JPH06140331A - 有機金属分子線エピタキシャル成長方法 - Google Patents
有機金属分子線エピタキシャル成長方法Info
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- JPH06140331A JPH06140331A JP30810492A JP30810492A JPH06140331A JP H06140331 A JPH06140331 A JP H06140331A JP 30810492 A JP30810492 A JP 30810492A JP 30810492 A JP30810492 A JP 30810492A JP H06140331 A JPH06140331 A JP H06140331A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の有機金属分子線
エピタキシャル成長方法において、高純度ＧａＡｓやｎ
型ＧａＡｓなどを、従来よりも低い基板温度で選択成長
させる。 【構成】 成長中に、Ｃｌ2などのハロゲンガスあるい
はＨＣｌなどのハロゲン化水素ガスあるいは、それらの
分解物を基板に照射する。 【効果】 ハロゲン元素の存在により、ＳｉＯ2マスク
２上においてＩＩＩ族原料が脱離しやすくなるため、Ｓ
ｉＯ2マスク２上に多結晶ＧａＡｓが堆積せず、従来よ
りも低い基板温度で高純度ＧａＡｓ層や高不純物濃度ｎ
型ＧａＡｓ層３を選択成長させることが可能となる。
エピタキシャル成長方法において、高純度ＧａＡｓやｎ
型ＧａＡｓなどを、従来よりも低い基板温度で選択成長
させる。 【構成】 成長中に、Ｃｌ2などのハロゲンガスあるい
はＨＣｌなどのハロゲン化水素ガスあるいは、それらの
分解物を基板に照射する。 【効果】 ハロゲン元素の存在により、ＳｉＯ2マスク
２上においてＩＩＩ族原料が脱離しやすくなるため、Ｓ
ｉＯ2マスク２上に多結晶ＧａＡｓが堆積せず、従来よ
りも低い基板温度で高純度ＧａＡｓ層や高不純物濃度ｎ
型ＧａＡｓ層３を選択成長させることが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体の有機金属分子線エピタキシャル成長方法に関す
る。
導体の有機金属分子線エピタキシャル成長方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体の成長方法において、通常
の分子線エピタキシャル成長装置と同じ超高真空対応の
成長室を使用し、その原料として有機金属ガスを用いる
有機金属分子線エピタキシャル成長法（以下ＭＯＭＢＥ
法と略す）が知られている。ＭＯＭＢＥ法は、分子線エ
ピタキシャル法と比較して、表面欠陥が少なく、選択成
長性が良いなどの利点を有している。さらには、有機金
属気相成長法に対しては、膜厚及び組成の制御性が高
く、均一性も良いなどの利点があり、化合物半導体の成
長方法として非常に有用である。
の分子線エピタキシャル成長装置と同じ超高真空対応の
成長室を使用し、その原料として有機金属ガスを用いる
有機金属分子線エピタキシャル成長法（以下ＭＯＭＢＥ
法と略す）が知られている。ＭＯＭＢＥ法は、分子線エ
ピタキシャル法と比較して、表面欠陥が少なく、選択成
長性が良いなどの利点を有している。さらには、有機金
属気相成長法に対しては、膜厚及び組成の制御性が高
く、均一性も良いなどの利点があり、化合物半導体の成
長方法として非常に有用である。
【０００３】ＭＯＭＢＥ法は、多くの半導体デバイスの
結晶成長に用いられている。例えば砒化ガリウム（Ｇａ
Ａｓ）を成長する場合、ガリウム（Ｇａ）原料としてト
リメチルガリウム（ＴＭＧａ）やトリエチルガリウム
（ＴＥＧａ），砒素（Ａｓ）原料として金属砒素（Ａｓ
4）あるいはアルシン（ＡｓＨ3）などが用いられる。ま
た、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）を成長させる場合に
は、アルミニウム（Ａｌ）原料としてトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ）やトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ
ｌ）などが用いられる。
結晶成長に用いられている。例えば砒化ガリウム（Ｇａ
Ａｓ）を成長する場合、ガリウム（Ｇａ）原料としてト
リメチルガリウム（ＴＭＧａ）やトリエチルガリウム
（ＴＥＧａ），砒素（Ａｓ）原料として金属砒素（Ａｓ
4）あるいはアルシン（ＡｓＨ3）などが用いられる。ま
た、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）を成長させる場合に
は、アルミニウム（Ａｌ）原料としてトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ）やトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ
ｌ）などが用いられる。
【０００４】実際に、例えばヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ（ＨＢＴ）の結晶成長においては、ＩＩＩ族原
料としてＴＥＧａ，ＴＭＧａ，ＴＥＡｌなどが用いら
れ、Ｖ族原料としてＡｓＨ3などが用いられる。
ンジスタ（ＨＢＴ）の結晶成長においては、ＩＩＩ族原
料としてＴＥＧａ，ＴＭＧａ，ＴＥＡｌなどが用いら
れ、Ｖ族原料としてＡｓＨ3などが用いられる。
【０００５】ＩＩＩ族原料としてＴＭＧａのようなメチ
ル系原料を用いた場合、成長中にメチル基中の炭素が成
長層中に取り込まれてｐ型となりやすい。従って、ドー
パント濃度の低い高純度のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
成長させる場合には、メチル基に比べてＩＩＩ族原子か
ら脱離しやすいエチル基のようなアルキル基を持つＩＩ
Ｉ族原料を用いる。この方法については、例えばエヌ．
フルハタ（Ｎ．Ｆｕｒｕｈａｔａ）らによって、ジャー
ナル．オブ．クリスタル．グロウス（Ｊｏｕｒｎａｌ．
ｏｆ．Ｃｒｙｓｔａｌ．Ｇｒｏｗｔｈ）第１０２巻，８
１４頁（１９９０年）及びジャーナル．オブ．クリスタ
ル．グロウス（Ｊｏｕｒｎａｌ．ｏｆ．Ｃｒｙｓｔａ
ｌ．Ｇｒｏｗｔｈ）第１１２巻，１頁（１９９１年）に
示されている。
ル系原料を用いた場合、成長中にメチル基中の炭素が成
長層中に取り込まれてｐ型となりやすい。従って、ドー
パント濃度の低い高純度のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
成長させる場合には、メチル基に比べてＩＩＩ族原子か
ら脱離しやすいエチル基のようなアルキル基を持つＩＩ
Ｉ族原料を用いる。この方法については、例えばエヌ．
フルハタ（Ｎ．Ｆｕｒｕｈａｔａ）らによって、ジャー
ナル．オブ．クリスタル．グロウス（Ｊｏｕｒｎａｌ．
ｏｆ．Ｃｒｙｓｔａｌ．Ｇｒｏｗｔｈ）第１０２巻，８
１４頁（１９９０年）及びジャーナル．オブ．クリスタ
ル．グロウス（Ｊｏｕｒｎａｌ．ｏｆ．Ｃｒｙｓｔａ
ｌ．Ｇｒｏｗｔｈ）第１１２巻，１頁（１９９１年）に
示されている。
【０００６】ＴＥＧａとＡｓ4を用いた場合、基板温度
５００℃，ＴＥＧａ流量０．８ｃｃ／ｍｉｎ，Ａｓ4圧
１．５×１０-4Ｔｏｒｒの条件において、キャリア濃度
１．５×１０14ｃｍ-3のｐ型，室温でのキャリア移動度
４００ｃｍ2／Ｖｓの高純度のＧａＡｓを成長させるこ
とができる。さらには、成長中にシリコン（Ｓｉ）など
のｎ型不純物をドーピングすることにより、補償度の低
い良好なｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させ
ることができる。
５００℃，ＴＥＧａ流量０．８ｃｃ／ｍｉｎ，Ａｓ4圧
１．５×１０-4Ｔｏｒｒの条件において、キャリア濃度
１．５×１０14ｃｍ-3のｐ型，室温でのキャリア移動度
４００ｃｍ2／Ｖｓの高純度のＧａＡｓを成長させるこ
とができる。さらには、成長中にシリコン（Ｓｉ）など
のｎ型不純物をドーピングすることにより、補償度の低
い良好なｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させ
ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の成長
方法では、ＴＥＧａのようなエチル系原料を用いて高純
度あるいはｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させ
る場合、基板上の二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜などの
マスクの開口部分の基板上のみにＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を成長させる性質、つまり選択成長性が悪いという
問題点があった。
方法では、ＴＥＧａのようなエチル系原料を用いて高純
度あるいはｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させ
る場合、基板上の二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜などの
マスクの開口部分の基板上のみにＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を成長させる性質、つまり選択成長性が悪いという
問題点があった。
【０００８】例えば、ＴＥＧａを用いたＧａＡｓの成長
の場合、高純度のＧａＡｓを成長させるには、５００℃
程度の低い基板温度が適当である。それより高い基板温
度では、高不純物濃度ｐ型ＧａＡｓが成長し、高純度Ｇ
ａＡｓは得られない。従って、ｎ型不純物を高濃度にド
ーピングしても、非常に補償比の高いｎ型ＧａＡｓ層し
か得られない。しかし、６００℃以上の高い成長温度で
なければ、選択成長性が得られず、６００℃以下の成長
温度では、ＳｉＯ2マスク上に多結晶ＧａＡｓが堆積し
てしまうため、半導体デバイスに適用することができな
かった。
の場合、高純度のＧａＡｓを成長させるには、５００℃
程度の低い基板温度が適当である。それより高い基板温
度では、高不純物濃度ｐ型ＧａＡｓが成長し、高純度Ｇ
ａＡｓは得られない。従って、ｎ型不純物を高濃度にド
ーピングしても、非常に補償比の高いｎ型ＧａＡｓ層し
か得られない。しかし、６００℃以上の高い成長温度で
なければ、選択成長性が得られず、６００℃以下の成長
温度では、ＳｉＯ2マスク上に多結晶ＧａＡｓが堆積し
てしまうため、半導体デバイスに適用することができな
かった。
【０００９】以上のような問題点により、例えば高不純
物濃度ｎ型ＧａＡｓ層を、オーミック電極形成部分のみ
に選択的に成長した構造を持つ、ソース抵抗の低い高性
能デバイスの作成は困難であった。
物濃度ｎ型ＧａＡｓ層を、オーミック電極形成部分のみ
に選択的に成長した構造を持つ、ソース抵抗の低い高性
能デバイスの作成は困難であった。
【００１０】本発明の目的は、ＭＯＭＢＥ法で高純度あ
るいはｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させる方
法において、従来よりも低い基板温度で選択成長させる
方法を提供することにある。
るいはｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させる方
法において、従来よりも低い基板温度で選択成長させる
方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る有機金属分子線エピタキシャル成長方
法は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板に選択成長層を成
長させる有機金属分子線エピタキシャル成長方法であっ
て、選択成長層の成長中に、ハロゲンガスあるいはハロ
ゲン化水素ガスのどちらか１つを基板に照射するもので
ある。
め、本発明に係る有機金属分子線エピタキシャル成長方
法は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板に選択成長層を成
長させる有機金属分子線エピタキシャル成長方法であっ
て、選択成長層の成長中に、ハロゲンガスあるいはハロ
ゲン化水素ガスのどちらか１つを基板に照射するもので
ある。
【００１２】また、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板に選
択成長層を成長させる有機金属分子線エピタキシャル成
長方法であって、選択成長層の成長中に、ハロゲンガス
あるいはハロゲン化水素ガスのどちらか１つを分解して
基板に照射するものである。
択成長層を成長させる有機金属分子線エピタキシャル成
長方法であって、選択成長層の成長中に、ハロゲンガス
あるいはハロゲン化水素ガスのどちらか１つを分解して
基板に照射するものである。
【００１３】
【作用】ここでは、ハロゲンガスとして塩素（Ｃｌ2）
を用いた場合のＧａＡｓ選択成長について述べる。ＩＩ
Ｉ族原料としてはＴＥＧａ，Ｖ族原料としてはＡｓ4あ
るいはＡｓＨ3を用いる。
を用いた場合のＧａＡｓ選択成長について述べる。ＩＩ
Ｉ族原料としてはＴＥＧａ，Ｖ族原料としてはＡｓ4あ
るいはＡｓＨ3を用いる。
【００１４】ＴＥＧａは、基板上あるいはＳｉＯ2上で
モノエチルガリウム（ＭＥＧａ）あるいはジエチルガリ
ウム（ＤＥＧａ）に分解する。これらの分解は、５００
℃以下の低い成長温度でも容易に起こる。ＧａＡｓ上に
おいては、ＭＥＧａあるいはＤＥＧａはＡｓと結合し、
ＧａＡｓが成長する。
モノエチルガリウム（ＭＥＧａ）あるいはジエチルガリ
ウム（ＤＥＧａ）に分解する。これらの分解は、５００
℃以下の低い成長温度でも容易に起こる。ＧａＡｓ上に
おいては、ＭＥＧａあるいはＤＥＧａはＡｓと結合し、
ＧａＡｓが成長する。
【００１５】ここで、従来のＴＥＧａのみを用いた成長
方法では、ＳｉＯ2上でもＭＥＧａ及びＤＥＧａはＡｓ
と結合して、多結晶ＧａＡｓが堆積するため、選択成長
性は得られなかった。
方法では、ＳｉＯ2上でもＭＥＧａ及びＤＥＧａはＡｓ
と結合して、多結晶ＧａＡｓが堆積するため、選択成長
性は得られなかった。
【００１６】しかし本発明の方法においては、ＳｉＯ2
上においてＭＥＧａ及びＤＥＧａがＡｓと結合する前に
Ｃｌ2と反応し、ＧａＣｌとして脱離する。そのため、
ＳｉＯ2マスク上には、ＧａＡｓ成長の核が形成され
ず、多結晶ＧａＡｓが成長しない。従って、本発明の方
法により、従来より低い成長温度である５００℃以下に
おいても、選択成長が可能である。
上においてＭＥＧａ及びＤＥＧａがＡｓと結合する前に
Ｃｌ2と反応し、ＧａＣｌとして脱離する。そのため、
ＳｉＯ2マスク上には、ＧａＡｓ成長の核が形成され
ず、多結晶ＧａＡｓが成長しない。従って、本発明の方
法により、従来より低い成長温度である５００℃以下に
おいても、選択成長が可能である。
【００１７】また、ＧａＡｓ基板上でも、一部のＭＥＧ
ａあるいはＤＥＧａはＣｌ2と反応して脱離するが、Ｇ
ａＡｓ成長速度の方が大きいため、成長速度への影響は
小さい。さらには、Ｃｌ原子が膜中に取り込まれること
もなく、ＴＥＧａのみを用いた従来の成長方法と同様に
高純度ＧａＡｓを成長させることができ、ｎ型不純物を
ドーピングした場合には、補償度の低い良好なｎ型Ｇａ
Ａｓが得られる。
ａあるいはＤＥＧａはＣｌ2と反応して脱離するが、Ｇ
ａＡｓ成長速度の方が大きいため、成長速度への影響は
小さい。さらには、Ｃｌ原子が膜中に取り込まれること
もなく、ＴＥＧａのみを用いた従来の成長方法と同様に
高純度ＧａＡｓを成長させることができ、ｎ型不純物を
ドーピングした場合には、補償度の低い良好なｎ型Ｇａ
Ａｓが得られる。
【００１８】さらには、ハロゲンガスを、熱分解セルな
どにより分解して基板に照射する場合には、反応性の高
い原子状のハロゲン元素を生成するため、ＩＩＩ族元素
の脱離が起こり易くなる。従って、ハロゲンガスの流量
を少なくしても、良好な選択成長性が得られる。成長速
度への影響は小さく、高純度ＧａＡｓを成長させること
ができる。また、腐食性ガスであるハロゲンガスの流量
を少なくできるため、装置の保守が容易となる。
どにより分解して基板に照射する場合には、反応性の高
い原子状のハロゲン元素を生成するため、ＩＩＩ族元素
の脱離が起こり易くなる。従って、ハロゲンガスの流量
を少なくしても、良好な選択成長性が得られる。成長速
度への影響は小さく、高純度ＧａＡｓを成長させること
ができる。また、腐食性ガスであるハロゲンガスの流量
を少なくできるため、装置の保守が容易となる。
【００１９】ここでは、ＧａＡｓの結晶成長について説
明したが、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体あるいはその
混晶においても同様な効果が得られる。
明したが、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体あるいはその
混晶においても同様な効果が得られる。
【００２０】また、ハロゲンガスとして、Ｃｌ2の他に
フッ素（Ｆ2），ハロゲン化水素として塩化水素（ＨＣ
ｌ），フッ化水素（ＨＦ）などを用いても、同様な効果
が得られる。つまり、ＳｉＯ2上でＩＩＩ族原料がハロ
ゲン化物として脱離するため、良好な選択成長性が得ら
れる。
フッ素（Ｆ2），ハロゲン化水素として塩化水素（ＨＣ
ｌ），フッ化水素（ＨＦ）などを用いても、同様な効果
が得られる。つまり、ＳｉＯ2上でＩＩＩ族原料がハロ
ゲン化物として脱離するため、良好な選択成長性が得ら
れる。
【００２１】
【実施例】次に、本発明の実施例１を図１及び図２を参
照して説明する。図２は、本発明の方法の実施例に用い
る有機金属分子線エピタキシャル成長装置を示す模式的
断面図である。図２において本発明の装置は、有機金属
原料の供給ライン５と、ハロゲンガスあるいはハロゲン
化水素ガスの供給ライン６と、それぞれのガス流量をコ
ントロールするマスフローコントローラ７，８と、有機
金属原料及びハロゲンガスあるいはハロゲン化水素ガス
を成長室に導入するガスセル９，１０と、成長室１１
と、排気装置１２と、基板加熱機構１３とから構成され
ている。なお１４はＶ族原料用セル、１５はドーパント
用セル、１６は真空度を測定するヌードイオンゲージで
ある。
照して説明する。図２は、本発明の方法の実施例に用い
る有機金属分子線エピタキシャル成長装置を示す模式的
断面図である。図２において本発明の装置は、有機金属
原料の供給ライン５と、ハロゲンガスあるいはハロゲン
化水素ガスの供給ライン６と、それぞれのガス流量をコ
ントロールするマスフローコントローラ７，８と、有機
金属原料及びハロゲンガスあるいはハロゲン化水素ガス
を成長室に導入するガスセル９，１０と、成長室１１
と、排気装置１２と、基板加熱機構１３とから構成され
ている。なお１４はＶ族原料用セル、１５はドーパント
用セル、１６は真空度を測定するヌードイオンゲージで
ある。
【００２２】まず、本発明の実施例１として、ハロゲン
ガスとしてＣｌ2を、ＩＩＩ族原料としてＴＥＧａを、
Ｖ族原料としてＡｓ4を、ｎ型ドーパントとしてＳｉを
それぞれ使用して、高不純物濃度ｎ型ＧａＡｓ選択成長
層をｎ型ＧａＡｓ基板上に成長させる場合について述べ
る。
ガスとしてＣｌ2を、ＩＩＩ族原料としてＴＥＧａを、
Ｖ族原料としてＡｓ4を、ｎ型ドーパントとしてＳｉを
それぞれ使用して、高不純物濃度ｎ型ＧａＡｓ選択成長
層をｎ型ＧａＡｓ基板上に成長させる場合について述べ
る。
【００２３】図１は、本発明の成長方法による成長層の
模式的断面図である。ｎ型ＧａＡｓ基板１上に形成した
ＳｉＯ2マスク２は、ＳｉＯ2を化学的気相成長法（ＣＶ
Ｄ法）で成長させ、レジストを用いたフォトリソグラフ
法及び弗酸溶液によるエッチング法によって形成され
る。
模式的断面図である。ｎ型ＧａＡｓ基板１上に形成した
ＳｉＯ2マスク２は、ＳｉＯ2を化学的気相成長法（ＣＶ
Ｄ法）で成長させ、レジストを用いたフォトリソグラフ
法及び弗酸溶液によるエッチング法によって形成され
る。
【００２４】高不純物濃度ｎ型ＧａＡｓ選択成長層３
は、次のような成長条件で成長させる。すなわち、ＴＥ
Ｇａ流量は１ｃｃ／ｍｉｎ，Ｃｌ2ガス圧力は１×１０
-6Ｔｏｒｒ，Ａｓ4圧力は１×１０-4Ｔｏｒｒ，基板温
度は５００℃とする。ＴＥＧａの供給ラインは約７０℃
に加熱することにより、上述の流量が安定して得られ
る。Ｃｌ2セルは常温とする。Ｓｉセルの温度は１０５
０℃とする。この条件において、高不純物濃度ｎ型Ｇａ
Ａｓ選択成長層３の成長速度は約１μｍ／ｈｒであり、
ｎ型不純物濃度は３×１０18ｃｍ-3である。
は、次のような成長条件で成長させる。すなわち、ＴＥ
Ｇａ流量は１ｃｃ／ｍｉｎ，Ｃｌ2ガス圧力は１×１０
-6Ｔｏｒｒ，Ａｓ4圧力は１×１０-4Ｔｏｒｒ，基板温
度は５００℃とする。ＴＥＧａの供給ラインは約７０℃
に加熱することにより、上述の流量が安定して得られ
る。Ｃｌ2セルは常温とする。Ｓｉセルの温度は１０５
０℃とする。この条件において、高不純物濃度ｎ型Ｇａ
Ａｓ選択成長層３の成長速度は約１μｍ／ｈｒであり、
ｎ型不純物濃度は３×１０18ｃｍ-3である。
【００２５】この実施例の成長方法においては、Ｃｌ2
の存在により、基板温度５００℃においても、ＳｉＯ2
マスク２上のＴＥＧａの分解物が脱離し、多結晶ＧａＡ
ｓは堆積しない。またＣｌ2ガス圧力が小さいため、Ｇ
ａＡｓ基板上の成長速度への影響はほとんどない。さら
にはＣｌ原子が膜中に取り込まれることもなく、高不純
物濃度ｎ型ＧａＡｓ選択成長層３が得られる。
の存在により、基板温度５００℃においても、ＳｉＯ2
マスク２上のＴＥＧａの分解物が脱離し、多結晶ＧａＡ
ｓは堆積しない。またＣｌ2ガス圧力が小さいため、Ｇ
ａＡｓ基板上の成長速度への影響はほとんどない。さら
にはＣｌ原子が膜中に取り込まれることもなく、高不純
物濃度ｎ型ＧａＡｓ選択成長層３が得られる。
【００２６】このような高不純物濃度ｎ型ＧａＡｓ選択
成長層３は、該選択成長層３上に例えば金（Ａｕ）／ゲ
ルマニウム（Ｇｅ）／ニッケル（Ｎｉ）の合金層などで
電極を形成することにより、例えばヘテロ接合電界効果
トランジスタのオーミック電極として用いることがで
き、これによりソース抵抗の低い、高性能な半導体デバ
イスが得られる。比較のため、従来のＴＥＧａのみによ
り基板温度５００℃で成長させた場合、図３のようにＧ
ａＡｓ上には、高不純物濃度ｎ型ＧａＡｓ選択成長層
３’が成長するが、同時にＳｉＯ2上に厚い多結晶Ｇａ
Ａｓ堆積物４が存在しており、得られた成長層は、半導
体デバイスに適用できない。
成長層３は、該選択成長層３上に例えば金（Ａｕ）／ゲ
ルマニウム（Ｇｅ）／ニッケル（Ｎｉ）の合金層などで
電極を形成することにより、例えばヘテロ接合電界効果
トランジスタのオーミック電極として用いることがで
き、これによりソース抵抗の低い、高性能な半導体デバ
イスが得られる。比較のため、従来のＴＥＧａのみによ
り基板温度５００℃で成長させた場合、図３のようにＧ
ａＡｓ上には、高不純物濃度ｎ型ＧａＡｓ選択成長層
３’が成長するが、同時にＳｉＯ2上に厚い多結晶Ｇａ
Ａｓ堆積物４が存在しており、得られた成長層は、半導
体デバイスに適用できない。
【００２７】次に、本発明の実施例２を説明する。本実
施例では、実施例１と同様に原料としてＴＥＧａ，Ａｓ
4，Ｓｉを使用し、さらにＣｌ2を分解して成長室に導入
して、高不純物濃度ｎ型ＧａＡｓ選択成長層をｎ型Ｇａ
Ａｓ基板上に成長させる場合について述べる。成長に用
いる有機金属分子線エピタキシャル成長装置は、図２に
示すものと同じである。Ｃｌ2導入ガスセルを約１００
０℃に加熱することにより、Ｃｌ2は熱分解され、原子
状のＣｌとして基板に到達する。
施例では、実施例１と同様に原料としてＴＥＧａ，Ａｓ
4，Ｓｉを使用し、さらにＣｌ2を分解して成長室に導入
して、高不純物濃度ｎ型ＧａＡｓ選択成長層をｎ型Ｇａ
Ａｓ基板上に成長させる場合について述べる。成長に用
いる有機金属分子線エピタキシャル成長装置は、図２に
示すものと同じである。Ｃｌ2導入ガスセルを約１００
０℃に加熱することにより、Ｃｌ2は熱分解され、原子
状のＣｌとして基板に到達する。
【００２８】原子状のＣｌもＣｌ2と同様に、ＤＥＧａ
やＭＥＧａと反応してＧａＣｌを生成し、脱離する。原
子状のＣｌは、反応性が非常に大きいため、熱分解しな
い場合よりガス圧力を大幅に下げても、良好な選択成長
性が得られる。
やＭＥＧａと反応してＧａＣｌを生成し、脱離する。原
子状のＣｌは、反応性が非常に大きいため、熱分解しな
い場合よりガス圧力を大幅に下げても、良好な選択成長
性が得られる。
【００２９】ここで、Ｃｌ2の分解には、マイクロ波な
どを用いてもよい。その場合、熱分解よりもさらに反応
性の高いＣｌラジカルを生成させ、さらに良好な選択成
長性を得ることができる。
どを用いてもよい。その場合、熱分解よりもさらに反応
性の高いＣｌラジカルを生成させ、さらに良好な選択成
長性を得ることができる。
【００３０】本実施例は、ハロゲンガスとしてＣｌ2を
用いた成長について説明したが、他のハロゲンガスとし
てＦ2，ハロゲン化水素としてＨＣｌ，ＨＦなどをそれ
ぞれ用いても良い。
用いた成長について説明したが、他のハロゲンガスとし
てＦ2，ハロゲン化水素としてＨＣｌ，ＨＦなどをそれ
ぞれ用いても良い。
【００３１】また、本発明の成長方法を他のＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体あるいはその混晶に適用しても同様な効
果が得られる。例えば、トリエチルインジウム（ＴＥＩ
ｎ）を用いた砒化インジウムの成長に適用してもよい。
族化合物半導体あるいはその混晶に適用しても同様な効
果が得られる。例えば、トリエチルインジウム（ＴＥＩ
ｎ）を用いた砒化インジウムの成長に適用してもよい。
【００３２】さらには、本発明の成長方法を、ＴＭＧａ
などを用いたｐ型ＧａＡｓの選択成長に適用しても、従
来よりもさらに良好な低温選択成長性が得られる。
などを用いたｐ型ＧａＡｓの選択成長に適用しても、従
来よりもさらに良好な低温選択成長性が得られる。
【００３３】また、ここではＳｉＯ2マスクを用いた場
合について述べたが、窒化シリコンなどの他の材料によ
るマスクを用いた場合でも同様の効果が期待できる。
合について述べたが、窒化シリコンなどの他の材料によ
るマスクを用いた場合でも同様の効果が期待できる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ハ
ロゲンガスあるいはハロゲン化水素ガスあるいはそれら
の分解物の存在により、従来よりも低い基板温度におい
て、良好な選択成長性を得ることができる。ＧａＡｓ基
板上の成長においては、成長速度の低下は小さく、高純
度ＧａＡｓを得ることができる。ｎ型不純物をドーピン
グした場合には、補償度の低い良好なｎ型ＧａＡｓを得
ることができる。したがって、例えば、高不純物濃度ｎ
型ＧａＡｓ層を、オーミック電極形成部分のみに選択的
に成長させることが可能となり、ヘテロ接合電界効果ト
ランジスタなどに用いた場合には、ソース抵抗の低い高
性能デバイスが実現される。
ロゲンガスあるいはハロゲン化水素ガスあるいはそれら
の分解物の存在により、従来よりも低い基板温度におい
て、良好な選択成長性を得ることができる。ＧａＡｓ基
板上の成長においては、成長速度の低下は小さく、高純
度ＧａＡｓを得ることができる。ｎ型不純物をドーピン
グした場合には、補償度の低い良好なｎ型ＧａＡｓを得
ることができる。したがって、例えば、高不純物濃度ｎ
型ＧａＡｓ層を、オーミック電極形成部分のみに選択的
に成長させることが可能となり、ヘテロ接合電界効果ト
ランジスタなどに用いた場合には、ソース抵抗の低い高
性能デバイスが実現される。
【図１】本発明の実施例の成長方法による成長層を示す
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図２】本発明の実施例の成長方法に用いられる成長装
置を示す模式的断面図である。
置を示す模式的断面図である。
【図３】従来の成長方法による成長層を示す模式的断面
図である。
図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ＳｉＯ2マスク ３，３’ 高不純物濃度ｎ型ＧａＡｓ選択成長層 ４ 多結晶ＧａＡｓ堆積物 ５ 有機金属原料の供給ライン ６ ハロゲンガスあるいはハロゲン化水素ガスの供給ラ
イン ７，８ マスフローコントローラ ９，１０ ガスセル １１ 成長室 １２ 排気装置 １３ 基板加熱機構 １４ Ｖ族原料用セル １５ ドーパント用セル １６ ヌードイオンゲージ
イン ７，８ マスフローコントローラ ９，１０ ガスセル １１ 成長室 １２ 排気装置 １３ 基板加熱機構 １４ Ｖ族原料用セル １５ ドーパント用セル １６ ヌードイオンゲージ
Claims (2)
- 【請求項１】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板に選択成
長層を成長させる有機金属分子線エピタキシャル成長方
法であって、 選択成長層の成長中に、ハロゲンガスあるいはハロゲン
化水素ガスのどちらか１つを基板に照射することを特徴
とする有機金属分子線エピタキシャル成長方法。 - 【請求項２】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板に選択成
長層を成長させる有機金属分子線エピタキシャル成長方
法であって、 選択成長層の成長中に、ハロゲンガスあるいはハロゲン
化水素ガスのどちらか１つを分解して基板に照射するこ
とを特徴とする有機金属分子線エピタキシャル成長方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30810492A JPH06140331A (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 有機金属分子線エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30810492A JPH06140331A (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 有機金属分子線エピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06140331A true JPH06140331A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17976920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30810492A Pending JPH06140331A (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 有機金属分子線エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06140331A (ja) |
-
1992
- 1992-10-22 JP JP30810492A patent/JPH06140331A/ja active Pending
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