JP2827736B2 - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
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- JP2827736B2 JP2827736B2 JP21721492A JP21721492A JP2827736B2 JP 2827736 B2 JP2827736 B2 JP 2827736B2 JP 21721492 A JP21721492 A JP 21721492A JP 21721492 A JP21721492 A JP 21721492A JP 2827736 B2 JP2827736 B2 JP 2827736B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体結晶の気相成長方法に関する。
体結晶の気相成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光デバイスや高速デバイスの作製に用い
られる有機金属気相成長方法（ＭＯＶＰＥ法）において
は、良好な特性を有する結晶が大面積にわたって成長が
可能とされ、活発にその研究開発が進められてきた。
られる有機金属気相成長方法（ＭＯＶＰＥ法）において
は、良好な特性を有する結晶が大面積にわたって成長が
可能とされ、活発にその研究開発が進められてきた。
【０００３】近年、反応管内のキャリアガスの流れにつ
いては、シミュレーションにより解析が進められ（ジャ
ーナル・オブ・クリスタルグロース（Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆＣｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ）誌、第１００巻、
５４５頁参照）、減圧成長に限らず常圧成長においても
良好な結晶特性が得られるようになってきている（ジャ
ーナル・オブ・アプライト・フィジックス（Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）誌、第
６７巻、第１２号、７５７８頁参照）。
いては、シミュレーションにより解析が進められ（ジャ
ーナル・オブ・クリスタルグロース（Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆＣｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ）誌、第１００巻、
５４５頁参照）、減圧成長に限らず常圧成長においても
良好な結晶特性が得られるようになってきている（ジャ
ーナル・オブ・アプライト・フィジックス（Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）誌、第
６７巻、第１２号、７５７８頁参照）。
【０００４】図２に一般的に用いられる反応管の形状を
示す。図２において、ＭＯＶＰＥ法に用いられる原料
は、ルイス酸，ルイス塩基に相当する物質が多く、中間
生成物（アダクト）を形成し易い。特に常圧成長におい
ては、中間生成物の形成が顕著になる。そこで図２に示
すように、ＩＩＩ族原料とＶ族原料との接触を少なくす
るために、原料導入口として第１の原料導入口１と第２
の原料導入口２とを別個に設け、各々の原料導入口１，
２を半導体結晶基板７の近傍まで至らしめ、第１の原料
導入口１よりＶ族原料を、第２の原料導入口２よりＩＩ
Ｉ族原料を別々に導入している（ジャーナル・オブ・ク
リスタルグロース（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｒｙｓｔａ
ｌ Ｇｒｏｗｔｈ）誌、第１０７巻、１９２頁参照）。
なお図中、４はカーボンサセプター，６は高周波コイ
ル，３は石英製反応管である。
示す。図２において、ＭＯＶＰＥ法に用いられる原料
は、ルイス酸，ルイス塩基に相当する物質が多く、中間
生成物（アダクト）を形成し易い。特に常圧成長におい
ては、中間生成物の形成が顕著になる。そこで図２に示
すように、ＩＩＩ族原料とＶ族原料との接触を少なくす
るために、原料導入口として第１の原料導入口１と第２
の原料導入口２とを別個に設け、各々の原料導入口１，
２を半導体結晶基板７の近傍まで至らしめ、第１の原料
導入口１よりＶ族原料を、第２の原料導入口２よりＩＩ
Ｉ族原料を別々に導入している（ジャーナル・オブ・ク
リスタルグロース（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｒｙｓｔａ
ｌ Ｇｒｏｗｔｈ）誌、第１０７巻、１９２頁参照）。
なお図中、４はカーボンサセプター，６は高周波コイ
ル，３は石英製反応管である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図２に示す横型反応管
を用いてＳｉをｎ型ドーパントとするＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体の気相成長を行う場合に、結晶成長温度におけ
るドーパントガスの分解速度がＩＩＩ族原料ガスの分解
速度と大幅に異なるために、結晶基板面内でドーピング
濃度の均一性を低下させていた。
を用いてＳｉをｎ型ドーパントとするＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体の気相成長を行う場合に、結晶成長温度におけ
るドーパントガスの分解速度がＩＩＩ族原料ガスの分解
速度と大幅に異なるために、結晶基板面内でドーピング
濃度の均一性を低下させていた。
【０００６】本発明の目的は、この問題点を解決し、ド
ーピングの面内均一性に優れたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体の気相成長方法を提供することにある。
ーピングの面内均一性に優れたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体の気相成長方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による気相成長方法においては、上下に仕切
られた２つの原料導入口を有する横型反応管を用いてＳ
ｉをｎ型ドーパントとするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結
晶を成長する気相成長方法であって、Ｓｉ2Ｈ6をサセプ
ターに近い原料導入口より導入し、ＳｉＨ4を他の原料
導入口より導入するものである。
め、本発明による気相成長方法においては、上下に仕切
られた２つの原料導入口を有する横型反応管を用いてＳ
ｉをｎ型ドーパントとするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結
晶を成長する気相成長方法であって、Ｓｉ2Ｈ6をサセプ
ターに近い原料導入口より導入し、ＳｉＨ4を他の原料
導入口より導入するものである。
【０００８】
【作用】図２に示す横型反応管を用いて、Ｓｉをｎ型ド
ーパントとするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の気相成長を
行う場合、Ｓｉの原料ガスとしてＳｉＨ4を用いたとき
には、基板面内の上流側でドーピング濃度が低下する。
これはＳｉＨ4ガスの分解速度が結晶成長温度におい
て、ＩＩＩ族原料ガスよりも分解速度が遅いためである
と考えられる。
ーパントとするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の気相成長を
行う場合、Ｓｉの原料ガスとしてＳｉＨ4を用いたとき
には、基板面内の上流側でドーピング濃度が低下する。
これはＳｉＨ4ガスの分解速度が結晶成長温度におい
て、ＩＩＩ族原料ガスよりも分解速度が遅いためである
と考えられる。
【０００９】一方、Ｓｉの原料ガスとしてＳｉ2Ｈ6を用
いたときには、基板面内の下流側でドーピング濃度が低
下する。これはＳｉ2Ｈ6ガスの分解速度が結晶成長温度
において、ＩＩＩ族原料ガスよりも分解速度が速いため
に原料ガス枯渇して濃度が低下することによるものと考
えられる。
いたときには、基板面内の下流側でドーピング濃度が低
下する。これはＳｉ2Ｈ6ガスの分解速度が結晶成長温度
において、ＩＩＩ族原料ガスよりも分解速度が速いため
に原料ガス枯渇して濃度が低下することによるものと考
えられる。
【００１０】そこで、本発明では原料分解速度の速いＳ
ｉ2Ｈ6ガスをサセプターに近い側の第１の原料導入口よ
り導入し、基板面内の上流側でドーピング濃度を高め、
一方、原料分解速度の遅いＳｉＨ4ガスをサセプターか
ら遠い側の第２の原料導入口より導入し、基板面内の下
流側でドーピング濃度を高め、さらにＳｉ2Ｈ6ガスとＳ
ｉＨ4ガスとの流量比を調節することにより基板面内の
ドーピング濃度均一性の向上が可能となった。
ｉ2Ｈ6ガスをサセプターに近い側の第１の原料導入口よ
り導入し、基板面内の上流側でドーピング濃度を高め、
一方、原料分解速度の遅いＳｉＨ4ガスをサセプターか
ら遠い側の第２の原料導入口より導入し、基板面内の下
流側でドーピング濃度を高め、さらにＳｉ2Ｈ6ガスとＳ
ｉＨ4ガスとの流量比を調節することにより基板面内の
ドーピング濃度均一性の向上が可能となった。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。図１に本発明による気相成長方法に用いた装置の構
成図を示す。図１において、石英製反応管３の中央部壁
にカーボンサセプター４が置かれており、その上に３イ
ンチのＧａＡｓ基板５が取り付けられている。
る。図１に本発明による気相成長方法に用いた装置の構
成図を示す。図１において、石英製反応管３の中央部壁
にカーボンサセプター４が置かれており、その上に３イ
ンチのＧａＡｓ基板５が取り付けられている。
【００１２】原料導入口は、上下２つに別れており、カ
ーボンサセプター４に近い側から順に第１の原料導入口
１，第２の原料導入口２とする。キャリアガスをＨ2と
し、トリメチルインジウム（ＴＭＩ），トリエチルガリ
ウム（ＴＥＧ），トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ），
ホスフィン（ＰＨ3），トラン（ＳｉＨ4），シジラン
（Ｓｉ2Ｈ6）を原料ガスとして、ＧａＡｓ基板に格子整
合するｎ型ＩｎＧａＡｌＰ層を成長する。
ーボンサセプター４に近い側から順に第１の原料導入口
１，第２の原料導入口２とする。キャリアガスをＨ2と
し、トリメチルインジウム（ＴＭＩ），トリエチルガリ
ウム（ＴＥＧ），トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ），
ホスフィン（ＰＨ3），トラン（ＳｉＨ4），シジラン
（Ｓｉ2Ｈ6）を原料ガスとして、ＧａＡｓ基板に格子整
合するｎ型ＩｎＧａＡｌＰ層を成長する。
【００１３】ＩＩＩ族原料ガス及びＳｉＨ4ガスは、第
２の原料導入口２より導入し、Ｖ族原料ガス及びＳｉ2
Ｈ6ガスは第１の原料導入口１より導入した。反応管圧
力を７６０Ｔｏｒｒとし、キャリアガス流量を各々１０
ＳＬＭとしてｎ型ＩｎＧａＡｌＰ層を成長した。
２の原料導入口２より導入し、Ｖ族原料ガス及びＳｉ2
Ｈ6ガスは第１の原料導入口１より導入した。反応管圧
力を７６０Ｔｏｒｒとし、キャリアガス流量を各々１０
ＳＬＭとしてｎ型ＩｎＧａＡｌＰ層を成長した。
【００１４】そこで第１の原料導入口１より導入するＳ
ｉ2Ｈ6ガス濃度を増大させると、キャリア濃度の面内均
一性は、上流側のキャリア濃度が高くなり、一方、第２
の原料導入口２より導入するＳｉＨ4ガス濃度を増大さ
せると、下流側のキャリア濃度が高くなることが判っ
た。
ｉ2Ｈ6ガス濃度を増大させると、キャリア濃度の面内均
一性は、上流側のキャリア濃度が高くなり、一方、第２
の原料導入口２より導入するＳｉＨ4ガス濃度を増大さ
せると、下流側のキャリア濃度が高くなることが判っ
た。
【００１５】そこで、第１の原料導入口１より導入する
Ｓｉ2Ｈ6ガスと、第２の原料導入口２より導入するＳｉ
Ｈ4ガスの濃度を各々調節することにより、３インチ基
板上でキャリア濃度の面内均一性２％以下が達成され
た。これに反し、ＳｉＨ4ガスあるいはＳｉ2Ｈ6ガスの
どちらか一方のみを用いたドーピング実験では、３イン
チ基板上でキャリア濃度の面内均一性が１０％程度であ
った。
Ｓｉ2Ｈ6ガスと、第２の原料導入口２より導入するＳｉ
Ｈ4ガスの濃度を各々調節することにより、３インチ基
板上でキャリア濃度の面内均一性２％以下が達成され
た。これに反し、ＳｉＨ4ガスあるいはＳｉ2Ｈ6ガスの
どちらか一方のみを用いたドーピング実験では、３イン
チ基板上でキャリア濃度の面内均一性が１０％程度であ
った。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、上下に
仕切られた２つの原料導入口を有する横型反応管を用い
てＳｉをｎ型ドーパントとするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体結晶を成長する気相成長方法において、Ｓｉ2Ｈ6をサ
セプターに近い原料導入口より導入し、ＳｉＨ4を他の
原料導入口より導入することにより、キャリア濃度の面
内均一性の高い結晶成長を実現できる効果を有する。
仕切られた２つの原料導入口を有する横型反応管を用い
てＳｉをｎ型ドーパントとするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体結晶を成長する気相成長方法において、Ｓｉ2Ｈ6をサ
セプターに近い原料導入口より導入し、ＳｉＨ4を他の
原料導入口より導入することにより、キャリア濃度の面
内均一性の高い結晶成長を実現できる効果を有する。
【図１】本発明による気相成長方法の実施例の構成を示
す図である。
す図である。
【図２】従来の気相成長方法を示す図である。
１ 第１の原料導入口 ２ 第２の原料導入口 ３ 石英製反応管 ４ カーボンサセプター ５ ＧａＡｓ基板 ６ 高周波コイル ７ 半導体結晶基板
Claims (1)
- 【請求項１】 上下に仕切られた２つの原料導入口を有
する横型反応管を用いてＳｉをｎ型ドーパントとするＩ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶を成長する気相成長方法で
あって、 Ｓｉ2Ｈ6をサセプターに近い原料導入口より導入し、Ｓ
ｉＨ4を他の原料導入口より導入することを特徴とする
気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21721492A JP2827736B2 (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21721492A JP2827736B2 (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0645264A JPH0645264A (ja) | 1994-02-18 |
| JP2827736B2 true JP2827736B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=16700656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21721492A Expired - Fee Related JP2827736B2 (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2827736B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3230029B2 (ja) * | 1994-05-30 | 2001-11-19 | 富士通株式会社 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体結晶成長方法 |
| JP4835666B2 (ja) * | 2008-09-10 | 2011-12-14 | 住友電気工業株式会社 | 気相成長方法 |
-
1992
- 1992-07-23 JP JP21721492A patent/JP2827736B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0645264A (ja) | 1994-02-18 |
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Legal Events
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