JPH0777200B2 - 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

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JPH0777200B2
JPH0777200B2 JP23332086A JP23332086A JPH0777200B2 JP H0777200 B2 JPH0777200 B2 JP H0777200B2 JP 23332086 A JP23332086 A JP 23332086A JP 23332086 A JP23332086 A JP 23332086A JP H0777200 B2 JPH0777200 B2 JP H0777200B2
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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、ドーピングプロファイルが単原子層オーダー
で急峻に変化するPN構造,PIN構造,NPN構造あるいはドー
ピング超格子構造を有するIII−V族化合物半導体薄膜
構造体または半導体装置(以後単に化合物半導体装置と
いう。)の製造方法に関するものである。
[従来の技術] 従来、III−V族化合物半導体において、N型不純物元
素であるIV族またはVI族元素は拡散速度が遅く、特にSi
については最も遅いので単原子層オーダーで急峻に変化
するドーピングプロファイルを得ることが可能であった
(A.Y.Cho;J.A.P46(1975)p.1733)。しかし、P型ド
ーピングに関しては、最も拡散速度が遅いとされるIIa
族のBeについてさえも、GaAs中、700℃、1時間のアニ
ールで約100Åも拡散する(M.Ilegems;J.A.P48(1977)
p.1278)。700℃、1時間という条件は、常時のエピタ
キシャル成長に近い条件であるから、成長中にもこれら
の不純物原子は拡散し、単原子層オーダーの急峻なP型
不純物のプロファイルを得ることは不可能であった。
また、Mgをドーピング不純物として使用する場合、ビシ
クロペンタジエニルマグネシウム(C552Mgを原料
として用いていた。しかし、この材料は、ガス配管内,
反応管内壁に強く吸着し、基板上への供給を停止して
も、吸着したMg化合物が徐々に脱着し、1原子層以下の
急峻性を持つ不純物ドーピングプロファイルを得ること
は不可能であった(これをメモリー効果という)。ま
た、Mgは拡散速度が遅いが、600℃〜700℃の熱処理温度
で10〜100Å/時拡散する。この条件は、常時の成長に
近い条件であるから、成長中にもこれらの不純物原子は
拡散し、たとえメモリー効果がなくとも、1原子層以下
の急峻性を持つ不純物ドーピングプロファイルを得るこ
とは不可能であった。
III−V族化合物半導体の他のP型不純物としては炭素
原子があり、炭素原子はIII族原子との結合力が強いの
で、拡散速度が他のP型不純物に比べ極端に遅いことが
予想される。炭素原子をドープするためメタン(CH4
をドーピングガスとして用いることが論理上は考えられ
るが、分解エネルギーが高く常時の成長温度ではほとん
ど分解しない。そのために薄膜の成長過程において、ド
ーピング工程としてメタンを基板上に導入しても、炭素
原子によるドーピングは行われない。また、従来の有機
金属熱分解成長法(MOCVD)においてはメチル基を含む
有機金属化合物、例えばトリメチルガリウム(TMG),
とV族元素を含む水素化物、例えばアルシン(AsH3)が
同時に存在するように基板上に供給されていたが、この
メチル基中の炭素原子もドーパントとして用いることは
できなかった。すなわち、アルシンの水素は水素分子よ
りラジカルになり易く、この水素ラジカルが、TMGの分
解によつて生じたメチル基と反応してメタンを作り易
く、換言すればメタン中の炭素を基板表面に存在させ得
ないので、炭素原子をP型不純物として用いることはで
きなかった。
[発明が解決しようとする問題点] 従来の方法でPN接合,PIN接合,NPN接合,ドーピング超格
子等を作製すると次のような問題が生ずる。PN接合で
はP型不純物原子がN型層に拡散し、PN接合がN型層側
に形成されたり、拡散によってP型不純物とN型不純物
とが相互に著しく補償している層が形成される。そのた
めPN接合を用いた発光デバイスにおいて、発光効率の低
下につながっていた。また、最近超格子を用いた量子井
戸構造レーザダイオードが作製されるようになったが、
P型不純物の拡散により、活性層である超格子構造が破
壊されるという問題があった。PIN接合では、P型不
純物のアンドープI層への拡散によって、逆方向耐圧が
低くなるという問題があった。NPN接合では、最近ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタへの適用が試みられて
いるが、この構造では0.1μm程度の厚さを持つ高濃度
(〜1019cm-3)P型ベース層と、100Å以下のドーピン
グプロファイル急峻性が要求される。しかし従来の方法
ではドーパントとしてBeが用いられ、Beのベース層から
エミッタ層への拡散により、エミッタ・ベース接合のリ
ーク電流により、電流利得が低いという問題があった。
ドーピング超格子構造では、P型不純物の拡散によ
り、空間的に分離した電子および正孔に加わる内部電界
が低くなり、その結果これらのキャリア寿命が長くな
り、例えばsaw-tooth超格子レーザへ適用した場合、本
来GaAsバルクのバンドギャップエネルギーよりもレーザ
ダイオードとしてのバンドギャップが小さく発振波長の
長波長化が期待できるデバイスであるにもかかわらず、
接合面の不純物プロファイルが急峻でない場合には、こ
の波長の長波長化の効果が予想よりも少ないという問題
があった。
本発明はこのような従来の欠点を解消し、III−V族化
合物半導体において、従来急峻なP型ドーピングプロフ
ァイルが得られなかった点を解決し、N型,P型いずれの
ドーピングプロファイルも単原子層オーダーで急峻に変
化するPN構造,PIN構造,NPN構造およびドーピング超格子
構造を有す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。
[問題点を解決するための手段] かかる目的を達成するために本発明は、N型層とP型
層、またはI型層とP型層の異種接合を有するIII−V
化合物半導体装置を有機金属熱分解気相成長法を用いて
製造する方法において、N型層またはI型層を形成する
工程に引き続き、キャリアガスによって希釈されたIII
族元素を含むトリメチル有機金属化合物を基板上に導入
する工程と、当該導入を停止する工程と、キャリアガス
によって希釈されたV族元素を含む水素化物を基板上に
導入する工程と、当該導入を停止する工程と、を交互に
行って、熱分解によって炭素ドープP型半導体層をN型
層またはI型層上に形成する工程を含み、トリメチル有
機金属化合物のモル分率を制御することによってP型半
導体層の炭素ドーピング濃度を調整することを特徴とす
る。
[作用] 本発明によれば、高濃度で、かつ単原子層オーダで急峻
なプロファイルをもつP型層を形成できる。またドーピ
ング層におけるキャリア濃度の制御も容易である。さら
に本方法は低温処理が可能なので、P型層を形成する以
前にすでに形成されているN型層やI型層のプロファイ
ルも拡散によってくずれることがなく、従って本発明に
よって作製したPN接合,PIN接合,NPN接合,ドーピング超
格子等の界面のプロファイルは至って急峻である。
[実施例] 以下に実施例によって本発明を詳細に説明する。
実施例1 まず本発明におけるP型層の形成法について説明する。
第1図に示すように、GaAs基板1上にアンドープGaAs層
2,P型GaAs層3,アンドープGaAs層4を順次形成した。基
板温度は550℃とした。アンドープ層2および4は通常
のMOCVD法によっても形成できるが、本実施例において
は、常時水素で希釈された微量(1×10-5モル分率)の
アルシン(AsH3)を流しながら、水素で希釈された1×
10-4モル分率のトリエチルガリウム(TEG)と1×10-3
モル分率のアルシンを基板1上に交互に流して形成し
た。キャリア濃度は約1014cm-3であった。アルシンの濃
度1×10-5モル分率はTMGと反応してGaAsを形成しない
濃度である。
P型層は、第2図のタイムチャートに示すように、ノン
ドープ層1上に2原子層のGa金属面を形成するに相当す
る1×10-4モル分率のトリメチルガリウム(TMG)を1
秒間流し、つづいて1×10-3モル分率のアルシンを1秒
間流し、2原子層のGaAs層3を形成した。つづいて再び
アンドープGaAs層4を形成した。なお本実施例におい
て、単原子層でなく2原子層を形成した理由は、正孔の
量を多くして特性測定を容易にするためであり、正孔面
密度の多少にとらわれなければ、後述のように単原子層
のみにドープすることも可能であることは言うまでもな
い。
このように作成した試料のホール係数を求め、C−V特
性を測定した。正孔面密度2×1011cm-2の試料につい
て、C−Vプロファイルから得られた試料表面からの距
離と正孔密度の関係を第3図に示す。図示するように正
孔密度は表面からの距離に対して鋭いピークをもち、そ
の半値幅は30nmとなる。この値はこの濃度のP型原子層
ドーピングの理論的半値幅と一致する。このP型層はTM
Gを構成する炭素原子が、形成されたGaAs層にとりこま
れたものである。また、この試料を800℃、4時間アニ
ールしてもそのプロファイルに変化がないことから、炭
素原子の拡散定数は極めて小さく拡散によるプロファイ
ルのぼけは無視できることがわかった。
本発明においては、P型層の形成過程において、TMGと
アルシンを交互に供給する。従って、従来法と異なりTM
Gとアルシンが同時に存在することがない。このため、
従来法のようにメチル基と、アルシンから発生した極め
て活性な水素ラジカルが反応してメタンになることがな
い。TMGから分離したメチル基を基板表面に存在し、さ
らにこのメチル基が分解して生成される炭素原子が結晶
内にとり込まれて、P型不純物(炭素アクセプタ)とな
る。とり込まれた炭素原子はGa原子との結合が強く拡散
し難いので、急峻なP型ドーピングファイルが得られ
る。
P型層を形成する時、TMGのモル分率を変化させるとGaA
s中の炭素原子の取込み量が変化する。その結果第4図
に示すように、TMGのモル分率によって正孔面密度を1
×1010〜2×1011cm-2の間で変化させることができる。
P型層形成時にTMGのかわりにトリメチルアルミニウム
(TMA)を用いるとさらに高濃度の正孔面密度が得られ
る。第5図はTMAを用いた以外は第1図ないし第3図で
説明したと同様にして作成した正孔面密度2×1013cm-2
の試料の正孔密度と試料表面からの距離との関係を示し
たものである。正孔密度はTMGを用いた場合よりさらに
鋭いピークを示し、その半値幅は2nm以下であった。TMA
のモル分率を変化させることにより、第6図に示すよう
に、正孔面密度を1×1012〜2×1013cm-2の間で変化さ
せることができる。
炭素アクセプタの量、すなわち正孔面密度は、P型層形
成時のTMGとTMAの混合比を変えることによっても変化さ
せることができる。第7図はTMGとTMAのモル分率の和を
5×10-5一定とし、混合比を変化させてP型層を形成し
た場合の正孔面密度を示したものである。図示するよう
に1×1011から1×1013cm-2まで正孔面密度を変化させ
ることができる。
P型層の正孔面密度は、P型層形成時にTMGとTEGとを混
合して用い、またはTMAとTEGとを混合して用い、それら
の混合比を変えることによっても変えることができる。
第8図にTMGとTEGのモル分率の和を1×10-4一定とし、
混合比を変えた時の、第9図にTMAとTEGのモル分率の和
を1×10-4一定とし、混合比を変えた時の正孔面密度と
混合比との関係を示す。
前者においては、2×1011cm-2まで、後者においては2
×1013cm-2までそれぞれTMGおよびTMAの混合比と共に正
孔面密度は直線的に増加する。
第4図および第6図ないし第9図に示したように、P型
層の正孔面密度は任意に制御できる。これまでの例で
は、P型層が2原子層のシートドープGaAs層の例につい
て説明したが、P型を形成する際、TMGとアルシン,TMA
とアルシン,(TMG+TMA)とアルシン,(TMG+TEG)と
アルシンまたは(TMA+TEG)とアルシンを交互に繰返し
て基板上に供給して、必要な厚さのP型層を形成できる
ことは言うまでもない。
実施例2 n−GaAs基板上に順次N−GaAs層,P−GaAs層を形成して
PN接合を作った。
第10図(A),(B)にPN接合を形成するための原料ガ
スフローのタイムチャートを、第11図に作製したPN接合
を示す。基板11の温度は550℃とした。N型GaAs層形成
時には、第10図(A)に示すように、常に成長に寄与せ
ず、成長層からのAs抜けを防ぐ微量のアルシン(図中Δ
で示す)を流しながらTEGとアルシンを交互に基板上に
導入する。しかもTEG導入時にいっしょにシラン(Si
H4)を導入する。これを1800サイクル繰返してキャリア
濃度2×1018cm-3,厚さ0.5μmのN−GaAs層12を形成
した。その上に第10図(B)に示すようにTMGとアルシ
ンを交互に繰返して1800サイクル流し、キャリア濃度2
×1018cm-3,厚さ0.5μmのP−GaAs層13を形成した。
このようなPN接合の形成法によると550℃という低成長
温度でも高効率のSiドーピングが可能である。ここで、
本発明の方法が低温プロセスである理由を簡単に説明す
る。
従来のMOCVD法においては、TMGとアルシンが同時に基板
に供給される。そしてTMGおよびアルシンはそれぞれ熱
分解してGa原子,As原子として基板上に付着し、GaAs分
子を構成する。そのため、TMG,アルシンの熱分解のため
の高温を必要としていた。一方本発明の方法によれば、
成長界面はGa原子,As原子面として交互に現われる。Ga
とアルシンとの化学吸着力は極めて強く、アルシンは分
子の形でGa原子面のGa原子に吸着され、アルシン中のAs
は水素との結合を断ってGaと結合する。TMG分子もAs原
子面のAs原子に強く吸着され、TMG中のGa原子はメチル
基と結合を断ってAs原子と結合する。このように本発明
においては、TMG,アルシンはそれぞれ単独の熱分解を必
要とせず、基板上における吸着と結合,分解という過程
によってGaAs層が形成される。このために本発明によれ
ば、従来法に比較して低温反応が可能となる。
550℃ではSiの拡散は単原子層以下であり、急峻なN型
ドーピングプロファイルが得られる。P型層形成時に
は、TMGとアルシンを交互に流すことにより、TMGの不完
全熱分解のメチル基炭素が結晶内にとりこまれ、炭素ア
クセプターとなる。炭素原子はGa原子との結合が強いた
め、550℃の温度で拡散は無視でき、やはり単原子層レ
ベルで急峻なP型ドーピングプロファイルが得られる。
このようにして得られたPN接合には拡散によって生じた
補償層がないので、発光ダイオードとして使用する際少
数キャリアの注入効率,発光効率が大幅に改善された。
また、多量子井戸構造レーザーに適用した場合、活性層
である超格子構造が破壊されるという問題はない。
実施例3 第12図に示すようなGaAs PIN接合を形成した。
まずn−GaAs基板21上に実施例2で説明したと同じ方法
で、キャリア濃度2×1018cm-3,厚さ0.5μmのN−GaA
s層22を形成する。ついでその上に、常時水素で希釈さ
れた微量のアルシンを流しながら、水素で希釈された1
×10-4モル分解のTEGと、水素で希釈された1×10-3
ル分率のアルシンを各1秒間、交互に1800サイクル流し
てキャリア濃度nタイプ1014cm-3,厚さ0.5μmのI−G
aAs層23を形成し、さらにその上に実施例2で説明した
と同じ方法でキャリアガス濃度2×1018cm-3,厚さ0.5
μmのP−GaAs層24を形成した。
このようにして作製したPIN接合はフォトダイオードに
適用でき、特に逆耐圧が著しく高く100V以上の耐圧のも
のが得られた。
実施例4 第13図に示す構造のNPN接合を作製した。温度550℃のn
−GaAs基板31上にキャリア濃度2×1018cm-3,厚さ0.5
μmのN型GaAs層32,キャリア濃度2×1018cm-3,厚さ
0.5μmのP型GaAs層33,キャリア濃度2×1018cm-3,厚
さ0.5μmのN型GaAs層34を順次形成した。各層の形成
法は実施例2で説明したと同じ方法である。このNPN接
合をヘテロ接合バイポーラトンラジスタに適用して、電
流利得の高い高周波特性の優れたものが得られた。
実施例5 第14図に示す構造のキヤメルダイオードを作製した。
n−GaAs基板41上に、TEGと反応してGaAsを形成しない
微量のアルシンを流しながら、TEGとアルシンを交互に
供給して厚さ5000ÅのアンドープGaAs層42を形成し、次
にTMGあるいはTMAとアルシンを交互に供給して炭素のシ
ートドープ層を形成する。例えば1×10-4モル分率のTM
Aを流すことによって、正孔面密度2×1013cm-2のシー
トドープ層43を形成する。ついでその上に再び厚さ1000
ÅのアンドープGaAs層44を形成し、さらにその上に蒸着
などの方法でAuでショットキ電極45を形成する。アンド
ープGaAs層42,44の形成法は先に説明した例と同様なの
で説明を省略する。
このようにして作製したキヤメルダイオードのバンド構
造は第15図に示すようになる。すなわちショットキ障壁
の実効的な高さはGaAsのバンドギャップ分だけ高くな
る。
本発明方法により、拡散のないキヤメルダイオード構造
が形成でき、ショットキ障壁の高さも理想的な値が得ら
れた。このことにより論理振幅の大きなFETの作製が可
能になった。
実施例6 第16図に示すように、温度550℃のGaAs基板51上に、50
Å厚さのI−GaAs層52,Si単原子層ドープ層53,50Å厚さ
I−GaAs層52,炭素単原子層ドープ層54を繰返し積層し
たドーピング超格子構造を有する化合物半導体装置を作
製した。この構造を作製するための原料ガスの供給タイ
ムチャートを第17図(A)〜(D)に示す。第17図
(A)および(C)はアンドープGaAs層52の形成,同図
(B)はSi単原子層ドープ層53の形成,同図(D)は炭
素単原子層形成のための原料ガスの供給法を示してい
る。それぞれの詳細については先に述べた実施例で説明
されているので、説明を省略する。この第17図(A)な
いし(D)を必要サイクル数繰返して所望の厚さのドー
ピング超格子が得られる。
この方法により作製したドーピング超格子は、不純物の
拡散がないため電子・正孔に加わる内部電界は著しく強
くなり、saw-tooth超格子レーザへ適用した場合発振波
長を著しく超波長化することが可能である。
実施例7 炭素アクセプタの拡散速度を調べるために、第18図に示
すような化合物半導体装置を作製した。550℃に加熱さ
れたキャリア濃度5×1018cm-3のn−GaAs基板上に、Si
をドープしたキャリア濃度1×1018cm-3のN−GaAs層62
を厚さ5000Å形成する。その上に炭素をドープしたキャ
リア濃度5×1013cm-3のP−GaAs層63を厚さ1000Å形成
し、N−GaAs層62との間にPN接合64を作る。P−GaAs層
63の上に炭素をドープしたキャリア濃度1×1018cm-3
厚さ5000ÅのP−GaAs層65を設け、さらにその上に電極
層として、炭素をドープしたキャリア濃度約1019cm-3
+-GaAs層66を厚さ1000Å形成する。各層の形成法につ
いては、先の実施例において詳述してあるので説明を省
略する。P+-GaAs層66および基板61にそれぞれCr-Au電
極67,AuGeNi電極68を蒸着する。
このようにして形成したPN接合に逆バイアス電圧をかけ
て空乏層幅を変化させ、CVプロファイルからアクセプタ
濃度の変化を求めた。第19図は第18図の構造をもつウエ
ハの成長時および800℃4時間アニール後のアクセプタ
濃度を比較して示したもので、実線は成長のままのウエ
ハ、点線はアニール後のウエハのアクセプタ濃縮を示
す。800℃4時間のアニールでもほとんど変化はなく、
拡散速度は極めて遅い。従って炭素アクセプタは、成長
温度550℃ではほとんど拡散しないことがわかる。
これまでの説明において、III−V族化合物半導体の代
表としてGaAsを例として説明してきたが、本発明を他の
III−V族化合物半導体に適用できることは言うまでも
ない。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、高濃度で、かつ
単原子層オーダで急峻なプロファイルをもつP型層を形
成できる。またドーピング層におけるキャリア濃度の制
御も容易である。本方法は低温処理が可能なので、N型
層のプロファイルも拡散によってくずれることがなく、
従って本発明によって作製したPN接合,PIN接合,NPN接
合,ドーピング超格子等の界面のプロファイルは至って
急峻である。
本発明を発光ダイオード,半導体レーザ,光検出器,バ
イポーラトランジスタ,その他に適用して、特性を著し
く改善できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるP型GaAs層を含む構造を説明する
模式図、 第2図はP型層を形成するための原料ガス供給法の一例
を示すタイムチャート、 第3図および第5図は正孔密度の分布を示す線図、 第4図および第6図はそれぞれTMGモル分率およびTMAモ
ル分率による正孔面密度の変化を示す線図、 第7図,第8図,第9図はそれぞれTMGとTMA,TMGとTEG,
およびTMAとTEGの混合比による正孔面密度の変化を示す
線図、 第10図はPN接合を形成するための原料ガス供給法の一例
を示すタイムチャート、 第11図はPN接合を有する構造の模式図、 第12図および第13図はそれぞれPIN接合およびNPN接合を
有する構造の模式図、 第14図はキヤメルダイオードの構造を示す模式図、 第15図はキヤメルダイオードのバンド構造を示す図、 第16図はドーピング超格子構造の模式図、 第17図(A)ないし(D)はドーピング超格子構造作製
のための原料ガス供給法の一例を示すタイムチャート、 第18図はPN接合構造を示す模式図、 第19図はアニール前後のアクセプタ濃度を比較して示す
線図である。 1……GaAs基板、2,4……アンドープGaAs層、3……P
型GaAs層、11……n−GaAs基板、12……N−GaAs層、13
……P−GaAs層、21……n−GaAs基板、22……N−GaAs
層、23……I−GaAs層、24……P−GaAs層、31……n−
GaAs基板、32,34……N−GaAs層、33……P−GaAs層、4
1……n−GaAs基板、42……アンドープGaAs層、43……
炭素シートドープ層、44……アンドープGaAs層、45……
ショットキ電極、51……GaAs基板、52……アンドープGa
As層、53……Si単原子層ドープ層、54……炭素単原子層
ドープ層、61……n−GaAs基板、62……SiドープN−Ga
As層、63……炭素ドープP−GaAs層、64……PN接合、65
……炭素ドープP−GaAs層、66……炭素ドープP+-GaAs
電極層、67……Cr-Au電極、68……AuGeNi電極。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】N型層とP型層、またはI型層とP型層の
    異種接合を有するIII−V族化合物半導体装置を有機金
    属熱分解気相成長法を用いて製造する方法において、 N型層またはI型層を形成する工程に引き続き、 キャリアガスによって希釈されたIII族元素を含むトリ
    メチル有機金属化合物を基板上に導入する工程と、当該
    導入を停止する工程と、キャリアガスによって希釈され
    たV族元素を含む水素化物を基板上に導入する工程と、
    当該導入を停止する工程と、を交互に行って、熱分解に
    よって炭素ドープP型半導体層を前記N型層またはI型
    層上に形成する工程 を含み、 前記トリメチル有機金属化合物のモル分率を制御するこ
    とによってP型半導体層の炭素ドーピング濃度を調整す
    ることを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記化合物半導体装置が基板上に形成され
    たN型層および該N型層の上に形成されたP型層を含む
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の化合物半
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記化合物半導体装置が基板上に形成され
    たN型層,該N型層の上に形成されたI型層およびさら
    に該I型層の上に形成されたP型層を含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の化合物半導体装置の製
    造方法。
  4. 【請求項4】前記化合物半導体装置が基板上に形成され
    たN型層,該N型層の上に形成されたP型層およびさら
    に該P型層の上に形成されたN型層を含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の化合物半導体装置の製
    造方法。
  5. 【請求項5】前記P型層の膜厚を単原子の膜厚とするこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項のい
    ずれか1つに記載の化合物半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】前記化合物半導体装置が単原子膜厚のN型
    層と単原子膜厚のP型層とが、複数原子層のI型層を介
    して繰り返して積層された超格子構造を含むことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項または第3項または第5項
    のいずれか1つに記載の化合物半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】前記トリメチル有機金属化合物が、混合物
    としてトリエチル有機金属化合物を含んでいることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項ないし第6項のいずれか
    1つに記載の化合物半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】前記III−V族化合物半導体がGaAsまたはA
    lAsまたはAlGaAsのいずれか1つであり、前記トリメチ
    ル有機金属化合物が、トリメチルガリウムまたはトリメ
    チルアルミニウム,またはトリメチルガリウムとトリメ
    チルアルミニウムの混合物であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第7項のいずれか1つに記載の
    化合物半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】前記I型層の形成工程が有機金属化合物と
    反応してIII−V族化合物半導体を形成しない第1の濃
    度に希釈されたV族元素を含む水素化物を常時流しなが
    ら、キャリアガスによって前記第1の濃度より高く有機
    金属化合物と反応してIII−V族化合物半導体を形成す
    る第2の濃度に希釈されたV族元素を含む水素化物を基
    板上に導入する工程と、当該導入を停止する工程と、キ
    ャリアガスで希釈されたIII族元素を含む有機金属化合
    物を前記基板上に導入する工程と、当該導入を停止する
    工程と、を繰り返してなることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項,第3項,または第5項ないし第8項のいず
    れか1つに記載の化合物半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】前記N型層の形成工程が、有機金属化合
    物と反応してIII−V族化合物半導体を形成しない第1
    の濃度に希釈されたV族元素を含む水素化物を常時流し
    ながら、キャリアガスによって前記第1の濃度より高く
    有機金属化合物と反応してIII−V族化合物半導体を形
    成する第2の濃度に希釈されたV族元素を含む水素化物
    を基板上に導入する工程と、当該導入を停止する工程
    と、キャリアガスで希釈されたIII族元素を含む有機金
    属化合物を前記基板上に導入する工程と、当該導入を停
    止する工程と、を繰り返してなりかつ、前記繰り返しの
    任意の段階において、III族元素を含む有機金属化合物
    と共にIV族またはVI族元素を含む水素化物または有機金
    属化合物を導入して、前記化合物半導体をN型にドーピ
    ングする工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項ないし第9項のいずれか1つに記載の化合物半導体
    装置の製造方法。
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JP2656397B2 (ja) * 1991-04-09 1997-09-24 三菱電機株式会社 可視光レーザダイオードの製造方法
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JPH0541529A (ja) * 1991-08-06 1993-02-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体素子およびその作製方法
DE102016013541A1 (de) * 2016-11-14 2018-05-17 3 - 5 Power Electronics GmbH lll-V-Halbleiterdiode
DE102017002936A1 (de) * 2017-03-24 2018-09-27 3-5 Power Electronics GmbH III-V-Halbleiterdiode

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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