JPH05291275A - 炭素ドーピングp型エピタキシャルAlGaAs層の製造方法とそれをベース層とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ - Google Patents

炭素ドーピングp型エピタキシャルAlGaAs層の製造方法とそれをベース層とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ

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JPH05291275A
JPH05291275A JP8552492A JP8552492A JPH05291275A JP H05291275 A JPH05291275 A JP H05291275A JP 8552492 A JP8552492 A JP 8552492A JP 8552492 A JP8552492 A JP 8552492A JP H05291275 A JPH05291275 A JP H05291275A
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JP
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JP8552492A
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Shuichi Tanaka
秀一 田中
Masakiyo Ikeda
正清 池田
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Al組成が変化してもドーピングされるCの
濃度が一定であるAlGaAsエピタキシャル層をMO
CVD法で製造する。 【構成】 Cドーピングp型エピタキシャルAlGaA
s層をMOCVD法で製造する際に、Al源として、A
lとCが直接結合していないAl化合物を用いるCドー
ピングp型エピタキシャルAlGaAs層の製造方法。 【効果】 Alの組成傾斜を有し、高濃度のCドーピン
グがなされているAlGaAs層を製造できるので、そ
の層をベース層とするHBTは高速動作が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素ドーピングp型エ
ピタキシャルAlGaAs層の製造方法と、それをベー
ス層とするヘテロ接合バイポーラトランジスタに関し、
更に詳しくは、Alの組成傾斜を有しかつC濃度が一定
であるAlGaAs層とそれをベース層にしたヘテロ接
合バイポーラトランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(he
terojunction bipolar transistor、以後、HBTとい
う)のベース層として、キャリア濃度が1×1019cm-3
以上であるAlGaAsの高濃度p型ドーピング層が用
いられている。そして、このAlGaAs層は、通常、
有機金属化学気相成長法(Metal organic chemical vap
or deposition 、以後、MOCVD法という)でAlG
aAs結晶をエピタキシャル成長させることにより成膜
されるが、従来はこの成膜操作時に、ZnやBeをドー
ピングして前記した高濃度のp型層にしている。
【0003】しかしながら、ZnやBeをドーピングし
て製造した高濃度p型ドーピングAlGaAs層より
も、Cをドーピングして製造したp型ドーピングAlG
aAs層の方が、HBTのベース層として使用したとき
にそのデバイスの動作が安定するので、最近では、Cを
ドーピングすることにより高濃度p型ドーピングAlG
aAs層の製造が行なわれている。
【0004】この場合、Cのドーピングは次のようにし
て進められる。すなわち、Al,GaのIII 族元素の原
料として例えば(CH3)3 Ga,(CH3)3 Alなどの
有機金属化合物を用い、As源として例えば(CH3)3
Asやアルシンを用いてMOCVD法を行なうときに、
Ga源やAl源のそれぞれの金属元素と直接結合してい
るメチル基などのアルキル基のCを、未分解のままで、
成長させているAlGaAs結晶の中に取り込むという
方法である。
【0005】ところで、AlGaAs層をHBTのp型
ベース層として用いる場合、そのベース層として、Al
の組成傾斜が形成されているAlGaAs層を用いる
と、HBTの高電流増幅率が得られ、かつ、高速動作が
可能となることが知られている。このようなp型ベース
層を含むHBTとしては、次のような構造のものが代表
例として知られている。
【0006】すなわち、GaAs基板の上に、Siをド
ーパントとしキャリア濃度が3×1018cm-3のGaAs
から成る厚み5000Åのサブコレクタ層、Siをドー
パントとしキャリア濃度が2×1016cm-3のGaAsか
ら成る厚み5000Åのコレクタ層、Cをドーパントと
しキャリア濃度が4×1019cm-3のAlx Ga1-x As
(0≦x≦0.1)から成る厚み1000Åのベース層、
Siをドーパントとしキャリア濃度が3×1017cm-3
Al0.3 Ga0.7 Asから成る厚み2000Åのエミッ
タ層、および、Siをドーパントとしキャリア濃度が3
×1018cm-3のGaAsから成る厚み1000Åのキャ
ップ層をこの順序でMOCVD法によって積層したもの
である。
【0007】この構造のHBTの場合、ベース層におけ
るAl組成が、コレクタ層からエミッタ層にかけて組成
比(原子比)で0〜0.1に組成制御しており、かつ、C
をドーパントにして前記した高濃度p型ベース層になっ
ている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記した構造のHBT
の場合、そのp型ベース層では、厚み方向で変化するA
l組成と無関係に、ベース層全体においては、ドーパン
トであるCの濃度が一定であり、しかも再現性よく一定
濃度のCがドーピングされていることが要求されてい
る。
【0009】しかしながら、前記した従来のMOCVD
法でCドーピングp型AlGaAs層を製造すると、下
記の理由で上記した要求を満たすことが非常に困難とな
る。すなわち、従来の方法では、Al源が、(CH3)3
Alのように、AlとCが直接結合している化合物を用
いているため、Al源の使用量を変化させることによ
り、成膜させつつあるAlx Ga1-x As層におけるA
l組成を変えていくと、それに応じて、Alx Ga1-x
AsにドーピングされてくるCの量も変化していくから
である。
【0010】本発明は上記した問題を解決することがで
きるCドーピングp型エピタキシャルAlGaAs層の
製造方法と、そのAlGaAs層を用いることにより、
C濃度が一定で、しかもAlの組成傾斜を有するベース
層を備えたヘテロ接合パイポーラトランジスタの提供を
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明においては、Cドーピングp型エピタキシ
ャルAlGaAs層をMOCVD法で製造する際に、A
l源として、AlとCが直接結合していないAl化合物
を用いることを特徴とするCドーピングp型エピタキシ
ャルAlGaAs層の製造方法が提供され、また、C濃
度が層内で一定になっているAlGaAs層をベース層
とすることを特徴とするヘテロ接合バイポーラトランジ
スタが提供される。
【0012】本発明方法では、MOCVD法によって目
的とするAlGaAs層がエピタキシャル成長される。
その場合、Ga源としては、従来と同じように、(CH
3)3 Ga,(C2 5) 3 Gaの有機金属化合物などが用
いられ、またAs源としては(CH3)3 Asやアルシン
などが用いられるが、Al源だけは、後述するようなA
lとCが直接結合していないAl化合物を用いる。
【0013】このようなAl化合物としては、例えばA
lH3 (アラン)のような水素化アルミニウムをあげる
ことができる。しかし、上記したAlH3 は極めて不安
定な化合物であるため、実際にMOCVD法を行なうと
きには、このアランに第一アミン,第二アミン,第三ア
ミンなどのアミンを配位結合させることによって安定化
して成る化合物が用いられる。このような化合物として
は、例えば、トリメチルアミンアラン(H3 AlN(C
3)3),ジメチルエチルアミンアラン(H3 AlN(C
3)2 2 5)などをあげることができる。
【0014】なお、これらアランとアミンとの化合物は
容易に熱分解をするので、MOCVD装置にAl源とし
て供給したときに、装置内で熱分解してアランを生成す
る。そしてこのアランがMOCVDにおけるAl源とし
て機能する。本発明の方法におけるCのドーピングは、
上記したGa源やAs源に含まれているアルキル基中の
Cが、未分解のまま、成長しつつあるAlGaAsのエ
ピタキシャル結晶層に取り込まれることは従来と同じで
ある。
【0015】しかし、Al源のAlは直接Cと結合して
いないので、AlGaAsのエピタキシャル成長の際に
は、このAl源からCが混入してくることはない。した
がって、前記したAlの組成傾斜を有するAlx Ga
1-x As層を成長させるときでも、Cのドーピングは、
Alの組成変化と関係なく、Ga源のCやAs源のCで
行なわれることになる。そのため、Ga源やAs源の供
給量を所定値に設定すれば、得られたAlx Ga1-x
sはAlの組成傾斜を有するとともに、その層内にドー
ピングされているCの濃度は供給したGa源やAs源の
供給量に規定された一定値となる。
【0016】
【実施例】
実施例1 Ga源として(CH3)3 Ga、Al源としてH3 AlN
(CH3)3、As源としてアルシンを用い、MOCVD
装置内でGaAs基板の上にCドーピングAlGaAs
の薄膜を成膜した。
【0017】成膜の条件は、H3 AlN(CH3)3
(CH3)3 Gaは10%(気相比)とし、アルシン/
(H3 AlN(CH3)3+(CH3)3 Ga)は2(モル
比)とし、成長温度560℃、成長圧力1気圧、成長時
間40分とした。得られたAlGaAs薄膜は、厚みが
1.2μmでAl0.1 Ga0.9 Asの組成を有し、またキ
ャリア濃度は5×1019cm-3であった。
【0018】実施例2 以下のようにしてHBTを製造した。まず、GaAs基
板の上に、常用のMOCVD法によりドーパントがSi
でキャリア濃度3×1018cm-3のGaAsから成る厚み
5000Åのサブコレクタ層を形成し、ついでその上に
常用のMOCVD法で、ドーパントがSiでキャリア濃
度3×1016cm-3のGaAsから成るコレクタ層を形成
した。
【0019】このコレクタ層の上に、下記の方法で、C
をドーピングしたAl組成傾斜を有するベース層を形成
した。すなわち、Al源としてH3 AlN(CH3)3
Ga源として(CH3)3 Ga、As源として(CH3)3
Asを用い、(CH3)3 As/(H3 AlN(CH3) 3
+(CH3)3 Ga)を1(モル比)で保持しながら、H
3 AlN(CH3)3と(CH3)3 Gaの気相比を、Al
組成が0から0.1まで増加するように継時的に変化させ
た。成長温度,成長圧力,成長時間をそれぞれ600
℃,1分に管理することにより、厚みが1000Å,キ
ャリア濃度が4×1019cm-3のAlx Ga1- x As(0
≦x≦1)から成るベース層が成膜された。
【0020】ついで、このベース層の上に、常用のMO
CVD法で、ドーパントがSiでキャリア濃度が3×1
17cm-3のAl0.3 Ga0.7 Asから成る厚み2000
Åのエミッタ層を形成し、更にその上に、常用のMOC
VD法で、ドーパントがSiでキャリア濃度が3×10
18cm-3のGaAsから成る厚み1000Åのキャップ層
を形成した。
【0021】このようにして製造したHBTにつき、セ
シウム(Cs)を1次イオンとする2次イオン質量分析
装置を用いてSIMSプロファイルを測定し、厚み方向
のC濃度の分布を調べた。その結果を図1に示した。比
較のために、ベース層の形成時にAl源としてH3 Al
N(CH3)3を用いることなく(CH3)3 Alを用い
て、実施例2と同様の構造のHBTを製造し、このHB
Tについても実施例2と同様にSIMSプロファイルを
測定した。その結果を図2に示した。
【0022】図1,図2から明らかなように、本発明方
法で形成したベース層ではC濃度が一定であるが、従来
方法で形成したベース層においては、エミッタ層に近づ
くほど(Al組成が大になるほど)C濃度が増加してい
て、ベース層内のC濃度はAl組成に対応して変化して
いる。
【0023】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
MOCVD法によれば、Al組成の変化に関係なく、あ
る一定濃度のCがドーピングされているAlx Ga1-x
Asのエピタキシャル層を形成することができる。これ
は、Al源として、AlとCが直接結合していないAl
化合物を用いたことがもたらす効果である。
【0024】したがって、本発明方法によれば、C濃度
が一定でかつAl組成傾斜を有するp型Alx Ga1-x
As層を形成することができ、そのp型Alx Ga1-x
As層をベース層とするHBTを製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のMOCVD法で形成したp型Alx
1-x As層をベース層とするHBTのSIMSプロフ
ァイルである。
【図2】従来のMOCVD法で形成したp型Alx Ga
1-x As層をベース層とするHBTのSIMSプロファ
イルである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素ドーピングp型エピタキシャルAl
    GaAs層を有機金属気相成長法で製造する際に、Al
    源として、AlとCが直接結合していないAl化合物を
    用いることを特徴とする炭素ドーピングp型エピタキシ
    ャルAlGaAs層の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記Al化合物が、トリメチルアミンア
    ランまたはジメチルエチルアミンアランである請求項1
    の炭素ドーピングp型エピタキシャルAlGaAs層の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 C濃度が層内で一定になっているAlG
    aAs層をベース層とすることを特徴とするヘテロ接合
    バイポーラトランジスタ。
  4. 【請求項4】 C濃度が層内で一定で、かつ、Alの組
    成傾斜を有するAlGaAs層がベース層である請求項
    3のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
JP8552492A 1992-04-07 1992-04-07 炭素ドーピングp型エピタキシャルAlGaAs層の製造方法とそれをベース層とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ Pending JPH05291275A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6191014B1 (en) * 1998-07-27 2001-02-20 Sumitomo Chemical Company, Ltd. Method for manufacturing compound semiconductor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6191014B1 (en) * 1998-07-27 2001-02-20 Sumitomo Chemical Company, Ltd. Method for manufacturing compound semiconductor

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