JPH05347255A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置の製造方法Info
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- JPH05347255A JPH05347255A JP13938592A JP13938592A JPH05347255A JP H05347255 A JPH05347255 A JP H05347255A JP 13938592 A JP13938592 A JP 13938592A JP 13938592 A JP13938592 A JP 13938592A JP H05347255 A JPH05347255 A JP H05347255A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＩＩＩ族元素のソースとして有機ＩＩＩ族元
素化合物を用いたエピタキシャル成長による化合物半導
体装置の製造方法に関し、ｐ層用のカーボンソースとし
てＴＭＧａを用いながら、その上の成長層に残留するカ
ーボンアクセプタ濃度を低い水準に抑制できる化合物半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 ＩＩＩ族元素としてＧａを含むＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体のｐ型の第１層とつづいてｎ型またはｉ型
の第２層とを連続的にエピタキシャル成長する工程を含
む化合物半導体装置の製造方法であって、前記第１層を
Ｇａソースとしてトリメチルガリウムとトリエチルガリ
ウムとを同時に用いて、ｐ型不純物としてカーボンを含
むように成長する工程と、続いて、カーボン濃度の低い
前記第２層をエピタキシャル成長する工程とを含む。
素化合物を用いたエピタキシャル成長による化合物半導
体装置の製造方法に関し、ｐ層用のカーボンソースとし
てＴＭＧａを用いながら、その上の成長層に残留するカ
ーボンアクセプタ濃度を低い水準に抑制できる化合物半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 ＩＩＩ族元素としてＧａを含むＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体のｐ型の第１層とつづいてｎ型またはｉ型
の第２層とを連続的にエピタキシャル成長する工程を含
む化合物半導体装置の製造方法であって、前記第１層を
Ｇａソースとしてトリメチルガリウムとトリエチルガリ
ウムとを同時に用いて、ｐ型不純物としてカーボンを含
むように成長する工程と、続いて、カーボン濃度の低い
前記第２層をエピタキシャル成長する工程とを含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体装置の製
造方法に関し、特にＩＩＩ族元素のソースとして有機Ｉ
ＩＩ族元素化合物を用いたエピタキシャル成長による化
合物半導体装置の製造方法に関する。
造方法に関し、特にＩＩＩ族元素のソースとして有機Ｉ
ＩＩ族元素化合物を用いたエピタキシャル成長による化
合物半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】近年、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）のソー
スとしてガスを用いたガスソースＭＢＥによるエピタキ
シャル成長の研究が進められている。ガスを用いること
によってソースの補給が容易となる。作製すべき半導体
装置としては、たとえば、ＧａＡｓ系化合物半導体を用
いたヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）が超高速
トランジスタとして注目されている。
スとしてガスを用いたガスソースＭＢＥによるエピタキ
シャル成長の研究が進められている。ガスを用いること
によってソースの補給が容易となる。作製すべき半導体
装置としては、たとえば、ＧａＡｓ系化合物半導体を用
いたヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）が超高速
トランジスタとして注目されている。
【０００３】その応用は、超高速デジタル集積回路やマ
イクロ波、ミリ波帯アナログ集積回路、さらに光電子集
積回路の光信号増幅デバイスや半導体レーザ外部変調デ
バイス等へと広がっている。
イクロ波、ミリ波帯アナログ集積回路、さらに光電子集
積回路の光信号増幅デバイスや半導体レーザ外部変調デ
バイス等へと広がっている。
【０００４】ＨＢＴにおいては、ベース領域のバンドギ
ャップをエミッタ領域のバンドギャップより狭くするこ
とにより、ベース電流を低減化できる。電流利得を減ら
すことなく、ベースに超高濃度ドープを行なうことがで
きるので、ベース幅を短くでき、かつベース抵抗増大を
抑止することができる。
ャップをエミッタ領域のバンドギャップより狭くするこ
とにより、ベース電流を低減化できる。電流利得を減ら
すことなく、ベースに超高濃度ドープを行なうことがで
きるので、ベース幅を短くでき、かつベース抵抗増大を
抑止することができる。
【０００５】また、エミッタのキャリア濃度を低くして
エミッタ容量増大を抑え、コレクタキャリア濃度を高め
てコレクタ走行時間増加を防ぎながら電流容量も増やす
ことができる。したがって、ＨＢＴは超高速化（ｆ
T 大）、大電流駆動能力（ｇm 大）に優れた３端子素子
である。
エミッタ容量増大を抑え、コレクタキャリア濃度を高め
てコレクタ走行時間増加を防ぎながら電流容量も増やす
ことができる。したがって、ＨＢＴは超高速化（ｆ
T 大）、大電流駆動能力（ｇm 大）に優れた３端子素子
である。
【０００６】ＨＢＴはＳｉ系の他にＧａＡｓ系の研究開
発が進んでおり、特に超高速動作の可能性を有するＡｌ
ＧａＡｓエミッタ／ＧａＡｓベースのＨＢＴが広く研究
されている。
発が進んでおり、特に超高速動作の可能性を有するＡｌ
ＧａＡｓエミッタ／ＧａＡｓベースのＨＢＴが広く研究
されている。
【０００７】
【従来の技術】ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴの潜在能
力を十分引き出すには、ベース抵抗を低く保ったままベ
ース幅を短縮するために、ｐ型ＧａＡｓのベース領域に
超高濃度ドーピングを行なうことが望まれる。また、ｎ
型ＡｌＧａＡｓからなるエミッタとの間に、急峻なヘテ
ロ接合および急峻なドーピングプロフィルを形成するこ
とが望まれる。
力を十分引き出すには、ベース抵抗を低く保ったままベ
ース幅を短縮するために、ｐ型ＧａＡｓのベース領域に
超高濃度ドーピングを行なうことが望まれる。また、ｎ
型ＡｌＧａＡｓからなるエミッタとの間に、急峻なヘテ
ロ接合および急峻なドーピングプロフィルを形成するこ
とが望まれる。
【０００８】従来、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の気相成
長において、一般的に用いられてきたアクセプタ不純物
のＺｎやＭｇは結晶中での拡散速度が大きく、成長やプ
ロセス過程でｐｎ接合位置がずれたり、濃度プロフィル
の「だれ」を生ずる等の問題があった。
長において、一般的に用いられてきたアクセプタ不純物
のＺｎやＭｇは結晶中での拡散速度が大きく、成長やプ
ロセス過程でｐｎ接合位置がずれたり、濃度プロフィル
の「だれ」を生ずる等の問題があった。
【０００９】近年、これらのｐ型ドーパントに代わっ
て、拡散係数が小さく、超高濃度領域まで活性化できる
アクセプタとして、カーボンが注目され、種々のドーピ
ング方法が開発されている。
て、拡散係数が小さく、超高濃度領域まで活性化できる
アクセプタとして、カーボンが注目され、種々のドーピ
ング方法が開発されている。
【００１０】たとえば、ガスソースＭＢＥやＭＯＣＶＤ
法におけるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）や固体カー
ボン源、有機Ｖ族元素化合物をカーボンソースとする方
法である。
法におけるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）や固体カー
ボン源、有機Ｖ族元素化合物をカーボンソースとする方
法である。
【００１１】特に、ＴＭＧａをカーボンＣのソースとす
る場合、ガリウムＧａのソースを兼ねることができるた
め、簡便であり、各所で開発が進んでいる。同じ有機化
合物であるトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）の場合、カ
ーボンソースとしての役割は低く、カーボンは高々１０
15〜１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 しかドープされない。
る場合、ガリウムＧａのソースを兼ねることができるた
め、簡便であり、各所で開発が進んでいる。同じ有機化
合物であるトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）の場合、カ
ーボンソースとしての役割は低く、カーボンは高々１０
15〜１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 しかドープされない。
【００１２】これに対して、メチル系有機材料では１０
21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 までドープされると報告されてい
る。
21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 までドープされると報告されてい
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ＴＭＧａをカーボンア
クセプタソースに用いてｐ型ベース層を堆積する場合、
ベース層を超高濃度にドープすると、残留カーボンアク
セプタがその上の成長層のドーピング特性に影響を及ぼ
して、そのキャリア濃度を正確に制御しにくい。
クセプタソースに用いてｐ型ベース層を堆積する場合、
ベース層を超高濃度にドープすると、残留カーボンアク
セプタがその上の成長層のドーピング特性に影響を及ぼ
して、そのキャリア濃度を正確に制御しにくい。
【００１４】たとえば、Ｃドープｐ層に続いて、比較的
低い不純物濃度のｎ層を成長しようとすると、ｎ層が高
抵抗化したり、反転したりする。勿論、ｐ層上にｎ層を
成長させる場合、ガリウムソースはＴＭＧａからＴＥＧ
ａに切り換え、同時にドナー不純物を導入しているが、
ｎ層のキャリア濃度を比較的低い水準に保とうとする
と、残留アクセプタ濃度による補償効果が生じ、濃度制
御がうまく行なえない。
低い不純物濃度のｎ層を成長しようとすると、ｎ層が高
抵抗化したり、反転したりする。勿論、ｐ層上にｎ層を
成長させる場合、ガリウムソースはＴＭＧａからＴＥＧ
ａに切り換え、同時にドナー不純物を導入しているが、
ｎ層のキャリア濃度を比較的低い水準に保とうとする
と、残留アクセプタ濃度による補償効果が生じ、濃度制
御がうまく行なえない。
【００１５】本発明の目的は、ｐ層用のカーボンソース
としてＴＭＧａを用いながら、その上の成長層に残留す
るカーボンアクセプタ濃度を低い水準に抑制できる化合
物半導体装置の製造方法を提供することである。
としてＴＭＧａを用いながら、その上の成長層に残留す
るカーボンアクセプタ濃度を低い水準に抑制できる化合
物半導体装置の製造方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体装
置の製造方法は、ＩＩＩ族元素としてＧａを含むＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体のｐ型の第１層とつづいてｎ型また
はｉ型の第２層とを連続的にエピタキシャル成長する工
程を含む化合物半導体装置の製造方法であって、前記第
１層をＧａソースとしてトリメチルガリウムとトリエチ
ルガリウムとを同時に用いて、ｐ型不純物としてカーボ
ンを含むように成長する工程と、続いて、カーボン濃度
の低い前記第２層をエピタキシャル成長する工程とを含
む。
置の製造方法は、ＩＩＩ族元素としてＧａを含むＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体のｐ型の第１層とつづいてｎ型また
はｉ型の第２層とを連続的にエピタキシャル成長する工
程を含む化合物半導体装置の製造方法であって、前記第
１層をＧａソースとしてトリメチルガリウムとトリエチ
ルガリウムとを同時に用いて、ｐ型不純物としてカーボ
ンを含むように成長する工程と、続いて、カーボン濃度
の低い前記第２層をエピタキシャル成長する工程とを含
む。
【００１７】
【作用】ｐ層成長時にトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）
とトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）を同時に供給する
と、アクセプタ濃度を低下させることなく、ＴＭＧａの
流量を減らすことができ、また次のｎ層またはｉ層の成
長時に非意図的に混入するカーボンアクセプタの濃度を
低下させることができることが実験的に判明した。
とトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）を同時に供給する
と、アクセプタ濃度を低下させることなく、ＴＭＧａの
流量を減らすことができ、また次のｎ層またはｉ層の成
長時に非意図的に混入するカーボンアクセプタの濃度を
低下させることができることが実験的に判明した。
【００１８】以下、本発明を実施例に基づいてより詳し
く述べる。
く述べる。
【００１９】
【実施例】図１は、ガスソースＭＢＥ装置の構成と試作
したサンプルの構成を概略的に示す。
したサンプルの構成を概略的に示す。
【００２０】図１（Ａ）において、ガスソースＭＢＥ装
置は、成長室２３と、成長室２３を超高真空に排気する
ことのできる真空排気ポンプ２４と、成長室２３にソー
スガスを供給するための配管１６〜２０およびこれらの
配管におけるガス供給を制御するためのバルブ１５と、
成長室２３内で結晶成長ソースとなる分子線を形成する
ための複数のガスセル２１とを含む。
置は、成長室２３と、成長室２３を超高真空に排気する
ことのできる真空排気ポンプ２４と、成長室２３にソー
スガスを供給するための配管１６〜２０およびこれらの
配管におけるガス供給を制御するためのバルブ１５と、
成長室２３内で結晶成長ソースとなる分子線を形成する
ための複数のガスセル２１とを含む。
【００２１】成長室２３は壁表面積をなるべく小さくす
るように球状に形成されている。成長室２３内には加熱
用ヒータを備えた基板ホルダ２５が配置されており、基
板ホルダ２５上に成長用下地結晶１１が載置される。
るように球状に形成されている。成長室２３内には加熱
用ヒータを備えた基板ホルダ２５が配置されており、基
板ホルダ２５上に成長用下地結晶１１が載置される。
【００２２】ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体を成長する場
合、たとえばＧａソースとしてＴＭＧａ、ＴＥＧａを用
い、それぞれ同一のガスセル２１に接続された配管１
６、１７に供給する。Ｖ族元素のＡｓソースとしてアル
シンＡｓＨ3 を用い、配管１９に供給する。Ａｌソース
としては、トリメチルアミンアラン（ＴＭＡＡｌ）を用
い、配管１８に供給する。
合、たとえばＧａソースとしてＴＭＧａ、ＴＥＧａを用
い、それぞれ同一のガスセル２１に接続された配管１
６、１７に供給する。Ｖ族元素のＡｓソースとしてアル
シンＡｓＨ3 を用い、配管１９に供給する。Ａｌソース
としては、トリメチルアミンアラン（ＴＭＡＡｌ）を用
い、配管１８に供給する。
【００２３】また、ｎ型不純物としてＳｉを用い、ｎ型
不純物ソースとしてジシラン（Ｓｉ 2 Ｈ6 ）を配管２０
に供給する。なお、これらのソースガスおよび配管は単
なる例示であり、配管およびソースガスは様々に変更す
ることができる。
不純物ソースとしてジシラン（Ｓｉ 2 Ｈ6 ）を配管２０
に供給する。なお、これらのソースガスおよび配管は単
なる例示であり、配管およびソースガスは様々に変更す
ることができる。
【００２４】以下、ｐ型ＧａＡｓ層を、Ｇａソースとし
てトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）とトリエチルガリウ
ム（ＴＥＧａ）を同時に用いて成長し、続いてｎ型層を
成長する場合を説明する。実験結果の解釈を容易にする
ために、図１（Ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓ層１３
を挟んでｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２、１４を配置した積層
構造を半絶縁性ＧａＡｓ基板１１の上に成長した。
てトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）とトリエチルガリウ
ム（ＴＥＧａ）を同時に用いて成長し、続いてｎ型層を
成長する場合を説明する。実験結果の解釈を容易にする
ために、図１（Ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓ層１３
を挟んでｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２、１４を配置した積層
構造を半絶縁性ＧａＡｓ基板１１の上に成長した。
【００２５】表面処理を行なった面方位（１００）の半
絶縁性ＧａＡｓ基板１１を、成長室２３の基板ホルダ２
５に設置し、真空排気ポンプ２４によって内部を超高真
空（１０-11 Ｔｏｒｒ）に排気する。成長室２３内壁は
液体窒素シェラウド２６で冷却する。
絶縁性ＧａＡｓ基板１１を、成長室２３の基板ホルダ２
５に設置し、真空排気ポンプ２４によって内部を超高真
空（１０-11 Ｔｏｒｒ）に排気する。成長室２３内壁は
液体窒素シェラウド２６で冷却する。
【００２６】基板表面清浄化のための加熱処理後、基板
温度を５００℃としてバルブ１５を開き、ＴＥＧａ１７
を０．８ｓｃｃｍ、トリメチルアミンアラン（ＴＭＡＡ
ｌ）１８を０．５ｓｃｃｍ、ＡｓＨ3 を４ｓｃｃｍ、Ｓ
ｉ2 Ｈ6 を１ｓｃｃｍそれぞれのガスセル２１内に導入
して加熱分解させる。シャッタ２２を開いてその分子線
をＧａＡｓ基板１１上に放射し、厚さ０．２μｍのｎ型
ＡｌＧａＡｓ層１２をエピタキシャル成長する。
温度を５００℃としてバルブ１５を開き、ＴＥＧａ１７
を０．８ｓｃｃｍ、トリメチルアミンアラン（ＴＭＡＡ
ｌ）１８を０．５ｓｃｃｍ、ＡｓＨ3 を４ｓｃｃｍ、Ｓ
ｉ2 Ｈ6 を１ｓｃｃｍそれぞれのガスセル２１内に導入
して加熱分解させる。シャッタ２２を開いてその分子線
をＧａＡｓ基板１１上に放射し、厚さ０．２μｍのｎ型
ＡｌＧａＡｓ層１２をエピタキシャル成長する。
【００２７】次に、ＴＭＧａ１６を１．７ｓｃｃｍ、Ｔ
ＥＧａ１７を０．６ｓｃｃｍ、ＡｓＨ3 を１ｓｃｃｍそ
れぞれのガスセル２１内に導入して分子線化し、厚さ
０．１μｍのｐ型ＧａＡｓ層１３をｎ型ＡｌＧａＡｓ層
１２上に連続エピタキシャル成長させる。この過程にお
いて、ｐ型ＧａＡｓ層１３中には１×１０20ａｔｏｍｓ
／ｃｍ3 のカーボンが導入される。
ＥＧａ１７を０．６ｓｃｃｍ、ＡｓＨ3 を１ｓｃｃｍそ
れぞれのガスセル２１内に導入して分子線化し、厚さ
０．１μｍのｐ型ＧａＡｓ層１３をｎ型ＡｌＧａＡｓ層
１２上に連続エピタキシャル成長させる。この過程にお
いて、ｐ型ＧａＡｓ層１３中には１×１０20ａｔｏｍｓ
／ｃｍ3 のカーボンが導入される。
【００２８】次に、再びＴＭＧａ１６のバルブ１５を閉
じ、ＴＥＧａ１７を０．８ｓｃｃｍ、ＴＭＡＡｌ１８を
０．５ｓｃｃｍ、ＡｓＨ3 を４ｓｃｃｍ、Ｓｉ2 Ｈ6 を
１ｓｃｃｍ流してｐ型ＧａＡｓ層１３上にｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ層１４を０．２５μｍの厚さに連続エピタキシャル
成長させる。
じ、ＴＥＧａ１７を０．８ｓｃｃｍ、ＴＭＡＡｌ１８を
０．５ｓｃｃｍ、ＡｓＨ3 を４ｓｃｃｍ、Ｓｉ2 Ｈ6 を
１ｓｃｃｍ流してｐ型ＧａＡｓ層１３上にｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ層１４を０．２５μｍの厚さに連続エピタキシャル
成長させる。
【００２９】すなわち、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２、１４
は同一成長条件で成長する。実際に上記手順で成長した
積層構造中のカーボン濃度分布をＳＩＭＳで測定した。
その結果を図２（Ａ）に示す。
は同一成長条件で成長する。実際に上記手順で成長した
積層構造中のカーボン濃度分布をＳＩＭＳで測定した。
その結果を図２（Ａ）に示す。
【００３０】比較のために、従来技術によるＴＭＧａ１
６だけによるｐ型ＧａＡｓ成長を行なった。基板結晶１
１および成長時の基板温度、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２、
１４の成長条件、膜厚は上記の例と同じにした。
６だけによるｐ型ＧａＡｓ成長を行なった。基板結晶１
１および成長時の基板温度、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２、
１４の成長条件、膜厚は上記の例と同じにした。
【００３１】ｐ型ＧａＡｓ層１３の成長時には、ＴＭＧ
ａ流量１．７ｓｃｃｍ、ＡｓＨ3 流量１ｓｃｃｍとし
た。この結果、成長したｐ型ＧａＡｓ層１３（厚み０．
１μｍ）の含有カーボン濃度は１×１０20ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3 であった。
ａ流量１．７ｓｃｃｍ、ＡｓＨ3 流量１ｓｃｃｍとし
た。この結果、成長したｐ型ＧａＡｓ層１３（厚み０．
１μｍ）の含有カーボン濃度は１×１０20ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3 であった。
【００３２】この積層構造中のカーボン濃度分布を同様
にＳＩＭＳによって測定した。その結果を図２（Ｂ）に
示す。上記例と比較例において、ＧａＡｓ基板１１上に
形成したｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２は同一条件で成長して
いるので同一の特性を示し、そのカーボン濃度は約７×
１０16ｃｍ-3程度である。
にＳＩＭＳによって測定した。その結果を図２（Ｂ）に
示す。上記例と比較例において、ＧａＡｓ基板１１上に
形成したｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２は同一条件で成長して
いるので同一の特性を示し、そのカーボン濃度は約７×
１０16ｃｍ-3程度である。
【００３３】図２（Ａ）の例では、ｐ型ＧａＡｓ層１３
上に成長させたｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４の残留カーボン
濃度が４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であるのに対し
て、図２（Ｂ）の比較例の場合、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１
４の残留カーボン濃度は１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
に達していることが判る。
上に成長させたｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４の残留カーボン
濃度が４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であるのに対し
て、図２（Ｂ）の比較例の場合、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１
４の残留カーボン濃度は１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
に達していることが判る。
【００３４】このために、比較例のｎ型ＡｌＧａＡｓ層
１４においては、ｎ型層を成長しようとしてもキャリア
濃度が著しく低い場合や、ｎ転換できずにｐ型ＡｌＧａ
Ａｓとなってしまう場合が容易に予想される。
１４においては、ｎ型層を成長しようとしてもキャリア
濃度が著しく低い場合や、ｎ転換できずにｐ型ＡｌＧａ
Ａｓとなってしまう場合が容易に予想される。
【００３５】図２（Ａ）の例の場合、ｐ型ＧａＡｓ層１
３に含有されるカーボン濃度は比較例の場合と同様であ
るが、その上のｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４における残留カ
ーボン濃度が約１／２．５に低下していることが判る。
３に含有されるカーボン濃度は比較例の場合と同様であ
るが、その上のｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４における残留カ
ーボン濃度が約１／２．５に低下していることが判る。
【００３６】上記した図２（Ａ）の例の場合、ｐ型Ｇａ
Ａｓ成長時におけるＴＭＧａ流量は比較例と同じ１．７
ｓｃｃｍとしたが、ＴＥＧａをさらに添加することによ
ってその上のｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４の残留カーボン濃
度が著しく低減すると同時に成長速度が加速されること
が判った。上述の場合、成長速度は約２倍となった。
Ａｓ成長時におけるＴＭＧａ流量は比較例と同じ１．７
ｓｃｃｍとしたが、ＴＥＧａをさらに添加することによ
ってその上のｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４の残留カーボン濃
度が著しく低減すると同時に成長速度が加速されること
が判った。上述の場合、成長速度は約２倍となった。
【００３７】これとは別に、ＴＭＧａ流量を約半分に下
げ、ＴＥＧａ流量を同じとした条件下では、成長速度は
約２／３に低下するが、ｐ型ＧａＡｓの含有カーボン濃
度はほとんど同じレベル（１×１０20ｃｍ-3）に保つこ
とができた。
げ、ＴＥＧａ流量を同じとした条件下では、成長速度は
約２／３に低下するが、ｐ型ＧａＡｓの含有カーボン濃
度はほとんど同じレベル（１×１０20ｃｍ-3）に保つこ
とができた。
【００３８】この場合、上記と同じ条件下でその上に連
続エピタキシャル成長させたｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４の
残留カーボン濃度は１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度
にまで減少していた。
続エピタキシャル成長させたｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４の
残留カーボン濃度は１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度
にまで減少していた。
【００３９】さらに、ＴＭＧａの供給量（モル数）をＴ
ＥＧａの供給量（モル数）よりも少なくし、基板温度を
低下させることによって残留カーボン濃度は一層低下し
た。これらの実験結果から、ｐ型ＧａＡｓ層１３の上に
成長させるｎ層で残留カーボン濃度が減少するのは、有
機ガリウム用ガスセル２１中に吸着するＴＭＧａがＴＥ
Ｇａでパージされるためではないかと考えられる。特
に、基板温度５７０℃以下の領域で残留カーボン低減の
効果を発揮した。より好ましくは基板温度は５２０℃以
下、たとえば５００℃とする。
ＥＧａの供給量（モル数）よりも少なくし、基板温度を
低下させることによって残留カーボン濃度は一層低下し
た。これらの実験結果から、ｐ型ＧａＡｓ層１３の上に
成長させるｎ層で残留カーボン濃度が減少するのは、有
機ガリウム用ガスセル２１中に吸着するＴＭＧａがＴＥ
Ｇａでパージされるためではないかと考えられる。特
に、基板温度５７０℃以下の領域で残留カーボン低減の
効果を発揮した。より好ましくは基板温度は５２０℃以
下、たとえば５００℃とする。
【００４０】なお、カーボンドープのｐ型層の上にｎ型
層を成長する場合を説明したが、ｐ型層の上にｉ型層を
成長する場合も事情は同じであり、残留カーボン濃度の
影響はより一層明白に表れるであろう。
層を成長する場合を説明したが、ｐ型層の上にｉ型層を
成長する場合も事情は同じであり、残留カーボン濃度の
影響はより一層明白に表れるであろう。
【００４１】このようにして、たとえばＨＢＴのベース
層として用いられるｐ型ＧａＡｓ層１３に超高濃度にカ
ーボンアクセプタをドープしてもその上に形成されるｎ
型ＡｌＧａＡｓエミッタ層の残留カーボン濃度は低いレ
ベルに抑制することが可能となり、ｎ型ドーピングを制
御よく行なうことができる。
層として用いられるｐ型ＧａＡｓ層１３に超高濃度にカ
ーボンアクセプタをドープしてもその上に形成されるｎ
型ＡｌＧａＡｓエミッタ層の残留カーボン濃度は低いレ
ベルに抑制することが可能となり、ｎ型ドーピングを制
御よく行なうことができる。
【００４２】なお、図２（Ａ）、（Ｂ）のデータにおい
ては、ＧａＡｓ基板１１とｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２の境
界およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４表面でカーボン濃度が
スパイク状に増加しているのは、空気中での表面汚染に
よるものと考えられる。
ては、ＧａＡｓ基板１１とｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２の境
界およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４表面でカーボン濃度が
スパイク状に増加しているのは、空気中での表面汚染に
よるものと考えられる。
【００４３】図３は、本発明の実施例による作製するヘ
テロバイポーラトランジスタの構成を示す。半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板３１の上に、ｎ型ＧａＡｓコレクタ層３２、
ｐ型ＧａＡｓベース層３３、ｎ型ＡｌＧａＡｓエミッタ
層３４を連続的にガスソースＭＢＥによってエピタキシ
ャル成長する。
テロバイポーラトランジスタの構成を示す。半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板３１の上に、ｎ型ＧａＡｓコレクタ層３２、
ｐ型ＧａＡｓベース層３３、ｎ型ＡｌＧａＡｓエミッタ
層３４を連続的にガスソースＭＢＥによってエピタキシ
ャル成長する。
【００４４】ｐ型ＧａＡｓベース層３３をエピタキシャ
ル成長する際には、ｐ型不純物のソースおよびＧａのソ
ースとしてＴＭＧａおよびＴＥＧａを同時に供給し、約
１×１０20ｃｍ-3のカーボン濃度とする。
ル成長する際には、ｐ型不純物のソースおよびＧａのソ
ースとしてＴＭＧａおよびＴＥＧａを同時に供給し、約
１×１０20ｃｍ-3のカーボン濃度とする。
【００４５】その後、ｎ型ＡｌＧａＡｓエミッタ層３４
を成長する時には、ＧａソースとしてＴＥＧａのみを用
い、ＡｌソースとしてＴＭＡＡｌを追加する。積層構造
を作製した後、ベース層３３、コレクタ層３２の表面を
一部露出し、エミッタ層３４、ベース層３３、コレクタ
層３２にそれぞれエミッタ電極Ｅ、ベース電極Ｂ、コレ
クタ電極Ｃを作製する。
を成長する時には、ＧａソースとしてＴＥＧａのみを用
い、ＡｌソースとしてＴＭＡＡｌを追加する。積層構造
を作製した後、ベース層３３、コレクタ層３２の表面を
一部露出し、エミッタ層３４、ベース層３３、コレクタ
層３２にそれぞれエミッタ電極Ｅ、ベース電極Ｂ、コレ
クタ電極Ｃを作製する。
【００４６】以上述べた実施例では、ＡｌＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｓＨＢＴへの適用を想定して、カーボンを超高濃度
ドープするｐ層組成をＧａＡｓとした。しかし、本発明
はこれにとどまることなく、たとえばレーザ等におい
て、その上にｉ型層やｎ型層を成長するｐ型ＡｌＧａＡ
ｓ成長等にも適用できることは明らかである。この場合
は、当然ｐ層成長時にＩＩＩ族元素ソースとしてＴＭＧ
ａ、ＴＥＧａに加えて有機アルミニウム化合物を用い
る。
ａＡｓＨＢＴへの適用を想定して、カーボンを超高濃度
ドープするｐ層組成をＧａＡｓとした。しかし、本発明
はこれにとどまることなく、たとえばレーザ等におい
て、その上にｉ型層やｎ型層を成長するｐ型ＡｌＧａＡ
ｓ成長等にも適用できることは明らかである。この場合
は、当然ｐ層成長時にＩＩＩ族元素ソースとしてＴＭＧ
ａ、ＴＥＧａに加えて有機アルミニウム化合物を用い
る。
【００４７】さらに、ＧａＡｓ系化合物のＩｎＧａＡｓ
やＧａＡｓＰ等のｐ層等カーボンをｐ型不純物として含
み、ＩＩＩ族元素としてＧａを含む成長層の成長に同様
の技術を適用し得る。
やＧａＡｓＰ等のｐ層等カーボンをｐ型不純物として含
み、ＩＩＩ族元素としてＧａを含む成長層の成長に同様
の技術を適用し得る。
【００４８】また、上記実施例ではガスソースＭＢＥ法
を用いてＧａＡｓ系化合物半導体をエピタキシャル成長
させた。しかし、他の気相成長法にも本発明を適用する
ことができる。たとえばＭＯＣＶＤ法ではＴＭＧａを用
いた時の残留カーボンの影響は比較的低いが、さらに残
留カーボンを減少させるためにＴＭＧａとＴＥＧａの同
時供給を採用できよう。
を用いてＧａＡｓ系化合物半導体をエピタキシャル成長
させた。しかし、他の気相成長法にも本発明を適用する
ことができる。たとえばＭＯＣＶＤ法ではＴＭＧａを用
いた時の残留カーボンの影響は比較的低いが、さらに残
留カーボンを減少させるためにＴＭＧａとＴＥＧａの同
時供給を採用できよう。
【００４９】その他、様々な変更、改良、組合せ等がで
きることは当業者にとって自明であろう。
きることは当業者にとって自明であろう。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＴＭＧａをＧａソース、カーボンソースに用いた化合物
半導体の成長において、ＴＭＧａと共にＴＥＧａを同じ
ガス導入口から成長室内に導入してｐ層を成長させるこ
とによって、その上に連続的にエピタキシャル成長させ
るｎ層またはｉ層中の残留カーボン濃度を低い水準に抑
制することが可能となった。
ＴＭＧａをＧａソース、カーボンソースに用いた化合物
半導体の成長において、ＴＭＧａと共にＴＥＧａを同じ
ガス導入口から成長室内に導入してｐ層を成長させるこ
とによって、その上に連続的にエピタキシャル成長させ
るｎ層またはｉ層中の残留カーボン濃度を低い水準に抑
制することが可能となった。
【００５１】このため、該ｎ層中のドナードーピングを
前記ｐ層より低い所定濃度で再現性よく行なうことがで
きる。また、高抵抗率のｉ層を成長することも可能とな
った。
前記ｐ層より低い所定濃度で再現性よく行なうことがで
きる。また、高抵抗率のｉ層を成長することも可能とな
った。
【００５２】この技術によって、超高濃度にカーボンド
ープされたｐ層とこれより低い濃度でドナードープされ
たｎ層またはｉ層の界面のキャリア濃度プロフィルは急
峻となり、該ｐ層、ｎ層を用いて特性の優れたＨＢＴ等
を成長することが可能になる。
ープされたｐ層とこれより低い濃度でドナードープされ
たｎ層またはｉ層の界面のキャリア濃度プロフィルは急
峻となり、該ｐ層、ｎ層を用いて特性の優れたＨＢＴ等
を成長することが可能になる。
【図１】本発明の実施例に用いたガスソースＭＢＥの概
略を示す。図１（Ａ）はガスソースＭＢＥ装置の構成を
示し、図１（Ｂ）は成長する積層構造の例を示す概略断
面図である。
略を示す。図１（Ａ）はガスソースＭＢＥ装置の構成を
示し、図１（Ｂ）は成長する積層構造の例を示す概略断
面図である。
【図２】本発明の実施例と従来技術によるｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ／ｐ型ＧａＡｓ／ｎ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル
積層中の含有カーボン濃度分布を比較して示す成長層深
さ方向のＳＩＭＳ分析データのグラフである。
Ａｓ／ｐ型ＧａＡｓ／ｎ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル
積層中の含有カーボン濃度分布を比較して示す成長層深
さ方向のＳＩＭＳ分析データのグラフである。
【図３】本発明の実施例によって作製するヘテロバイポ
ーラトランジスタの構成を示す断面図である。
ーラトランジスタの構成を示す断面図である。
１１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 １２、１４ ｎ型ＡｌＧａＡｓ層 １３ ｐ型ＧａＡｓ層 １５ バルブ １６〜２０ 配管 １６ ＴＭＧａ（トリメチルガリウム） １７ ＴＥＧａ（トリエチルガリウム） １８ ＴＭＡＡｌ（トリメチルアミンアラン） １９ ＡｓＨ3 （アルシン） ２０ Ｓｉ2 Ｈ6 （ジシラン） ２１ ガスセル ２２ シャッタ ２３ 成長室 ２４ 真空排気ポンプ ２５ 基板ホルダ ２６ 液体窒素シュラウド ３１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 ３２ ｎ型ＧａＡｓコレクタ層 ３３ ｐ型ＧａＡｓベース層 ３４ ｎ型ＡｌＧａＡｓエミッタ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/73
Claims (6)
- 【請求項１】 ＩＩＩ族元素としてＧａを含むＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体のｐ型の第１層とつづいてｎ型または
ｉ型の第２層とを連続的にエピタキシャル成長する工程
を含む化合物半導体装置の製造方法であって、 前記第１層をＧａソースとしてトリメチルガリウムとト
リエチルガリウムとを同時に用いて、ｐ型不純物として
カーボンを含むように成長する工程と、 続いて、カーボン濃度の低い前記第２層をエピタキシャ
ル成長する工程とを含む化合物半導体装置の成長方法。 - 【請求項２】 前記第１層がＶ族元素としてＡｓを含
み、Ａｓソースとしてアルシンを用い、第１層のエピタ
キシャル成長がＧａＡｓ基板を用いた下地結晶上に基板
濃度５７０℃以下で行なわれる請求項１記載の化合物半
導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記第１層と第２層の少なくとも一方が
ＩＩＩ族元素としてＡｌも含み、前記一方のエピタキシ
ャル成長の際にＡｌソースとして有機Ａｌガスを供給す
る請求項１ないし２記載の化合物半導体装置の製造方
法。 - 【請求項４】 前記エピタキシャル成長が高真空下のガ
スソースＭＢＥで行なわれる請求項１〜３のいずれかに
記載の化合物半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記第１層のエピタキシャル成長におい
て、供給するトリエチルガリウムのモル数が、供給する
トリメチルガリウムのモル数より多い請求項１〜４のい
ずれかに記載の化合物半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記化合物半導体装置がヘテロバイポー
ラトランジスタであり、前記第１層が１×１０19ｃｍ-3
以上のカーボン濃度を有するｐ型ＧａＡｓベース層であ
り、前記第２層がｎ型ＡｌＧａＡｓエミッタ層である請
求項１〜５のいずれかに記載の化合物半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13938592A JPH05347255A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13938592A JPH05347255A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05347255A true JPH05347255A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=15244084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13938592A Withdrawn JPH05347255A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05347255A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006068378A1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-06-29 | Lg Innotek Co., Ltd | Nitride semiconductor light emitting device and fabrication method thereof |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP13938592A patent/JPH05347255A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006068378A1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-06-29 | Lg Innotek Co., Ltd | Nitride semiconductor light emitting device and fabrication method thereof |
| JP2008526016A (ja) * | 2004-12-23 | 2008-07-17 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 窒化物半導体発光素子及びその製造方法 |
| US8044380B2 (en) | 2004-12-23 | 2011-10-25 | Lg Innotek Co., Ltd. | Nitride semiconductor light emitting device and fabrication method thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |