JPH0498000A - 高抵抗化合物半導体基板の製造方法 - Google Patents
高抵抗化合物半導体基板の製造方法Info
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- JPH0498000A JPH0498000A JP21480190A JP21480190A JPH0498000A JP H0498000 A JPH0498000 A JP H0498000A JP 21480190 A JP21480190 A JP 21480190A JP 21480190 A JP21480190 A JP 21480190A JP H0498000 A JPH0498000 A JP H0498000A
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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。
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、半導体結晶の製造方法に関し、特に気相エピ
タキシャル成長法により高抵抗を有する■−ｖ族化合物
半導体層の製造方法に利用して好適な技術に関するもの
である。
タキシャル成長法により高抵抗を有する■−ｖ族化合物
半導体層の製造方法に利用して好適な技術に関するもの
である。
［従来の技術］
■−ｖ族化合物半導体デバイスにおいては高抵抗層が動
作層のバリアとして、また集積回路化した場合の素子分
離用として積極的に利用されている。従来、ｍ−ｖ族化
合物半導体高抵抗層の気相成長は、気相成長時にバイパ
ス管から高抵抗化不純物を添加する方法あるいは気相成
長のソース原料に高抵抗化不純物を添加しておいて気相
成長時に常に高抵抗化不純物を成長層にドーピングする
方法によって行なわれている。
作層のバリアとして、また集積回路化した場合の素子分
離用として積極的に利用されている。従来、ｍ−ｖ族化
合物半導体高抵抗層の気相成長は、気相成長時にバイパ
ス管から高抵抗化不純物を添加する方法あるいは気相成
長のソース原料に高抵抗化不純物を添加しておいて気相
成長時に常に高抵抗化不純物を成長層にドーピングする
方法によって行なわれている。
しかし、前者の方法では、バイパス管がら導入した高抵
抗化不純物の化合物が分解してバイパス管内に析出した
り、バイパス管内で高抵抗化不純物とＨ（ｌが反応して
塩化物の形で輸送されるので、ドーピング量を多くする
とＨｃＱ濃度が高くなり、基板がエツチングされてしま
うなどの欠点がある。
抗化不純物の化合物が分解してバイパス管内に析出した
り、バイパス管内で高抵抗化不純物とＨ（ｌが反応して
塩化物の形で輸送されるので、ドーピング量を多くする
とＨｃＱ濃度が高くなり、基板がエツチングされてしま
うなどの欠点がある。
一方、後者の方法ではソース原料に対する高抵抗化不純
物源の偏析係数が小さいと必要量の高抵抗化不純物が輸
送されないという欠点がある。このため、Ｇａソースに
鉄を添加（ＧａＡｓクラストへの鉄の偏析係数は約１ｘ
ｌｏ−’）して、鉄ドープＧａＡｓ層をクロライド法で
気相成長する方法のみであった。
物源の偏析係数が小さいと必要量の高抵抗化不純物が輸
送されないという欠点がある。このため、Ｇａソースに
鉄を添加（ＧａＡｓクラストへの鉄の偏析係数は約１ｘ
ｌｏ−’）して、鉄ドープＧａＡｓ層をクロライド法で
気相成長する方法のみであった。
また、前記高抵抗化不純物源の鉄やクロム、バナジウム
などは、いわゆる「深いアクセプタ不純物」であるが、
この深いアクセプタ不純物が能動結晶層に侵入すると結
晶特性は悪くなる。更に、バッファ結晶層と能動結晶層
との界面に深いアクセプタ不純物の侵入した層が形成さ
れた半導体基板を使用して、例えば電界効果型半導体装
置を製造すると、バッファ結晶層と能動結晶層との界面
にディープ・トラップ層が形成され、能動結晶層を流れ
る電子を捕獲したり、能動結晶層に電子を放呂したりし
て、雑音の原因となってしまう。このように、浅い準位
を形成する不純物がそれを補償する他の不純物によって
無視できるようになるのと異なり、深い準位を形成する
不純物の能動層への混入は結晶に本質的な悪影響を与え
る。
などは、いわゆる「深いアクセプタ不純物」であるが、
この深いアクセプタ不純物が能動結晶層に侵入すると結
晶特性は悪くなる。更に、バッファ結晶層と能動結晶層
との界面に深いアクセプタ不純物の侵入した層が形成さ
れた半導体基板を使用して、例えば電界効果型半導体装
置を製造すると、バッファ結晶層と能動結晶層との界面
にディープ・トラップ層が形成され、能動結晶層を流れ
る電子を捕獲したり、能動結晶層に電子を放呂したりし
て、雑音の原因となってしまう。このように、浅い準位
を形成する不純物がそれを補償する他の不純物によって
無視できるようになるのと異なり、深い準位を形成する
不純物の能動層への混入は結晶に本質的な悪影響を与え
る。
しかも、深いアクセプタ不純物の侵入によって能動結晶
層のキャリア移動度も低くなる。
層のキャリア移動度も低くなる。
［発明が解決しようとする課題］
以上のように、従来の方法では、高抵抗層を作成するた
めの高抵抗化不純物を成長層にドーピングすることが困
難であり、かつその高抵抗化不純物が本質的に電界効果
型半導体装置の性能を劣化させるという欠点があった。
めの高抵抗化不純物を成長層にドーピングすることが困
難であり、かつその高抵抗化不純物が本質的に電界効果
型半導体装置の性能を劣化させるという欠点があった。
本発明は上記欠点を解決したもので、その目的とすると
ころは、デバイス特性に悪影響を与えることのない良質
な高抵抗エピタキシャル層を得ることができる化合物半
導体基板の製造技術を提供することにある。
ころは、デバイス特性に悪影響を与えることのない良質
な高抵抗エピタキシャル層を得ることができる化合物半
導体基板の製造技術を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明者らは、高抵抗エピタキシャル層の気相成長に関
し鋭意研究した結果、エピタキシャル成長後に基板に熱
処理を施せば、条件によって深いドナーであるＥＬ２を
制御できることを見出した。
し鋭意研究した結果、エピタキシャル成長後に基板に熱
処理を施せば、条件によって深いドナーであるＥＬ２を
制御できることを見出した。
この発明は上記知見に基づいてなされたもので、化合物
半導体基板上に形成されたｐ型エピタキシャル層を熱処
理により高抵抗化させるようにしたものである。
半導体基板上に形成されたｐ型エピタキシャル層を熱処
理により高抵抗化させるようにしたものである。
ＥＬ２濃度制御のための熱処理は、エピタキシャル層に
保護膜を形成した後、１−ラインのＡｓ圧以上をかけて
、８１０〜９５０℃の温度で１０分〜５時間、好ましく
は３０分〜１時間保持し、１５〜ｂ 処理により、ＥＬ２濃度を５ＸＩＯ”〜２ＸＩＯ”鄭−
”の範囲で制御することができる。１−ラインのＡｓ圧
以上をかけるのは、ＧａＡｓの分解を防止するためであ
る。熱処理温度が８１０℃未満ではＥＬ２が形成されず
、９５０°Ｃを超えると保護膜が劣化する。熱処理時間
は、１０分未満ではＥＬ２が形成されず、５時間を超え
ると保護膜が劣化するので、好ましくは３０分〜２０時
間の範囲で選択される。冷却速度は冷却中にミドルドナ
ーが生成せず、スリップラインが入らないようにするた
め１５〜ｂ アンドープＧａＡｓエピタキシャル層の浅いドナー濃度
ＮＤは５ ＸＩＯ”ｃｍ−”程度であり、浅いアクセプ
タ濃度ＮＡが浅いドナー濃度ＮＤを超えるようにＰ型不
純物をドーピングしてＰ型のエピタキシャル層を成長さ
せる。Ｐ型不純物のドーパント量の上限は、熱処理後の
ＥＬ２濃度から１゜５×１０”ＣＴｎ−’であり、好ま
しくは３ＸＩＱ ｃｍ”までとする。
保護膜を形成した後、１−ラインのＡｓ圧以上をかけて
、８１０〜９５０℃の温度で１０分〜５時間、好ましく
は３０分〜１時間保持し、１５〜ｂ 処理により、ＥＬ２濃度を５ＸＩＯ”〜２ＸＩＯ”鄭−
”の範囲で制御することができる。１−ラインのＡｓ圧
以上をかけるのは、ＧａＡｓの分解を防止するためであ
る。熱処理温度が８１０℃未満ではＥＬ２が形成されず
、９５０°Ｃを超えると保護膜が劣化する。熱処理時間
は、１０分未満ではＥＬ２が形成されず、５時間を超え
ると保護膜が劣化するので、好ましくは３０分〜２０時
間の範囲で選択される。冷却速度は冷却中にミドルドナ
ーが生成せず、スリップラインが入らないようにするた
め１５〜ｂ アンドープＧａＡｓエピタキシャル層の浅いドナー濃度
ＮＤは５ ＸＩＯ”ｃｍ−”程度であり、浅いアクセプ
タ濃度ＮＡが浅いドナー濃度ＮＤを超えるようにＰ型不
純物をドーピングしてＰ型のエピタキシャル層を成長さ
せる。Ｐ型不純物のドーパント量の上限は、熱処理後の
ＥＬ２濃度から１゜５×１０”ＣＴｎ−’であり、好ま
しくは３ＸＩＱ ｃｍ”までとする。
［作用］
アンドープＧａＡｓの半絶縁性化は、浅いドナ、浅いア
クセプタ、深い学位の３？Ｐ位による補償機構により説
明される。すなわち、この機構は、浅いアクセプタが浅
いドナーを補償し、余った浅いアクセプタを深いドナー
であるＥＬ２が補償するというものである。これを数式
で表わすと、Ｎ Ｆ Ｌ 、 ＞ Ｎ Ａ −Ｎ ｏ
＞ ０となる。ここでＮ Ｅ Ｌ ｌ ！ Ｎ Ａ ！
Ｎ ｏはそれぞれ、ＥＬ２濃度、浅いアクセプタ濃度
、浅いドナー濃度である。
クセプタ、深い学位の３？Ｐ位による補償機構により説
明される。すなわち、この機構は、浅いアクセプタが浅
いドナーを補償し、余った浅いアクセプタを深いドナー
であるＥＬ２が補償するというものである。これを数式
で表わすと、Ｎ Ｆ Ｌ 、 ＞ Ｎ Ａ −Ｎ ｏ
＞ ０となる。ここでＮ Ｅ Ｌ ｌ ！ Ｎ Ａ ！
Ｎ ｏはそれぞれ、ＥＬ２濃度、浅いアクセプタ濃度
、浅いドナー濃度である。
本発明におけるエピタキシャル層の高抵抗化も上記アン
ドープＧａＡｓにおける補償機構と類似の機構で説明で
きる。すなわち、先ずＮ Ａ −Ｎ 。
ドープＧａＡｓにおける補償機構と類似の機構で説明で
きる。すなわち、先ずＮ Ａ −Ｎ 。
〉○となるエピタキシャル層（＝’Ｐ型のエピタキシャ
ル層）を成長させ、その後熱処理を施しているので、Ｅ
Ｌ２の濃度が制御されて、ＮＥＬ、）Ｎ Ａ −Ｎ Ｄ
となるためＧａＡｓの半絶縁性膜が得られる。
ル層）を成長させ、その後熱処理を施しているので、Ｅ
Ｌ２の濃度が制御されて、ＮＥＬ、）Ｎ Ａ −Ｎ Ｄ
となるためＧａＡｓの半絶縁性膜が得られる。
［実施例］
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
（実施例１）
第１図に示すようなホットウォール型の横型塩化物気相
成長装置を用いて、ノンドープ半絶縁性ＧａＡｓ基板上
にＰ型Ｇ ａ Ａ ｓ層のエピタキシャル成長を行なっ
た。
成長装置を用いて、ノンドープ半絶縁性ＧａＡｓ基板上
にＰ型Ｇ ａ Ａ ｓ層のエピタキシャル成長を行なっ
た。
反応管１の上流側にＧａの入ったボート２を置き、また
支持台５上にＧａＡｓ基板６を載置してから電気炉４で
加熱して基板部の温度を７４０℃とし、Ｇａボート部の
温度を８２０℃とした。
支持台５上にＧａＡｓ基板６を載置してから電気炉４で
加熱して基板部の温度を７４０℃とし、Ｇａボート部の
温度を８２０℃とした。
Ａｓ源としてはバブラ７ａ、７ｂ内に三塩化物砒素（Ａ
ｓ ＣΩ３）を入れ、Ｈｔガスをキャリアガスとして
供給した。全ガス流量はＩＳＬＭとし、ＡｓＣＱ、のモ
ルフラクションは２．７Ｘ１０−１とした。Ｐ型の不純
物（炭素）を供給するドーパントガスとしてはエタン（
Ｃ，Ｈ，）を用いた。成長時間は１時間で厚さ２μｍの
Ｇ ａ Ａ ｓエピタキシャル成長層を得た。この成長
層のホール測定を行なったところ、伝導型はＰ型でキャ
リア濃度はＩＸＩ○゛−１″であった。
ｓ ＣΩ３）を入れ、Ｈｔガスをキャリアガスとして
供給した。全ガス流量はＩＳＬＭとし、ＡｓＣＱ、のモ
ルフラクションは２．７Ｘ１０−１とした。Ｐ型の不純
物（炭素）を供給するドーパントガスとしてはエタン（
Ｃ，Ｈ，）を用いた。成長時間は１時間で厚さ２μｍの
Ｇ ａ Ａ ｓエピタキシャル成長層を得た。この成長
層のホール測定を行なったところ、伝導型はＰ型でキャ
リア濃度はＩＸＩ○゛−１″であった。
次に反応管ｌを自然冷却しエピタキシャル成長を行なっ
たＧ ａ Ａ ｓ基板５を取り畠して、ＣＶＤ装置で基
板表面に窒化膜を形成してからアンプル内に封入し、加
熱炉に入れて熱処理を施した。熱処理はＡｓの揮発を防
止するため、Ａｓ雰囲気中で行ない、２０℃／ｍｉｎの
昇温速度で８９０℃まで加熱し、１時間保持した後２０
℃／ｍｉｎで降温した。熱処理後、ホール測定を行なっ
たところ、比抵抗１×１０“Ω・印の値が得られた。こ
の時のＥＬ２濃度は１．４Ｘ１０”ａｍ−”であった。
たＧ ａ Ａ ｓ基板５を取り畠して、ＣＶＤ装置で基
板表面に窒化膜を形成してからアンプル内に封入し、加
熱炉に入れて熱処理を施した。熱処理はＡｓの揮発を防
止するため、Ａｓ雰囲気中で行ない、２０℃／ｍｉｎの
昇温速度で８９０℃まで加熱し、１時間保持した後２０
℃／ｍｉｎで降温した。熱処理後、ホール測定を行なっ
たところ、比抵抗１×１０“Ω・印の値が得られた。こ
の時のＥＬ２濃度は１．４Ｘ１０”ａｍ−”であった。
（実施例２）
実施例１と同じ装置を用い、Ｐ型不純物を供給するドー
パントガスとしてジメチルジンク（Ｚｎ（ＣＨ，）、）
を用い、他は実施例１と同じ条件でＧａＡｓ基板上にＧ
ａＡｓ層のエピタキシャル成長を行なった。成長時間は
１時間で厚さ２μｍのエピタキシャル成長層を得た。成
長層のホール測定を行なったところ、伝導型はＰ型でキ
ャリア濃度は８×１０“Ｃｍ −”であった。
パントガスとしてジメチルジンク（Ｚｎ（ＣＨ，）、）
を用い、他は実施例１と同じ条件でＧａＡｓ基板上にＧ
ａＡｓ層のエピタキシャル成長を行なった。成長時間は
１時間で厚さ２μｍのエピタキシャル成長層を得た。成
長層のホール測定を行なったところ、伝導型はＰ型でキ
ャリア濃度は８×１０“Ｃｍ −”であった。
次に実施例１と同様な条件で熱処理を行なった。
熱処理後、ホール測定を行なったところ、比抵抗８Ｘ１
０”Ω・唾の値が得られた。
０”Ω・唾の値が得られた。
なお、上記実施例ではＧａＡｓ基板上に高抵抗ＧａＡｓ
エピタキシャル層を形成する場合を例にとって説明した
が、本発明はそれに限定されるものでなく、他の化合物
半導体の高抵抗エピタキシャル層を形成する場合、また
、電界効果型半導体装置のみならず、良質な高抵抗化合
物半導体が必要な場合に広く利用できる。
エピタキシャル層を形成する場合を例にとって説明した
が、本発明はそれに限定されるものでなく、他の化合物
半導体の高抵抗エピタキシャル層を形成する場合、また
、電界効果型半導体装置のみならず、良質な高抵抗化合
物半導体が必要な場合に広く利用できる。
また、上記実施例ではｐ型の不純物（浅いアクセプタ）
としてＣ（炭素）及びＺｎ（亜鉛）を用いたが、これら
以外でもＰ型として作用するその他の不純物を用いても
よい。
としてＣ（炭素）及びＺｎ（亜鉛）を用いたが、これら
以外でもＰ型として作用するその他の不純物を用いても
よい。
また、本発明の考え方からすると故意に不純物を入れな
くても、Ｇ ａ Ａ ｓエピクキシャ９層内に所定量の
Ｐ型不純物が存在していれば本発明の効果を得ることが
できる。
くても、Ｇ ａ Ａ ｓエピクキシャ９層内に所定量の
Ｐ型不純物が存在していれば本発明の効果を得ることが
できる。
［発明の効果］
以上説明したように本発明は、化合物半導体基板上に形
成されたｐ型エピタキシャル層を熱処理により高抵抗化
させるようにしたので、半絶縁性膜を得るために従来必
要とした高抵抗化不純物を添加する必要がないため、そ
の上に形成される能動結晶層の結晶特性を悪化させるこ
となく、高品質の半絶縁性膜を得ることができ、これを
用いた半導体デバイスの性能を向上させることができる
という効果がある。
成されたｐ型エピタキシャル層を熱処理により高抵抗化
させるようにしたので、半絶縁性膜を得るために従来必
要とした高抵抗化不純物を添加する必要がないため、そ
の上に形成される能動結晶層の結晶特性を悪化させるこ
となく、高品質の半絶縁性膜を得ることができ、これを
用いた半導体デバイスの性能を向上させることができる
という効果がある。
第１図は本発明の実施に使用される気相成長装置の一例
を示す断面図である。 １・・・・反応管、２・・・原料ボート、３ａ、３ｂ・
・・・ガス導入管、４・・・・電気炉、５・・・・基板
、６・・・・支持台、７ａ、７ｂ・・・・バブラ、８ａ
〜８Ｃ・・・・マスフローコントローラ、ｌＯａ〜１０
ｅ・・・・切換弁。
を示す断面図である。 １・・・・反応管、２・・・原料ボート、３ａ、３ｂ・
・・・ガス導入管、４・・・・電気炉、５・・・・基板
、６・・・・支持台、７ａ、７ｂ・・・・バブラ、８ａ
〜８Ｃ・・・・マスフローコントローラ、ｌＯａ〜１０
ｅ・・・・切換弁。
Claims (1)
- （１）化合物半導体基板上に形成されたｐ型エピタキシ
ャル層を熱処理により高抵抗化させることを特徴とする
高抵抗化合物半導体基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2214801A JPH07116000B2 (ja) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | 高抵抗化合物半導体基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2214801A JPH07116000B2 (ja) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | 高抵抗化合物半導体基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0498000A true JPH0498000A (ja) | 1992-03-30 |
| JPH07116000B2 JPH07116000B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=16661754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2214801A Expired - Lifetime JPH07116000B2 (ja) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | 高抵抗化合物半導体基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07116000B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5426068A (en) * | 1993-04-01 | 1995-06-20 | Japan Energy Corporation | Method of manufacturing compound semiconductor wafer |
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| JPH01100099A (ja) * | 1987-10-13 | 1989-04-18 | Hitachi Cable Ltd | 半導体単結晶のアニール方法 |
| JPH02120300A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ３−ｖ族化合物半導体結晶の熱処理方法 |
-
1990
- 1990-08-14 JP JP2214801A patent/JPH07116000B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01100099A (ja) * | 1987-10-13 | 1989-04-18 | Hitachi Cable Ltd | 半導体単結晶のアニール方法 |
| JPH02120300A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ３−ｖ族化合物半導体結晶の熱処理方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5426068A (en) * | 1993-04-01 | 1995-06-20 | Japan Energy Corporation | Method of manufacturing compound semiconductor wafer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07116000B2 (ja) | 1995-12-13 |
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