JPH03185816A - 分子線結晶成長方法 - Google Patents
分子線結晶成長方法Info
- Publication number
- JPH03185816A JPH03185816A JP32551789A JP32551789A JPH03185816A JP H03185816 A JPH03185816 A JP H03185816A JP 32551789 A JP32551789 A JP 32551789A JP 32551789 A JP32551789 A JP 32551789A JP H03185816 A JPH03185816 A JP H03185816A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- type
- iii
- molecular beam
- compound semiconductor
- Prior art date
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- Pending
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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】
〔産業上の利用分野〕
〔従来の技術］
分子線結晶成長方法（以下ＭＢＥ）によりｍ−Ｖ族化合
物半導体のｐ型結晶を得る方法としては、ドーパントと
してＢｅ、Ｍｇが従来使用されて来た。Ｂｅを用いた場
合アクセプタ濃度ＬＯｔｏｃ＋ａ−’程度のｐ型半導体
が得られている。また最近研究さシクロペンタジェニル
マグネシウム（ＣＰｚＭｇ）などが使用される。ＤＭＺ
ｎを用いた場合アクセプタ濃度６×’Ｏ”Ｃｌ−３程度
のｐ型半導体が得られている。さらにこのガスソースＭ
ＢＥで■族トリメチルガリウム（ＴＭＣ）を用いた場合
番よメチル基の炭素がドーパントとして結晶中に取り込
まれ１０”ｃｍ−３ａの高濃度のＧａＡｓｐ型半導体が
得られている。
物半導体のｐ型結晶を得る方法としては、ドーパントと
してＢｅ、Ｍｇが従来使用されて来た。Ｂｅを用いた場
合アクセプタ濃度ＬＯｔｏｃ＋ａ−’程度のｐ型半導体
が得られている。また最近研究さシクロペンタジェニル
マグネシウム（ＣＰｚＭｇ）などが使用される。ＤＭＺ
ｎを用いた場合アクセプタ濃度６×’Ｏ”Ｃｌ−３程度
のｐ型半導体が得られている。さらにこのガスソースＭ
ＢＥで■族トリメチルガリウム（ＴＭＣ）を用いた場合
番よメチル基の炭素がドーパントとして結晶中に取り込
まれ１０”ｃｍ−３ａの高濃度のＧａＡｓｐ型半導体が
得られている。
しかしながら近年衛星放送に見るように高周波による通
信の要求が高まり、ＣａＡｓ等の化合物半導体を用いた
高周波素子の開発が進められヘテロ構造バイポーラトラ
ンジスター（以後ＨＢＴ）もその一つである。ＨＢＴで
はその高周波特性を向上させるためにはｌＯ〜１００ｎ
−と薄くて界面急峻性がよくしかも高濃度のｐ型層が必
要とされている。
信の要求が高まり、ＣａＡｓ等の化合物半導体を用いた
高周波素子の開発が進められヘテロ構造バイポーラトラ
ンジスター（以後ＨＢＴ）もその一つである。ＨＢＴで
はその高周波特性を向上させるためにはｌＯ〜１００ｎ
−と薄くて界面急峻性がよくしかも高濃度のｐ型層が必
要とされている。
上述のように薄く且つ界面急峻性のよいＰ型半導体を得
るためにはドーパントの拡散が小さい必要があるが、従
来のドーパントにはそれぞれ問題がある。第１表に各ド
ーパントの拡散係数を示す。
るためにはドーパントの拡散が小さい必要があるが、従
来のドーパントにはそれぞれ問題がある。第１表に各ド
ーパントの拡散係数を示す。
第
１
表
第１表から明らかなようにＺｎは拡散係数が極めて大き
く不向きである。またＭｇはチャンバーに付着したもの
がいつまでも出てくるいわゆるメモリー効果が大きく急
峻性が劣る。Ｂｅも炭素と比較して拡散係数が１桁大き
く、また毒性が強いという問題がある。炭素は最も拡散
係数が小さいが、従来のＴＭＧ中の炭素をドーパントと
する場合はアクセプタ濃度は成長圧力に大きく依存する
ため広い成長条件でアクセプタ濃度を制御することが困
難であり、また高純度の結晶が得られにくいという問題
がある。
く不向きである。またＭｇはチャンバーに付着したもの
がいつまでも出てくるいわゆるメモリー効果が大きく急
峻性が劣る。Ｂｅも炭素と比較して拡散係数が１桁大き
く、また毒性が強いという問題がある。炭素は最も拡散
係数が小さいが、従来のＴＭＧ中の炭素をドーパントと
する場合はアクセプタ濃度は成長圧力に大きく依存する
ため広い成長条件でアクセプタ濃度を制御することが困
難であり、また高純度の結晶が得られにくいという問題
がある。
本発明は薄膜で界面急峻性が良くかつ高濃度の■−Ｖ族
化合物半導体のｐ型層を得るために鋭意検討の結果開発
されたもので、ドーパントとして炭化水素を分解して得
た炭素ラジカルを用い■−Ｖ族化合物のｐ型半導体を得
ることを特徴とする分子線結晶成長方法である。
化合物半導体のｐ型層を得るために鋭意検討の結果開発
されたもので、ドーパントとして炭化水素を分解して得
た炭素ラジカルを用い■−Ｖ族化合物のｐ型半導体を得
ることを特徴とする分子線結晶成長方法である。
本発明においては分子結晶成長装置にラジカル発生装置
を備えた装置を用意し、炭化水素を分解させそれより得
た炭素ラジカルを他の分子線と同時に又は交互に基板に
照射し、■−Ｖ族化合物半導体のＰ型結晶を得るもので
ある。炭素は■−ｖ族化合物半導体にとって両性元素で
あり、■族枯子に入ればドナーとなりｎ型を示し、Ｖ族
格子に入ればアクセプタとなり、■−■族化合物半導体
はＰ型を示す。一般に炭素は■族に入り易く、炭素ドー
プした■−■族化合物半導体はＰ型を示す。
を備えた装置を用意し、炭化水素を分解させそれより得
た炭素ラジカルを他の分子線と同時に又は交互に基板に
照射し、■−Ｖ族化合物半導体のＰ型結晶を得るもので
ある。炭素は■−ｖ族化合物半導体にとって両性元素で
あり、■族枯子に入ればドナーとなりｎ型を示し、Ｖ族
格子に入ればアクセプタとなり、■−■族化合物半導体
はＰ型を示す。一般に炭素は■族に入り易く、炭素ドー
プした■−■族化合物半導体はＰ型を示す。
また炭素は他のｐ型ドーパントであるＢｅ、Ｍｇ、Ｚｎ
より拡散係数が小さいので、薄膜かつ急峻な界面が得ら
れやすい、しかしながら炭素は固体では蒸気圧が低く、
供給源としては使いにくい。そのため気体を用いること
が有利である。炭素を含むガスとしてはＣＯを等の酸化
炭素、ＣＨ，などの炭化水素があるが、酸素を含むガス
は特にＡＩ！ＧａＡｓのアルくニウムを酸化させ結晶性
を劣化させるので炭化水素が好適である。だが炭化水素
は極めて安定であり、エピタキシャル結晶成長温度であ
る６００〜７００°Ｃでは容易に分解しない。そこで炭
化水素をあらかじめプラズマ放電または光やエネルギー
を与えて分解させラジカルとしておく必要がある。
より拡散係数が小さいので、薄膜かつ急峻な界面が得ら
れやすい、しかしながら炭素は固体では蒸気圧が低く、
供給源としては使いにくい。そのため気体を用いること
が有利である。炭素を含むガスとしてはＣＯを等の酸化
炭素、ＣＨ，などの炭化水素があるが、酸素を含むガス
は特にＡＩ！ＧａＡｓのアルくニウムを酸化させ結晶性
を劣化させるので炭化水素が好適である。だが炭化水素
は極めて安定であり、エピタキシャル結晶成長温度であ
る６００〜７００°Ｃでは容易に分解しない。そこで炭
化水素をあらかじめプラズマ放電または光やエネルギー
を与えて分解させラジカルとしておく必要がある。
炭化水素を分解させる方法としては電子サイクロトロン
共鳴を用いたプラズマによる方法、或いは他のプラズマ
による方法の他、光を照射する方法、高熱を与えて炭化
水素を分解する方法などいずれの方法をとってもよい。
共鳴を用いたプラズマによる方法、或いは他のプラズマ
による方法の他、光を照射する方法、高熱を与えて炭化
水素を分解する方法などいずれの方法をとってもよい。
また■族及び■族の分子線源としては気体でも固体でも
使用可能である０本発明はＧａＡｓ化合物半導体に限ら
ず、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ等他の■−Ｖ族化合物半導体
のｐ型層形成に適用できることはいうまでもない。
使用可能である０本発明はＧａＡｓ化合物半導体に限ら
ず、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ等他の■−Ｖ族化合物半導体
のｐ型層形成に適用できることはいうまでもない。
次の本発明の一例を実施例により説明する。
第１図は本発明に用いる電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）を用いたプラズマ発生装置３を備えた分子線結晶成
長装置（ＭＢＥ装置）ｌの概略図である。ＥＣＲプラズ
マはマイクロ波アンテナ４より放射されるマイクロ波と
磁石５による磁場とで電子がサイクロトロン運動するこ
とにより生じ、ガス圧が１０− ’〜１０−３Ｔｏｒｒ
と低い領域で放電するのでＭＢＥ装置のような超高真空
装置と組み合わせるのに適している。このプラズマによ
り生じた励起状態である炭素ラジカル７は熱エネルギー
により拡散し、基板９に達する。ラジカル不対電子を持
つので基板原子とイオン供給するので分子状態に比べは
るかに多量に基板に吸着しエピタキシャル結晶の格子中
に組み込まれる。
Ｒ）を用いたプラズマ発生装置３を備えた分子線結晶成
長装置（ＭＢＥ装置）ｌの概略図である。ＥＣＲプラズ
マはマイクロ波アンテナ４より放射されるマイクロ波と
磁石５による磁場とで電子がサイクロトロン運動するこ
とにより生じ、ガス圧が１０− ’〜１０−３Ｔｏｒｒ
と低い領域で放電するのでＭＢＥ装置のような超高真空
装置と組み合わせるのに適している。このプラズマによ
り生じた励起状態である炭素ラジカル７は熱エネルギー
により拡散し、基板９に達する。ラジカル不対電子を持
つので基板原子とイオン供給するので分子状態に比べは
るかに多量に基板に吸着しエピタキシャル結晶の格子中
に組み込まれる。
第１図に示す装置により、■線分子線源として、水素希
釈したＴＭＧを用い流量２０３ＣＣ１ｍで流し、また■
族分子線源としては水素希釈したアルシン（ＡｓＨｓ）
を流量５０ＳＣＣ１で梳し、メタン（ＣＨＪ）を流量を
変えてドーパントとして用いた。尚基板温度は６００°
Ｃとした。このようにして得られたＰ型ＧａＡｓ化合物
半導体のアクセプタ濃度のメタンガス流量依存性を第２
図に示した。
釈したＴＭＧを用い流量２０３ＣＣ１ｍで流し、また■
族分子線源としては水素希釈したアルシン（ＡｓＨｓ）
を流量５０ＳＣＣ１で梳し、メタン（ＣＨＪ）を流量を
変えてドーパントとして用いた。尚基板温度は６００°
Ｃとした。このようにして得られたＰ型ＧａＡｓ化合物
半導体のアクセプタ濃度のメタンガス流量依存性を第２
図に示した。
第２図から明らかなようにアクセプタ濃度はメタンガス
流量の増加と共に増加し、約２Ｘ１０ｔＯｃｎ＋−１の
高濃度のｐ型層が得られた。また炭素は拡散係数が小さ
いことから界面急峻性も良好であった。
流量の増加と共に増加し、約２Ｘ１０ｔＯｃｎ＋−１の
高濃度のｐ型層が得られた。また炭素は拡散係数が小さ
いことから界面急峻性も良好であった。
以上述べたように本発明方法によれば、薄膜の界面急峻
性の良好な、しかもアクセプタ濃度の高い■−Ｖ族化合
物半導体のＰ型結晶が制御性良く得られ、工業上顕著な
効果を奏するものである。
性の良好な、しかもアクセプタ濃度の高い■−Ｖ族化合
物半導体のＰ型結晶が制御性良く得られ、工業上顕著な
効果を奏するものである。
第１図は分子線結晶装置の概略図、第２図はアクセプタ
濃度のメタンガス流量依存性を示す図である。 ｌ・・・分子線結晶成長装置、 ２・・・分子線セル、
３・・・ＥＣＲプラズマ発生装置、 ４・・・マイクロ
波アンテナ、 ５・・・磁石、 ６・・・ガス導入管、
７・・・炭素ラジカル、 ８・・・分子ビーム、
９・・・基板、１０・・・基板ホルダー １１・・・ポンプ。
濃度のメタンガス流量依存性を示す図である。 ｌ・・・分子線結晶成長装置、 ２・・・分子線セル、
３・・・ＥＣＲプラズマ発生装置、 ４・・・マイクロ
波アンテナ、 ５・・・磁石、 ６・・・ガス導入管、
７・・・炭素ラジカル、 ８・・・分子ビーム、
９・・・基板、１０・・・基板ホルダー １１・・・ポンプ。
Claims (1)
- ドーパントとして炭化水素を分解して得た炭素ラジカ
ルを用いIII−Ｖ族化合物のｐ型半導体を得ることを特
徴とする分子線結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32551789A JPH03185816A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 分子線結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32551789A JPH03185816A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 分子線結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03185816A true JPH03185816A (ja) | 1991-08-13 |
Family
ID=18177762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32551789A Pending JPH03185816A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 分子線結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03185816A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05234892A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-09-10 | Victor Co Of Japan Ltd | 結晶成長方法及び結晶成長用ラジカル発生装置 |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP32551789A patent/JPH03185816A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05234892A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-09-10 | Victor Co Of Japan Ltd | 結晶成長方法及び結晶成長用ラジカル発生装置 |
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