JPH03280419A - 化合物半導体薄膜の成長方法 - Google Patents

化合物半導体薄膜の成長方法

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JPH03280419A
JPH03280419A JP8029190A JP8029190A JPH03280419A JP H03280419 A JPH03280419 A JP H03280419A JP 8029190 A JP8029190 A JP 8029190A JP 8029190 A JP8029190 A JP 8029190A JP H03280419 A JPH03280419 A JP H03280419A
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隆夫 野田
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は伝導型がn型であるInGaAs層を含む化合
物半導体薄膜の成長方法に関する。
(従来の技術) n型GaAs、 AlGaAs層への低抵抗オーミック
コンタクトを得る手段としてn型GaAsもしくはAl
GaAs層上にn型In、Ga、−xAs(0< X≦
1)を積層し、その後オーミック金属を蒸着させる手法
は極めて有用である。この場合にn型InGaAs層に
要求される特性として、表面のモフォロジーが良好であ
り、かつI X 10”cwt−’以上の高濃度にドー
ピングされていることが必要である。分子線エピタキシ
ー法では、550℃以下の成長温度で上記特性を満足す
るn型InGaAs層の成長が可能である。
一方、有機金属気相成長法(MOCVD法)ではn型I
nGaAs層をGaAsもしくはAlGaAs層上に成
長させる際に1分子線エピタキシー法と比較して次のよ
うな新たな問題が生じる。
TnGaAsは、GaAs、 AlGaAsと格子定数
が異なるため、標準的な成長温度600−750℃でG
aAs、AlGaAs層上に成長させると表面モフオロ
ジーが悪くなり実用に耐えない。このように、格子不整
が大きい二つの異種材料をエピタキシャル成長させる場
合、第一層を成長後、第二層を成長させる際にその一部
を低温で成長させると表面モフオロジーが改善すること
は、よく見られる現象である。この手法をMOCVD法
でn型InGaAsとn型GaAsからなる系に適用し
た場合にも、表面モフォロジーの改善が見られる。この
ことは、発明者も実験によって確認している。しかしな
がら、この低温成長層をn型にドーピングする際にシラ
ンガス(SiH,)、ジシランガス(SjzHG)等の
ドーパントガスを用いた場合、ドーパントガスの分解効
率が成長温度の低下と共に急激に小さくなるため、l 
X 10”c+s−”以上の高濃度にドーピングするこ
とは難しかった。
(発明が解決しようとする課題) 上記、従来の化合物半導体薄膜の気相成長方法で、伝導
型がn型である第1の化合物半導体上にこれと格子常数
が異なり不純物濃度がより大きい少なくとも一層でなる
第2の化合物半導体層を気相成長させるに際し、第2の
化合物半導体層の一部を他の層よりも低温でMOCVD
成長させる場合、低温でドーパントガスの分解効率が急
激に低下して高濃度にドーピングを施すことが困難であ
るという重大な問題があった。
本発明は上記従来の問題点に鑑み、低温で高濃度のドー
ピングを施すことのできる化合物半導体薄膜の気相成長
方法を提供する。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明に係る化合物半導体薄膜の成長方法は=  MO
CVD法により第1の化合物半導体上にこれと格子定数
が異なり伝導型がnである第2の化合物半導体層を成長
温度350〜500℃の低温成長を含む複数工程で成長
させる第2の化合物半導体層の成長方法において、前記
低温工程はSiのアルキル化物またはSnのアルキル化
物を含むドーパント原料を用いて成長を施すことを特徴
とする。
(作 用) 本発明に係る化合物半導体薄膜の気相成長方法は、伝導
型がnである第1の化合物半導体上にこれと格子常数が
異なり不純物濃度がより大きい少なくとも一層でなる第
2の化合物半導体層を気相成長させるに際し、第2の化
合物半導体層の一部を他の層よりも低温で、かつ、Sl
のアルキル化物またはSnのアルキル化物を含むドーパ
ントを用いてMOCVD成長を施すことにより、低温で
もドーパントガスの急激な分解効率の低下を見ず、第2
の化合物半導体層が高濃度に得られる。また、電子濃度
は上記Siのアルキル化物またはSnのアルキル化物の
供給量を制御することによって精度良く、かつ再現性良
く制御することができる。
−例として、MOCVD法においてn型InGaAs層
をGaAsもしくはAlGaAs層上に成長させる際に
、InGaAs層の一部に350〜500℃の低温成長
工程を含めることにより表面のモフォロジーが良好なI
nGaAs層を成長できる。また、少なくとも該低温成
長工程のInGaAs層について、n型ドーパントとし
てSiもしくはSnのアルキル化物を用いることによっ
て、該SiもしくはSnのアルキル化物の熱分解反応に
よりSiもしくはSnが成長層に取り込まれトナー準位
が形成される。SiもしくはSnのアルキル化物は低温
でも熱分解効率が高いため、低温成長層でもI X 1
019cm−3以上の高濃度ドーピングが可能である。
そして、MOCVD法による化合物半導体装置の製造過
程において、該成長工程を使ってn型InGaAs層を
n型GaAsもしくはAlGaAs層上に成長させ、そ
の後オーミック金属を蒸着することにより、n型GaA
sもしくはAlGaAs層への低抵抗オーミックコンタ
クトが得られる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例につき図面を参照して詳細に説
明する。
第1図は本発明の実施例に用いられる減圧MOCVD装
置の例を示す図である。図において、管状の反応容器1
1内に回転軸12に支持されたグラファイト製のサセプ
タ13がitされ、このサセプタ13上には単結晶Ga
As基板14が置かれている。サセプタ】3は高周波コ
イル15によって加熱され、GaAs基板14を所望の
温度に保持する。キャリアガスはガスライン]8に供給
されると共に、マスフローコントローラ23a、23b
、23c、23dを介して、恒温槽2]a、21b、2
]c、 2]、dにより所定の温度に保たれたテトラメ
チルシリコン(TMSi)またはテトラエチルすず(T
ESn) 24a、  トリメチルガリウム(TMG)
 24b。
トリメチルアルミニウム(TMAI) 24c、トリメ
チルインジウム(TMIn)24dを夫々収容している
バブラ22a、22b、22c、 22dに供給される
。前記バブラ22a、22b、22c、22dを通過し
たキャリアガスは前記ガスライン18を流れるキャリア
ガスと混合され、前記反応容量11の上部に設けられた
ガス導入口16を介して反応容器11内に導入される。
前記反応容器11内のガスは、油回転ポンプ20が連結
されたガス排気管17を通して排気される。また、前記
ガスライン18にはアルシンガス(AsHa)およびシ
ランガス(SiH4)がマスフローコントローラ23e
、23fを介して、それぞれ供給される。なお図中、1
9.29a〜29g、39a〜39dはガスの供給、停
止を切り替えるバルブである。
このように構成された装置において、TMG、 TMI
、TMAの蒸気とAsH,ガスが混合されたキャリアガ
スを反応容器11内に導入すると、基板14上で熱分解
が生じ、GaAs、InGaAsあるいはAlGaAs
層が成長する。これと同時にTMSiの蒸気、あるいは
SiH4ガスを反応容器11内に導入すると、Siが成
長層中に取り込まれ、GaAs、InGaAsあるいは
AlGaAs層の導電型はn型になる。
本実施例方法を用いて、GaAs基板上に、基板温度4
50℃、反応容器内の圧カフ0torr、 TMSiを
ドーパントとしてn型In、、5Gaa、、As層を3
000人成長させた。TMSiの供給量を変化させて、
成長層の電気的特性を測定したところ、I X 10”
 〜2 X 101gcm−”という高濃度のキャリア
濃度が得られた。また、ドーパントとして、TMSiの
代わりにテトラエチルすず(TESn)を用いたところ
、同様にlXl0”〜3×1Q19c「ffという高濃
度のキャリア濃度が得られた。
本実施例方法を用いて、第2図および第3図に夫々断面
図で示す構造の試料を形成した。第2図に示す試料は、
まず、Siドープn型GaAs基板42上に基板温度6
50℃で5in4をドーパントとしてn型GaAs層4
3を2000人成長した。成長を中断して基板温度を4
50℃に変えた後、TMSiをドーパントとしてn型I
nGaAs低温成長層44を150人成長した。再び成
長を中断して基板温度を650℃に変えた後、5i)1
4をドーパントとしてn型InGaAsオーミックコン
タクト層45を500人成長した。このとき成長層の表
面のモフォロジーは良好であった。その後、メタル電極
41.46を蒸着した。第3図に示す試料は、n型Ga
As層43と低温成長層44の間に、基板温度650℃
でSiH,をドーパントとしてn型InxGaニー。A
s組成傾斜層51を500人成長した。n型In、tG
al−xAs組成傾斜層51において、そのXはバッフ
ァ層のn型GaAs層43、から低温成長層に向かって
0から0.5まで連続的に変化させた。第3図において
、組成傾斜層51以外の部分は、第2図に示した試料と
同様にして形成した。第3図におけるInGaAs層の
表面モフォロジーは、第2図におけるInGaAs層よ
りもさらに良好であった。第2図の電極46の接触抵抗
を測定したところ、lXl0−’Ωd以下の良好な値が
得られた。また第3図の電極46の接触抵抗を測定した
ところ、同じ< I X 10−’Ωd以下の良好な値
が得られた。これらの値は。
n”−GaAsをオーミックコンタクト層として用いた
場合に得られるI X 10−’Ωdという値と比較し
て小さくなっている。
なお、前記低温成長層のオーミックコンタクト層内にお
ける配置は、単層に限られるものでなく、該オーミック
コンタクト層と交互に積層して設けられてもよい。
次に、前記低温成長層の成長温度については、多くの実
験を重ねた結果から350〜500℃の範囲内に設定し
て良いことが確められた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、MOCVD法により、表面モフォロジ
ーが良好な高4子濃度のn型化合物半導体層を成長する
ことができる顕著な利点がある。
例えば、GaAs、 AlGaAs層上にn型InGa
AsNを1×10110l9”の高電子濃度に成長させ
ることができる。
この結果、n型GaAs層のオーミックコンタクト層と
してn型InにaAsを用いることができる。このため
、電極の接触抵抗値は、従来の高濃度n型GaAsをオ
ーミックコンタクト層として用いていた場合より非常に
小さな値が得られる。本発明は、ペテロ接合バイポーラ
トランジスタ、RENT (HighElectron
 Mobility Transistor)、MES
FET (MEtalSemiconductor)等
のGaAs層 AlGaAs系デバイスのn型層の良好
なオーミックコンタクト層として非常に広い利用範囲を
備える。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施例で使用したMOCVD装置の概
略を示す構成図、第2図および第3図はいずれも夫々が
実施例で作成した接触抵抗測定用試料の断面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  有機金属気相成長法により第1の化合物半導体上にこ
    れと格子定数が異なり伝導型がnである第2の化合物半
    導体層を成長温度350〜500℃での低温成長を含む
    複数工程で成長させる際に、前記低温成長工程はSiの
    アルキル化物またはSnのアルキル化物を含むドーパン
    ト原料を用いて成長を施すことを特徴とする化合物半導
    体薄膜の成長方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5459331A (en) * 1993-05-10 1995-10-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device, heterojunction bipolar transistor, and high electron mobility transistor
JP2014078595A (ja) * 2012-10-10 2014-05-01 Hitachi Metals Ltd Iii−v族化合物半導体エピタキシャルウェハ及びその製造方法
CN108376640A (zh) * 2018-01-09 2018-08-07 北京邮电大学 InGaAs/Si外延材料的制备方法

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JP2014078595A (ja) * 2012-10-10 2014-05-01 Hitachi Metals Ltd Iii−v族化合物半導体エピタキシャルウェハ及びその製造方法
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