JPH02221192A - 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

Publication number
JPH02221192A
JPH02221192A JP4157389A JP4157389A JPH02221192A JP H02221192 A JPH02221192 A JP H02221192A JP 4157389 A JP4157389 A JP 4157389A JP 4157389 A JP4157389 A JP 4157389A JP H02221192 A JPH02221192 A JP H02221192A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vapor phase
phase growth
growth
raw material
compound semiconductor
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
Application number
JP4157389A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuru Shimazu
充 嶋津
Shigeo Murai
重夫 村井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP4157389A priority Critical patent/JPH02221192A/ja
Publication of JPH02221192A publication Critical patent/JPH02221192A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、有機金属気相成長法等により、Mgドープ化
合物半導体を気相成長させる方法に関する。
(従来の技術) 有機金属気相成長法(OMVPE法)は、有機金属化合
物と金属水素化合物を反応炉の中で熱分解させることに
より、基板結晶上に薄膜の単結晶を成長させる方法であ
る。この方法は、超薄膜の多層構造の形成が容易であり
、量産性も高いので、化合物半導体を用いたヘテロ+i
 合デバイス用ウェハの作製に用いられている。ヘテロ
接合デバイスの中でも、ヘテロ・バイポーラ・トランジ
スタ(HBT)は超高速で作動するので、盛んに開発さ
れている。
第2図は、IIBTの1例を示す断面構造図である。こ
の)IBTは半絶縁性GaAs基板の一ヒにnGaAs
層及びn−GaAsを積層し、さらにその上にp”−G
aAsのベース層及びn−AlGaAsのエミツタ層を
積層してpn接合を形成する。コレクタ電極はn−Ga
As層の上に、ベース電極はベース層の上に、エミッタ
電極はエミツタ層の上に積層したn−GaAs層上に形
成する。このような)IBTの特性は、ベース層のキャ
リア密度が高いほど、高い特性を得ることができる。
従来、OMVPE法ではp型ドーパントとしてZnが用
いられてきたが、Znは拡散係数が大きいため、成長中
にベース領域からエミッタ領域への拡散を避けることが
できず、急峻なpn接合を得ることができないという問
題があった。分子線エピタキシャル法(MBE法)では
、lXl0”am−’程度まで高密度にドーピングする
ことが可能で、拡散係数の小さなりeが一般的に用いら
れているが、0IJYPE法では安全性の観点から、B
eを用いることは困難である。
そのため、Znに比べて拡散係数が5桁程度小さいMg
元素がドーパントとして検討されている。
このようなMgドーパントの原料としては、ビスシクロ
ペンタジェニルマグネシウム(Cptljg)又はビス
メチルシクロペンタジェニルマグネシウム(LCptk
lg)を用いることができる。これらの原料は、液体又
は固体の有機金属化合物であり、キャリアガスである水
素によって、化合物半導体の原料である有機金属化合物
及び金属水素化物とともに反応管内に導入され、基板結
晶−ヒで熱分解されて結晶中に取り込まれる。
第3図は、このようなOMVPE法を実施するための装
置の概念図である。反応管にはサセプタが設けられ、サ
セプタの上には基板結晶が置かれている。反応管の周囲
にRFコイルが設けられている。化合物半導体の■族原
料、例えば、トリメチルガリウム(TklG)は水素ガ
スによって反応管に導入され、V族原料は水素化物、例
えば、アルシンガスの形で反応管に導入され、加熱され
た基板上で熱分解されて、基板に化合物半導体結晶が成
長する。
この化合物半導体中にP型の層を形成するためには、予
め排気管に流していたMg原料を含んだ水素ガスをバル
ブBを閉じ、バルブΔを開くことにより反応管に導入し
、所定の厚さのP型の層を形成した後、バルブ八を閉じ
、バルブBを開いてMg原料ガスを反応管から排気管へ
切り替えて、成長を停止する。
(発明が解決しようとする課題) このような従来法では、Mg原料の流量に比例して正孔
密度が増加するが、例えばJournalor Ele
ctronics materials、 Vol、 
12. No、 3゜p、507〜524.C,R,L
ewiset al、にみるように、2×IO・”am
 ’以上には正孔密度が増加せず、飽和するために結晶
表面も劣化するという欠点があった。
本発明は、を記の欠点を解消し、2X10I9C113
以上の正孔密度についてもMg原料の流量を変化させる
ことな(、正孔密度を容易に制御することのできるMg
ドープ化合物半導体の結晶成長方法を提供しようとする
ものである。
(課題を解決するための手段) 本発明は、Mgドープ化合物半導体の有機金属気相成長
方法において、化合物半導体の原料と同時に一定流量の
Mg元素を含む化合物を、加熱された基板北に供給し、
■族原料の供給を一定の周期で中断し、中断する時間及
び又は■族原料を供給する時間を調節することにより、
口元素のドーピング量を制御することを特徴とする化合
物半導体の気相成長方法である。
なお、■族原料の供給時間を、化合物半導体の1〜20
分子層を形成するのに必要な時間とすることが好ましく
、また、結晶成長時の基板温度は300〜600℃の範
囲に調整することが好ましい。300℃より低くすると
、有機金属の分解が起こりにくくなり、結晶成長及びド
ーピングができなくなる。
(作用) OMVPE法では、前記の文献にみるように、Mg元素
はその原料の供給量の2乗に比例してドーピングされる
が、約2XIO”am−’で飽和する。それ以上のMg
原子が結晶中に取り込まれても、結晶格子上に配置され
ずに結晶格子間に位置し、正孔を供給するアクセプタと
して機能するためと考えられる。そこで、成長中に■族
原料の供給を停止し、V広原子の上、つまり■広原子の
格子位置にMg原子を配置し、その後、再び■族原料を
供給して結晶成長させることにより、アクセプタとして
機能するMg原子を2XIO”c+s−’以上にするこ
とが可能となる。この際、■族原料の供給を停止する時
間に比例して、■族格子位置1こ配置されるMg原子の
量が変化する。従って、■族原料のイ共給停止時間を調
節することによって、正孔密度を制御することができる
。また、−旦停止した■族原料を供給すると、化合物結
晶が成長し、■族原料とMg原料の供給比で決まる、2
XlO”cm−’以下の正孔密度を有する層を形成する
ことができるが、この層の厚さを変化させることにより
、結晶全体としてみたときの正孔密度を制御することが
できる。
このように、2XIQ”cs+−”以下のMg原子を含
んだ薄い結晶の間に■族格子位置にMg原子を配置した
層を繰り返すことにより、結晶格子間に存在するMg原
子がなくなるため、結晶表面が劣化することもなくなる
(実施例1) 第3図の装置の反応管内に、予めAs原料のアルシン(
As li 3 )ガスを流した状態で、GaAs基板
を成長温度の600℃に加熱し、予め排気管に流してい
たビスシクロペンタジェニルマグネシウム(Cp!Mg
)を反応管内に導入した。10分後に、Ga原料のトリ
メチルガリウム(TMG)を反応管に導入してGaAs
結晶の成長を始めた。
その際、GaAs結晶の成長速度を毎時2μ請となるよ
うにTMGの流量を毎分7mlとした。CI’tIIt
gの流量は、毎分]00elに設定した。その30分後
にTMGを反応管から排気管に切り替え、10秒間成長
を中断してCptMgのみを流し、再びTMGを反応管
に導入して2秒間結晶成長を行い、このサイクルを27
0回繰り返した。その後、TMGとC22klgを30
分間反応管に導入して結晶成長を行い、次いで、TII
IGとCp2Mgf!−排気管に切り替え、基板温度を
室温に戻して成長を終了した。
成長したGaAsの厚さ方向のキャリア密度をC−■測
定したところ、第1図(a)に示すように、従来法の飽
和値の2.5倍である5XlO19cm−3の正孔密度
を得ることができた。
(実施例2) 第3図の装置の反応管内に、予めAs 113ガスを流
した状態で、GaAs基板を成長温度の600℃まで加
熱した後、予め排気管に流していたCpyMgを反応管
内に導入した。その後、TMGの供給時間を2秒間、中
断時間を10秒間のサイクルを300回行い、次に、T
MGの供給時間を2秒間、中断時間を5秒間のサイクル
を300回行って成長を終了した。
成長したGapsの厚さ方向のキャリア密度をC−■測
定したところ、第1図(b)に示すように、中断時間が
10秒間の部分の正孔密度は5×1OIIIC1″であ
るのに対して、中断時間が5秒間の部分では正孔密度が
3X10”cm−3に減少している。これは、成長中断
時間が短いために■族格子位置に配置されるMgの量が
減少しているためである。このように成長中断時間を変
えることにより、Cp2Mg流量を一定に保ったまま正
孔密度を制御できることが分かる。
また、この結晶の表面は鏡面であり、劣化は見られなか
った。
なお、成長温度が、60(1℃以上の場合も上記実施例
と同様の効果が得られるが、その場合には、成長中断時
間を分単位にする必要力くあり、成長時間が長くなる。
(実施例3) 第3図の装置の反応管内に、予め^sH,ガスを流した
状態で、GaAs基板を成長温度の600℃まで加熱し
た後、予め排気管に流していたCpyMgを反応管内に
導入した。その後、TMGの供給時間を2秒間、中断時
間を10秒間のサイクルを300回行い、次に、TMG
の供給時間を4秒間、中断時間をic+秒間のサイクル
を300回行って成長を終了した。
成長したGaAsの厚さ方向のキャリア密度をC−■測
定したところ、第1図(c)に示すように、TMGの供
給時間が2秒間の部分の正孔密度は5X10”as−’
であるのに対して、TMGの供給時間が4秒間の部分で
は正孔密度が2XIQ”am 3に減少している。これ
は、GaAs層の厚さが厚いため、平均の正孔密度が減
少しているためである。このことから、TMGの供給時
間を変えることにより、CptMg流量を一定に保った
まま正孔密度を制御できることが分かる。ただし、この
場合GaAs層の厚さが正孔の自由行程距離より厚くな
ると、1層の結晶とは見なせなくなるので、GaAs層
の厚さは20分子層程度以下である必要がある。この実
施例は、 TMGの供給時間が2秒間のときが4分子層
にあたり、4秒間のときが8分子層にあたる。
(発明の効果) 本発明は、上記の構成を採用することにより、■族原料
の供給を停止して成長を中断し、Mg原料のみが反応管
に導入され、■族格子位置にMgが配置するため、2X
I[)”am−’以上の正孔密度を得ることができた。
また、Mg原料の供給流量を一定にしたまま、成長中断
時間及びGaAs層の厚さを変化させて正孔密度を制御
することができるようになった。これは、Mg原料が配
管に吸着し易く、流量の調整が短時間で行うことが困難
であることを考慮すると、従来法に比べて、正孔密度の
制御性を一段と向上させた。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(c)は実施例で得たGaAs結晶の深
さ方向の正孔密度の分布を示した図であり、第2図はH
BTの断面PR造図、第3図はOMVPE装置の概念図
である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Mgドープ化合物半導体の有機金属気相成長方法
    において、化合物半導体の原料と同時に一定流量のMg
    元素を含む化合物を、加熱された基板上に供給し、III
    族原料の供給を一定の周期で中断することにより、Mg
    元素のドーピング量を制御することを特徴とする化合物
    半導体の気相成長方法。
  2. (2)III族原料の供給を中断する時間を変化させるこ
    とにより、Mg元素のドーピング量を制御することを特
    徴とする請求項(1)記載の化合物半導体の気相成長方
    法。
  3. (3)III族原料の供給する時間を変化させることによ
    り、Mg元素のドーピング量を制御することを特徴とす
    る請求項(1)記載の化合物半導体の気相成長方法。
  4. (4)結晶成長時の基板温度を600℃以下とすること
    を特徴とする請求項(1)〜(3)のいずれか1項に記
    載の化合物半導体の気相成長方法。
  5. (5)請求項(1)〜(4)のいずれか1項に記載の気
    相成長方法により、GaAs、AlGaAs、InP及
    びGaInAsからなる群より選ばれる1種類以上の化
    合物半導体結晶を気相成長させる方法。
JP4157389A 1989-02-23 1989-02-23 化合物半導体の気相成長方法 Pending JPH02221192A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4157389A JPH02221192A (ja) 1989-02-23 1989-02-23 化合物半導体の気相成長方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4157389A JPH02221192A (ja) 1989-02-23 1989-02-23 化合物半導体の気相成長方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02221192A true JPH02221192A (ja) 1990-09-04

Family

ID=12612186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4157389A Pending JPH02221192A (ja) 1989-02-23 1989-02-23 化合物半導体の気相成長方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02221192A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5888886A (en) Method of doping gan layers p-type for device fabrication
JPH08245291A (ja) Iii−v族化合物半導体結晶の成長方法
US5479028A (en) III-V system compound semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device
US5858818A (en) Formation of InGaSa p-n Junction by control of growth temperature
JP3013992B2 (ja) 化合物半導体結晶の成長方法
JPH02221192A (ja) 化合物半導体の気相成長方法
KR960004591B1 (ko) 도우프된 결정 성장 방법
JP2870989B2 (ja) 化合物半導体の結晶成長方法
JP3116954B2 (ja) 化合物半導体薄膜の成長方法
JP3424315B2 (ja) Iii−v族化合物混晶半導体薄膜の気相成長方法
JPH02203519A (ja) 化合物半導体結晶の成長方法
JPS63143810A (ja) 化合物半導体の気相成長方法
JP3421234B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2936620B2 (ja) 化合物半導体結晶の気相成長法
JPH0265124A (ja) 化合物半導体の結晶成長方法
JP3430621B2 (ja) Iii−v族化合物半導体結晶成長方法
JP2861199B2 (ja) 化合物半導体結晶の気相成長法
Feng et al. In0. 49Ga0. 51P/GaAs heterostructures grown by low‐pressure metalorganic chemical vapor deposition
JPH03232220A (ja) 化合物半導体結晶の気相成長法
JPH0590160A (ja) 結晶成長方法
JP2793239B2 (ja) 化合物半導体薄膜の製造方法
JPH03235323A (ja) 化合物半導体結晶の気相成長法
JP2000138368A (ja) Iii−v族化合物半導体の気相成長方法及び高電子移動度トランジスタの製造方法
JPH04333220A (ja) InP基板とInP半導体装置およびInP基板の製造方法
JPH03129721A (ja) 化合物半導体の結晶成長法