JPH0666274B2 - ▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体の形成方法 - Google Patents

▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体の形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プレーナドーピング層を有するIII−Ｖ族化
合物半導体のエピタキシャル成長方法に関するものであ
る。
（従来の技術） III−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル層は、発光ダ
イオード、レーザダイオードのような光デバイス、FET
のようなマイクロ波デバイスに応用されている。
これらのデバイスを実現するためにはエピタキシャル層
内のキャリア濃度の制御が不可欠であり、例えば電子の
キャリア濃度の制御のためには、シリコン(Si)のような
IV族不純物、あるいは、Ｓ、SeのようなVI族の不純物を
導入してきた。ところで、最近ではより高度な電子デバ
イスを実現するために、エピタキシャル層の任意の原子
層にのみドーピングを行う、いわゆるプレーナドーピン
グ技術が、たとえば、文献［S.Sasa etal,Jpn.J.Appl.P
hys.24(1985)L602］や［H.Ohno etal.,J.Cryst.Growth,
68(1984)15］に述べられている。これらの場合Siがｎ型
の不純物として用いられている。これらの技術を用いて
δ−ドープFETや、二次元電子構造が提案、作製されて
いる。
（発明が解決しようとする問題点） しかし上記のプレーナドーピング方法は、不純物として
IV族原料を用いており、VI族原料を用いるプレーナドー
ピングについての報告はほとんどなく、そのため、VI族
原料がどのような性質を持っているか見いだされていな
い。われわれの実験では、Seを用いて従来技術によって
プレーナドーピングを行ったところ、供給する原料ガス
のH２Seの分圧を変えてもほぼ一定値のシートキャリア
濃度を示し、H２Seの分圧ではキャリア濃度を制御する
事は出来なかった。
この従来技術は次のような方法で行った。成長方法は原
子層エピタキシャル成長法によって形成した。成長装置
の概略を第３図、成長構造を第１図に示した。成長手順
としては、まず反応室32にGaとHClの反応によりGaClを
供給して基板結晶11上に吸着させる。次に、基板位置を
反応室31に移動する。そこで、AsH３を供給し一分子層
のGaAsを形成する。この操作を繰返し第一のGaAs層12を
形成する。プレーナドーピング層13は、H２Seのみ供給
してSeを吸着し形成する。更に、その上に上記の手法に
より第２のGaAs層14を所定の厚さに成長し、第１図のよ
うな構造を形成したものである。
通常のVPE法を用いてエピタキシャル成長では、基板と
成長層界面にキャリア濃度の低い層、いわゆるディップ
が生じる。このディップ層は、再成長を利用したデバイ
スの特性を劣化させる。たとえば、ソース、ドレイン領
域の抵抗を低減しているためにn＋層を成長したFET構造
で、基板と成長層界面にディップが生じると、ソース、
ドレイン間の抵抗は高くなりデバイス特性に影響を及ぼ
す。一つの解決法として、基板上にプレーナドーピング
層を形成し、界面の抵抗を低減する方法が考えられる。
しかし、上記に示したようにVI族元素を不純物とした場
合、不純物量が多くなると高抵抗になったり、移動度が
減少する。しかも、供給量を変えてもキャリア濃度はほ
どんど変化しない。そのため、ソース、ドレイン間の抵
抗をこの方法で低減することは難しい。
本発明の目的はエピタキシャル成長層に形成したプレー
ナドーピング層のVI族不純物の濃度を制御したIII−Ｖ
族化合物半導体の形成方法を提供することである。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、Ｖ族元素の占める格子点の一部をVI族
元素で置換したIII−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャ
ル成長において、成長開始時、または、成長途中におい
て成長を一時中止しVI族原料のみ供給する工程と、さら
に、Ｖ族原料のみ供給する工程を含む事を特徴とするII
I−Ｖ族化合物半導体の形成方法が得られる。
（作用） VI族原料のみを供給する工程によって基板表面上に吸着
したVI族元素をＶ族原料のみ供給する工程におくすなわ
ちＶ族の雰囲気におくことで、VI族元素が脱離するのを
促進するものと思われる。そのため、Ｖ族原料の供給時
間、濃度によってVI族元素吸着量を変える事が出来る。
（実施例１） 第１図に、実施例で作成した成長層の断面を模式的に示
した。使用した成長装置は第３図に示したものと同じで
ある。
基板結晶11として高抵抗GaAsを用い、結晶方位は（10
0）面である。成長温度は450℃とした。成長方法は原子
層エピタキシャル成長法によった。その他の成長条件と
しては次の通りである。
HCl(Ga) １ cc/min AsH３ ５ cc/min H２Se 0.02〜0.2 cc/min H２（各成長室） 4700 cc/min 成長に際しては、基板結晶11を先ず反応室31におき、所
定温度まで昇温する。成長温度に達したところで、反応
室32のGa上にHClを供給してGaClを発生させる。雰囲気
が安定したところで基板結晶11を反応室32に移動し、こ
れらのガスを吸着させる。約10秒間基板をこれらのガス
にさらしたのち、基板位置を反応室31に移動する。そこ
で、AsH３を供給し一分子層のGaAsを形成する。この操
作を繰返し第一のGaAs層12を所定の厚さ形成する。プレ
ーナドーピング層13は、反応室31に移動した基板上にH
２Seのみ供給してSeを吸着させる。次にAsH３のみ供給
することで形成した。このAsH３の供給時間、供給量に
よってSeのドーピングを制御することが出来る。更に、
その上に上記の手法により第２のGaAs層14を所定の厚さ
成長し、第１図のような構造とした。
第４図に、このときのAsH３の供給した時間とプーナド
ーピング層13中のSe濃度との関係を示した。Seの濃度は
ホール測定より求めたシートキャリア濃度である。この
図からわかるようにAsH３の供給した時間を変えること
でプレーナドーピング層のSe濃度を制御する事が出来
る。
実施例の成長方法は原子層エピタキシャル成長法によっ
たが、第一のGaAs層12、第２のGaAs層14、およびGaAs層
23は、通常用いられている成長方法で行っても良い。プ
レーナドーピング層13、22を形成する際、H２Seのみ基
板上に供給でき、次に、AsH３のみ供給できる装置であ
れば良い。
（実施例２） 第２図に、基板表面に形成したプレーナドーピング層を
持つ構造の断面を模式的に示した。装置は実施例１と同
じ第３図のものを使用し形成した。プレーナドーピング
層の形成の成長条件は実施例１と同じである。n＋層の
形成は、次の条件で行った。
HCl(Ga) １ cc/min AsH３ ５ cc/min H２Se １×10-4 cc/min H２（各成長室） 2700 cc/min n＋基板結晶20を反応室31におき、成長温度まで昇温す
る。プレーナドーピング層の成長温度は450℃でおこな
った。成長温度に達したところで、基板20上にH２Seの
み供給してSeを吸着させる。次に、AsH３を供給しプレ
ーナドーピング層22を形成した。更に、通常のVPE法でn
＋GaAsを形成した。成長温度は530℃で行った。反応室3
2のGa上にHClを供給してGaClを発生させる。AsH３とH２
SeはGaにバイパスするパイプより供給する。雰囲気が安
定したところで基板結晶20の反応室32に移動し、n＋GaA
s層23を所定の厚さ成長し、第２図のような構造とし
た。n＋GaAs層23のみ形成した場合、界面の抵抗が１×1
0-5Ω/cm２のものが、本発明による方法でプレーナドー
ピング層を形成した場合、10-7Ω/cm２程度に減少し
た。
（発明の効果） 以上述べたように、本発明の半導体の形成方法を用いれ
ば、不純物としてVI族元素を用いてプレーナドーピング
層の不純物濃度を制御したエピタキシャル層を形成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を説明するための図で、GaAs成長層中に
Seプレーナドーピング層を形成した半導体結晶を示す模
式的断面図。第２図は本発明を説明するための図で、n
＋GaAs基板上にSeのプレーナドーピング層を形成した半
導体結晶を示す模式的断面図。第３図は本発明の一実施
例によるエピタキシャル層を形成するための成長装置の
概略図。第４図にAsH３の供給した時間とSeドーピング
層13内のSe濃度の関係を示す図。 11，21……GaAs基板 12……第一のGaAs層 13，22……VI族元素のセレン(Se)を用いたプレーナドー
ピング層 14……第二のGaAs層 20……n＋GaAs基板 23……n＋GaAs層 31……Ｖ族、VI族元素原料を供給するための反応室 32……通常のVPE法でGaAsの成長、及び、III族元素原料
を供給するための反応室

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｖ族元素の占める格子点の一部をVI族元素
    で置換したIII−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成
    長において、成長開始時、または、成長途中において成
    長を一時中止しVI族原料のみ供給する工程と、さらに、
    Ｖ族原料のみ供給する工程を含むことを特徴とするIII
    −Ｖ族化合物半導体の形成方法。
JP62165705A 1987-07-01 1987-07-01 ▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体の形成方法 Expired - Lifetime JPH0666274B2 (ja)

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