JPH03240222A - 有機金属分子線エピタキシャル成長方法 - Google Patents
有機金属分子線エピタキシャル成長方法Info
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- JPH03240222A JPH03240222A JP3609290A JP3609290A JPH03240222A JP H03240222 A JPH03240222 A JP H03240222A JP 3609290 A JP3609290 A JP 3609290A JP 3609290 A JP3609290 A JP 3609290A JP H03240222 A JPH03240222 A JP H03240222A
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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。
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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族化合物半導体の有機金属分子線エピ
タキシャル成長方法に関する。
タキシャル成長方法に関する。
化合物半導体の成長方法で、通常の分子線エピタキシャ
ル成長装置と同じ超高真空対応の成長室を使用し、その
原料として有機金属ガスを用いる有機金属分子線エピタ
キシャル成長法（以下ＭＯＭＢＥ法と称す）は、分子線
エピタキシャル成長法と比較して表面欠陥が少なく選択
成長可能という利点を備え、有機金属気相成長法に対し
ては、膜厚２組成の制御性が高く、均一性も良いなど多
くの利点を有しており、現在活発な研究開発が行われて
いる。
ル成長装置と同じ超高真空対応の成長室を使用し、その
原料として有機金属ガスを用いる有機金属分子線エピタ
キシャル成長法（以下ＭＯＭＢＥ法と称す）は、分子線
エピタキシャル成長法と比較して表面欠陥が少なく選択
成長可能という利点を備え、有機金属気相成長法に対し
ては、膜厚２組成の制御性が高く、均一性も良いなど多
くの利点を有しており、現在活発な研究開発が行われて
いる。
有機金属化合物の中で、■−Ｖ族化合物半導体を成長す
るときに、一般に用いられる■族原料は、Ｇａ原料とし
てトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリエチルガリウム
（ＴＥＧ） 、ＡＩ原料としてトリメチルアル藁ニウム
（ＴＭＡ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ
原料としてトリメチルインジウム（ＴＭ Ｉ ）、トリ
エチルインジウム（ＴＥＩ）等である。Ｖ族原料は、有
機金属化合物よりもアルシン（Ａ ｓ Ｈ３） 、 ホ
スフィン（Ｐ Ｈ３）等の水酸化物の使用が主流である
。これらは猛毒なので安全のためＶ族原料のみ金属を用
いる場合もある。
るときに、一般に用いられる■族原料は、Ｇａ原料とし
てトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリエチルガリウム
（ＴＥＧ） 、ＡＩ原料としてトリメチルアル藁ニウム
（ＴＭＡ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ
原料としてトリメチルインジウム（ＴＭ Ｉ ）、トリ
エチルインジウム（ＴＥＩ）等である。Ｖ族原料は、有
機金属化合物よりもアルシン（Ａ ｓ Ｈ３） 、 ホ
スフィン（Ｐ Ｈ３）等の水酸化物の使用が主流である
。これらは猛毒なので安全のためＶ族原料のみ金属を用
いる場合もある。
ＭＯＭＢＥ法は従来のＭＢＥの欠点を解決する成長法で
あるが、有機金属化合物を用いるため成長膜中にカーボ
ンが混入しやすく、これがｐ型ドーパントとなり、条件
によって、成長膜は高濃度のｐ型を示す。特に■族原料
としてＴＭＧやＴＭＡ等、メチル系の原料を用いたとき
、キャリア濃度が、１０１９ｃｍ””以上の極めて高い
ｐ型になる。−方、ＴＥＧのようなエチル系原料を用い
ると、カーボン混入は著しく抑えられる。これは次のよ
うな理由による。
あるが、有機金属化合物を用いるため成長膜中にカーボ
ンが混入しやすく、これがｐ型ドーパントとなり、条件
によって、成長膜は高濃度のｐ型を示す。特に■族原料
としてＴＭＧやＴＭＡ等、メチル系の原料を用いたとき
、キャリア濃度が、１０１９ｃｍ””以上の極めて高い
ｐ型になる。−方、ＴＥＧのようなエチル系原料を用い
ると、カーボン混入は著しく抑えられる。これは次のよ
うな理由による。
ＭＯＭＢＥ法の場合、■族有機金属化合物は、基板上の
みで分解し金属原子に有機を１個ないし２個持った中間
生成物の形で基板に吸着すると推測される。ＴＭＧを例
にとると、モノメチルガリウム（ＧａＣＨ３）、あるい
はジメチルガリウム［Ｃａ （ＣＨ３：ｈ］になり基板
表面に吸着している。これらの有機はＶ族原料と反応す
ることにより脱離する。しかし未反応の有機は膜中に残
り、カーボンアクセプターの原因となる。ＴＥＧの場合
は、Ｇａとエチル基の結合が弱いので、すばやく分解し
、エチル基が膜中に残ることはない。従って、高純度の
エピタキシャル膜を得たいときには、エチル系原料を用
いるのが、−］’ｔｌＱ的である。
みで分解し金属原子に有機を１個ないし２個持った中間
生成物の形で基板に吸着すると推測される。ＴＭＧを例
にとると、モノメチルガリウム（ＧａＣＨ３）、あるい
はジメチルガリウム［Ｃａ （ＣＨ３：ｈ］になり基板
表面に吸着している。これらの有機はＶ族原料と反応す
ることにより脱離する。しかし未反応の有機は膜中に残
り、カーボンアクセプターの原因となる。ＴＥＧの場合
は、Ｇａとエチル基の結合が弱いので、すばやく分解し
、エチル基が膜中に残ることはない。従って、高純度の
エピタキシャル膜を得たいときには、エチル系原料を用
いるのが、−］’ｔｌＱ的である。
しかし、逆にメチル系原料を用い、高濃度にカーボンを
ドープする研究も行われている［エムウェイアーズら；
ジャーナル オブ エレクトロニ・ンク マテリアルズ
： Ｍ、Ｗｅｙｅｒｓ ｅｔ ａｌ、 Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｖ
ｏｌ、１５． ｐｐ５７−５９ （１９８６）］。
ドープする研究も行われている［エムウェイアーズら；
ジャーナル オブ エレクトロニ・ンク マテリアルズ
： Ｍ、Ｗｅｙｅｒｓ ｅｔ ａｌ、 Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｖ
ｏｌ、１５． ｐｐ５７−５９ （１９８６）］。
高濃度ｐ型層は、例えばヘテロ接合バイポーラトランジ
スタのベース層などに応用できるからである。
スタのベース層などに応用できるからである。
［発明が解決しようとする課題］
メチル系原料を用い、高濃度にカーボンをドープする場
合、次のような問題が起こる。例えば、トリメチルガリ
ウムを用いてＧａＡｓにカーボンをドーピングする場合
、トリメチルガリウムは、■族原料でもあるため、キャ
リア濃度とともに成長膜厚まで変わってしまう。また、
基板温度や砒素圧により、若干キャリア濃度を変化させ
ることはできるが、正確なキャリア濃度の制御は困難で
ある。
合、次のような問題が起こる。例えば、トリメチルガリ
ウムを用いてＧａＡｓにカーボンをドーピングする場合
、トリメチルガリウムは、■族原料でもあるため、キャ
リア濃度とともに成長膜厚まで変わってしまう。また、
基板温度や砒素圧により、若干キャリア濃度を変化させ
ることはできるが、正確なキャリア濃度の制御は困難で
ある。
本発明の目的は、メチル系原料を用い、高濃度にカーボ
ンをドープする方法において、膜厚やキャリア濃度も制
御できる有機金属分子線エピタキシャル成長方法を提供
することにある。
ンをドープする方法において、膜厚やキャリア濃度も制
御できる有機金属分子線エピタキシャル成長方法を提供
することにある。
本発明は、■−Ｖ族化合物半導体の有機金属分子線エピ
タキシャル成長方法において、■−Ｖ族化合物半導体を
成長するための■族有機金属原料として、エチル系原料
とメチル系原料の２種類を用い、エチル系原料で半導体
層を成長している途中に、メチル系原料で１分子層の半
導体層を１つ以上成長することを特徴としている。
タキシャル成長方法において、■−Ｖ族化合物半導体を
成長するための■族有機金属原料として、エチル系原料
とメチル系原料の２種類を用い、エチル系原料で半導体
層を成長している途中に、メチル系原料で１分子層の半
導体層を１つ以上成長することを特徴としている。
本発明においては、エチル系原料で成長した、高純度の
エピタキシャル膜中に、１分子層だけメチル系原料で成
長した層を入れることにより、カーボンをドーピングし
ている。このときキャリア濃度は、メチル系原料で成長
した層の層数で決まり、膜厚は、エチル系原料で成長し
た層の膜厚を変えることにより、コントロールできる。
エピタキシャル膜中に、１分子層だけメチル系原料で成
長した層を入れることにより、カーボンをドーピングし
ている。このときキャリア濃度は、メチル系原料で成長
した層の層数で決まり、膜厚は、エチル系原料で成長し
た層の膜厚を変えることにより、コントロールできる。
［実施例］
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は、本発明の方法の実施に用いる有機金属分子線
エピタキシャル成長装置の模式的断面図である。この装
置は、有機金属原料を供給するライン１２と、それぞれ
のガス流量をコントロールするマスフローコントローラ
３．４と、有機金属原料を成長室に導入するガスセル５
．６と、成長室７と、排気装置８と、基板加熱機構９と
から構成されている。なお１０はＶ族原料用セル、１１
は真空度を測定するヌードイオンゲージである。
エピタキシャル成長装置の模式的断面図である。この装
置は、有機金属原料を供給するライン１２と、それぞれ
のガス流量をコントロールするマスフローコントローラ
３．４と、有機金属原料を成長室に導入するガスセル５
．６と、成長室７と、排気装置８と、基板加熱機構９と
から構成されている。なお１０はＶ族原料用セル、１１
は真空度を測定するヌードイオンゲージである。
本実施例において、■族原料としてトリエチルガリウム
（ＴＥＧ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、Ｖ族原
料として金属砒素（Ａ ｓ ＝）を使用して、ＧａＡｓ
を成長した。成長条件は、ＴＥＧ、 Ｔ Ｍ ０２ ｃ
ｃ／＋＋゛ｉｎ、 Ａ ｓ ａ圧力Ｉ Ｘ １０− ’
Ｔｏｒｒ、基板温度５００°Ｃである。
（ＴＥＧ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、Ｖ族原
料として金属砒素（Ａ ｓ ＝）を使用して、ＧａＡｓ
を成長した。成長条件は、ＴＥＧ、 Ｔ Ｍ ０２ ｃ
ｃ／＋＋゛ｉｎ、 Ａ ｓ ａ圧力Ｉ Ｘ １０− ’
Ｔｏｒｒ、基板温度５００°Ｃである。
本実施例では、第２図の断面模式図に示すように、半絶
縁性ＧａＡｓ基板２１上にＴ Ｅ Ｇ ／ Ａ ｓ 。
縁性ＧａＡｓ基板２１上にＴ Ｅ Ｇ ／ Ａ ｓ 。
を用いてＧａＡｓ層２２を１μｍＩｆｉ長し、その間に
ＴＭＧ／Ａｓ、を用いたｐ”−ＧａＡｓ層２３を挟んだ
。このＧａＡｓ層を、等間隔に１１から１０層まで入れ
た。
ＴＭＧ／Ａｓ、を用いたｐ”−ＧａＡｓ層２３を挟んだ
。このＧａＡｓ層を、等間隔に１１から１０層まで入れ
た。
第３図にホール測定で調べた、層数とキャリア濃度の関
係を示す。層数の増加とともに、キャリア濃度も増加し
ていることがわかる。
係を示す。層数の増加とともに、キャリア濃度も増加し
ていることがわかる。
本実施例は、ＧａＡｓについて記述したが、他のＩＩ［
−Ｖ族化合物半導体あるいはその混晶においても同様な
結果が得られる。
−Ｖ族化合物半導体あるいはその混晶においても同様な
結果が得られる。
以上説明したように、本発明の有機金属分子線エピタキ
シャル成長方法により、■−Ｖ族化合物半導体を成長さ
せる際、メチル系原料でカーボンをドーピングする場合
に、膜中のキャリア濃度や膜厚をコントロールできる。
シャル成長方法により、■−Ｖ族化合物半導体を成長さ
せる際、メチル系原料でカーボンをドーピングする場合
に、膜中のキャリア濃度や膜厚をコントロールできる。
第１図は、本発明の一実施例に用いられる成長装置の概
略図、 第２図は、本発明の成長構造の模式的断面図、第３図は
、本発明の効果を示す特性図である。 有機金属原料供給ライン マスフローコントローラ ガスセル 成長室 排気装置 基板加熱機構 ■族原料用セル ヌードイオンゲージ
略図、 第２図は、本発明の成長構造の模式的断面図、第３図は
、本発明の効果を示す特性図である。 有機金属原料供給ライン マスフローコントローラ ガスセル 成長室 排気装置 基板加熱機構 ■族原料用セル ヌードイオンゲージ
Claims (1)
- （１）III−Ｖ族化合物半導体の有機金属分子線エピタ
キシャル成長方法において、 III−Ｖ族化合物半導体を成長するためのIII族有機金属
原料として、エチル系原料とメチル系原料の２種類を用
い、エチル系原料で半導体層を成長している途中に、メ
チル系原料で１分子層の半導体層を１つ以上成長するこ
とを特徴とする有機金属分子線エピタキシャル成長方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3609290A JPH03240222A (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 有機金属分子線エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3609290A JPH03240222A (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 有機金属分子線エピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03240222A true JPH03240222A (ja) | 1991-10-25 |
Family
ID=12460113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3609290A Pending JPH03240222A (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 有機金属分子線エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03240222A (ja) |
-
1990
- 1990-02-19 JP JP3609290A patent/JPH03240222A/ja active Pending
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