JPH08208397A - 化合物半導体の気相成長法 - Google Patents
化合物半導体の気相成長法Info
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Abstract
型の導電形となった3元系の化合物半導体を気相成長で
きるようにすることを目的とする。 【構成】 3元系のIII−V族化合物半導体を結晶成
長させる基板の面方位を、(100)面もしくはこの
(100)面と等価な面から、[011]方向もしくは
この[011]方向と等価な方向へ、20度ないし60
度の範囲に傾けた状態とする。
Description
合物半導体の気相成長法に関する。
おいて、III族原子原料とV族原子原料と共に、n型
もしくはp型の不純物となる原料を添加して気相成長す
ることで、それぞれn型もしくはp型の導電形となった
III−V族化合物半導体の結晶を成長できる。従来、
この、n型,p型それぞれの伝導型を実現するための添
加物として、III族,IV族,VI族の原子が広く用
いられてきた。中でも、IV族原子である炭素(C)
は、結晶中での拡散定数が小さく高濃度ドーピングが可
能であるなどの特徴を有していることから、近年p型ド
ーパントとして注目を集めている。
V族元素は両性的な性質をしており、III−V族化合
物半導体の成長条件によっては、p型にもn型にもなり
得る。すなわち、III−V族化合物半導体の結晶成長
において、炭素をドーピングした場合、III族元素の
サイトとなりドナーとして働く場合と、V族元素のサイ
トとなりアクセプターとして働く場合とがある。このた
め、アクセプターとして働かせるようにドーピングして
いても、ドナーとしてドーピングされてしまう状態、す
なわち補償比が増大した状態となり、ドーピングした炭
素原子のアクセプターの状態の量とドナーの状態の量と
が近接してしまうことがある。この結果、キャリア濃度
が低下したり、所望の導電形が得られないという問題が
あった。
目されている、3元系のIII−V族化合物半導体であ
るInGaAs中へ炭素ドーピングを行う場合、炭素の
両性的性質が顕著に現れる。このため、このInGaA
sの成長において、所望の性能を得るためにInの組成
比を増大させると、上述した補償比が増大し、キャリア
(正孔)濃度が急激に低下してしまうという問題があっ
た。
るためになされたものであり、炭素不純物の取り込み効
率を増大させて、p型の導電形となった3元系の化合物
半導体を気相成長できるようにすることを目的とする。
の気相成長法は、基板上に炭素が不純物として導入され
る化合物半導体層を結晶成長させる化合物半導体の気相
成長法において、化合物半導体層を形成する基体の主表
面が、(100)面もしくはこの(100)面と等価な
面から、[011]方向もしくはこの[011]方向と
等価な方向へ、20度ないし60度の範囲に傾けた面方
位となっていることを特徴とする。また、化合物半導体
層は少なくとも3元系のIII−V族化合物半導体であ
ることを特徴とする。
ントとして作用する。
する。図1は、この発明の1実施例におけるキャリア
(正孔)の濃度とInの組成比との関係を示す相関図で
ある。この実施例では、炭素をドープするInGaAs
の結晶成長に関し、Gaの原料としてトリメチルガリウ
ム(TMGa),Inの原料としてトリメチルインジウ
ム(TMIn),Asの原料としてアルシン(AsH
3 )を用いた。また、ドープする炭素のソースとしては
四臭化炭素(CBr4 )を用いた。
は一定とし、結晶成長の温度は510℃とした。使用し
たInP基板の面方位は、(100)面から[011]
方向へ約25.2度傾けた(311)A面である。な
お、GaAs基板を用いるようにしても良い。また、こ
れに対する従来の例として、面方位(100)のInP
基板上にも、上述と同様にInGaAsの結晶を成長さ
せた。
Inの組成を変化させると、図1に示すように、面方位
が(100)の基板でも(311)Aの基板でも、In
組成比の増大にともない、キャリア濃度は低下してい
る。しかし、Inの組成比(x)が0.2以上で、面方
位が(311)Aの基板では、図中「○」で示すよう
に、図中「△」で示す面方位が(100)の基板の場合
に比較して、キャリア濃度の低下が少なく、炭素のドー
ピング効率が数倍程度改善されることが分かる。
0.53程度では、キャリア濃度は4倍であり、すなわ
ち、炭素のドーピング効率が4倍となる。この現象は、
炭素原子と結晶を構成する各原子との結合力が、Ga>
As>Inという関係になっていることに起因してい
る。
GaのIII族原子と結合を作ること、すなわち、V族
原子であるAsサイトとなることでp型不純物となる。
ここで、表面がほぼAsで覆われている(100)基板
を用いた場合、成長させる結晶中のIn組成比を増大さ
せると、炭素原子とAsとの結合確率が増大し、p型不
純物のドーピングによるキャリア濃度が急激に低下して
しまう。これに対して、(311)A基板では、未結合
のボンドを持つIII族原子が基板表面に高密度に存在
しているため、炭素原子とIII族原子との結合確率が
一定の割合で高く保たれ、p型不純物のドーピングによ
るキャリア濃度の低下が抑制されるためと考えられる。
成長させる結晶の組成と深い関係にあると考え、注意深
く検討を行った結果、それらのことは、(100)面よ
り[011]方向へ約54.7度傾けた(111)A面
から(311)A面までと、これらの面から微傾斜した
面方位の基板、または、これらと等価な面の基板を用い
た場合に得られる効果であることを確認した。すなわ
ち、結晶を成長する基板の面方位が(100)面、また
は、これと等価な面から、[011]方向またはこれと
等価な方向へ、20ないし60度の範囲で同様に得られ
ることを確認した。
て四臭化炭素を用いたが、この他、TMGa,トリメチ
ルアルシン(TMAs),トリメチルアルミニウム(T
MAl),四塩化炭素(CCl4 )などを用いる場合で
も同様である。また、Gaの原料としてトリメチルガリ
ウムを用いるようにしたが、トリエチルガリウム(TE
Ga)を用いても良く、またInの原料としてはトリエ
チルインジウム(TEIn)であっても良い。また、A
sの原料としては、トリメチルアルシン(TMAs),
トリエチルアルシン(TEAs),ターシャリーブチル
アルシン(TBAs)などを用いるようにしても良い。
aAsを結晶成長する場合について説明したが、これに
限るものではなく、InAlAsやInGaAsPを結
晶成長する場合でも同様である。すなわち、Inx Al
y Ga1-x-y As1-z Pz (0.2≦x≦0.8、0≦
y≦1、0≦z≦0.5)の結晶成長をする場合、同様
な効果が得られる。この場合、Alの原料としては、ト
リメチルアルミニウム(TMAl),トリエチルアルミ
ニウム(TEAl)などを用いれば良く、Pの原料とし
てはフォスフィン(PH3 )やターシャリーブチルフォ
スフィン(TBP)などを用いるようにすればよい。ま
た、上記構成にSbを加えても良い。
ば、3元系のIII−V族化合物半導体を結晶成長させ
る基板の面方位を、(100)面もしくはこの(10
0)面と等価な面から、[011]方向もしくはこの
[011]方向と等価な方向へ、20度ないし60度の
範囲に傾けた状態とするようにした。このため、炭素を
p型の不純物として効率よくドーピングでき、キャリア
濃度の低下を抑制できるという効果がある。
Inの組成比との関係を示す相関図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 基板上に炭素が不純物として導入される
化合物半導体層を結晶成長させる化合物半導体の気相成
長法において、 前記化合物半導体層を形成する基体の主表面が、(10
0)面もしくはこの(100)面と等価な面から、[0
11]方向もしくはこの[011]方向と等価な方向
へ、20度ないし60度の範囲に傾けた面方位となって
いることを特徴とする化合物半導体の気相成長法。 - 【請求項2】 請求項1記載の化合物半導体の気相成長
法において、 前記化合物半導体層は少なくとも3元系のIII−V族
化合物半導体であることを特徴とする化合物半導体の気
相成長法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01138795A JP3714486B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 化合物半導体の気相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01138795A JP3714486B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 化合物半導体の気相成長法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08208397A true JPH08208397A (ja) | 1996-08-13 |
JP3714486B2 JP3714486B2 (ja) | 2005-11-09 |
Family
ID=11776608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01138795A Expired - Lifetime JP3714486B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 化合物半導体の気相成長法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3714486B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006030565A1 (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-23 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | エピタキシャル結晶の成長方法 |
-
1995
- 1995-01-27 JP JP01138795A patent/JP3714486B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006030565A1 (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-23 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | エピタキシャル結晶の成長方法 |
JPWO2006030565A1 (ja) * | 2004-09-17 | 2008-05-08 | 日鉱金属株式会社 | エピタキシャル結晶の成長方法 |
US7465353B2 (en) | 2004-09-17 | 2008-12-16 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Method for growing epitaxial crystal |
JP4696070B2 (ja) * | 2004-09-17 | 2011-06-08 | Jx日鉱日石金属株式会社 | エピタキシャル結晶の成長方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3714486B2 (ja) | 2005-11-09 |
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