JPH0897442A - 化合物半導体エピタキシャルウェハ及び半導体素子 - Google Patents

化合物半導体エピタキシャルウェハ及び半導体素子

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JPH0897442A
JPH0897442A JP22768994A JP22768994A JPH0897442A JP H0897442 A JPH0897442 A JP H0897442A JP 22768994 A JP22768994 A JP 22768994A JP 22768994 A JP22768994 A JP 22768994A JP H0897442 A JPH0897442 A JP H0897442A
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JP
Japan
Prior art keywords
type gaas
epitaxial wafer
gaas layer
carbon
compound semiconductor
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Pending
Application number
JP22768994A
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English (en)
Inventor
Harunori Sakaguchi
春典 坂口
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】キャリアプロファイルが急峻なpn接合を有す
る結晶欠陥の少ない可変容量ダイオード用エピタキシャ
ルウェハを得る。 【構成】n+ 型GaAs基板上に、キャリア濃度が厚さ
方向に変化しているn型GaAs層と、高濃度のp+
GaAs層とを順次積層して可変容量ダイオード用の化
合物半導体エピタキシャルウェハを作製する。このエピ
タキシャルウェハを構成するp+ 型GaAs層中のアク
セプタ不純物は亜鉛ではなく、炭素とする。アクセプタ
を炭素とすることにより、GaAs中の拡散係数がはる
かに小さく、pn接合界面のキャリアプロファイルが急
峻になり、結晶欠陥も作成されにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は可変容量ダイオード用の
化合物半導体エピタキシャルウェハ及び半導体素子に係
り、特にpn界面の改善を図ったものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の可変容量ダイオード(以下、VC
Dと略す)用GaAsエピタキシャルウェハの構造例を
図5に示す。n+ 型GaAs基板1上にSiドープのn
型GaAs層、さらにその上にZnドープのp+ 型Ga
As層を形成したものである。このように、従来は、p
+ 型GaAs層中のアクセプタ不純物として亜鉛(Z
n)をドープしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、アクセプタ不
純物のZnは、GaAs中での拡散係数が大きく、急峻
なキャリアプロファイルを有するpn接合が形成できな
いという問題があった。また、アクセプタ濃度が高濃度
になると結晶欠陥をp+ 型GaAs層中やpn接合界面
付近に形成しやすく、深い準位などのデバイス特性に悪
影響を及ぼすという問題があった。
【0004】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点を解消して、キャリアプロファイルが急峻なpn接合
を有する結晶欠陥の少ない化合物半導体エピタキシャル
ウェハを提供することにある。
【0005】また、本発明の目的は、上述したエピタキ
シャルウェハを用いることによってVCD特性の向上し
た半導体素子を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体エ
ピタキシャルウェハは、n+ 型GaAs基板上に、キャ
リア濃度が厚さ方向に変化しているn型GaAs層と、
高濃度のp+ 型GaAs層とを順次積層した可変容量ダ
イオード用の化合物半導体エピタキシャルウェハにおい
て、p+ 型GaAs層中のアクセプタを炭素としたもの
である。
【0007】また、本発明の半導体素子は、上記ウェハ
を構成するp+ 型GaAs層側にショットキー電極を、
+ 型GaAs基板側にオーミック電極をそれぞれ設け
たものである。
【0008】
【作用】炭素は亜鉛に比べ、GaAs中の拡散係数がは
るかに小さく、結晶欠陥も作りにくい。従って、p+
GaAs層中のアクセプタを炭素とすると、n型GaA
s層とのpn接合の界面のキャリアプロファイルを急峻
にできる。また、アクセプタ濃度が高濃度になっても結
晶欠陥がp+ 型GaAs層中やpn接合界面付近に形成
されにくため、深い準位などのデバイス特性に悪影響を
及ぼさず、p+ 型GaAs層の結晶品質が向上する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の化合物半導体エピタキシャル
ウェハ及び該ウェハを用いた半導体素子の実施例を実施
例1から実施例3で具体的に説明する。
【0010】(実施例1)有機金属気相成長(MOVP
E)法により、炭素ドープp+ 型GaAs層を有するV
CD用GaAsエピタキシャルウェハを成長した。その
ウェハ構造を図1に示す。
【0011】精製した高純度水素ガスをキャリアガスと
して、成長中は常時MOVPE反応炉に流し、炉中のグ
ラファイトサセプタ上にn+ 型GaAs基板1(面方位
は(100)である)を置き、アルシン(AsH3 )ガ
スを流しながらサセプタ温度を650℃に昇温した。
【0012】次に、650℃でトリメチルガリウム(T
MG)ガスとAsH3 とジシラン(Si2 6 )ガスを
流してGaAs基板1上にn型GaAs層2を2μmの
厚さまで成長した。この時、Si2 6 の流量を徐々に
変えてn型GaAs層2中のキャリアプロファイルが所
望の容量−電圧特性を満たすように制御した。これよ
り、キャリア濃度が厚さ方向に5×1015〜2×1017
cm-3変化するn型GaAs層を得た。
【0013】次に、サセプタ温度を500℃に下げ(こ
の間、AsH3 を流した)、TMGとAsH3 をAsH
3 /TMGの比が2になるようにして流し、p+ 型Ga
As層4を0.2μm成長した。これよりアクセプタ濃
度が1×1019cm-3のp+ 型GaAs層を得た。このア
クセプタ濃度の制御はAsH3 /TMG比、成長温度、
成長圧力、ガスの炉内流速を変えることにより制御でき
る。
【0014】図2はこの炭素ドープp+ 型GaAs層を
有するVCD用GaAsエピタキシャルウェハをSIM
S(二次イオン質量分析法)分析して得た炭素の深さ方
向プロファイルを、ZnドープVCD用GaAsエピタ
キシャルウェハのZnのプロファイルと比較して示す。
【0015】これにより、p+ 型GaAs層のアクセプ
タ不純物を炭素とすることにより、急峻なp+ n接合界
面が得られることがわかった。
【0016】なお、上記のエピタキシャル成長の典型的
な条件は、水素流量20l/min、TMG流量2cc/min、
AsH3 流量4cc/min(p+ 型GaAs層成長時)、同
40cc/min(n型GaAs層成長時)、Si2 6 流量
は2×10-6cc/min〜2×10-4cc/minである。成長炉
は減圧縦型炉である。
【0017】むろん、これらの条件は、AsH3 とTM
Gの流量比(p+ 型GaAs層のキャリア濃度を制御し
ている)や、Si2 6 とTMGの流量比(n型GaA
s層のキャリア濃度を制御している)を適当に選べば、
広範囲で変えることができる。例えば、炉内の平均ガス
流速を速くすれば常圧でも成長可能である。
【0018】(実施例2)MOVPE法により、炭素ド
ープp+ 型GaAs層を有するVCDエピタキシャルウ
ェハ成長した。Si2 6 の流量を変えてn+ 型GaA
s基板上にn型GaAs層を成長するまでは実施例1と
同じである。
【0019】次に、Si2 6 の供給を止め、四塩化炭
素(CCl4 )を炭素のドーパントとして流し、p+
GaAs層を0.2μm成長した。これよりアクセプタ
濃度が1×1019cm-3のp+ 型GaAs層を得た。この
アクセプタ濃度の制御はCCl4 の流量を変えることに
より行った。
【0020】こうして成長したVCD用GaAsエピタ
キシャルウェハの構造およびキャリアプロファイルは図
1および図2と同じである。図3にSIMS分析して得
た炭素の深さ方向プロファイルを、ZnドープVCD用
GaAsエピタキシャルウェハのそれと比較して示す。
【0021】これより、p+ 型GaAs層のアクセプタ
不純物を炭素とすることにより、急峻なp+ 型n接合界
面が得られることがわかった。
【0022】なお、上記のエピタキシャル成長の典型的
な条件は、水素流量20l/min、TMG流量2cc/min、
AsH3 流量40cc/min、CCl4 流量は2cc/min、S
26 流量は2×10-6cc/min〜2×10-4cc/minで
ある。成長炉は常圧縦型炉である。
【0023】むろん、これらの条件は、CCl4 の流量
や、Si2 6 とTMGの流量比を適当に選べば、広範
囲で変えることができる。
【0024】また、四臭化炭素(CBr4 )を炭素のド
ーパントとして用いても同様な特性のエピタキシャルウ
ェハを得ることができる(N.I.Bucha et
c,Journal of Crystal Grow
th 110(1991)405−414参照)。上記
の成長条件でCBr4 の流量は1cc/minである。
【0025】(実施例3)図4に示すように、実施例
1、2に述べたVCD用GaAsエピタキシャルウェハ
を用いて半導体素子を製作した。p+ 型GaAs層4の
表面にショットキ電極であるAl電極5、n+ 型GaA
s基板1の表面にAuGeNi電極6を蒸着し、AuG
eNi電極6側を450℃、10分,N2 中でアロイし
てオーミック電極を形成した。その後、保護膜作成、ダ
イシング、パッケージング、ワイヤボンディング等の一
般的な素子作成プロセスを行ってVCD素子を作成し
た。作製したVCD素子は良好な特性を示した。
【0026】
【発明の効果】本発明の化合物半導体エピタキシャルウ
ェハによれば、p+ 型GaAs層のドーパントを炭素に
したので、p+ 型GaAs層とn型GaAs層とのpn
接合界面のキャリアプロファイルを急峻にでき、結晶欠
陥を少なくしてp+ 型GaAs層の結晶品質を向上させ
ることができる。
【0027】本発明の半導体素子によれば、キャリアプ
ロファイルが急峻なpn接合界面を持ち、p+ 型GaA
s層の結晶品質が高いので、可変容量ダイオード特性を
向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の化合物半導体エピタキシャルウェハの
実施例を説明するための炭素(C)ドープVCD用Ga
Asエピタキシャルウェハの構造を示す断面図。
【図2】本実施例のCドープVCD用GaAsエピタキ
シャルウェハのキャリアプロファイルを示す図。
【図3】本実施例のCドープVCDエピタキシャルウェ
ハのSIMS分析による炭素の深さ方向プロファイルを
示す図。
【図4】本発明の半導体素子の実施例を示すVCDの断
面図。
【図5】従来のZnドープVCD用GaAsエピタキシ
ャルウェハの構造を示す断面図。
【符号の説明】
1 n+ 型GaAs基板 2 Siドープn型GaAs層 4 Cドープp+ 型GaAs層 5 Al電極(ショットキー電極) 6 AuGeNi電極(オーミック電極)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】n+ 型GaAs基板上に、キャリア濃度が
    厚さ方向に変化しているn型GaAs層と、高濃度のp
    + 型GaAs層とを順次積層した可変容量ダイオード用
    の化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、上記p
    + 型GaAs層中のアクセプタを炭素としたことを特徴
    とする化合物半導体エピタキシャルウェハ。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の化合物半導体エピタキシ
    ャルウェハにおいて、上記p+ 型GaAs層側にショッ
    トキー電極を、n+ 型GaAs基板側にオーミック電極
    をそれぞれ設けたことを特徴とする半導体素子。
JP22768994A 1994-09-22 1994-09-22 化合物半導体エピタキシャルウェハ及び半導体素子 Pending JPH0897442A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT516653A1 (de) * 2015-01-09 2016-07-15 Hans Höllwart - Forschungszentrum Für Integrales Bauwesen Ag Verfahren zur Ausbildung von Ecken in Profilen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT516653A1 (de) * 2015-01-09 2016-07-15 Hans Höllwart - Forschungszentrum Für Integrales Bauwesen Ag Verfahren zur Ausbildung von Ecken in Profilen

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