JP2002280545A - ｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法 - Google Patents
ｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法Info
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- JP2002280545A JP2002280545A JP2001079788A JP2001079788A JP2002280545A JP 2002280545 A JP2002280545 A JP 2002280545A JP 2001079788 A JP2001079788 A JP 2001079788A JP 2001079788 A JP2001079788 A JP 2001079788A JP 2002280545 A JP2002280545 A JP 2002280545A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流増幅率特性を簡単な工程を付加するだけ
で改善できるようにすること。 【解決手段】 ＧａＡｓ基板２上にバッファ層３、コレ
クタ層４２、ベース層４３及びエミッタ層４４、４５を
含むＨＢＴ機能層４を半導体結晶成長により形成してヘ
テロ接合バイポーラトランジスタ用のｐｎ接合を有する
薄膜結晶ウェーハ１を製造する方法において、バッファ
層３の結晶成長開始からベース層４３の結晶成長開始前
までの期間の少なくとも一部の期間においてクリーニン
グガスを流しながら結晶成長させるようにした。
で改善できるようにすること。 【解決手段】 ＧａＡｓ基板２上にバッファ層３、コレ
クタ層４２、ベース層４３及びエミッタ層４４、４５を
含むＨＢＴ機能層４を半導体結晶成長により形成してヘ
テロ接合バイポーラトランジスタ用のｐｎ接合を有する
薄膜結晶ウェーハ１を製造する方法において、バッファ
層３の結晶成長開始からベース層４３の結晶成長開始前
までの期間の少なくとも一部の期間においてクリーニン
グガスを流しながら結晶成長させるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はｐｎ接合を有する薄
膜結晶ウェーハの製造方法に関し、さらに詳細に述べる
と、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造に好適な
ｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法に関す
る。
膜結晶ウェーハの製造方法に関し、さらに詳細に述べる
と、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造に好適な
ｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波帯以上の周波数領域で使用す
る半導体素子として、最近におけるＭＯＣＶＤ等の優れ
た結晶成長技術を用いて高性能のヘテロ接合バイポーラ
トランジスタ（ＨＢＴ）が製造されている。ＨＢＴはエ
ミッタ層にベース層よりもバンドギャップの大きい物質
を用いてエミッタ−ベース接合をヘテロ接合とし、正孔
がベース層からエミッタ層に流れ込むときのエネルギー
障壁をホモ接合のバイポーラトランジスタにくらべて高
くし、正孔のエミッタへの流入が抑えられるようにして
エミッタ注入効率を高めるように構成されたものであ
る。
る半導体素子として、最近におけるＭＯＣＶＤ等の優れ
た結晶成長技術を用いて高性能のヘテロ接合バイポーラ
トランジスタ（ＨＢＴ）が製造されている。ＨＢＴはエ
ミッタ層にベース層よりもバンドギャップの大きい物質
を用いてエミッタ−ベース接合をヘテロ接合とし、正孔
がベース層からエミッタ層に流れ込むときのエネルギー
障壁をホモ接合のバイポーラトランジスタにくらべて高
くし、正孔のエミッタへの流入が抑えられるようにして
エミッタ注入効率を高めるように構成されたものであ
る。
【０００３】上述の如く構成されている従来のＨＢＴの
電流増幅機構は基本的には従来のホモ接合のバイポーラ
トランジスタと同一である。したがって、電流増幅率を
改善するためにはベース領域で電子がホールと再結合す
る確率を小さくすることが必要であり、このため、従来
にあっては、例えば、エミッタ層及びベース層に組成勾
配をもつＡｌＧａＡｓを用いて電子を加速するための電
界が生じるようにしておき、ベース領域の電子の流れを
従来型の電子の濃度勾配に起因する拡散による流れとＡ
ｌＧａＡｓ結晶中に作りつけた電界による電子の走行に
よる流れとの相乗効果で加速し、電子のベース領域での
走行時間を短縮し、ベース領域で電子がホールと再結合
する確率を小さくするようにした構成が公知である。
電流増幅機構は基本的には従来のホモ接合のバイポーラ
トランジスタと同一である。したがって、電流増幅率を
改善するためにはベース領域で電子がホールと再結合す
る確率を小さくすることが必要であり、このため、従来
にあっては、例えば、エミッタ層及びベース層に組成勾
配をもつＡｌＧａＡｓを用いて電子を加速するための電
界が生じるようにしておき、ベース領域の電子の流れを
従来型の電子の濃度勾配に起因する拡散による流れとＡ
ｌＧａＡｓ結晶中に作りつけた電界による電子の走行に
よる流れとの相乗効果で加速し、電子のベース領域での
走行時間を短縮し、ベース領域で電子がホールと再結合
する確率を小さくするようにした構成が公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基本的
には、ベース層の結晶性を向上させることがＨＢＴの電
流増幅率特性を改善する重要な要因となっている。すな
わち、ベース層を形成する場合、再結合の中心となる不
純物の混入をいかにして減少させるかがより良好な電流
増幅率特性のＨＢＴを得るために必要とされているので
ある。
には、ベース層の結晶性を向上させることがＨＢＴの電
流増幅率特性を改善する重要な要因となっている。すな
わち、ベース層を形成する場合、再結合の中心となる不
純物の混入をいかにして減少させるかがより良好な電流
増幅率特性のＨＢＴを得るために必要とされているので
ある。
【０００５】本発明の目的は、ＨＢＴの電流増幅率特性
を改善することができるＨＢＴの製造に好適なｐｎ接合
を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法を提供することに
ある。
を改善することができるＨＢＴの製造に好適なｐｎ接合
を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、基板上に化合物半導体結晶層を次々に成
長、積層してヘテロ接合を有するＨＢＴ用の薄膜結晶ウ
ェーハを製造する方法において、基板上にバッファ層の
結晶成長を開始してからベース層を結晶成長させる前ま
での期間の全部又は１部においてクリーニングガスを流
しながら所要の結晶成長を行うようにしたものであり、
これによりベース層の結晶性が改善される。
め、本発明は、基板上に化合物半導体結晶層を次々に成
長、積層してヘテロ接合を有するＨＢＴ用の薄膜結晶ウ
ェーハを製造する方法において、基板上にバッファ層の
結晶成長を開始してからベース層を結晶成長させる前ま
での期間の全部又は１部においてクリーニングガスを流
しながら所要の結晶成長を行うようにしたものであり、
これによりベース層の結晶性が改善される。
【０００７】請求項１の発明によれば、基板上にバッフ
ァ層、コレクタ層、ベース層及びエミッタ層を化合物半
導体結晶成長層として次々に積層してヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ用のｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェー
ハを製造する方法において、前記バッファ層の結晶成長
開始から前記ベース層の結晶成長開始前までの期間の少
なくとも一部の期間においてクリーニングガスを流しな
がら結晶成長を行うようにしたことを特徴とするｐｎ接
合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法が提案される。
ァ層、コレクタ層、ベース層及びエミッタ層を化合物半
導体結晶成長層として次々に積層してヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ用のｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェー
ハを製造する方法において、前記バッファ層の結晶成長
開始から前記ベース層の結晶成長開始前までの期間の少
なくとも一部の期間においてクリーニングガスを流しな
がら結晶成長を行うようにしたことを特徴とするｐｎ接
合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法が提案される。
【０００８】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、前記バッファ層が、ＡｌＧａＡｓ層、ＧａＡ
ｓ層、ＩｎＧａＰ層及びＩｎＧａＡｓ層のうちの少なく
とも１つを含んで成っているｐｎ接合を有する薄膜結晶
ウェーハの製造方法が提案される。
において、前記バッファ層が、ＡｌＧａＡｓ層、ＧａＡ
ｓ層、ＩｎＧａＰ層及びＩｎＧａＡｓ層のうちの少なく
とも１つを含んで成っているｐｎ接合を有する薄膜結晶
ウェーハの製造方法が提案される。
【０００９】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
において、前記クリーニングガスがハロゲン元素を含む
ガスであるｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方
法が提案される。
において、前記クリーニングガスがハロゲン元素を含む
ガスであるｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方
法が提案される。
【００１０】請求項４の発明によれば、請求項３の発明
において、前記ハロゲン元素を含むガスがハロゲン化炭
素を含むガスであるｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハ
の製造方法が提案される。
において、前記ハロゲン元素を含むガスがハロゲン化炭
素を含むガスであるｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハ
の製造方法が提案される。
【００１１】請求項５の発明によれば、請求項４の発明
において、前記ハロゲン化炭素を含むガスがＢｒＣＣｌ
3 ガスであるｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造
方法が提案される。
において、前記ハロゲン化炭素を含むガスがＢｒＣＣｌ
3 ガスであるｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造
方法が提案される。
【００１２】請求項６の発明によれば、請求項１の発明
において、前記基板上に前記バッファ層を構成するｉ−
ＧａＡｓバッファ層を結晶成長させた後、前記ベース層
の形成を開始するまでの期間中の少なくとも一部の期間
においてクリーニングガスを流しながら結晶成長を行う
工程を含むｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方
法が提案される。
において、前記基板上に前記バッファ層を構成するｉ−
ＧａＡｓバッファ層を結晶成長させた後、前記ベース層
の形成を開始するまでの期間中の少なくとも一部の期間
においてクリーニングガスを流しながら結晶成長を行う
工程を含むｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方
法が提案される。
【００１３】請求項７の発明によれば、請求項６の発明
において、前記クリーニングガスを前記ｉ−ＧａＡｓ層
の上にＡｌＧａＡｓバッファ層を結晶成長させる期間の
少なくとも一部に流すようにしたｐｎ接合を有する薄膜
結晶ウェーハの製造方法が提案される。
において、前記クリーニングガスを前記ｉ−ＧａＡｓ層
の上にＡｌＧａＡｓバッファ層を結晶成長させる期間の
少なくとも一部に流すようにしたｐｎ接合を有する薄膜
結晶ウェーハの製造方法が提案される。
【００１４】請求項８の発明によれば、請求項７の発明
において、前記クリーニングガスがハロゲン元素を含ん
でいるｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法が
提案される。
において、前記クリーニングガスがハロゲン元素を含ん
でいるｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法が
提案される。
【００１５】このように、クリーニングガスを流しなが
らバッファ層を結晶成長させることにより製造された薄
膜結晶ウェーハを用いて製作されたＨＢＴは、クリーニ
ングガスを流さずに製造された従来の薄膜結晶ウェーハ
を用いて製作されたＨＢＴの場合に比べて、電流増幅率
特性を大きく改善することができる。
らバッファ層を結晶成長させることにより製造された薄
膜結晶ウェーハを用いて製作されたＨＢＴは、クリーニ
ングガスを流さずに製造された従来の薄膜結晶ウェーハ
を用いて製作されたＨＢＴの場合に比べて、電流増幅率
特性を大きく改善することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。
施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１７】図１は、本発明の方法によって製造された
ＨＢＴ用のｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの実施の
形態の一例を模式的に示す断面図である。薄膜結晶ウェ
ーハ１はＨＢＴの製造に用いられるものであり、半絶縁
性のＧａＡｓ化合物半導体結晶であるＧａＡｓ基板２上
にＭＯＣＶＤ法を用いて複数の半導体薄膜結晶成長層を
次々と積層させて構成されたものである。図１を参照し
て薄膜結晶ウェーハ１の製造方法の一実施形態について
説明すると、ＧａＡｓ基板２は（Ｓｉ）ＧａＡｓ（００
１）層から成り、ＧａＡｓ基板２上に３層から成るバッ
ファ層３を形成する。
ＨＢＴ用のｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの実施の
形態の一例を模式的に示す断面図である。薄膜結晶ウェ
ーハ１はＨＢＴの製造に用いられるものであり、半絶縁
性のＧａＡｓ化合物半導体結晶であるＧａＡｓ基板２上
にＭＯＣＶＤ法を用いて複数の半導体薄膜結晶成長層を
次々と積層させて構成されたものである。図１を参照し
て薄膜結晶ウェーハ１の製造方法の一実施形態について
説明すると、ＧａＡｓ基板２は（Ｓｉ）ＧａＡｓ（００
１）層から成り、ＧａＡｓ基板２上に３層から成るバッ
ファ層３を形成する。
【００１８】本実施の形態では、バッファ層３は、ｉ−
ＧａＡｓから成る第１バッファ層３１と、ＡｌＧａＡｓ
から成る第２バッファ層３２と、ｉ−ＧａＡｓから成る
第３バッファ層３３とから成っている。このバッファ層
３は、先ず、半絶縁性のＧａＡｓ基板２上にＧａＡｓを
エピタキシャル成長させたノンドープの薄膜結晶層とし
て第１バッファ層３１を形成した後、クリーニングガス
を流しながら第２バッファ層３２を形成する。第２バッ
ファ層３２は第１バッファ層３１上にＡｌＧａＡｓをエ
ピタキシャル成長させて成る薄膜結晶層であり、このエ
ピタキシャル成長時にクリーニングガスが一定流量加え
られる等により流されると、このとき、第２バッファ層
３２には結果的にクリーニングガス中に含まれる元素が
ドープされることになる。このようにして第２バッファ
層３２の形成が終了したならば、クリーニングガスの供
給を停止し、クリーニングガスを除去した状態におい
て、第２バッファ層３２上に、ＧａＡｓを同じくエピタ
キシャル成長させたノンドープの薄膜結晶層として第３
バッファ層３３を形成する。
ＧａＡｓから成る第１バッファ層３１と、ＡｌＧａＡｓ
から成る第２バッファ層３２と、ｉ−ＧａＡｓから成る
第３バッファ層３３とから成っている。このバッファ層
３は、先ず、半絶縁性のＧａＡｓ基板２上にＧａＡｓを
エピタキシャル成長させたノンドープの薄膜結晶層とし
て第１バッファ層３１を形成した後、クリーニングガス
を流しながら第２バッファ層３２を形成する。第２バッ
ファ層３２は第１バッファ層３１上にＡｌＧａＡｓをエ
ピタキシャル成長させて成る薄膜結晶層であり、このエ
ピタキシャル成長時にクリーニングガスが一定流量加え
られる等により流されると、このとき、第２バッファ層
３２には結果的にクリーニングガス中に含まれる元素が
ドープされることになる。このようにして第２バッファ
層３２の形成が終了したならば、クリーニングガスの供
給を停止し、クリーニングガスを除去した状態におい
て、第２バッファ層３２上に、ＧａＡｓを同じくエピタ
キシャル成長させたノンドープの薄膜結晶層として第３
バッファ層３３を形成する。
【００１９】次に、バッファ層３の上に形成するＨＢＴ
機能層４の形成について説明する。ＨＢＴ機能層４は、
第３バッファ層３３の上に、コレクタコンタクト層４１
として働くｎ+ ＧａＡｓ層及びコレクタ層４２として働
くｎ- ＧａＡｓ層を、順次半導体エピタキシャル成長結
晶層として所定の厚さに形成する。そして、コレクタ層
４２の上にベース層４３として働くｐ+ ＧａＡｓ層を同
じく半導体エピタキシャル成長結晶層として形成する。
ベース層４３をエピタキシャル成長させる間、ドーパン
ト原料であるＢｒＣＣｌ3 を一定流量（例えば５ｃｃ）
加え、これによりベース層４３に炭素をドープさせる。
機能層４の形成について説明する。ＨＢＴ機能層４は、
第３バッファ層３３の上に、コレクタコンタクト層４１
として働くｎ+ ＧａＡｓ層及びコレクタ層４２として働
くｎ- ＧａＡｓ層を、順次半導体エピタキシャル成長結
晶層として所定の厚さに形成する。そして、コレクタ層
４２の上にベース層４３として働くｐ+ ＧａＡｓ層を同
じく半導体エピタキシャル成長結晶層として形成する。
ベース層４３をエピタキシャル成長させる間、ドーパン
ト原料であるＢｒＣＣｌ3 を一定流量（例えば５ｃｃ）
加え、これによりベース層４３に炭素をドープさせる。
【００２０】ベース層４３の形成後、エミッタ層４４と
して働くｎ- ＡｌＧａＡｓ層及びエミッタ層４５として
働くｎ- ＧａＡｓ層をエピタキシャル成長させていずれ
も半導体薄膜結晶層として形成する。
して働くｎ- ＡｌＧａＡｓ層及びエミッタ層４５として
働くｎ- ＧａＡｓ層をエピタキシャル成長させていずれ
も半導体薄膜結晶層として形成する。
【００２１】エミッタ層４５の上には、第１エミッタコ
ンタクト層４６として働くｎ+ ＧａＡｓ層及び第２エミ
ッタコンタクト層４７として働くｎ+ ＩｎＧａＡｓ層を
半導体薄膜結晶層として形成する。
ンタクト層４６として働くｎ+ ＧａＡｓ層及び第２エミ
ッタコンタクト層４７として働くｎ+ ＩｎＧａＡｓ層を
半導体薄膜結晶層として形成する。
【００２２】以上説明したように、第２バッファ層３２
の形成期間中に亘ってクリーニングガスを流すようにし
てエミッタ−ベース接合をヘテロ接合としたＨＢＴの製
造用の薄膜結晶ウェーハ１を上述の如くして製造する
と、この薄膜結晶ウェーハ１を用いて製造されるＨＢＴ
の電流増幅率特性が改善されることが確認された。種々
実験を行った結果、クリーニングガスを第１バッファ層
３１の形成開始からベース層４３の形成開始前までの期
間の全部又はその一部において流すことにより上述した
電流増幅率特性の改善が認められた。この場合、クリー
ニングガスを流す時間は７分程度以上であれば効果があ
ることが確認された。
の形成期間中に亘ってクリーニングガスを流すようにし
てエミッタ−ベース接合をヘテロ接合としたＨＢＴの製
造用の薄膜結晶ウェーハ１を上述の如くして製造する
と、この薄膜結晶ウェーハ１を用いて製造されるＨＢＴ
の電流増幅率特性が改善されることが確認された。種々
実験を行った結果、クリーニングガスを第１バッファ層
３１の形成開始からベース層４３の形成開始前までの期
間の全部又はその一部において流すことにより上述した
電流増幅率特性の改善が認められた。この場合、クリー
ニングガスを流す時間は７分程度以上であれば効果があ
ることが確認された。
【００２３】クリーニングガスとしては、ベース層４３
のドーパント原料であるＢｒＣＣｌ 3 が特に効果的であ
るが、これに限定されず、ハロゲン元素含む他のガスで
あってもよい。クリーニングガスとして用いることがで
きるハロゲン元素を含む原料としては、例えば各種のハ
ロゲン化合物（Ｃ−Ｘ4 、Ｃ・Ｘ3 Ｙ1 、Ｃ−Ｘ
2 Ｙ 2 、ここでＸはハロゲン元素、Ｙは別のハロゲン元
素の如き炭化物、又はＢ−Ｘ 4 、Ｃ−Ｘ3 Ｙ1 、Ｃ−Ｘ
2 Ｙ2 の如き臭化物、ＨＸの如き水素化物、その他ＳＦ
6 、ＡｓＣｌ3 、ＰＣｌ3 等）、或いはハロゲン単体Ｘ
などであってもよい。しかし、クリーニングガスとして
好ましいのはハロゲン元素であり、より好ましいのはＢ
ｒＣＣｌ3 である。
のドーパント原料であるＢｒＣＣｌ 3 が特に効果的であ
るが、これに限定されず、ハロゲン元素含む他のガスで
あってもよい。クリーニングガスとして用いることがで
きるハロゲン元素を含む原料としては、例えば各種のハ
ロゲン化合物（Ｃ−Ｘ4 、Ｃ・Ｘ3 Ｙ1 、Ｃ−Ｘ
2 Ｙ 2 、ここでＸはハロゲン元素、Ｙは別のハロゲン元
素の如き炭化物、又はＢ−Ｘ 4 、Ｃ−Ｘ3 Ｙ1 、Ｃ−Ｘ
2 Ｙ2 の如き臭化物、ＨＸの如き水素化物、その他ＳＦ
6 、ＡｓＣｌ3 、ＰＣｌ3 等）、或いはハロゲン単体Ｘ
などであってもよい。しかし、クリーニングガスとして
好ましいのはハロゲン元素であり、より好ましいのはＢ
ｒＣＣｌ3 である。
【００２４】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。以
下の実施例もまた、図１に模式的に示された断面構造を
有するＨＢＴ用のｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの
場合について説明する。薄膜結晶ウェーハ１はＨＢＴの
製造に用いられるものであり、半絶縁性のＧａＡｓ化合
物半導体結晶であるＧａＡｓ基板２上にＭＯＣＶＤ法を
用いて複数の半導体薄膜結晶成長層を次々と積層させて
構成されたものである。図１を参照して薄膜結晶ウェー
ハ１の製造方法の一実施例について説明すると、ＧａＡ
ｓ基板２は半絶縁性ＧａＡｓ（００１）層から成り、Ｇ
ａＡｓ基板２上に３層から成るバッファ層３を形成す
る。
下の実施例もまた、図１に模式的に示された断面構造を
有するＨＢＴ用のｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの
場合について説明する。薄膜結晶ウェーハ１はＨＢＴの
製造に用いられるものであり、半絶縁性のＧａＡｓ化合
物半導体結晶であるＧａＡｓ基板２上にＭＯＣＶＤ法を
用いて複数の半導体薄膜結晶成長層を次々と積層させて
構成されたものである。図１を参照して薄膜結晶ウェー
ハ１の製造方法の一実施例について説明すると、ＧａＡ
ｓ基板２は半絶縁性ＧａＡｓ（００１）層から成り、Ｇ
ａＡｓ基板２上に３層から成るバッファ層３を形成す
る。
【００２５】バッファ層３は、ｉ−ＧａＡｓから成る第
１バッファ層３１と、ＡｌＧａＡｓから成る第２バッフ
ァ層３２と、ｉ−ＧａＡｓから成る第３バッファ層３３
とから成っている。このバッファ層３は、先ず、半絶縁
性のＧａＡｓ基板２上にＧａＡｓをエピタキシャル成長
させたノンドープの薄膜結晶層として第１バッファ層３
１を形成した後、後述するベース層４３のドーパント原
料であるＢｒＣＣｌ3を流しながら第２バッファ層３２
を形成する。第２バッファ層３２は第１バッファ層３１
上にＡｌＧａＡｓをエピタキシャル成長させて成る薄膜
結晶層であり、このエピタキシャル成長時にＢｒＣＣｌ
3 が一定流量加えられる等により流されると、そのエッ
チング効果によりチャンバ（図示せず）の内側面がクリ
ーニングされると共に、第２バッファ層３２には結果的
に炭素がドープされることになる。このようにして第２
バッファ層３２の形成が終了したならば、ＢｒＣＣｌ3
の供給を停止し、ＢｒＣＣｌ3 を除去した状態におい
て、第２バッファ層３２上に、ＧａＡｓを同じくエピタ
キシャル成長させたノンドープの薄膜結晶層として第３
バッファ層３３を形成する。
１バッファ層３１と、ＡｌＧａＡｓから成る第２バッフ
ァ層３２と、ｉ−ＧａＡｓから成る第３バッファ層３３
とから成っている。このバッファ層３は、先ず、半絶縁
性のＧａＡｓ基板２上にＧａＡｓをエピタキシャル成長
させたノンドープの薄膜結晶層として第１バッファ層３
１を形成した後、後述するベース層４３のドーパント原
料であるＢｒＣＣｌ3を流しながら第２バッファ層３２
を形成する。第２バッファ層３２は第１バッファ層３１
上にＡｌＧａＡｓをエピタキシャル成長させて成る薄膜
結晶層であり、このエピタキシャル成長時にＢｒＣＣｌ
3 が一定流量加えられる等により流されると、そのエッ
チング効果によりチャンバ（図示せず）の内側面がクリ
ーニングされると共に、第２バッファ層３２には結果的
に炭素がドープされることになる。このようにして第２
バッファ層３２の形成が終了したならば、ＢｒＣＣｌ3
の供給を停止し、ＢｒＣＣｌ3 を除去した状態におい
て、第２バッファ層３２上に、ＧａＡｓを同じくエピタ
キシャル成長させたノンドープの薄膜結晶層として第３
バッファ層３３を形成する。
【００２６】この結果、バッファ層３は、Ｃがドープさ
れたＡｌＧａＡｓ層３２の上下にノンドープバッファ層
としてｉ−ＧａＡｓ層である第１及び第３バッファ層３
１、３３を備えた構成となっている。
れたＡｌＧａＡｓ層３２の上下にノンドープバッファ層
としてｉ−ＧａＡｓ層である第１及び第３バッファ層３
１、３３を備えた構成となっている。
【００２７】バッファ層３は、第２バッファ層３２の形
成時のみＢｒＣＣｌ3 を一定流量（例えば５ｃｃ）加え
ることにより第２バッファ層３２にのみＣがドープされ
るようにして形成することができる。
成時のみＢｒＣＣｌ3 を一定流量（例えば５ｃｃ）加え
ることにより第２バッファ層３２にのみＣがドープされ
るようにして形成することができる。
【００２８】次に、バッファ層３の上に形成するＨＢＴ
機能層４の形成について説明する。ＨＢＴ機能層４は、
第３バッファ層３３の上に、コレクタコンタクト層４１
として働くｎ+ ＧａＡｓ層及びコレクタ層４２として働
くｎ- ＧａＡｓ層を、順次半導体エピタキシャル成長結
晶層として所定の厚さに形成する。そして、コレクタ層
４２の上にベース層４３として働くｐ+ ＧａＡｓ層を同
じく半導体エピタキシャル成長結晶層として形成する
が、ベース層４３をエピタキシャル成長させる間、ドー
パント原料であるＢｒＣＣｌ3 を一定流量（例えば５ｃ
ｃ）加え、これによりベース層４３に炭素をドープさせ
る。
機能層４の形成について説明する。ＨＢＴ機能層４は、
第３バッファ層３３の上に、コレクタコンタクト層４１
として働くｎ+ ＧａＡｓ層及びコレクタ層４２として働
くｎ- ＧａＡｓ層を、順次半導体エピタキシャル成長結
晶層として所定の厚さに形成する。そして、コレクタ層
４２の上にベース層４３として働くｐ+ ＧａＡｓ層を同
じく半導体エピタキシャル成長結晶層として形成する
が、ベース層４３をエピタキシャル成長させる間、ドー
パント原料であるＢｒＣＣｌ3 を一定流量（例えば５ｃ
ｃ）加え、これによりベース層４３に炭素をドープさせ
る。
【００２９】ベース層４３の形成後、エミッタ層４４と
して働くｎ- ＡｌＧａＡｓ層及びエミッタ層４５として
働くｎ- ＧａＡｓ層をエピタキシャル成長させていずれ
も半導体薄膜結晶層として形成する。エミッタ層４５の
上には、第１エミッタコンタクト層４６として働くｎ+
ＧａＡｓ層及び第２エミッタコンタクト層４７として働
くｎ+ ＩｎＧａＡｓ層をエピタキシャル成長により半導
体薄膜結晶層として形成する。
して働くｎ- ＡｌＧａＡｓ層及びエミッタ層４５として
働くｎ- ＧａＡｓ層をエピタキシャル成長させていずれ
も半導体薄膜結晶層として形成する。エミッタ層４５の
上には、第１エミッタコンタクト層４６として働くｎ+
ＧａＡｓ層及び第２エミッタコンタクト層４７として働
くｎ+ ＩｎＧａＡｓ層をエピタキシャル成長により半導
体薄膜結晶層として形成する。
【００３０】以上説明したように、第２バッファ層３２
の形成時にベース層４３のドーパント原料であるＢｒＣ
Ｃｌ3 を流すようにしてエミッタ−ベース接合をヘテロ
接合としたＨＢＴの製造用の薄膜結晶ウェーハ１を製造
すると、薄膜結晶ウェーハ１を用いて製造されるＨＢＴ
の電流増幅率特性が次のように改善されることが確認さ
れた。
の形成時にベース層４３のドーパント原料であるＢｒＣ
Ｃｌ3 を流すようにしてエミッタ−ベース接合をヘテロ
接合としたＨＢＴの製造用の薄膜結晶ウェーハ１を製造
すると、薄膜結晶ウェーハ１を用いて製造されるＨＢＴ
の電流増幅率特性が次のように改善されることが確認さ
れた。
【００３１】すなわち、図１に示した構造の薄膜結晶ウ
ェーハであって、第２バッファ層３２を従来のクリーニ
ングガスを流さずに製造されたバッファ層（ｉ−ＡｌＧ
ａＡｓ層）として形成した場合のもの（試料１）と、第
２バッファ層３２を上記条件下でＢｒＣＣｌ3 を一定流
量加えて形成した場合のもの（試料２）と２種類用意
し、各薄膜結晶ウェーハを用いてデバイス加工して各デ
バイスの電流増幅率を測定した場合の結果は以下の通り
であった。
ェーハであって、第２バッファ層３２を従来のクリーニ
ングガスを流さずに製造されたバッファ層（ｉ−ＡｌＧ
ａＡｓ層）として形成した場合のもの（試料１）と、第
２バッファ層３２を上記条件下でＢｒＣＣｌ3 を一定流
量加えて形成した場合のもの（試料２）と２種類用意
し、各薄膜結晶ウェーハを用いてデバイス加工して各デ
バイスの電流増幅率を測定した場合の結果は以下の通り
であった。
【００３２】試料１の場合には、第２バッファ層３２内
のＣの濃度は２Ｅ１７であり、デバイス加工されたＨＢ
Ｔの電流増幅率は１３３．２であった。一方、試料２の
場合には、第２バッファ層３２内のＣの濃度は６Ｅ１８
であり、デバイス加工されたＨＢＴの電流増幅率は１４
２．９であった。
のＣの濃度は２Ｅ１７であり、デバイス加工されたＨＢ
Ｔの電流増幅率は１３３．２であった。一方、試料２の
場合には、第２バッファ層３２内のＣの濃度は６Ｅ１８
であり、デバイス加工されたＨＢＴの電流増幅率は１４
２．９であった。
【００３３】この比較結果より、第２バッファ層３２を
ＢｒＣＣｌ3 を流しながら形成した場合には、電流増幅
率が約７％向上していることが判る。したがって、第２
バッファ層３２の形成時に加えるＢｒＣＣｌ3 の流量を
調節すれば電流増幅率の制御も可能となることが判る。
ＢｒＣＣｌ3 を流しながら形成した場合には、電流増幅
率が約７％向上していることが判る。したがって、第２
バッファ層３２の形成時に加えるＢｒＣＣｌ3 の流量を
調節すれば電流増幅率の制御も可能となることが判る。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、バッファ
層の結晶成長開始から前記ベース層の結晶成長開始前ま
での期間の少なくとも一部の期間においてクリーニング
ガスを流しながら結晶成長を行うようにするだけでＨＢ
Ｔの電流増幅率特性を改善することができるので、極め
て簡単且つ低コストにて高性能の半導体増幅デバイスを
得ることができる。また、クリーニングガスの流量を調
節するだけで電流増幅率を所望の値にすることが可能で
あるから、薄膜結晶ウェーハの設計の自由度を低コスト
で大幅に拡大することができる。
層の結晶成長開始から前記ベース層の結晶成長開始前ま
での期間の少なくとも一部の期間においてクリーニング
ガスを流しながら結晶成長を行うようにするだけでＨＢ
Ｔの電流増幅率特性を改善することができるので、極め
て簡単且つ低コストにて高性能の半導体増幅デバイスを
得ることができる。また、クリーニングガスの流量を調
節するだけで電流増幅率を所望の値にすることが可能で
あるから、薄膜結晶ウェーハの設計の自由度を低コスト
で大幅に拡大することができる。
【図１】本発明によるＨＢＴ用のｐｎ接合を有する薄膜
結晶ウェーハの実施の形態の一例を模式的に示す断面
図。
結晶ウェーハの実施の形態の一例を模式的に示す断面
図。
１ 薄膜結晶ウェーハ ２ ＧａＡｓ基板 ３ バッファ層 ４ ＨＢＴ機能層 ３１ 第１バッファ層（ｉ−ＧａＡｓ） ３２ 第２バッファ層（ＡｌＧａＡｓ） ３３ 第３バッファ層（ｉ−ＧａＡｓ） ４１ コレクタコンタクト層（ｎ+ ＧａＡｓ） ４２ コレクタ層（ｎ- ＧａＡｓ） ４３ ベース層（ｐ+ ＧａＡｓ） ４４ エミッタ層（ｎ- ＡｌＧａＡｓ） ４５ エミッタ層（ｎ- ＧａＡｓ） ４６ 第１エミッタコンタクト層（ｎ+ ＧａＡｓ） ４７ 第２エミッタコンタクト層（ｎ+ ＩｎＧａＡｓ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 朋幸 茨城県つくば市北原６番 住友化学工業株 式会社内 Ｆターム(参考） 5F003 BB05 BC08 BE04 BF06 BM02 BM03 BP32 5F045 AA04 AB10 AB17 AC07 AC19 BB12 BB16 CA02 DA53 EE13
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上にバッファ層、コレクタ層、ベー
ス層及びエミッタ層を化合物半導体結晶成長層として次
々に積層してヘテロ接合バイポーラトランジスタ用のｐ
ｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハを製造する方法におい
て、 前記バッファ層の結晶成長開始から前記ベース層の結晶
成長開始前までの期間の少なくとも一部の期間において
クリーニングガスを流しながら結晶成長を行うようにし
たことを特徴とするｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハ
の製造方法。 - 【請求項２】 前記バッファ層が、ＡｌＧａＡｓ層、Ｇ
ａＡｓ層、ＩｎＧａＰ層及びＩｎＧａＡｓ層のうちの少
なくとも１つを含んで成っている請求項１記載のｐｎ接
合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法。 - 【請求項３】 前記クリーニングガスがハロゲン元素を
含むガスである請求項１記載のｐｎ接合を有する薄膜結
晶ウェーハの製造方法。 - 【請求項４】 前記ハロゲン元素を含むガスがハロゲン
化炭素を含むガスである請求項３記載のｐｎ接合を有す
る薄膜結晶ウェーハの製造方法。 - 【請求項５】 前記ハロゲン化炭素を含むガスがＢｒＣ
Ｃｌ3 ガスである請求項４記載のｐｎ接合を有する薄膜
結晶ウェーハの製造方法。 - 【請求項６】 前記基板上に前記バッファ層を構成する
ｉ−ＧａＡｓバッファ層を結晶成長させた後、前記ベー
ス層の形成を開始するまでの期間中の少なくとも一部の
期間においてクリーニングガスを流しながら結晶成長を
行う工程を含む請求項１記載のｐｎ接合を有する薄膜結
晶ウェーハの製造方法。 - 【請求項７】 前記クリーニングガスを前記ｉ−ＧａＡ
ｓ層の上にＡｌＧａＡｓバッファ層を結晶成長させる期
間中の少なくとも一部において流すようにした請求項６
記載のｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法。 - 【請求項８】 前記クリーニングガスがハロゲン元素を
含んでいる請求項７記載のｐｎ接合を有する薄膜結晶ウ
ェーハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001079788A JP2002280545A (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | ｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001079788A JP2002280545A (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | ｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002280545A true JP2002280545A (ja) | 2002-09-27 |
Family
ID=18936170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001079788A Pending JP2002280545A (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | ｐｎ接合を有する薄膜結晶ウェーハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002280545A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004097924A1 (ja) * | 2003-04-28 | 2004-11-11 | Sumitomo Chemical Company Limited | 化合物半導体エピタキシャル基板 |
-
2001
- 2001-03-21 JP JP2001079788A patent/JP2002280545A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004097924A1 (ja) * | 2003-04-28 | 2004-11-11 | Sumitomo Chemical Company Limited | 化合物半導体エピタキシャル基板 |
| JP2004327938A (ja) * | 2003-04-28 | 2004-11-18 | Sumitomo Chem Co Ltd | 化合物半導体エピタキシャル基板 |
| US7550786B2 (en) | 2003-04-28 | 2009-06-23 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Compound semiconductor epitaxial substrate |
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