JP2936617B2 - 化合物半導体結晶の気相成長法 - Google Patents
化合物半導体結晶の気相成長法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、Ｖ族原料として有機金属化合物を用いて炭
素をドーピングするｐ型層と、Ｖ族原料として水素化物
を用いて成長するノンドープ層若しくはｎ型ドーパント
をさらに添加して成長するｎ型層とを積層する、III−
Ｖ族化合物半導体、例えば、GaAs、AlGaAs等のIII−Ｖ
族化合物半導体結晶を有機金属気相成長法により気相成
長させる方法に関する。
素をドーピングするｐ型層と、Ｖ族原料として水素化物
を用いて成長するノンドープ層若しくはｎ型ドーパント
をさらに添加して成長するｎ型層とを積層する、III−
Ｖ族化合物半導体、例えば、GaAs、AlGaAs等のIII−Ｖ
族化合物半導体結晶を有機金属気相成長法により気相成
長させる方法に関する。
（従来の技術） 有機金属気相成長法（OMVPE法）は、有機金属化合物
と金属水素化物を反応炉中で熱分解させるとにより、基
板状に薄膜の単結晶を成長させる方法である。この方法
は、超薄膜の多層構造の形成が容易であり、量産性も高
いので、化合物半導体を用いたヘテロ接合デバイス用ウ
ェハの作製に用いられている。特に、ヘテロ接合デバイ
スの中でもヘテロ・バイポーラ・トランジスタ（HBT）
は、超高速で動作するので、盛んに開発されている。
と金属水素化物を反応炉中で熱分解させるとにより、基
板状に薄膜の単結晶を成長させる方法である。この方法
は、超薄膜の多層構造の形成が容易であり、量産性も高
いので、化合物半導体を用いたヘテロ接合デバイス用ウ
ェハの作製に用いられている。特に、ヘテロ接合デバイ
スの中でもヘテロ・バイポーラ・トランジスタ（HBT）
は、超高速で動作するので、盛んに開発されている。
HBTは、ｎ−GaAsのコレクタ、p+−GaAsのベース、ｎ
−AlGaAsのエミッタから構成されている。HBTの構造
は、第１図に示すように、半絶縁性または導電性GaAs基
板の状にn+−GaAs層及びｎ−GaAs層のコレクタ層を積層
し、さらにp+−GaAs層のベース層を積層し、さらにその
上にｎ−AlGaAs層及びｎ−GaAs層のエミッタ層を積層
し、上記p+−GaAs層とｎ−AlGaAs層との間にpn接合を形
成したものである。そして、コレクタ電極はn+−GaAsコ
レクタ層の上に、ベース電極はp+−GaAsベース層の上
に、エミッタ電極はｎ−GaAsエミッタ層の上にそれぞれ
形成する。このようなHBTの特性は、p+−GaAsのベース
層の正孔濃度が高いほど優れた特性が得られ、p+−GaAs
のベース層とｎ−AlGaAsのエミッタ層との間のpn接合の
界面が急峻なほど優れた特性が得られる。
−AlGaAsのエミッタから構成されている。HBTの構造
は、第１図に示すように、半絶縁性または導電性GaAs基
板の状にn+−GaAs層及びｎ−GaAs層のコレクタ層を積層
し、さらにp+−GaAs層のベース層を積層し、さらにその
上にｎ−AlGaAs層及びｎ−GaAs層のエミッタ層を積層
し、上記p+−GaAs層とｎ−AlGaAs層との間にpn接合を形
成したものである。そして、コレクタ電極はn+−GaAsコ
レクタ層の上に、ベース電極はp+−GaAsベース層の上
に、エミッタ電極はｎ−GaAsエミッタ層の上にそれぞれ
形成する。このようなHBTの特性は、p+−GaAsのベース
層の正孔濃度が高いほど優れた特性が得られ、p+−GaAs
のベース層とｎ−AlGaAsのエミッタ層との間のpn接合の
界面が急峻なほど優れた特性が得られる。
従来、OMVPM法でｐ型ドーパントとして亜鉛（Zn）が
用いられていたが、亜鉛は拡散係数が大きいため、成長
中にベース領域からエミッタ領域への拡散を避けること
ができず、急峻なpn接合を得ることができないという問
題があった。分子線エピタキシャル法（MBE法）では、
１×1020cm-3程度までドーピングすることが可能で、か
つ、拡散係数の小さなBeが一般的に用いられているが、
OMVPE法では安全性の観点から、Beを用いることは困難
である。そのため、亜鉛に比べて拡散係数が５桁程度小
さいMgがドーパントとして検討されている。しかし、Mg
原料のビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Cp2M
g）やビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム（M
2Cp2Mg）は、室温状態の配管や反応管の内壁に吸着され
るため、反応管にMg原料の供給を開始しても、内壁への
吸着が飽和するまで、化合物半導体へのドーピング量が
一定にならず、また、Mg原料を反応管から排気管に切り
換えた後も、配管や反応管の内壁に吸着したMg原料が徐
々に脱離して基板結晶表面に運ばれるために、Mgが引き
続きドーピングされる。それ故、Mgのドーピングにより
ｐ型化合物半導体を形成しようとするときに、急峻なド
ーピング・プロファイルを得ることができないという問
題があった。
用いられていたが、亜鉛は拡散係数が大きいため、成長
中にベース領域からエミッタ領域への拡散を避けること
ができず、急峻なpn接合を得ることができないという問
題があった。分子線エピタキシャル法（MBE法）では、
１×1020cm-3程度までドーピングすることが可能で、か
つ、拡散係数の小さなBeが一般的に用いられているが、
OMVPE法では安全性の観点から、Beを用いることは困難
である。そのため、亜鉛に比べて拡散係数が５桁程度小
さいMgがドーパントとして検討されている。しかし、Mg
原料のビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Cp2M
g）やビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム（M
2Cp2Mg）は、室温状態の配管や反応管の内壁に吸着され
るため、反応管にMg原料の供給を開始しても、内壁への
吸着が飽和するまで、化合物半導体へのドーピング量が
一定にならず、また、Mg原料を反応管から排気管に切り
換えた後も、配管や反応管の内壁に吸着したMg原料が徐
々に脱離して基板結晶表面に運ばれるために、Mgが引き
続きドーピングされる。それ故、Mgのドーピングにより
ｐ型化合物半導体を形成しようとするときに、急峻なド
ーピング・プロファイルを得ることができないという問
題があった。
そのため、最近では炭素ドーピングが検討されてい
る。例えば、J.Appl.Phys.Vol.64,No.8,p.3975〜3979,
K.Saito et al.では、ガスソースMBE法によりIII族原料
によりトリメチルガリウム（TMGa）を、Ｖ族原料を金属
ヒ素を用いて1020cm-3程度の炭素ドーピングを行ってい
る。
る。例えば、J.Appl.Phys.Vol.64,No.8,p.3975〜3979,
K.Saito et al.では、ガスソースMBE法によりIII族原料
によりトリメチルガリウム（TMGa）を、Ｖ族原料を金属
ヒ素を用いて1020cm-3程度の炭素ドーピングを行ってい
る。
また、Appl.Phys.Lett.Vol.53,No.14,p.1317〜1319,
T.F.Kuech et al.では、有機金属気相成長法により、II
I族原料にTMGa、Ｖ族原料にTMAsを用い、成長圧力76Tor
rで、成長温度600℃で炭素ドープGaAsを成長するとき
に、炭素ドープ量の最高値が２×1019cm-3であったと報
告している。
T.F.Kuech et al.では、有機金属気相成長法により、II
I族原料にTMGa、Ｖ族原料にTMAsを用い、成長圧力76Tor
rで、成長温度600℃で炭素ドープGaAsを成長するとき
に、炭素ドープ量の最高値が２×1019cm-3であったと報
告している。
（発明が解決しようとする課題） 本発明者らは、OMVPE法において、TMGaとTMAsを原料
し、40Torr以下の成長圧力で炭素ドープGaAsを成長する
場合に、炭素のドーピング量が著しく向上し、成長圧力
10Torr、成長温度550℃の条件で１×1020cm-3の正孔濃
度が得られることを発見した。この方法を用いると急峻
な高濃度のｐ型層を形成することができる。
し、40Torr以下の成長圧力で炭素ドープGaAsを成長する
場合に、炭素のドーピング量が著しく向上し、成長圧力
10Torr、成長温度550℃の条件で１×1020cm-3の正孔濃
度が得られることを発見した。この方法を用いると急峻
な高濃度のｐ型層を形成することができる。
そこで、本発明者らは、この方法によりｐ−ｎ接合を
形成してその特性をＩ−Ｖ特性から評価した。通常は、
この種の接合では、成長温度を維持した状態でＶ族原料
ガスの供給を停止すると、エピタキシャル層から供給停
止したＶ族原料成分が蒸発してエピタキシャル層の品質
が劣化するため、成長を中断する間、ｐ型層のＶ族有機
金属原料ガスとｎ型層のＶ族水素化物原料ガスとを同時
に供給するのが普通である。しかし、この方法で２分間
両方のＶ族原料ガスを共存させると、ｐ−ｎ接合の特性
を示すｎ値は1.7と大きくなり、理想的な界面を示すｎ
値1.0から大きく離れる。
形成してその特性をＩ−Ｖ特性から評価した。通常は、
この種の接合では、成長温度を維持した状態でＶ族原料
ガスの供給を停止すると、エピタキシャル層から供給停
止したＶ族原料成分が蒸発してエピタキシャル層の品質
が劣化するため、成長を中断する間、ｐ型層のＶ族有機
金属原料ガスとｎ型層のＶ族水素化物原料ガスとを同時
に供給するのが普通である。しかし、この方法で２分間
両方のＶ族原料ガスを共存させると、ｐ−ｎ接合の特性
を示すｎ値は1.7と大きくなり、理想的な界面を示すｎ
値1.0から大きく離れる。
本発明は、上記の欠点を解消して、優れたｐ−ｎ接合
界面を有するIII−Ｖ族化合物半導体の気相成長法を提
供しようとするものである。
界面を有するIII−Ｖ族化合物半導体の気相成長法を提
供しようとするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、Ｖ族原料として有機金属化合物を用いて炭
素をドーピングするｐ型層と、Ｖ族原料として水素化物
を用いて成長するノンドープ層若しくはｎ型ドーピント
をさらに添加して成長するｎ型層とを積層するIII−Ｖ
族化合物半導体の有機金属気相成長法において、成長圧
力を１〜40Torrで、成長温度を625℃以下で成長させ、
ｐ型層と、ノンドープ層若しくはｎ型層との界面で成長
を中断し、前記Ｖ族原料の有機金属化合物と水素化物の
反応管への供給切換時に、０〜60秒間これらのガスの供
給を停止することを特徴とする気相成長法である。
素をドーピングするｐ型層と、Ｖ族原料として水素化物
を用いて成長するノンドープ層若しくはｎ型ドーピント
をさらに添加して成長するｎ型層とを積層するIII−Ｖ
族化合物半導体の有機金属気相成長法において、成長圧
力を１〜40Torrで、成長温度を625℃以下で成長させ、
ｐ型層と、ノンドープ層若しくはｎ型層との界面で成長
を中断し、前記Ｖ族原料の有機金属化合物と水素化物の
反応管への供給切換時に、０〜60秒間これらのガスの供
給を停止することを特徴とする気相成長法である。
（作用） TMGaとTMAsを原料に用いてGaAsにドーピングされる炭
素は、TMGa及びTMAsのメチル基の炭素がガリウム若しく
はヒ素と結合した形で、結晶中に取り込まれると考えら
れている。従来のTMGaとAsH3を原料とする場合には、As
H3が分解してできる水素原子がTMGaのメチル基と結合し
メタンとなるため、炭素がドーピングされにくいと考え
られていたが、実際には、この場合も一定量の炭素が結
晶中に取り込まれている。この反応をもう少し詳しくみ
ると、気相中でTMGaがAsH3から発生する水素原子と反応
して、メチル基が１つずつ外れて行き、モノメチルガリ
ウムの形でGaAs基板上に吸着され、最終的にガリウムと
炭素が結晶中に取り込まれると考えられる。従って、As
H3から発生する水素原子の濃度が高いほど炭素の取り込
みは少くなる。通常、AsH3を増やすと炭素の混入が少な
くなるのはこのためである。また、TMAsを原料とすると
きに、炭素が大量に結晶中に取り込まれのは、AsH3から
発生する水素原子が存在しないためと考えられる。ま
た、炭素のドーピング量は、成長温度が低いほど増加す
るが、低温ではTMGaやTMAsの分解が遅く、モノメチルガ
リウム、モノメチルヒ素の形で基板へ到達する確率が増
加するためと考えられる。
素は、TMGa及びTMAsのメチル基の炭素がガリウム若しく
はヒ素と結合した形で、結晶中に取り込まれると考えら
れている。従来のTMGaとAsH3を原料とする場合には、As
H3が分解してできる水素原子がTMGaのメチル基と結合し
メタンとなるため、炭素がドーピングされにくいと考え
られていたが、実際には、この場合も一定量の炭素が結
晶中に取り込まれている。この反応をもう少し詳しくみ
ると、気相中でTMGaがAsH3から発生する水素原子と反応
して、メチル基が１つずつ外れて行き、モノメチルガリ
ウムの形でGaAs基板上に吸着され、最終的にガリウムと
炭素が結晶中に取り込まれると考えられる。従って、As
H3から発生する水素原子の濃度が高いほど炭素の取り込
みは少くなる。通常、AsH3を増やすと炭素の混入が少な
くなるのはこのためである。また、TMAsを原料とすると
きに、炭素が大量に結晶中に取り込まれのは、AsH3から
発生する水素原子が存在しないためと考えられる。ま
た、炭素のドーピング量は、成長温度が低いほど増加す
るが、低温ではTMGaやTMAsの分解が遅く、モノメチルガ
リウム、モノメチルヒ素の形で基板へ到達する確率が増
加するためと考えられる。
ところで、前記のHBT構造を形成するために、Ｖ族原
料に有機金属化合物を用いてｐ型層を成長させ、次い
で、Ｖ族水素化物を用いてノンドープ層を成長させる
か、Si等のｎ型ドーパントを添加してｎ型層を成長させ
て多層構造のｐ−ｎ接合を形成する。そして、高濃度の
炭素ドープｐ型層を成長するためには、成長温度を通常
の成長より低くする必要があり、炭素ドープｐ型層の前
後で成長を中断して、ノンドープ層若しくはｎ型層の成
長温度に調整し、原料ガスの切り換えを行う。この中断
の間も、成長温度及び成長圧力に準じた状態にあるた
め、エピタキシャル層から蒸気圧の高いＶ族成分が蒸発
する虞れがあり、これを防ぐために、Ｖ族有機金属化合
物とＶ族水素化物を中断中に一旦同時に反応管に導入す
ることが、普通であった。しかし、上記のように、両方
の原料ガスを共存させる時間を２分間としても、ｎ値は
1.7と極めて大きな値を示し、ｎ値1.0の理想的なp/n界
面から程遠いものであった。
料に有機金属化合物を用いてｐ型層を成長させ、次い
で、Ｖ族水素化物を用いてノンドープ層を成長させる
か、Si等のｎ型ドーパントを添加してｎ型層を成長させ
て多層構造のｐ−ｎ接合を形成する。そして、高濃度の
炭素ドープｐ型層を成長するためには、成長温度を通常
の成長より低くする必要があり、炭素ドープｐ型層の前
後で成長を中断して、ノンドープ層若しくはｎ型層の成
長温度に調整し、原料ガスの切り換えを行う。この中断
の間も、成長温度及び成長圧力に準じた状態にあるた
め、エピタキシャル層から蒸気圧の高いＶ族成分が蒸発
する虞れがあり、これを防ぐために、Ｖ族有機金属化合
物とＶ族水素化物を中断中に一旦同時に反応管に導入す
ることが、普通であった。しかし、上記のように、両方
の原料ガスを共存させる時間を２分間としても、ｎ値は
1.7と極めて大きな値を示し、ｎ値1.0の理想的なp/n界
面から程遠いものであった。
本発明者らは、この現象を、Ｖ族有機金属化合物とＶ
族水素化物が反応管内に共存するため、なんらかの蒸気
圧の低い化合物若しくはヒ素が界面に析出してｎ値を大
きくすると考えた。そこで、p/n界面での成長中断の際
に、Ｖ族有機金属化合物とＶ族水素化物の共存する時間
を変化させ、また、両方の原料ガスの供給を停止する時
間を変化させてp/n接合を形成したところ、停止時間を
０〜60秒という短時間に設定するときに、ｎ値が1.0〜
1.3という極めて良好な値を示す領域が存在することを
見いだした。
族水素化物が反応管内に共存するため、なんらかの蒸気
圧の低い化合物若しくはヒ素が界面に析出してｎ値を大
きくすると考えた。そこで、p/n界面での成長中断の際
に、Ｖ族有機金属化合物とＶ族水素化物の共存する時間
を変化させ、また、両方の原料ガスの供給を停止する時
間を変化させてp/n接合を形成したところ、停止時間を
０〜60秒という短時間に設定するときに、ｎ値が1.0〜
1.3という極めて良好な値を示す領域が存在することを
見いだした。
なお、ｎ値とは、理想係数であって、次式で表すこと
ができる。
ができる。
If〜exp（qVf/nkT） 但し、If:順方向電流 Vf:順方向電圧 q:電荷量 k:ボルツマン定数 T:温度 この式は経験式であり、ｎは１から２の範囲の値を取
り、ｎ＝１の場合は拡散電流が主であり、ｎ＝２の場合
には再結合電流が主となる。HBTに必要な急峻なpn接合
には、再結合電流成分があってはならず、拡散電流が主
となる必要がある。このように、ｎ値は、pn接合を評価
するために用いられる。
り、ｎ＝１の場合は拡散電流が主であり、ｎ＝２の場合
には再結合電流が主となる。HBTに必要な急峻なpn接合
には、再結合電流成分があってはならず、拡散電流が主
となる必要がある。このように、ｎ値は、pn接合を評価
するために用いられる。
なお、実験的には、Ｉ−Ｖ測定から次式を用いてｎ値
を求めることができる。
を求めることができる。
ｎ＝（q/kT）If（dVf/dIf） （実施例１） 反応管内の成長圧力を10Torrに保ち、予め、反応管内
にAsH3を流した状態で、半絶縁性GaAs基板を成長温度65
0℃まで加熱した後、TMGaとシラン（SiH4）を反応管へ
導入し、ｎ型GaAsエピタキシャル層の成長を開始した。
この際、AsH3とTMGaのモル比を45とし、TMGaの流量を6.
7ml/minとして、エピタキシャル層の厚さが１μｍとな
るまで成長させた。その後、TMGaを排気管に切り換え、
AsH3は反応管に流したままで基板温度を550℃まで下げ
た。この後、次の５通りの成長を行った。
にAsH3を流した状態で、半絶縁性GaAs基板を成長温度65
0℃まで加熱した後、TMGaとシラン（SiH4）を反応管へ
導入し、ｎ型GaAsエピタキシャル層の成長を開始した。
この際、AsH3とTMGaのモル比を45とし、TMGaの流量を6.
7ml/minとして、エピタキシャル層の厚さが１μｍとな
るまで成長させた。その後、TMGaを排気管に切り換え、
AsH3は反応管に流したままで基板温度を550℃まで下げ
た。この後、次の５通りの成長を行った。
（Ａ）成長温度が550℃で安定したところでTMAsを反応
管へ導入し、10分後にAsH3を排気管に切り換え、次にTM
Gaを反応管に導入し炭素ドープｐ型GaAsを厚さ１μｍに
成長させた。その後、TMGaとシランを排気管に切り換
え、基板温度を室温に戻して成長を終了した。
管へ導入し、10分後にAsH3を排気管に切り換え、次にTM
Gaを反応管に導入し炭素ドープｐ型GaAsを厚さ１μｍに
成長させた。その後、TMGaとシランを排気管に切り換
え、基板温度を室温に戻して成長を終了した。
（Ｂ）成長温度が550℃で安定したところでTMAsを反応
管へ導入し、２分後にAsH3を排気管に切り換え、次にTM
Gaを反応管に導入し炭素ドープｐ型GaAsを厚さ１μｍに
成長させた。その後、TMGaを排気管に切り換え、基板温
度を室温に戻して成長を終了した。
管へ導入し、２分後にAsH3を排気管に切り換え、次にTM
Gaを反応管に導入し炭素ドープｐ型GaAsを厚さ１μｍに
成長させた。その後、TMGaを排気管に切り換え、基板温
度を室温に戻して成長を終了した。
（Ｃ）成長温度が550℃で安定したところでTMAsを反応
管へ導入するのと同時にAsH3を排気管に切り換え、次に
TMGaを反応管に導入し炭素ドープｐ型GaAsを厚さ１μｍ
に成長させた。その後、TMGaを排気管に切り換え、基板
温度を室温に戻して成長を終了した。
管へ導入するのと同時にAsH3を排気管に切り換え、次に
TMGaを反応管に導入し炭素ドープｐ型GaAsを厚さ１μｍ
に成長させた。その後、TMGaを排気管に切り換え、基板
温度を室温に戻して成長を終了した。
（Ｄ）成長温度が550℃で安定したところでAsH3を排気
管に切り換え、30秒後にTMAsを反応管に導入し、次にTM
Gaを反応管に導入し炭素ドープｐ型GaAsを厚さ１μｍに
成長させた。その後、TMGaを排気管に切り換え、基板温
度を室温に戻して成長を終了した。
管に切り換え、30秒後にTMAsを反応管に導入し、次にTM
Gaを反応管に導入し炭素ドープｐ型GaAsを厚さ１μｍに
成長させた。その後、TMGaを排気管に切り換え、基板温
度を室温に戻して成長を終了した。
（Ｅ）成長温度が550℃で安定したところでAsH3を排気
管に切り換え、１分後にTMAsを反応管に導入し、次にTM
Gaを反応管に導入し炭素ドープｐ型GaAsを厚さ１μｍに
成長させた。その後、TMGaを排気管に切り換え、基板温
度を室温に戻して成長を終了した。
管に切り換え、１分後にTMAsを反応管に導入し、次にTM
Gaを反応管に導入し炭素ドープｐ型GaAsを厚さ１μｍに
成長させた。その後、TMGaを排気管に切り換え、基板温
度を室温に戻して成長を終了した。
上記Ａ〜Ｅの５試料のｐ層とｎ層にそれぞれAuとAuGe
Niの電極を形成し、合金化してオーミック電極を形成
し、順方向のＩ−Ｖ特性を測定してｎ値を求めた。第１
表に測定結果を示す。
Niの電極を形成し、合金化してオーミック電極を形成
し、順方向のＩ−Ｖ特性を測定してｎ値を求めた。第１
表に測定結果を示す。
以上の結果から、p/n界面でのTMAaとAsH3が反応管内
で共存しない時間が、０分〜１分の場合にｎ値は1.0〜
1.3と極めて小さく、良好な界面を形成することができ
た。なお、１分を越える場合、界面の状態が劣化するの
は、エピタキシャル層からAsが蒸発することに起因する
ものと思われる。
で共存しない時間が、０分〜１分の場合にｎ値は1.0〜
1.3と極めて小さく、良好な界面を形成することができ
た。なお、１分を越える場合、界面の状態が劣化するの
は、エピタキシャル層からAsが蒸発することに起因する
ものと思われる。
（実施例２） 反応管内の圧力を10Torrに保ち、予め、反応管内にAs
H3を流した状態で、半絶縁性GaAs基板を成長温度650℃
まで加熱した後、TMGaとSiH4を反応管へ導入し、ｎ型Ga
Asエピタキシャル層の成長を開始した。この際、AsH3と
TMGaのモル比を45とし、TMGaの流量を6.7ml/minとし
て、エピタキシャル層の厚さが１μｍとなるまで成長さ
せた。その後、TMGaを排気管に切り換え、AsH3は反応管
に流したままで基板温度を550℃まで下げた。基板温度
が安定してから、AsH3を排気管に切り換え、30秒後TMAs
を反応管に導入し、次にTMGaを反応管に導入して厚さ0.
15μｍの炭素ドープ型GaAsエピタキシャル層を成長させ
た。その後、TMGaを排気管に切り換えて成長を中断し、
続いて、TMAaを排気管に切り換え、30秒後にAsH3を反応
管に導入し、基板温度を650℃まで上げた。基板温度が
安定してからTMGaとSiH4を反応管に導入し、ｎ型GaAsエ
ピタキシャル層を１μｍ成長させた。最後に、TMGaとSi
H4を排気管に切り換えて基板温度を室温に戻して成長を
終了した。
H3を流した状態で、半絶縁性GaAs基板を成長温度650℃
まで加熱した後、TMGaとSiH4を反応管へ導入し、ｎ型Ga
Asエピタキシャル層の成長を開始した。この際、AsH3と
TMGaのモル比を45とし、TMGaの流量を6.7ml/minとし
て、エピタキシャル層の厚さが１μｍとなるまで成長さ
せた。その後、TMGaを排気管に切り換え、AsH3は反応管
に流したままで基板温度を550℃まで下げた。基板温度
が安定してから、AsH3を排気管に切り換え、30秒後TMAs
を反応管に導入し、次にTMGaを反応管に導入して厚さ0.
15μｍの炭素ドープ型GaAsエピタキシャル層を成長させ
た。その後、TMGaを排気管に切り換えて成長を中断し、
続いて、TMAaを排気管に切り換え、30秒後にAsH3を反応
管に導入し、基板温度を650℃まで上げた。基板温度が
安定してからTMGaとSiH4を反応管に導入し、ｎ型GaAsエ
ピタキシャル層を１μｍ成長させた。最後に、TMGaとSi
H4を排気管に切り換えて基板温度を室温に戻して成長を
終了した。
成長した第１層（ｎ）、第２層（ｐ）、第３層（ｎ）
各々にAuGeNi、Au、AuGeNiの電極を蒸着し、合金化して
オーミック電極を形成し、順方向のＩ−Ｖ特性を測定
し、ｎ値を求めた。その結果、n/p、p/nのいずれかの界
面でもｎ値は1.0であり、良好な界面を形成しているこ
とが分かった。
各々にAuGeNi、Au、AuGeNiの電極を蒸着し、合金化して
オーミック電極を形成し、順方向のＩ−Ｖ特性を測定
し、ｎ値を求めた。その結果、n/p、p/nのいずれかの界
面でもｎ値は1.0であり、良好な界面を形成しているこ
とが分かった。
（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することにより、Ｖ族原
料として有機金属化合物を用いた炭素ドープｐ型層とＶ
族原料として水素化物を用いたアンドープ層又はｎ型層
を積層する場合に、p/n又はn/p界面で成長を中断し、Ｖ
族原料を切り換えるときに、Ｖ族有機金属化合物とＶ族
水素化物が反応管内に共存しない時間を設けることによ
り、界面の特性を理想的な状態にすることができた。
料として有機金属化合物を用いた炭素ドープｐ型層とＶ
族原料として水素化物を用いたアンドープ層又はｎ型層
を積層する場合に、p/n又はn/p界面で成長を中断し、Ｖ
族原料を切り換えるときに、Ｖ族有機金属化合物とＶ族
水素化物が反応管内に共存しない時間を設けることによ
り、界面の特性を理想的な状態にすることができた。
第１図はHBTの模式図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−143810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−220916（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−259524（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−282194（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/205
Claims (4)
- 【請求項１】Ｖ族原料として有機金属化合物を用いて炭
素をドーピングするｐ型層と、Ｖ族原料として水素化物
を用いて成長するノンドープ層若しくはｎ型ドーピント
をさらに添加して成長するｎ型層とを積層するIII−Ｖ
族化合物半導体の有機金属気相成長法において、成長圧
力を１〜40Torrで、成長温度を625℃以下で成長させ、
ｐ型層と、ノンドープ層若しくはｎ型層との界面で成長
を中断し、前記Ｖ族原料の有機金属化合物と水素化物の
反応管への供給切換時に、０〜60秒間これらのガスの供
給を停止することを特徴とする気相成長法。 - 【請求項２】前記III−Ｖ族化合物半導体の１つがGaAs
であり、前記III族原料がトリメチルガリウム又はトリ
エチルガリウムであり、前記Ｖ族有機金属化合物がトリ
メチルヒ素であり、かつ、前記Ｖ族水素化物がアルシン
であることを特徴とする請求項（１）記載の気相成長
法。 - 【請求項３】前記III−Ｖ族化合物半導体の１つがAlGaA
sであり、前記III族原料がトリメチルガリウム又はトリ
エチルガリウム、及び、トリメチルアルミニウムであ
り、前記Ｖ族有機金属化合物がトリメチルヒ素であり、
かつ、前記Ｖ族水素化物がアルシンであることを特徴と
する請求項（１）又は（２）記載の気相成長法。 - 【請求項４】前記ｎ型ドーパントとして、シリコン、硫
黄、セレン及びテルルの群から選択された１種以上の元
素を使用することを特徴とする請求項（１）〜（３）の
いずれか１項記載の気相成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2714290A JP2936617B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 化合物半導体結晶の気相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2714290A JP2936617B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 化合物半導体結晶の気相成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03232220A JPH03232220A (ja) | 1991-10-16 |
| JP2936617B2 true JP2936617B2 (ja) | 1999-08-23 |
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ID=12212802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2714290A Expired - Fee Related JP2936617B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 化合物半導体結晶の気相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2936617B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2781097B2 (ja) * | 1992-01-30 | 1998-07-30 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR100271041B1 (ko) * | 1997-11-05 | 2000-11-01 | 구본준, 론 위라하디락사 | 액정표시장치의 기판의 제조방법 및 액정표시장치의 기판의 구조(substrate of a siquid crystal display and method of manufacturing the same) |
-
1990
- 1990-02-08 JP JP2714290A patent/JP2936617B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03232220A (ja) | 1991-10-16 |
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