JPH0541529A - 化合物半導体素子およびその作製方法 - Google Patents
化合物半導体素子およびその作製方法Info
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- JPH0541529A JPH0541529A JP19661391A JP19661391A JPH0541529A JP H0541529 A JPH0541529 A JP H0541529A JP 19661391 A JP19661391 A JP 19661391A JP 19661391 A JP19661391 A JP 19661391A JP H0541529 A JPH0541529 A JP H0541529A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高いｐ層キャリア濃度と急峻なｐｎ接合界面
を有し、接合位置の正確な制御が可能な、超階段型Ｇａ
Ａｓ可変容量ダイオードおよびその作製方法を提供す
る。 【構成】 ｐ型層をＣドープすることにより高濃度のｐ
型ＧａＡｓを得る。その作製方法は、ＯＭＶＰＥ法によ
り、ｐ型ＧａＡｓ層の成長にはＶ族有機金属原料を用
い、ｎ型ＧａＡｓ層の成長にはＶ族水素化物原料を用い
同時にｎ型不純物ガスを用いる。または、ｎ型ＧａＡｓ
層を塩化物輸送による気相成長法で成長し、ｐ型ＧａＡ
ｓ層を有機金属気相成長法で成長しｐ型ドーパントとし
て炭素を用いることを特徴とする、ＧａＡｓからなる超
階段接合を有する可変容量ダイオードの作製方法であ
る。
を有し、接合位置の正確な制御が可能な、超階段型Ｇａ
Ａｓ可変容量ダイオードおよびその作製方法を提供す
る。 【構成】 ｐ型層をＣドープすることにより高濃度のｐ
型ＧａＡｓを得る。その作製方法は、ＯＭＶＰＥ法によ
り、ｐ型ＧａＡｓ層の成長にはＶ族有機金属原料を用
い、ｎ型ＧａＡｓ層の成長にはＶ族水素化物原料を用い
同時にｎ型不純物ガスを用いる。または、ｎ型ＧａＡｓ
層を塩化物輸送による気相成長法で成長し、ｐ型ＧａＡ
ｓ層を有機金属気相成長法で成長しｐ型ドーパントとし
て炭素を用いることを特徴とする、ＧａＡｓからなる超
階段接合を有する可変容量ダイオードの作製方法であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体素子とそ
の作製方法、特にＧａＡｓ等からなる超階段接合を有す
る可変容量ダイオードおよびその作製方法に関するもの
である。
の作製方法、特にＧａＡｓ等からなる超階段接合を有す
る可変容量ダイオードおよびその作製方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】可変容量ダイオードは印加電圧により容
量（Ｃ）を制御するコンデンサーとしてＬＣ共振回路に
用いられる。このダイオードを用いると同調周波数を電
気的に制御することができる。近年、無線通信の高周波
化、広帯域化に伴い、マイクロ波帯域において低損失
で、広帯域化に有利な超階段型ＧａＡｓ可変容量ダイオ
ードが要求されている。
量（Ｃ）を制御するコンデンサーとしてＬＣ共振回路に
用いられる。このダイオードを用いると同調周波数を電
気的に制御することができる。近年、無線通信の高周波
化、広帯域化に伴い、マイクロ波帯域において低損失
で、広帯域化に有利な超階段型ＧａＡｓ可変容量ダイオ
ードが要求されている。
【０００３】図３にｐｎ接合型可変容量ダイオードの深
さ方向のキャリア濃度分布の模式図を示す。高濃度ｐ型
層と低濃度ｎ型層の接合面からｎ型不純物濃度が内部に
向かって ｎ（ｘ）＝ａｘm （１） に従って変化する場合には接合容量Ｃｊは Ｃｊ（Ｖ）∝（ＶR＋ＶD）-1/(m+2) （２） で表される。ここでＶRは逆方向電圧、ＶDは拡散電位で
ある。共振周波数ｆは ｆ＝１／２π√（ＬＣ）∝（ＶR＋ＶD）1/2(m+2) であるから、ｍ＝−３／２の場合、ｆとＶRが直線関係
となる。
さ方向のキャリア濃度分布の模式図を示す。高濃度ｐ型
層と低濃度ｎ型層の接合面からｎ型不純物濃度が内部に
向かって ｎ（ｘ）＝ａｘm （１） に従って変化する場合には接合容量Ｃｊは Ｃｊ（Ｖ）∝（ＶR＋ＶD）-1/(m+2) （２） で表される。ここでＶRは逆方向電圧、ＶDは拡散電位で
ある。共振周波数ｆは ｆ＝１／２π√（ＬＣ）∝（ＶR＋ＶD）1/2(m+2) であるから、ｍ＝−３／２の場合、ｆとＶRが直線関係
となる。
【０００４】可変容量ダイオードの特性としてはＣｊの
電圧変化比が大きいこと、Ｑ値が大きいこと、Ｃｊ−Ｖ
R特性の直線性が良いことが必要である。そのためには
ｐ型ＧａＡｓ層のキャリア濃度を高濃度化し急峻なｐｎ
界面を形成する必要がある。従来、ｐ型ドーパントとし
ては主にＺｎ（亜鉛）が用いられていた。Ｚｎのドーピ
ング方法としてはエピタキシャル成長中にドーピングガ
スを用いる方法と成長後のイオン注入による方法がある
が、いずれの場合もＺｎの熱拡散によるｐｎ界面のシフ
トがおこり、設計どおりの位置に接合面を作製すること
が難しいという問題があった。
電圧変化比が大きいこと、Ｑ値が大きいこと、Ｃｊ−Ｖ
R特性の直線性が良いことが必要である。そのためには
ｐ型ＧａＡｓ層のキャリア濃度を高濃度化し急峻なｐｎ
界面を形成する必要がある。従来、ｐ型ドーパントとし
ては主にＺｎ（亜鉛）が用いられていた。Ｚｎのドーピ
ング方法としてはエピタキシャル成長中にドーピングガ
スを用いる方法と成長後のイオン注入による方法がある
が、いずれの場合もＺｎの熱拡散によるｐｎ界面のシフ
トがおこり、設計どおりの位置に接合面を作製すること
が難しいという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、Ｚｎを
ドーパントに用いた場合には、Ｚｎの拡散係数が大きい
ため熱による拡散が起こりｐｎ接合面を設計どおりの位
置に作製することが難しく、バイアス電圧ＶR＝０Ｖの
場合の容量が一定せず、容量変化比（Ｃｊ0V／Ｃ
ｊ25V）が設計値からずれるという問題があった。ま
た、拡散を抑制し容量変化比を設計どおりにするために
ｐ層のＺｎ濃度を低くした場合には、直列抵抗Ｒｓが大
きくなり周波数特性が悪くなるという問題があった。本
発明は、高いｐ層キャリア濃度と急峻なｐｎ接合界面を
有し、接合位置の正確な制御が可能な、超階段型ＧａＡ
ｓ可変容量ダイオードおよびその作製方法を提供する。
ドーパントに用いた場合には、Ｚｎの拡散係数が大きい
ため熱による拡散が起こりｐｎ接合面を設計どおりの位
置に作製することが難しく、バイアス電圧ＶR＝０Ｖの
場合の容量が一定せず、容量変化比（Ｃｊ0V／Ｃ
ｊ25V）が設計値からずれるという問題があった。ま
た、拡散を抑制し容量変化比を設計どおりにするために
ｐ層のＺｎ濃度を低くした場合には、直列抵抗Ｒｓが大
きくなり周波数特性が悪くなるという問題があった。本
発明は、高いｐ層キャリア濃度と急峻なｐｎ接合界面を
有し、接合位置の正確な制御が可能な、超階段型ＧａＡ
ｓ可変容量ダイオードおよびその作製方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、可変容量ダ
イオードのｐ型層にＣドープＧａＡｓ層を用いることに
より高濃度のｐ型ＧａＡｓを得る。その作製方法は、有
機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ法）により、ｐ型ドーパ
ントとして炭素を用いｐ型ＧａＡｓ層の成長にはＶ族有
機金属原料を用い、ｎ型ＧａＡｓ層の成長にはＶ族水素
化物原料を用い同時にｎ型不純物ガスを用いることを特
徴とする。さらに、ｎ型ＧａＡｓ層を塩化物輸送による
気相成長法で成長し、ｐ型ＧａＡｓ層を有機金属気相成
長法で成長しｐ型ドーパントとして炭素を用いることを
特徴とする、ＧａＡｓからなる超階段接合を有する可変
容量ダイオードの作製方法である。
イオードのｐ型層にＣドープＧａＡｓ層を用いることに
より高濃度のｐ型ＧａＡｓを得る。その作製方法は、有
機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ法）により、ｐ型ドーパ
ントとして炭素を用いｐ型ＧａＡｓ層の成長にはＶ族有
機金属原料を用い、ｎ型ＧａＡｓ層の成長にはＶ族水素
化物原料を用い同時にｎ型不純物ガスを用いることを特
徴とする。さらに、ｎ型ＧａＡｓ層を塩化物輸送による
気相成長法で成長し、ｐ型ＧａＡｓ層を有機金属気相成
長法で成長しｐ型ドーパントとして炭素を用いることを
特徴とする、ＧａＡｓからなる超階段接合を有する可変
容量ダイオードの作製方法である。
【０００７】
【作用】Ｃの拡散係数はＺｎに比べて約７桁小さいため
熱による拡散が非常に小さい。従って、エピタキシャル
成長中にｎ層への拡散が起こらず所定の位置にｐｎ接合
面を形成することが可能になる。また、Ｃは１０20ｃｍ
-3以上の高濃度ドーピングが可能であるため、直列抵抗
を低くし高周波特性を向上させることができる。本発明
者らは、ＯＭＶＰＥ法によるＧａＡｓ成長においてＶ族
原料としてトリメチルヒ素（ＴＭＡｓ）を、III族原料
としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を用いた場合の
Ｃドーピングの成長圧力依存性について広い圧力範囲に
わたって検討した結果、成長圧力５．３×１０3Ｐａ以
下の領域で、高濃度のＣドーピングが可能であることを
見いだした。そこで、この方法を容量可変ダイオードに
適用した。
熱による拡散が非常に小さい。従って、エピタキシャル
成長中にｎ層への拡散が起こらず所定の位置にｐｎ接合
面を形成することが可能になる。また、Ｃは１０20ｃｍ
-3以上の高濃度ドーピングが可能であるため、直列抵抗
を低くし高周波特性を向上させることができる。本発明
者らは、ＯＭＶＰＥ法によるＧａＡｓ成長においてＶ族
原料としてトリメチルヒ素（ＴＭＡｓ）を、III族原料
としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を用いた場合の
Ｃドーピングの成長圧力依存性について広い圧力範囲に
わたって検討した結果、成長圧力５．３×１０3Ｐａ以
下の領域で、高濃度のＣドーピングが可能であることを
見いだした。そこで、この方法を容量可変ダイオードに
適用した。
【０００８】
【実施例】［実施例］ Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板上
に塩化物輸送による気相成長法（ＶＰＥ法）によりＳを
ドーパントに用いたｎ型ＧａＡｓ層を成長した後、基板
をＯＭＶＰＥ炉に入れ、反応管内の圧力を１．３×１０
3Ｐａに保ち、予め反応管内にＴＭＡｓを流した状態
で、成長温度６００℃まで加熱後、ＴＭＧａを反応管へ
導入し、Ｃドープｐ型ＧａＡｓを５００ｎｍの厚みに成
長した。図１にＳＩＭＳ分析から求めたＣ、ＳおよびＳ
ｉの深さ方向の濃度分布を示す通り、設計通りの位置に
急峻なｐｎ接合が形成された。なお、図中で、ｐ+層以
外のところでＣが１×１０17ｃｍ-3ドーピングされてい
るように見えるが、これはＳＩＭＳの検出下限であり、
実際には基板と同等以下の濃度しかない。
に塩化物輸送による気相成長法（ＶＰＥ法）によりＳを
ドーパントに用いたｎ型ＧａＡｓ層を成長した後、基板
をＯＭＶＰＥ炉に入れ、反応管内の圧力を１．３×１０
3Ｐａに保ち、予め反応管内にＴＭＡｓを流した状態
で、成長温度６００℃まで加熱後、ＴＭＧａを反応管へ
導入し、Ｃドープｐ型ＧａＡｓを５００ｎｍの厚みに成
長した。図１にＳＩＭＳ分析から求めたＣ、ＳおよびＳ
ｉの深さ方向の濃度分布を示す通り、設計通りの位置に
急峻なｐｎ接合が形成された。なお、図中で、ｐ+層以
外のところでＣが１×１０17ｃｍ-3ドーピングされてい
るように見えるが、これはＳＩＭＳの検出下限であり、
実際には基板と同等以下の濃度しかない。
【０００９】実施例ではｎ型層をＶＰＥ法で成長してい
るが、もちろんＯＭＶＰＥ法で連続して成長することも
可能である。また、Ｃドーピングの方法としては、低Ｖ
／III比における、ＯＭＶＰＥ成長、ＣＣｌ4をドーパン
トガスに用いたＯＭＶＰＥ成長、ＴＭＧａをIII族原料
に用いたＭＯＭＢＥ成長、カーボンフィラメントをドー
ピング源に用いたＭＢＥ法によっても可能である。
るが、もちろんＯＭＶＰＥ法で連続して成長することも
可能である。また、Ｃドーピングの方法としては、低Ｖ
／III比における、ＯＭＶＰＥ成長、ＣＣｌ4をドーパン
トガスに用いたＯＭＶＰＥ成長、ＴＭＧａをIII族原料
に用いたＭＯＭＢＥ成長、カーボンフィラメントをドー
ピング源に用いたＭＢＥ法によっても可能である。
【００１０】［比較例］ 上記の実施例と同じｎ型Ｇａ
Ａｓ層上に、ＯＭＶＰＥ法によりＺｎドープＧａＡｓ層
をジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）をドーパントガスに用いて
５００ｎｍの厚みに成長した。図２にＺｎ、ＳおよびＳ
ｉの深さ方向の濃度分布を示す。Ｚｎがｎ型層中へ拡散
しておりｐ型のキャリア濃度が傾斜を持つとともに、ｐ
ｎ接合位置が設計より深いところへ移動していた。
Ａｓ層上に、ＯＭＶＰＥ法によりＺｎドープＧａＡｓ層
をジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）をドーパントガスに用いて
５００ｎｍの厚みに成長した。図２にＺｎ、ＳおよびＳ
ｉの深さ方向の濃度分布を示す。Ｚｎがｎ型層中へ拡散
しておりｐ型のキャリア濃度が傾斜を持つとともに、ｐ
ｎ接合位置が設計より深いところへ移動していた。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、急峻なプロファイルを
有する高濃度ｐ型層が形成できるため、容易に設計どお
りの位置にｐｎ接合面を形成することができ、高周波特
性の優れた超階段接合を有する可変容量ダイオードを得
ることができる。
有する高濃度ｐ型層が形成できるため、容易に設計どお
りの位置にｐｎ接合面を形成することができ、高周波特
性の優れた超階段接合を有する可変容量ダイオードを得
ることができる。
【図１】本発明の実施例の可変容量ダイオードの不純物
の深さ方向の濃度分布を示すグラフである。
の深さ方向の濃度分布を示すグラフである。
【図２】ｐ型ＧａＡｓのドーパントとしてＺｎを用いた
場合の不純物の深さ方向の濃度分布を示すグラフであ
る。
場合の不純物の深さ方向の濃度分布を示すグラフであ
る。
【図３】超階段接合の模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹本 菊郎 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (7)
- 【請求項１】 ｐｎ接合を有する化合物半導体素子にお
いて、ｐ型ドーパントとして炭素を用いたことを特徴と
する化合物半導体素子。 - 【請求項２】 化合物半導体がＧａＡｓであることを特
徴とする請求項１記載の化合物半導体素子。 - 【請求項３】 化合物半導体素子が超階段接合を有する
可変容量ダイオードであることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の化合物半導体素子。 - 【請求項４】 ＧａＡｓを有機金属気相成長法で成長
し、ｐ型ドーパントとして炭素を用いｐ型ＧａＡｓ層の
成長にはＶ族有機金属原料を用い、ｎ型ＧａＡｓ層の成
長にはＶ族水素化物原料を用い、同時にｎ型不純物ガス
を用いることを特徴とする、ＧａＡｓからなる超階段接
合を有する可変容量ダイオードの作製方法。 - 【請求項５】 III族原料がトリメチルガリウムまたは
トリエチルガリウムであり、Ｖ族有機金属原料がトリメ
チルヒ素またはトリエチルヒ素であり、Ｖ族水素化物が
アルシンであり、ｎ型不純物のドーピングガスがシラ
ン、ジシラン、 セレン化水素、硫化水素、ジメチルテルルまたはジエチ
ルテルルの中から選ばれた１または２以上の化合物を含
むガスであることを特徴とする請求項４記載のＧａＡｓ
からなる超階段接合を有する可変容量ダイオードの作製
方法。 - 【請求項６】 ｎ型ＧａＡｓ層を塩化物輸送による気相
成長法で成長し、ｐ型ＧａＡｓ層を有機金属気相成長法
で成長しｐ型ドーパントとして炭素を用いることをを特
徴とするＧａＡｓからなる超階段接合を有する可変容量
ダイオードの作製方法。 - 【請求項７】 ｐ型ＧａＡｓ層の成長に使用するIII族
原料がトリメチルガリウムまたはトリエチルガリウムで
あり、Ｖ族有機金属原料がトリメチルヒ素またはトリエ
チルヒ素であることを特徴とする請求項６記載のＧａＡ
ｓからなる超階段接合を有する可変容量ダイオードの作
製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19661391A JPH0541529A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 化合物半導体素子およびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19661391A JPH0541529A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 化合物半導体素子およびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541529A true JPH0541529A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16360673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19661391A Pending JPH0541529A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 化合物半導体素子およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0541529A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004503803A (ja) * | 2000-07-11 | 2004-02-05 | フランス テレコム | 可飽和吸収構造、特に光学再生コンポーネント用のもの、およびその製造方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58135634A (ja) * | 1982-02-08 | 1983-08-12 | Nec Corp | 半導体ウエハ− |
| JPS60124818A (ja) * | 1983-12-08 | 1985-07-03 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | 金属間化合物半導体結晶の成長方法 |
| JPS6278815A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-11 | Sumitomo Chem Co Ltd | 気相成長方法 |
| JPS62104502A (ja) * | 1985-10-29 | 1987-05-15 | 高北農機株式会社 | その場反転耕起作業機の耕起れきの反転誘導体における反転誘導面の形成方法及びその場反転耕起作業機 |
| JPS6388820A (ja) * | 1986-10-02 | 1988-04-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体装置の製造方法 |
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| JPH01270277A (ja) * | 1988-04-21 | 1989-10-27 | Nec Corp | 砒化ガリウム超階段バラクタダイオードの製造方法 |
-
1991
- 1991-08-06 JP JP19661391A patent/JPH0541529A/ja active Pending
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Cited By (2)
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| JP2004503803A (ja) * | 2000-07-11 | 2004-02-05 | フランス テレコム | 可飽和吸収構造、特に光学再生コンポーネント用のもの、およびその製造方法 |
| JP4916640B2 (ja) * | 2000-07-11 | 2012-04-18 | フランス・テレコム | 可飽和吸収構造、特に光学再生コンポーネント用のもの、およびその製造方法 |
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