JP3424315B2 - Ｉｉｉ−ｖ族化合物混晶半導体薄膜の気相成長方法 - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物混晶半導体薄膜の気相成長方法Info
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- JP3424315B2 JP3424315B2 JP06733194A JP6733194A JP3424315B2 JP 3424315 B2 JP3424315 B2 JP 3424315B2 JP 06733194 A JP06733194 A JP 06733194A JP 6733194 A JP6733194 A JP 6733194A JP 3424315 B2 JP3424315 B2 JP 3424315B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩ
ｎＡｓ等の、III 族元素としてＡｌと他の元素を含有す
るIII-Ｖ族化合物混晶半導体薄膜の有機金属気相成長方
法に関する。 【０００２】 【従来の技術】有機金属気相成長法（以下、ＯＭＶＰＥ
法という）は、有機金属化合物と金属水素化物を反応炉
中で熱分解することにより、基板上に薄膜単結晶を成長
する方法である。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基板の作製に用いられている。
ヘテロ接合デバイスの中でもＨＢＴ（ヘテロ・バイポー
ラ・トランジスタ）は超高速で動作するため、盛んに開
発されている。 【０００３】ＨＢＴの構造は、図３に示すように、ｎ+
−ＧａＡｓのコレクタ、ｐ+ −ＡｌＧａＡｓのベース、
ｎ−ＡｌＧａＡｓのエミッタから構成されている。そし
て、ＨＢＴの特性は、ベース層の正孔濃度が高いほど、
高い特性が得られる。また、エミッタ側からコレクタ側
に向けてベース層中のＡｌ組成を傾斜させることによ
り、さらに高速動作が可能になる。 【０００４】従来、ＯＭＶＰＥ法では、ｐ型ドーパント
としてＺｎが用いられていたが、Ｚｎ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に拡散し
てしまい、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。 【０００５】また、ＭＢＥ法では、拡散係数の小さなＢ
ｅが一般に用いられ、１×１０20ｃｍ-3程度まで高濃度
にドーピングすることが可能であるが、ＯＭＶＰＥ法で
は、安全性の問題から、Ｂｅを用いることは困難であ
る。さらに、Ｚｎに比べて拡散係数が５桁小さいＭｇの
ドーピングも検討されているが、Ｍｇ原料のビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）やビスメチ
ルシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍ２Ｃｐ２Ｍ
ｇ）は、配管及び反応管に吸着しやすいため、急峻なド
ーピング・プロファイルを形成することが難しい。 【０００６】そこで、最近は炭素ドーピングが検討され
ている。例えば、K. Saito等はJ.Appl.Phys.,Vol.64,N
o.8,p3975〜3979において、ガスソースＭＢＥ法でIII
族元素にＴＭＧａを、Ｖ族原料に金属砒素を用いること
により、１０20ｃｍ-3台のＣドーピングを行ったと報告
し、T.F.Kuech 等はAppl.Phys.Lett.,Vol.53,No.14,p13
17〜1319において、成長圧力７６ＴｏｒｒでIII 族原料
にＴＭＧａを、Ｖ族原料にＴＭＡｓを用いることによ
り、１０19ｃｍ-3のＣドーピングを行ったと報告してい
る。 【０００７】そして、本発明者等は、特開平3 ─208890
号公報で、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＴＭＡｓ、ＡｓＨ3 を
用いてＯＭＶＰＥ法によりＣドープＡｌＧａＡｓ混晶を
成長するときに、ＡｓＨ3 の流量を調節することにより
Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ層のＣドーピング量を１．２×１
０20ｃｍ-3から２．２×１０19ｃｍ-3の範囲で制御する
ことができたと報告した。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】これらのＯＭＶＰＥ法
でＣドープＡｌＧａＡｓを成長する場合、Ａｌx Ｇａ1-
x Ａｓの混晶比を制御するためには、ＴＭＧａとＴＭＡ
ｌの流量比の調節によっていた。しかし、例えば傾斜型
ベースを有するＨＢＴのように非常に薄い（＜１００ｎ
ｍ）領域でＡｌ組成を変化させる場合には、ＴＭＡｌの
流量が少ないため、流量コントローラの制御どおりにエ
ピタキシャル成長層中のＡｌ組成が変化しないという問
題がある。 【０００９】そこで、本発明では、上記の問題を解消
し、III 族元素としてＡｌと他の元素を含有するIII-Ｖ
族化合物混晶半導体薄膜の有機金属気相成長方法におい
て、Ａｌ組成の精密な制御を可能とした気相成長方法を
提供しようとするものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、III族元素と
してＡｌと他の元素を含有するIII−V族化合物混晶半導
体薄膜の有機金属気相成長方法において、V族有機金属
化合物に添加するV族水素化物の流量を調節することに
より、Ａｌの混晶比を制御して、前記III−V族混晶半導
体薄膜中のＡｌの含有量を前記混晶半導体薄膜の厚み方
向に対して傾斜させ、及び／又は段階的に変化させるこ
とを特徴とするIII−V族化合物混晶半導体薄膜の有機金
属気相成長方法である。 【００１１】本発明で使用されるIII 族有機金属原料と
しては、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチル
ガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）、トリメ
チルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルインジウム
（ＴＥＩｎ）などを挙げることができる。 【００１２】また、本発明で使用されるＶ族有機金属原
料としては、トリメチル砒素（ＴＭＡｓ）、トリエチル
砒素（ＴＥＡｓ）、ターシャリーブチル砒素（ｔＢＡ
ｓ）などを挙げることができ、砒素の水素化物としては
アルシン（ＡｓＨ3 ）がある。そして、本発明の成長温
度は６５０℃以下が好ましく、成長圧力は４０Ｔｏｒｒ
以下が好ましい。 【００１３】 【作用】通常、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌとＡｓＨ3 を原料に
する場合には、Ａｌ組成はＡｓＨ3 の流量に殆ど影響さ
れない。しかし、ＴＭＡｓなどのＶ族有機金属原料を用
いる場合は、少量のＡｓＨ3 を混入することによりＡｌ
組成に大きな変化が生ずることを本発明者等は見いだし
たのである。 【００１４】これは、ＴＭＧａとＴＭＡｌに対するＡｓ
Ｈ3 の分解促進作用が異なるためであると考えられる。
特に、Ａｌを含有する混晶薄膜成長において、Ａｌ組成
を精密に制御する必要がある場合、ＴＭＡｌ流量を精密
に制御するためには成長速度を下げることが必要とな
り、成長時間が長くなるという問題が生ずるが、本発明
では、混入するＡｓＨ3 ガス濃度を薄くしておくことに
より、同一成長時間でも容易にＡｌ組成を制御すること
が可能になる。上記の制御を容易にするためには、Ａｓ
Ｈ3 ガス濃度を１〜２％の範囲とすることが好ましい。
なお、ＡｌＩｎＡｓについてもＡｌＧａＡｓと同様にＡ
ｌ組成を制御して薄膜を成長させることができる。 【００１５】 【実施例】 （実施例１）反応管内の圧力を１０Ｔｏｒｒに保ち、予
め反応管内にＴＭＡｓを流量５０ｓｃｃｍで流した状態
で、半絶縁性ＧａＡｓ基板を成長温度５７５℃まで加熱
した後、ＴＭＧａを流量６ｓｃｃｍで、ＴＭＡｌを流量
６ｓｃｃｍで、ＡｓＨ3 の濃度を２％に水素で希釈した
ガスの流量を０、５、１０、２０、４０、５０ｓｃｃｍ
と変化させて、６種類の厚さ３μｍのＡｌＧａＡｓを成
長させた。 【００１６】成長したＡｌＧａＡｓ薄膜を室温でホール
効果測定を行ったところ、Ａｌ組成は図１のとおりであ
った。図から明らかなように、ＡｓＨ3 流量０ｓｃｃｍ
の場合の１０％から５０ｓｃｃｍの場合の２７％までＡ
ｌ組成を大きく変化させることができた。 【００１７】（実施例２）反応管内の圧力を１０Ｔｏｒ
ｒに保ち、予め反応管内にＴＭＡｓを流量５０ｓｃｃｍ
で流した状態で、半絶縁性ＧａＡｓ基板を成長温度５７
５℃まで加熱した後、ＴＭＧａを流量６ｓｃｃｍで、Ｔ
ＭＡｌを流量６ｓｃｃｍで、ＡｓＨ3 の濃度を２％に水
素で希釈したガスの流量を４０ｓｃｃｍで流して厚さ
０．８μｍのＡｌＧａＡｓを成長した後、上記ＡｓＨ3
希釈ガスの流量を２０ｓｃｃｍに変更して厚さ０．８μ
ｍのＡｌＧａＡｓを成長し、次いで、上記ＡｓＨ3 希釈
ガスを反応管から排気管に切り換えて、さらに厚さ０．
８μｍのＡｌＧａＡｓを成長した。第１層、第２層、第
３層の間に成長中断は設けず、連続に成長を行った。そ
の後、ＴＭＧａ及びＴＭＡｌ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。 【００１８】成長したＡｌＧａＡｓのＡｌ組成をＳＩＭ
Ｓ測定したところ、図２のとおりであった。図から明ら
かなように、ＡｓＨ3 流量を４０ｓｃｃｍとした第１層
のＡｌ組成は２１．３％であり、ＡｓＨ3 流量を２０ｓ
ｃｃｍとした第２層のＡｌ組成は１５．１％であり、Ａ
ｓＨ3 の混入を停止したときの第３層のＡｌ組成は１０
％であり、んずれの層においても深さ方向に均一なプロ
ファイルを示していた。このことから、混入するＡｓＨ
3 流量を変えることにより、Ａｌ組成を容易に制御でき
ることが分かる。 【００１９】なお、この実施例では、混入するＡｓＨ3
の流量を短時間で変更しているが、瞬間的に流量を変更
するためには、複数のＡｓＨ3 供給ラインを用意してＯ
Ｎ／ＯＦＦ操作によってＡｌ組成の制御を行うことが好
ましい。また、混入するＡｓＨ3 の流量を時間と共に徐
々に変化させれば、Ａｌ組成を任意に傾斜させることも
可能である。 【００２０】（実施例３）図３に示すＨＢＴ構造を作製
した。反応管内の圧力を１０Ｔｏｒｒに保ち、予め反応
管内にＡｓＨ3 （１０％）を流した状態で半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板を成長温度６５０℃まで加熱した後、ＴＭＧａ
及びＳｉ2 Ｈ6 を反応管に導入し、ｎ+ −ＧａＡｓ（ｎ
＝３×１０18ｃｍ-3）の成長を開始した。０．５μｍ成
長させた後、Ｓｉ2 Ｈ6 をＳｉＨ4 に切り換えてｎ−Ｇ
ａＡｓ（ｎ＝１×１０16ｃｍ-3）の成長を０．７μｍ成
長させた。 【００２１】その後、一旦、ＴＭＧａ、ＳｉＨ4 を排気
管に切り換え、成長温度を５７５℃に変更した後、Ａｓ
Ｈ3 をＴＭＧａに切り換えた。そして、ＴＭＧａ、ＴＭ
Ａｌ及びＡｓＨ3 （２％）を反応管に導入してＣドープ
のｐ+ −ＡｌＧａＡｓ（ｐ＝４×１０19ｃｍ-3）を０．
１μｍ成長させた。この際、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌの流量
はそれぞれ６ｓｃｃｍ、０．６ｓｃｃｍとし、０．１μ
ｍ成長させる間にＡｓＨ3 の流量を０ｓｃｃｍから５０
ｓｃｃｍまで変化させた。 【００２２】ｐ+ −ＡｌＧａＡｓ成長後、ＴＭＧａ、Ｔ
ＭＡｌを排気管に切り換え、成長温度を６５０℃に変更
した後ＴＭＡｓをＡｓＨ3 に切り換えた。その後、ＴＭ
Ｇａ、ＴＭＡｌ及びＳｉ2 Ｈ6 を反応管に導入し、ｎ−
ＡｌＧａＡｓ（ｎ＝３×１０ 17ｃｍ-3）を成長させた
後、ＴＭＡｌを反応管に切り換え、ｎ+ −ＧａＡｓ（２
×１０18ｃｍ-3）を成長させた。その後、ＴＭＧａ及び
Ｓｉ2 Ｈ6 を半期管に切り換え、基板温度を室温に戻し
て成長を終了した。 【００２３】得られたＡｌＧａＡｓベース層のアルミニ
ウム組成をＳＩＭＳで測定したところ、エミッタ側（表
面側）で５％、コレクタ側（基板側）で１％の所定の組
成傾斜が得られた。エミッタ、ベース、コレクタ電極を
形成して電流ゲイン（β）を測定したところ、１５０と
いう高い値が得られた。 この実施例では、ＴＭＡｌ流
量を０．６ｓｃｃｍで変化させずに、流量の大きなＡｓ
Ｈ3 を変化させて組成傾斜を形成したため、制御が容易
であり、かつ精密に制御することができた。 【００２４】 【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用し、Ｖ族有
機金属化合物に添加するＶ族水素化物の流量を調節する
ことにより、Ａｌの混晶比を精密に制御することが可能
になり、成長時間も短縮され、生産性を高めることがで
きた。
ｎＡｓ等の、III 族元素としてＡｌと他の元素を含有す
るIII-Ｖ族化合物混晶半導体薄膜の有機金属気相成長方
法に関する。 【０００２】 【従来の技術】有機金属気相成長法（以下、ＯＭＶＰＥ
法という）は、有機金属化合物と金属水素化物を反応炉
中で熱分解することにより、基板上に薄膜単結晶を成長
する方法である。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基板の作製に用いられている。
ヘテロ接合デバイスの中でもＨＢＴ（ヘテロ・バイポー
ラ・トランジスタ）は超高速で動作するため、盛んに開
発されている。 【０００３】ＨＢＴの構造は、図３に示すように、ｎ+
−ＧａＡｓのコレクタ、ｐ+ −ＡｌＧａＡｓのベース、
ｎ−ＡｌＧａＡｓのエミッタから構成されている。そし
て、ＨＢＴの特性は、ベース層の正孔濃度が高いほど、
高い特性が得られる。また、エミッタ側からコレクタ側
に向けてベース層中のＡｌ組成を傾斜させることによ
り、さらに高速動作が可能になる。 【０００４】従来、ＯＭＶＰＥ法では、ｐ型ドーパント
としてＺｎが用いられていたが、Ｚｎ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に拡散し
てしまい、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。 【０００５】また、ＭＢＥ法では、拡散係数の小さなＢ
ｅが一般に用いられ、１×１０20ｃｍ-3程度まで高濃度
にドーピングすることが可能であるが、ＯＭＶＰＥ法で
は、安全性の問題から、Ｂｅを用いることは困難であ
る。さらに、Ｚｎに比べて拡散係数が５桁小さいＭｇの
ドーピングも検討されているが、Ｍｇ原料のビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）やビスメチ
ルシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍ２Ｃｐ２Ｍ
ｇ）は、配管及び反応管に吸着しやすいため、急峻なド
ーピング・プロファイルを形成することが難しい。 【０００６】そこで、最近は炭素ドーピングが検討され
ている。例えば、K. Saito等はJ.Appl.Phys.,Vol.64,N
o.8,p3975〜3979において、ガスソースＭＢＥ法でIII
族元素にＴＭＧａを、Ｖ族原料に金属砒素を用いること
により、１０20ｃｍ-3台のＣドーピングを行ったと報告
し、T.F.Kuech 等はAppl.Phys.Lett.,Vol.53,No.14,p13
17〜1319において、成長圧力７６ＴｏｒｒでIII 族原料
にＴＭＧａを、Ｖ族原料にＴＭＡｓを用いることによ
り、１０19ｃｍ-3のＣドーピングを行ったと報告してい
る。 【０００７】そして、本発明者等は、特開平3 ─208890
号公報で、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＴＭＡｓ、ＡｓＨ3 を
用いてＯＭＶＰＥ法によりＣドープＡｌＧａＡｓ混晶を
成長するときに、ＡｓＨ3 の流量を調節することにより
Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ層のＣドーピング量を１．２×１
０20ｃｍ-3から２．２×１０19ｃｍ-3の範囲で制御する
ことができたと報告した。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】これらのＯＭＶＰＥ法
でＣドープＡｌＧａＡｓを成長する場合、Ａｌx Ｇａ1-
x Ａｓの混晶比を制御するためには、ＴＭＧａとＴＭＡ
ｌの流量比の調節によっていた。しかし、例えば傾斜型
ベースを有するＨＢＴのように非常に薄い（＜１００ｎ
ｍ）領域でＡｌ組成を変化させる場合には、ＴＭＡｌの
流量が少ないため、流量コントローラの制御どおりにエ
ピタキシャル成長層中のＡｌ組成が変化しないという問
題がある。 【０００９】そこで、本発明では、上記の問題を解消
し、III 族元素としてＡｌと他の元素を含有するIII-Ｖ
族化合物混晶半導体薄膜の有機金属気相成長方法におい
て、Ａｌ組成の精密な制御を可能とした気相成長方法を
提供しようとするものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、III族元素と
してＡｌと他の元素を含有するIII−V族化合物混晶半導
体薄膜の有機金属気相成長方法において、V族有機金属
化合物に添加するV族水素化物の流量を調節することに
より、Ａｌの混晶比を制御して、前記III−V族混晶半導
体薄膜中のＡｌの含有量を前記混晶半導体薄膜の厚み方
向に対して傾斜させ、及び／又は段階的に変化させるこ
とを特徴とするIII−V族化合物混晶半導体薄膜の有機金
属気相成長方法である。 【００１１】本発明で使用されるIII 族有機金属原料と
しては、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチル
ガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）、トリメ
チルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルインジウム
（ＴＥＩｎ）などを挙げることができる。 【００１２】また、本発明で使用されるＶ族有機金属原
料としては、トリメチル砒素（ＴＭＡｓ）、トリエチル
砒素（ＴＥＡｓ）、ターシャリーブチル砒素（ｔＢＡ
ｓ）などを挙げることができ、砒素の水素化物としては
アルシン（ＡｓＨ3 ）がある。そして、本発明の成長温
度は６５０℃以下が好ましく、成長圧力は４０Ｔｏｒｒ
以下が好ましい。 【００１３】 【作用】通常、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌとＡｓＨ3 を原料に
する場合には、Ａｌ組成はＡｓＨ3 の流量に殆ど影響さ
れない。しかし、ＴＭＡｓなどのＶ族有機金属原料を用
いる場合は、少量のＡｓＨ3 を混入することによりＡｌ
組成に大きな変化が生ずることを本発明者等は見いだし
たのである。 【００１４】これは、ＴＭＧａとＴＭＡｌに対するＡｓ
Ｈ3 の分解促進作用が異なるためであると考えられる。
特に、Ａｌを含有する混晶薄膜成長において、Ａｌ組成
を精密に制御する必要がある場合、ＴＭＡｌ流量を精密
に制御するためには成長速度を下げることが必要とな
り、成長時間が長くなるという問題が生ずるが、本発明
では、混入するＡｓＨ3 ガス濃度を薄くしておくことに
より、同一成長時間でも容易にＡｌ組成を制御すること
が可能になる。上記の制御を容易にするためには、Ａｓ
Ｈ3 ガス濃度を１〜２％の範囲とすることが好ましい。
なお、ＡｌＩｎＡｓについてもＡｌＧａＡｓと同様にＡ
ｌ組成を制御して薄膜を成長させることができる。 【００１５】 【実施例】 （実施例１）反応管内の圧力を１０Ｔｏｒｒに保ち、予
め反応管内にＴＭＡｓを流量５０ｓｃｃｍで流した状態
で、半絶縁性ＧａＡｓ基板を成長温度５７５℃まで加熱
した後、ＴＭＧａを流量６ｓｃｃｍで、ＴＭＡｌを流量
６ｓｃｃｍで、ＡｓＨ3 の濃度を２％に水素で希釈した
ガスの流量を０、５、１０、２０、４０、５０ｓｃｃｍ
と変化させて、６種類の厚さ３μｍのＡｌＧａＡｓを成
長させた。 【００１６】成長したＡｌＧａＡｓ薄膜を室温でホール
効果測定を行ったところ、Ａｌ組成は図１のとおりであ
った。図から明らかなように、ＡｓＨ3 流量０ｓｃｃｍ
の場合の１０％から５０ｓｃｃｍの場合の２７％までＡ
ｌ組成を大きく変化させることができた。 【００１７】（実施例２）反応管内の圧力を１０Ｔｏｒ
ｒに保ち、予め反応管内にＴＭＡｓを流量５０ｓｃｃｍ
で流した状態で、半絶縁性ＧａＡｓ基板を成長温度５７
５℃まで加熱した後、ＴＭＧａを流量６ｓｃｃｍで、Ｔ
ＭＡｌを流量６ｓｃｃｍで、ＡｓＨ3 の濃度を２％に水
素で希釈したガスの流量を４０ｓｃｃｍで流して厚さ
０．８μｍのＡｌＧａＡｓを成長した後、上記ＡｓＨ3
希釈ガスの流量を２０ｓｃｃｍに変更して厚さ０．８μ
ｍのＡｌＧａＡｓを成長し、次いで、上記ＡｓＨ3 希釈
ガスを反応管から排気管に切り換えて、さらに厚さ０．
８μｍのＡｌＧａＡｓを成長した。第１層、第２層、第
３層の間に成長中断は設けず、連続に成長を行った。そ
の後、ＴＭＧａ及びＴＭＡｌ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。 【００１８】成長したＡｌＧａＡｓのＡｌ組成をＳＩＭ
Ｓ測定したところ、図２のとおりであった。図から明ら
かなように、ＡｓＨ3 流量を４０ｓｃｃｍとした第１層
のＡｌ組成は２１．３％であり、ＡｓＨ3 流量を２０ｓ
ｃｃｍとした第２層のＡｌ組成は１５．１％であり、Ａ
ｓＨ3 の混入を停止したときの第３層のＡｌ組成は１０
％であり、んずれの層においても深さ方向に均一なプロ
ファイルを示していた。このことから、混入するＡｓＨ
3 流量を変えることにより、Ａｌ組成を容易に制御でき
ることが分かる。 【００１９】なお、この実施例では、混入するＡｓＨ3
の流量を短時間で変更しているが、瞬間的に流量を変更
するためには、複数のＡｓＨ3 供給ラインを用意してＯ
Ｎ／ＯＦＦ操作によってＡｌ組成の制御を行うことが好
ましい。また、混入するＡｓＨ3 の流量を時間と共に徐
々に変化させれば、Ａｌ組成を任意に傾斜させることも
可能である。 【００２０】（実施例３）図３に示すＨＢＴ構造を作製
した。反応管内の圧力を１０Ｔｏｒｒに保ち、予め反応
管内にＡｓＨ3 （１０％）を流した状態で半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板を成長温度６５０℃まで加熱した後、ＴＭＧａ
及びＳｉ2 Ｈ6 を反応管に導入し、ｎ+ −ＧａＡｓ（ｎ
＝３×１０18ｃｍ-3）の成長を開始した。０．５μｍ成
長させた後、Ｓｉ2 Ｈ6 をＳｉＨ4 に切り換えてｎ−Ｇ
ａＡｓ（ｎ＝１×１０16ｃｍ-3）の成長を０．７μｍ成
長させた。 【００２１】その後、一旦、ＴＭＧａ、ＳｉＨ4 を排気
管に切り換え、成長温度を５７５℃に変更した後、Ａｓ
Ｈ3 をＴＭＧａに切り換えた。そして、ＴＭＧａ、ＴＭ
Ａｌ及びＡｓＨ3 （２％）を反応管に導入してＣドープ
のｐ+ −ＡｌＧａＡｓ（ｐ＝４×１０19ｃｍ-3）を０．
１μｍ成長させた。この際、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌの流量
はそれぞれ６ｓｃｃｍ、０．６ｓｃｃｍとし、０．１μ
ｍ成長させる間にＡｓＨ3 の流量を０ｓｃｃｍから５０
ｓｃｃｍまで変化させた。 【００２２】ｐ+ −ＡｌＧａＡｓ成長後、ＴＭＧａ、Ｔ
ＭＡｌを排気管に切り換え、成長温度を６５０℃に変更
した後ＴＭＡｓをＡｓＨ3 に切り換えた。その後、ＴＭ
Ｇａ、ＴＭＡｌ及びＳｉ2 Ｈ6 を反応管に導入し、ｎ−
ＡｌＧａＡｓ（ｎ＝３×１０ 17ｃｍ-3）を成長させた
後、ＴＭＡｌを反応管に切り換え、ｎ+ −ＧａＡｓ（２
×１０18ｃｍ-3）を成長させた。その後、ＴＭＧａ及び
Ｓｉ2 Ｈ6 を半期管に切り換え、基板温度を室温に戻し
て成長を終了した。 【００２３】得られたＡｌＧａＡｓベース層のアルミニ
ウム組成をＳＩＭＳで測定したところ、エミッタ側（表
面側）で５％、コレクタ側（基板側）で１％の所定の組
成傾斜が得られた。エミッタ、ベース、コレクタ電極を
形成して電流ゲイン（β）を測定したところ、１５０と
いう高い値が得られた。 この実施例では、ＴＭＡｌ流
量を０．６ｓｃｃｍで変化させずに、流量の大きなＡｓ
Ｈ3 を変化させて組成傾斜を形成したため、制御が容易
であり、かつ精密に制御することができた。 【００２４】 【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用し、Ｖ族有
機金属化合物に添加するＶ族水素化物の流量を調節する
ことにより、Ａｌの混晶比を精密に制御することが可能
になり、成長時間も短縮され、生産性を高めることがで
きた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１におけるＡｓＨ3 流量に対する単層Ａ
ｌＧａＡｓ中のＡｌ組成の制御の関係を示したグラフで
ある。 【図２】実施例２でＡｓＨ3 流量を変化させたときの、
ＡｌＧａＡｓ中のＡｌ組成の深さ方向のプロファイルを
示した図である。 【図３】ＨＢＴの模式図である。
ｌＧａＡｓ中のＡｌ組成の制御の関係を示したグラフで
ある。 【図２】実施例２でＡｓＨ3 流量を変化させたときの、
ＡｌＧａＡｓ中のＡｌ組成の深さ方向のプロファイルを
示した図である。 【図３】ＨＢＴの模式図である。
─────────────────────────────────────────────────────
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
C30B 25/14
C30B 29/40 502
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 III族元素としてＡｌと他の元素を含有
するIII−V族化合物混晶半導体薄膜の有機金属気相成長
方法において、V族有機金属化合物に添加するV族水素化
物の流量を調節することにより、Ａｌの混晶比を制御し
て、前記III−V族混晶半導体薄膜中のＡｌの含有量を前
記混晶半導体薄膜の厚み方向に対して傾斜させ、及び／
又は段階的に変化させることを特徴とするIII−V族化合
物混晶半導体薄膜の有機金属気相成長方法。
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| JP06733194A JP3424315B2 (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物混晶半導体薄膜の気相成長方法 |
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| JP06733194A JP3424315B2 (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物混晶半導体薄膜の気相成長方法 |
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| JPH07283141A JPH07283141A (ja) | 1995-10-27 |
| JP3424315B2 true JP3424315B2 (ja) | 2003-07-07 |
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ID=13341936
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| JP (1) | JP3424315B2 (ja) |
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1994
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