Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0652718B2 - Doping method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0652718B2 - Doping method - Google Patents

Doping method

Info

Publication number
JPH0652718B2
JPH0652718B2 JP60212884A JP21288485A JPH0652718B2 JP H0652718 B2 JPH0652718 B2 JP H0652718B2 JP 60212884 A JP60212884 A JP 60212884A JP 21288485 A JP21288485 A JP 21288485A JP H0652718 B2 JPH0652718 B2 JP H0652718B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
doping
raw material
concentration
mfc
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 - Fee Related
Application number
JP60212884A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6272116A (en
Inventor
尚良 前田
雅士 伊勢村
雅彦 秦
昇 福原
憲一 讃良
Original Assignee
住友化学工業株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友化学工業株式会社 filed Critical 住友化学工業株式会社
Priority to JP60212884A priority Critical patent/JPH0652718B2/en
Publication of JPS6272116A publication Critical patent/JPS6272116A/en
Publication of JPH0652718B2 publication Critical patent/JPH0652718B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はIII−V族化合物半導体の有機金属化学的気相
成長法(以下MOCVD法と略称する)におけるドーピ
ング方法に関し、特にそのドーピング原料である有機金
属化合物の供給方法に関する。
The present invention relates to a doping method in a metalorganic chemical vapor deposition method (hereinafter abbreviated as MOCVD method) of a III-V group compound semiconductor, and particularly to a method of supplying an organometallic compound as a doping raw material thereof. Regarding

GaAsで代表されるIII−V族化合物半導体のn型単結晶
薄膜をエピタキシャル成長させる場合は、不純物として
硫黄(S) 、セレン(Se)、シリコン(Si)、スズ(Sn)等が通
常ドーピングされる。
When epitaxially growing an n-type single crystal thin film of a III-V group compound semiconductor represented by GaAs, sulfur (S), selenium (Se), silicon (Si), tin (Sn), etc. are usually doped as impurities. .

これら不純物の中で特にSnはGaAs結晶中での拡散係数が
小さく、そのためエピタキシャル膜作成後の素子化の工
程で熱処理を受けてもドープした不純物のプロファイル
の”ダレ”といった現象を起こし難い特長を有してい
る。よって液相法によるエピタキシャル成長では、従来
からSnが用いられてきた実績がある。
Among these impurities, especially Sn has a small diffusion coefficient in the GaAs crystal, so that even if it is subjected to heat treatment in the process of device formation after the epitaxial film is formed, the phenomenon that the profile of the doped impurities is "dull" is hard to occur. Have Therefore, Sn has been used conventionally in the epitaxial growth by the liquid phase method.

一方、気相成長法であるMOCVD法ではこのように長
所のあるSnをドープする場合は、前駆体として有機スズ
化合物を用いる必要がありテトラメルスズ(TMSn)やテト
ラエチルスズ(TESn)が有効であることは、Journal of G
ystal Growth第68巻(1984)第60-64及び65-70頁で既にに
報告されている。
On the other hand, in the MOCVD method, which is a vapor phase growth method, when doping Sn, which has such advantages, it is necessary to use an organotin compound as a precursor, and tetramertin (TMSn) or tetraethyltin (TESn) is effective. Is the Journal of G
It has already been reported in ystal Growth Vol. 68 (1984) 60-64 and 65-70.

しかしながら、上記文献から明らかなように成長反応室
へこの化合物を蒸気にして輸送することが必要である。
However, as is apparent from the above literature, it is necessary to transport this compound as vapor to the growth reaction chamber.

すなわち、第1図に示したように原料の液体有機スズ化
合物1を冷媒2の入った恒温構3内におかれたバブラー
(蒸発器)4に充填し、これら水素等のキャリヤーガス
を流量調節器(MFC)6で所定の流量に調節し、バブラー
4に導入する。この際、切換弁7,8は開の状態、9は
閉の状態にしておく。バブリングにより有機スズ化合物
の飽和蒸気としたものをライン10を通して反応室(図
示せず)へ供給するか、予めトリメチルガリウム (TM
G)、アルシン(AsH3)等を含むガスと混合して反応室へ供
給する。
That is, as shown in FIG. 1, a liquid organotin compound 1 as a raw material is filled in a bubbler (evaporator) 4 placed in a thermostat 3 containing a refrigerant 2, and a carrier gas such as hydrogen is adjusted in flow rate. The flow rate is adjusted to a predetermined value with a container (MFC) 6 and introduced into the bubbler 4. At this time, the switching valves 7 and 8 are open and 9 is closed. The saturated vapor of the organotin compound obtained by bubbling is supplied to the reaction chamber (not shown) through the line 10, or trimethylgallium (TM) is used in advance.
G), mixed with a gas containing arsine (AsH 3 ) etc. and supplied to the reaction chamber.

この場合、Snの供給量はキャリアーガス量とバブラー温
度を厳密に制御することにより求めることとなる。
In this case, the supply amount of Sn can be obtained by strictly controlling the carrier gas amount and the bubbler temperature.

ところが、従来からのこのような供給方法では再現性良
く均一にドーピングすることは非常に困難であり、現実
には後述の比較例に挙げたように不満足な結果しか得ら
れないことが判った。
However, it has been found that it is very difficult to perform uniform doping with good reproducibility by such a conventional supply method, and in reality, unsatisfactory results are obtained as mentioned in Comparative Examples below.

この原因として一般的に次のことが考えられる。すなわ
ち、通常のドーピングすべき濃度は多くとも1018〜1019
個/cmのレベルであるから、分解効率の差を無視する
として、トリメチルガリウム(TMGa)等のIII族側原料
濃度の1/1000〜1/10000 の濃度を制御する必要がある。
通常のMOCVD法ではTMGaは〜10-5mole/minの供給量
であるから結局ドーパント量は10-8〜10-9mole/minに制
御する必要がある。
The following are generally considered as the causes. That is, the usual doping concentration is at most 10 18 to 10 19
Since it is a level of pcs / cm 3 , it is necessary to control the concentration of 1/1000 to 1/10000 of the concentration of the group III side raw material such as trimethylgallium (TMGa), ignoring the difference in decomposition efficiency.
In the usual MOCVD method, TMGa is supplied at -10 -5 mole / min. Therefore, it is necessary to control the dopant amount to 10 -8 -10 -9 mole / min.

この量を現行の流量調節器(MFC)と、温度制御されたバ
ブリングシステムとの併用で達成することは、ほとんど
不可能に近い。何故ならば例えば、供給する場合には実
質的にはキャリヤー流量を0.01ml/minで制御しなければ
ならなく、通常のMFCではこれは不可能である。逆にMFC
の制御範囲内になる、例えば、1ml/minのキャリアー供
給量にするには、バブラー温度は−80℃まで冷却する必
要があり、TMSnの凝固点以下となってバブリングには不
都合が生じる。
Achieving this amount with a current flow controller (MFC) in combination with a temperature controlled bubbling system is nearly impossible. This is because, for example, when supplying, the carrier flow rate must be substantially controlled at 0.01 ml / min, which is not possible with a normal MFC. Conversely, MFC
Within the control range of, for example, the carrier supply amount of 1 ml / min, it is necessary to cool the bubbler temperature to −80 ° C., which is below the freezing point of TMSn, which causes inconvenience in bubbling.

更に、バブラーのディップテューブの実際的な口径に対
して、バブリングガスが1ml/minの供給量では過少であ
るため、バブリング気泡の生じる間隔が数回/分となっ
てしまって脈流を生じる原因となっている。
In addition, since the bubbling gas is too small at a supply rate of 1 ml / min with respect to the actual diameter of the bubbler dip tube, the interval at which bubbling bubbles are generated is several times / minute, resulting in pulsation. It is the cause.

この脈流はJournal of Crystal Growth 第68巻 第412
頁(1984)でも考察されている通りである。
This pulsating flow is Journal of Crystal Growth Vol. 68, No. 412
As discussed in page (1984).

本発明はかかる現状に鑑みなされたもので、上記の欠点
を改良するものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and improves the above-mentioned drawbacks.

すなわち、本発明は容器に予めキャリアーガスで所望の
濃度まで希釈した有機スズ原料を調製し、該シリンダー
から原料有機スズ化合物の所定量をMFCにより反応室へ
供給することを特徴とするMOCVDにおけるドーピン
グ方法を提供するものである。
That is, the present invention prepares an organotin raw material which is diluted with a carrier gas to a desired concentration in a container in advance, and supplies a predetermined amount of the raw material organotin compound from the cylinder to the reaction chamber by MFC doping in MOCVD. It provides a method.

本発明によれば、バブリングを起わないため脈流の心配
がなく、また飽和蒸気法を採らないため、有機スズ原料
を充分な希薄濃度でキャリアーガスで希釈できる。従っ
て、MFCの制御可能な範囲に入るガス量で供給できる
こととなり、制御が容易で、かつ均一で再現性に優れた
ドーピングをすることができる。
According to the present invention, since bubbling does not occur and there is no fear of pulsating flow, and since the saturated vapor method is not adopted, the organotin raw material can be diluted with a carrier gas in a sufficiently dilute concentration. Therefore, it is possible to supply the gas in an amount within the controllable range of the MFC, and it is possible to perform doping that is easy to control, uniform, and excellent in reproducibility.

また、温度制御の必要がなく、MFCにより濃度の定まっ
たガス量を制御するだけで良いため装置が簡単になると
いう利点もある。
Further, there is also an advantage that the apparatus can be simplified because it is not necessary to control the temperature and only the amount of gas whose concentration is determined by the MFC is controlled.

以下、本発明について詳述する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明のドーピング法は従来公知のIII−V族半導体、
すなわちGaAs,GaAlAs, InP,InAlP 等のMOCVD法
による製造において好適に採用できる。
The doping method of the present invention is based on a conventionally known III-V group semiconductor,
That is, GaAs, GaAlAs, InP, InAlP, etc. can be preferably used in the production by the MOCVD method.

本発明において、使用する有機スズ化合物としては(C
H3)4Sn、(C2H5)4Snが好ましく、希釈用のキャリアーガ
スとしては、H2、N2、Ar、He等の有機スズ化合物と反応
しない不活性ガスが好ましい。
In the present invention, the organotin compound used is (C
H 3 ) 4 Sn and (C 2 H 5 ) 4 Sn are preferable, and the carrier gas for dilution is preferably an inert gas that does not react with an organotin compound such as H 2 , N 2 , Ar and He.

但し、H2やHeガスと有機スズ化合物原料とを容器中でガ
ス混合する場合、若干の注意を払う必要があり、均一的
な混合状態となるために長時間の熟成時間を不可欠であ
る。これを怠ると、容器内の濃度分析値が一定せず再現
性が不定となる原因になる。従って、これを避けるた
め、N2ガスで混合するのが好ましい。
However, when mixing H 2 or He gas and the organic tin compound raw material in a container, some care needs to be taken, and a long aging time is indispensable for achieving a uniform mixed state. If this is neglected, the concentration analysis value in the container will not be constant, resulting in indeterminate reproducibility. Therefore, in order to avoid this, it is preferable to mix with N 2 gas.

希釈の濃度は、原料の有機スズ化合物が液化しない範囲
で任意に決めることができるがMFC の数ml/min〜数10
ml/minの範囲が現実的に制御容易な供給量とすると、通
常のドーピングレベルが結晶中不純物濃度で1016〜1019
個/cmであるから容器内の有機スズ化合物濃度は0.2p
pm〜200ppmの範囲が実用的である。
The concentration of dilution can be arbitrarily determined within the range in which the raw material organotin compound is not liquefied, but it is several ml / min to several tens of MFC.
Assuming that the supply rate is practically easy to control in the ml / min range, the usual doping level is 10 16 to 10 19 in terms of the impurity concentration in the crystal.
Organotin compound concentration in the container because it is pieces / cm 3 is 0.2p
The range of pm-200ppm is practical.

原料有機スズ化合物の供給量の制御には、バブリング法
とは異なりシリンダーの厳密な温度制御は不要であり、
濃度の一定した希釈ガスをMFCにより一定量を反応室へ
送るだけで良い。
Unlike the bubbling method, strict temperature control of the cylinder is not necessary to control the supply amount of the raw material organotin compound,
It suffices to send a fixed amount of diluent gas with a constant concentration to the reaction chamber by MFC.

すなわち、温度を厳密に制御するための高価な恒温槽と
その制御システム、第1図に例示したような複雑な形状
をしたバブラーとこれに付随したガス切替弁類が不要と
いう長所を併せもつ。
That is, it has the advantages that an expensive constant temperature bath for strictly controlling the temperature and its control system, a bubbler having a complicated shape as illustrated in FIG. 1, and gas switching valves associated therewith are unnecessary.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが本発明
はこれらに限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例 第2図に示したシリンダー容器11にドーピング用のTM
Snを窒素ガスに希釈しTMSn濃度2.5ppmとしたガス1
2を減圧弁13を通してMFC6 により10ml/minの流量で
ライン14へ導き、GaAs成長用のキャリアー水素(9000m
l/min),アルシン(AsH3,15ml/min)ガスと混合し、更
にこれに第1図に示した蒸発器(バブラー)4を用いて
TMGaをバブラー温度−10℃でバブル用水素(15ml/min)
に飽和させたTMGaガスを混合したTMSn,AsH3,TMGaの混
合原料ガスを縦型の反応成長室(図示せず)へ上方から
導入する。反応室中央部に高周波誘導加熱できるグラフ
ァイト製支持台があり、この上に (100)面GaAs単結晶基
板を置き、成長温度650℃に加熱し、前記導入原料ガス
を吹付けてエピタキシャル成長を実施した。2時間の成
長時間で約6μmの膜厚まで成長した。
EXAMPLE TM for doping in the cylinder container 11 shown in FIG.
Gas 1 in which Sn is diluted with nitrogen gas to have a TMSn concentration of 2.5 ppm
2 through the pressure reducing valve 13 to the line 14 by MFC6 at a flow rate of 10 ml / min, and carrier hydrogen (9000 m
l / min) and arsine (AsH 3 , 15 ml / min) gas, and further using the evaporator (bubbler) 4 shown in FIG.
TMGa bubbler temperature -10 ℃ Hydrogen for bubble (15ml / min)
TMSn mixed with TMGa gas saturated in, introduced from above the mixed raw material gas AsH 3, TMGa vertical reaction growth chamber (not shown). In the center of the reaction chamber, there is a graphite support that can be heated by high frequency induction, a (100) plane GaAs single crystal substrate is placed on it, heated to a growth temperature of 650 ° C., and the introduced raw material gas is sprayed to carry out epitaxial growth. . It grew to a film thickness of about 6 μm in a growth time of 2 hours.

第3図のaにこのようにして得られたエピタキシャル成
長膜中の不純物濃度の深さ方向プロファイルを湿式電解
研磨法によりC-V測定により求めた結果を示した。非常
に均一なプロファイルが得られていることが良く理解さ
れる。
FIG. 3a shows the result of the CV measurement of the depth profile of the impurity concentration in the epitaxially grown film thus obtained by the wet electrolytic polishing method. It is well understood that a very uniform profile is obtained.

比較例 TMSnドーパントの反応室への輸送方法を、従来の蒸発器
(第1図)を用いた以外は実施例と全く同じ条件で成長
を行った。TMSnの蒸発条件は実施例の場合と供給TMSnを
同じにするためにバブラー温度−80℃、バブル用H2ガス
導入量0.2ml/minから最大10ml/minまで流れるMFCを
用いて調節した。
Comparative Example Growth was performed under exactly the same conditions as in Example except that the conventional evaporator (FIG. 1) was used as the method of transporting the TMSn dopant to the reaction chamber. The evaporation conditions of TMSn were adjusted by using a bubbler temperature of −80 ° C. and an MFC flowing from a bubble H 2 gas introduction amount of 0.2 ml / min to a maximum of 10 ml / min in order to make the supplied TMSn the same as in the example.

成長膜の不純物濃度プロファイルを同じ手法で求め、図
3の bに示した。
The impurity concentration profile of the grown film was obtained by the same method and is shown in b of FIG.

実施例の膜とは異なり、均一なドーピングが起こってい
ないことがわかる。
It can be seen that unlike the films of the examples, uniform doping does not occur.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来のMOCVD装置の液体ドーパント供給部
(蒸発用バブラー)の一例のブロック図、第2図は本発
明の実施例のブロック図、第3図は実施例および比較例
で得られたGaAs膜中の不純物濃度の深さ方向の分布
を示す図で縦軸は不純物濃度、横軸は深さを示す。 4……バブラー(蒸発器) 6……流量調節器(MFC) 11……シリンダー容器
FIG. 1 is a block diagram of an example of a liquid dopant supply unit (vaporizer for evaporation) of a conventional MOCVD apparatus, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is obtained in Examples and Comparative Examples. In the figure showing the distribution of the impurity concentration in the GaAs film in the depth direction, the vertical axis represents the impurity concentration and the horizontal axis represents the depth. 4 …… Bubbler (Evaporator) 6 …… Flow controller (MFC) 11 …… Cylinder container

フロントページの続き (72)発明者 福原 昇 大阪府高槻市塚原2丁目10番1号 住友化 学工業株式会社内 (72)発明者 讃良 憲一 愛媛県新居浜市惣開町5番1号 住友化学 工業株式会社内Front page continued (72) Inventor Noboru Fukuhara 2-10-1 Tsukahara, Takatsuki City, Osaka Prefecture Sumitomo Kagaku Kogyo Co., Ltd. Within the corporation

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】III−V族の化合物半導体の有機金属化学
的気相成長法において、トーパント原料の有機スズ化合
物蒸気を容器に希釈ガスであらかじめ希釈して用いるこ
とを特徴とするドーピング方法
1. A doping method, characterized in that in a metalorganic chemical vapor deposition method of a III-V group compound semiconductor, a vapor of an organotin compound as a raw material for a toupant is preliminarily diluted with a diluent gas.
【請求項2】有機スズ化合物が(CH3)4Snまたは(C2H5)4S
nである特許請求の範囲第(1)項記載のドーピング方法。
2. The organic tin compound is (CH 3 ) 4 Sn or (C 2 H 5 ) 4 S.
The doping method according to claim (1), wherein n is n.
【請求項3】希釈ガスがN2、Ar、H2またはHeである特許
請求の範囲第(1)または(2)項記載のドーピング方法。
3. The doping method according to claim 1 or 2 , wherein the diluent gas is N 2 , Ar, H 2 or He.
JP60212884A 1985-09-26 1985-09-26 Doping method Expired - Fee Related JPH0652718B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60212884A JPH0652718B2 (en) 1985-09-26 1985-09-26 Doping method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60212884A JPH0652718B2 (en) 1985-09-26 1985-09-26 Doping method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6272116A JPS6272116A (en) 1987-04-02
JPH0652718B2 true JPH0652718B2 (en) 1994-07-06

Family

ID=16629853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60212884A Expired - Fee Related JPH0652718B2 (en) 1985-09-26 1985-09-26 Doping method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0652718B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2744782B2 (en) * 1987-09-26 1998-04-28 株式会社リコー MOCVD method
KR100549090B1 (en) * 2003-01-08 2006-02-06 이명기 Evaporation Mechanism for Organic Vapor Deposition Equipment

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60500954A (en) * 1983-04-04 1985-06-27 ヒユ−ズ・エアクラフト・カンパニ− Tetramethyltin dopant source for MOCVD grown epitaxial semiconductor layers

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6272116A (en) 1987-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2797233B2 (en) Thin film growth equipment
JPH05175145A (en) Crystal growth method
US4279670A (en) Semiconductor device manufacturing methods utilizing a predetermined flow of reactive substance over a dopant material
US5294565A (en) Crystal growth method of III - V compound semiconductor
JPH0652718B2 (en) Doping method
KR900006120B1 (en) Epitaxial deposition method of semiconductor material layer using diethyl beryllium as dopant transport compound
JP2739778B2 (en) Method for selective growth of group 3-5 compound semiconductor
KR900006121B1 (en) Method for growing epitaxial semiconductor layers
JP2715759B2 (en) Compound semiconductor vapor phase growth method
JP3052269B2 (en) Vapor phase growth apparatus and growth method thereof
JP3221318B2 (en) Vapor phase growth method of III-V compound semiconductor
JP2793239B2 (en) Method for manufacturing compound semiconductor thin film
JPH06314658A (en) Vapor growing apparatus
JPH01261818A (en) Method of vapor growth of high-resistance algaas mixed crystal
JP2725842B2 (en) Method and apparatus for epitaxial growth of semiconductor crystal
JPS61205696A (en) Vapor-phase crystal growth system for group iii-v compounds
JPH0760800B2 (en) Vapor growth method for compound semiconductors
WO1986002776A1 (en) Technique for the growth of epitaxial compound semiconductor films
JPH09312264A (en) Vapor growth method and vapor growth apparatus
JPH06101435B2 (en) Vapor growth method
JPS60245214A (en) Vapor growth of compound semiconductor crystal
JPS60264395A (en) Vapor-phase epitaxial process for organometallic compound
JPH01320297A (en) Method for growing thin film of compound semiconductor
JPH06101434B2 (en) Vapor growth method
JPH06151319A (en) Liquid material vessel for vapor growth

Legal Events

Date Code Title Description
S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees