JP2790013B2 - Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長方法Info
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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
体の分子線エピタキシャル成長方法（有機金属分子線エ
ピタキシー（ＭＯＭＢＥ）法およびガスソース分子線エ
ピタキシー（ＧＳＭＢＥ）法を含む。）に関し、特にｐ
型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長方
法に関する。
体の分子線エピタキシャル成長方法（有機金属分子線エ
ピタキシー（ＭＯＭＢＥ）法およびガスソース分子線エ
ピタキシー（ＧＳＭＢＥ）法を含む。）に関し、特にｐ
型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体、特にガリウム砒素（Ｇａ
Ａｓ）において、炭素はｐ型ドーパントとして有用であ
る。ベリリウムなどのドーパントに比べて、炭素は１０
21ｃｍ-3以上の高濃度ドーピングが可能であり、またＧ
ａＡｓ中での拡散係数が２けた以上小さく、さらに活性
化率がほぼ１００％であるという優れた特長を持つ。そ
のため、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）
のベース層のドーパントとして非常に有望である。この
ような炭素を高濃度ドーピングしたｐ型ＧａＡｓ層は、
有機金属分子線エピタキシー法（ＭＯＭＢＥ法）あるい
はガスソース分子線エピタキシー法（ＧＳＭＢＥ法）に
よって成長が可能である。ＭＯＭＢＥ法においては、
Ｎ．フルハタ（N.Furuhata）らによって「ジャーナル・
オブ・クリスタル・グロウス（Journal of Crystal Gro
wth）、第112巻、1頁（1991年）」に示されているよう
に、炭素原料としてＧａ原料であるトリメチルガリウム
（ＴＭＧ）のようなメチル系原料を利用することが多
い。つまりＴＭＧのメチル基から炭素がドーピングさ
れ、低Ａｓ圧、低成長温度の条件では１０21ｃｍ-3以上
のドーピングが可能となる。またＧＳＭＢＥ法において
は、Ｔ．Ｊ．デ リヨン（T.J.de Lyon）らによって
「ジャーナル・オブ・クリスタル・グロウス（Journal
of Crystal Growth）、第111巻、564頁（1991年）」に
示されているように、四塩化炭素（ＣＣｌ4）やクロロ
フォルム（ＣＨＣｌ3）のような炭素原子を含むガスを
用いる方法も知られている。この方法により約１×１０
20ｃｍ-3のドーピングが可能となる。この方法において
は、メタン（ＣＨ4）、四臭化炭素（ＣＢｒ4）、ブロモ
フォルム（ＣＨＢｒ3）、ネオペンタン（Ｃ（Ｃ
Ｈ3）4）などのガスを用いることも可能である。
Ａｓ）において、炭素はｐ型ドーパントとして有用であ
る。ベリリウムなどのドーパントに比べて、炭素は１０
21ｃｍ-3以上の高濃度ドーピングが可能であり、またＧ
ａＡｓ中での拡散係数が２けた以上小さく、さらに活性
化率がほぼ１００％であるという優れた特長を持つ。そ
のため、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）
のベース層のドーパントとして非常に有望である。この
ような炭素を高濃度ドーピングしたｐ型ＧａＡｓ層は、
有機金属分子線エピタキシー法（ＭＯＭＢＥ法）あるい
はガスソース分子線エピタキシー法（ＧＳＭＢＥ法）に
よって成長が可能である。ＭＯＭＢＥ法においては、
Ｎ．フルハタ（N.Furuhata）らによって「ジャーナル・
オブ・クリスタル・グロウス（Journal of Crystal Gro
wth）、第112巻、1頁（1991年）」に示されているよう
に、炭素原料としてＧａ原料であるトリメチルガリウム
（ＴＭＧ）のようなメチル系原料を利用することが多
い。つまりＴＭＧのメチル基から炭素がドーピングさ
れ、低Ａｓ圧、低成長温度の条件では１０21ｃｍ-3以上
のドーピングが可能となる。またＧＳＭＢＥ法において
は、Ｔ．Ｊ．デ リヨン（T.J.de Lyon）らによって
「ジャーナル・オブ・クリスタル・グロウス（Journal
of Crystal Growth）、第111巻、564頁（1991年）」に
示されているように、四塩化炭素（ＣＣｌ4）やクロロ
フォルム（ＣＨＣｌ3）のような炭素原子を含むガスを
用いる方法も知られている。この方法により約１×１０
20ｃｍ-3のドーピングが可能となる。この方法において
は、メタン（ＣＨ4）、四臭化炭素（ＣＢｒ4）、ブロモ
フォルム（ＣＨＢｒ3）、ネオペンタン（Ｃ（Ｃ
Ｈ3）4）などのガスを用いることも可能である。
【０００３】また、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）
においても、炭素を高濃度ドーピングしたｐ型ＧａＡｓ
層の成長が可能である。この方法においては、Ｗ．Ｅ．
ホーク（W.E.Hoke）らによって「ジャーナル・オブ・ク
リスタル・グロウス（Journal of Crystal Growth）、
第111巻、269頁（1991年）」に示されているように、グ
ラファイトフィラメントを直接加熱したり、あるいはグ
ラファイトを電子銃で加熱することにより炭素をドーピ
ングする方法が用いられることが多い。この方法によ
り、約５×１０19ｃｍ-3のドーピングが可能となる。さ
らには、ＭＢＥ法においても、特開平１−１９２７９８
号公報に示されるように、ＴＭＧやＣＨ4などのガスを
ドーパント原料とする方法も知られている。また、白浜
らによって「１９９１年秋季、第５２回応用物理学会学
術講演会講演予稿集、第１巻、第２４３頁」に示されて
いるように、ネオペンタン（Ｃ（ＣＨ3）4）などのガス
を用いることも可能である。これらのガスを用いること
により、約１×１０20ｃｍ-3のドーピングが可能とな
る。
においても、炭素を高濃度ドーピングしたｐ型ＧａＡｓ
層の成長が可能である。この方法においては、Ｗ．Ｅ．
ホーク（W.E.Hoke）らによって「ジャーナル・オブ・ク
リスタル・グロウス（Journal of Crystal Growth）、
第111巻、269頁（1991年）」に示されているように、グ
ラファイトフィラメントを直接加熱したり、あるいはグ
ラファイトを電子銃で加熱することにより炭素をドーピ
ングする方法が用いられることが多い。この方法によ
り、約５×１０19ｃｍ-3のドーピングが可能となる。さ
らには、ＭＢＥ法においても、特開平１−１９２７９８
号公報に示されるように、ＴＭＧやＣＨ4などのガスを
ドーパント原料とする方法も知られている。また、白浜
らによって「１９９１年秋季、第５２回応用物理学会学
術講演会講演予稿集、第１巻、第２４３頁」に示されて
いるように、ネオペンタン（Ｃ（ＣＨ3）4）などのガス
を用いることも可能である。これらのガスを用いること
により、約１×１０20ｃｍ-3のドーピングが可能とな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のどの成長方法に
おいても、ＴＭＧを炭素原料に用いる場合には、ドーピ
ング濃度の制御が困難であるという問題点があった。つ
まりＴＭＧはＧａ供給源でもあるため、ドーピング濃度
をＴＭＧの流量のみで制御できなかった。ＴＭＧの流量
を変えると、成長速度やＶ／III比などの成長条件が変
わる。そのため、ドーピング濃度を正確に制御するため
には、ＴＭＧ流量のみでなく、Ｖ／III比や成長温度な
どの成長条件を同時に制御する必要があった。さらに１
０20ｃｍ-3以下のドーピングを行う場合には、高い基板
温度で成長する必要があり、基板温度やＡｓ圧依存性が
大きいため、制御性が悪かった。ＣＣｌ4などの炭素原
子を含むガスを用いた場合には、その流量を制御するこ
とによりドーピング濃度の制御が可能である。しかしＣ
Ｃｌ4などはオゾン層破壊物質であり、使用しないこと
が望ましい。また、ＣＨ4やＣ（ＣＨ3）4などのガスの
場合は、それらのガスをそのまま成長チャンバーに導入
しても、基板上での分解効率が低いため、炭素はほとん
どドーピングされない。基板にガスが到達する前に約１
０００℃以上で熱分解しなければならないため、熱分解
用ガスセルを用いなければならなかった。さらには、熱
分解しても炭素のドーピング効率は低く、１×１０20ｃ
ｍ-3以上のドーピングを行うためには、III族原料の数
倍〜１０倍のガスを流す必要があった。その場合には成
長室の真空度が低下するなどの問題があり、ハロゲン原
子を含む原料の場合には、基板がエッチングされ、表面
が荒れるなどの問題も生じた。グラファイトフィラメン
トなどの固体原料を用いる方法では、ドーパントの活性
化率が低く、５×１０19ｃｍ-3以上のドーピングは困難
であった。また、フィラメントからの不純物の混入など
の問題もあった。以上のような問題点により、例えば炭
素を高濃度ドーピングしたｐ型ＧａＡｓ層をベース層に
持つ構造の高性能，高信頼性ＨＢＴの作成は困難であっ
た。
おいても、ＴＭＧを炭素原料に用いる場合には、ドーピ
ング濃度の制御が困難であるという問題点があった。つ
まりＴＭＧはＧａ供給源でもあるため、ドーピング濃度
をＴＭＧの流量のみで制御できなかった。ＴＭＧの流量
を変えると、成長速度やＶ／III比などの成長条件が変
わる。そのため、ドーピング濃度を正確に制御するため
には、ＴＭＧ流量のみでなく、Ｖ／III比や成長温度な
どの成長条件を同時に制御する必要があった。さらに１
０20ｃｍ-3以下のドーピングを行う場合には、高い基板
温度で成長する必要があり、基板温度やＡｓ圧依存性が
大きいため、制御性が悪かった。ＣＣｌ4などの炭素原
子を含むガスを用いた場合には、その流量を制御するこ
とによりドーピング濃度の制御が可能である。しかしＣ
Ｃｌ4などはオゾン層破壊物質であり、使用しないこと
が望ましい。また、ＣＨ4やＣ（ＣＨ3）4などのガスの
場合は、それらのガスをそのまま成長チャンバーに導入
しても、基板上での分解効率が低いため、炭素はほとん
どドーピングされない。基板にガスが到達する前に約１
０００℃以上で熱分解しなければならないため、熱分解
用ガスセルを用いなければならなかった。さらには、熱
分解しても炭素のドーピング効率は低く、１×１０20ｃ
ｍ-3以上のドーピングを行うためには、III族原料の数
倍〜１０倍のガスを流す必要があった。その場合には成
長室の真空度が低下するなどの問題があり、ハロゲン原
子を含む原料の場合には、基板がエッチングされ、表面
が荒れるなどの問題も生じた。グラファイトフィラメン
トなどの固体原料を用いる方法では、ドーパントの活性
化率が低く、５×１０19ｃｍ-3以上のドーピングは困難
であった。また、フィラメントからの不純物の混入など
の問題もあった。以上のような問題点により、例えば炭
素を高濃度ドーピングしたｐ型ＧａＡｓ層をベース層に
持つ構造の高性能，高信頼性ＨＢＴの作成は困難であっ
た。
【０００５】本発明の目的はこのような従来の問題点を
解決して、ＭＢＥ法やＭＯＭＢＥ法などの成長方法にお
いて、オゾン層破壊物質を用いることなく、ドーパント
ガスの熱分解を行うことなく、従来よりも少量のドーパ
ントガスにより、炭素を高濃度にドープしたｐ型III−
Ｖ族化合物半導体を、ドーピング濃度を広い範囲で制御
性良く成長する方法を提供することにある。
解決して、ＭＢＥ法やＭＯＭＢＥ法などの成長方法にお
いて、オゾン層破壊物質を用いることなく、ドーパント
ガスの熱分解を行うことなく、従来よりも少量のドーパ
ントガスにより、炭素を高濃度にドープしたｐ型III−
Ｖ族化合物半導体を、ドーピング濃度を広い範囲で制御
性良く成長する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】本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体の分子線エピタキシャル成長方法におい
て、炭素をドーピングするための原料として、炭素原子
を含む原子団と、基板上で分解しない原子団とが結合し
た構造を持つ原料を用いることを特徴とする分子線エピ
タキシャル成長方法である。ここで、炭素原子を含む原
子団としては、メチル基（−ＣＨ３）があげられ、基板
上で分解しない原子団としては、ハロゲン原子とＩＩＩ
族原子が結合した構造を持つ原子団があげられる。
化合物半導体の分子線エピタキシャル成長方法におい
て、炭素をドーピングするための原料として、炭素原子
を含む原子団と、基板上で分解しない原子団とが結合し
た構造を持つ原料を用いることを特徴とする分子線エピ
タキシャル成長方法である。ここで、炭素原子を含む原
子団としては、メチル基（−ＣＨ３）があげられ、基板
上で分解しない原子団としては、ハロゲン原子とＩＩＩ
族原子が結合した構造を持つ原子団があげられる。
【０００７】
【作用】ここでは、炭素をドーピングするための原料と
してジメチルガリウムクロライド（ＤＭＧａＣｌ）を用
いた場合の、ＧａＡｓ基板上でのｐ型ＧａＡｓの成長を
例にとって述べる。この原料は、炭素原子を含む原子団
としてメチル基、基板上で分解しない原子団としてハロ
ゲン原子とIII族原子が結合した構造であるガリウムク
ロライド（ＧａＣｌ）を有し、それらが結合した構造を
持つ。Ｖ族原料としてはＡｓ4あるいはＡｓＨ3を用い
る。本発明の方法においては、塩素基を持つＤＭＧａＣ
ｌは基板上で分解し、ＧａＣｌと２個のメチルラジカル
を生成する。この分解は５００℃以下の低い成長温度で
も容易に起こる。メチルラジカル中の炭素原子は成長層
中に取り込まれ、ｐ型ドーパントとなる。メチルラジカ
ル中の水素原子は基板から脱離する。ＧａＣｌもすべて
基板から脱離し、ＧａＡｓが成長することはない。した
がって、成長速度はＤＭＧａＣｌ流量によって影響は受
けないため、ＤＭＧａＣｌ流量のみでドーピング濃度を
正確に制御できる。ＤＭＧａＣｌ流量が多い場合には、
塩素基により成長層のエッチングが起こるが、その速度
は小さいため、成長速度への影響は小さく、成長層の表
面が荒れることもない。またＤＭＧａＣｌのメチル基は
成長層中に取り込まれ易いため、Ｇａ原料と同程度の流
量を供給することにより、１０19〜１０20ｃｍ-3の高濃
度ドーピングが可能となり、従来のＣ（ＣＨ3）4などの
ドーパントガスのように多量に流す必要はない。さらに
Ａｓ4圧力、基板温度およびＤＭＧａＣｌ流量を制御す
ることにより、１０16〜１０20ｃｍ-3の広い範囲でドー
ピング濃度の制御が可能である。また、本発明の方法を
二酸化シリコン（ＳｉＯ2）などのマスクの開口部の基
板上のみに成長させる選択成長法に用いた場合には、塩
素基の存在により選択性が向上するという作用がある。
してジメチルガリウムクロライド（ＤＭＧａＣｌ）を用
いた場合の、ＧａＡｓ基板上でのｐ型ＧａＡｓの成長を
例にとって述べる。この原料は、炭素原子を含む原子団
としてメチル基、基板上で分解しない原子団としてハロ
ゲン原子とIII族原子が結合した構造であるガリウムク
ロライド（ＧａＣｌ）を有し、それらが結合した構造を
持つ。Ｖ族原料としてはＡｓ4あるいはＡｓＨ3を用い
る。本発明の方法においては、塩素基を持つＤＭＧａＣ
ｌは基板上で分解し、ＧａＣｌと２個のメチルラジカル
を生成する。この分解は５００℃以下の低い成長温度で
も容易に起こる。メチルラジカル中の炭素原子は成長層
中に取り込まれ、ｐ型ドーパントとなる。メチルラジカ
ル中の水素原子は基板から脱離する。ＧａＣｌもすべて
基板から脱離し、ＧａＡｓが成長することはない。した
がって、成長速度はＤＭＧａＣｌ流量によって影響は受
けないため、ＤＭＧａＣｌ流量のみでドーピング濃度を
正確に制御できる。ＤＭＧａＣｌ流量が多い場合には、
塩素基により成長層のエッチングが起こるが、その速度
は小さいため、成長速度への影響は小さく、成長層の表
面が荒れることもない。またＤＭＧａＣｌのメチル基は
成長層中に取り込まれ易いため、Ｇａ原料と同程度の流
量を供給することにより、１０19〜１０20ｃｍ-3の高濃
度ドーピングが可能となり、従来のＣ（ＣＨ3）4などの
ドーパントガスのように多量に流す必要はない。さらに
Ａｓ4圧力、基板温度およびＤＭＧａＣｌ流量を制御す
ることにより、１０16〜１０20ｃｍ-3の広い範囲でドー
ピング濃度の制御が可能である。また、本発明の方法を
二酸化シリコン（ＳｉＯ2）などのマスクの開口部の基
板上のみに成長させる選択成長法に用いた場合には、塩
素基の存在により選択性が向上するという作用がある。
【０００８】以上述べたような作用は、炭素をドーピン
グするための原料としてＤＭＧａＣｌ以外の原料を用い
ても、またＭＢＥ法やＭＯＭＢＥ法などのどの成長方法
においても同様に当てはまる。またここでは、ＧａＡｓ
の結晶成長について説明したが、他のIII−Ｖ族化合物
半導体あるいはその混晶においても同様な効果が得られ
る。
グするための原料としてＤＭＧａＣｌ以外の原料を用い
ても、またＭＢＥ法やＭＯＭＢＥ法などのどの成長方法
においても同様に当てはまる。またここでは、ＧａＡｓ
の結晶成長について説明したが、他のIII−Ｖ族化合物
半導体あるいはその混晶においても同様な効果が得られ
る。
【０００９】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。本
実施例では、ＭＯＭＢＥ法で、炭素をドーピングするた
めの原料としてＤＭＧａＣｌを用いて、炭素を高濃度ド
ーピングしたｐ型ＧａＡｓ層を成長する場合について、
図１と図２を参照して説明する。III族原料としてはト
リエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ｖ族原料としては固体砒
素（Ａｓ4）、基板は半絶縁性ＧａＡｓ基板を用いた。
図１は、本発明の方法の実施例に用いるＭＯＭＢＥ成長
装置の構成図である。この装置は、成長室１と、排気装
置２と、基板加熱機構３と、真空度を測定するヌードイ
オンゲージ４と、ＴＥＧを供給するライン５と、ＤＭＧ
ａＣｌを供給するライン６と、それぞれのガス流量をコ
ントロールするマスフローコントローラ７，８と、それ
ぞれのガスを成長室に導入するガスセル９，１０と、Ｖ
族原料用セル１１とから構成されている。本発明の実施
例におけるｐ型ＧａＡｓ層は、次のような成長条件で成
長する。ＴＥＧ流量は１ｃｃ／ｍｉｎ、ＤＭＧａＣｌ流
量は０．５〜１．５ｃｃ／ｍｉｎ、Ａｓ4圧力は５×１
０-6Ｔｏｒｒ、基板温度は４５０℃とする。ＴＥＧの供
給ラインは約６０℃、ＤＭＧａＣｌの供給ラインは約８
０℃に加熱することにより、上述の流量が安定して得ら
れる。この条件において、ｐ型ＧａＡｓ層の成長速度は
約０．５μｍ／ｈｒである。図２は、上述した条件で成
長した場合におけるＤＭＧａＣｌ流量とドーピング濃度
との関係を示す図である。この図は、ＤＭＧａＣｌ流量
の制御により、１０19〜１０20ｃｍ-3の範囲でドーピン
グ濃度の制御が可能であることを示している。さらにＡ
ｓ4圧力、基板温度およびＤＭＧａＣｌ流量を制御する
ことにより、１０16〜１０20ｃｍ-3の広い範囲でドーピ
ング濃度の制御が可能である。例えば、Ａｓ4圧力１×
１０-4Ｔｏｒｒ、基板温度５００℃、ＤＭＧａＣｌ流量
０．１ｃｃ／ｍｉｎの条件では、ドーピング濃度１×１
０16ｃｍ-3が得られる。このように、この実施例の成長
方法においては、炭素ドープＧａＡｓ層を、広いドーピ
ング濃度範囲において制御性良く成長することができ
る。
実施例では、ＭＯＭＢＥ法で、炭素をドーピングするた
めの原料としてＤＭＧａＣｌを用いて、炭素を高濃度ド
ーピングしたｐ型ＧａＡｓ層を成長する場合について、
図１と図２を参照して説明する。III族原料としてはト
リエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ｖ族原料としては固体砒
素（Ａｓ4）、基板は半絶縁性ＧａＡｓ基板を用いた。
図１は、本発明の方法の実施例に用いるＭＯＭＢＥ成長
装置の構成図である。この装置は、成長室１と、排気装
置２と、基板加熱機構３と、真空度を測定するヌードイ
オンゲージ４と、ＴＥＧを供給するライン５と、ＤＭＧ
ａＣｌを供給するライン６と、それぞれのガス流量をコ
ントロールするマスフローコントローラ７，８と、それ
ぞれのガスを成長室に導入するガスセル９，１０と、Ｖ
族原料用セル１１とから構成されている。本発明の実施
例におけるｐ型ＧａＡｓ層は、次のような成長条件で成
長する。ＴＥＧ流量は１ｃｃ／ｍｉｎ、ＤＭＧａＣｌ流
量は０．５〜１．５ｃｃ／ｍｉｎ、Ａｓ4圧力は５×１
０-6Ｔｏｒｒ、基板温度は４５０℃とする。ＴＥＧの供
給ラインは約６０℃、ＤＭＧａＣｌの供給ラインは約８
０℃に加熱することにより、上述の流量が安定して得ら
れる。この条件において、ｐ型ＧａＡｓ層の成長速度は
約０．５μｍ／ｈｒである。図２は、上述した条件で成
長した場合におけるＤＭＧａＣｌ流量とドーピング濃度
との関係を示す図である。この図は、ＤＭＧａＣｌ流量
の制御により、１０19〜１０20ｃｍ-3の範囲でドーピン
グ濃度の制御が可能であることを示している。さらにＡ
ｓ4圧力、基板温度およびＤＭＧａＣｌ流量を制御する
ことにより、１０16〜１０20ｃｍ-3の広い範囲でドーピ
ング濃度の制御が可能である。例えば、Ａｓ4圧力１×
１０-4Ｔｏｒｒ、基板温度５００℃、ＤＭＧａＣｌ流量
０．１ｃｃ／ｍｉｎの条件では、ドーピング濃度１×１
０16ｃｍ-3が得られる。このように、この実施例の成長
方法においては、炭素ドープＧａＡｓ層を、広いドーピ
ング濃度範囲において制御性良く成長することができ
る。
【００１０】本実施例は、ＭＯＭＢＥ法において炭素ソ
ースとしてＤＭＧａＣｌを用いた場合について説明した
が、炭素原子を含む原子団として、メチル基以外の、例
えばエチル基（ＣＨ3ＣＨ2−），イソプロピル基（（Ｃ
Ｈ3）2ＣＨ−），ターシャリーブチル基（（ＣＨ3）3Ｃ
−）など他の基を含む原料を用いてもかまわない。例え
ばジエチルガリウムクロライド（ＤＥＧａＣｌ）を用い
た場合には、エチル基からの炭素ドーピングにより約１
０15〜１０18ｃｍ-3のドーピングが可能となる。また、
基板上で分解しない原子団をＮ2としたジメチルヒドラ
ジン（（ＣＨ3）2Ｈ2Ｎ2）などを用いても、同様に高濃
度の炭素ドーピングが可能となる。この場合には、２個
のメチル基から炭素がドーピングされ、Ｎ2とＨ2は基板
からそのまま脱離する。また、ジエチルヒドラジン
（（Ｃ2Ｈ5）2Ｈ2Ｎ2）や、アセトン（（ＣＨ3）2Ｃ
Ｏ）なども使用可能である。
ースとしてＤＭＧａＣｌを用いた場合について説明した
が、炭素原子を含む原子団として、メチル基以外の、例
えばエチル基（ＣＨ3ＣＨ2−），イソプロピル基（（Ｃ
Ｈ3）2ＣＨ−），ターシャリーブチル基（（ＣＨ3）3Ｃ
−）など他の基を含む原料を用いてもかまわない。例え
ばジエチルガリウムクロライド（ＤＥＧａＣｌ）を用い
た場合には、エチル基からの炭素ドーピングにより約１
０15〜１０18ｃｍ-3のドーピングが可能となる。また、
基板上で分解しない原子団をＮ2としたジメチルヒドラ
ジン（（ＣＨ3）2Ｈ2Ｎ2）などを用いても、同様に高濃
度の炭素ドーピングが可能となる。この場合には、２個
のメチル基から炭素がドーピングされ、Ｎ2とＨ2は基板
からそのまま脱離する。また、ジエチルヒドラジン
（（Ｃ2Ｈ5）2Ｈ2Ｎ2）や、アセトン（（ＣＨ3）2Ｃ
Ｏ）なども使用可能である。
【００１１】また本発明の成長方法を、他のIII−Ｖ族
化合物半導体あるいはその混晶に適用しても同様な効果
が得られる。例えば、ＴＥＧとトリメチルインジウム
（ＴＭＩ）とジメチルインジウムクロライド（ＤＭＩｎ
Ｃｌ）を用いたインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡ
ｓ）の成長に適用してもよい。さらには、ハロゲン基が
III族原子に結合した構造を持つIII族材料として、フッ
素基を持つジメチルガリウムフルオライド（ＤＭＧａ
Ｆ）や、臭素基を持つジメチルガリウムブロマイド（Ｄ
ＭＧａＢｒ）などを用いてもかまわない。さらには、本
発明の成長方法を、ＳｉＯ2などをマスクに用いた選択
成長に適用した場合には、従来よりもさらに低い基板温
度で、開口部の基板上のみに炭素ドープＧａＡｓ層を選
択的に成長できる。また、以上述べた実施例をすべて、
ＭＢＥ法やＧＳＭＢＥ法に適用した場合には、III族原
料およびＶ族原料を変えるだけで、上述と同様な成長に
より、炭素ドープＧａＡｓ層を、広いドーピング濃度範
囲において制御性良く成長することができる。
化合物半導体あるいはその混晶に適用しても同様な効果
が得られる。例えば、ＴＥＧとトリメチルインジウム
（ＴＭＩ）とジメチルインジウムクロライド（ＤＭＩｎ
Ｃｌ）を用いたインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡ
ｓ）の成長に適用してもよい。さらには、ハロゲン基が
III族原子に結合した構造を持つIII族材料として、フッ
素基を持つジメチルガリウムフルオライド（ＤＭＧａ
Ｆ）や、臭素基を持つジメチルガリウムブロマイド（Ｄ
ＭＧａＢｒ）などを用いてもかまわない。さらには、本
発明の成長方法を、ＳｉＯ2などをマスクに用いた選択
成長に適用した場合には、従来よりもさらに低い基板温
度で、開口部の基板上のみに炭素ドープＧａＡｓ層を選
択的に成長できる。また、以上述べた実施例をすべて、
ＭＢＥ法やＧＳＭＢＥ法に適用した場合には、III族原
料およびＶ族原料を変えるだけで、上述と同様な成長に
より、炭素ドープＧａＡｓ層を、広いドーピング濃度範
囲において制御性良く成長することができる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のIII−Ｖ
族化合物半導体のエピタキシャル成長方法においては、
ＭＢＥ法やＭＯＭＢＥ法などの成長方法において、オゾ
ン層破壊物質を用いることなく、ドーパントガスの熱分
解を行うことなく、従来よりも少量のドーパントガスに
より、炭素を高濃度にドープしたｐ型III−Ｖ族化合物
半導体を、広いドーピング濃度範囲で制御性良く成長で
きるという効果がある。したがって以上述べた効果によ
り、例えば炭素を高濃度ドーピングしたｐ型ＧａＡｓ層
をベース層に用いた高性能，高信頼性ＨＢＴが実現され
る。
族化合物半導体のエピタキシャル成長方法においては、
ＭＢＥ法やＭＯＭＢＥ法などの成長方法において、オゾ
ン層破壊物質を用いることなく、ドーパントガスの熱分
解を行うことなく、従来よりも少量のドーパントガスに
より、炭素を高濃度にドープしたｐ型III−Ｖ族化合物
半導体を、広いドーピング濃度範囲で制御性良く成長で
きるという効果がある。したがって以上述べた効果によ
り、例えば炭素を高濃度ドーピングしたｐ型ＧａＡｓ層
をベース層に用いた高性能，高信頼性ＨＢＴが実現され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に用いられるＭＯＭＢＥ装置
の構成図である。
の構成図である。
【図２】本発明の成長方法の一実施例によるＤＭＧａＣ
ｌ流量とｐ型のドーピング濃度との関係を示す図であ
る。
ｌ流量とｐ型のドーピング濃度との関係を示す図であ
る。
１ 成長室 ２ 排気装置 ３ 基板加熱機構 ４ ヌードイオンゲージ ５ ＴＥＧ供給ライン ６ ＤＭＧａＣｌ供給ライン ７，８ マスフローコントローラ ９，１０ ガスセル １１ Ｖ族原料用セル
Claims (3)
- 【請求項１】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の分子線エピ
タキシャル成長方法において、炭素をドーピングするた
めの原料として、炭素原子を含む原子団と、基板上で分
解しない原子団とが結合した構造を持つ原料を用いるこ
とを特徴とする分子線エピタキシャル成長方法。 - 【請求項２】 炭素原子を含む原子団がメチル基である
請求項１記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の分子線エピ
タキシャル成長方法。 - 【請求項３】 基板上で分解しない原子団が、ハロゲン
原子とＩＩＩ族原子が結合した構造を持つ原子団である
請求項１または２に記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の
分子線エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5218212A JP2790013B2 (ja) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5218212A JP2790013B2 (ja) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0758011A JPH0758011A (ja) | 1995-03-03 |
| JP2790013B2 true JP2790013B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=16716381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5218212A Expired - Fee Related JP2790013B2 (ja) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2790013B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6242327B1 (en) | 1997-09-19 | 2001-06-05 | Fujitsu Limited | Compound semiconductor device having a reduced source resistance |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02180798A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-13 | Toshiba Corp | 化合物半導体結晶層の気相成長方法 |
| JPH02272722A (ja) * | 1989-04-14 | 1990-11-07 | Nec Corp | 分子線エピタキシャル成長方法 |
-
1993
- 1993-08-10 JP JP5218212A patent/JP2790013B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0758011A (ja) | 1995-03-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |