JP3224057B2 - 炭素添加半導体結晶の成長方法 - Google Patents

炭素添加半導体結晶の成長方法

Info

Publication number
JP3224057B2
JP3224057B2 JP24674093A JP24674093A JP3224057B2 JP 3224057 B2 JP3224057 B2 JP 3224057B2 JP 24674093 A JP24674093 A JP 24674093A JP 24674093 A JP24674093 A JP 24674093A JP 3224057 B2 JP3224057 B2 JP 3224057B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
raw material
gas
arsenic
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP24674093A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07106252A (ja
Inventor
拡樹 香田
一実 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP24674093A priority Critical patent/JP3224057B2/ja
Publication of JPH07106252A publication Critical patent/JPH07106252A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3224057B2 publication Critical patent/JP3224057B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、気相成長方法における
化合物半導体結晶への炭素不純物添加を行う炭素添加半
導体結晶の成長方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】GaAs系ヘテロ接合トランジスタのベ
ース層に用いるp型GaAsやp型AlGaAsのp型
不純物としては、亜鉛,マグネシウム,ベリリウムが用
いられている。
【0003】亜鉛は、拡散定数が大きいことやメモリ効
果を持つことなどにより急峻な不純物濃度分布を得るこ
とが難しい。マグネシウムは、キャリア濃度の飽和やメ
モリ効果を持つことなどの問題がある。ベリリウムは、
低拡散定数であるが、高濃度添加時の異常拡散や高電流
密度通電時の通電拡散などにより素子特性の劣化を生じ
る。
【0004】一方、炭素不純物はこれらの問題解決に有
効なp型不純物として注目されてきた。
【0005】高速動作が期待できるInP系ヘテロ接合
トランジスタのベース層に用いるp型InGaAsの場
合も、p型不純物として亜鉛,マグネシウム,ベリリウ
ムなどが用いられているため、p型GaAsやAlGa
Asと同様な問題を持っている。InGaAs中の炭素
は当初n型と思われていたが、S.A.Stockmanらの報告
(J.Electronic Materials, Vol.21,No.12,1992,p.111
1)やG.E.Stillmanらの報告(Inst.Phys.Conf.Ser.No12
9, P.687,1993)のようにp型になることは明確であ
る。
【0006】このようなことから、GaAsやAlGa
AsやInGaAsの炭素不純物は拡散定数が小さい、
高濃度添加が可能、活性化率がほぼ100%、メモリ効
果がない、異常拡散や通常拡散が見られない、などの特
徴をもつ新しいp型不純物として注目され、種々の炭素
添加半導体結晶の成長方法が提案され始めた。
【0007】III 族原料として主炭素混入源となるトリ
メチルガリウムを用い、V族原料のトリメチルひ素から
メチル基ガスを供給してトリメチルガリウムの「ガリウ
ム−炭素」結合の分解反応の進行を抑制し、このメチル
基ガスの供給量により炭素添加量を制御するような炭素
添加半導体結晶の成長方法の場合、トリメチルひ素はA
sとメチル基の両方の供給源となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、高温成長に
おいては成長表面からAsが解離しやすくなり、結晶性
が劣化しやすい問題がある。トリメチルひ素は熱分解し
にくいため、流量を増加してもAs分圧はそれほど高く
ならない。アルシンは熱分解しやすく、As分圧を高め
るのに有効であるが、アルシンの分解により発生した活
性水素は、主炭素源の「ガリウム−炭素」結合の分解反
応を促進させる作用があり、炭素濃度が減少してしまう
問題があった。
【0009】このようなことから、600℃以上の高温
での高炭素濃度添加半導体の成長において、メチル基ガ
スの制御とAs分圧の制御を個別にできる方法の開発が
強く望まれていた。
【0010】本発明の目的は、600℃以上の高温での
高炭素濃度添加半導体成長において、炭素濃度制御に重
要なメチル基ガスの制御と、結晶表面荒れの防止に有効
なAs分圧の制御を個別に制御できる成長方法を提供す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる炭素添加
半導体結晶の成長方法は、III 族原料として母結晶構成
元素を含み、かつ主炭素混入源となりうるIII 族原料を
用い、V族原料に主炭素混入源であるIII 族原料の「母
結晶元素−炭素」結合の分解反応を抑制するメチル基を
有するガスを用い、さらに、メチル基制御用原料として
トリメチルひ素を用い、ひ素圧制御用原料としてトリエ
チルひ素を用いるものである
【0012】
【0013】
【0014】
【作用】本発明においては、メチル基ガスの供給とメチ
ル基ガスの制御により主炭素源となる母結晶構成原料の
「母結晶元素−炭素結合」の分解反応の進行を抑制する
ことによって、高炭素濃度結晶を成長させる成長方法に
おいて、メチル基ガスの制御とAs分圧の制御を個別に
【0015】従来の炭素添加結晶成長法では、メチル基
ガスの制御とAs分圧の制御を個別に行うことはできな
かった。そのため、炭素の添加法と結晶表面からのAs
の解離防止法は、ともに成長温度の低温化だけであり、
本発明の炭素添加半導体結晶の成長法とは、メチル基と
As分圧の制御方法が異なる。
【0016】
【実施例】本発明は気相成長法であれば実施可能であ
り、ここでは最も工業的であるメタルオーガニックベー
パーフェイズエピタキシー法(一般にMOVPE法と略
記)により行った場合について詳細に説明する。なお、
モレキュラービームエピタキシー法(一般にMBE法と
略記)や、メタルオーガニクモレキュラービームエピタ
キシー法(一般にMOMBE法と略記)や、ケミカルビ
ームエピタキシー法(一般にCBE法と略記)などの気
相成長法でも、本発明は実施できることは説明を要しな
い。
【0017】図1に本発明を実施するためのMOVPE
法による薄膜成長装置の概略図を示す。図1で、1は反
応管、2は薄膜成長用基板、3は基板載置台、4は基板
加熱用の高周波コイル、5は原料ガス等の供給口、6は
原料ガス等の排気口、7−1はトリメチルガリウム入り
のボンベ、7−2はトリメチルインジウム入りのボン
ベ、7−3はトリメチルアルミニウム入りのボンベ、7
−4はターシャリブチルアルシン入りのボンベ、7−5
はトリエチルひ素入りのボンベ、8はトリメチルひ素入
りのボンベ、9はトリメチルアンチモン入りのボンベ、
10は原料ガスをバブリングして搬送する水素ガスライ
ン、11はメタンガスボンベ、12はメタンガスのクラ
ッキング装置、7−1a,7−2a,7−3a,7−4
a,7−5a,8a,9aおよび11aはボンベの開閉
用バルブ(以下、単にバルブという)を示す。なお、7
−1〜7−5,8,9,11は以下、原料ボンベとい
う。 〔参考例〕 本発明の参考例として炭素添加GaAs結晶の場合につ
いて説明する。原料に主炭素混入源のトリメチルガリウ
ムと、主メチル基供給源のトリメチルひ素と、ひ素分圧
制御用のターシャリブチルアルシンを用いた。原料ボン
ベ7−4と原料ボンベ8のバルブ7−4aと8aを開
け、水素ガスをトリメチルひ素原料とターシャリブチル
アルシン原料中にバブリングさせてトリメチルひ素とタ
ーシャリブチルアルシンの原料ガスを反応管1内に送
る。次に、原料ボンベ7−1のバルブ7−1aを開け、
水素ガスをトリメチルガリウム中にバブリングさせてト
リメチルガリウムの原料ガスを反応管1内に送り、炭素
添加GaAs薄膜を形成する。成長温度は650℃で、
炭素濃度が6x1019原子/cm 3 になるようにト
リメチルガリウムとトリメチルひ素の流量を、V/III
比にして70に固定した。ターシャリブチルアルシンの
流量は、ターシャリブチルアルシンとトリメチルひ素の
比にして1から100まで変化させた。
【0018】図2は、本発明の第1の実施例の実験結果
を示すもので、炭素添加GaAs結晶の表面欠陥密度と
ターシャリブチルアルシン流量の関係を示す。図2から
As解離を反映している表面欠陥密度は、ターシャリブ
チルアルシン供給量に比例して減少することがわかる。
供給量比が1の場合は、供給しない場合と同程度の表面
欠陥濃度であるが、供給量比が40以上では、検出限界
以下の50個/cm2以下になっており、良好な表面が
得られた。なお、炭素濃度はターシャリブチルアルシン
を加えても変化しなかった。
【0019】これらの結果から、ターシャリブチルアル
シンの供給は高温における炭素添加GaAs結晶の表面
からのAs解離抑制に効果があることが明らかなった。
【0020】トリメチルガリウムとトリメチルアルミニ
ウムとトリメチルひ素とターシャリブチルアルシンを用
いた炭素添加AlGaAs結晶の場合も、ターシャリブ
チルアルシンの供給効果はGaAsの場合と同様であり
説明を要しない。 〔実施例〕 本発明は上記参考例におけるターシャリブチルアルシン
に代えてトリエチルひ素を用いたものに相当する。以下
実施例として炭素添加GaAs結晶の場合について説明
する。原料に主炭素混入源のトリメチルガリウムと、主
メチル基供給源のトリメチルひ素と、As分圧制御用の
トリエチルひ素を用いた。原料ボンベ7−5と原料ボン
ベ8のバルブ7−5aと8aを開け、水素ガスをトリエ
チルひ素原料とトリメチルひ素原料中にバブリングさせ
てトリエチルひ素とトリメチルひ素の原料ガスを反応管
1内に送る。次に、原料ボンベ7−1のバルブ7−1a
を開け、水素ガスをトリメチルガリウム中にバブリング
させてトリメチルガリウムの原料ガスを反応管1内に送
り、炭素添加GaAs薄膜を形成する。成長温度は65
0℃で、炭素濃度が6x1019原子/cm 3 になる
ようにトリメチルガリウムとトリメチルひ素の流量を、
V/III 比にして70に固定した。トリエチルひ素の流
量は、トリエチルひ素とトリメチルひ素の比にして1か
ら100まで変化させた。
【0021】As解離を反映している表面欠陥密度は、
トリメチルひ素の供給量に比例して減少した。供給量比
が1の場合は、供給しない場合と同程度の表面欠陥濃度
であるが、供給量比が40以上では、検出限界以下の5
0個/cm 2 以下になっており、良好な表面が得られ
た。なお、炭素濃度はトリエチルひ素を加えても変化し
なかった。
【0022】これらの結果から、トリエチルひ素の供給
は高温における炭素添加GaAs結晶の表面からのAs
解離抑制に効果があることが明らかになった。
【0023】トリメチルガリウムとトリメチルアルミニ
ウムとトリメチルひ素とトリエチルひ素を用いた炭素添
加AlGaAs結晶の場合も、トリエチルひ素の供給効
果はGaAsの場合と同様であり説明を要しない。
【0024】トリメチルガリウムとトリメチルインジウ
ムとトリメチルひ素とトリエチルひ素を用いた炭素添加
InGaAs結晶の場合も、トリエチルひ素の供給効果
はGaAsの場合と同様であり説明を要しない。
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による炭素
添加半導体結晶の成長方法では、III族元素を供給する
原料として、半導体結晶を構成するIII 族原子および炭
素原子を結晶に供給するガスを用い、V族元素を供給す
る原料として、メチル基を有するガスを用い、メチル基
制御用原料としてトリメチルひ素を用い、ひ素圧制御用
原料としてトリエチルひ素を用いるので、炭素濃度を制
御したままV族元素を供給する原料としてのメチル素を
有するガスの分圧の制御が可能であるから、方面欠陥の
ない高炭素濃度結晶が実現できる。これをヘテロ接合ト
ランジスタのベース層に応用した場合は高品質な抵抗ベ
ース層が容易に制作できるため、デバイスの高性能化が
達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための薄膜製造装置の概略図
である。
【図2】本発明による炭素添加GaAs中のターシャリ
ブチルアルシン流量と表面欠陥密度の関係を示す図であ
る。
【符号の説明】 1 反応管 2 薄膜成長用基板 3 基板載置台 4 高周波コイル 5 原料ガス等の供給口 6 原料ガス等の排気口 7−1 トリメチルガリウムボンベ 7−2 トリメチルインジウムボンベ 7−3 トリメチルアルミニウムボンベ 7−4 ターシャリブチルアルシンボンベ 7−5 トリエチルひ素ボンベ 7−1a トリメチルガリウムボンベ開閉用バルブ 7−2a トリメチルインジウムボンベ開閉用バルブ 7−3a トリメチルアルミニウムボンベ開閉用バルブ 7−4a ターシャリブチルアルシンボンベ開閉用バル
ブ 7−5a トリエチルひ素ボンベ開閉用バルブ 8 トリメチルひ素ボンベ 8a トリメチルひ素ボンベ開閉用バルブ 9 トリメチルアンチモンボンベ 9a トリメチルアンチモンボンベ開閉用バルブ 10 水素ガスライン 11 メタンガスボンベ 11a メタンガスボンベ開閉用バルブ 12 クラッキング装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気相成長法による炭素添加III ・V族半
    導体の結晶成長方法であって、 III 族元素を供給する原料として、半導体結晶を構成す
    るIII 族原子および炭素原子を結晶に供給するガスを用
    い、 V族元素を供給する原料として、メチル基を有するガス
    を用い、メチル基制御用原料としてトリメチルひ素を用
    い、ひ素圧制御用原料としてトリエチルひ素を用いるこ
    とを特徴とする炭素添加半導体結晶の成長方法。
JP24674093A 1993-10-01 1993-10-01 炭素添加半導体結晶の成長方法 Expired - Fee Related JP3224057B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24674093A JP3224057B2 (ja) 1993-10-01 1993-10-01 炭素添加半導体結晶の成長方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24674093A JP3224057B2 (ja) 1993-10-01 1993-10-01 炭素添加半導体結晶の成長方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07106252A JPH07106252A (ja) 1995-04-21
JP3224057B2 true JP3224057B2 (ja) 2001-10-29

Family

ID=17152950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24674093A Expired - Fee Related JP3224057B2 (ja) 1993-10-01 1993-10-01 炭素添加半導体結晶の成長方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3224057B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113136616B (zh) * 2021-03-29 2022-02-08 大庆溢泰半导体材料有限公司 一种生长半绝缘砷化镓单晶的掺碳装置及掺碳方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07106252A (ja) 1995-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2789861B2 (ja) 有機金属分子線エピタキシャル成長方法
JP3224057B2 (ja) 炭素添加半導体結晶の成長方法
JP3189061B2 (ja) 化合物半導体装置の製造方法
JP3013992B2 (ja) 化合物半導体結晶の成長方法
JP2773849B2 (ja) 気相の成長方法及び光励起気相成長装置
JP2587624B2 (ja) 化合物半導体のエピタキシヤル結晶成長方法
JP2739778B2 (ja) 3−5族化合物半導体の選択成長方法
JP4768773B2 (ja) 薄膜形成装置および薄膜形成方法
JP2861192B2 (ja) 化合物半導体結晶の気相成長法
JP2936620B2 (ja) 化合物半導体結晶の気相成長法
JPH0590160A (ja) 結晶成長方法
JP3430621B2 (ja) Iii−v族化合物半導体結晶成長方法
JPH0766136A (ja) Iii −v族化合物半導体のエピタキシャル成長方法
JP2861199B2 (ja) 化合物半導体結晶の気相成長法
JP3408419B2 (ja) Iii−v族化合物半導体の成長方法及びヘテロ接合バイポーラトランジスタ
JP2000124444A (ja) 半導体装置及びエピタキシャルウェハ
JP2003318185A (ja) 化合物半導体ウェーハの製造方法及び化合物半導体素子
JPH07247196A (ja) 化合物半導体の結晶成長法
JP2000260719A (ja) 結晶成長方法および半導体装置製造方法
JPH06326042A (ja) 炭素添加化合物半導体の結晶成長方法
JPH07326576A (ja) 3−5族化合物半導体の薄膜成長方法
JPH07254564A (ja) 気相エピタキシャル成長法
JPH05347255A (ja) 化合物半導体装置の製造方法
JPH07169699A (ja) 有機金属気相成長方法
JPH0697076A (ja) 薄膜の気相成長法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070824

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080824

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080824

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090824

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090824

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100824

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees