JPH11260731A - 化合物半導体結晶膜の成長方法 - Google Patents
化合物半導体結晶膜の成長方法Info
- Publication number
- JPH11260731A JPH11260731A JP5804498A JP5804498A JPH11260731A JP H11260731 A JPH11260731 A JP H11260731A JP 5804498 A JP5804498 A JP 5804498A JP 5804498 A JP5804498 A JP 5804498A JP H11260731 A JPH11260731 A JP H11260731A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compound semiconductor
- crystal film
- semiconductor crystal
- growing
- carrier concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】III −Ｖ族化合物半導体結晶膜を気相成長する
際、Ｖ／III 比でキャリア濃度を制御する代わりに、従
来非常に難しかった酸素を半導体膜中にドーピングして
バッファ層として適したキャリア濃度の低い半導体膜を
成長させることを可能にする。 【解決手段】加熱された基板上に、III 族元素、Ｖ族元
素、及びドーピング用元素を含む原料を供給してIII −
Ｖ族化合物半導体結晶膜を気相成長させるに当たり、ド
ーピング用元素を含む原料としてアルコール類Ｃn Ｈ
2n+1ＯＨ（ｎは１以上の整数）を用いる。これにより、
水素と反応することなく酸素を半導体膜中にドーピング
して、成長膜のキャリア濃度を１×１０16cm-3以下に低
くする。
際、Ｖ／III 比でキャリア濃度を制御する代わりに、従
来非常に難しかった酸素を半導体膜中にドーピングして
バッファ層として適したキャリア濃度の低い半導体膜を
成長させることを可能にする。 【解決手段】加熱された基板上に、III 族元素、Ｖ族元
素、及びドーピング用元素を含む原料を供給してIII −
Ｖ族化合物半導体結晶膜を気相成長させるに当たり、ド
ーピング用元素を含む原料としてアルコール類Ｃn Ｈ
2n+1ＯＨ（ｎは１以上の整数）を用いる。これにより、
水素と反応することなく酸素を半導体膜中にドーピング
して、成長膜のキャリア濃度を１×１０16cm-3以下に低
くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱された基板上
に、III 族元素、Ｖ族元素、及びドーピング用元素を含
む原料を供給してIII −Ｖ族化合物半導体結晶膜を気相
成長させる化合物半導体結晶膜の成長方法に関するもの
である。
に、III 族元素、Ｖ族元素、及びドーピング用元素を含
む原料を供給してIII −Ｖ族化合物半導体結晶膜を気相
成長させる化合物半導体結晶膜の成長方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、III −Ｖ族化合物半導体はシ
リコンに比べて電子移動度が速いという特徴がある。こ
の特徴を生かした高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭ
Ｔ：HighElectron Mobility Transistor ）は、非常に
電子移動が速く、低雑音で信号を増幅できるという特長
がある。
リコンに比べて電子移動度が速いという特徴がある。こ
の特徴を生かした高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭ
Ｔ：HighElectron Mobility Transistor ）は、非常に
電子移動が速く、低雑音で信号を増幅できるという特長
がある。
【０００３】III −Ｖ族化合物半導体を用いてトランジ
スタを作製する場合には、図４のように、基板上に活性
層及びバッファ層と呼ばれる層を作製する。活性層とは
トランジスタの働きをする層である。バッファ層とは基
板表面の悪影響を避ける役目を持つ層である。基板表面
の悪影響とは、基板表面の不純物による影響であり、基
板表面に不純物が存在すると、その部分に電流が流れ、
トランジスタの特性が劣化する。そこで基板表面の不純
物の影響を避けるために、バッファ層は電流を流しにく
いこと、つまり、キャリア濃度が低いことが要求され
る。
スタを作製する場合には、図４のように、基板上に活性
層及びバッファ層と呼ばれる層を作製する。活性層とは
トランジスタの働きをする層である。バッファ層とは基
板表面の悪影響を避ける役目を持つ層である。基板表面
の悪影響とは、基板表面の不純物による影響であり、基
板表面に不純物が存在すると、その部分に電流が流れ、
トランジスタの特性が劣化する。そこで基板表面の不純
物の影響を避けるために、バッファ層は電流を流しにく
いこと、つまり、キャリア濃度が低いことが要求され
る。
【０００４】例えば、図３に示すＨＥＭＴの場合、半絶
縁性ＧａＡｓ基板１上に、バッファ層２、チャネル層
３、キャリア供給層４、コンタクト層５が順に形成され
るが、このバッファ層２には、ＧａＡｓ（ガリウム砒
素）の層６と、Ａｌ0.30ＧａＡｓ（アリミニウムガリウ
ム砒素。Ａｌ＝３０％）の層７と、ＧａＡｓの層８と
が、それぞれ厚さ１００nmで用いられており、それら各
層６、７、８のキャリア濃度は１×１０16cm-3以下であ
ることが求められている。
縁性ＧａＡｓ基板１上に、バッファ層２、チャネル層
３、キャリア供給層４、コンタクト層５が順に形成され
るが、このバッファ層２には、ＧａＡｓ（ガリウム砒
素）の層６と、Ａｌ0.30ＧａＡｓ（アリミニウムガリウ
ム砒素。Ａｌ＝３０％）の層７と、ＧａＡｓの層８と
が、それぞれ厚さ１００nmで用いられており、それら各
層６、７、８のキャリア濃度は１×１０16cm-3以下であ
ることが求められている。
【０００５】従来、これらのキャリア濃度の制御は、Ｖ
族原料とIII −Ｖ族原料との供給量比、いわゆるＶ／II
I 比を変えることにより行っている。
族原料とIII −Ｖ族原料との供給量比、いわゆるＶ／II
I 比を変えることにより行っている。
【０００６】バッファ層のキャリア濃度とＶ／III 比の
関係を図５に示す。この図５の場合、Ｖ族原料にはＡｓ
Ｈ3 （アルシン）、III 族原料にはＧａ（ＣＨ3 ）
3 （トリメチルガリウム）及びＡｌ（ＣＨ3 ）3 （トリ
メチルアルミニウム）を使用した。○印はＧａＡｓ、△
印はＡｌＧａＡｓである。
関係を図５に示す。この図５の場合、Ｖ族原料にはＡｓ
Ｈ3 （アルシン）、III 族原料にはＧａ（ＣＨ3 ）
3 （トリメチルガリウム）及びＡｌ（ＣＨ3 ）3 （トリ
メチルアルミニウム）を使用した。○印はＧａＡｓ、△
印はＡｌＧａＡｓである。
【０００７】一般的に、Ｖ／III 比は１よりも大きい。
つまり、III 族原料よりもＶ族原料を多く供給する。こ
の際、半導体膜の厚さは、III 族原料の供給量に依存す
る。
つまり、III 族原料よりもＶ族原料を多く供給する。こ
の際、半導体膜の厚さは、III 族原料の供給量に依存す
る。
【０００８】図５から分かるように、バッファ層のキャ
リア濃度を１×１０16cm-3以下にするためには、Ｖ／II
I 比を大きく、つまり、多くのＶ族原料を供給する必要
がある。
リア濃度を１×１０16cm-3以下にするためには、Ｖ／II
I 比を大きく、つまり、多くのＶ族原料を供給する必要
がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにＨＥＭＴ
のバッファ層として作用させるためには、キャリア濃度
の低い半導体膜を成長させることが必要である。
のバッファ層として作用させるためには、キャリア濃度
の低い半導体膜を成長させることが必要である。
【００１０】しかしながら、バッファ層のキャリア濃度
をＶ／III 比で制御する従来技術では、Ｖ族又はIII 族
原料を交換するとキャリア濃度が変わってしまう。これ
は、原料に含まれる微量の不純物の影響である。また、
半導体膜の製造条件（成長温度や成長圧力など）を変更
した場合もキャリア濃度が変わってしまうという問題が
ある。このため、従来技術では、原料交換、基板温度変
更、成長圧力変更などの製造条件の変更の度に、キャリ
ア濃度の確認を行い、さらに必要に応じて、Ｖ／III 比
の変更を行うことが必要であった。
をＶ／III 比で制御する従来技術では、Ｖ族又はIII 族
原料を交換するとキャリア濃度が変わってしまう。これ
は、原料に含まれる微量の不純物の影響である。また、
半導体膜の製造条件（成長温度や成長圧力など）を変更
した場合もキャリア濃度が変わってしまうという問題が
ある。このため、従来技術では、原料交換、基板温度変
更、成長圧力変更などの製造条件の変更の度に、キャリ
ア濃度の確認を行い、さらに必要に応じて、Ｖ／III 比
の変更を行うことが必要であった。
【００１１】また、従来技術の図５では、キャリア濃度
を１×１０16cm-3以下にするために、Ｖ／III 比を数１
０〜数１００と大きくしている。このようにＶ／III 比
を大きくしているため、Ｖ族原料の使用量が多く、原料
費が高くなるという問題がある。
を１×１０16cm-3以下にするために、Ｖ／III 比を数１
０〜数１００と大きくしている。このようにＶ／III 比
を大きくしているため、Ｖ族原料の使用量が多く、原料
費が高くなるという問題がある。
【００１２】さらに原料中には、微量の不純物が含まれ
ており、不純物は半導体中に取り込まれるとキャリアを
発生することがあるため、キャリア濃度を低く制御する
ことは難しい。
ており、不純物は半導体中に取り込まれるとキャリアを
発生することがあるため、キャリア濃度を低く制御する
ことは難しい。
【００１３】一方、半導体製造装置の故障などにより、
酸素が半導体中に取り込まれるとキャリア濃度が非常に
低くなることが知られている。これは、酸素がキャリア
をトラップするためと考えられている。酸素ガスを用い
ればキャリア濃度を低くできるが、酸素は副原料の水素
と混ざると爆発のおそれがあるため、酸素ガスを用いる
ことはできない。
酸素が半導体中に取り込まれるとキャリア濃度が非常に
低くなることが知られている。これは、酸素がキャリア
をトラップするためと考えられている。酸素ガスを用い
ればキャリア濃度を低くできるが、酸素は副原料の水素
と混ざると爆発のおそれがあるため、酸素ガスを用いる
ことはできない。
【００１４】また、水素も半導体中に取り込まれると、
キャリア濃度が低くなることが知られているが、水素ガ
スを供給しても、あまり半導体中に水素は取り込まれな
い。
キャリア濃度が低くなることが知られているが、水素ガ
スを供給しても、あまり半導体中に水素は取り込まれな
い。
【００１５】このように、酸素、水素共に、半導体のキ
ャリア濃度を低くする働きがあることが知られている
が、実際にドーピングすることは難しい。
ャリア濃度を低くする働きがあることが知られている
が、実際にドーピングすることは難しい。
【００１６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、Ｖ／III 比でキャリア濃度を制御する代わりに、従
来では非常に難しかった酸素の半導体膜中へのドーピン
グを容易にして、バッファ層として適したキャリア濃度
の低いIII −Ｖ族半導体結晶膜を気相成長させることの
できる化合物半導体結晶膜の成長方法を提供することに
ある。
し、Ｖ／III 比でキャリア濃度を制御する代わりに、従
来では非常に難しかった酸素の半導体膜中へのドーピン
グを容易にして、バッファ層として適したキャリア濃度
の低いIII −Ｖ族半導体結晶膜を気相成長させることの
できる化合物半導体結晶膜の成長方法を提供することに
ある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため鋭意研究した結果、半導体膜のキャリア濃
度を低くする目的で酸素と水素のドーピングを行うため
には、酸素と水素の原料としてアルコール類、Ｃn Ｈ
2n+1ＯＨ（ｎは１以上の整数）を用いることが非常に有
効であることを見い出した。キャリア濃度の低い半導体
膜は主にバッファ層として用いられる。
達成するため鋭意研究した結果、半導体膜のキャリア濃
度を低くする目的で酸素と水素のドーピングを行うため
には、酸素と水素の原料としてアルコール類、Ｃn Ｈ
2n+1ＯＨ（ｎは１以上の整数）を用いることが非常に有
効であることを見い出した。キャリア濃度の低い半導体
膜は主にバッファ層として用いられる。
【００１８】即ち、本発明は、加熱された基板上に、II
I 族元素、Ｖ族元素、及びドーピング用元素を含む原料
を供給してIII −Ｖ族化合物半導体結晶膜を気相成長さ
せる化合物半導体結晶膜の成長方法において、ドーピン
グ用元素を含む原料としてアルコール類Ｃn Ｈ2n+1ＯＨ
（ｎは１以上の整数）を用いるものである（請求項
１）。
I 族元素、Ｖ族元素、及びドーピング用元素を含む原料
を供給してIII −Ｖ族化合物半導体結晶膜を気相成長さ
せる化合物半導体結晶膜の成長方法において、ドーピン
グ用元素を含む原料としてアルコール類Ｃn Ｈ2n+1ＯＨ
（ｎは１以上の整数）を用いるものである（請求項
１）。
【００１９】半導体膜の製造方法である気相成長法で
は、大量の水素ガスを用いている。この水素と反応し爆
発する危険性があることから、半導体のキャリア濃度を
低くする上では酸素をドーピングすることが有効ではあ
っても、酸素ガスを用いることができないでいる。これ
に対し、本発明ではアルコール類を用いているので、水
素と反応することなく、酸素を半導体膜中にドーピング
することができる。アルコール類であるため、その取扱
いが安全かつ容易であり、成長中の膜のキャリア濃度を
必要な１×１０16cm-3以下の値にまで容易に低くするこ
とができる。
は、大量の水素ガスを用いている。この水素と反応し爆
発する危険性があることから、半導体のキャリア濃度を
低くする上では酸素をドーピングすることが有効ではあ
っても、酸素ガスを用いることができないでいる。これ
に対し、本発明ではアルコール類を用いているので、水
素と反応することなく、酸素を半導体膜中にドーピング
することができる。アルコール類であるため、その取扱
いが安全かつ容易であり、成長中の膜のキャリア濃度を
必要な１×１０16cm-3以下の値にまで容易に低くするこ
とができる。
【００２０】Ｖ族原料としては、アルシンや、ターシャ
リーブチルアルシンなどの水素化物を用いることができ
る（請求項２）。また、III 族原料としては、トリメチ
ルガリウム、又は、トリメチルガリウムとトリメチルア
ルミニュウムを用いることができる（請求項３）。
リーブチルアルシンなどの水素化物を用いることができ
る（請求項２）。また、III 族原料としては、トリメチ
ルガリウム、又は、トリメチルガリウムとトリメチルア
ルミニュウムを用いることができる（請求項３）。
【００２１】前記アルコール類としては、メタノール、
エタノール、ブタノールのいずれをも用いることができ
る（請求項４、５又は６）。
エタノール、ブタノールのいずれをも用いることができ
る（請求項４、５又は６）。
【００２２】ただし、III 族原料に対するアルコール類
の濃度については、１００００ppm未満とすること、つ
まり１００００ppm を超えない範囲でアルコール類を加
えることが好ましい（請求項７）。理由として、アルコ
ール類の濃度が１００００ｐｐｍ以上では、半導体膜の
表面が鏡面とならないためである。
の濃度については、１００００ppm未満とすること、つ
まり１００００ppm を超えない範囲でアルコール類を加
えることが好ましい（請求項７）。理由として、アルコ
ール類の濃度が１００００ｐｐｍ以上では、半導体膜の
表面が鏡面とならないためである。
【００２３】具体的には、次の範囲に制限するのが好ま
しい。
しい。
【００２４】（１）ＧａＡｓの場合 III 族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用
い、Ｖ族原料としてアルシン（ＡｓＨ3 ）又はターシャ
リーブチルアルシン（ＴＢＡｓ）等の水素化物を用いて
ＧａＡｓの結晶膜を気相成長させる際には、III 族原料
に対するアルコール類の濃度を１００００ppm 未満とす
る、つまり１００００ppm を超えない範囲でアルコール
類を加える（請求項８）。その理由は、アルコール類の
濃度が１００００ppm 以上では、ＧａＡｓ膜の表面に凹
凸ができて曇ってしまうためである。
い、Ｖ族原料としてアルシン（ＡｓＨ3 ）又はターシャ
リーブチルアルシン（ＴＢＡｓ）等の水素化物を用いて
ＧａＡｓの結晶膜を気相成長させる際には、III 族原料
に対するアルコール類の濃度を１００００ppm 未満とす
る、つまり１００００ppm を超えない範囲でアルコール
類を加える（請求項８）。その理由は、アルコール類の
濃度が１００００ppm 以上では、ＧａＡｓ膜の表面に凹
凸ができて曇ってしまうためである。
【００２５】（２）ＡｌＧａＡｓの場合 III 族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）とトリ
メチルアルミニュウム（ＴＭＡ）を用い、Ｖ族原料とし
てアルシン（ＡｓＨ3 ）又はターシャリーブチルアルシ
ン（ＴＢＡｓ）等の水素化物を用いてＡｌＧａＡｓの結
晶膜を気相成長させる際には、III 族原料に対するアル
コール類の濃度を５０００ppm 未満とする、つまり５０
００ppm を超えない範囲でアルコール類を加える（請求
項９）。その理由は、アルコール類の濃度が５０００pp
m 以上では、ＡｌＧａＡｓ膜の表面が曇り、特性が劣化
してしまうためである。
メチルアルミニュウム（ＴＭＡ）を用い、Ｖ族原料とし
てアルシン（ＡｓＨ3 ）又はターシャリーブチルアルシ
ン（ＴＢＡｓ）等の水素化物を用いてＡｌＧａＡｓの結
晶膜を気相成長させる際には、III 族原料に対するアル
コール類の濃度を５０００ppm 未満とする、つまり５０
００ppm を超えない範囲でアルコール類を加える（請求
項９）。その理由は、アルコール類の濃度が５０００pp
m 以上では、ＡｌＧａＡｓ膜の表面が曇り、特性が劣化
してしまうためである。
【００２６】アルコール類としてメタノールＣＨ3 ＯＨ
を用いた例を図１〜図２に示す。図１はＧａＡｓ中のキ
ャリア濃度のＣＨ3 ＯＨ濃度依存性を示し、また図２は
Ａｌ0.30ＧａＡｓ中のキャリア濃度のＣＨ3 ＯＨ濃度依
存性を示す。それぞれ、横軸にＧａＡｓ中又はＡｌ0.30
ＧａＡｓ中のＣＨ3 ＯＨ濃度（ppm ）をとってあり、そ
して縦軸にキャリア濃度（cm-3）をとってある。
を用いた例を図１〜図２に示す。図１はＧａＡｓ中のキ
ャリア濃度のＣＨ3 ＯＨ濃度依存性を示し、また図２は
Ａｌ0.30ＧａＡｓ中のキャリア濃度のＣＨ3 ＯＨ濃度依
存性を示す。それぞれ、横軸にＧａＡｓ中又はＡｌ0.30
ＧａＡｓ中のＣＨ3 ＯＨ濃度（ppm ）をとってあり、そ
して縦軸にキャリア濃度（cm-3）をとってある。
【００２７】図１〜図２中に白丸でプロットして示すよ
うに、ＧａＡｓ及びＡｌＧａＡｓのいずれの場合も、メ
タノールＣＨ3 ＯＨを供給することによりキャリア濃度
が減少することが分かる。但し、キャリア濃度が１０14
cm-3以下の高純度なバッファ層（エピタキシャル層）と
なる場合は測定ができないため、キャリア濃度が１×１
０14cm-3の所にデータをプロットした。
うに、ＧａＡｓ及びＡｌＧａＡｓのいずれの場合も、メ
タノールＣＨ3 ＯＨを供給することによりキャリア濃度
が減少することが分かる。但し、キャリア濃度が１０14
cm-3以下の高純度なバッファ層（エピタキシャル層）と
なる場合は測定ができないため、キャリア濃度が１×１
０14cm-3の所にデータをプロットした。
【００２８】この例から分かるように、メタノールＣＨ
3 ＯＨを用いればキャリア濃度を下げることができる。
ところが、酸素のドーピング量を増やしすぎると、半導
体膜表面に凹凸（曇り）が形成されてしまい、半導体の
特性が劣化してしまう。即ち、図１〜図２中に黒丸でプ
ロットして示すように、III 族原料に対するメタノール
ＣＨ3 ＯＨ濃度が１００００ppm まで高まるとＧａＡｓ
やＡｌＧａＡｓの膜表面が曇ってしまう。これは膜の表
面が凹凸になってしまったためである。一般的に、半導
体中の酸素濃度が増すとこのように表面に凹凸ができる
ことが知られている。
3 ＯＨを用いればキャリア濃度を下げることができる。
ところが、酸素のドーピング量を増やしすぎると、半導
体膜表面に凹凸（曇り）が形成されてしまい、半導体の
特性が劣化してしまう。即ち、図１〜図２中に黒丸でプ
ロットして示すように、III 族原料に対するメタノール
ＣＨ3 ＯＨ濃度が１００００ppm まで高まるとＧａＡｓ
やＡｌＧａＡｓの膜表面が曇ってしまう。これは膜の表
面が凹凸になってしまったためである。一般的に、半導
体中の酸素濃度が増すとこのように表面に凹凸ができる
ことが知られている。
【００２９】このため、ＧａＡｓの場合はIII 族原料に
対するメタノールＣＨ3 ＯＨ濃度を１００００ppm 未満
に限定し、またＡｌ0.3 ＧａＡｓの場合は５０００ppm
未満と限定するのがよい。
対するメタノールＣＨ3 ＯＨ濃度を１００００ppm 未満
に限定し、またＡｌ0.3 ＧａＡｓの場合は５０００ppm
未満と限定するのがよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を実施例
を中心に説明する。
を中心に説明する。
【００３１】（実施例）本発明をＨＥＭＴに適用した例
について説明する。
について説明する。
【００３２】この実施例では、図３に示したように、Ｇ
ａＡｓ基板１上に、バッファ層２、Ｉｎ0.20ＧａＡｓチ
ャネル層３、ｎ型Ａｌ0.20ＧａＡｓキャリア供給層４及
びｎ型ＧａＡｓコンタクト層５を成長させてなるＨＥＭ
Ｔを製造した。コンタクト層５は電極形成のための層で
ある。キャリア供給層４にはｎ型不純物がドーピングさ
れており、ここで発生した電子が電子親和力の強いチャ
ネル層３に溜まる。チャネル層３には不純物が少ないた
め、電子移動度が速くなる。バッファ層２は、基板表面
の不純物による影響を避ける働きをするものであり、Ｈ
ＥＭＴやＭＥＳＦＥＴのような超高周波デバイスにおい
てはそのキャリア濃度をできるだけ低くする必要があ
る。
ａＡｓ基板１上に、バッファ層２、Ｉｎ0.20ＧａＡｓチ
ャネル層３、ｎ型Ａｌ0.20ＧａＡｓキャリア供給層４及
びｎ型ＧａＡｓコンタクト層５を成長させてなるＨＥＭ
Ｔを製造した。コンタクト層５は電極形成のための層で
ある。キャリア供給層４にはｎ型不純物がドーピングさ
れており、ここで発生した電子が電子親和力の強いチャ
ネル層３に溜まる。チャネル層３には不純物が少ないた
め、電子移動度が速くなる。バッファ層２は、基板表面
の不純物による影響を避ける働きをするものであり、Ｈ
ＥＭＴやＭＥＳＦＥＴのような超高周波デバイスにおい
てはそのキャリア濃度をできるだけ低くする必要があ
る。
【００３３】ここでは、バッッファ層２は、ＧａＡｓ層
６、Ａｌ0.30ＧａＡｓ層７及びＧａＡｓ層８の三層より
なる。従来技術では、Ｖ族原料とIII 族原料との供給量
比いわゆるＶ／III 比を変えて、バッファ層のキャリア
濃度を制御していたので、キャリア濃度の低い膜を成長
し難く、原料効率もあまり良くなかった（図５参照）。
そこで本実施例では、Ｖ／III 比を変えるのではなく、
ＣＨ3 ＯＨ濃度を変えることによってキャリア濃度を制
御し、バッファ層２を構成するＧａＡｓ層６、８及びＡ
ｌＧａＡｓ層７中のキャリア濃度を、それぞれ１×１０
16cm-3以下に設定した。このキャリア濃度の制御は、図
１及び図２に示すキャリア濃度のＣＨ3ＯＨ濃度依存性
によって行った。例えば、図１及び図２において、ＣＨ
3 ＯＨ濃度を１０００ppm に設定すれば、ＧａＡｓ層
６、８及びＡｌＧａＡｓ層７のいずれにおいても、その
キャリア濃度は１×１０14cm-3以下となる。
６、Ａｌ0.30ＧａＡｓ層７及びＧａＡｓ層８の三層より
なる。従来技術では、Ｖ族原料とIII 族原料との供給量
比いわゆるＶ／III 比を変えて、バッファ層のキャリア
濃度を制御していたので、キャリア濃度の低い膜を成長
し難く、原料効率もあまり良くなかった（図５参照）。
そこで本実施例では、Ｖ／III 比を変えるのではなく、
ＣＨ3 ＯＨ濃度を変えることによってキャリア濃度を制
御し、バッファ層２を構成するＧａＡｓ層６、８及びＡ
ｌＧａＡｓ層７中のキャリア濃度を、それぞれ１×１０
16cm-3以下に設定した。このキャリア濃度の制御は、図
１及び図２に示すキャリア濃度のＣＨ3ＯＨ濃度依存性
によって行った。例えば、図１及び図２において、ＣＨ
3 ＯＨ濃度を１０００ppm に設定すれば、ＧａＡｓ層
６、８及びＡｌＧａＡｓ層７のいずれにおいても、その
キャリア濃度は１×１０14cm-3以下となる。
【００３４】まず、図示してない気相成長装置の反応管
内に結晶成長用基板を置いて加熱し、この反応管内に原
料ガスを流し、この原料ガスの分解によって、基板１上
にバッファ層２の各層６〜８の薄膜を形成する。この薄
膜の成長時に、原料ガスと同時に、ドーピング用元素を
含む原料としてＣＨ3 ＯＨを流す。
内に結晶成長用基板を置いて加熱し、この反応管内に原
料ガスを流し、この原料ガスの分解によって、基板１上
にバッファ層２の各層６〜８の薄膜を形成する。この薄
膜の成長時に、原料ガスと同時に、ドーピング用元素を
含む原料としてＣＨ3 ＯＨを流す。
【００３５】ＧａＡｓ層６、８の膜を成長させたときの
実験条件は、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）＝１０．５
cc/min、アルシン（ＡｓＨ3 ）＝１０５cc/min、メタノ
ール（ＣＨ3 ＯＨ）＝１．０５×１０-2cc/min、基板濃
度＝７００℃、成長圧力＝７６Ｔｏｒｒとした。また、
このＧａＡｓ膜の成長時には、そのIII 族原料に対する
メタノールＣＨ3 ＯＨの濃度を１００００ppm 未満に制
限した。その理由は、図１に示すようにIII 族原料に対
するＣＨ3 ＯＨ濃度が１００００ppm 以上になると、膜
表面が凹凸になり特性が劣化するためである。
実験条件は、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）＝１０．５
cc/min、アルシン（ＡｓＨ3 ）＝１０５cc/min、メタノ
ール（ＣＨ3 ＯＨ）＝１．０５×１０-2cc/min、基板濃
度＝７００℃、成長圧力＝７６Ｔｏｒｒとした。また、
このＧａＡｓ膜の成長時には、そのIII 族原料に対する
メタノールＣＨ3 ＯＨの濃度を１００００ppm 未満に制
限した。その理由は、図１に示すようにIII 族原料に対
するＣＨ3 ＯＨ濃度が１００００ppm 以上になると、膜
表面が凹凸になり特性が劣化するためである。
【００３６】また、Ａｌ0.30ＧａＡｓ膜７を成長させた
ときの実験条件は、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）＝
４．７cc/min、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）＝
０．３８cc/min、アルシン（ＡｓＨ3 ）＝１５２cc/mi
n、ＣＨ3 ＯＨ（メタノール）＝５．１×１０-3cc/mi
n、基板温度＝７００℃、成長圧力＝７６Ｔｏｒｒとし
た。このＡｌ0.30ＧａＡｓ膜の成長時においては、その
III 族原料に対するＣＨ3 ＯＨ濃度を５０００ppm 未満
に制限した。その理由は、図２に示すようにIII 族原料
に対する水蒸気濃度が５０００ppm 以上になると膜表面
が曇り、特性が劣化するためである。
ときの実験条件は、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）＝
４．７cc/min、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）＝
０．３８cc/min、アルシン（ＡｓＨ3 ）＝１５２cc/mi
n、ＣＨ3 ＯＨ（メタノール）＝５．１×１０-3cc/mi
n、基板温度＝７００℃、成長圧力＝７６Ｔｏｒｒとし
た。このＡｌ0.30ＧａＡｓ膜の成長時においては、その
III 族原料に対するＣＨ3 ＯＨ濃度を５０００ppm 未満
に制限した。その理由は、図２に示すようにIII 族原料
に対する水蒸気濃度が５０００ppm 以上になると膜表面
が曇り、特性が劣化するためである。
【００３７】＜変形例＞本発明の作用効果は、III −Ｖ
族化合物半導体膜の気相成長法において、ドーピング用
元素を含む原料としてアルコール類を用いる形態であれ
ば得ることがきる。よって、下記のような形態でアルコ
ール類を供給するものであってもよい。
族化合物半導体膜の気相成長法において、ドーピング用
元素を含む原料としてアルコール類を用いる形態であれ
ば得ることがきる。よって、下記のような形態でアルコ
ール類を供給するものであってもよい。
【００３８】(1) アルコール類を１ppm 以上含む水素を
用いる。
用いる。
【００３９】(2) アルコール類を１ppm 以上含む窒素を
用いる。
用いる。
【００４０】(3) アルコール類を１ppm 以上含むアルゴ
ンを用いる。
ンを用いる。
【００４１】(4) アルコール類を１ppm 以上含むＡｓＨ
3 （アルシン）を用いる。
3 （アルシン）を用いる。
【００４２】(5) アルコール類を１ppm 以上含むＧａ
（ＣＨ3 ）3 （トリメチルガリウム）を用いる。
（ＣＨ3 ）3 （トリメチルガリウム）を用いる。
【００４３】(6) アルコール類を１ppm 以上含むＡｌ
（ＣＨ3 ）3 （トリメチルアルミニウム）を用いる。
（ＣＨ3 ）3 （トリメチルアルミニウム）を用いる。
【００４４】これらの形態は、通常、半導体膜製造に用
いられる不純物濃度が１ppm 未満であるのに対し、アル
コール類を１ppm 以上含ませる点に特異性がある。
いられる不純物濃度が１ppm 未満であるのに対し、アル
コール類を１ppm 以上含ませる点に特異性がある。
【００４５】本発明は、III −Ｖ族化合物半導体膜の生
産性の面から見た場合も、原料効率が良いという点で、
重要な技術となる。即ち、Ｖ／III 比でキャリア濃度を
制御する従来技術の場合、キャリア濃度を低くするため
にはＶ族原料の供給量を増やす必要があるが（図５参
照）、本発明ではこのようなＶ族原料の供給量の増大が
ないため、Ｖ族原料の使用量を少なくでき、原料代を削
減することができる。
産性の面から見た場合も、原料効率が良いという点で、
重要な技術となる。即ち、Ｖ／III 比でキャリア濃度を
制御する従来技術の場合、キャリア濃度を低くするため
にはＶ族原料の供給量を増やす必要があるが（図５参
照）、本発明ではこのようなＶ族原料の供給量の増大が
ないため、Ｖ族原料の使用量を少なくでき、原料代を削
減することができる。
【００４６】また、Ｖ族原料としてＡｓＨ3 などの有毒
性ガスを用いる場合は、ＡｓＨ3 除害装置を用いてＡｓ
Ｈ3 を分解しており、その単位時間当たりの除害能力の
制限により、ＡｓＨ3 供給量が制限される。つまり、II
I 族原料の供給量も制限されるため、製造時間が長くな
ってしまう。ところが、本発明によれば、ＡｓＨ3 供給
量が少なくても、キャリア濃度を低くすることができる
ため、III 族原料の供給量を増やすことができる。よっ
て、本発明は、製造時間を短縮することができ、生産性
を向上することができる。
性ガスを用いる場合は、ＡｓＨ3 除害装置を用いてＡｓ
Ｈ3 を分解しており、その単位時間当たりの除害能力の
制限により、ＡｓＨ3 供給量が制限される。つまり、II
I 族原料の供給量も制限されるため、製造時間が長くな
ってしまう。ところが、本発明によれば、ＡｓＨ3 供給
量が少なくても、キャリア濃度を低くすることができる
ため、III 族原料の供給量を増やすことができる。よっ
て、本発明は、製造時間を短縮することができ、生産性
を向上することができる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような優れた効果が得られる。
のような優れた効果が得られる。
【００４８】（１）請求項１〜９に記載の発明によれ
ば、ドーピング用元素を含む原料としてアルコール類Ｃ
n Ｈ2n+1ＯＨ（ｎは１以上の整数）を用いて酸素を半導
体膜中にドーピングするものであるため、水素と反応す
ることなく、安全且つ容易に酸素を半導体膜中にドーピ
ングし、III −Ｖ族化合物半導体膜のキャリア濃度を１
×１０16cm-3以下の値にまで下げることができる。
ば、ドーピング用元素を含む原料としてアルコール類Ｃ
n Ｈ2n+1ＯＨ（ｎは１以上の整数）を用いて酸素を半導
体膜中にドーピングするものであるため、水素と反応す
ることなく、安全且つ容易に酸素を半導体膜中にドーピ
ングし、III −Ｖ族化合物半導体膜のキャリア濃度を１
×１０16cm-3以下の値にまで下げることができる。
【００４９】また、本発明によれば、安定して低いキャ
リア濃度が得られるため、従来技術のＶ／III 比でキャ
リア濃度を制御している場合のように、原料交換、基板
温度変更、成長圧力変更などの製造条件の変更のたびに
キャリア濃度を確認したり、さらに必要に応じてＶ／II
I 比の変更等を行う、といった操作が不必要となる。
リア濃度が得られるため、従来技術のＶ／III 比でキャ
リア濃度を制御している場合のように、原料交換、基板
温度変更、成長圧力変更などの製造条件の変更のたびに
キャリア濃度を確認したり、さらに必要に応じてＶ／II
I 比の変更等を行う、といった操作が不必要となる。
【００５０】（２）また請求項７〜９に記載の発明によ
れば、III 族原料に対するアルコール類の濃度を１００
０ppm 未満とし、特にＧａＡｓを気相成長させる場合
は、III 族原料に対するアルコール類の濃度を１０００
０ppm 未満とし、ＡｌＧａＡｓを気相成長させる場合
は、III 族原料に対するアルコール類の濃度を５０００
ppm 未満とするので、それぞれ曇りのない成長膜を育成
することができる。
れば、III 族原料に対するアルコール類の濃度を１００
０ppm 未満とし、特にＧａＡｓを気相成長させる場合
は、III 族原料に対するアルコール類の濃度を１０００
０ppm 未満とし、ＡｌＧａＡｓを気相成長させる場合
は、III 族原料に対するアルコール類の濃度を５０００
ppm 未満とするので、それぞれ曇りのない成長膜を育成
することができる。
【図１】本発明の一実施例に係るＧａＡｓ中のキャリア
濃度のＣＨ3 ＯＨ濃度依存性を示す特性図である。
濃度のＣＨ3 ＯＨ濃度依存性を示す特性図である。
【図２】本発明の一実施例に係るＡｌ0.30ＧａＡｓ中の
キャリア濃度のＣＨ3 ＯＨ濃度依存性を示す特性図であ
る。
キャリア濃度のＣＨ3 ＯＨ濃度依存性を示す特性図であ
る。
【図３】本発明の一実施例に係るＨＥＭＴの構成を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図４】III −Ｖ族化合物半導体を用いたトランジスタ
の構造の説明に供する図である。
の構造の説明に供する図である。
【図５】従来技術におけるキャリア濃度のＶ／III 比依
存性を示す特性図である。
存性を示す特性図である。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ チャネル層 ４ キャリア供給層 ５ コンタクト層 ６ ＧａＡｓ層 ７ Ａｌ0.30ＧａＡｓ層 ８ ＧａＡｓ層
Claims (9)
- 【請求項１】加熱された基板上に、III 族元素、Ｖ族元
素、及びドーピング用元素を含む原料を供給してIII −
Ｖ族化合物半導体結晶膜を気相成長させる化合物半導体
結晶膜の成長方法において、ドーピング用元素を含む原
料としてアルコール類Ｃn Ｈ2n+1ＯＨ（ｎは１以上の整
数）を用いることを特徴とする化合物半導体結晶膜の成
長方法。 - 【請求項２】請求項１記載の化合物半導体結晶膜の成長
方法において、前記Ｖ族原料としてアルシン又はターシ
ャリーブチルアルシン等の水素化物を用いることを特徴
とする化合物半導体結晶膜の成長方法。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の化合物半導体結晶膜
の成長方法において、前記III 族原料としてトリメチル
ガリウム又はトリメチルガリウムとトリメチルアルミニ
ウムを用いることを特徴とする化合物半導体結晶膜の成
長方法。 - 【請求項４】請求項１、２又は３記載の化合物半導体結
晶膜の成長方法において、前記アルコール類としてメタ
ノールを用いることを特徴とする化合物半導体結晶膜の
成長方法。 - 【請求項５】請求項１、２又は３記載の化合物半導体結
晶膜の成長方法において、前記アルコール類としてエタ
ノールを用いることを特徴とする化合物半導体結晶膜の
成長方法。 - 【請求項６】請求項１、２又は３記載の化合物半導体結
晶膜の成長方法において、前記アルコール類としてブタ
ノールを用いることを特徴とする化合物半導体結晶膜の
成長方法。 - 【請求項７】請求項４、５又は６記載の化合物半導体結
晶膜の成長方法において、III 族原料に対するアルコー
ル類の濃度を１００００ppm 未満とすることを特徴とす
る化合物半導体結晶膜の成長方法。 - 【請求項８】請求項４、５又は６記載の化合物半導体結
晶膜の成長方法において、前記III −Ｖ族化合物半導体
膜としてＧａＡｓを気相成長させるに際し、III 族原料
に対するアルコール類の濃度を１００００ppm 未満とす
ることを特徴とする化合物半導体結晶膜の成長方法。 - 【請求項９】請求項４、５又は６記載の化合物半導体結
晶膜の成長方法において、前記III −Ｖ族化合物半導体
膜としてＡｌＧａＡｓを気相成長させるに際し、III 族
原料に対するアルコール類の濃度を５０００ppm 未満と
することを特徴とする化合物半導体結晶膜の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5804498A JPH11260731A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 化合物半導体結晶膜の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5804498A JPH11260731A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 化合物半導体結晶膜の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260731A true JPH11260731A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=13072945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5804498A Pending JPH11260731A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 化合物半導体結晶膜の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11260731A (ja) |
-
1998
- 1998-03-10 JP JP5804498A patent/JPH11260731A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0511864B1 (en) | Epitaxially grown compound semiconductor crystals with buffer layers | |
| US5656076A (en) | Method for growing III-V group compound semiconductor crystal | |
| JP3158651B2 (ja) | 化合物半導体及びその製造方法 | |
| JP2533212B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US7550786B2 (en) | Compound semiconductor epitaxial substrate | |
| JPH11260731A (ja) | 化合物半導体結晶膜の成長方法 | |
| EP0631298B1 (en) | A method for the production of semiconductor epitaxial substrate | |
| JPH0754802B2 (ja) | ＧａＡｓ薄膜の気相成長法 | |
| KR960004591B1 (ko) | 도우프된 결정 성장 방법 | |
| JP3156909B2 (ja) | 半導体積層構造の気相成長方法 | |
| JP3242571B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| JPH11176756A (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体膜の気相成長方法 | |
| JP3141628B2 (ja) | 化合物半導体素子及びその製造方法 | |
| JPH11268996A (ja) | 化合物半導体混晶の成長方法 | |
| JP3109149B2 (ja) | 化合物半導体結晶成長方法 | |
| JP3900653B2 (ja) | 化合物半導体の結晶成長方法 | |
| JPH07201761A (ja) | 化合物半導体の成長方法 | |
| JPH07321058A (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族混晶化合物半導体膜の製造方法 | |
| JP2002373905A (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置の製造方法 | |
| JPS6148917A (ja) | ３−ｖ族化合物半導体選択ド−プヘテロ構造の形成法 | |
| JPH03235323A (ja) | 化合物半導体結晶の気相成長法 | |
| JP2002367918A (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の製造方法 | |
| JPH0434919A (ja) | ３―ｖ族化合物半導体の選択成長方法 | |
| JPH05190467A (ja) | エピタキシャルウェハの製作方法 | |
| JPH06232052A (ja) | 化合物半導体薄膜の気相成長法 |