JPS63143810A - 化合物半導体の気相成長方法 - Google Patents
化合物半導体の気相成長方法Info
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- JPS63143810A JPS63143810A JP29186086A JP29186086A JPS63143810A JP S63143810 A JPS63143810 A JP S63143810A JP 29186086 A JP29186086 A JP 29186086A JP 29186086 A JP29186086 A JP 29186086A JP S63143810 A JPS63143810 A JP S63143810A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は化合物半導体の気相成長方法に関し、特に有機
金属化合物を用いる気相成長方法を用いた■−Ｖ族化合
物半導体層のエピタキシャル成長方法に関する。
金属化合物を用いる気相成長方法を用いた■−Ｖ族化合
物半導体層のエピタキシャル成長方法に関する。
従来の技術
１−Ｙ族化合物半導体デバイス、例えばＧ＆′ムＳバイ
ポーラトランジスタは、第３図に示すようＫｎ＋−Ｇａ
Ａｓ基板（ｎ〜１×１ｏ１８ｃｒＩＬ−３）１上に、ｎ
−−Ｇ！ＬＡＩＲ：ＦＬ／クタ層（ｎ〜６×１０１６ｃ
ｒＩＬ−！′）２、 ｐ−ＧａＡｓ ヘ−スＮｉ（ｐ
〜３Ｘ１０’７ｃ！ＩＬ’）３、ｎ＋−ｘミッタ層（ｎ
〜６×１０１８ｃｒＩＬ−５）４を順次エピタキシャル
成長して構成される。この種の積層構造の形成は一般に
気相成長方法や分子線結晶成長などの膜厚制御性に優れ
次エピタキシャル成長方法が適している。有機金属化合
物を用いる気相成長方法すなわちＭＯＶＰＲ法を適用す
る場合、一般的にはその厘族及びＶ族元素であるガリウ
ム（Ｇ＆）とヒ素（ムＳ）の輸送原料として夫々トリメ
チルガリウム（ＴＭＧａ）とアルク／（ム５Ｈ５）が用
いられている。第３図の積層構造を形成する各層の導電
型及びキャリア濃度はｎ型及びｐ型のドーパントのセレ
ン（Ｓ・）、亜鉛（Ｚｎ）の各輸送原料であるナシン化
水素（Ｈ２Ｓｅ ） 、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用
い、これらを上記麗族及びＶ族元素の輸送原料と共に供
給して制御していた。
ポーラトランジスタは、第３図に示すようＫｎ＋−Ｇａ
Ａｓ基板（ｎ〜１×１ｏ１８ｃｒＩＬ−３）１上に、ｎ
−−Ｇ！ＬＡＩＲ：ＦＬ／クタ層（ｎ〜６×１０１６ｃ
ｒＩＬ−！′）２、 ｐ−ＧａＡｓ ヘ−スＮｉ（ｐ
〜３Ｘ１０’７ｃ！ＩＬ’）３、ｎ＋−ｘミッタ層（ｎ
〜６×１０１８ｃｒＩＬ−５）４を順次エピタキシャル
成長して構成される。この種の積層構造の形成は一般に
気相成長方法や分子線結晶成長などの膜厚制御性に優れ
次エピタキシャル成長方法が適している。有機金属化合
物を用いる気相成長方法すなわちＭＯＶＰＲ法を適用す
る場合、一般的にはその厘族及びＶ族元素であるガリウ
ム（Ｇ＆）とヒ素（ムＳ）の輸送原料として夫々トリメ
チルガリウム（ＴＭＧａ）とアルク／（ム５Ｈ５）が用
いられている。第３図の積層構造を形成する各層の導電
型及びキャリア濃度はｎ型及びｐ型のドーパントのセレ
ン（Ｓ・）、亜鉛（Ｚｎ）の各輸送原料であるナシン化
水素（Ｈ２Ｓｅ ） 、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用
い、これらを上記麗族及びＶ族元素の輸送原料と共に供
給して制御していた。
発明が解決しようとする問題点
上記の説明で明らかなように、第３図に示す積層構造は
従来のＭＯＶＰＥ法で形成可能である。
従来のＭＯＶＰＥ法で形成可能である。
然るに、従来の方法で形成した上記積層構造はベース層
３に拡散係数が犬きく、メモリー効果のあるＺｎをドー
パントとして用いているため、コレクタ層２及びエミツ
タ層４へのＺｎ拡散等が起こり、急峻なキャリア濃度プ
ロファイルが得うれないという問題があった。
３に拡散係数が犬きく、メモリー効果のあるＺｎをドー
パントとして用いているため、コレクタ層２及びエミツ
タ層４へのＺｎ拡散等が起こり、急峻なキャリア濃度プ
ロファイルが得うれないという問題があった。
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、故意にドーパ
ントを用いることなくノンドープの化合物半導体層の不
純物濃度制御によって導電型及びキャリア濃度を制御し
、かつ急峻なドーピングプロファイル分有する高品質な
化合物半導体層のエピタキシャル成長方法の提供を目的
とする。
ントを用いることなくノンドープの化合物半導体層の不
純物濃度制御によって導電型及びキャリア濃度を制御し
、かつ急峻なドーピングプロファイル分有する高品質な
化合物半導体層のエピタキシャル成長方法の提供を目的
とする。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、ＭＯＶＰＩＣ法に
より化合物半導体層をエピタキシャル成長するに際して
、ノンドープの化合物半導体層の導電型やキャリア濃度
が用いる■族元素の輸送原料の性質や供給量に強く依存
するという知見に基づいてなされたもので、その特徴は
、１種類の■族元素につき２種類以上の異なる輸送原料
を用い、それらの供給量比によって得られるノンドープ
化合物半導体層内の不純物濃度を制御して導電型やキャ
リア濃度を制御することを特徴とするものである。
より化合物半導体層をエピタキシャル成長するに際して
、ノンドープの化合物半導体層の導電型やキャリア濃度
が用いる■族元素の輸送原料の性質や供給量に強く依存
するという知見に基づいてなされたもので、その特徴は
、１種類の■族元素につき２種類以上の異なる輸送原料
を用い、それらの供給量比によって得られるノンドープ
化合物半導体層内の不純物濃度を制御して導電型やキャ
リア濃度を制御することを特徴とするものである。
作用
この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、上記した構成により、故意にドーパントを用
いることなく、所要の導電型やキャリア濃度を容易に制
御できる。しかもＺｎに代表されるドーパントのメモリ
ー効果はなくなる等の効果が期待できる次め急峻なキャ
リア濃度プロファイルを有する化合物半導体積層構造が
容易に形成できる。
いることなく、所要の導電型やキャリア濃度を容易に制
御できる。しかもＺｎに代表されるドーパントのメモリ
ー効果はなくなる等の効果が期待できる次め急峻なキャ
リア濃度プロファイルを有する化合物半導体積層構造が
容易に形成できる。
実施例
以下、本発明の実施例について説明する。ＧａＡｇをエ
ピタキシャル成長する場合、厘族元素Ｇａの輸送原料と
してＴＭＧＩＬ、Ｖ族元素ムＳの輸送原料としてムｓＨ
３とトリメチルヒ素（ＴＭＡＳ）の２種類を用いた。使
用しｆｃＭＯＶＰＨ装置は横型高周波加熱炉で成長中の
炉内圧力は１００ ＴＯｒｒ、基板温度は７００’Ｃと
した。
ピタキシャル成長する場合、厘族元素Ｇａの輸送原料と
してＴＭＧＩＬ、Ｖ族元素ムＳの輸送原料としてムｓＨ
３とトリメチルヒ素（ＴＭＡＳ）の２種類を用いた。使
用しｆｃＭＯＶＰＨ装置は横型高周波加熱炉で成長中の
炉内圧力は１００ ＴＯｒｒ、基板温度は７００’Ｃと
した。
第２図はムａＨ５とＴＭＧａを用いて成長させた不純物
の添加をしなかったノンドープＧＩＬＡｊ１層のキャリ
ア濃度のムｓＨ５供給量依存性を示すグラフであり、ム
ｓＪの供給量が２５０００／ｌ１ｌｉｎ以上ではｎ型、
１５０ ｃｃ／ｍｉｎ以下ではｐ型となった。五Ｓの供
給量が増すとＧａの空孔子密度が大きくなって、原料等
に含まれるシリコンやゲルマニウム等がＧａの空孔子に
入ってｎ型となり、又ムＳ供給量を少なくするとムＳの
空孔子密度が大きくなってＴＭＧａの熱分解反応で生じ
次カーボンＣがムＳ空孔子に入ってｐ型となる競合反応
が生じて、ｎ型、ｐ型のいずれにもなる。
の添加をしなかったノンドープＧＩＬＡｊ１層のキャリ
ア濃度のムｓＨ５供給量依存性を示すグラフであり、ム
ｓＪの供給量が２５０００／ｌ１ｌｉｎ以上ではｎ型、
１５０ ｃｃ／ｍｉｎ以下ではｐ型となった。五Ｓの供
給量が増すとＧａの空孔子密度が大きくなって、原料等
に含まれるシリコンやゲルマニウム等がＧａの空孔子に
入ってｎ型となり、又ムＳ供給量を少なくするとムＳの
空孔子密度が大きくなってＴＭＧａの熱分解反応で生じ
次カーボンＣがムＳ空孔子に入ってｐ型となる競合反応
が生じて、ｎ型、ｐ型のいずれにもなる。
しかるに、ＴＭＡｓとＴＭＧａを用いて成長させた不純
物の添加をしなかったノンドープＧａＡｔ層のキャリア
濃度はＴＭＡｇの供給量に対して常にｐ型を示し比較的
高濃度であった。これは、ＴＭＡｓ自体の熱分解反応で
生じた多量のカーボンＧａＡｓ層中に取り込まれるため
である。ＳＩＭＳの分析よりｐ型を示す不純物がカーボ
ンであることは確認されている。カーボンはＧａｌＩｌ
層中で浅いアクセプタ準位を形成するため良好なｐ型の
特性を示す。
物の添加をしなかったノンドープＧａＡｔ層のキャリア
濃度はＴＭＡｇの供給量に対して常にｐ型を示し比較的
高濃度であった。これは、ＴＭＡｓ自体の熱分解反応で
生じた多量のカーボンＧａＡｓ層中に取り込まれるため
である。ＳＩＭＳの分析よりｐ型を示す不純物がカーボ
ンであることは確認されている。カーボンはＧａｌＩｌ
層中で浅いアクセプタ準位を形成するため良好なｐ型の
特性を示す。
この様に、ＴＭＡｇｌとＴＭＧａを用いて成長させたＧ
ａＡｓ層は故意に不純物を添加しなくとも、カーボンの
取込みにより比較的高濃度の良好なｐ型ＧａＡＳ層が得
られる。
ａＡｓ層は故意に不純物を添加しなくとも、カーボンの
取込みにより比較的高濃度の良好なｐ型ＧａＡＳ層が得
られる。
以上の様な結果を、第３図に示すＧａＡｓバイポーラト
ランジスタの積層構造を形成する場合に利用し念。コレ
クタ層２．エミツタ層は従来通りＴＭＧａ流量２ ｃｃ
／ｍｉｎ＋λｓＨ５流量２００ ａａ／ｗｉｎ。
ランジスタの積層構造を形成する場合に利用し念。コレ
クタ層２．エミツタ層は従来通りＴＭＧａ流量２ ｃｃ
／ｍｉｎ＋λｓＨ５流量２００ ａａ／ｗｉｎ。
原料ガスとキャリアガスの流量和６Ｊ／Ｗｉｎの条 。
件でエピタキシャル成長した。所要のｎ型キャリア濃度
はＨ２Ｓｅを供給して得た。ベース層３はムＳの輸送原
料にＴＭＡＳを用い、ＴＭＧａ流量２ｃｃ／ｍｉｎ。
はＨ２Ｓｅを供給して得た。ベース層３はムＳの輸送原
料にＴＭＡＳを用い、ＴＭＧａ流量２ｃｃ／ｍｉｎ。
ＴＭＡｓ流量１００００／ｌｉｎの条件でエピタキシャ
ル成長した。
ル成長した。
以上の本発明の実施例により得られた第３図の積層構造
のベース層３付近でのＳＩＭＳによる深さ方向の不純物
濃度プロファイルを第１図に示す。
のベース層３付近でのＳＩＭＳによる深さ方向の不純物
濃度プロファイルを第１図に示す。
本発明の気相成長方法により成長したペース層内のカー
ボン濃度プロファイルと、比較のため従来の気相成長方
法により成長したベース層内のＺｎ濃度プロファイルを
示しており、明らかに、本発明の気相成長方法によると
所要の不純物濃度で急峻なプロファイルの化合物半導体
積層構造が形成できる。
ボン濃度プロファイルと、比較のため従来の気相成長方
法により成長したベース層内のＺｎ濃度プロファイルを
示しており、明らかに、本発明の気相成長方法によると
所要の不純物濃度で急峻なプロファイルの化合物半導体
積層構造が形成できる。
本実施例は本発明を制御するものではない。すなわち、
■族元素人Ｓの輸送原料にムｓＨ５とＴＭＡｇを個々に
異なるエピタキシャル層を形成する場合について例示し
たが、ムｓＨ３とＴＭＡ＋ を所定の供給比で同時に使
用してもよく、さらには、他のアルキル金属化合物、水
素化合物や金属を用いても同様の効果が期待できる。ま
た、ここでは第２図の積層構造を形成する場合について
例示し念が、他の積層構造にも適用できる。成長条件も
用いる装置や状況に応じて変化させてもよい。
■族元素人Ｓの輸送原料にムｓＨ５とＴＭＡｇを個々に
異なるエピタキシャル層を形成する場合について例示し
たが、ムｓＨ３とＴＭＡ＋ を所定の供給比で同時に使
用してもよく、さらには、他のアルキル金属化合物、水
素化合物や金属を用いても同様の効果が期待できる。ま
た、ここでは第２図の積層構造を形成する場合について
例示し念が、他の積層構造にも適用できる。成長条件も
用いる装置や状況に応じて変化させてもよい。
発明の効果
以上の説明より明らかな様に、本発明によれば故意にド
ーパントを用いることなく容易に所要の導電型あるいは
キャリア濃度の化合物半導体層が得られるとともにその
化合物半導体層の結晶性は良好である。さらに、Ｚｎに
代表される様なドーパントのメモリー効果はなく、不純
物濃度のプロファイルは急峻である。従って本発明を用
いることにより良好な素子特性を有する化合物半導体積
層構造が得られる。
ーパントを用いることなく容易に所要の導電型あるいは
キャリア濃度の化合物半導体層が得られるとともにその
化合物半導体層の結晶性は良好である。さらに、Ｚｎに
代表される様なドーパントのメモリー効果はなく、不純
物濃度のプロファイルは急峻である。従って本発明を用
いることにより良好な素子特性を有する化合物半導体積
層構造が得られる。
第１図は本発明の気相成長方法により形成した化合物半
導体積層構造内の不純物濃度プロファイルを示す図、第
２図は不純物濃度に与えるムｓＨ３供給量の依存性を示
すグラフ、第３図はＧａＡｓバイポーラトランジスタの
積層構造を模式的に示す断面図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・コレクタ層、３・
・・・・・ベース層、４・・・・・・エミツタ層。
導体積層構造内の不純物濃度プロファイルを示す図、第
２図は不純物濃度に与えるムｓＨ３供給量の依存性を示
すグラフ、第３図はＧａＡｓバイポーラトランジスタの
積層構造を模式的に示す断面図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・コレクタ層、３・
・・・・・ベース層、４・・・・・・エミツタ層。
Claims (1)
- 有機金属化合物を用いるIII−Ｖ族化合物半導体の気相
成長方法により結晶基板上に化合物半導体層をエピタキ
シャル成長する際、前記化合物半導体層の構成元素のう
ち一種類のＶ族元素に、少なくとも２種類の異種輸送原
料を用い、前記異種輸送原料の供給比により前記化合物
半導体層の導電型あるいは不純物濃度を制御するように
した化合物半導体の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61291860A JPH0754805B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61291860A JPH0754805B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13987096A Division JPH08288229A (ja) | 1996-06-03 | 1996-06-03 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63143810A true JPS63143810A (ja) | 1988-06-16 |
| JPH0754805B2 JPH0754805B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=17774359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61291860A Expired - Lifetime JPH0754805B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754805B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02203520A (ja) * | 1989-02-01 | 1990-08-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体結晶の成長方法 |
| US5168077A (en) * | 1989-03-31 | 1992-12-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing a p-type compound semiconductor thin film containing a iii-group element and a v-group element by metal organics chemical vapor deposition |
| US5315133A (en) * | 1992-01-30 | 1994-05-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Compound semiconductor structure including p-type and n-type regions doped with carbon |
| JPH0832181A (ja) * | 1994-07-05 | 1996-02-02 | Motorola Inc | 発光デバイスをｐ型ドーピングする方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56133819A (en) * | 1980-03-25 | 1981-10-20 | Toshiba Corp | Manufacture of epitaxial wafer for field effect transistor |
-
1986
- 1986-12-08 JP JP61291860A patent/JPH0754805B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56133819A (en) * | 1980-03-25 | 1981-10-20 | Toshiba Corp | Manufacture of epitaxial wafer for field effect transistor |
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| JPH0832181A (ja) * | 1994-07-05 | 1996-02-02 | Motorola Inc | 発光デバイスをｐ型ドーピングする方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0754805B2 (ja) | 1995-06-07 |
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