している。カーボンベース２と支持部
材７の相対運動によって、半導体４は、点線１１および
１２で示したようにくぼみ９および１０内の溶液１４お
よび１５と接触させることができる。
操作の間、図示の装置部分１は炉（図示せず）内に置か
れ、この炉内で適当なガスふん囲気中で加熱される。こ
の時くぼみ８，９およびｌＯ内に前以て入れられた溶液
成分が加熱され、溶解されて所望の溶液を形成する。次
いで、全体を極めて緩りと冷却させ、半導体４を前記の
方法でくぼみ８゜９および１０内の溶液と連続的に接触
させる。溶液の組成を適当に選ぶことによって半導体上
に所望のエピタキシャル層をデポジットすることができ
る。
本発明は、元素周期表のＩＩＩ族とＶ族の元素の化合物
のマグネシウムドープエピタキシャル層を、半導体４の
表面５を前記化合物の飽和溶液（くぼみ８，９または１
０の１つ内の）と接触させることにより該表面５上にデ
ポジットし、この溶液はマグネシウムを含む半導体装置
の製造方法に限られたものである。
この方法を行う上での難点は、その酸素との親和力が強
いためにマグネシウムを再現可能な量溶液中に入れるの
が極めて難しいということである。
マグネシウムの多量の予測できない部分が溶液の成分の
加熱および溶解の間に不溶性の酸化マグネシウムに変え
られることがあり、このため、溶解されるマグネシウム
の量も予測できない。この結果、エピタキシャル層のド
ーピングの程度を容易に予測して決めることができず、
酸化マグネシウム粒子のために欠陥が生じることがある
。
この問題は、本願によってマグネシウムを元素周期表の
■族の元素を含む化合物の形で、溶液に加えることによ
り除かれる。この化合物は非常に安定なので、成分の加
熱および溶液の形成の間に分解されることがなく、溶解
状態でだけ分離される。この場合溶解状態にあるマグネ
シウムの予測可能な部分が次いでエピタキシャル層内入
れられる。この場合にはそのドーピングの程度を前辺て
正確に決めることができる。酸化マグネシウム粒子は溶
解中にも生じない。
第２図は本発明の製造方法によってつくられたレーザダ
イオードを線図的に示したものである。
出発材料は１．１０１０１９ａｔｏ／ｃｍ３の２ｎド一
ピング濃度を有するＰ型Ｇ５Ａｓ基板で、約２μｍの高
さと約２μｍの巾のメサ状の浮彫された部分２１を有す
る。
第１図に示した装置で多数の層がその上に連続してエピ
タキシャル状にデポジットされる。最初に。型Ｇａｏ、
　７Ａ　Ｉｔ　ｏ、３ＡＳ層２２がデポジットされ、１
．１０１０１８ａｔｏ／ｃｍ”のドーピング濃度迄Ｔｅ
でドープされる。この層は図に点線２３で示したように
浮彫部分２１（７）ｆ、迄延在す６・　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　：次いで、本発明の方法によ
って、Ｍｇで３．１０１０１１１ａｔｏ／ｃｍ’のドー
ピング濃度にドープされた約１ｐｍ厚のＰ型Ｇａ、）、
　ｓＡ　Ｒｏ、　ｓＡｓ層２４がデポジットされる。こ
の目的で、第１図に示した装置のくぼみ（８，９および
１０）の１つに５ｍｇのＧａ、９ＱｍｇのＧＡＡｓｇ　
５　ｍｇのｌおよび５ｍｇのＭｇ２Ｇｅを入れるＱこれ
等の成分を約８００℃の温度に加熱し、溶液を形成し、
次いで７６０℃に冷却して所望の飽和溶液を形成し、層
２２と接触させる。約０．５℃／　ｍｉｎ、での冷却の
間、層２４が形成され、所望の組成と所望のドーピング
が得られる。かくして、ドーピングは極めて再現可能に
行われる。更に、普通の方法で、ドープされない約０．
１μｍ厚のＧａｏ、　ａｓＡ　１　ｏ、　＋　ｓＡｓ層
２６と、Ｔｅで３．ＩＱ”ａｔｏｍｓ／ｃｍ３　のドー
ピング濃度にドープされた約１．５μｍ厚のｎ型のＧａ
ｏ、ｓＡ　ｊ２　ｏ、　ｓＡｓ層２７と、Ｔｅで２．１
０”ａｔｃｍｓ／ｃｎ＋３　のドーピング濃度にドープ
された約５μｍ厚のｎ型のＧａＡｓの最上層２８が第１
図の装置によってデポジットされる。成長が終ると、前
記の層２２−２８を有する基板２０は約５分間約８００
℃に加熱され、Ｍｇが層２４から層２２に拡散する。か
くして線２５で示したｐ−ｎ接合が形成される。このｐ
−ｎ接合２５は浮彫部分２１を横切るので、この浮彫部
分２１の区域においてＰ型基板２０とＰ型層２４の間に
ストリップ形の接点が得られる。
接点電極２９が設けられた後、基板は通常のようにして
へき関され、形成されたレーザダイオードを更に仕上げ
ることができる。マグネシウムによるドーピングの再現
可能性は、前記の方法を数回使用した場合ｎ−ｐ接合２
５ガ０．２μｍの範囲内で浮彫部分２１の同じ区域で常
に終るということかられかる。
第３図は本発明の製造方法でつくった発光ダイオードを
線図的に示したものである。出発材料は、Ｚｎで４．１
０”ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のドーピング濃度にドープされ
たＰ型ＧａＡｓ基板３０である。
第１図に示した装置で、Ｍｇで５．　ＩＱ”ａｔｏｍｓ
／ｃｍ２のドーピング濃度にドープされたＰ型Ｇａｏ、
　ｓｓＡ　Ｉ　０．３ＳＡＳ層３１が前記の基板３０上
にデポジットされる。この目的で、くぼみ（８，９，１
０）の１つに５ｍｇのＧａ。
１１０ｍｇのＧａＡｓ、　　３．５ｍｇのＡ１および０
．１ｍｇ　のＭｇ２Ｇｅを入れる。これ等の成分を８０
０℃に加熱し、溶液を形成し、次いで７６０℃に冷却し
、所望の飽和溶液を得る。この溶液は基板３０と接触し
、約０．５で／ｍｉｎ、　　で更に冷却する間に層３１
とｐ−ｎ接合３２が形成される。この場合のマグネシウ
ムによるドーピングの再現可能性は、この方法でつくら
れたダイオードの効率が２０％内で互いに等しいという
ことかられかる。
次いで、通常のように、Ｔｅで２．１０１０１７ａｔｏ
／ｃｍ３の濃度にドープされたｎ型のＧａｏ、　３５Ａ
　　β。、６５ＡＳ唐３３が第１図の装置内でデポジッ
トされる。電極３４が設けられて全体がへき開された後
、かくて形成されたフォトダイオードを更に通常のよう
に仕上げることことができる。
以上の実施例ではゲルマニウム酸マグネシウムがマグネ
シウム化合物として挙げられている。けれども、けい化
マグネシウムおよび錫化マグネシウムもまた、元素周期
表のＩＩＩ族とＶ族の元素の化合物の溶液の成分の加熱
および溶解の間安定を保ちまた溶解状態においてのみ解
離する化合物である。マグネシウムはこれ等の化合物と
もエピタキシャル層内に予測可能且つ再現可能に入れる
ことができる。前記のマグネシウム化合物は、エピタキ
シャル層内のＩＩＩ族およびＶ族の元素がアルミニウム
、ガリウムおよび砒素であれば、本発明の方法に特に好
適である。けれども、この場合にはゲルマニウム酸マグ
ネシウムを用いる方が好ましい、というのは、ゲルマニ
ウムはＡｊ！ｘ　Ｇａ＋−ｘ　Ａｓ層をマグネシウムと
同じ様にドープするからである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法を行うための装置の一部の線図的
断面図、 第２図は本発明の方法によりつくられたレーザダイオー
ドの線図的断面図、 第３図は本発明の方法によりつくられたホトダイオード
の線図的断面図、 ２・・・カーホンベース　　３・・・空洞４・・・半導
体　　　　　　７・・・支持部材８、９．１０・・・（
ぼみ　　　１３．１４．１５・・・溶液２０・・・Ｇａ
Ａｓ基板　　　　　２２”・Ｇａｏ、　ｔＡβｏ、　３
Ａｓ層２４−Ｇａｏ、　ＳＡ　Ｒ０，５ＡＳ層　２５・
ｐ−ｎ接合２６−Ｇａｏ、　ａｓＡ　Ｒｏ、　＋ｓＡＳ
層２７・・・Ｇａｏ、　５Ａ　ｊｌ！　ｏ、　ｓＡｓ層
　２８＝ＧａＡｓ層２９・・・電極　　　　　　　３０
・・・ＧａＡｓ基板３１　”・Ｇａｏ、　ｌ１ｓＡ　ｌ
　ｏ、　５ｓＡＳ層３２・・叩−ｎ接合　　　　　３３
”Ｇａｏ、　３ＳＡ　ｌ　ｏ、　５ｓＡＳ層３４・・・
電極 特許出願人　　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンファブリケン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、元素周期表のIII族とＶ族の元素の化合物のマグネ
    シウムドープエピタキシャル層を、半導体の表面に前記
    の化合物の飽和溶液を接触させることによつて該表面上
    にデポジットし、前記の溶液はマグネシウムを含む、半
    導体装置の製造方法において、マグネシウムをけい化マ
    グネシウム、ゲルマニウム酸マグネシウムおよび錫化マ
    グネシウムより成る化合物の群よりの１つの化合物の形
    で溶液に添加することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。 ２、元素周期表のIII族およびＶ族の元素の化合物はア
    ルミニウム、ガリウムおよび砒素を含む特許請求の範囲
    第１項記載の製造方法。 ３、マグネシウム化合物としてゲルマニウム酸マグネシ
    ウムを用いる特許請求の範囲第２項記載の製造方法。
JP60216270A 1984-10-04 1985-10-01 マグネシウムでドープされたエピタキシヤル層が半導体上にデポジツトされる半導体装置の製造方法 Granted JPS6190427A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8403017A NL8403017A (nl) 1984-10-04 1984-10-04 Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting waarbij op een halfgeleiderlichaam een met mg gedoteerde epitaxiale laag wordt afgezet.
NL8403017 1984-10-04

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Publication Number Publication Date
JPS6190427A true JPS6190427A (ja) 1986-05-08
JPH0558587B2 JPH0558587B2 (ja) 1993-08-26

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US (1) US4629519A (ja)
EP (1) EP0178713B1 (ja)
JP (1) JPS6190427A (ja)
DE (1) DE3571720D1 (ja)
NL (1) NL8403017A (ja)

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Also Published As

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US4629519A (en) 1986-12-16
JPH0558587B2 (ja) 1993-08-26
EP0178713B1 (en) 1989-07-19
EP0178713A1 (en) 1986-04-23
NL8403017A (nl) 1986-05-01
DE3571720D1 (en) 1989-08-24

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