JPH06124908A - 有機金属気相成長法 - Google Patents
有機金属気相成長法Info
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- JPH06124908A JPH06124908A JP29936692A JP29936692A JPH06124908A JP H06124908 A JPH06124908 A JP H06124908A JP 29936692 A JP29936692 A JP 29936692A JP 29936692 A JP29936692 A JP 29936692A JP H06124908 A JPH06124908 A JP H06124908A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 III −Ｖ族化合物半導体のIII 族元素の原料
である１種以上のメチル系有機金属と、Ｖ族元素の原料
である水素化物とを含む原料ガスを反応炉内に流し、そ
の流れに略平行に設置した基板面上にIII −Ｖ族化合物
半導体エピタキシャル層を成長させる有機金属気相成長
法において、反応炉内を略常圧とし、Ｖ族原料とIII 族
原料との供給量比（［Ｖ族原料］／［III 族原料］）を
１以下として原料ガスの熱膨張を考慮しない平均流速を
15cm／秒以上とし、さらに基板面を500℃以下に加熱す
ることを特徴とする有機金属気相成長法。 【効果】 従来設備をそのまま用いて容易に炭素（Ｃ）
を高濃度に添加したＧａＡｓ等のIII −Ｖ族化合物半導
体薄膜が得られるので高品質のＨＢＴ等が安価に作製で
きる。
である１種以上のメチル系有機金属と、Ｖ族元素の原料
である水素化物とを含む原料ガスを反応炉内に流し、そ
の流れに略平行に設置した基板面上にIII −Ｖ族化合物
半導体エピタキシャル層を成長させる有機金属気相成長
法において、反応炉内を略常圧とし、Ｖ族原料とIII 族
原料との供給量比（［Ｖ族原料］／［III 族原料］）を
１以下として原料ガスの熱膨張を考慮しない平均流速を
15cm／秒以上とし、さらに基板面を500℃以下に加熱す
ることを特徴とする有機金属気相成長法。 【効果】 従来設備をそのまま用いて容易に炭素（Ｃ）
を高濃度に添加したＧａＡｓ等のIII −Ｖ族化合物半導
体薄膜が得られるので高品質のＨＢＴ等が安価に作製で
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高速デバイスの作製に用
いるIII −Ｖ族化合物半導体薄膜を得るための有機金属
気相成長法に関するものである。
いるIII −Ｖ族化合物半導体薄膜を得るための有機金属
気相成長法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在ＧａＡｓ化合物半導体薄膜を用いた
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）や高電子移動度トランジス
タ（ＨＥＭＴ）に続く高速デバイスとして注目されてお
り、研究開発が盛んになされている。
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）や高電子移動度トランジス
タ（ＨＥＭＴ）に続く高速デバイスとして注目されてお
り、研究開発が盛んになされている。
【０００３】このＨＢＴを作製するには図１に示すよう
な薄膜を積層した構成のエピタキシャルウエハを用い
る。このエピタキシャルウエハの構成は、ＧａＡｓ基板
（１）上にノンドープのｉ−ＧａＡｓバッファ層（２）
を1000オングストロームの厚さに形成し、その上にＳｉ
が添加されたキャリア濃度≧３×1018cm-3のｎ−ＧａＡ
ｓサブコレクタ層（３）を5000オングストロームの厚さ
で形成し、その上にＳｉ添加でキャリア濃度３×1016cm
-3程度のｎ−ＧａＡｓコレクタ層（４）を4000オングス
トローム厚で形成し、その上に不純物を添加したキャリ
ア濃度１〜５×1019cm-3のＰ+ −ＧａＡｓベース層
（５）を 700オングストローム厚で形成し、その上にＳ
ｉを添加したキャリア濃度３×1017cm-3程度のｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ（Ａｌ組成 0.2〜0.3)エミッタ層（６）を1500
オングストロームの厚さで形成し、その上にＳｉ添加に
よりキャリア濃度を、エミッタ層（６）から離れるにつ
れて３×1017cm-3から３×1018cm-3に連続的に変化させ
た 300オングストローム厚のｎ−ＡｌＧａＡｓ中間層
（７）を介して、該中間層（７）に接する下層がＳｉ添
加によりキャリア濃度≧３×1018cm-3のｎ+ −ＧａＡｓ
で厚さ1000オングストローム、中層がＳｅ添加によりキ
ャリア濃度≧１×1019cm-3のｎ+ −ＩｎＧａＡｓで厚さ
500オングストローム、上層が同じくＳｅ添加によりキ
ャリア濃度≧３×1019cm-3のｎ+ −ＩｎＧａＡｓで厚さ
200オングストロームからなるキャップ層（８）を順に
積層してなるものである。なお上記サブコレクタ層
（３）とキャップ層（８）はそれぞれコレクタ電極とエ
ミッタ電極を形成するための層である。
な薄膜を積層した構成のエピタキシャルウエハを用い
る。このエピタキシャルウエハの構成は、ＧａＡｓ基板
（１）上にノンドープのｉ−ＧａＡｓバッファ層（２）
を1000オングストロームの厚さに形成し、その上にＳｉ
が添加されたキャリア濃度≧３×1018cm-3のｎ−ＧａＡ
ｓサブコレクタ層（３）を5000オングストロームの厚さ
で形成し、その上にＳｉ添加でキャリア濃度３×1016cm
-3程度のｎ−ＧａＡｓコレクタ層（４）を4000オングス
トローム厚で形成し、その上に不純物を添加したキャリ
ア濃度１〜５×1019cm-3のＰ+ −ＧａＡｓベース層
（５）を 700オングストローム厚で形成し、その上にＳ
ｉを添加したキャリア濃度３×1017cm-3程度のｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ（Ａｌ組成 0.2〜0.3)エミッタ層（６）を1500
オングストロームの厚さで形成し、その上にＳｉ添加に
よりキャリア濃度を、エミッタ層（６）から離れるにつ
れて３×1017cm-3から３×1018cm-3に連続的に変化させ
た 300オングストローム厚のｎ−ＡｌＧａＡｓ中間層
（７）を介して、該中間層（７）に接する下層がＳｉ添
加によりキャリア濃度≧３×1018cm-3のｎ+ −ＧａＡｓ
で厚さ1000オングストローム、中層がＳｅ添加によりキ
ャリア濃度≧１×1019cm-3のｎ+ −ＩｎＧａＡｓで厚さ
500オングストローム、上層が同じくＳｅ添加によりキ
ャリア濃度≧３×1019cm-3のｎ+ −ＩｎＧａＡｓで厚さ
200オングストロームからなるキャップ層（８）を順に
積層してなるものである。なお上記サブコレクタ層
（３）とキャップ層（８）はそれぞれコレクタ電極とエ
ミッタ電極を形成するための層である。
【０００４】上記各層のうちベース層に添加する不純物
としては、当該エピタキシャルウエハを製造する方法に
よって異なり、通常有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）
を用いる場合はＺｎが、分子線エピタキシャル法（ＭＢ
Ｅ）を用いる場合はＢｅが使用される。
としては、当該エピタキシャルウエハを製造する方法に
よって異なり、通常有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）
を用いる場合はＺｎが、分子線エピタキシャル法（ＭＢ
Ｅ）を用いる場合はＢｅが使用される。
【０００５】しかしながら現在、このようにベース層に
用いられているＰ型不純物であるＺｎ，Ｂｅはデバイス
の信頼性の点で問題があることが判明してきた。そこで
最近はＺｎやＢｅに比較してより拡散係数の小さい炭素
をＰ型不純物としてベース層に添加することが検討され
ており良好な結果が得られる。
用いられているＰ型不純物であるＺｎ，Ｂｅはデバイス
の信頼性の点で問題があることが判明してきた。そこで
最近はＺｎやＢｅに比較してより拡散係数の小さい炭素
をＰ型不純物としてベース層に添加することが検討され
ており良好な結果が得られる。
【０００６】このベース層であるＧａＡｓに炭素（Ｃ）
を添加する方法としては、未分解の有機金属を用いるＭ
ＯＶＰＥ法が知られているが、以下に量産性に優れるＭ
ＯＶＰＥ法について説明する。ＭＯＶＰＥ法でＧａＡｓ
を成長する場合、Ｇａ源としてトリメチルガリウム（Ｇ
ａ（ＣＨ3 ）3 ：以下ＴＭＧａ）を、Ａｓ源としてＡｓ
Ｈ3 を用い、これらを含む原料ガスを反応炉内に供給
し、該炉内の加熱された基板付近で最終的に次の反応に
よりＧａＡｓが基板上に成長する。 Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ＋ＡｓＨ3 → ＧａＡｓ＋３ＣＨ4 なお実際の反応では途中でＴＭＧａはＧａ−ＣＨ3 を形
成し、これにＡｓＨ3の分解により生じた水素ラジカル
が反応してＧａＡｓとメタンＣＨ4 となる。
を添加する方法としては、未分解の有機金属を用いるＭ
ＯＶＰＥ法が知られているが、以下に量産性に優れるＭ
ＯＶＰＥ法について説明する。ＭＯＶＰＥ法でＧａＡｓ
を成長する場合、Ｇａ源としてトリメチルガリウム（Ｇ
ａ（ＣＨ3 ）3 ：以下ＴＭＧａ）を、Ａｓ源としてＡｓ
Ｈ3 を用い、これらを含む原料ガスを反応炉内に供給
し、該炉内の加熱された基板付近で最終的に次の反応に
よりＧａＡｓが基板上に成長する。 Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ＋ＡｓＨ3 → ＧａＡｓ＋３ＣＨ4 なお実際の反応では途中でＴＭＧａはＧａ−ＣＨ3 を形
成し、これにＡｓＨ3の分解により生じた水素ラジカル
が反応してＧａＡｓとメタンＣＨ4 となる。
【０００７】そしてＧａＡｓ中に添加するＣ濃度は1019
cm-3台の高濃度としなければならない。そこでＣをＧａ
Ａｓ中へ不純物として高濃度に取り込むためには、上記
Ｇａ−ＣＨ3 を水素ラジカルと反応させなければよく、
こうすることによってメチル基−ＣＨ3 のＣがＧａＡｓ
中に取り込まれることになる。即ちＣをＧａＡｓ中に高
濃度に添加するには、 Ａ．水素ラジカルの発生を抑止すること、 Ｂ．メチル基と水素ラジカルとの衝突を抑止すること、 が肝要であることが判る。
cm-3台の高濃度としなければならない。そこでＣをＧａ
Ａｓ中へ不純物として高濃度に取り込むためには、上記
Ｇａ−ＣＨ3 を水素ラジカルと反応させなければよく、
こうすることによってメチル基−ＣＨ3 のＣがＧａＡｓ
中に取り込まれることになる。即ちＣをＧａＡｓ中に高
濃度に添加するには、 Ａ．水素ラジカルの発生を抑止すること、 Ｂ．メチル基と水素ラジカルとの衝突を抑止すること、 が肝要であることが判る。
【０００８】そしてＭＯＶＰＥ法で上記Ａ，Ｂを実現す
るには以下の４つの手段が知られている。 減圧成長 成長温度を下げる ＡｓＨ3 の導入量を下げる ＡｓＨ3 以外のＡｓ源、例えばトリメチルヒ素（Ａ
ｓ（ＣＨ3 ）3 ：以下ＴＭＡｓ）の使用 このを実施することにより原料ガスの分子間の衝突が
抑止できるので上記Ｂの効果があり、かつガス温度の上
昇も抑止できるのでＡｓＨ3 の分解が抑えられることか
らＡの効果もある。またを実施することによりＡｓＨ
3 の分解が抑止できるのでＡの効果がある。さらに及
びについてはそれぞれＡとＢ、及びＡの効果があるこ
とは明らかである。
るには以下の４つの手段が知られている。 減圧成長 成長温度を下げる ＡｓＨ3 の導入量を下げる ＡｓＨ3 以外のＡｓ源、例えばトリメチルヒ素（Ａ
ｓ（ＣＨ3 ）3 ：以下ＴＭＡｓ）の使用 このを実施することにより原料ガスの分子間の衝突が
抑止できるので上記Ｂの効果があり、かつガス温度の上
昇も抑止できるのでＡｓＨ3 の分解が抑えられることか
らＡの効果もある。またを実施することによりＡｓＨ
3 の分解が抑止できるのでＡの効果がある。さらに及
びについてはそれぞれＡとＢ、及びＡの効果があるこ
とは明らかである。
【０００９】なお実操業においては上記の方法を組み合
わせて行っており、例えば，，を組み合わせた方
法（以下ａ法）が特開平3-5398号公報や同3-110829号公
報に、また，を組み合わせた方法（以下ｂ法）が特
開平2-203530号公報に開示されている。
わせて行っており、例えば，，を組み合わせた方
法（以下ａ法）が特開平3-5398号公報や同3-110829号公
報に、また，を組み合わせた方法（以下ｂ法）が特
開平2-203530号公報に開示されている。
【００１０】上記ａ法でＧａＡｓ中にＣを添加した例を
図２に示す。図２（Y.Ashizawa etal., J.Crystal Grow
th, 107(1991) 903）のものは反応炉内の圧力を70torr
とし、ＡｓＨ3 とＴＭＧａとの原料供給比を変化させ、
さらに成長温度を変化させてＧａＡｓ中にＣを添加した
ときのキャリア濃度の測定結果を示している。図によれ
ばＡｓＨ3 の供給量を下げ、さらに成長温度を下げた方
がキャリア濃度としては1019cm-3台の高濃度が得られる
ことがわかる。
図２に示す。図２（Y.Ashizawa etal., J.Crystal Grow
th, 107(1991) 903）のものは反応炉内の圧力を70torr
とし、ＡｓＨ3 とＴＭＧａとの原料供給比を変化させ、
さらに成長温度を変化させてＧａＡｓ中にＣを添加した
ときのキャリア濃度の測定結果を示している。図によれ
ばＡｓＨ3 の供給量を下げ、さらに成長温度を下げた方
がキャリア濃度としては1019cm-3台の高濃度が得られる
ことがわかる。
【００１１】また図３及び図４に上記ｂ法でＧａＡｓ中
にＣを添加した例を示す。図３（嶋津充他、住友電気、
vol.139(1991) p.88）のものは原料としてＴＭＧａとＴ
ＭＡｓを用い、さらに10torrの減圧下でＣ添加のＧａＡ
ｓ成長を行った結果である。図４のものは原料としてや
はりＴＭＧａとＴＭＡｓを用い、常圧でＣ添加のＧａＡ
ｓ成長を行った結果である。いずれの図からも成長温度
が低くなる程キャリア濃度は上昇し、1019cm-3台の高濃
度が得られることがわかる。
にＣを添加した例を示す。図３（嶋津充他、住友電気、
vol.139(1991) p.88）のものは原料としてＴＭＧａとＴ
ＭＡｓを用い、さらに10torrの減圧下でＣ添加のＧａＡ
ｓ成長を行った結果である。図４のものは原料としてや
はりＴＭＧａとＴＭＡｓを用い、常圧でＣ添加のＧａＡ
ｓ成長を行った結果である。いずれの図からも成長温度
が低くなる程キャリア濃度は上昇し、1019cm-3台の高濃
度が得られることがわかる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記ａ法
では減圧成長であるため排気ポンプや圧力コントロール
装置が必要であり設備が複雑でコスト高であった。また
上記ｂ法ではベース層のＡｓ源として新たにＴＭＡｓが
必要であり、そのためのガスラインの増設が必要であ
り、その付帯設備等と合わせてやはり設備費が上昇して
しまうという問題があった。
では減圧成長であるため排気ポンプや圧力コントロール
装置が必要であり設備が複雑でコスト高であった。また
上記ｂ法ではベース層のＡｓ源として新たにＴＭＡｓが
必要であり、そのためのガスラインの増設が必要であ
り、その付帯設備等と合わせてやはり設備費が上昇して
しまうという問題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明はこれらに鑑み種
々検討し、既存の従来装置の改造等を行なわずともＧａ
Ａｓベース層へのＣの高濃度添加が容易となる条件を見
い出したものである。
々検討し、既存の従来装置の改造等を行なわずともＧａ
Ａｓベース層へのＣの高濃度添加が容易となる条件を見
い出したものである。
【００１４】即ち本発明は、III −Ｖ族化合物半導体の
III 族元素の原料である１種以上のメチル系有機金属
と、Ｖ族元素の原料である水素化物とを含む原料ガスを
反応炉内に流し、その流れに略平行に設置した基板面上
にIII −Ｖ族化合物半導体エピタキシャル層を成長させ
る有機金属気相成長法において、反応炉内を略常圧と
し、Ｖ族原料とIII 族原料との供給量比（［Ｖ族原料］
／［III 族原料］）を１以下として原料ガスの熱膨脹を
考慮しない平均流速を15cm／秒以上とし、さらに基板面
を 500℃以下に加熱することを特徴するものである。
III 族元素の原料である１種以上のメチル系有機金属
と、Ｖ族元素の原料である水素化物とを含む原料ガスを
反応炉内に流し、その流れに略平行に設置した基板面上
にIII −Ｖ族化合物半導体エピタキシャル層を成長させ
る有機金属気相成長法において、反応炉内を略常圧と
し、Ｖ族原料とIII 族原料との供給量比（［Ｖ族原料］
／［III 族原料］）を１以下として原料ガスの熱膨脹を
考慮しない平均流速を15cm／秒以上とし、さらに基板面
を 500℃以下に加熱することを特徴するものである。
【００１５】
【作用】本発明で使用する反応炉としては、原料ガスの
流れが基板面と略平行となる型式の炉を用いる。具体的
には従来からＭＯＶＰＥ法で用いられている図５に示す
横型反応炉と図６のバレル型反応炉をいう。
流れが基板面と略平行となる型式の炉を用いる。具体的
には従来からＭＯＶＰＥ法で用いられている図５に示す
横型反応炉と図６のバレル型反応炉をいう。
【００１６】即ち図５の装置は基板（10）をサセプタ
（11）上にほぼ水平にして載せ、反応管（12）の横方向
から原料を混合したキャリアガスを流して基板面上で該
基盤面とほぼ平行なガス流（13）をつくり、該基板（1
0）を反応管（12）外部のＲＦコイル（14）で加熱する
ことにより、基板上に化合物半導体薄膜を成長させるも
のである。なお図中（15）はガスの排気口であり、（1
6）は反応管を冷却する冷却ジャケットである。
（11）上にほぼ水平にして載せ、反応管（12）の横方向
から原料を混合したキャリアガスを流して基板面上で該
基盤面とほぼ平行なガス流（13）をつくり、該基板（1
0）を反応管（12）外部のＲＦコイル（14）で加熱する
ことにより、基板上に化合物半導体薄膜を成長させるも
のである。なお図中（15）はガスの排気口であり、（1
6）は反応管を冷却する冷却ジャケットである。
【００１７】また図６の装置は多角錘台形サセプタ（1
7）の側面に基板（10）を設置し、該サセプタ（17）を
縦型反応管（18）内で縦方向に支持する軸（19）を回転
させ、反応管（18）の頂部から原料を混合したキャリア
ガスを流下させて基板面上で該基板面とほぼ平行なガス
流をつくり、基板（10）をＲＦコイル（14）で加熱する
ことにより基板面上に薄膜を成長させるものである。
7）の側面に基板（10）を設置し、該サセプタ（17）を
縦型反応管（18）内で縦方向に支持する軸（19）を回転
させ、反応管（18）の頂部から原料を混合したキャリア
ガスを流下させて基板面上で該基板面とほぼ平行なガス
流をつくり、基板（10）をＲＦコイル（14）で加熱する
ことにより基板面上に薄膜を成長させるものである。
【００１８】なお従来ＭＯＶＰＥ法で用いられる反応炉
としては図７に示すパンケーキ型もある。これは縦型反
応管（18')内に、下端を回転軸（19）で支持されて上面
が平坦なサセプタ（20）の該上面に基板（10）を載せ、
反応管（18')の上端から原料を混合したキャリアガスを
流下させて基板（10）をＲＦコイル（14）で加熱するこ
とにより基板面上に薄膜を成長させるものである。しか
しながらこの反応炉においては基板面とガスの流れとは
互いに垂直の関係にある。そしてＣを添加したＧａＡｓ
を成長する際には基板は通常 500〜600 ℃に加熱されて
いるので、基板上に流下するガスは対流を起してガスの
温度が上昇してしまう。このため基板面の近傍でＡｓＨ
3 の分解が盛んになり、水素ラジカルが発生し易い傾向
にあった。そこでこの場合は反応管内を減圧してガスの
対流を抑止していた。
としては図７に示すパンケーキ型もある。これは縦型反
応管（18')内に、下端を回転軸（19）で支持されて上面
が平坦なサセプタ（20）の該上面に基板（10）を載せ、
反応管（18')の上端から原料を混合したキャリアガスを
流下させて基板（10）をＲＦコイル（14）で加熱するこ
とにより基板面上に薄膜を成長させるものである。しか
しながらこの反応炉においては基板面とガスの流れとは
互いに垂直の関係にある。そしてＣを添加したＧａＡｓ
を成長する際には基板は通常 500〜600 ℃に加熱されて
いるので、基板上に流下するガスは対流を起してガスの
温度が上昇してしまう。このため基板面の近傍でＡｓＨ
3 の分解が盛んになり、水素ラジカルが発生し易い傾向
にあった。そこでこの場合は反応管内を減圧してガスの
対流を抑止していた。
【００１９】これに対して上記横型反応炉及びバレル型
反応炉の場合はガスの流れと基板面とは概略平行である
ので、ガスの平均流速を15cm／秒（熱膨脹を考慮しな
い）以上とすればガスの対流を抑止でき、従って反応管
内を減圧しなくてもガスの温度の上昇を抑えられるもの
である。
反応炉の場合はガスの流れと基板面とは概略平行である
ので、ガスの平均流速を15cm／秒（熱膨脹を考慮しな
い）以上とすればガスの対流を抑止でき、従って反応管
内を減圧しなくてもガスの温度の上昇を抑えられるもの
である。
【００２０】またＶ族原料である水素化物とIII 族原料
との供給量比を１以下と限定し、基板の加熱温度を 500
℃以下と低く限定することにより水素ラジカルの生成が
小さくなり、従来の原料ガス供給ラインをそのまま利用
してIII −Ｖ族化合物半導体中にＣを十分高濃度に添加
することが可能となる。
との供給量比を１以下と限定し、基板の加熱温度を 500
℃以下と低く限定することにより水素ラジカルの生成が
小さくなり、従来の原料ガス供給ラインをそのまま利用
してIII −Ｖ族化合物半導体中にＣを十分高濃度に添加
することが可能となる。
【００２１】なお本発明で用いられるIII 族原料とＶ族
原料との組み合わせとしては、次のようなものが適当で
ある。即ちＧａＡｓを成長する際にはIII 族原料として
ＴＭＧａと、Ｖ族原料としてＡｓＨ3 を用い、ＡｌＧａ
Ａｓを成長するにはIII族原料のＧａ源としてＴＭＧ
ａ、Ａｌ源としてトリエチルアルミニウム（Ａｌ（Ｃ2
Ｈ5 ）3 ：ＴＥＡｌ）またはトリメチルアルミアラン
（（ＣＨ3 ）3 ＮＡｌＨ3 ：ＴＭＡＡ）、及びＶ族原料
としてＡｓＨ3 を用い、さらにＩｎy Ｇａ1-y Ａｓ（ｙ
≦0.05）を成長するにはIII 族原料としてＴＭＧａとト
リメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ：ＴＭＩｎ）、
及びＶ族原料としてはＡｓＨ3 を用いる。
原料との組み合わせとしては、次のようなものが適当で
ある。即ちＧａＡｓを成長する際にはIII 族原料として
ＴＭＧａと、Ｖ族原料としてＡｓＨ3 を用い、ＡｌＧａ
Ａｓを成長するにはIII族原料のＧａ源としてＴＭＧ
ａ、Ａｌ源としてトリエチルアルミニウム（Ａｌ（Ｃ2
Ｈ5 ）3 ：ＴＥＡｌ）またはトリメチルアルミアラン
（（ＣＨ3 ）3 ＮＡｌＨ3 ：ＴＭＡＡ）、及びＶ族原料
としてＡｓＨ3 を用い、さらにＩｎy Ｇａ1-y Ａｓ（ｙ
≦0.05）を成長するにはIII 族原料としてＴＭＧａとト
リメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ：ＴＭＩｎ）、
及びＶ族原料としてはＡｓＨ3 を用いる。
【００２２】
【実施例】以下に本発明を実施例によりさら詳細に説明
する。
する。
【００２３】（実施例１）図６に示すバレル型反応炉を
用い、III 族原料としてＴＭＧａ、Ｖ族原料としてＡｓ
Ｈ3 をその供給量比［ＡｓＨ3 ］／［ＴＭＧａ］を 0.4
〜1.8 の間で変化させてキャリアガスと共に平均ガス流
速20cm／秒で反応管内に流し、基板を 490℃に加熱して
基板上にＣの添加されたＧａＡｓ化合物半導体薄膜の成
長を行った。このときのキャリア濃度を測定し、その結
果を図８に示した。図８から原料の供給量比が 0.4〜１
の場合キャリア濃度は２〜４×1019cm-3となり、ＨＢＴ
のベース層として十分使用可能なレベルに達しているこ
とが判る。これに対して原料の供給量比が１を越える場
合はキャリア濃度が急激に減少している。
用い、III 族原料としてＴＭＧａ、Ｖ族原料としてＡｓ
Ｈ3 をその供給量比［ＡｓＨ3 ］／［ＴＭＧａ］を 0.4
〜1.8 の間で変化させてキャリアガスと共に平均ガス流
速20cm／秒で反応管内に流し、基板を 490℃に加熱して
基板上にＣの添加されたＧａＡｓ化合物半導体薄膜の成
長を行った。このときのキャリア濃度を測定し、その結
果を図８に示した。図８から原料の供給量比が 0.4〜１
の場合キャリア濃度は２〜４×1019cm-3となり、ＨＢＴ
のベース層として十分使用可能なレベルに達しているこ
とが判る。これに対して原料の供給量比が１を越える場
合はキャリア濃度が急激に減少している。
【００２４】次に上記本発明法を用いて図１に示すエピ
タキシャルウエハを作製した。即ちベース層（５）を成
長させる際に上記の基板温度 490℃、平均ガス流速20cm
／秒で［ＡｓＨ3 ］／［ＴＭＧａ］＝0.4 の条件で実施
してキャリア濃度４×1019cm-3のベース層を作製し、他
の層は同じバレル型反応炉を用いて基板温度を 650℃と
する通常のＭＯＶＰＥ法で作製した。
タキシャルウエハを作製した。即ちベース層（５）を成
長させる際に上記の基板温度 490℃、平均ガス流速20cm
／秒で［ＡｓＨ3 ］／［ＴＭＧａ］＝0.4 の条件で実施
してキャリア濃度４×1019cm-3のベース層を作製し、他
の層は同じバレル型反応炉を用いて基板温度を 650℃と
する通常のＭＯＶＰＥ法で作製した。
【００２５】そして、得られたエピタキシャルウエハよ
りＨＢＴを作製し、その電流ゲインβを測定したところ
60と良好な結果が得られ、本発明法によるＣ添加のＧａ
Ａｓ層の品質が従来通り良好であることが判った。
りＨＢＴを作製し、その電流ゲインβを測定したところ
60と良好な結果が得られ、本発明法によるＣ添加のＧａ
Ａｓ層の品質が従来通り良好であることが判った。
【００２６】（実施例２）バレル型反応炉を用い、Ｖ族
原料としてＡｓＨ3 を、III 族原料としてＴＭＧａの他
にＴＥＡｌ又はＴＭＡＡを同時に供給し、他の条件は実
施例１と同一としてＣ添加のＡｌＧａＡｓ（Ａｌの組成
0.05）の成長を行った。なお原料の供給量比は 0.9に調
整した。そしてＡｌＧａＡｓ中のキャリア濃度を測定し
たところ以下の表１に示す結果が得られた。
原料としてＡｓＨ3 を、III 族原料としてＴＭＧａの他
にＴＥＡｌ又はＴＭＡＡを同時に供給し、他の条件は実
施例１と同一としてＣ添加のＡｌＧａＡｓ（Ａｌの組成
0.05）の成長を行った。なお原料の供給量比は 0.9に調
整した。そしてＡｌＧａＡｓ中のキャリア濃度を測定し
たところ以下の表１に示す結果が得られた。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１から本発明によりＣを高濃度に添加し
たＡｌＧａＡｓの成長が十分可能であることが判る。
たＡｌＧａＡｓの成長が十分可能であることが判る。
【００２９】（実施例３）バレル型反応炉を用い、Ｖ族
原料としてＡｓＨ3 を、III 族原料としてＴＭＧａの他
にＴＭＩｎを同時に供給し、これらＶ族原料とIII 族原
料の供給量比を 0.4〜１と変化させ、他の条件は実施例
１と同一としてＣ添加のＩｎＧａＡｓ（Ｉｎ組成は１％
とした）を成長を行った。そして原料の供給量比の違い
によるＩｎＧａＡｓ中のキャリア濃度を測定してそれら
の結果を表２に示した。
原料としてＡｓＨ3 を、III 族原料としてＴＭＧａの他
にＴＭＩｎを同時に供給し、これらＶ族原料とIII 族原
料の供給量比を 0.4〜１と変化させ、他の条件は実施例
１と同一としてＣ添加のＩｎＧａＡｓ（Ｉｎ組成は１％
とした）を成長を行った。そして原料の供給量比の違い
によるＩｎＧａＡｓ中のキャリア濃度を測定してそれら
の結果を表２に示した。
【００３０】
【表２】
【００３１】表２より、単なるＧａＡｓに比較して少量
のＩｎを添加することでＣの添加量は減少してはいるも
のの1019cm-3オーダーの高濃度添加が可能であることが
わかる。
のＩｎを添加することでＣの添加量は減少してはいるも
のの1019cm-3オーダーの高濃度添加が可能であることが
わかる。
【００３２】以上各実施例はすべてバレル型反応炉を用
いた場合であるが、いずれの場合も図５に示す横型反応
炉を用いても同様あるいはそれ以上の効果がある。これ
はバレル型反応炉ではガスは下方に流れ重力方向と一致
しているのに対して横型反応炉ではガスの流れと重力方
向が直交しているので横型反応炉の方が熱対流が起りに
くいからである。
いた場合であるが、いずれの場合も図５に示す横型反応
炉を用いても同様あるいはそれ以上の効果がある。これ
はバレル型反応炉ではガスは下方に流れ重力方向と一致
しているのに対して横型反応炉ではガスの流れと重力方
向が直交しているので横型反応炉の方が熱対流が起りに
くいからである。
【００３３】
【発明の効果】このように本発明によれば従来の反応炉
やガス系統等の設備をそのまま用いても、容易に炭素
（Ｃ）を高濃度に添加したＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，Ｉ
ｎＧａＡｓ等のIII −Ｖ族化合物半導体薄膜が得られる
ので高品質のベース層を有するＨＢＴ等が安価に作製で
きる等の効果を奏する
やガス系統等の設備をそのまま用いても、容易に炭素
（Ｃ）を高濃度に添加したＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，Ｉ
ｎＧａＡｓ等のIII −Ｖ族化合物半導体薄膜が得られる
ので高品質のベース層を有するＨＢＴ等が安価に作製で
きる等の効果を奏する
【図１】ＨＢＴ作製用のエピタキシャルウエハの構造を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】減圧下にＡｓＨ3 とＴＭＧａの供給量比を変化
させたときの各成長温度でのＧａＡｓ中のキャリア濃度
の値の一例を示す図表（Y.Ashizawa et al.,J.Crystal
Growth, 107(1991) 903)である。
させたときの各成長温度でのＧａＡｓ中のキャリア濃度
の値の一例を示す図表（Y.Ashizawa et al.,J.Crystal
Growth, 107(1991) 903)である。
【図３】減圧下にＴＭＡｓとＴＭＧａによりＧａＡｓを
成長させた時の各成長温度でのキャリア濃度の値の一例
を示す図表（嶋津充他、住友電気、vol.139(1991) 88）
である。
成長させた時の各成長温度でのキャリア濃度の値の一例
を示す図表（嶋津充他、住友電気、vol.139(1991) 88）
である。
【図４】常圧でＴＭＡｓとＴＭＧａによりＧａＡｓを成
長させた時の各成長温度でのキャリア濃度の値の一例を
示す図表である。
長させた時の各成長温度でのキャリア濃度の値の一例を
示す図表である。
【図５】横型反応炉を示す説明図である。
【図６】バレル型反応炉を示す説明図である。
【図７】パンケーキ型反応炉を示す説明図である。
【図８】実施例１の結果を示す図表である。
１ ＧａＡｓ基板 ２ ＧａＡｓバッファ層 ３ サブコレクタ層 ４ コレクタ層 ５ ベース層 ６ エミッタ層 ７ 中間層 ８ キャップ層 10 基板 11 サセプタ 12 反応管 13 ガス流 14 ＲＦコイル 15 排気口 16 冷却ジャケット 17 多角錐台径サセプタ 18, 18' 縦型反応管 19 回転軸 20 平坦サセプタ
Claims (1)
- 【請求項１】 III −Ｖ族化合物半導体のIII 族元素の
原料である１種以上のメチル系有機金属と、Ｖ族元素の
原料である水素化物とを含む原料ガスを反応炉内に流
し、その流れに略平行に設置した基板面上にIII −Ｖ族
化合物半導体エピタキシャル層を成長させる有機金属気
相成長法において、反応炉内を略常圧とし、Ｖ族原料と
III 族原料との供給量比（［Ｖ族原料］／［III 族原
料］）を１以下として原料ガスの熱膨脹を考慮しない平
均流速を15cm／秒以上とし、さらに基板面を 500℃以下
に加熱することを特徴とする有機金属気相成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29936692A JPH06124908A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 有機金属気相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29936692A JPH06124908A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 有機金属気相成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06124908A true JPH06124908A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=17871633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29936692A Pending JPH06124908A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 有機金属気相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06124908A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114753002A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-15 | 西安唐晶量子科技有限公司 | 一种提高MOCVD生长GaAs本征掺杂均匀性的方法 |
-
1992
- 1992-10-12 JP JP29936692A patent/JPH06124908A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114753002A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-15 | 西安唐晶量子科技有限公司 | 一种提高MOCVD生长GaAs本征掺杂均匀性的方法 |
| CN114753002B (zh) * | 2022-04-28 | 2024-01-19 | 西安唐晶量子科技有限公司 | 一种提高MOCVD生长GaAs本征掺杂均匀性的方法 |
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