JPH03215390A - 化合物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピング方法 - Google Patents
化合物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピング方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は化合物結晶のエビタキシ中ル成長方法及びその
ドーピング方法に係り、特に半導体の薄膜結晶育成技術
として単分子オーダの膜厚制御性を有する化合物結晶の
エピタキシャル成長方法、及び上記単分子オーダの膜厚
制御性に加えてドーパント不純物の厳密な制御性を有す
る化合物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピング
方法に関するものである． 〔従来の技術〕 従来、例えば半導体の薄膜結晶育成技術とじては、分子
線エビタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐ
ｉｔａｘｙ、以下ＭＢＥという）や有機金属気相エピタ
キシャル成長法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ−Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下Ｍ
Ｏ−ＣＶＤという）などが一般に用いられており、特に
化合物半導体にあっては、これらの方法は半導体デバイ
スの作製に多用されてきた． 上記ＭＯ−ＣＶＤは、構造が比較的簡易で安価な装置で
よいこと、成長速度が太き《成長時間の短いことなど量
産性に優れているなどの理由で汎用されているが、単分
子層オーダで成長膜厚を制御することはできなかった． このＭＯ−ＣＶＤによるドーピング技術は、基板結晶上
に、半導体の構成元素の化合物ガスと、ドーパントの化
合物ガスとを、同時に導入して行っている． また、上記ＭＢＥは原料を加熱蒸発させ分子線を制御し
つつ、その蒸気を基板結晶上に蒸着する方法を用いてお
り、結晶膜厚が極めて薄く、かつ組成、プロファイル及
び結晶成長速度を充分制御することができるので、成長
膜厚の制御性は上記ＭＯ−ＣＶＤに比べて優れている． 上記ＭＢＥにおけるドーピング方法は、基板結晶上に、
原料となる構成元素の蒸気と共に、ドーパント元素の蒸
気を同時に蒸着して行っている．このＭＢＥで良質の結
晶を得るためには、例えばＧａＡｓの場合、結晶成長温
度を５００〜６００℃の高温に設定する必要があり、温
度が高いため、ｎｐｎやｐｎｐといった急峻な不純物プ
ロファイルを作製する場合に不純物が再分布することが
問題となる．さらにＭＢＥは、蒸着法に基づいているの
で、成長膜の化学量論的組成からのずれや、オーバル欠
陥などの表面欠陥密度が高いという問題があった． これらの不都合があるため、近年、単分子層オーダの膜
厚制御性を有する分子層エビタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌ
ａｒ Ｌａｙｅｒ Ｅｐｉｔａｘｙ，以下ＭＬＥという
）が注目されている． このＭＬＥは、■−Ｖ族化合物の結晶成長の場合には、
基板結晶上に■族化合物ガスとＶ族化合物ガスとを交互
に導入し、結晶を単分子層ずつ成長させる方法である． この技術は、例えば、西澤潤一他の論文ｒ Ｊ．Ｎｉｓ
ｈｉＺａｗａ． Ｈ． Ａｂｅ ａｎｄ Ｔ． Ｋ
ｕｒａｂａｙａｓｈｉＨ Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅ
ｍ． Ｓｏｃ． １３２（１９８５） １１９７〜１２
００Ｊに報告されている． 上記ＭＬＥは、化合物ガスの吸着及び表面反応を利用し
、例えば■−Ｖ族結晶の場合、■族化合物ガスとＶ族化
合物ガスとの１回ずつの導入で単分子膜成長層を得てい
る． このようにＭＬＥは、化合物ガスの単分子層吸着を利用
しているため、導入ガスの圧力が変化してもある圧力範
囲で常に単分子層ずつのオーダで成長させることができ
る． さらに、このＭＬＥは、Ｇａ＾３の結晶成長において、
アルキルガリウムであるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）
及びヒ素の水素化合物であるアルシン（Ａｓｈｓ）を用
いていたが、上記ＴＭＧの代わりに、アルキルガリウム
であるトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を用いることで高
純度ＧａＡｓ成長層をより低温成長で得ることができる
． この技術は、例えば、西澤潤一他の論文ｒ Ｊ，Ｎｉｓ
ｈｉｚａｗａ， Ｈ．Ａｂｅ＋ Ｔ． Ｋｕｒａｂａｙ
ａｓｈｉ ＆ Ｎ．Ｓａｋｕｒａｉ；Ｊ．Ｖａｃ． Ｓ
ｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ａ４（３）．（１９８６）
７０６ 〜７１０ Ｊに報告されている． また、上記ＧａＡｓのＭＬＥによるドーピング方法は、
Ｔ Ｅ Ｇ ， ＡｓＨｓの化合物ガスに加えて、ドー
パントの化合物ガスを、基板結晶表面に別々に順次導入
して行っている．これにより、低温でハイドーブ結晶を
はじめとする不純物制御された高純度結晶を得ることが
できる． さらに、ＭＬＥは、低温下で結晶膜を成長させるため、
不純物の再分布が非常に少なく、急峻な不純物プロファ
イルを実現することができる．この技術は、例えば、西
澤潤一他の論文ｒ Ｊ．Ｎｉｓｈｉｚａｗａ． Ｎ．
Ａｂｅ ａｎｄ Ｔ． Ｋｕｒａｂａｙａｓｈ曹Ｊ．
Ｅ１ｅｃ−ｔｒｏｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． Ｖｏｌ．
１３６，Ｎａ ２ ｐｐ．４７８ 〜４８４（１
９８９）に報告されている． 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、例えば高速半導体デバイスを得るためには、
さらに高濃度な不純物密度の成長膜を得ることや、より
低温での結晶成長を実現することが必要となってくる． 従って、前記分子層エピタヰシ＋ル成長におけるドーピ
ング方法をより一層改良してい《ことが望まれる． 上述のような課題に鑑み、本発明の目的は、分子層エビ
タキシーの基本概念に基づき、高純度の結晶を低温成長
で得ることができる化合物結晶のエピタキシャル成長方
法、及び低温で厳密に不純物制御された高濃度な不純物
密度の成長膜を単分子層オーダで得ることができる化合
物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピング方法を
提供することにある． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、本発明の化合物結晶のエピタキシャル成長
方法によれば、真空中で加熱された基板結晶上に、■族
及び■族元素等の化合物の結晶成分ガスと、これと化学
反応するｈ等の反応ガスとを所定の順序で別個に導入す
ることにより達成される． また、本発明の化合物結晶のエピタキシャル成長におけ
るドーピング方法によれば、真空中で加熱された基板結
晶上に、■族及び■族元素等の化合物の結晶成分ガスと
Ｓｉ＋ Ｇｅ， Ｓ ＋ Ｓｅ， Ｔｅ， Ｚｎ，Ｃ
ｄ， Ｍｇ等のドーパントの化合物ガスとを所定の順序
で別個に導入して単結晶を成長させる化合物結晶のエピ
タキシャル成長におけるドーピング方法において、上記
結晶成分ガス及びドーパントの化合物ガスを導入した後
、これと化学反応するＨｔ等の反応ガスを導入すること
により達成される．〔作 用〕 上記構成によれば、真空中で加熱された基板結晶上に、
ＧａＡｓ等の結晶成長成分を含むガスに加え反応ガスを
所定の順序で別個に導入することにより、上記基板結晶
上で成分ガスと反応ガスとを低温で化学反応させること
により、高純度の結晶を低温成長で得ることができる． また、真空中で加熱された基板結晶上に、成分ガスとド
ーパントの化合物ガスとを所定の順序で別個に導入する
ドーピング方法において、上記成分ガス及びドーパント
ガスに加えて反応ガスを供給し、低温で化学反応させる
ことにより、低温で厳密に不純物制御された結晶を得る
ことができる．結晶成分ガスを真空中で加熱された基板
上に交互に導入すると表面吸着、あるいは堆積と表面反
応を伴った結晶化が順次起こり、半導体単結晶が単分子
層ずつ成長していく． 例えばＧａＡｓの結晶成長では、結晶成分ガスはＧａの
原料ガスとしては、ＴＭＧ（｝リメチルガリウム），Ｔ
ＥＧ（｝リエチルガリウム） ， ＤＭＧａＣｌ（ジメ
チルガリウムクロライド） ． Ｄ ＥＧａＣｌ （ジ
エチルガリウムクロライド）あるいはＧａＣＩｓ （三
塩化ガリウム）が用いられる． また、Ａ＄の原料ガスとしてはＡｓＨｓ （アルシン）
．ＴＭＡｓ（｝リメチルヒ素），ＴＥＡｓ（｝リエチル
ヒ素）あるいは八ＳＣ１３ （三塩化ヒ素）が用いられ
る． ＡＩＧａＡｓの成長では、上記のＧａ及び＾Ｓの原料ガ
スに加えてＡＩの原料として、ＴＭＡ（トリメチルアル
ミニウム），ＴＥＡ（｝リエチルアルミニウム》ＴＩＢ
Ａ（｝リイソブチルアルミニウム），ＤＭＡＳＨ（ジメ
チルアルミニウムハイドライド）．ＤＢＡＩＨ （ジエ
チルアルミニウムハイドライド）．ＤＭＡＩＣＩ（ジメ
チルアルミニウムクロライド），ＤＥＡＩＣＩ（ジエチ
ルアルミニウムクロライド）或いは＾ｌｃｈ （三塩
化アルミニウム）が用いられる．上記のＧａ， Ａｓ及
びＡｌの原料ガスを導入後、これと化学反応する反応ガ
スを送り込むことにより、メチル基，エチル基などのア
ルキル基やＣＩ， Ｈなどの表面吸着物の官能基を表面
反応により取り去ることができる． これによってアルキル基からのＣ（カーボン）の汚染や
上記ＣＩの結晶中への混入を防ぐことができる． また、上記Ｈを取り除《ことにより原料とする物質の原
子が表面に露出することになり、次に供給される原料ガ
スが効率良く表面吸着するので厳密な単分子層成長の制
御が可能になる．上記ＧａＡｓや＾ＩＧａＡｓの結晶成
長法におけるドービ？グ方法では、ドーパントを含む化
合物ガスについても所定の時間だけ導入される．すなわ
ち、成分ガスとドーパントの化合物ガスとが所定の順序
で別個に導入される． ドーパントの化合物ガスはｎ形不純物の化合物としては
、ＤＭＳｅ（ジメチルセレン），ＤＥＳｅ（ジエチルセ
レン），ＤＭＳ （ジメチル硫黄）．ＤＢＳ （ジエチ
ル硫黄），ＤＭＴｅ（ジメチルテルル），ＤＥＴｅ（ジ
エチルテルル）などの■族有機金属やＨ■Ｓ（硫化水素
） ， ＨｔＳｅ （セレン化水素）などの■族水素化
合物及びＳｉＨａ， ＳｉｔＨｉ ， ＳｉＪ＊ ＋Ｓ
ｉ（ＣＨｉ）４などの■族化合物がある．また、ｐ形不
純物の化合物としては、ＤＭＺｎ（ジメチル亜鉛），Ｄ
ＥＺｎ（ジエチル亜鉛）．ＤＭＣｄ（ジメチルカドミウ
ム）．ＤＥＣｄ（ジエチルカドミウム），Ｂｉ−ＣＰＭ
ｇ（ビスーシクロベンタジエニルマグネシウム） ，
ＧｅＨａ及びＴＭＧなどのメチル基からのＣ（カーボン
）などがある．これらのガスを基板結晶上に導入し、効
率よくドナー及びアクセプタとして結晶中に取り込ませ
るためには、これらのガスを導入後に結晶表面で元素と
結合して残っている官能基を取り去る必要がある。この
ため、ドーパントの化合物を導入した後に反応ガスを導
入して、表面反応により官能基を取り去ることで純粋な
元素のドーピングが可能になる． また、分子層ずつ成長する過程でドーピングを行うので
ドーパントが入る結晶のサイトを制御できるので完全性
の高いドープされた結晶を得ることが１きる． 〔實施例〕 以下、本発明のエピタキシャル結晶成長方法の好適な実
施例を半導体のエピタキシャル結晶成長を例にとって添
付図面に基づいて詳細に説明する．第１図は分子層エビ
タキシーにおいて、従来行われてきたドーピング方法に
関するタイムチャートであり、（Ｔ Ｅ Ｇ−Ａｓｈｓ
）系のＧａＡｓの分子層エビタキシーの例を示すもので
ある． すなわち、基板結晶上にＴＥＧと＾ｓｒ３とをそれぞれ
所定の圧力で所定の時間だけ交互に導入する結晶成長方
法において、ドーパントを含む化合物ガスを以下の（ａ
）〜（ｄ）のガス導入モードのうちの何れか一つを選ん
で導入する． （Ｈ）のモードは八ｓｒｓの排気時に同期させてドーパ
ントの化合物ガスを導入する場合、（ｂ）のモードはＴ
ＥＧ導入時に同期させてドーパントの化合物ガスを導入
する場合、（Ｃ）のモードはＴＥＧ排気時に同期させて
ドーパントの化合物ガスを導入する場合、（ｄ）のモー
ドは八ｓＨｚの導入時に同期させてドーパントの化合物
ガスを導入する場合である．第２図は本発明によるノン
ドープのＧａＡｓ分子層エピタキシャル結晶成長の実施
例を示すものである． 結晶成分ガスには、Ｇａの原料ガスとしてＴＥＧあるい
はＴＭＧを用い、Ａｓの原料ガスとしてＡｓＨｓを用い
る． また、これと化学反応する反応ガスとしては、Ｂ８を用
いる． これらのガスは、図示されているようなガス導入手順で
真空中で加熱された基板結晶上に導入される． このように上記基板結晶上にＧａの有機金属ガスを導入
した後に、反応ガスであるＨ８を導入することにより、
表面吸着層を形成していたＧａ （Ｃ＊Ｈｓ）＊（０
くｘ≦３）あるいはＧａ （ＣＨｓ），＋（ ０ ＜
ｘ≦３）中のＣｔＨｓやＣＨ２がｈと反応して脱離す
るため、上記基板結晶上にＣ（カーボン）の混入のない
エピタキシャル結晶成長膜を形成することができ、また
低温における結晶成長を実現することができる． Ｇａの原料ガスとしては他にＤ ＭＧａＣｌ， Ｄ
ＥＧａＣ１及びＧａＣ１ｓがあるが、これらのガスを導
入した後に反応ガスＨ２を導入することにより、上述し
たと同様に高純度のＧａＡｓ結晶を低温成長で得ること
ができる． また、Ａｓの原料ガスとしては他にＴＭＡｓ，ＴＥＡｓ
及び＾ｓｃｌ３などの有機金属ガスや塩化物を用いる場
合には、これらのガスを導入した後に反応ガスＬを導入
することにより、上述したと同様に高純度のＧａＡｓ結
晶を低温成長で得ることができる．次に、第３図は本発
明によるノンドーブのＡＩ．Ｇａ，−， Ａｓ成長の実
施例を示すものである．結晶成分ガスには、Ｇａの原料
ガスとしてＴＥＧあるいはＴＭＧを用い、またＡＩの原
料ガスとしてはＴＵＢＡあるいはＴＥＡを用い、さらに
＾Ｓの原料ガスとしてはＡｓＨ３を用いる． 図示されている（ｉ） 〜（ｉｉｉ）はＡｌｇ Ｇａ＋
＝＊＾Ｓ成長のガス導入手順を表すものである．いずれ
の場合にも、Ｇａ及びＡＩの有機金属ガスを導入した後
に反応ガスであるＨ重を導入することにより、高純度の
Ａｌｌｌ Ｇａｔ−ｘ＾Ｓ結晶を低温成長で得ることが
できる． 上記結晶成分ガスの他にＧａの原料ガスとしてＤＭＧａ
Ｃｌ， Ｄ ＥＧａＣｌ及びＧａＣ１．を用い、ＡＩ
の原料ガスとしてＴＭＡ，ＤＭＡＩＨ，ＤＥＡＩＨ，Ｄ
ＭＡＩＣＩ，ＤＥＡＩＣＩ及びＡＩＣＩｓを用いた場合
にも同様に、これらのガスを導入した後に反応ガスであ
るｈを導入することにより、高純度のＡｌｌｌ Ｇａｔ
−ｘ＾Ｓ結晶を低温成長で得ることができる． また、＾Ｓの原料ガスとしてＴＭＡｓ，ＴＥＡｓ及び＾
ＳＣ１３などの有機金属ガスや塩化物を用いる場合には
、これらのガスを導入した後に反応ガスであるＨ２を導
入することにより、高純度のＡＩＸ Ｇａ＋−ｘ＾Ｓ結
晶を低温成長で得ることができる。
ドーピング方法に係り、特に半導体の薄膜結晶育成技術
として単分子オーダの膜厚制御性を有する化合物結晶の
エピタキシャル成長方法、及び上記単分子オーダの膜厚
制御性に加えてドーパント不純物の厳密な制御性を有す
る化合物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピング
方法に関するものである． 〔従来の技術〕 従来、例えば半導体の薄膜結晶育成技術とじては、分子
線エビタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐ
ｉｔａｘｙ、以下ＭＢＥという）や有機金属気相エピタ
キシャル成長法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ−Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下Ｍ
Ｏ−ＣＶＤという）などが一般に用いられており、特に
化合物半導体にあっては、これらの方法は半導体デバイ
スの作製に多用されてきた． 上記ＭＯ−ＣＶＤは、構造が比較的簡易で安価な装置で
よいこと、成長速度が太き《成長時間の短いことなど量
産性に優れているなどの理由で汎用されているが、単分
子層オーダで成長膜厚を制御することはできなかった． このＭＯ−ＣＶＤによるドーピング技術は、基板結晶上
に、半導体の構成元素の化合物ガスと、ドーパントの化
合物ガスとを、同時に導入して行っている． また、上記ＭＢＥは原料を加熱蒸発させ分子線を制御し
つつ、その蒸気を基板結晶上に蒸着する方法を用いてお
り、結晶膜厚が極めて薄く、かつ組成、プロファイル及
び結晶成長速度を充分制御することができるので、成長
膜厚の制御性は上記ＭＯ−ＣＶＤに比べて優れている． 上記ＭＢＥにおけるドーピング方法は、基板結晶上に、
原料となる構成元素の蒸気と共に、ドーパント元素の蒸
気を同時に蒸着して行っている．このＭＢＥで良質の結
晶を得るためには、例えばＧａＡｓの場合、結晶成長温
度を５００〜６００℃の高温に設定する必要があり、温
度が高いため、ｎｐｎやｐｎｐといった急峻な不純物プ
ロファイルを作製する場合に不純物が再分布することが
問題となる．さらにＭＢＥは、蒸着法に基づいているの
で、成長膜の化学量論的組成からのずれや、オーバル欠
陥などの表面欠陥密度が高いという問題があった． これらの不都合があるため、近年、単分子層オーダの膜
厚制御性を有する分子層エビタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌ
ａｒ Ｌａｙｅｒ Ｅｐｉｔａｘｙ，以下ＭＬＥという
）が注目されている． このＭＬＥは、■−Ｖ族化合物の結晶成長の場合には、
基板結晶上に■族化合物ガスとＶ族化合物ガスとを交互
に導入し、結晶を単分子層ずつ成長させる方法である． この技術は、例えば、西澤潤一他の論文ｒ Ｊ．Ｎｉｓ
ｈｉＺａｗａ． Ｈ． Ａｂｅ ａｎｄ Ｔ． Ｋ
ｕｒａｂａｙａｓｈｉＨ Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅ
ｍ． Ｓｏｃ． １３２（１９８５） １１９７〜１２
００Ｊに報告されている． 上記ＭＬＥは、化合物ガスの吸着及び表面反応を利用し
、例えば■−Ｖ族結晶の場合、■族化合物ガスとＶ族化
合物ガスとの１回ずつの導入で単分子膜成長層を得てい
る． このようにＭＬＥは、化合物ガスの単分子層吸着を利用
しているため、導入ガスの圧力が変化してもある圧力範
囲で常に単分子層ずつのオーダで成長させることができ
る． さらに、このＭＬＥは、Ｇａ＾３の結晶成長において、
アルキルガリウムであるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）
及びヒ素の水素化合物であるアルシン（Ａｓｈｓ）を用
いていたが、上記ＴＭＧの代わりに、アルキルガリウム
であるトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を用いることで高
純度ＧａＡｓ成長層をより低温成長で得ることができる
． この技術は、例えば、西澤潤一他の論文ｒ Ｊ，Ｎｉｓ
ｈｉｚａｗａ， Ｈ．Ａｂｅ＋ Ｔ． Ｋｕｒａｂａｙ
ａｓｈｉ ＆ Ｎ．Ｓａｋｕｒａｉ；Ｊ．Ｖａｃ． Ｓ
ｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ａ４（３）．（１９８６）
７０６ 〜７１０ Ｊに報告されている． また、上記ＧａＡｓのＭＬＥによるドーピング方法は、
Ｔ Ｅ Ｇ ， ＡｓＨｓの化合物ガスに加えて、ドー
パントの化合物ガスを、基板結晶表面に別々に順次導入
して行っている．これにより、低温でハイドーブ結晶を
はじめとする不純物制御された高純度結晶を得ることが
できる． さらに、ＭＬＥは、低温下で結晶膜を成長させるため、
不純物の再分布が非常に少なく、急峻な不純物プロファ
イルを実現することができる．この技術は、例えば、西
澤潤一他の論文ｒ Ｊ．Ｎｉｓｈｉｚａｗａ． Ｎ．
Ａｂｅ ａｎｄ Ｔ． Ｋｕｒａｂａｙａｓｈ曹Ｊ．
Ｅ１ｅｃ−ｔｒｏｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． Ｖｏｌ．
１３６，Ｎａ ２ ｐｐ．４７８ 〜４８４（１
９８９）に報告されている． 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、例えば高速半導体デバイスを得るためには、
さらに高濃度な不純物密度の成長膜を得ることや、より
低温での結晶成長を実現することが必要となってくる． 従って、前記分子層エピタヰシ＋ル成長におけるドーピ
ング方法をより一層改良してい《ことが望まれる． 上述のような課題に鑑み、本発明の目的は、分子層エビ
タキシーの基本概念に基づき、高純度の結晶を低温成長
で得ることができる化合物結晶のエピタキシャル成長方
法、及び低温で厳密に不純物制御された高濃度な不純物
密度の成長膜を単分子層オーダで得ることができる化合
物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピング方法を
提供することにある． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、本発明の化合物結晶のエピタキシャル成長
方法によれば、真空中で加熱された基板結晶上に、■族
及び■族元素等の化合物の結晶成分ガスと、これと化学
反応するｈ等の反応ガスとを所定の順序で別個に導入す
ることにより達成される． また、本発明の化合物結晶のエピタキシャル成長におけ
るドーピング方法によれば、真空中で加熱された基板結
晶上に、■族及び■族元素等の化合物の結晶成分ガスと
Ｓｉ＋ Ｇｅ， Ｓ ＋ Ｓｅ， Ｔｅ， Ｚｎ，Ｃ
ｄ， Ｍｇ等のドーパントの化合物ガスとを所定の順序
で別個に導入して単結晶を成長させる化合物結晶のエピ
タキシャル成長におけるドーピング方法において、上記
結晶成分ガス及びドーパントの化合物ガスを導入した後
、これと化学反応するＨｔ等の反応ガスを導入すること
により達成される．〔作 用〕 上記構成によれば、真空中で加熱された基板結晶上に、
ＧａＡｓ等の結晶成長成分を含むガスに加え反応ガスを
所定の順序で別個に導入することにより、上記基板結晶
上で成分ガスと反応ガスとを低温で化学反応させること
により、高純度の結晶を低温成長で得ることができる． また、真空中で加熱された基板結晶上に、成分ガスとド
ーパントの化合物ガスとを所定の順序で別個に導入する
ドーピング方法において、上記成分ガス及びドーパント
ガスに加えて反応ガスを供給し、低温で化学反応させる
ことにより、低温で厳密に不純物制御された結晶を得る
ことができる．結晶成分ガスを真空中で加熱された基板
上に交互に導入すると表面吸着、あるいは堆積と表面反
応を伴った結晶化が順次起こり、半導体単結晶が単分子
層ずつ成長していく． 例えばＧａＡｓの結晶成長では、結晶成分ガスはＧａの
原料ガスとしては、ＴＭＧ（｝リメチルガリウム），Ｔ
ＥＧ（｝リエチルガリウム） ， ＤＭＧａＣｌ（ジメ
チルガリウムクロライド） ． Ｄ ＥＧａＣｌ （ジ
エチルガリウムクロライド）あるいはＧａＣＩｓ （三
塩化ガリウム）が用いられる． また、Ａ＄の原料ガスとしてはＡｓＨｓ （アルシン）
．ＴＭＡｓ（｝リメチルヒ素），ＴＥＡｓ（｝リエチル
ヒ素）あるいは八ＳＣ１３ （三塩化ヒ素）が用いられ
る． ＡＩＧａＡｓの成長では、上記のＧａ及び＾Ｓの原料ガ
スに加えてＡＩの原料として、ＴＭＡ（トリメチルアル
ミニウム），ＴＥＡ（｝リエチルアルミニウム》ＴＩＢ
Ａ（｝リイソブチルアルミニウム），ＤＭＡＳＨ（ジメ
チルアルミニウムハイドライド）．ＤＢＡＩＨ （ジエ
チルアルミニウムハイドライド）．ＤＭＡＩＣＩ（ジメ
チルアルミニウムクロライド），ＤＥＡＩＣＩ（ジエチ
ルアルミニウムクロライド）或いは＾ｌｃｈ （三塩
化アルミニウム）が用いられる．上記のＧａ， Ａｓ及
びＡｌの原料ガスを導入後、これと化学反応する反応ガ
スを送り込むことにより、メチル基，エチル基などのア
ルキル基やＣＩ， Ｈなどの表面吸着物の官能基を表面
反応により取り去ることができる． これによってアルキル基からのＣ（カーボン）の汚染や
上記ＣＩの結晶中への混入を防ぐことができる． また、上記Ｈを取り除《ことにより原料とする物質の原
子が表面に露出することになり、次に供給される原料ガ
スが効率良く表面吸着するので厳密な単分子層成長の制
御が可能になる．上記ＧａＡｓや＾ＩＧａＡｓの結晶成
長法におけるドービ？グ方法では、ドーパントを含む化
合物ガスについても所定の時間だけ導入される．すなわ
ち、成分ガスとドーパントの化合物ガスとが所定の順序
で別個に導入される． ドーパントの化合物ガスはｎ形不純物の化合物としては
、ＤＭＳｅ（ジメチルセレン），ＤＥＳｅ（ジエチルセ
レン），ＤＭＳ （ジメチル硫黄）．ＤＢＳ （ジエチ
ル硫黄），ＤＭＴｅ（ジメチルテルル），ＤＥＴｅ（ジ
エチルテルル）などの■族有機金属やＨ■Ｓ（硫化水素
） ， ＨｔＳｅ （セレン化水素）などの■族水素化
合物及びＳｉＨａ， ＳｉｔＨｉ ， ＳｉＪ＊ ＋Ｓ
ｉ（ＣＨｉ）４などの■族化合物がある．また、ｐ形不
純物の化合物としては、ＤＭＺｎ（ジメチル亜鉛），Ｄ
ＥＺｎ（ジエチル亜鉛）．ＤＭＣｄ（ジメチルカドミウ
ム）．ＤＥＣｄ（ジエチルカドミウム），Ｂｉ−ＣＰＭ
ｇ（ビスーシクロベンタジエニルマグネシウム） ，
ＧｅＨａ及びＴＭＧなどのメチル基からのＣ（カーボン
）などがある．これらのガスを基板結晶上に導入し、効
率よくドナー及びアクセプタとして結晶中に取り込ませ
るためには、これらのガスを導入後に結晶表面で元素と
結合して残っている官能基を取り去る必要がある。この
ため、ドーパントの化合物を導入した後に反応ガスを導
入して、表面反応により官能基を取り去ることで純粋な
元素のドーピングが可能になる． また、分子層ずつ成長する過程でドーピングを行うので
ドーパントが入る結晶のサイトを制御できるので完全性
の高いドープされた結晶を得ることが１きる． 〔實施例〕 以下、本発明のエピタキシャル結晶成長方法の好適な実
施例を半導体のエピタキシャル結晶成長を例にとって添
付図面に基づいて詳細に説明する．第１図は分子層エビ
タキシーにおいて、従来行われてきたドーピング方法に
関するタイムチャートであり、（Ｔ Ｅ Ｇ−Ａｓｈｓ
）系のＧａＡｓの分子層エビタキシーの例を示すもので
ある． すなわち、基板結晶上にＴＥＧと＾ｓｒ３とをそれぞれ
所定の圧力で所定の時間だけ交互に導入する結晶成長方
法において、ドーパントを含む化合物ガスを以下の（ａ
）〜（ｄ）のガス導入モードのうちの何れか一つを選ん
で導入する． （Ｈ）のモードは八ｓｒｓの排気時に同期させてドーパ
ントの化合物ガスを導入する場合、（ｂ）のモードはＴ
ＥＧ導入時に同期させてドーパントの化合物ガスを導入
する場合、（Ｃ）のモードはＴＥＧ排気時に同期させて
ドーパントの化合物ガスを導入する場合、（ｄ）のモー
ドは八ｓＨｚの導入時に同期させてドーパントの化合物
ガスを導入する場合である．第２図は本発明によるノン
ドープのＧａＡｓ分子層エピタキシャル結晶成長の実施
例を示すものである． 結晶成分ガスには、Ｇａの原料ガスとしてＴＥＧあるい
はＴＭＧを用い、Ａｓの原料ガスとしてＡｓＨｓを用い
る． また、これと化学反応する反応ガスとしては、Ｂ８を用
いる． これらのガスは、図示されているようなガス導入手順で
真空中で加熱された基板結晶上に導入される． このように上記基板結晶上にＧａの有機金属ガスを導入
した後に、反応ガスであるＨ８を導入することにより、
表面吸着層を形成していたＧａ （Ｃ＊Ｈｓ）＊（０
くｘ≦３）あるいはＧａ （ＣＨｓ），＋（ ０ ＜
ｘ≦３）中のＣｔＨｓやＣＨ２がｈと反応して脱離す
るため、上記基板結晶上にＣ（カーボン）の混入のない
エピタキシャル結晶成長膜を形成することができ、また
低温における結晶成長を実現することができる． Ｇａの原料ガスとしては他にＤ ＭＧａＣｌ， Ｄ
ＥＧａＣ１及びＧａＣ１ｓがあるが、これらのガスを導
入した後に反応ガスＨ２を導入することにより、上述し
たと同様に高純度のＧａＡｓ結晶を低温成長で得ること
ができる． また、Ａｓの原料ガスとしては他にＴＭＡｓ，ＴＥＡｓ
及び＾ｓｃｌ３などの有機金属ガスや塩化物を用いる場
合には、これらのガスを導入した後に反応ガスＬを導入
することにより、上述したと同様に高純度のＧａＡｓ結
晶を低温成長で得ることができる．次に、第３図は本発
明によるノンドーブのＡＩ．Ｇａ，−， Ａｓ成長の実
施例を示すものである．結晶成分ガスには、Ｇａの原料
ガスとしてＴＥＧあるいはＴＭＧを用い、またＡＩの原
料ガスとしてはＴＵＢＡあるいはＴＥＡを用い、さらに
＾Ｓの原料ガスとしてはＡｓＨ３を用いる． 図示されている（ｉ） 〜（ｉｉｉ）はＡｌｇ Ｇａ＋
＝＊＾Ｓ成長のガス導入手順を表すものである．いずれ
の場合にも、Ｇａ及びＡＩの有機金属ガスを導入した後
に反応ガスであるＨ重を導入することにより、高純度の
Ａｌｌｌ Ｇａｔ−ｘ＾Ｓ結晶を低温成長で得ることが
できる． 上記結晶成分ガスの他にＧａの原料ガスとしてＤＭＧａ
Ｃｌ， Ｄ ＥＧａＣｌ及びＧａＣ１．を用い、ＡＩ
の原料ガスとしてＴＭＡ，ＤＭＡＩＨ，ＤＥＡＩＨ，Ｄ
ＭＡＩＣＩ，ＤＥＡＩＣＩ及びＡＩＣＩｓを用いた場合
にも同様に、これらのガスを導入した後に反応ガスであ
るｈを導入することにより、高純度のＡｌｌｌ Ｇａｔ
−ｘ＾Ｓ結晶を低温成長で得ることができる． また、＾Ｓの原料ガスとしてＴＭＡｓ，ＴＥＡｓ及び＾
ＳＣ１３などの有機金属ガスや塩化物を用いる場合には
、これらのガスを導入した後に反応ガスであるＨ２を導
入することにより、高純度のＡＩＸ Ｇａ＋−ｘ＾Ｓ結
晶を低温成長で得ることができる。
第２図及び第３図で示した例は、ＧａＡｓ及びＡＩ．Ｇ
ａ．−． Ａｓの結晶成長方法であるが、この他に、Ｇ
ａＰ， ＩｎＰ＋ ＡＩＡｓ， ＩｎＡｓ， ＩｎＳｂ
， ＩｎｘＧａ＋−ｘ Ａｓ，Ａｌｇ Ｇａｌ−ｘ Ｐ
， Ｉロ＾ｓ， Ｐ．−，等の分子層エピタキシャル
結晶成長においても同様の方法を適用することができる
． さらに、第４図（Ａ）は本発明よるＧａＡｓの分子層エ
ピタキシャル結晶成長におけるドーピング方法の実施例
を示すものである． 図示されているように、結晶成分ガスのＴＥＧあるいは
ＴＭＧと、ＡＳＨ３とを真空中で加熱された基板結晶上
に交互に導入して結晶成長を行うに際して、ドーパント
の化合物ガスをＴＥＧ （或いはＴＭＧ）の排気時に同
期させて導入するドーピング方法において（第１図のＣ
モードに相当する）、反応ガスを以下の（ｃｌ ）〜（
Ｃ３）のモードにより導入するものである． （ｃ１）はドーパントの化合物ガス導入後に反応ガスを
導入する場合、 （ｃ２）はドーパントの化合物ガス導入直前に反応ガス
を導入する場合、 （ｃ３）はドーパントの化合物ガス導入中に同期させて
反応ガスを導入する場合である．ドーパントの化合物ガ
スとして、ｎ形ドーパントの化合物ではＤ ＭＳ， Ｄ
ＢＳ． Ｄ ＭＳｅ． Ｄ ＥＳｅ， ＤＭＴｅ
，ＤＥＴｅなどの■族有機金属化合物や、ｎｔｓ及びＨ
ｚＳｅなどの■族水素化物、またはＳｉＨａ＋Ｓｓ＊Ｈ
ｉ．Ｓｉ３Ｈ．などの■族水素化物や、Ｓｉ（ＣＨｓ）
４などの■族有機金属化合物等が用いられる． また、Ｐ形ドーパントの化合物としては、ＤＭＣｄ，
ＤＥＣｄ， Ｂｉ−ＣＰＭｇなどの■族脊機金属化合
物や、ＧｅＨａなどの■族水素化物あるいはＴＭＯなど
のメチル基からのＣ（カーボン）などが用いられる． ｎ形．Ｐ形のドーパントの化合物は共に、大別して有機
金属化合物と水素化物とに分類することができる． また、反応ガスとしてＨ．に代えて、他にＴＥＧ（また
はＴＭＧ）やＡｓＨｓなどの結晶成分ガスを導入しても
良いし、又は、上記ＴＥＧ （あるいはＴＭＧ）の排気
時に同期させて導入するドーパントの化合物ガスと異な
る種類のドーパントの化合物ガスを導入しても良い． 例えば 下記（１） ． （２）は共に、上記第４図（
Ａ）に示した（Ｃ１）モードに相当する． （１） （ＴＥＧ−Ｓｉ．Ｈ． −ＴＥＧ−ＡｓＨｓ
）（２） （ Ｔ Ｅ Ｇ −Ｓｉｎｓ − Ｄ Ｅ
Ｓｅ−ＡｓＨｓ）上記ＴＥＧ （あるいはＴＭＧ）の排
気時に同期させて導入するドーパントの化合物ガスとし
てはＳｉＪａを用いる． 上記（１）は反応ガスとして結晶成分ガスであるＴＥＧ
を用いた場合、（２）は反応ガスとしてドーパントの化
合物ガスであるＤＥＳｅを用いた場合を示している． またさらに、第４図（Ｂ）は、ドーパントの化金物ガス
をＡｓＨｓの排気時に同期させて導入するドーピング方
法において（第１図のＡモードに相当する）、反応ガス
を以下の（ａｌ ）〜（ａ３）のモードにより導入する
． （ａ１）はドーパントの化合物ガス導入後に反応ガスを
導入する場合、 （ａ２）はドーパントの化合物ガス導入直前に反応ガス
を導入する場合、 （ａ３）はドーパントの化合物ガス導入中に同期させて
化合物ガスを導入する場合である．ドーパントの化合物
ガスには、上記■族有機金属化合物，■族水素化物，■
族水素化物．■族有機金属化合物，■族有機金属化合物
及びＴＭＧなどが用いられる． また、反応ガスとしてＨ，に代えて、他にＴＥＧ（また
はＴＭＧ）やＡｓＨｓなどの結晶成分ガスを導入しても
良いし、又は、上記Ａｓｈｓの排気時に同期させて導入
するドーパントの化合物ガスと異なる種類のドーパント
の化合物ガスを導入しても良い．例えば下記（３） ．
（４） ． （５）は第４図（Ｂ）に示した（ａ１）
モードに相当する． （３） （ Ｔ Ｅ Ｇ −ＡｓＨｚ − Ｄ ＥＳ
ｅ−ＡｓＨｘ）（４） （ＴＥＧ ＡＳＨ３ Ｄ
ＥＳｅ Ｈｚ）（５） （ Ｔ Ｅ Ｇ −ＡｓＨ
ｓ − Ｄ ＥＳｅ−ＨｔＳｅ）上記ＡｓＨｓの排気時
に同期させて導入するドーパントの化合物ガスとしてＤ
ＥＳｅを用いる．上記（３）は反応ガスとして結晶成分
ガスの＾ｓｅｘを用いた場合、（４）は反応ガスとして
Ｈｚを用いた場合、（５）は反応ガスとしてドーパント
の化合物ガスのＨ ｚｓｅを用いた場合を示すものであ
る．上記（５）の例では、Ｓｅの有機金属化合物とＳｅ
の水素化物とが表面反応するため、このＳｅのドーピン
グ密度を室温でれ≧２ Ｘ １ ０ ”ｅｌｌ−’の高
密度にすることができる． また、上記（３）及び（４）の例では、吸着したＤＥＳ
ｅ（もしくはＳｅの化合物）のエチル基が、反応ガスＡ
ｓＨｘもしくはＨ８と反応して脱離する．このため結晶
成長膜中へのＣ（カーボン）の混入を少なくすることが
できる．さらに、ドーパント化合物と反応ガスとの水素
化物が低温で反応するため、結晶成長温度を低温化する
ことが可能である．従って、ドーパントが再分布しない
ので、高純度の成長膜を得ることができる． 以上例を挙げて説明してきたように、反応ガスには、基
板結晶上に先行して導入されたガスと異なるタイプのガ
スを選ぶことが必要である．すなわち、先行する導入ガ
スが塩化物や有機金属化合物であれば、反応ガスとして
水素化物を導入して、Ｍ−ＣＩ．やＭ （ＣＨｓ）−
（Ｍは金属元素）中のＣＩ， ＣＨｓなどを水素還
元し取り去る．また、先行する導入ガスが水素化物であ
れば、有機金属ガス等を反応ガスどして選定し、表面吸
着率を極めて高くすることができる． 本発明によるＧａＡｓ分子層エピタキシャル結晶成長に
おけるドーピング方法のドーパントの化合物ガスと反応
ガスとの組合わせの例を、下記第１表に示す． 以上のような本発明のエピタキシャル結晶成長における
ドーピング方法は、ＧａＡｓの他にＡＩＸ Ｇａ＋−ｗ
Ａｓ， ＧａＰ． ＩｎＰ＋ ＡＩＡｓ， ＩｎＡｓ＋
ＩｎＳｂ， Ｉｎｌｌ Ｇａｔ−ｘ Ａｓ＋ＡＩ４
Ｇａ＋−ｘ Ｐ ， ＩｎＡｓｙ Ｐ＋−ｙ等の分子層
エピタキシャル結晶成長においても適応できる． このように本発明は、ＬＳＩや超高速ＩＣに必要な能動
層を作製するのに極めて適した技術である． 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明の化合物結晶のエピタキシャ
ル結晶成長方法は、真空中で加熱された基板結晶上に複
数の結晶成分ガスを所定の順序で別個に導入して単結晶
薄膜を成長させる化合物結晶のエピタキシャル結晶成長
において、上記基板結晶上に結晶成分ガスの他に反応ガ
スを所定の順序で導入することにより、高純度の結晶を
低温成長で得ることができる． また、本、発明の化合物結晶のエピタキシャル結晶成長
におけるドーピング方法は、真空中で加熱された基板結
晶上に結晶成分ガス及びドーパント化合物ガスの他に反
応ガスを所定の順序で導入することにより、低温成長で
厳密に不純物制御された結晶を得ることができ、さらに
高濃度に不純物添加された結晶を得ることができる．
ａ．−． Ａｓの結晶成長方法であるが、この他に、Ｇ
ａＰ， ＩｎＰ＋ ＡＩＡｓ， ＩｎＡｓ， ＩｎＳｂ
， ＩｎｘＧａ＋−ｘ Ａｓ，Ａｌｇ Ｇａｌ−ｘ Ｐ
， Ｉロ＾ｓ， Ｐ．−，等の分子層エピタキシャル
結晶成長においても同様の方法を適用することができる
． さらに、第４図（Ａ）は本発明よるＧａＡｓの分子層エ
ピタキシャル結晶成長におけるドーピング方法の実施例
を示すものである． 図示されているように、結晶成分ガスのＴＥＧあるいは
ＴＭＧと、ＡＳＨ３とを真空中で加熱された基板結晶上
に交互に導入して結晶成長を行うに際して、ドーパント
の化合物ガスをＴＥＧ （或いはＴＭＧ）の排気時に同
期させて導入するドーピング方法において（第１図のＣ
モードに相当する）、反応ガスを以下の（ｃｌ ）〜（
Ｃ３）のモードにより導入するものである． （ｃ１）はドーパントの化合物ガス導入後に反応ガスを
導入する場合、 （ｃ２）はドーパントの化合物ガス導入直前に反応ガス
を導入する場合、 （ｃ３）はドーパントの化合物ガス導入中に同期させて
反応ガスを導入する場合である．ドーパントの化合物ガ
スとして、ｎ形ドーパントの化合物ではＤ ＭＳ， Ｄ
ＢＳ． Ｄ ＭＳｅ． Ｄ ＥＳｅ， ＤＭＴｅ
，ＤＥＴｅなどの■族有機金属化合物や、ｎｔｓ及びＨ
ｚＳｅなどの■族水素化物、またはＳｉＨａ＋Ｓｓ＊Ｈ
ｉ．Ｓｉ３Ｈ．などの■族水素化物や、Ｓｉ（ＣＨｓ）
４などの■族有機金属化合物等が用いられる． また、Ｐ形ドーパントの化合物としては、ＤＭＣｄ，
ＤＥＣｄ， Ｂｉ−ＣＰＭｇなどの■族脊機金属化合
物や、ＧｅＨａなどの■族水素化物あるいはＴＭＯなど
のメチル基からのＣ（カーボン）などが用いられる． ｎ形．Ｐ形のドーパントの化合物は共に、大別して有機
金属化合物と水素化物とに分類することができる． また、反応ガスとしてＨ．に代えて、他にＴＥＧ（また
はＴＭＧ）やＡｓＨｓなどの結晶成分ガスを導入しても
良いし、又は、上記ＴＥＧ （あるいはＴＭＧ）の排気
時に同期させて導入するドーパントの化合物ガスと異な
る種類のドーパントの化合物ガスを導入しても良い． 例えば 下記（１） ． （２）は共に、上記第４図（
Ａ）に示した（Ｃ１）モードに相当する． （１） （ＴＥＧ−Ｓｉ．Ｈ． −ＴＥＧ−ＡｓＨｓ
）（２） （ Ｔ Ｅ Ｇ −Ｓｉｎｓ − Ｄ Ｅ
Ｓｅ−ＡｓＨｓ）上記ＴＥＧ （あるいはＴＭＧ）の排
気時に同期させて導入するドーパントの化合物ガスとし
てはＳｉＪａを用いる． 上記（１）は反応ガスとして結晶成分ガスであるＴＥＧ
を用いた場合、（２）は反応ガスとしてドーパントの化
合物ガスであるＤＥＳｅを用いた場合を示している． またさらに、第４図（Ｂ）は、ドーパントの化金物ガス
をＡｓＨｓの排気時に同期させて導入するドーピング方
法において（第１図のＡモードに相当する）、反応ガス
を以下の（ａｌ ）〜（ａ３）のモードにより導入する
． （ａ１）はドーパントの化合物ガス導入後に反応ガスを
導入する場合、 （ａ２）はドーパントの化合物ガス導入直前に反応ガス
を導入する場合、 （ａ３）はドーパントの化合物ガス導入中に同期させて
化合物ガスを導入する場合である．ドーパントの化合物
ガスには、上記■族有機金属化合物，■族水素化物，■
族水素化物．■族有機金属化合物，■族有機金属化合物
及びＴＭＧなどが用いられる． また、反応ガスとしてＨ，に代えて、他にＴＥＧ（また
はＴＭＧ）やＡｓＨｓなどの結晶成分ガスを導入しても
良いし、又は、上記Ａｓｈｓの排気時に同期させて導入
するドーパントの化合物ガスと異なる種類のドーパント
の化合物ガスを導入しても良い．例えば下記（３） ．
（４） ． （５）は第４図（Ｂ）に示した（ａ１）
モードに相当する． （３） （ Ｔ Ｅ Ｇ −ＡｓＨｚ − Ｄ ＥＳ
ｅ−ＡｓＨｘ）（４） （ＴＥＧ ＡＳＨ３ Ｄ
ＥＳｅ Ｈｚ）（５） （ Ｔ Ｅ Ｇ −ＡｓＨ
ｓ − Ｄ ＥＳｅ−ＨｔＳｅ）上記ＡｓＨｓの排気時
に同期させて導入するドーパントの化合物ガスとしてＤ
ＥＳｅを用いる．上記（３）は反応ガスとして結晶成分
ガスの＾ｓｅｘを用いた場合、（４）は反応ガスとして
Ｈｚを用いた場合、（５）は反応ガスとしてドーパント
の化合物ガスのＨ ｚｓｅを用いた場合を示すものであ
る．上記（５）の例では、Ｓｅの有機金属化合物とＳｅ
の水素化物とが表面反応するため、このＳｅのドーピン
グ密度を室温でれ≧２ Ｘ １ ０ ”ｅｌｌ−’の高
密度にすることができる． また、上記（３）及び（４）の例では、吸着したＤＥＳ
ｅ（もしくはＳｅの化合物）のエチル基が、反応ガスＡ
ｓＨｘもしくはＨ８と反応して脱離する．このため結晶
成長膜中へのＣ（カーボン）の混入を少なくすることが
できる．さらに、ドーパント化合物と反応ガスとの水素
化物が低温で反応するため、結晶成長温度を低温化する
ことが可能である．従って、ドーパントが再分布しない
ので、高純度の成長膜を得ることができる． 以上例を挙げて説明してきたように、反応ガスには、基
板結晶上に先行して導入されたガスと異なるタイプのガ
スを選ぶことが必要である．すなわち、先行する導入ガ
スが塩化物や有機金属化合物であれば、反応ガスとして
水素化物を導入して、Ｍ−ＣＩ．やＭ （ＣＨｓ）−
（Ｍは金属元素）中のＣＩ， ＣＨｓなどを水素還
元し取り去る．また、先行する導入ガスが水素化物であ
れば、有機金属ガス等を反応ガスどして選定し、表面吸
着率を極めて高くすることができる． 本発明によるＧａＡｓ分子層エピタキシャル結晶成長に
おけるドーピング方法のドーパントの化合物ガスと反応
ガスとの組合わせの例を、下記第１表に示す． 以上のような本発明のエピタキシャル結晶成長における
ドーピング方法は、ＧａＡｓの他にＡＩＸ Ｇａ＋−ｗ
Ａｓ， ＧａＰ． ＩｎＰ＋ ＡＩＡｓ， ＩｎＡｓ＋
ＩｎＳｂ， Ｉｎｌｌ Ｇａｔ−ｘ Ａｓ＋ＡＩ４
Ｇａ＋−ｘ Ｐ ， ＩｎＡｓｙ Ｐ＋−ｙ等の分子層
エピタキシャル結晶成長においても適応できる． このように本発明は、ＬＳＩや超高速ＩＣに必要な能動
層を作製するのに極めて適した技術である． 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明の化合物結晶のエピタキシャ
ル結晶成長方法は、真空中で加熱された基板結晶上に複
数の結晶成分ガスを所定の順序で別個に導入して単結晶
薄膜を成長させる化合物結晶のエピタキシャル結晶成長
において、上記基板結晶上に結晶成分ガスの他に反応ガ
スを所定の順序で導入することにより、高純度の結晶を
低温成長で得ることができる． また、本、発明の化合物結晶のエピタキシャル結晶成長
におけるドーピング方法は、真空中で加熱された基板結
晶上に結晶成分ガス及びドーパント化合物ガスの他に反
応ガスを所定の順序で導入することにより、低温成長で
厳密に不純物制御された結晶を得ることができ、さらに
高濃度に不純物添加された結晶を得ることができる．
第１図は分子層エビタキシーにおけるドーパント化合物
ガスのガス導入方法に関するタイムチャートを示すグラ
フ、 第２図は反応ガスとしてＨ２を用いた場合のノンドープ
ＧａＡｓの分子層エビタキシーにおけるガス導入方法を
示すグラフ、 第３図は反応ガスとしてＨ２を用いた場合のノンドープ
Ａｌｌｌ Ｇａ＋−ｘ Ａｓの分子層エビタキシーにお
けるガス導入方法を示すグラフ、 第４図（Ａ）はＧａＡｓの分子層エビタキシーにおける
Ｃモードによるドーピング方法を示すグラフ、第４図（
Ｂ）はＧａＡｓの分子層エビタキシーにおけるＡモード
によるドーピング方法を示すグラフである． 平成 ３年 ４月１９日
ガスのガス導入方法に関するタイムチャートを示すグラ
フ、 第２図は反応ガスとしてＨ２を用いた場合のノンドープ
ＧａＡｓの分子層エビタキシーにおけるガス導入方法を
示すグラフ、 第３図は反応ガスとしてＨ２を用いた場合のノンドープ
Ａｌｌｌ Ｇａ＋−ｘ Ａｓの分子層エビタキシーにお
けるガス導入方法を示すグラフ、 第４図（Ａ）はＧａＡｓの分子層エビタキシーにおける
Ｃモードによるドーピング方法を示すグラフ、第４図（
Ｂ）はＧａＡｓの分子層エビタキシーにおけるＡモード
によるドーピング方法を示すグラフである． 平成 ３年 ４月１９日
Claims (9)
- （１）真空中で加熱された基板結晶上に、化合物の結晶
成分ガスと、これと化学反応する反応ガスとを所定の順
序で別個に導入するようにしたことを特徴とする、化合
物結晶のエピタキシャル成長方法。 - （２）前記結晶成分ガスが、III族及びＶ族元素を含有
することを特徴とする、請求項１に記載の化合物結晶の
エピタキシャル成長方法。 - （３）前記反応ガスがＨ＿２であることを特徴とする、
請求項１または請求項２に記載の化合物結晶のエピタキ
シャル成長方法。 - （４）真空中で加熱された基板結晶上に、化合物の結晶
成分ガスとドーパントの化合物ガスとを所定の順序で別
個に導入して単結晶を成長させる化合物結晶のエピタキ
シャル成長におけるドーピング方法において、上記結晶
成分ガス及びドーパントの化合物ガスを導入した後、こ
れと化学反応する反応ガスを導入するようにしたことを
特徴とする、化合物結晶のエピタキシャル成長における
ドーピング方法。 - （５）前記反応ガスがＨ＿２であることを特徴とする、
請求項４に記載の化合物結晶のエピタキシャル成長にお
けるドーピング方法。 - （６）前記反応ガスが、前記基板結晶上に先行して導入
した結晶成分ガスと異なる種類の結晶成分ガスであるこ
とを特徴とする、請求項４に記載の化合物結晶のエピタ
キシャル成長におけるドーピング方法。 - （７）前記反応ガスが、前記基板結晶上に先行して導入
したドーパントの化合物ガスと異なる種類のドーパント
の化合物ガスであることを特徴とする、請求項４に記載
の化合物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピング
方法。 - （８）前記結晶成分ガスが、III族とＶ族の元素を含む
ことを特徴とする、請求項４乃至請求項７の何れかに記
載の化合物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピン
グ方法。 - （９）前記ドーパントの化合物ガスがＳｉ、Ｇｅ、Ｓ、
Ｓｅ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｇの化合物ガスであること
を特徴とする、請求項４乃至請求項８の何れかに記載の
化合物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピング方
法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008399A JPH0649633B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 化合物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピング方法 |
| DE1991618414 DE69118414T2 (de) | 1990-01-19 | 1991-01-18 | Verfahren zum epitaktischen Wachstum und Dotierung eines Verbindungskristalls |
| EP19910100544 EP0439064B1 (en) | 1990-01-19 | 1991-01-18 | Method of epitaxially growing compound crystal and doping method therein |
| US08/049,661 US5338389A (en) | 1990-01-19 | 1993-04-21 | Method of epitaxially growing compound crystal and doping method therein |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008399A JPH0649633B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 化合物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215390A true JPH03215390A (ja) | 1991-09-20 |
| JPH0649633B2 JPH0649633B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=11692108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008399A Expired - Lifetime JPH0649633B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 化合物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピング方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0439064B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0649633B2 (ja) |
| DE (1) | DE69118414T2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002075879A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-15 | Inst Of Physical & Chemical Res | 半導体の不純物ドーピング方法、その装置および半導体材料 |
| JP2014107335A (ja) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Sharp Corp | 窒化物半導体結晶の製造方法 |
| JP2014146733A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-14 | Sharp Corp | 窒化物半導体結晶の製造方法 |
| JP2017059671A (ja) * | 2015-09-16 | 2017-03-23 | 住友電気工業株式会社 | 高電子移動度トランジスタ、及び高電子移動度トランジスタの製造方法 |
| JP2017168627A (ja) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 住友電気工業株式会社 | 高電子移動度トランジスタ及び高電子移動度トランジスタの製造方法 |
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| JPS62189721A (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体膜形成法および半導体膜形成用装置 |
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|---|---|---|---|---|
| US617554A (en) | 1899-01-10 | Lubricator | ||
| US4767494A (en) * | 1986-07-04 | 1988-08-30 | Nippon Telegraph & Telephone Corporation | Preparation process of compound semiconductor |
-
1990
- 1990-01-19 JP JP2008399A patent/JPH0649633B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-01-18 EP EP19910100544 patent/EP0439064B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-18 DE DE1991618414 patent/DE69118414T2/de not_active Expired - Fee Related
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| JP2002075879A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-15 | Inst Of Physical & Chemical Res | 半導体の不純物ドーピング方法、その装置および半導体材料 |
| JP4511006B2 (ja) * | 2000-09-01 | 2010-07-28 | 独立行政法人理化学研究所 | 半導体の不純物ドーピング方法 |
| JP2014107335A (ja) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Sharp Corp | 窒化物半導体結晶の製造方法 |
| JP2014146733A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-14 | Sharp Corp | 窒化物半導体結晶の製造方法 |
| JP2017059671A (ja) * | 2015-09-16 | 2017-03-23 | 住友電気工業株式会社 | 高電子移動度トランジスタ、及び高電子移動度トランジスタの製造方法 |
| JP2017168627A (ja) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 住友電気工業株式会社 | 高電子移動度トランジスタ及び高電子移動度トランジスタの製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69118414T2 (de) | 1996-11-28 |
| EP0439064A1 (en) | 1991-07-31 |
| DE69118414D1 (de) | 1996-05-09 |
| EP0439064B1 (en) | 1996-04-03 |
| JPH0649633B2 (ja) | 1994-06-29 |
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