JPH03235323A - 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

Publication number
JPH03235323A
JPH03235323A JP2945690A JP2945690A JPH03235323A JP H03235323 A JPH03235323 A JP H03235323A JP 2945690 A JP2945690 A JP 2945690A JP 2945690 A JP2945690 A JP 2945690A JP H03235323 A JPH03235323 A JP H03235323A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
growth
growth temperature
doping
group
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.)
Granted
Application number
JP2945690A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2861192B2 (ja
Inventor
Mitsuru Shimazu
充 嶋津
Hiroya Kimura
浩也 木村
Kouichi Kamon
香門 浩一
Futatsu Shirakawa
白川 二
Shigeo Murai
重夫 村井
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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 Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2945690A priority Critical patent/JP2861192B2/ja
Publication of JPH03235323A publication Critical patent/JPH03235323A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2861192B2 publication Critical patent/JP2861192B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、有機金属気相1戊艮法により、高濃度の炭素
ドープ化合物半導体結晶、例えば、GaAs、AlGa
As等のIII −V族化合物半導体結晶を気相成長さ
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ことにより
、基板−に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、jl
【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(HIST)は、超高速で動作するので、盛んに開発
されている。
11BT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。
11BTの構造は、第5図に示すように、半絶縁性また
は導電性(iaAs基板の上にn”−GaAs及びn−
GaAs11%のコレクタ層を積層し、さらにp’−G
jAs層のベース層をも1層し、さらにその」二にa−
A lGaAs層及びn−GaAs層のエミツタ層を積
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」−に、ベース電極
はp”−GaAaベース層の」―に、エミッタ電極はn
−GaAsエミツタ層の」二にそれぞれ形成する。この
ようなH口Tの特性は、P”−GaAsのベース層のI
E孔濃度が高いほど優れた特性が11Jられ、p”−G
aAsのベース層とn−AlGaAsのエミツタ層との
間のpn接合の界面が急峻なほど優′れた特性がi)ら
れる。
従来、OMVPI7法でI) !!!!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/J< アった。 分子線エピ
タキシャル法(MIIE法)では、lXl0″’ c 
m −’ 程度までト′−ピングすることが可能で、か
つ、拡散係数の小さなIleが一般的に用いられている
が、OMVIII’:法では安全性の観点から、Ile
を用いることは困難である。
そのため、ili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ェニルマグネシ
ウム(Cp*Mg)やビスメチルシクロペンタジェニル
マグネシウム(M*CP*Mg)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litが一定にならず、また、M
g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口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、口のドーピングによりp!12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1り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、^pp1. Phys、 Vol、 64
゜No、 8. p、 3975〜3979. K、 
5aito eL al、では、ガスソース菖旧シ法に
よりIII族原料にトリメチルガリウム(TMGa)を
、■族原料に金属ヒ素を用いて10”cm−3程度の炭
素ドーピングを行っている。
また、^pp1. Phys、 1.eLL、 Vol
、 53. No、 14. p。
1317〜1319. T、 F、 Kuech at
 at、では、a機金属気相成長法により、:11族原
料にTMGa、 V族原料にTMAsを用い、成長圧カ
フ6Torrで、]戊艮温度600℃で炭素ドープGa
Asを成長するときに、炭素ドープ1uの最高値が2X
IO”cm−3であったと報告している。
(発明が解決しようとする課B) ところで、IIHTの特性は、」1記のように、ベース
層のキャリア濃度が高いほど向上する。
通常、ベース層のキャリア濃度は、2Xlo”am−”
以」−が必要とされているが、従来のOMVI’F法に
おいて、7BTorr以上の通常の減圧成長または大気
圧成長で、■族原料に有機金属化合物を用いて炭素ドー
プGaAsを成長するときには、2XlO”am−”を
越えてドーピングすることは難しかった。
本発明は、」−記の問題を解消し、IInTに適した高
濃度の炭素をドーピングし、かつ、そのドーピング量を
制御することのできる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、III −V族化合物半導体の有機金属気相
成長法において、■族原料として有機金属化合物を用い
、1〜40Torrの成長圧力及び625℃以下の成長
!!度の範囲で、成長湯度を変化させることにより、炭
素のドーピングmを制御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TMA@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。
本発明者らは、III族ハ1料にTMGaを、■族原料
にTMAsを用い、1〜76Torrの範囲の圧力で成
長温度を変化させて炭素ドープGaAsの結晶成長を行
い、炭素ドーピング哨の成長温度依存性を調べたところ
、40Torr以下の圧力領域において、炭素のドーピ
ング屋を著しく向−Lさせることができ、かつ、成長温
度が625℃以下で成長温度を変化させることにより、
高濃度の炭素ドーピングJj1を制御することができ、
表面状態の良好なエピタキシャルlI’Jを形成可能で
あることを見いだした。これは、40Torr以下の成
長圧力では、従来の減圧成長で用いられている60To
rr以−にの圧力の場合に比べて、TMGa及びTMA
sの分解が進みにくいためであり、未分解のTMGa及
びTMAsがメチルノλと結合し、た状!♂で基板表面
に到達しやすく、大1社の炭素がガリウム又はヒ素と結
合した状態でGaAs結晶に取り込まれると考えられる
第1図は、成長圧力10Torrで、成長温度を625
℃から550℃まで変化させて成長させた炭素ドープG
aAsについて、ホール効果測定法により求めた正孔濃
度及び移動度を示したものであり、図から明らかなよう
に、炭素ドーピングiitの成長温度依存性が認められ
、また、成長IIIJeを550℃にするとlXl0”
am”という高濃度の炭素ドーピングが可能であり、ド
ーピングされた炭素は十分に活性化していることが分か
る。このことは、移動度が池のドーパントを用いたp?
l!GaAsの値と同等以、1:であることからも明ら
かである。
また、第2図は、上記炭素ドープGaAsについて、ホ
ール効果測定法により求めた正孔濃度と、31MS測定
法により求めた炭素濃度とを対比して示したものであり
、正孔濃1文と炭素濃度はよく一致していることが分か
る。
第3図は、」―記炭素ドープGaAsの中で成長温度5
50℃で成長させたエピタキシャル膜についての、炭素
濃度の深さ方向のプロファイルを示した図であり、急峻
なドーピング・プロファイルを示していることが分かる
(実施例1) 反応管内の圧力を1OTorrに保ち、予め反応管内に
TMAsを流した状態で、GaAl1JA板を成長温度
まで加熱した後、TMGaを反応管へ導入し、GaAs
の成長を開始した。この際、TMAsとTMGaのモル
比を14とし、TMGaの流tlを7ml/sinとし
て炭素ドープGaAsエピタキシャル層を90分間成長
させた後、TMGaを排気管に切り替えて、ノ5板温度
を室温に戻して成長を終了した。この実験を、成長温度
625℃、600℃、575℃及び550℃の4つの条
件で行った。
成長したGaAsエピタキシャル層について、正孔濃度
及び移動度をホール効果測定法で測定した結果を第1図
に示す。成長温度625℃の場合に1.4XIO”cm
−’から550℃の場合の1×10”cm−’まで正札
濃度を制御することができた。移動度は正孔濃度が1.
4XIO”am”にお・いて140cm”/V−sec
、 1.0XIO”am−’lこおいては63cllI
/v−IIecであり、他のドーパントと同等以、1−
の値であり、得られた炭素ドープGaAsの結晶性が良
好なことを示している。
(実施例2) 反応管内の圧力を1OTorrに保ち、予め反応管内に
TMAsを流した状態で、G a A s J&板を成
長温度575℃まで加熱した後、TMGaとTMA l
を反応管へ導入し、^ls、+Gao、sA8のエピタ
キシャル成長を開始した。この際、TMAsと(TMG
a+TM^1)のモル比を10とした。60分間成長さ
せた後、TMGaとTMA l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。成長した^lo
、tGas、eAsエピタキシャル層について、室温で
ホール効果測定を行ったところ、正孔濃度は鳳XIO”
cm−’であった。
(実施例3) 反応管内の圧力をl0Torrにした状態で、予め反応
管内に^8hを流した状態で、GaAs基板を650℃
まで加熱した後、TMGaを反応管へ導入し、17さ0
.5μ−のアンドープGII^8を成長させた。その後
、TMGaを排気管へ切り換え、−I成長を中断し、基
板温度を550℃に下げた。
温度が安定した後、TMAsを反応管に導入し、その2
分後に八sHsを排気管へ切り換え、TMGaを反応管
に導入し、炭素ドープGaAsを成長させた。炭素ドー
プGaAsを0.15μm1戊長させた後、TMGaを
排気管へ切り換え、成長を中断した。
そして、再び八sHsを反応管へ導入し、2分後にTM
Asを排気管へ切り換えてから、ノ1阪温度を650℃
に変更した。基板温度が安定してから、TMGaを反応
管に導入してアンドープGaAsを0.5ug+成長さ
せ、その後TM(iaを排気管へ切り換え、基板温度を
室温に戻して成長を終了させた。
得られた3層構造のエピタキシャル層を5llaS測定
した結果を第4図に示す。図から明らかなように、急峻
な界面を有する1x101nC13の炭素ドープ層を形
成することができた。
(発明の効果) 本発明は、上記の構成を採用することにより、■族原料
として有機金属化合物を用いた炭素ドーピングにおいて
、成長圧力を1〜40Torr、成長温度を625℃以
下の範囲で成長温度を変えることにより、高濃度の炭素
ドーピング徂を制御可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1のGaAsエピタキンヤル膜について
の正孔濃度及び移動度の成長温度依び性を示す図、第2
図は実施例1のGaAsエピタキシャル膜についての正
孔濃度と炭素濃度とを対比した図、第3図は実施例1の
GaAsエピタキ/ヤルII’Jについての炭素濃1文
の深さ方向のプロファイルを示す図、第4図は実施例3
のGaAsエピタキシャル膜中の正孔濃度の深さ方向の
プロファイルを示す図、第5図は)IBTの模式図であ
る。 第1図 成長温度T (’C) 第2図 成長温度T (’C) 1000/T(に−9 1000/T(Kつ 第3図 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)III−V族化合物半導体の有機金属気相成長法に
    おいて、V族原料として有機金属化合物を用い、1〜4
    0Torrの成長圧力及び625℃以下の成長温度の範
    囲で、成長温度を変化させることにより、炭素のドーピ
    ング量を制御することを特徴とする気相成長法。
  2. (2)前記III−V族化合物半導体がGaAsであり、
    III族原料がトリメチルガリウム又はトリエチルガリウ
    ムであることを特徴とする請求項(1)記載の気相成長
    法。
  3. (3)前記III−V族化合物半導体がAlGaAsであ
    り、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、V族有
    機金属化合物がトリメチルヒ素であることを特徴とする
    請求項(1)記載の気相成長法。
JP2945690A 1990-02-13 1990-02-13 化合物半導体結晶の気相成長法 Expired - Fee Related JP2861192B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2945690A JP2861192B2 (ja) 1990-02-13 1990-02-13 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
JP2945690A JP2861192B2 (ja) 1990-02-13 1990-02-13 化合物半導体結晶の気相成長法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03235323A true JPH03235323A (ja) 1991-10-21
JP2861192B2 JP2861192B2 (ja) 1999-02-24

Family

ID=12276607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2945690A Expired - Fee Related JP2861192B2 (ja) 1990-02-13 1990-02-13 化合物半導体結晶の気相成長法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2861192B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2307335A (en) * 1995-11-14 1997-05-21 Mitsubishi Electric Corp Method of manufacturing a carbon-doped compound semiconductor layer
JP2009032873A (ja) * 2007-07-26 2009-02-12 Toyota Central R&D Labs Inc 窒化物半導体装置とその製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2307335A (en) * 1995-11-14 1997-05-21 Mitsubishi Electric Corp Method of manufacturing a carbon-doped compound semiconductor layer
GB2307335B (en) * 1995-11-14 2000-05-10 Mitsubishi Electric Corp Method of manufacturing a carbon-doped compound semiconductor layer
US6096617A (en) * 1995-11-14 2000-08-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing a carbon-doped compound semiconductor layer
JP2009032873A (ja) * 2007-07-26 2009-02-12 Toyota Central R&D Labs Inc 窒化物半導体装置とその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2861192B2 (ja) 1999-02-24

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
JPH07321041A (ja) Iii−v族化合物半導体結晶成長方法
JP3013992B2 (ja) 化合物半導体結晶の成長方法
JPH03235323A (ja) 化合物半導体結晶の気相成長法
JP2885435B2 (ja) 化合物半導体薄膜の製造方法
US7550786B2 (en) Compound semiconductor epitaxial substrate
JP3254823B2 (ja) 半導体エピタキシャル基板およびその製造方法
KR101082773B1 (ko) 화합물 반도체 소자 및 그 제조 방법
JP3109149B2 (ja) 化合物半導体結晶成長方法
JP2936620B2 (ja) 化合物半導体結晶の気相成長法
JPH0754805B2 (ja) 化合物半導体の気相成長方法
EP0525297A2 (en) Method of growing doped crystal
JP2861199B2 (ja) 化合物半導体結晶の気相成長法
JP3424315B2 (ja) Iii−v族化合物混晶半導体薄膜の気相成長方法
JP2936617B2 (ja) 化合物半導体結晶の気相成長法
JPH0917737A (ja) 半導体積層構造の気相成長方法
JP3430621B2 (ja) Iii−v族化合物半導体結晶成長方法
JP2793239B2 (ja) 化合物半導体薄膜の製造方法
JPH07201761A (ja) 化合物半導体の成長方法
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
JPH07321058A (ja) Iii−v族混晶化合物半導体膜の製造方法
JPH11251329A (ja) 半導体ウェハ及びその製造方法
JP2004186457A (ja) Iii−v族化合物半導体結晶の作製方法
JPH03208890A (ja) 化合物半導体結晶の気相成長法
JPS6148917A (ja) 3−v族化合物半導体選択ド−プヘテロ構造の形成法

Legal Events

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071211

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081211

Year of fee payment: 10

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091211

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees