JP2003243408A - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents
バイポーラトランジスタの製造方法Info
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- JP2003243408A JP2003243408A JP2002036963A JP2002036963A JP2003243408A JP 2003243408 A JP2003243408 A JP 2003243408A JP 2002036963 A JP2002036963 A JP 2002036963A JP 2002036963 A JP2002036963 A JP 2002036963A JP 2003243408 A JP2003243408 A JP 2003243408A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＡｓＨ3（アルシン）以外のＶ族原料を用いる
ことで、ＨＢＴのベース層中の水素濃度を低減し、電流
利得βの変動率を極力小さくすること。 【解決手段】ＨＢＴのベース層をエピタキシャル成長さ
せる際に、Ｖ族原料として有機金属であるＡｓ（Ｃ
Ｈ3）3（トリメチル砒素）又はＴＢＡ（ターシャリーブ
チルアルシン）を用いる。
ことで、ＨＢＴのベース層中の水素濃度を低減し、電流
利得βの変動率を極力小さくすること。 【解決手段】ＨＢＴのベース層をエピタキシャル成長さ
せる際に、Ｖ族原料として有機金属であるＡｓ（Ｃ
Ｈ3）3（トリメチル砒素）又はＴＢＡ（ターシャリーブ
チルアルシン）を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、III−Ｖ族化合物
半導体結晶によるヘテロ接合バイポーラトランジスタ
（Hetero junction Bipolar Transistor:ＨＢＴ）を有
機金属気相成長法等によってエピタキシャル成長する製
造方法に関し、更に詳しくは電流利得βの変動率が小さ
いバイポーラトランジスタの製造方法に関するものであ
る。
半導体結晶によるヘテロ接合バイポーラトランジスタ
（Hetero junction Bipolar Transistor:ＨＢＴ）を有
機金属気相成長法等によってエピタキシャル成長する製
造方法に関し、更に詳しくは電流利得βの変動率が小さ
いバイポーラトランジスタの製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】III−Ｖ族化合物半導体は、Ｓｉ（シリ
コン）半導体に比べて、電子移動度が高いという特長が
あり、この特長を活かして、高速動作や高効率動作を要
求されるデバイスに多く用いられている。このうちＨＢ
Ｔは電源が正電源だけで良く、携帯電話の低コスト・小
型化の要求から近年需要が高まっている。
コン）半導体に比べて、電子移動度が高いという特長が
あり、この特長を活かして、高速動作や高効率動作を要
求されるデバイスに多く用いられている。このうちＨＢ
Ｔは電源が正電源だけで良く、携帯電話の低コスト・小
型化の要求から近年需要が高まっている。
【０００３】ＨＢＴ用エピタキシャルウエハ（以下、Ｈ
ＢＴ用エピウエハと略す）は、図４に示すように、半絶
縁性基板１上に結晶成長したサブコレクタ層２、コレク
タ層３、ベース層４、エミッタ層５、エミッタコンタク
ト層６及びノンアロイ層７、８よりなる。
ＢＴ用エピウエハと略す）は、図４に示すように、半絶
縁性基板１上に結晶成長したサブコレクタ層２、コレク
タ層３、ベース層４、エミッタ層５、エミッタコンタク
ト層６及びノンアロイ層７、８よりなる。
【０００４】半絶縁性基板１は単結晶成長するための下
地である。サブコレクタ層２は金属電極とのオーミック
コンタクトを形成するキャリア濃度の大きなｎ型のＧａ
Ａｓ層である。コレクタ層３はベース層４から電子を引
き抜く働きを持つキャリア濃度の小さなｎ型のＧａＡｓ
層である。ベース層４は電流を制御する働きを持つｐ型
のＧａＡｓ層又はＩｎＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層から
なる。エミッタ層５は電子をベース層に注入し、且つベ
ース層４からの正孔の注入を抑止する働きを持つｎ型の
ＩｎＧａＰ層又はＡｌＧａＡｓ層からなる。エミッタコ
ンタクト層６は金属電極とのオーミックコンタクトを形
成するキャリア濃度の大きなｎ型のＧａＡｓ層である。
ノンアロイ層７、８は金属電極とのオーミックコンタク
トを形成するキャリア濃度の大きなｎ型のＩｎＧａＡｓ
層である。
地である。サブコレクタ層２は金属電極とのオーミック
コンタクトを形成するキャリア濃度の大きなｎ型のＧａ
Ａｓ層である。コレクタ層３はベース層４から電子を引
き抜く働きを持つキャリア濃度の小さなｎ型のＧａＡｓ
層である。ベース層４は電流を制御する働きを持つｐ型
のＧａＡｓ層又はＩｎＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層から
なる。エミッタ層５は電子をベース層に注入し、且つベ
ース層４からの正孔の注入を抑止する働きを持つｎ型の
ＩｎＧａＰ層又はＡｌＧａＡｓ層からなる。エミッタコ
ンタクト層６は金属電極とのオーミックコンタクトを形
成するキャリア濃度の大きなｎ型のＧａＡｓ層である。
ノンアロイ層７、８は金属電極とのオーミックコンタク
トを形成するキャリア濃度の大きなｎ型のＩｎＧａＡｓ
層である。
【０００５】ＨＢＴ用エピウエハの各層の厚さ、及び各
エピタキシャル層のキャリア濃度は図４中に示した通り
である。ここで、結晶成長のことをエピタキシャル成長
と言う。図中の、エピタキシャル層の名称のｎ−はエピ
タキシャル層がｎ型であることを表し、ｎ+−、ｎ-−
は、それぞれキャリア濃度が大きいｎ型、キャリア濃度
が小さいｎ型を表している。同様にｐ+−はキャリア濃
度が大きいｐ型を表している。厚さの単位はｎｍ（１０
-9ｍ）、キャリア濃度の単位はcm-3である。
エピタキシャル層のキャリア濃度は図４中に示した通り
である。ここで、結晶成長のことをエピタキシャル成長
と言う。図中の、エピタキシャル層の名称のｎ−はエピ
タキシャル層がｎ型であることを表し、ｎ+−、ｎ-−
は、それぞれキャリア濃度が大きいｎ型、キャリア濃度
が小さいｎ型を表している。同様にｐ+−はキャリア濃
度が大きいｐ型を表している。厚さの単位はｎｍ（１０
-9ｍ）、キャリア濃度の単位はcm-3である。
【０００６】次に図４に示したＨＢＴ用エピウエハの従
来の成長方法を以下に述べる。
来の成長方法を以下に述べる。
【０００７】エピタキシャル層を成長させる半絶縁性基
板１を図示してないサセプタにセットし、成長炉内で加
熱する。成長炉内に原料ガスを供給すると、原料ガスが
熱により分解し、基板上にエピタキシャルを成長する。
板１を図示してないサセプタにセットし、成長炉内で加
熱する。成長炉内に原料ガスを供給すると、原料ガスが
熱により分解し、基板上にエピタキシャルを成長する。
【０００８】サブコレクタ層２、コレクタ層３のｎ−Ｇ
ａＡｓを成長する場合には、Ｇａ原料のＧａ（ＣＨ3）3
（トリメチルガリウム）とＡｓ原料のＡｓＨ3（アルシ
ン）及びｎ型ドーパントを半絶縁性基板１に供給する。
なお、Ｇａ原料として他にＧａ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリ
エチルガリウム）がある。Ａｓ原料としては他にＡｓ
（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）、ＴＢＡ（ターシャリー
ブチルアルシン）がある。ｎ型ドーパントの元素として
はＳｉ（珪素）やＳｅ（セレン）がある。Ｓｉ原料とし
てＳｉＨ4（モノシラン）、Ｓｉ2Ｈ6（ジシラン）があ
る。Ｓｅ原料としてはＨ2Ｓｅ（セレン化水素）があ
る。エミッタコンタクト層６のｎ+−ＧａＡｓを成長す
る場合はｎ型ドーパントとしてＨ2Ｓｅを用いる。
ａＡｓを成長する場合には、Ｇａ原料のＧａ（ＣＨ3）3
（トリメチルガリウム）とＡｓ原料のＡｓＨ3（アルシ
ン）及びｎ型ドーパントを半絶縁性基板１に供給する。
なお、Ｇａ原料として他にＧａ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリ
エチルガリウム）がある。Ａｓ原料としては他にＡｓ
（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）、ＴＢＡ（ターシャリー
ブチルアルシン）がある。ｎ型ドーパントの元素として
はＳｉ（珪素）やＳｅ（セレン）がある。Ｓｉ原料とし
てＳｉＨ4（モノシラン）、Ｓｉ2Ｈ6（ジシラン）があ
る。Ｓｅ原料としてはＨ2Ｓｅ（セレン化水素）があ
る。エミッタコンタクト層６のｎ+−ＧａＡｓを成長す
る場合はｎ型ドーパントとしてＨ2Ｓｅを用いる。
【０００９】ベース層４のｐ+−ＧａＡｓを成長する場
合には、炉内の熱環境を最適化し、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）
3、ＡｓＨ3及びｐ型ドーパントを半絶縁性基板１に供給
する。ｐ型ドーパントの元素としてはＣ（炭素）があ
る。Ｃ原料としてはＣＣｌ3Ｂｒ（ブロモトリクロロメ
タン）、ＣＢｒ4（テトラブロモメタン）がある。
合には、炉内の熱環境を最適化し、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）
3、ＡｓＨ3及びｐ型ドーパントを半絶縁性基板１に供給
する。ｐ型ドーパントの元素としてはＣ（炭素）があ
る。Ｃ原料としてはＣＣｌ3Ｂｒ（ブロモトリクロロメ
タン）、ＣＢｒ4（テトラブロモメタン）がある。
【００１０】エミッタ層５のｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐを
成長する場合には、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）3とＰ原料のＰ
Ｈ3（ホスフィン）、及びＩｎ原料のＩｎ（ＣＨ3）
3（トリメチルインジウム）を基板に供給する。なお、
Ｐ原料として他にＴＢＰ（ターシャリーブチルホスフィ
ン）、Ｉｎ原料として他にＩｎ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリ
エチルインジウム）がある。
成長する場合には、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）3とＰ原料のＰ
Ｈ3（ホスフィン）、及びＩｎ原料のＩｎ（ＣＨ3）
3（トリメチルインジウム）を基板に供給する。なお、
Ｐ原料として他にＴＢＰ（ターシャリーブチルホスフィ
ン）、Ｉｎ原料として他にＩｎ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリ
エチルインジウム）がある。
【００１１】ノンアロイ層７、８のｎ+−Ｉｎ0.50Ｇａ
0.50Ａｓを成長する場合には、ｎ型ドーパントであるＳ
ｅを高濃度にドーピングさせるため、炉内の熱環境を最
適化し、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）3、及びＨ2Ｓｅを基板に供
給する。
0.50Ａｓを成長する場合には、ｎ型ドーパントであるＳ
ｅを高濃度にドーピングさせるため、炉内の熱環境を最
適化し、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）3、及びＨ2Ｓｅを基板に供
給する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、ベース層４を成長する場合にＶ族原料としてＡ
ｓＨ3（アルシン）を用いる。ＡｓＨ3は熱分解しＡｓと
なって結晶成長する際に、水素ラジカルが中間生成物と
なって混入する。ベース層４中の水素濃度が高いと、電
流利得βの測定回数による変動率が大きくなってしま
う。電流利得βの変動率が大きいということは、ＨＢＴ
デバイスの信頼性にも影響を及ぼす。
術では、ベース層４を成長する場合にＶ族原料としてＡ
ｓＨ3（アルシン）を用いる。ＡｓＨ3は熱分解しＡｓと
なって結晶成長する際に、水素ラジカルが中間生成物と
なって混入する。ベース層４中の水素濃度が高いと、電
流利得βの測定回数による変動率が大きくなってしま
う。電流利得βの変動率が大きいということは、ＨＢＴ
デバイスの信頼性にも影響を及ぼす。
【００１３】また、ＡｓＨ3は非常に毒性の強い高圧ガ
スであるため、安全面から見ると非常に危険ポテンシャ
ルの高いものである。よってボンベの保管や交換作業時
には厳重な管理・規定を必要とする。
スであるため、安全面から見ると非常に危険ポテンシャ
ルの高いものである。よってボンベの保管や交換作業時
には厳重な管理・規定を必要とする。
【００１４】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、ＡｓＨ3（アルシン）以外のＶ族原料を用いること
で、ＨＢＴのベース層中の水素濃度を低減し、電流利得
βの変動率を極力小さくすることにある。
し、ＡｓＨ3（アルシン）以外のＶ族原料を用いること
で、ＨＢＴのベース層中の水素濃度を低減し、電流利得
βの変動率を極力小さくすることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】従来技術では、ベース層
を成長する場合にＶ族原料としてＡｓＨ3を用いるが、
熱分解時に生成する水素ラジカルがベース層中に混入し
てしまう。ベース層中の水素濃度が高いと、電流利得β
の変動率が大きくなってしまい、ＨＢＴデバイスの信頼
性にも影響を及ぼすという問題がある。そこで、本発明
では、ベース層を成長する場合にＶ族原料として有機金
属であるＡｓ（ＣＨ）3（トリメチル砒素）またはＴＢ
Ａ（ターシャリーブチルアルシン）を用いるものであ
る。すなわち、上記目的を達成するため、本発明は、次
のように構成するものである。
を成長する場合にＶ族原料としてＡｓＨ3を用いるが、
熱分解時に生成する水素ラジカルがベース層中に混入し
てしまう。ベース層中の水素濃度が高いと、電流利得β
の変動率が大きくなってしまい、ＨＢＴデバイスの信頼
性にも影響を及ぼすという問題がある。そこで、本発明
では、ベース層を成長する場合にＶ族原料として有機金
属であるＡｓ（ＣＨ）3（トリメチル砒素）またはＴＢ
Ａ（ターシャリーブチルアルシン）を用いるものであ
る。すなわち、上記目的を達成するため、本発明は、次
のように構成するものである。
【００１６】請求項１の発明に係るバイポーラトランジ
スタの製造方法は、半絶縁性化合物半導体基板上に、II
I−Ｖ族化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成長さ
せて、サブコレクタ層、コレクタ層、ベース層、エミッ
タ層、エミッタコンタクト層を有するヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタを製造する方法において、ベース層を
エピタキシャル成長させる際に、Ｖ族原料として有機金
属であるＡｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）を用いるこ
とを特徴とする。
スタの製造方法は、半絶縁性化合物半導体基板上に、II
I−Ｖ族化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成長さ
せて、サブコレクタ層、コレクタ層、ベース層、エミッ
タ層、エミッタコンタクト層を有するヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタを製造する方法において、ベース層を
エピタキシャル成長させる際に、Ｖ族原料として有機金
属であるＡｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）を用いるこ
とを特徴とする。
【００１７】請求項２の発明に係るバイポーラトランジ
スタの製造方法は、ＧａＡｓ基板上に、少なくともＧａ
Ａｓサブコレクタ層と、ＧａＡｓコレクタ層と、ＧａＡ
ｓベース層と、ＡｌＧａＡｓエミッタ層もしくはＩｎＧ
ａＰエミッタ層とを順次に積層したヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの製造方法において、ベース層をエピタ
キシャル成長させる際に、Ｖ族原料として有機金属であ
るＡｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）を用いることを特
徴とする。
スタの製造方法は、ＧａＡｓ基板上に、少なくともＧａ
Ａｓサブコレクタ層と、ＧａＡｓコレクタ層と、ＧａＡ
ｓベース層と、ＡｌＧａＡｓエミッタ層もしくはＩｎＧ
ａＰエミッタ層とを順次に積層したヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの製造方法において、ベース層をエピタ
キシャル成長させる際に、Ｖ族原料として有機金属であ
るＡｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）を用いることを特
徴とする。
【００１８】請求項３の発明は、請求項１又は２記載の
製造方法において、ベース層をエピタキシャル成長させ
る際に、上記Ａｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）の代わ
りに、Ｖ族原料として有機金属であるＴＢＡ（ターシャ
リーブチルアルシン）を用いることを特徴とする。
製造方法において、ベース層をエピタキシャル成長させ
る際に、上記Ａｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）の代わ
りに、Ｖ族原料として有機金属であるＴＢＡ（ターシャ
リーブチルアルシン）を用いることを特徴とする。
【００１９】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かに記載の製造方法において、ベース層の水素濃度を２
×１０18cm-3以下とすることを特徴とする。
かに記載の製造方法において、ベース層の水素濃度を２
×１０18cm-3以下とすることを特徴とする。
【００２０】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の製造方法において、III族原料として、Ａｌ
（ＣＨ3）3（トリメチルアルミニウム）、Ｇａ（Ｃ
Ｈ3）3（トリメチルガリウム）、Ｉｎ（ＣＨ3）3（トリ
メチルインジウム）、Ａｌ（ＣＨ 3ＣＨ2）3（トリエチ
ルアルミニウム）、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリエチル
ガリウム）、又はＩｎ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリエチルイ
ンジウム）を用いることを特徴とする。
かに記載の製造方法において、III族原料として、Ａｌ
（ＣＨ3）3（トリメチルアルミニウム）、Ｇａ（Ｃ
Ｈ3）3（トリメチルガリウム）、Ｉｎ（ＣＨ3）3（トリ
メチルインジウム）、Ａｌ（ＣＨ 3ＣＨ2）3（トリエチ
ルアルミニウム）、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリエチル
ガリウム）、又はＩｎ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリエチルイ
ンジウム）を用いることを特徴とする。
【００２１】請求項６の発明は、請求項１〜５いずれか
に記載の製造方法において、有機金属気相成長（Metal
Organic Vapor Phase Epitaxial growth:ＭＯＶＰＥ）
法を用いて上記各層を成長することを特徴とする。
に記載の製造方法において、有機金属気相成長（Metal
Organic Vapor Phase Epitaxial growth:ＭＯＶＰＥ）
法を用いて上記各層を成長することを特徴とする。
【００２２】＜作用＞本発明では、ベース層中の水素濃
度を低減するために、ベース層を成長する際、Ｖ族原料
として有機金属であるＡｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒
素）またはＴＢＡ（ターシャリーブチルアルシン）を用
いる。Ａｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）では熱分解す
るとＡｓとメチルラジカルとなり、メチルラジカルは結
晶成長表面より容易に離脱していくので、結晶中に混入
する水素の量はＡｓＨ3（アルシン）を用いた場合より
も低減する。同様にＴＢＡ（ターシャリーブチルアルシ
ン）を用いた場合も、結晶中の水素濃度はＡｓＨ3（ア
ルシン）を用いた場合よりも低減する。ベース層中の水
素濃度が低減できれば電流利得βの変動率を小さくする
ことができる。
度を低減するために、ベース層を成長する際、Ｖ族原料
として有機金属であるＡｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒
素）またはＴＢＡ（ターシャリーブチルアルシン）を用
いる。Ａｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）では熱分解す
るとＡｓとメチルラジカルとなり、メチルラジカルは結
晶成長表面より容易に離脱していくので、結晶中に混入
する水素の量はＡｓＨ3（アルシン）を用いた場合より
も低減する。同様にＴＢＡ（ターシャリーブチルアルシ
ン）を用いた場合も、結晶中の水素濃度はＡｓＨ3（ア
ルシン）を用いた場合よりも低減する。ベース層中の水
素濃度が低減できれば電流利得βの変動率を小さくする
ことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の要点は、ＨＢＴ用エピウ
エハのベース層中の水素濃度を低減することにある。ベ
ース層中の水素濃度が低減されると、ＨＢＴの電流利得
βの変動率を小さくすることができる。電流利得βの変
動率を小さくすることにより、ＨＢＴデバイスの信頼性
向上などの効果が期待できる。
エハのベース層中の水素濃度を低減することにある。ベ
ース層中の水素濃度が低減されると、ＨＢＴの電流利得
βの変動率を小さくすることができる。電流利得βの変
動率を小さくすることにより、ＨＢＴデバイスの信頼性
向上などの効果が期待できる。
【００２４】以下、本発明を図示の実施形態に基づいて
説明する。
説明する。
【００２５】図１に本発明のＨＢＴ用エピウエハの一実
施例を示す。図１において、厚さ６００μｍの半絶縁性
ＧａＡｓ基板１上に、厚さ５００ｎｍ、キャリア濃度５
×１０18cm-3のｎ+ 型ＧａＡｓサブコレクタ層２と、Ｓ
ｉドープによるキャリア濃度が１×１０16cm-3、厚さ５
００ｎｍのｎ-型ＧａＡｓコレクタ層３が順次成長さ
れ、その上に、Ｃドープによるキャリア濃度が４×１０
19cm-3、厚さ７０ｎｍのｐ+ 型ＧａＡｓベース層４が成
長される。ただし、このｐ+ 型ＧａＡｓベース層４のエ
ピタキシャル成長には、Ｖ族原料として有機金属である
Ａｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）又はＴＢＡ（ターシ
ャリーブチルアルシン）を用いる。
施例を示す。図１において、厚さ６００μｍの半絶縁性
ＧａＡｓ基板１上に、厚さ５００ｎｍ、キャリア濃度５
×１０18cm-3のｎ+ 型ＧａＡｓサブコレクタ層２と、Ｓ
ｉドープによるキャリア濃度が１×１０16cm-3、厚さ５
００ｎｍのｎ-型ＧａＡｓコレクタ層３が順次成長さ
れ、その上に、Ｃドープによるキャリア濃度が４×１０
19cm-3、厚さ７０ｎｍのｐ+ 型ＧａＡｓベース層４が成
長される。ただし、このｐ+ 型ＧａＡｓベース層４のエ
ピタキシャル成長には、Ｖ族原料として有機金属である
Ａｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）又はＴＢＡ（ターシ
ャリーブチルアルシン）を用いる。
【００２６】このベース層４の上には、Ｓｉドープによ
るキャリア濃度５×１０17cm-3、厚さ１００ｎｍのｎ型
Ｉｎ0.49 Ｇａ0.51Ｐエミッタ層５が成長される。しか
し、このｎ型ＩｎＧａＰエミッタ層５の代わりにｎ型Ａ
ｌＧａＡｓエミッタ層を成長させることもできる。
るキャリア濃度５×１０17cm-3、厚さ１００ｎｍのｎ型
Ｉｎ0.49 Ｇａ0.51Ｐエミッタ層５が成長される。しか
し、このｎ型ＩｎＧａＰエミッタ層５の代わりにｎ型Ａ
ｌＧａＡｓエミッタ層を成長させることもできる。
【００２７】更に、このエミッタ層５の上には、厚さ１
００ｎｍ、Ｓｉドープによるキャリア濃度５×１０18cm
-3のｎ+型ＧａＡｓエミッタコンタクト層６が成長さ
れ、この層６の上に、厚さ５０ｎｍ、Ｓｅドープによる
キャリア濃度が１×１０19cm-3のｎ+型ＩｎyＧａ1-y Ａ
ｓ（ｙ＝０→０．５）グレーデッド層から成るノンアロ
イ層７が成長され、このグレーデッドノンアロイ層７の
上に、厚さ５０ｎｍ、Ｓｅドープによるキャリア濃度１
×１０19cm-3のｎ+型Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓノンアロイ
層８が成長される。上記ｎ+型ＩｎyＧａ1-y Ａｓグレー
デットノンアロイ層７は、Ｉｎ Ａｓ混晶比ｙを下面か
ら上面にかけて０から０．５まで徐々に増加させた構造
となっている。
００ｎｍ、Ｓｉドープによるキャリア濃度５×１０18cm
-3のｎ+型ＧａＡｓエミッタコンタクト層６が成長さ
れ、この層６の上に、厚さ５０ｎｍ、Ｓｅドープによる
キャリア濃度が１×１０19cm-3のｎ+型ＩｎyＧａ1-y Ａ
ｓ（ｙ＝０→０．５）グレーデッド層から成るノンアロ
イ層７が成長され、このグレーデッドノンアロイ層７の
上に、厚さ５０ｎｍ、Ｓｅドープによるキャリア濃度１
×１０19cm-3のｎ+型Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓノンアロイ
層８が成長される。上記ｎ+型ＩｎyＧａ1-y Ａｓグレー
デットノンアロイ層７は、Ｉｎ Ａｓ混晶比ｙを下面か
ら上面にかけて０から０．５まで徐々に増加させた構造
となっている。
【００２８】上記図１のＨＢＴ用エピウエハは、図４の
従来技術のＨＢＴ用エピウエハと比較するために、ベー
ス層成長時に用いたＶ族原料以外は全て同一条件でＭＯ
ＰＶＥ法によりエピタキシャル成長した。
従来技術のＨＢＴ用エピウエハと比較するために、ベー
ス層成長時に用いたＶ族原料以外は全て同一条件でＭＯ
ＰＶＥ法によりエピタキシャル成長した。
【００２９】すなわち、まず、エピタキシャル層を成長
させる半絶縁性基板１を図示してないサセプタにセット
し、成長炉内で加熱する。成長炉内に原料ガスを供給す
ると、原料ガスが熱により分解し、基板上にエピタキシ
ャルを成長する。
させる半絶縁性基板１を図示してないサセプタにセット
し、成長炉内で加熱する。成長炉内に原料ガスを供給す
ると、原料ガスが熱により分解し、基板上にエピタキシ
ャルを成長する。
【００３０】サブコレクタ層２、コレクタ層３のｎ−Ｇ
ａＡｓを成長する場合には、Ｇａ原料のＧａ（ＣＨ3）3
（トリメチルガリウム）とＡｓ原料のＡｓＨ3（アルシ
ン）及びｎ型ドーパントを半絶縁性基板１に供給する。
なお、Ｇａ原料として他にＧａ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリ
エチルガリウム）がある。Ａｓ原料としては他にＡｓ
（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）、ＴＢＡ（ターシャリー
ブチルアルシン）がある。
ａＡｓを成長する場合には、Ｇａ原料のＧａ（ＣＨ3）3
（トリメチルガリウム）とＡｓ原料のＡｓＨ3（アルシ
ン）及びｎ型ドーパントを半絶縁性基板１に供給する。
なお、Ｇａ原料として他にＧａ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリ
エチルガリウム）がある。Ａｓ原料としては他にＡｓ
（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）、ＴＢＡ（ターシャリー
ブチルアルシン）がある。
【００３１】サブコレクタ層２、コレクタ層３のｎ型ド
ーパントの元素には、Ｓｉ（珪素）を用い、その原料で
あるＳｉＨ4（モノシラン）又はＳｉ2Ｈ6（ジシラン）
を供給するが、Ｓｅ（セレン）、例えばＨ2Ｓｅ（セレ
ン化水素）を用いてもよい。エミッタコンタクト層６の
ｎ+−ＧａＡｓを成長する場合はｎ型ドーパントとして
Ｈ2Ｓｅを用いる。
ーパントの元素には、Ｓｉ（珪素）を用い、その原料で
あるＳｉＨ4（モノシラン）又はＳｉ2Ｈ6（ジシラン）
を供給するが、Ｓｅ（セレン）、例えばＨ2Ｓｅ（セレ
ン化水素）を用いてもよい。エミッタコンタクト層６の
ｎ+−ＧａＡｓを成長する場合はｎ型ドーパントとして
Ｈ2Ｓｅを用いる。
【００３２】ベース層４のｐ+−ＧａＡｓを成長する場
合には、炉内の熱環境を最適化し、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）
3、Ａｓ（ＣＨ3）3（又はＴＢＡ）及びｐ型ドーパント
を半絶縁性基板１に供給する。ｐ型ドーパントの元素に
はＣ（炭素）を用い、その原料であるＣＣｌ3Ｂｒ（ブ
ロモトリクロロメタン）又はＣＢｒ4（テトラブロモメ
タン）を供給する。
合には、炉内の熱環境を最適化し、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）
3、Ａｓ（ＣＨ3）3（又はＴＢＡ）及びｐ型ドーパント
を半絶縁性基板１に供給する。ｐ型ドーパントの元素に
はＣ（炭素）を用い、その原料であるＣＣｌ3Ｂｒ（ブ
ロモトリクロロメタン）又はＣＢｒ4（テトラブロモメ
タン）を供給する。
【００３３】エミッタ層５のｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐを
成長する場合には、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）3とＰ原料のＰ
Ｈ3（ホスフィン）、及びＩｎ原料のＩｎ（ＣＨ3）
3（トリメチルインジウム）を基板に供給する。なお、
Ｐ原料として他にＴＢＰ（ターシャリーブチルホスフィ
ン）、Ｉｎ原料として他にＩｎ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリ
エチルインジウム）がある。
成長する場合には、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）3とＰ原料のＰ
Ｈ3（ホスフィン）、及びＩｎ原料のＩｎ（ＣＨ3）
3（トリメチルインジウム）を基板に供給する。なお、
Ｐ原料として他にＴＢＰ（ターシャリーブチルホスフィ
ン）、Ｉｎ原料として他にＩｎ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリ
エチルインジウム）がある。
【００３４】上記の如くして作製した従来技術と本発明
のそれぞれのＨＢＴ用エピウエハにおいて、二次イオン
質量分析（Secondary Ion Mass Spectrometry:ＳＩＭ
Ｓ）を行い、ベース層４中の水素濃度を定量化したもの
を表１に比較して示す。
のそれぞれのＨＢＴ用エピウエハにおいて、二次イオン
質量分析（Secondary Ion Mass Spectrometry:ＳＩＭ
Ｓ）を行い、ベース層４中の水素濃度を定量化したもの
を表１に比較して示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】ベース層をエピタキシャル成長させる際
に、Ｖ族原料としてＡｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）
を使用した本発明の実施例では、ベース層中の水素濃度
が、従来技術（ＡｓＨ3使用）よりも低いことが分か
る。
に、Ｖ族原料としてＡｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）
を使用した本発明の実施例では、ベース層中の水素濃度
が、従来技術（ＡｓＨ3使用）よりも低いことが分か
る。
【００３７】この従来技術・本発明のエピウエハについ
て、ＨＢＴ製造プロセスによりエミッタサイズ１００μ
ｍ角のＨＢＴをそれぞれ作製し、コレクタ電流に対する
電流利得βを繰り返し１０回測定した。図２に本発明の
ＨＢＴ用エピウエハでのコレクタ電流Ｉｃに対する電流
利得βの関係を示し、また比較のため、図３に従来技術
のＨＢＴ用エピウエハでの、コレクタ電流Ｉｃに対する
電流利得βの関係を示す。コレクタ電流Ｉｃ（Ａ）の単
位は、例えば１．００Ｅ−７で１×１０-7（Ａ）を表
す。
て、ＨＢＴ製造プロセスによりエミッタサイズ１００μ
ｍ角のＨＢＴをそれぞれ作製し、コレクタ電流に対する
電流利得βを繰り返し１０回測定した。図２に本発明の
ＨＢＴ用エピウエハでのコレクタ電流Ｉｃに対する電流
利得βの関係を示し、また比較のため、図３に従来技術
のＨＢＴ用エピウエハでの、コレクタ電流Ｉｃに対する
電流利得βの関係を示す。コレクタ電流Ｉｃ（Ａ）の単
位は、例えば１．００Ｅ−７で１×１０-7（Ａ）を表
す。
【００３８】図３より分かるように、従来技術のＨＢＴ
用エピウエハでは、測定する毎に電流利得βが高くなっ
た。（１０回程度で変化はなくなったが）。すなわち電
流利得βの変動率が大きかった。ベース層中の水素は再
結合中心として働き電流利得βを下げてしまう。測定で
電流を流すことにより、水素が不活性化して電流利得β
が変化していると考えられる。
用エピウエハでは、測定する毎に電流利得βが高くなっ
た。（１０回程度で変化はなくなったが）。すなわち電
流利得βの変動率が大きかった。ベース層中の水素は再
結合中心として働き電流利得βを下げてしまう。測定で
電流を流すことにより、水素が不活性化して電流利得β
が変化していると考えられる。
【００３９】これに対し、本発明のＨＢＴ用エピウエハ
では、図２より分かるように、測定を繰り返しても電流
利得βの変動はほとんど見られず、変動率は非常に小さ
いことが分かる。変動率が小さければＨＢＴデバイスの
信頼性向上も期待できる。
では、図２より分かるように、測定を繰り返しても電流
利得βの変動はほとんど見られず、変動率は非常に小さ
いことが分かる。変動率が小さければＨＢＴデバイスの
信頼性向上も期待できる。
【００４０】＜他の実施例、変形例＞上記説明はＨＢＴ
用エピウエハのベース層の製造方法について述べている
が、上記したＶ族原料をＡｓ（ＣＨ3）3又はＴＢＡとす
る本発明の技術は、他のエピタキシャル層にも適用する
ことができ、またＨＢＴだけでなく、これと同様の他の
電子デバイスであるＦＥＴ(Field Effect Transisto
r)、ＨＥＭＴ(High Electron Mobility Transistor)の
エピタキシャル層にも適用することが可能である。
用エピウエハのベース層の製造方法について述べている
が、上記したＶ族原料をＡｓ（ＣＨ3）3又はＴＢＡとす
る本発明の技術は、他のエピタキシャル層にも適用する
ことができ、またＨＢＴだけでなく、これと同様の他の
電子デバイスであるＦＥＴ(Field Effect Transisto
r)、ＨＥＭＴ(High Electron Mobility Transistor)の
エピタキシャル層にも適用することが可能である。
【００４１】
【発明の効果】従来技術を用いて図４のようなＨＢＴエ
ピタキシャルウエハを製作した場合、表１のようにベー
ス層中の水素濃度が高く、さらに図３に表されるように
電流利得βの変動が大きい。
ピタキシャルウエハを製作した場合、表１のようにベー
ス層中の水素濃度が高く、さらに図３に表されるように
電流利得βの変動が大きい。
【００４２】本発明では、ベース層を成長する際に、Ｖ
族原料として有機金属であるＡｓ（ＣＨ3）3またはＴＢ
Ａを用いる。このため、本発明の製造方法によれば、Ｈ
ＢＴのベース層中の水素濃度を低減することができ、図
１のように電流利得βを殆ど下げることなく変動率を小
さくすることができる。電流利得βの変動率を小さくす
ることにより、ＨＢＴデバイスの信頼向上などの効果が
期待できる。
族原料として有機金属であるＡｓ（ＣＨ3）3またはＴＢ
Ａを用いる。このため、本発明の製造方法によれば、Ｈ
ＢＴのベース層中の水素濃度を低減することができ、図
１のように電流利得βを殆ど下げることなく変動率を小
さくすることができる。電流利得βの変動率を小さくす
ることにより、ＨＢＴデバイスの信頼向上などの効果が
期待できる。
【図１】本発明の製造方法によるＨＢＴ用エピタキシャ
ルウエハの縦断面構造を示す図である。
ルウエハの縦断面構造を示す図である。
【図２】本発明の製造方法によるＨＢＴ用エピタキシャ
ルウエハのコレクタ電流と電流利得の関係を表した図で
ある。
ルウエハのコレクタ電流と電流利得の関係を表した図で
ある。
【図３】従来技術の製造方法によるＨＢＴ用エピタキシ
ャルウエハのコレクタ電流と電流利得βの関係を表した
図である。
ャルウエハのコレクタ電流と電流利得βの関係を表した
図である。
【図４】従来技術の製造方法によるＨＢＴ用エピタキシ
ャルウエハの縦断面構造を示す図である。
ャルウエハの縦断面構造を示す図である。
１ 半絶縁性基板
２ サブコレクタ層
３ コレクタ層
４ ベース層
５ エミッタ層
６ エミッタコンタクト層
７、８ ノンアロイ層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F003 AZ07 BA92 BB04 BE04 BF06
BM02 BM03 BP32 BZ03
5F045 AA04 AB10 AC07 AC08 AC09
AF04 BB16 CA02 DA52
Claims (6)
- 【請求項１】半絶縁性化合物半導体基板上に、III−Ｖ
族化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成長させて、
サブコレクタ層、コレクタ層、ベース層、エミッタ層、
エミッタコンタクト層、ノンアロイ層を有するヘテロ接
合バイポーラトランジスタを製造する方法において、 上記ベース層をエピタキシャル成長させる際に、Ｖ族原
料として有機金属であるＡｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒
素）を用いることを特徴とするバイポーラトランジスタ
の製造方法。 - 【請求項２】ＧａＡｓ基板上に、少なくともＧａＡｓサ
ブコレクタ層と、ＧａＡｓコレクタ層と、ＧａＡｓベー
ス層と、ＡｌＧａＡｓエミッタ層もしくはＩｎＧａＰエ
ミッタ層とを順次に積層したヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタの製造方法において、 上記ベース層をエピタキシャル成長させる際に、Ｖ族原
料として有機金属であるＡｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒
素）を用いることを特徴とするバイポーラトランジスタ
の製造方法。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の製造方法において、 上記ベース層をエピタキシャル成長させる際に、上記Ａ
ｓ（ＣＨ3）3（トリメチル砒素）の代わりに、Ｖ族原料
として有機金属であるＴＢＡ（ターシャリーブチルアル
シン）を用いることを特徴とするバイポーラトランジス
タの製造方法。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法
において、 上記ベース層の水素濃度を２×１０18cm-3以下とするこ
とを特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法
において、 III族原料として、Ａｌ（ＣＨ3）3（トリメチルアルミ
ニウム）、Ｇａ（ＣＨ3）3（トリメチルガリウム）、Ｉ
ｎ（ＣＨ3）3（トリメチルインジウム）、Ａｌ（ＣＨ3
ＣＨ2）3（トリエチルアルミニウム）、Ｇａ（ＣＨ3Ｃ
Ｈ2）3（トリエチルガリウム）、又はＩｎ（ＣＨ3Ｃ
Ｈ2）3（トリエチルインジウム）を用いることを特徴と
するバイポーラトランジスタの製造方法。 - 【請求項６】請求項１〜５いずれかに記載の製造方法に
おいて、 有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いて上記各層を
成長することを特徴とするバイポーラトランジスタの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002036963A JP2003243408A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | バイポーラトランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002036963A JP2003243408A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | バイポーラトランジスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003243408A true JP2003243408A (ja) | 2003-08-29 |
Family
ID=27778697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002036963A Withdrawn JP2003243408A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | バイポーラトランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003243408A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8421120B2 (en) | 2006-06-13 | 2013-04-16 | Renesas Electronics Corporation | Field effect transistor capable of reducing shift of threshold voltage |
-
2002
- 2002-02-14 JP JP2002036963A patent/JP2003243408A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8421120B2 (en) | 2006-06-13 | 2013-04-16 | Renesas Electronics Corporation | Field effect transistor capable of reducing shift of threshold voltage |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |