JPH0272616A - 分子線エピタキシャル成長法 - Google Patents
分子線エピタキシャル成長法Info
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- JPH0272616A JPH0272616A JP22243188A JP22243188A JPH0272616A JP H0272616 A JPH0272616 A JP H0272616A JP 22243188 A JP22243188 A JP 22243188A JP 22243188 A JP22243188 A JP 22243188A JP H0272616 A JPH0272616 A JP H0272616A
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- Japan
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- molecular beam
- epitaxial growth
- growth method
- dope
- gaas
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
分子線エピタキシャル成長法に係り、特にｎ型伝導を示
すＳｉ ドープＧａＡｓ＋−ｘ ＳｂＸの分子線エピ
タキシャル成長法に関し、 ＧａＡｓ、−ｘ ＳｂｘがＩｎＰと格子整合するｘ＝０
．４９付近において、 Ｓｉ ドープによりｎ型伝導を実現する分子線エピタ
キシャル成長法を提供することを目的とし、分子線エピ
タキシャル成長法によりＧａ、Ｓｂ及びＡｓを照射しな
がら半導体基板上にＧａＡｓ＋−ｘ Ｓｂｘを形成して
いる際に、該ＧａとＳｂの分子線照射を停止すると同時
にＳｉを該ＧａＡｓ＋−ｘ Ｓｂｘ上に１原子層未満ド
ープしてｎ型伝導を示すＳｉ ドープＧａＡｓ１−ｘ
Ｓｂｘを形成することを構成とする。
すＳｉ ドープＧａＡｓ＋−ｘ ＳｂＸの分子線エピ
タキシャル成長法に関し、 ＧａＡｓ、−ｘ ＳｂｘがＩｎＰと格子整合するｘ＝０
．４９付近において、 Ｓｉ ドープによりｎ型伝導を実現する分子線エピタ
キシャル成長法を提供することを目的とし、分子線エピ
タキシャル成長法によりＧａ、Ｓｂ及びＡｓを照射しな
がら半導体基板上にＧａＡｓ＋−ｘ Ｓｂｘを形成して
いる際に、該ＧａとＳｂの分子線照射を停止すると同時
にＳｉを該ＧａＡｓ＋−ｘ Ｓｂｘ上に１原子層未満ド
ープしてｎ型伝導を示すＳｉ ドープＧａＡｓ１−ｘ
Ｓｂｘを形成することを構成とする。
本発明は分子線エピタキシャル成長法に係り、特にｎ型
伝導を示すＳｌ ドープＧａＡｓ＋−ｘ Ｓｂｘの分子
線エピタキシャル成長法に関する。
伝導を示すＳｌ ドープＧａＡｓ＋−ｘ Ｓｂｘの分子
線エピタキシャル成長法に関する。
従来、ｍ−ｖ族化合物半導体あるいはｍ−ｍＶ族化合物
半導体のへテロ接合は半導体デバイスに広く応用されて
いる。例えば、ＧａＡｓ ／ ＡｌＧａＡｓＩｎＧａＡ
ｓ／ ＩｎＡｌＡｓはよく知られているヘテロ接合構成
である。
半導体のへテロ接合は半導体デバイスに広く応用されて
いる。例えば、ＧａＡｓ ／ ＡｌＧａＡｓＩｎＧａＡ
ｓ／ ＩｎＡｌＡｓはよく知られているヘテロ接合構成
である。
これらのｍ−ｖ族化合物半導体あるいはｍ−ｍＶ族化合
物半導体への１１型ドーパント材料として、Ｓ ｉ、
Ｓ ｎ、 Ｇｅ、 Ｔｅ等があるが、これらの中で特に
Ｓｉは活性化率が高い、偏析しない、蒸気圧が低いので
制御し易い等の理由により広く用いられている。
物半導体への１１型ドーパント材料として、Ｓ ｉ、
Ｓ ｎ、 Ｇｅ、 Ｔｅ等があるが、これらの中で特に
Ｓｉは活性化率が高い、偏析しない、蒸気圧が低いので
制御し易い等の理由により広く用いられている。
しかし、ＧａＡＳ＋−ｘ Ｓｂｘ ヘのＳｉ ドーピ
ングに関する報告例は少なく、次の二つの報告にとどま
る。
ングに関する報告例は少なく、次の二つの報告にとどま
る。
（１） Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｒｐ
、のＭｃＬｅａｎら（Ｉｎｓｔ、Ｐｈｙｓ、Ｃｏｎｆ、
５ｅｒｉｅｓ Ｎｏ、７４ （１９８４） ｐ、１４５
）によれば、Ｘ ＜ ０．２においてのみｎ型が得られ
るが、それ以外ではｐ型になる。
、のＭｃＬｅａｎら（Ｉｎｓｔ、Ｐｈｙｓ、Ｃｏｎｆ、
５ｅｒｉｅｓ Ｎｏ、７４ （１９８４） ｐ、１４５
）によれば、Ｘ ＜ ０．２においてのみｎ型が得られ
るが、それ以外ではｐ型になる。
（２）イリノイ大学のＫｌｅｍら （ＳＰＴＥ Ｖｏｌ
、７９６（１９８７） ｐ、１８）によれば、ＩｎＰと
の格子不整が３×１０〜３〜４ Ｘ １０−３（ｘ ＝
０．４５〜０．５４に相当）においてｐ型になる。
、７９６（１９８７） ｐ、１８）によれば、ＩｎＰと
の格子不整が３×１０〜３〜４ Ｘ １０−３（ｘ ＝
０．４５〜０．５４に相当）においてｐ型になる。
これまでＧａＡｓ、Ｘ、ＳｂｘがＩｎＰと格子整合する
Ｘ＝０．４９付近については、上記報告例のごとくＧａ
Ａｓ＋−ｘ ＳｂｘはＳｌ ドープによりｎ型伝導にな
るとされている。
Ｘ＝０．４９付近については、上記報告例のごとくＧａ
Ａｓ＋−ｘ ＳｂｘはＳｌ ドープによりｎ型伝導にな
るとされている。
特許６２−１９４３０号あるいは特願昭６３−５６９１
２号においてＧａＡｓ、−ｘ ＳｂｘはＳｉ ドープ
によりｎ型層が得られるエピタキシャル成長法について
記載されている。しかしながらその成長条件が限られて
おり、しかも成長条件の正確な制御が必要である。
２号においてＧａＡｓ、−ｘ ＳｂｘはＳｉ ドープ
によりｎ型層が得られるエピタキシャル成長法について
記載されている。しかしながらその成長条件が限られて
おり、しかも成長条件の正確な制御が必要である。
ＧａＡｓ、−ｘ ＳｂＸがＩｎＰと格子整合するｘ＝０
．４９付近についてＳｉ ドープによりｎ型伝導にな
らずにｎ型伝導になる方法を再現性よく実現する成長方
法が望まれていた。
．４９付近についてＳｉ ドープによりｎ型伝導にな
らずにｎ型伝導になる方法を再現性よく実現する成長方
法が望まれていた。
本発明はＧａＡｓｚ−ｘ ＳｂＸがＩｎＰと格子整合す
るＸ＝０．４９付近において Ｓｉ ドープによりｎ型伝導を実現する分子線エピタ
キシャル成長法を提供することを目的とする。
るＸ＝０．４９付近において Ｓｉ ドープによりｎ型伝導を実現する分子線エピタ
キシャル成長法を提供することを目的とする。
上記課題は本発明によれば
分子線エピタキシャル成長法によりＧａ、Ｓｂ及びＡｓ
を照射しながら半導体基板上にＧａＡｓｚ−ｘ ＳｂＸ
を形成している際に、該ＧａとＳｂの分子線照射を停止
すると同時にＳｉを該ＧａＡｓ１−ｘ Ｓｂｘ上に１原
子層未満ドープしてｎ型伝導を示すＳｉ ドープＧａ
Ａｓ＋−ＸＳｂＸを形成することを特徴とする分子線エ
ピタキシャル成長法によって解決される。
を照射しながら半導体基板上にＧａＡｓｚ−ｘ ＳｂＸ
を形成している際に、該ＧａとＳｂの分子線照射を停止
すると同時にＳｉを該ＧａＡｓ１−ｘ Ｓｂｘ上に１原
子層未満ドープしてｎ型伝導を示すＳｉ ドープＧａ
Ａｓ＋−ＸＳｂＸを形成することを特徴とする分子線エ
ピタキシャル成長法によって解決される。
１−Ｖ族化合物半導体あるいはｍ−ｍ−ｖ族化合物半導
体に対して■族元素は両性の不純物である。その不純物
がｍ族原子と置換しそのサイト乙こ入ればドナーとなり
、ｎ型半導体が実現する。
体に対して■族元素は両性の不純物である。その不純物
がｍ族原子と置換しそのサイト乙こ入ればドナーとなり
、ｎ型半導体が実現する。
方、■族原子と置換すればアクセプターとなり、ｎ型半
導体ができる。どちらサイトに入るかは組成やエピタキ
シャル成長条件及び成長方法の選択によって制御できる
可能性が大きい。
導体ができる。どちらサイトに入るかは組成やエピタキ
シャル成長条件及び成長方法の選択によって制御できる
可能性が大きい。
ＳｉをＧａＡｓ、−ＸＳｂ）＋に面状に（１原子層未満
）ドープすることによりｎ型半導体になる機構は必ずし
も明確でないが、Ｓｉを面状にドープする際は、Ａｓの
みが照射されているため、Ｓｉ とＡｓがより結合しや
すい状況にあり、 Ｓｉ原子がＧａ原子を従来法に比べてもより置換し易く
なるように作用するものと推定される。
）ドープすることによりｎ型半導体になる機構は必ずし
も明確でないが、Ｓｉを面状にドープする際は、Ａｓの
みが照射されているため、Ｓｉ とＡｓがより結合しや
すい状況にあり、 Ｓｉ原子がＧａ原子を従来法に比べてもより置換し易く
なるように作用するものと推定される。
以下本発明の実施例について図面に基づいて詳細に説明
する。
する。
分子線源格納室を四つ以上有する分子線エピタキシャル
成長装置を使用する。
成長装置を使用する。
エピタキシャル成長基材の材料としてＩｎＰを用い、基
板温度を４８０°Ｃに設定する。分子線源（ソース）と
してＧａ、Ａｓ、Ｓｂ及びＳｉを用意し各分子線源格納
室に配置する。この時各分子線源の温度を以下のように
設定する。
板温度を４８０°Ｃに設定する。分子線源（ソース）と
してＧａ、Ａｓ、Ｓｂ及びＳｉを用意し各分子線源格納
室に配置する。この時各分子線源の温度を以下のように
設定する。
Ｇａ １１１２℃
Ａ ｓ ３１０°Ｃ
３ｂ ５６５℃
Ｓ ｉ １２５３°Ｃ上記設定におい
てＡｇ３とＧａの基板への入射分子数比（Ｊ Ａｓ ａ
／ ＪＧａ）は７．０である。
てＡｇ３とＧａの基板への入射分子数比（Ｊ Ａｓ ａ
／ ＪＧａ）は７．０である。
Ａｓ、分子数とＧａ分子数の比（ＪＡｓｔ／ ＪＧａ）
は次式より求められる （Ｗｏｏｄ ｅｔ、ａｌ、 Ａ
ｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ。
は次式より求められる （Ｗｏｏｄ ｅｔ、ａｌ、 Ａ
ｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ。
Ｖｏｌ、５３ （１９８２） ｐ、４２３０）。
ＪＡｓ４／ＪＧａ −（ＰＡｓ４／ＰＧａ）× （η
Ｇａ／ηＡｓａ） Ｘ ＴＡｓ４ ・ ＭＧａ ＴＧａ
−ＭＡｓ。
Ｇａ／ηＡｓａ） Ｘ ＴＡｓ４ ・ ＭＧａ ＴＧａ
−ＭＡｓ。
ここで、ＰＡｓａ 、 ＰＧａはそれぞれＡｓ４ とＧ
ａのｂｅａｍ−ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｐｒｅｓｓｕｒ
ｅであり、ＴＡｓ４． ＴＧａ はそれぞれＡｓａ分子
線源とＧａ分子線源の温度であり、ＭＡｓｔ 、 ）Ｉ
ＧａはそれぞれＡｓ４とＧａの原子量（分子量）であり
、ηＡｓａ 、ηＧａはＮ２を標準物質として次式で
定義されるイオン化率比である。
ａのｂｅａｍ−ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｐｒｅｓｓｕｒ
ｅであり、ＴＡｓ４． ＴＧａ はそれぞれＡｓａ分子
線源とＧａ分子線源の温度であり、ＭＡｓｔ 、 ）Ｉ
ＧａはそれぞれＡｓ４とＧａの原子量（分子量）であり
、ηＡｓａ 、ηＧａはＮ２を標準物質として次式で
定義されるイオン化率比である。
（ηＡｓ４／ ’７Ｎｚ） −（０，４ＺＡｓ ／１４
） ＋ ０．６（７７Ｇａ／ ７７Ｎ２） −（０
，４ＺＡｓ ／１４） ＋ ０．にこでＺＡｓ
、ＺＧａはそれぞれＧａ、Ａｓの原子番号である。
） ＋ ０．６（７７Ｇａ／ ７７Ｎ２） −（０
，４ＺＡｓ ／１４） ＋ ０．にこでＺＡｓ
、ＺＧａはそれぞれＧａ、Ａｓの原子番号である。
このような分子線エピタキシャル成長法の設定により第
１図に示すエピタキシャル成長構造を得た。すなわち半
絶縁性のＩｎＰ基板１の（００１）面上に各Ｇａ 、
Ａｓ 、 Ｓｂの分子線源からそれぞれＧａ 、 Ａｓ
、Ｓｂを照射してノンドープのハソファ層としてのＧａ
ＡｓＳｂ ２ ａを厚さ４５００人に成長した。その後
ＧａとＳｂの各格納室のシャッターを閉じＡｓのみを１
ｎＰ基板上に照射している状態でＳｉ ドープを２７
秒間行なう。この時のＳｔＯ面濃度を１×ｌ Ｏｊ２ｃ
ｍ−２とする。２７秒間Ｓｉ ドープを行なった後、
更に初めの成長工程であるノンドープのＧａＡｓＳｂ
２ ｂを１００人の厚さに成長し、これらの工程を４５
回繰返し行なった。
１図に示すエピタキシャル成長構造を得た。すなわち半
絶縁性のＩｎＰ基板１の（００１）面上に各Ｇａ 、
Ａｓ 、 Ｓｂの分子線源からそれぞれＧａ 、 Ａｓ
、Ｓｂを照射してノンドープのハソファ層としてのＧａ
ＡｓＳｂ ２ ａを厚さ４５００人に成長した。その後
ＧａとＳｂの各格納室のシャッターを閉じＡｓのみを１
ｎＰ基板上に照射している状態でＳｉ ドープを２７
秒間行なう。この時のＳｔＯ面濃度を１×ｌ Ｏｊ２ｃ
ｍ−２とする。２７秒間Ｓｉ ドープを行なった後、
更に初めの成長工程であるノンドープのＧａＡｓＳｂ
２ ｂを１００人の厚さに成長し、これらの工程を４５
回繰返し行なった。
ＧａＡｓ＋−ｘ Ｓｂｘの組成はＩｎＰと整合するｘ＝
０．４９とした。上記方法により得られたエビクキシャ
ル成長基板のホール測定により得られたキャリア濃度を
第１表に示す。一方策２図に示すようにＩｎＰ基板ｌ上
にノンドープのＧａＡｓＳｂ ２を４５００人の厚さに
形成し、更にＳｉ ドープのＧａＡｓＳｂ ６を４５
００人の厚さに形成した従来法により得られた試料をホ
ール測定して得られたキャリア濃度と同じく第１表に示
す。
０．４９とした。上記方法により得られたエビクキシャ
ル成長基板のホール測定により得られたキャリア濃度を
第１表に示す。一方策２図に示すようにＩｎＰ基板ｌ上
にノンドープのＧａＡｓＳｂ ２を４５００人の厚さに
形成し、更にＳｉ ドープのＧａＡｓＳｂ ６を４５
００人の厚さに形成した従来法により得られた試料をホ
ール測定して得られたキャリア濃度と同じく第１表に示
す。
第１表に示すように本実施例のようにＳｉを面状（１原
子層未満）にドープすることによりノンドープＧａＡｓ
Ｓｂ Ｚ上にｎ型層を実現でき、また従来法に比較して
もキャリア濃度は大きく、活性化率も向上する。
子層未満）にドープすることによりノンドープＧａＡｓ
Ｓｂ Ｚ上にｎ型層を実現でき、また従来法に比較して
もキャリア濃度は大きく、活性化率も向上する。
第１表 ホール測定
１・・・ＩｎＰ基板、
２ａ 、 ２ｂ−ノンドープＧａＡｓＳｂ。
３．６−３ｉ ドープＧａＡｓ、Ｓｂ０成長温度 ４
８０℃ Ｓｉ原原子変度Ｉ Ｘ ｌ ０１８ｃｍ−”〔発明の効
果〕 以上説明した様に、本発明によれば、従来■−■族化合
物半導体あるいはｍ−ｍ−ｖ族化合物半導体においてｎ
型ドーパントとして広く用いられてきたＳｉを、ＧａＡ
ｓｏ、 ｓ＋Ｓｂｏ、 ａｑにもｎ型ドーパントとして
適用して、ｎ型伝導のＧａＡｓ＋−ｘ Ｓｂｘを提供す
ることができる。また従来法に比べ活性化率を４０％以
上も向上することができる。
８０℃ Ｓｉ原原子変度Ｉ Ｘ ｌ ０１８ｃｍ−”〔発明の効
果〕 以上説明した様に、本発明によれば、従来■−■族化合
物半導体あるいはｍ−ｍ−ｖ族化合物半導体においてｎ
型ドーパントとして広く用いられてきたＳｉを、ＧａＡ
ｓｏ、 ｓ＋Ｓｂｏ、 ａｑにもｎ型ドーパントとして
適用して、ｎ型伝導のＧａＡｓ＋−ｘ Ｓｂｘを提供す
ることができる。また従来法に比べ活性化率を４０％以
上も向上することができる。
第１図は本発明の一実施例を説明するための模式断面図
であり、 第２図は従来法により得られた一実施例を説明するため
の模式断面図である。
であり、 第２図は従来法により得られた一実施例を説明するため
の模式断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、分子線エピタキシャル成長法によりＧａ、Ｓｂ及び
Ａｓを照射しながら半導体基板上にＧａＡｓ＿１＿−＿
ｘＳｂ＿ｘを形成している際に、該ＧａとＳｂの分子線
照射を停止すると同時にＳｉを該 ＧａＡｓ＿１＿−＿ｘＳｂ＿ｘ上に１原子層未満ドープ
してｎ型伝導を示すＳｉドープＧａＡｓ＿１＿−＿ｘＳ
ｂ＿ｘを形成することを特徴とする分子線エピタキシャ
ル成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22243188A JPH0272616A (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 分子線エピタキシャル成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22243188A JPH0272616A (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 分子線エピタキシャル成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0272616A true JPH0272616A (ja) | 1990-03-12 |
Family
ID=16782289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22243188A Pending JPH0272616A (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 分子線エピタキシャル成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0272616A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03253022A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-12 | Nec Corp | 不純物半導体 |
| US5104825A (en) * | 1989-05-10 | 1992-04-14 | Fujitsu Limited | Method of producing a semiconductor device |
| US5385864A (en) * | 1993-05-28 | 1995-01-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor thin film and a Hall-effect device |
-
1988
- 1988-09-07 JP JP22243188A patent/JPH0272616A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5104825A (en) * | 1989-05-10 | 1992-04-14 | Fujitsu Limited | Method of producing a semiconductor device |
| JPH03253022A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-12 | Nec Corp | 不純物半導体 |
| US5385864A (en) * | 1993-05-28 | 1995-01-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor thin film and a Hall-effect device |
| US5605860A (en) * | 1993-05-28 | 1997-02-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor thin film and method of fabrication Hall-effect device |
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