JPS6355207B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6355207B2 JPS6355207B2 JP59027048A JP2704884A JPS6355207B2 JP S6355207 B2 JPS6355207 B2 JP S6355207B2 JP 59027048 A JP59027048 A JP 59027048A JP 2704884 A JP2704884 A JP 2704884A JP S6355207 B2 JPS6355207 B2 JP S6355207B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- protective film
- substrate
- gap
- diffusion
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
- H10P95/90—Thermal treatments, e.g. annealing or sintering
- H10P95/904—Thermal treatments, e.g. annealing or sintering of Group III-V semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P30/00—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices
- H10P30/20—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、GaP，GaAs，GaAsP，GaAlAs等
の−族化合物半導体基板に該基板の導電型ま
たは導電率を制御し得る原子を導入する方法に関
するものである。
の−族化合物半導体基板に該基板の導電型ま
たは導電率を制御し得る原子を導入する方法に関
するものである。
すなわち、本発明は−族化合物半導体基板
に、Zn，Cd等のアクセプター不純物原子、Ｓ，
Se等のドナー不純物原子を導入する方法に関す
る。
に、Zn，Cd等のアクセプター不純物原子、Ｓ，
Se等のドナー不純物原子を導入する方法に関す
る。
これ等の代表的な例として、GaP基板にZnを
導入する方法を用いて本発明を説明する。
導入する方法を用いて本発明を説明する。
本発明と比較されるべき従来技術として、拡散
源としてZnP2を用い、ｎ形GaP基板の表面から
約10μmの深さまでｐ形に変える方法について述
べる。この方法は良く研磨、化学エツチングされ
たGaPとZnP2のパウダー20mgを100c.c.の石英アン
プル中に真空封入し、750℃で16時間熱処理する。
この様にすると、ｎ形GaP基板のドナー濃度が３
×1017cm-3程度である場合、基板表面より約
10μmの深さまでZnが拡散しｐ形に変換する。し
かしこの方法は石英アンプル中に真空封入するこ
とが必要で、もちろん高価な石英アンプルは再使
用出来ないし、量産性を考えると石英アンプルの
真空封止には多くの工程と時間を要する。特に大
きな基板を用いる場合、必要な石英アンプルの径
も大きなものが必要であり量産性に欠ける。しか
も拡散法は基板表面の状態により影響を受けやす
く、拡散源の純度にも大きな影響を受け、均一な
拡散濃度と深さを得ることが容易でなかつた。
源としてZnP2を用い、ｎ形GaP基板の表面から
約10μmの深さまでｐ形に変える方法について述
べる。この方法は良く研磨、化学エツチングされ
たGaPとZnP2のパウダー20mgを100c.c.の石英アン
プル中に真空封入し、750℃で16時間熱処理する。
この様にすると、ｎ形GaP基板のドナー濃度が３
×1017cm-3程度である場合、基板表面より約
10μmの深さまでZnが拡散しｐ形に変換する。し
かしこの方法は石英アンプル中に真空封入するこ
とが必要で、もちろん高価な石英アンプルは再使
用出来ないし、量産性を考えると石英アンプルの
真空封止には多くの工程と時間を要する。特に大
きな基板を用いる場合、必要な石英アンプルの径
も大きなものが必要であり量産性に欠ける。しか
も拡散法は基板表面の状態により影響を受けやす
く、拡散源の純度にも大きな影響を受け、均一な
拡散濃度と深さを得ることが容易でなかつた。
その理由を簡単に説明する。
アンプル中のZnP2はある程度分解して、Znは
GaP中への拡散源として、ＰはGaPの分解をおさ
える圧力源として働く。拡散源であるZnはGaP
の表面から拡散するが、拡散に有効なエネルギー
は熱エネルギーであるからせいぜい1eV程度以下
である。そのためGaP表面に不純物が付着してい
たり酸化膜が出来ていたりすると、拡散のさまた
げとなり拡散深さが不均一となりやすい。もちろ
んZnP2中不純物があればGaP中に入る可能性が
ある。
GaP中への拡散源として、ＰはGaPの分解をおさ
える圧力源として働く。拡散源であるZnはGaP
の表面から拡散するが、拡散に有効なエネルギー
は熱エネルギーであるからせいぜい1eV程度以下
である。そのためGaP表面に不純物が付着してい
たり酸化膜が出来ていたりすると、拡散のさまた
げとなり拡散深さが不均一となりやすい。もちろ
んZnP2中不純物があればGaP中に入る可能性が
ある。
本発明は上述した方法の欠点を解消するために
なされたもので、−族化合物半導体の単結晶
または多結晶板上に第１の保護膜を設け、該第１
の保護膜を所定の形状に加工し、不純物原子を前
記基板上にイオン打込み法によつて照射し、この
イオン打込み後該第１の保護膜を除去し、さらに
第２の保護膜を前記基板上に設け、しかる後開管
法にて700℃以上の温度で熱処理し前記基板中に
前記不純物原子を導入する工程を有することを特
徴とするものである。以下に述べる方法によれ
ば、試料であるGaP等を石英アンプル中に真空封
入することなく、ZnP2等を用いることなく、開
管法にてZn等をGaP等中に導入でき、しかもZn
イオンはKeV以上の大きなエネルギーをもつて
いるからGaP等の表面の影響を受けにくく、その
上Zn等はイオンの状態で質量分析法等の方法に
よつて選択分離されているから純度の点でも非常
にすぐれている。
なされたもので、−族化合物半導体の単結晶
または多結晶板上に第１の保護膜を設け、該第１
の保護膜を所定の形状に加工し、不純物原子を前
記基板上にイオン打込み法によつて照射し、この
イオン打込み後該第１の保護膜を除去し、さらに
第２の保護膜を前記基板上に設け、しかる後開管
法にて700℃以上の温度で熱処理し前記基板中に
前記不純物原子を導入する工程を有することを特
徴とするものである。以下に述べる方法によれ
ば、試料であるGaP等を石英アンプル中に真空封
入することなく、ZnP2等を用いることなく、開
管法にてZn等をGaP等中に導入でき、しかもZn
イオンはKeV以上の大きなエネルギーをもつて
いるからGaP等の表面の影響を受けにくく、その
上Zn等はイオンの状態で質量分析法等の方法に
よつて選択分離されているから純度の点でも非常
にすぐれている。
上記の目的を達成するために、本発明では第１
図に示すごとく研磨および化学エツチングされた
GaP等の基板１にCVD法（Chamical vapor
deposition）等によつてSiO2，PSG
（Phosphorous silicate glass）、Al2O3、Si3N4等
の酸化膜や窒化膜またはフオトレジストなどの保
護膜２１を100〜10000Å程度形成する。そしてこ
の保護膜を所望形状に加工する。この様にイオン
打込み前にパターン加工を行なうと、PSG膜が
イオン打込みによつて変質していないので加工が
容易である。従つて加工精度が良い。その上から
電場等で加速されたZn等のイオン５１を照射す
る。Zn等は４の部分に導入される。Zn等のイオ
ンの照射量は所望のZn等の導入深さとその濃度
によつて異なる。また照射エネルギーは所望の
Zn等の量と、照射されたZn等が拡散のための熱
処理時に表面から外部に蒸発離散しない深さを得
るという２点から決まる。Zn等照射後、この照
射の影響を受けている第１の保護膜を除去する。
これにより製造される半導体装置にはリーク電流
や、次に形成する第２の保護膜のはがれ等が生じ
るおそれが小さくなる。
図に示すごとく研磨および化学エツチングされた
GaP等の基板１にCVD法（Chamical vapor
deposition）等によつてSiO2，PSG
（Phosphorous silicate glass）、Al2O3、Si3N4等
の酸化膜や窒化膜またはフオトレジストなどの保
護膜２１を100〜10000Å程度形成する。そしてこ
の保護膜を所望形状に加工する。この様にイオン
打込み前にパターン加工を行なうと、PSG膜が
イオン打込みによつて変質していないので加工が
容易である。従つて加工精度が良い。その上から
電場等で加速されたZn等のイオン５１を照射す
る。Zn等は４の部分に導入される。Zn等のイオ
ンの照射量は所望のZn等の導入深さとその濃度
によつて異なる。また照射エネルギーは所望の
Zn等の量と、照射されたZn等が拡散のための熱
処理時に表面から外部に蒸発離散しない深さを得
るという２点から決まる。Zn等照射後、この照
射の影響を受けている第１の保護膜を除去する。
これにより製造される半導体装置にはリーク電流
や、次に形成する第２の保護膜のはがれ等が生じ
るおそれが小さくなる。
こうして準備した半導体基体上に再びPSG等
で第２の保護膜６を形成する。次いで700℃以上
の適当な高温で熱処理すると、第１図のｃに示す
ごとくZn等は７の部分に拡散によつて導入され
る。この様にGaP等の表面は保護膜で覆われてお
り、Zn等は熱処理時に外部に離散しないから、
石英アンプルに封入する必要は無く、不活性ガス
等を流せば十分で、また不純物の混入も少なく、
安定したZn等の導入が行なえる。そのため高価
な石英アンプルが不用で、真空封入等の工程が省
略出来るから、工業上の有用性は大きい。
で第２の保護膜６を形成する。次いで700℃以上
の適当な高温で熱処理すると、第１図のｃに示す
ごとくZn等は７の部分に拡散によつて導入され
る。この様にGaP等の表面は保護膜で覆われてお
り、Zn等は熱処理時に外部に離散しないから、
石英アンプルに封入する必要は無く、不活性ガス
等を流せば十分で、また不純物の混入も少なく、
安定したZn等の導入が行なえる。そのため高価
な石英アンプルが不用で、真空封入等の工程が省
略出来るから、工業上の有用性は大きい。
本発明においては、イオン照射後、基板を保護
膜で覆つた状態で700℃以上の温度で熱処理する
ことが特に重要である。熱処理温度が700℃より
低いと、Zn等の不純物原子を基板中に好都合に
拡散することはほとんど不可能である。熱処理温
度を700℃より低くして熱処理した場合、Zn等の
不純物原子を基板中に所望の深さまで拡散させよ
うとすると、厖大な時間を要することは否めな
い。
膜で覆つた状態で700℃以上の温度で熱処理する
ことが特に重要である。熱処理温度が700℃より
低いと、Zn等の不純物原子を基板中に好都合に
拡散することはほとんど不可能である。熱処理温
度を700℃より低くして熱処理した場合、Zn等の
不純物原子を基板中に所望の深さまで拡散させよ
うとすると、厖大な時間を要することは否めな
い。
実施例
本発明の方法でGaPを用いて緑色発光ダイオー
ドを製作する方法を第１図に示す。
ドを製作する方法を第１図に示す。
第１図は本例の工程の主要部分を示す。まずａ
の様に30μm程度のｎ形にエピタキシヤル成長層
をもつ基板１に5000Å程度のPSG（phosphorous
silicate glass）２をCVD法によつて付け、フオ
トレジスト法によりZn拡散の必要な部分のみ
PSGを取りさる。次に100KVに加速されたZnイ
オン５を５×1015cm-2照射する。３および４はZn
イオンが導入された部分である。この照射時に試
料は500℃程度に温度を上げておくと、格子欠陥
が少なくZnイオンが安定に導入される。次にｂ
図の様に３のPSGを取りさり、再び全面にPSG
６を3000Å程度つける。その後900℃、14時間窒
素気流中で熱処理するとZnは拡散し、ｃ図の７
の様に深さ約9μmまでｐ形に変換する。その後、
通常の方法で電極を着け、単ダイオードに切り分
けて組立てれば発光ダイオードが得られる。緑色
発光の効率が優れたものが得られた。もちろん石
英アンプルは不要であり真空封止の工程も省略出
来る。
の様に30μm程度のｎ形にエピタキシヤル成長層
をもつ基板１に5000Å程度のPSG（phosphorous
silicate glass）２をCVD法によつて付け、フオ
トレジスト法によりZn拡散の必要な部分のみ
PSGを取りさる。次に100KVに加速されたZnイ
オン５を５×1015cm-2照射する。３および４はZn
イオンが導入された部分である。この照射時に試
料は500℃程度に温度を上げておくと、格子欠陥
が少なくZnイオンが安定に導入される。次にｂ
図の様に３のPSGを取りさり、再び全面にPSG
６を3000Å程度つける。その後900℃、14時間窒
素気流中で熱処理するとZnは拡散し、ｃ図の７
の様に深さ約9μmまでｐ形に変換する。その後、
通常の方法で電極を着け、単ダイオードに切り分
けて組立てれば発光ダイオードが得られる。緑色
発光の効率が優れたものが得られた。もちろん石
英アンプルは不要であり真空封止の工程も省略出
来る。
第１図は、本発明のGaP緑色発光ダイオードを
製造する方法を示す各工程での装置の断面図であ
る。 １：半導体基板、２：第１の保護膜、３，４：
打込まれたイオン、５：打込みイオン、６：第２
の保護膜、７：ｐ型領域。
製造する方法を示す各工程での装置の断面図であ
る。 １：半導体基板、２：第１の保護膜、３，４：
打込まれたイオン、５：打込みイオン、６：第２
の保護膜、７：ｐ型領域。
Claims (1)
- １ −族化合物半導体の単結晶または多結晶
基板上に第１の保護膜を設け、該第１の保護膜を
所定の形状に加工し、不純物原子を前記基板上に
イオン打込み法によつて照射し、このイオン打込
み後該第１の保護膜を除去し、さらに第２の保護
膜を前記基板上に設け、しかる後開管法にて700
℃以上の温度で熱処理し前記基板中に前記不純物
原子を導入する工程を有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027048A JPS59161019A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027048A JPS59161019A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 半導体装置の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49004982A Division JPS5925396B2 (ja) | 1974-01-07 | 1974-01-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59161019A JPS59161019A (ja) | 1984-09-11 |
| JPS6355207B2 true JPS6355207B2 (ja) | 1988-11-01 |
Family
ID=12210184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59027048A Granted JPS59161019A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59161019A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4881486A (ja) * | 1972-02-02 | 1973-10-31 |
-
1984
- 1984-02-17 JP JP59027048A patent/JPS59161019A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59161019A (ja) | 1984-09-11 |
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