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METHOD FOR PRODUCING PHOSPHORUS-BASED COMPOUND SEMICONDUCTOR meetings

Patent code P120008176
File No. S2011-0514
Posted date Nov 1, 2012
Application number P2011-067091
Publication number P2012-201545A
Patent number P5641348
Date of filing Mar 25, 2011
Date of publication of application Oct 22, 2012
Date of registration Nov 7, 2014
Inventor
  • (In Japanese)野瀬 嘉太郎
  • (In Japanese)藤川 皓太
  • (In Japanese)宇田 哲也
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title METHOD FOR PRODUCING PHOSPHORUS-BASED COMPOUND SEMICONDUCTOR meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of producing a phosphorus-based compound semiconductor, by which the phosphorus-based compound semiconductor is efficiently produced using neither phosphine nor phosphorus oxychloride as a raw material of the phosphorus-based compound semiconductor and without pressurization to high pressure.
SOLUTION: In the method for producing the phosphorus-based compound semiconductor, a mixture of tin and tetratin triphosphide is used as a raw material of the phosphorus-based compound semiconductor, the mixture is heated in an inert gas atmosphere, and the generated vapor of phosphorus is brought into contact with a surface of a metal which forms a semiconductor by the reaction with phosphorus.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来、リン系化合物半導体を有機金属気相成長法(MOVPE法)などの真空蒸着法によって製造する際には、リンの供給源としてホスフィン(PH3)が用いられている。また、太陽電池用シリコンのpn接合形成のためのリンドープには、オキシ塩化リン(POCl3)が用いられている。しかし、ホスフィンおよびオキシ塩化リンは、いずれも人体に対する毒性が強く、室温で気体または液体であることから、取り扱いに注意を払う必要があるため、これらの化合物を使用しないでリン系化合物半導体を製造することが望まれている。

リン系化合物半導体の原料として、ホスフィンおよびオキシ塩化リンと対比して毒性が低く、室温中での取り扱いが容易である化合物として固体の赤リンが知られている。しかし、赤リンは、多形(無定形)であるため、リン系化合物半導体を製造する際の蒸気圧の制御が非常に困難である。例えば、400℃における赤リン上のリン気体(P4)の平衡蒸気圧は、およそ50.7kPaであるが、実際にはこの高い平衡蒸気圧が得られない。そこで、赤リンを高温に加熱することが考えられるが、赤リンを高温に加熱した場合、平衡蒸気圧が得られるものの1013kPaを超えるため、高圧容器が必要となる。したがって、一般にリン化インジウム(InP)の結晶を製造する際には、高圧容器内での一方向凝固が行なわれている。また、分子ビームエピタキシー(MBE)などの装置を用いてリン系化合物半導体を製造する際には、原料として赤リンが用いられているが、バルブドセルと呼ばれる特殊なセルを用いてリン蒸気圧を制御する必要がある。

そこで、比較的安全性が高いリンビームを発生させる方法として、分子ビーム蒸着によってIII族元素からなる分子ビームとV族元素からなる分子ビームを照射させてIII-V族半導体層を形成させた後、スズおよびリン系化合物を熱分解させてV族元素の分子ビームを形成させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法は、確かに安全性が比較的高い方法であるが、原料として三リン化スズ(SnP3)または四リン化三スズ(Sn3P4)が用いられているため、安定にリン蒸気を供給することが困難であるとともに、リンと反応させる金属が気体であるため、リンビームの組成の制御が困難である。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、リン系化合物半導体の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、太陽電池素子、光通信デバイス用基板などに有用なリン系化合物半導体の製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
スズと三リン化四スズとの混合物を不活性ガス雰囲気中で加熱し、発生したリンの蒸気をリンとの反応によって半導体を形成する金属の表面に接触させることを特徴とするリン系化合物半導体の製造方法。

【請求項2】
 
リンとの反応によって半導体を形成する金属が、亜鉛、インジウム、ガリウムおよびアルミニウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属、または当該金属とケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属との合金である請求項1に記載のリン系化合物半導体の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Registered
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