JPH0590160A

JPH0590160A - 結晶成長方法

Info

Publication number: JPH0590160A
Application number: JP4071546A
Authority: JP
Inventors: Adarushiyu Sandouu; アダルシユサンドウー
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-05-08
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】気相原料を用い、不純物を添加したエピタキ
シャル層を成長するガスソース分子線エピタキシャル結
晶成長方法（ＧＳＭＢＥ）に関し、制御性よく不純物を
ドープした結晶を成長することのできるガスソース分子
線エピタキシャル結晶成長方法を提供することを目的と
する。【構成】真空雰囲気中に原料ガスの分子線を供給し、
下地結晶上に化合物半導体のエピタキシャル成長を行な
うガスソース分子線エピタキシャル結晶成長方法であっ
て、不純物をドープしない化合物半導体からなる第１の
層を下地結晶上に成長する工程と、該化合物半導体の少
なくとも１つの成分の供給を断つことで化合物半導体の
成長を停止すると共に該第１の層表面に不純物ガスを供
給することにより、不純物をドープした第２の層を形成
する工程とを含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気相結晶成長に関し、特
に気相原料を用い、不純物を添加したエピタキシャル層
を成長するガスソース分子線エピタキシャル結晶成長方
法（ＧＳＭＢＥ）に関する。近年、ＧＳＭＢＥは III−
Ｖ族化合物半導体の結晶成長方法として次第に注目を集
めている。ＧＳＭＢＥは、固体ソースの分子線エピタキ
シャル成長の性質と有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）
の気相ソース材料の制御の容易性を重ね合わせ、化合物
半導体のヘテロ接合構造を原子層オーダで厚さを制御し
つつ形成可能とし、複数枚の下地基板結晶上に均質なエ
ピタキシャル層を精度良く成長する大量生産に適した性
質を有する。ＧＳＭＢＥは、たとえばＩｎＰ基板上の格
子整合ＩｎＧａＡｓ層の成長等、混晶半導体のヘテロ構
造成長に特に適している。

【０００２】

【従来の技術】以下、制限的な意味なく、 III−Ｖ族半
導体のエピタキシャル成長を例にとって説明する。III
−Ｖ族化合物半導体の気相結晶成長方法として、従来よ
り固相ソースを用い、高真空中での分子線を用いた分子
線エピタキシ（ＭＢＥ）、有機金属を原料とし、常圧等
の比較的高圧で加熱した下地基板上に原料ガスを流して
成長を行なう有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）が知ら
れている。

【０００３】ＭＢＥにおいては、１０^-2〜１０^-4Ｐａ程
度の圧力（背圧は１０^-8Ｐａ程度）で分子線を下地結晶
上に供給してエピタキシャル成長を行ない、原子層オー
ダの膜厚制御が容易である。原料供給は粒子的に行なわ
れる。しかしながら、ＭＢＥでは結晶層に欠陥が生じ易
い欠点がある。一方、ＭＯＣＶＤにおいては、気相の有
機金属化合物や水素化物原料が常圧等の比較的高い圧力
で粘性流として供給され、下地基板表面ないし近傍で熱
分解した分子がエピタキシャル成長を行ない、大量生産
に適した制御性、生産性を有している。ＭＯＣＶＤはＭ
ＢＥのように原子層オーダの膜厚制御が困難である、原
料ガスの使用量が多いので不経済あるいはＡ_SＨ₃のよ
うな有毒ガスの場合不利であるなどの欠点がある。

【０００４】その点、ＧＳＭＢＥは、原料としてＭＯＣ
ＶＤ同様の有機金属化合物や水素化物を用いることによ
り、原料供給の制御性を向上し、結晶成長雰囲気として
ＭＢＥ同様の高真空を用いることにより高精度の膜厚制
御を可能としている。たとえば、ＧａＡｓを成長するの
に、 III族原料としてトリエチルガリウム（ＴＥＧ，Ｇ
ａ（Ｃ₂Ｈ₅)）、Ｖ族原料としてアルシン（ＡｓＨ₃)を
用いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＧＳＭＢＥにおいて、
ドープした III−Ｖ族半導体を成長するため、従来同様
の固相不純物ソース（ＢｅやＳｉ）を用いると、再現性
ある結果が得にくい。これは１０００℃以上に加熱され
た不純物原子と有機金属ガスや分解生成物が反応を起こ
し、不純物の添加効率を低下させてしまうためと考えら
れる。この問題は、トリメチルガリウム（ｐ型）やジシ
ラン（両性）のような気相不純物源を用いることで解決
される。

【０００６】しかしながら、ＧＳＭＢＥにおいて気相不
純物源を用いても、問題が生じた。ＧＳＭＢＥにおいて
気相不純物源を添加したところ、化合物半導体の成長速
度が影響を受け、しかもその影響が一定でなく複雑であ
り、ドープ量を変えるため気相不純物源の添加量を変え
たときの成長速度が一定しなかった。特に三元系化合物
半導体では、２種類の III族原料の成長速度がそれぞれ
変化してしまうために組成化が変動し、所望の組成に制
御することが困難であった。この現象は、高真空中で発
生する不純物の原料ガスからの分解生成物によってもた
らされると考えられ、高真空中で原料ガスを用いるＧＳ
ＭＢＥにおいて特有の問題であると考えられる。

【０００７】本発明の目的は、制御性よく不純物をドー
プした結晶を成長することのできるガスソース分子線エ
ピタキシャル結晶成長方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、真空雰囲気中に原料ガスの分子線を供給
し、下地結晶上に化合物半導体のエピタキシャル成長を
行なうガスソース分子線エピタキシャル結晶成長方法で
あって、不純物をドープしない前記化合物半導体からな
る第１の層を成長する工程と、該化合物半導体の少なく
とも１つの成分の供給を断つと共に不純物を供給するこ
とにより、不純物をドープした第２の層を成長する工程
とを含むことを特徴とする結晶成長方法を提供する。

【０００９】また、本発明によれば、好ましい態様とし
て、前記第１の層が III−Ｖ族化合物半導体で形成さ
れ、前記第２の層の成長が化合物半導体の III族の成分
の供給を断ち、不純物源の分子線を供給することで形成
され、該第１の層と該第２の層を交互に繰り返し積層す
る方法が提供される。

【００１０】

【作用】図１を用いて本発明の原理を説明すると、ＧＳ
ＭＢＥ装置１０は、真空槽１１と真空槽１１に接続され
た原料供給ポート１２，１３，１４および排気系ポート
１５を有する。真空槽１１内に下地結晶１が配置され、
下地結晶１上に対して不純物をドープしない層の成長
と、不純物の供給とが交互に行われるこの結果下地結晶
１上には、不純物をドープしない層２ａ，２ｂ…と、不
純物をドープした層３ａ，３ｂ…が繰返して成長され
る。

【００１１】不純物をドープしない層の成長と、不純物
の供給とを交互に行なうことにより、実質的に結晶成長
時には成長条件は不純物の影響を受けないようにするこ
とができる。また、不純物をドープしない層の成長膜厚
を十分小さくすることにより、不純物原子の固相拡散お
よびキャリアのトンネリングにより、不純物をドープし
ない層と不純物をドープした層の交互積層は全体として
不純物をドープした領域と同等に機能する。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を説明する前に、ＧＳＭＢＥ
において気相不純物源を用いた場合を具体例により説明
する。図２は、ＧＳＭＢＥにおいて、ガリウム源として
トリエチルガリウム（ＴＥＧ）を３５．５mTorr 、ヒ素
源としてアルシン（Ａ_SＨ ₃)を４sccmで流し、基板温度
５８０℃でガリウムヒ素（ＧａＡｓ）をエピタキシャル
成長した場合に、ドープ不純物源としてジシラン（Ｓｉ
₃Ｈ₆)を用い、ジシランの流量を変えた場合のＧａＡｓ
の成長速度の変化を示すものである。図に見られる様
に、ＧａＡｓの成長速度は複雑に変化をし、成長速度の
予想を困難にした。また、ＧａＡｓの如く二次系を例え
ばＡｌＧａＡｓの如く三元系の化合物半導体に変えた場
合、成長速度のみならず、成長する結晶の組成がジシラ
ンの流量と共に複雑に変化し、所望の組成と不純物ドー
プ量を実現するための各ソースの流量を決定することが
非常に困難であった。

【００１３】この原因について、本発明者は次の様に考
える。ＧＳＭＢＥにおいては、原料元素は化合物の形で
供給され、結晶成長時には分解生成物を発生する。たと
えば、有機金属化合物が分解すると、目的とする金属元
素の他、エチルやメチル等の有機物が発生する。また、
水素化物を分解すると、水素が発生する。混晶結晶を成
長する時は、所望の組成を達成するように、成分元素の
原料比を定め、供給する。たとえば、ＩｎＰ基板上に格
子整合したＩｎＧａＡｓを成長するには、Ｉｎ：Ｇａ＝
０．５３：０．４７の組成とすることが望まれる。この
組成を実現するように、各原料ガスの流量等が制御され
る。

【００１４】ところが、ＧＳＭＢＥ成長において、不純
物をドープしようとすると、不純物の原料ガスからも分
解生成物が発生し、成長条件を変動させてしまう。たと
えば、 III−Ｖ族化合物半導体に不純物としてＳｉをド
ープするため不純物原料としてジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆)を
供給すると、分解生成物として水素が発生する。ＧＳＭ
ＢＥ成長は高真空状態で行われることが前提となってい
るため、高真空中で発生した水素の如き分解生成物は、
ＧＳＭＢＥの結晶成長機構に大きな影響を与えるもので
ある。たとえば、混晶結晶を成長する際には、混晶の組
成が変化してしまう。この影響が一定でなく、非常に複
雑なのである。

【００１５】図３に、本発明の実施例で使用するＧＳＭ
ＢＥ装置の構成を概略的に示す。真空槽２１は、いくつ
かの原料供給ポートおよび測定装置用ポートと排気ダク
ト２９を有し、その内壁上には不純物ガス吸着のための
液体窒素で冷却したシュラウド２２が配置されている。
原料供給ポート内には、複数の分子線供給源２４〜２７
が配置され、所望の気相原料源に接続されている。たと
えば、分子線供給源２４はII族原料の有機化合物源３４
に接続され、分子線供給源２５は III族元素の有機金属
化合物源３５に接続され、分子線供給源２６はＶ族元素
の水素化物源および有機化合物源３６に接続され、分子
線供給源２７は不純物源３７に接続されている。

【００１６】図示の構成においては、結晶成長のモニタ
用に測定ポートの２つを用いて反射型高エネルギ電子線
回折（ＲＨＥＥＤ）装置２８が設けられている。真空槽
２１中央部には加熱できるサセプタ３１が配置され、そ
の上に下地基板３２をマウントする。たとえば、ＧａＡ
ｓを成長する時には、 III族原料３５としてトリエチル
ガリウム（ＴＥＧａ）、Ｖ族原料３６としてアルシン
（ＡｓＨ₃)を用いることにより、良好な結晶を成長する
ことができる。これら原料ガスの制御は、制御装置４０
を介して行なうことができる。

【００１７】不純物をドープした層を成長する時は、不
純物ガス３７は間欠的に供給されるよう制御される。図
４は、本発明の実施例による不純物をドープしたエピタ
キシャル層の結晶成長を示す。図３（Ａ）は成長結晶の
構成を概略的に示す断面図である。ＩｎＰ下地結晶１上
に不純物をドープしないＩｎＧａＡｓ層２ａ、ｎ型不純
物をドープしたＩｎＧａＡｓ層３ａ、同様に不純物をド
ープしないＩｎＧａＡｓ層２ｂ，２ｃ，２ｄ、ｎ型不純
物をドープしたｎ型ＩｎＧａＡｓ層３ｂ，３ｃ、…が交
互に成長されている。

【００１８】不純物をドープしない層は、通常のＧＳＭ
ＢＥによって成長でき、その組成、成長速度等は精度よ
く制御できる。一方、不純物ドーピングの程度は不純物
ガスの流量、不純物ガスを流す時間、不純物をドープし
ない層の厚さのいずれかによっても制御できる。このた
め不純物をドープしない層の厚さを所望の値とすること
により、全体として所望の不純物濃度を有するエピタキ
シャル層と同等の機能を実現できる。なお、この際、不
純物をドープしない層は、ある程度薄く成長することが
必要である。不純物をドープしない層を十分薄く成長す
れば、供給した不純物原子の固相拡散および、不純物が
ドープされない層２ａ，２ｂ，２ｃ、…を通過するキャ
リアのトンネリングにより、全体として均一な層が形成
されていると見なすことができる。

【００１９】図４（Ａ）に示すようなエピタキシャル成
長を行なうための原料ガスの制御を、図４（Ｂ），
（Ｃ），（Ｄ）に示す。図４（Ｂ）はＶ族元素であるＡ
ｓの原料であるアルシン（ＡｓＨ₃)の供給を概略的に示
す。ＰＲ１がアルシンの分子線量を示す。図４（Ｃ）
は、 III族元素（ＩｎとＧａ）の原料の供給を概略的に
示す。ＰＲ２が、 III族原料（ＴＥＧａとＴＭＩｎ）全
体の分子線量を概略的に示す。

【００２０】図５（Ｄ）は、不純物であるIV族元素Ｓｉ
の原料の（ジシラン）の分子線量ＰＲ３を概略的に示
す。図において、横軸は時間を示し、縦軸は分子線量を
概略的に示す。時間ｔ＝ｔ０において、Ｖ族原料のフラ
ックスＰＲ１と III族原料の分子線量ＰＲ２とが立上が
り、 III−Ｖ族化合物半導体の結晶成長が開始する。時
間ｔ＝ｔ₁において、 III族原料の分子線量ＰＲ２が０
にされて結晶成長は停止し、代わりに不純物原料の分子
線量ＰＲ３が立上がる。この状態が時間ｔ＝ｔ₂まで続
き、成長層表面に不純物原料が供給される。尚Ｖ族原料
は連続的に供給されている。時間ｔ＝ｔ₁からｔ＝ｔ₂
までの間においては、供給された不純物原料から発生す
るIV族元素が成長した結晶層の III族元素の位置を占
め、IV族元素はドナーとして働く。

【００２１】時間ｔ＝ｔ₂からｔ＝ｔ₃までの間は、不
純物原料の供給は停止され、代わりに III族原料の供給
がなされる。このため、この期間においては不純物をド
ープしない III−Ｖ族化合物半導体の成長がなされ、ア
ンドープの結晶が再度成長する。時間ｔ＝ｔ₃からｔ＝
ｔ₄までの期間においては、 III族原料の供給が停止さ
れ、代わりに不純物原料であるIV族元素が再度供給され
る。Ｖ族原料は依然として連続的に供給される。このた
め、IV族元素は成長した結晶層の III族元素のサイトを
再度占め、ドナー不純物として機能する。

【００２２】以上説明したように、Ｖ族原料は連続的に
供給され、 III族原料と不純物であるIV族原料とが交互
に供給されることにより、IV族原料が III族元素のサイ
トを占め、ｎ型不純物として機能する。このようにし
て、図４（Ａ）に示すように、不純物をドープしない層
２ａ，２ｂ，２ｃ、…と、不純物をドープしたｎ型層３
ａ，３ｂ，３ｃ、…が交互に成長される。

【００２３】図５、図６は、実際に、ＧＳＭＢＥにおい
て、前記のＧａＡｓ成長条件、すなわちＴＥＧ３５．５
mTorr ，Ａ_SＨ₃４sccm 、基板温度５８０℃でノンド
ープＧａＡｓを成長し、不純物としてＳｉをドープする
際にはＴＥＧの供給を停止し、代わりにＳｉ₂Ｈ₆を１
０sccmを供給して多層プレーナードープＧａＡｓ層を形
成し、ノンドープＧａＡｓ層の厚みを５nmから５０nmま
で変えた場合の特性データを示すものである。実際に
は、残留数ＴＥＧにより、Ｓｉドープ層が６nm程度成長
する。

【００２４】具体的操作手順は下記の通りである。（１）ＴＥＧ，Ａ_SＨ₃を供給してＧａＡｓを成長し
た。（２）ＴＥＧ(III族源）の供給を停止した。（３）２秒間成長停止後、Ｓｉ₂Ｈ₆を６０秒間供給し
た。（４）Ｓｉ₂Ｈ₆の供給を停止した。２秒間で残留Ｓｉ
₂Ｈ₆が無視できる程度に減少した。

【００２５】（５）ＴＥＧを再導入してノンドープＧａ
Ａｓを所定の膜厚に成長した。（６）上記（２）〜（５）の操作を繰り返して、所望の
厚さのエピタキシャル層を成長させた。エピタキシャル層の所望の厚さは、図５に示されるよう
に、ノンドープＧａＡｓ単層の厚みがそれぞれ５０nm，
２０nm，１０nm，５nmの場合に、それぞれ２５０nm，２
００nm，２００nm，３００nmとした。

【００２６】図５の枠中の下図はエピ成長層の模式的構
造図であり、上図はエピ成長層中のＳｉ濃度を５×１０
¹⁸cm^-3を用いて測定したデータを示す。図６は、これら
のエピ成長層のキャリヤ濃度を電気的に測定した値と、
各エピ成長層の平均Ｓｉ濃度を、各エピ成長層中のノン
ドープＧａＡｓ層の厚さに関して示した図である。

【００２７】図６から、各エピ成長層のキャリヤ濃度が
Ｓｉ濃度と誤差範囲内でよく一致していることが認めら
れる。このことから、本発明の多層プレーナドープ法が
ドーピング方法として有効であること、しかも不純物の
ドープ効率がほぼ１００％であり、非常に優れているこ
とが示される。従来の方法に従い、 III族源、Ｖ族源と
共に不純物源を同時に供給する場合、不純物濃度をいく
ら高くしても得られるキャリヤ濃度は高々３×１０¹⁸cm
^-3にすぎず、不純物のドープ効率が不純物添加量の増加
とともに低下するので、本発明の方法は不純物のドープ
効率の向上と、ドープできるキャリヤ濃度の向上の両方
の効果がある。＜ｐ型の実施例は不適当であれば削除下
さい。＞図７は、本発明の他の実施例によるｐ型不純物
をドープした結晶の成長方法を示す。図７（Ａ）は、成
長結晶の構成を概略的に示す。ＩｎＰ下地結晶１の上
に、不純物をドープしないＩｎＧａＡｓ層２ａ，２ｂ，
２ｃ、…と、ｐ型不純物をドープした層３ａ，３ｂ、…
が交互に成長されている。

【００２８】このように、不純物をドープしない層と不
純物をドープした層を交互に積層し、不純物をドープし
ない層の厚さを制限することによって、全体として不純
物をドープした層と同等の機能を発揮させる。図７
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、図７（Ａ）に示すエピタキ
シャル層を成長するための原料分子線量の制御を模式的
に示す。図７（Ｂ）は、 III族元素（Ｉｎ−Ｇａ）の原
料の分子線量ＰＲ４を概略的に示す。図７（Ｃ）は、Ｖ
族元素（Ａｓ）原料の分子線量ＰＲ５の変化を概略的に
示す。また、図７（Ｄ）は、不純物であるIV族元素（Ｓ
ｉ）原料の分子線量ＰＲ６の変化を概略的に示す。

【００２９】図７（Ｃ）に示すように、まずＶ族原料を
供給し、下地結晶１表面をＶ族元素（Ａｓ）で覆う。時
間ｔ＝ｔ₀において、 III族原料を供給し始めることに
より、ＩｎＧａＡｓの成長を開始させる。時間ｔ＝ｔ₁₁
において、Ｖ族原料の供給を停止させ、結晶成長を停止
させる。結晶成長表面上には、 III族原料のみが供給さ
れる。

【００３０】時間ｔ＝ｔ₁₂において、 III族原料の供給
を停止すると共に不純物元素であるIV族元素が成長した
ＩｎＧａＡｓ層表面に供給され始める。これらIV族元素
は、ｐ型不純物として機能する。時間ｔ＝ｔ₁₃におい
て、不純物元素であるIV族元素（Ｓｉ）の供給を停止
し、代わりに III族元素（Ｉｎ−Ｇａ）原料の供給を再
開する。この III族元素の供給により、露出されている
III族サイトは占有される。

【００３１】時間ｔ＝ｔ₁₄において、Ｖ族元素の供給を
再開する。すなわち、時間ｔ＝ｔ₁₄から時間ｔ＝ｔ₁₅の
間においては、 III族元素とＶ族元素とが供給され、不
純物をドープしない III−Ｖ族化合物半導体が成長され
る。時間ｔ＝ｔ₁₅において、Ｖ族元素原料の供給が停止
させることで、結晶成長を停止させ、 III族原料のみが
供給される。時間ｔ＝ｔ₁₆において、 III族原料の供給
を停止すると共に不純物元素であるIV族元素（Ｓｉ）原
料が成長したＩｎＧａＡｓ層表面に供給される。このた
め、IV族元素の不純物はｐ型不純物として機能する。時
間ｔ＝ｔ₁₇においては、不純物元素であるIV族原料が供
給を停止され、再び III族原料が供給され始める。

【００３２】このようにして、 III族原料とＶ族原料と
を供給することによってドープしない層を形成すると共
に、IV族元素を供給してIV族元素をアクセプタとして機
能させる。これを繰返すことにより、ｐ型不純物をドー
プしない層と、ｐ型不純物をドープした層とを交互に成
長し、全体としてｐ型不純物をドープした層と同等に作
用させる。このためには、ｐ型不純物をドープしない層
の厚さをキャリヤがトンネルできる所定の値以下に制限
することが望ましい。

【００３３】以上説明した実施例においては、不純物と
してジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆)を用いたが、ジシランが供給
される期間においては、化合物半導体の少なくとも一方
の成分の供給が断たれているため、不純物であるIV族元
素は成長した結晶層の III族元素サイトとＶ族元素サイ
トの一方に選択的に供給され、ｎ型不純物またはｐ型不
純物として作用する。

【００３４】ドープされない層の成長と、不純物の供給
とを交互に行なうことにより、ドープされた層およびド
ープされない層を一定条件で安定に成長すると共に、ド
ープされない層の成長厚さを適当に制御することによ
り、全体としての不純物ドーピングの程度を所望の値に
制御することができる。図８に、本発明の方法を応用し
てヘテロ構造バイポーラトランジスタを製造する例を示
す。

【００３５】図８中、１１は半絶縁性（１００）ＧａＡ
ｓ基板、１２はｎ⁺−ＧａＡｓコレクタコンタクト層
（５００nm厚）、１３はｎ−ＧａＡｓコレクタ層（４０
０nm厚）、１４はカーボンドープｐ−ＧａＡｓベース層
（９２．５nm厚）、１５はノンドープＧａＡｓ層（７．
５nm厚）、１６はｎ−Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓエミッタ層
（１５０nm厚）、１７はｎ−ＧａＡｓ層（２３０nm
厚）、１８はｎ⁺−ＩｎＧａＡｓエミッタコンタクト層
（５０nm厚）、１９はコレクタ電極、２０はベース電
極、２１はエミッタ電極、２２はＳｉＯ₂絶縁層であ
る。

【００３６】これらの層のうち、本発明の方法により多
層プレーナドープ層としたのはｎ⁺−ＧａＡｓコレクタ
コンタクト層１２、ｎ−ＧａＡｓコレクタ層１３、ｎ−
ＡｌＧａＡｓエミッタ層１６、ｎ−ＧａＡｓ層１７、ｎ
⁺−ＩｎＧａＡｓエミッタコンタクト層１８である。Ｇ
ａ源はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｓ源はアルシ
ン（Ａ_SＨ₃)、Ａｌ源はトリエチルアルミニウム（ＴＥ
Ａｌ）、Ｉｎ源はトリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）、
ドープ不純物源としてジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆)を用いた。
いずれの層でもシリコンドープ層の厚みを３nmとし、ノ
ンドープ層の厚みはｎ⁺−ＧａＡｓコレクタコンタクト
層１２では３５nm、ｎ−ＧａＡｓコレクタ層１３では１
００nm、ｎ−ＡｌＧａＡｓエミッタ層１６では５５nm、
ｎ−ＧａＡｓ層１７では５０nm、ｎ⁺−ＩｎＧａＡｓエ
ミッタコンタクト層では５０nmとした。こうして、ドー
プ量をｎ⁺−ＧａＡｓコレクタコンタクト層１２で３×
１０¹⁸cm^-3、ｎ−ＧａＡｓコレクタ層で１×１０¹⁷c
m^-3、ｎ−ＡｌＧａＡｓエミッタ層１６で９×１０¹⁷cm
^-3、ｎ−ＧａＡｓ層１７で２×１０¹⁸cm^-3、ｎ⁺−Ｉｎ
ＧａＡｓ層１８で３×１０¹⁹cm^-3とした。

【００３７】ｐ−ＧａＡｓベース層１４はＴＥＧの流量
を６６．０mTorr、Ａ_SＨ₃の流量を３sccmとし、ＴＥ
Ｇの流量(III／Ｖ比）を多くすることによりカーボンド
ープして作成した。ドープ量は４×１０¹⁹cm^-3とした。
ＧＳＭＢＥの利点の１つはカーボンドープ法を利用でき
ることであり、カーボンドープの場合、不純物ドープ源
が化合物半導体の母体原料源と一致するので、別に新た
なドーピング原料を導入する必要はない。

【００３８】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
不純物をドープしない層の成長と不純物層の供給とを交
互に成長させることにより、エピタキシャル成長を精度
高く制御すると共に、全体として不純物をドープした層
として機能する層を精度高く成長することができる。

【００４０】不純物をドープする際に、化合物半導体の
少なくとも１つの成分の供給を断つことにより、不純物
元素が占めるサイトを選択的に決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】ＧＳＭＢＥにおけるジシランの添加量とＧａＡ
ｓの成長速度との関係を示す図である。

【図３】本発明の実施例に使用するＧＳＭＢＥ装置の構
成を概略的に示す断面図である。

【図４】本発明の実施例によるｎ型不純物をドープした
エピタキシャル層の成長を説明する図である。図４
（Ａ）は成長結晶の構成を示す概略断面図、図４
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、エピタキシャル成長の原料
の分子線量変化を概略的に示すグラフである。

【図５】実施例でＧａＡｓにＳｉを多層プレーナドープ
した場合の層構造及びＳｉ濃度を示す図である。

【図６】図５のドープの場合のＳｉ濃度とキャリヤ濃度
の関係を示す図である。

【図７】本発明の他の実施例による不純物をドープした
エピタキシャル成長を説明する図である。図７（Ａ）は
成長結晶の構成を示す概略断面図、図７（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）は、エピタキシャル成長の原料の分子線
量変化を概略的に示すグラフである。

【図８】実施例のバイポーラトランジスタの構造を示す
図である。

【符号の説明】

１…下地結晶２…不純物をドープしない層３…不純物をドープした層１０…ＧＳＭＢＥ装置１１…真空槽１２，１３，１４…原料供給ポート１５…排気系ポート１６，１７，１８…分子線２１…真空槽２２…シュラウド２４〜２７…分子線供給源２８…ＲＨＥＥＤ装置２９…排気ダクト３１…サセプタ３２…下地結晶３４…II族原料３５… III族原料３６…Ｖ族原料３７…不純物原料

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/331 29/73

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空雰囲気中に原料ガスの分子線を供給
し、下地結晶上に化合物半導体のエピタキシャル成長を
行なうガスソース分子線エピタキシャル成長方法であっ
て、不純物をドープしない前記化合物半導体からなる第１の
層を下地結晶上に成長する工程と、該化合物半導体の少なくとも１つの成分の供給を断つこ
とで化合物半導体の成長を停止すると共に、該第１の層
表面に不純物ガスを供給することにより、不純物をドー
プした第２の層を形成する工程とを含むことを特徴とす
る結晶成長方法。
【請求項２】前記第１の層が III−Ｖ族化合物半導体
で形成され、前記第２の層の成長が化合物半導体の III
族の成分の供給を断ち、不純物源の分子線を供給するこ
とで形成され、該第１の層と該第２の層を交互に繰り返
し積層することを特徴とする請求項１記載の結晶成長方
法。