JPS6246975B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6246975B2 JPS6246975B2 JP53164799A JP16479978A JPS6246975B2 JP S6246975 B2 JPS6246975 B2 JP S6246975B2 JP 53164799 A JP53164799 A JP 53164799A JP 16479978 A JP16479978 A JP 16479978A JP S6246975 B2 JPS6246975 B2 JP S6246975B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature region
- temperature
- substrate
- region
- impurity concentration
- 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.)
- Expired
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、気相エピタキシヤル成長に関し特
に、急峻な不純物濃度分布を有する薄いエピタキ
シヤル層を成長するための気相成長方法及びその
気相成長装置に関する。
に、急峻な不純物濃度分布を有する薄いエピタキ
シヤル層を成長するための気相成長方法及びその
気相成長装置に関する。
一般にシヨツトキー接合型電界効果トランジス
タは、能動層の中でも基板との界面付近が主とし
て動作に関係するため該基板との界面付近の能動
層の結晶性が良いことまた不純物濃度分布が急峻
であることが要求され、さらにトランジスタの高
周波化に伴ない該能動層を薄くすることが要求さ
れている。このため気相エピタキシヤル成長法に
より基板に能動層結晶を成長させる場合、成長層
中への基板結晶性の悪い影響や成長初期の非定常
な反応ガスによる結晶の不完全性の影響を除くた
めに、基板と能動層結晶との間にバツフア層と呼
ばれる結晶層を介在させている。
タは、能動層の中でも基板との界面付近が主とし
て動作に関係するため該基板との界面付近の能動
層の結晶性が良いことまた不純物濃度分布が急峻
であることが要求され、さらにトランジスタの高
周波化に伴ない該能動層を薄くすることが要求さ
れている。このため気相エピタキシヤル成長法に
より基板に能動層結晶を成長させる場合、成長層
中への基板結晶性の悪い影響や成長初期の非定常
な反応ガスによる結晶の不完全性の影響を除くた
めに、基板と能動層結晶との間にバツフア層と呼
ばれる結晶層を介在させている。
例えばGaAs電界効果型トランジスタ用の基板
は、第１図に示すように半絶縁性GaAs基板１に
低不純物濃度の厚さ数μの高抵抗バツフア層２と
高不純物濃度の能動層３が形成されている。
は、第１図に示すように半絶縁性GaAs基板１に
低不純物濃度の厚さ数μの高抵抗バツフア層２と
高不純物濃度の能動層３が形成されている。
一般にこのような構造の基板を気相成長させる
には、反応管内が第２図ｂに示すような温度分布
を有する第２図ａに示すような成長装置を用いて
行なわれている。
には、反応管内が第２図ｂに示すような温度分布
を有する第２図ａに示すような成長装置を用いて
行なわれている。
すなわち、石英反応管２１の高温度領域Ａにガ
リウムソース２２を、低温度領域Ｂに基板結晶２
３を設置して、該石英反応管２１内に三塩化ヒ素
２４を窒素ガス等をキヤリアガス２５として導入
する。
リウムソース２２を、低温度領域Ｂに基板結晶２
３を設置して、該石英反応管２１内に三塩化ヒ素
２４を窒素ガス等をキヤリアガス２５として導入
する。
該石英反応管内の高温度領域Ａで、前記ガリウ
ムソース２２は、キヤリアガス２５によつて輸送
された三塩化ヒ素２４とが反応し、かつこれに同
伴され、ともに反応管内を進んで低温度領域Ｂの
基板２３上においてエピタキシヤル成長する。
ムソース２２は、キヤリアガス２５によつて輸送
された三塩化ヒ素２４とが反応し、かつこれに同
伴され、ともに反応管内を進んで低温度領域Ｂの
基板２３上においてエピタキシヤル成長する。
初めは、不純物源となるドーパントを反応管内
に導入するドーピングライン２６が閉められてい
るので、基板上２３には低不純物濃度の高抵抗バ
ツフア層が成長する。
に導入するドーピングライン２６が閉められてい
るので、基板上２３には低不純物濃度の高抵抗バ
ツフア層が成長する。
所定の厚さのバツフア層が成長した後、ドーピ
ングライン２６よりｎ型ドーパントとなる例えば
イオウ蒸気を含む窒素ガスを導入して、前記バツ
フア層上にｎ型能動層を成長する。
ングライン２６よりｎ型ドーパントとなる例えば
イオウ蒸気を含む窒素ガスを導入して、前記バツ
フア層上にｎ型能動層を成長する。
ところで、該ｎ型能動層を成長する際、ガスの
粘性等により反応管中の不純物濃度が一定になり
反応ガスが安定するには、ドーパント導入後一定
時間を要する。
粘性等により反応管中の不純物濃度が一定になり
反応ガスが安定するには、ドーパント導入後一定
時間を要する。
従つて、この一定時間内に成長したエピタキシ
ヤル成長層は不純物濃度がエピタキシヤル層表面
に向つて徐々に高くなり、第３図の不純物濃度分
布図に示すように、不純物濃度が1015cm-3から
1017cm-3まで変化するのに0.3μの厚さを要する。
ヤル成長層は不純物濃度がエピタキシヤル層表面
に向つて徐々に高くなり、第３図の不純物濃度分
布図に示すように、不純物濃度が1015cm-3から
1017cm-3まで変化するのに0.3μの厚さを要する。
第３図において横軸はエピタキシヤル層表面か
らの距離〔μｍ〕、縦軸は不純物濃度〔cm-3〕を示
す。
らの距離〔μｍ〕、縦軸は不純物濃度〔cm-3〕を示
す。
このような不純物濃度分布は、１μｍ以下の薄
い能動層に対して無視し得ない大きな影響を及ぼ
し、素子特性を悪化させる問題がある。
い能動層に対して無視し得ない大きな影響を及ぼ
し、素子特性を悪化させる問題がある。
本発明は、このような問題を解決しようとする
もので、反応管内の低温度領域が成長用基板設置
部の一定温度勾配を有する第１の温度領域と該第
１の温度領域の下流側に前記第１の温度領域の平
均温度より100℃以上低い温度の第２の温度領域
と、該第２の温度領域よりさらに下流側に前記第
１の温度領域と同じ温度分布を有する第３の温度
領域とから成るように温度を設定し、基板を前記
第１の温度領域に設置して第１のエピタキシヤル
層を成長し、次いで前記基板を前記第２の温度領
域を通り、前記第３の温度領域に移動してエピタ
キシヤル成長を中断させた後、反応ガス中に不純
物源を添加混合し、反応ガス流が安定した後、前
記基板を再び前記第１の温度領域に戻して第２の
エピタキシヤル層を成長することを特徴とする。
もので、反応管内の低温度領域が成長用基板設置
部の一定温度勾配を有する第１の温度領域と該第
１の温度領域の下流側に前記第１の温度領域の平
均温度より100℃以上低い温度の第２の温度領域
と、該第２の温度領域よりさらに下流側に前記第
１の温度領域と同じ温度分布を有する第３の温度
領域とから成るように温度を設定し、基板を前記
第１の温度領域に設置して第１のエピタキシヤル
層を成長し、次いで前記基板を前記第２の温度領
域を通り、前記第３の温度領域に移動してエピタ
キシヤル成長を中断させた後、反応ガス中に不純
物源を添加混合し、反応ガス流が安定した後、前
記基板を再び前記第１の温度領域に戻して第２の
エピタキシヤル層を成長することを特徴とする。
以下、本発明をGaAs電界効果型トランジスタ
用基板を一例とする実施例に基づいて詳細に説明
する。
用基板を一例とする実施例に基づいて詳細に説明
する。
本発明による気相成長装置を第４図ａに示す。
第４図ｂに本発明による気相成長装置の石英反応
管内の温度分布を示す。
第４図ｂに本発明による気相成長装置の石英反応
管内の温度分布を示す。
第４図ｂの温度分布図に示すように、本発明に
よる気相成長装置は従来の気相成長装置における
低温度領域の温度分布が３つの温度領域から成る
ことを特徴とするもので、基板設置部が730℃の
一定の温度勾配５℃／cmの第１の温度領域Ｃと該
第１の温度領域Ｃの平均温度730℃よりも100℃以
上温度が低い第２の温度領域Ｄと前記第１の温度
領域Ｃと同一の温度分布を有する第３の温度領域
Ｅとから成る。
よる気相成長装置は従来の気相成長装置における
低温度領域の温度分布が３つの温度領域から成る
ことを特徴とするもので、基板設置部が730℃の
一定の温度勾配５℃／cmの第１の温度領域Ｃと該
第１の温度領域Ｃの平均温度730℃よりも100℃以
上温度が低い第２の温度領域Ｄと前記第１の温度
領域Ｃと同一の温度分布を有する第３の温度領域
Ｅとから成る。
このような温度分布は加熱炉を複数の加熱領域
に分け、下流側の設定温度を低くする。
に分け、下流側の設定温度を低くする。
すなわち、上流側の加熱帯の温度を850℃下流
側の加熱帯の温度を500℃に設定して加熱すると
反応管内の温度分布は、730℃の第１の温度領域
Ｃ、約60℃の第２の温度領域Ｄ、73℃の第３の温
度領域Ｅが得られる。
側の加熱帯の温度を500℃に設定して加熱すると
反応管内の温度分布は、730℃の第１の温度領域
Ｃ、約60℃の第２の温度領域Ｄ、73℃の第３の温
度領域Ｅが得られる。
他の方法として、第１の温度領域Ｃの加熱帯と
第３の温度領域Ｅの加熱帯との間に全く加熱帯
（ヒーター）を設けない領域を形成するなどの手
段により容易に前記３つの温度領域を設定するこ
とができる。
第３の温度領域Ｅの加熱帯との間に全く加熱帯
（ヒーター）を設けない領域を形成するなどの手
段により容易に前記３つの温度領域を設定するこ
とができる。
上記の本発明による気相成長装置を用いて第１
の温度領域Ｃの730℃の温度領域にクロム不純物
が添加された半絶縁性のGaAs基板２３を設置し
て、先ず、全く不純物源を添加しない状態、すな
わちドーピングライン２６を閉じた状態で第１の
エピタキシヤル成長を行ない、不純物濃度１×
1014cm-3以下の高抵抗のバツフア層を約３μ程度
の厚さに前記半絶縁性GaAs基板２３上に成長す
る。
の温度領域Ｃの730℃の温度領域にクロム不純物
が添加された半絶縁性のGaAs基板２３を設置し
て、先ず、全く不純物源を添加しない状態、すな
わちドーピングライン２６を閉じた状態で第１の
エピタキシヤル成長を行ない、不純物濃度１×
1014cm-3以下の高抵抗のバツフア層を約３μ程度
の厚さに前記半絶縁性GaAs基板２３上に成長す
る。
次に前記基板２３を反応ガス流の下流側に約１
〜２cm／秒の速さで移動させて第３の温度領域Ｅ
に設置する。
〜２cm／秒の速さで移動させて第３の温度領域Ｅ
に設置する。
このように、前記基板２３を第３の温度領域Ｅ
に設置した状態で、ドーピングライン２６を開け
て不純物源となるイオウガスを導入し、反応ガス
中のイオウガスの濃度が一定濃度となり、安定し
た状態に達した後、再び前記基板２３を約１〜２
cm／秒程度の速さで、反応ガスの上流側へ移動さ
せて、前記第１の温度領域Ｃの730℃の温度領域
に設置する。このようにして基板２３を再び第１
の温度領域Ｃに設置すると不純物としてイオウが
添加された不純物温度１×1017cm-3程度のｎ型能
動層が成長する。このようにして成長された厚さ
0.5μ程度のｎ型エピタキシヤル成長層中の不純
物濃度分布は、第５図に示すように、不純物濃度
分布の1015cm-3程度から1017cm-3程度に変化する
領域の厚さが0.2μｍ程度と薄く、この程度の不
純物濃度の変化領域の厚さは、主としてバツフア
層と能動層との不純物濃度差による電子拡大散に
よるもので、従来の気相成長法に比較して能動層
の基板との界面付近の不純物濃度分布は非常に急
峻となつている。第５図において横軸はエピタキ
シヤル層の表面からの距離〔μｍ〕縦軸は不純物
濃度〔cm-3〕を示す。
に設置した状態で、ドーピングライン２６を開け
て不純物源となるイオウガスを導入し、反応ガス
中のイオウガスの濃度が一定濃度となり、安定し
た状態に達した後、再び前記基板２３を約１〜２
cm／秒程度の速さで、反応ガスの上流側へ移動さ
せて、前記第１の温度領域Ｃの730℃の温度領域
に設置する。このようにして基板２３を再び第１
の温度領域Ｃに設置すると不純物としてイオウが
添加された不純物温度１×1017cm-3程度のｎ型能
動層が成長する。このようにして成長された厚さ
0.5μ程度のｎ型エピタキシヤル成長層中の不純
物濃度分布は、第５図に示すように、不純物濃度
分布の1015cm-3程度から1017cm-3程度に変化する
領域の厚さが0.2μｍ程度と薄く、この程度の不
純物濃度の変化領域の厚さは、主としてバツフア
層と能動層との不純物濃度差による電子拡大散に
よるもので、従来の気相成長法に比較して能動層
の基板との界面付近の不純物濃度分布は非常に急
峻となつている。第５図において横軸はエピタキ
シヤル層の表面からの距離〔μｍ〕縦軸は不純物
濃度〔cm-3〕を示す。
これは基板を第３の温度領域Ｅに設置した状態
で、不純物添加時の非常な反応ガス流中の結晶成
長ソースを、第１の温度領域Ｃと第３の温度領域
Ｅの間に介在する低温度の第２の温度領域Ｄで析
出させることにより、基板上へエピタキシヤル成
長を中断して、反応ガスの非定常な状態における
不純物濃度分布の変化の影響を除去したためであ
る。
で、不純物添加時の非常な反応ガス流中の結晶成
長ソースを、第１の温度領域Ｃと第３の温度領域
Ｅの間に介在する低温度の第２の温度領域Ｄで析
出させることにより、基板上へエピタキシヤル成
長を中断して、反応ガスの非定常な状態における
不純物濃度分布の変化の影響を除去したためであ
る。
尚、基板の温度変化は、基板の移動速度を１〜
２cm／秒程度の速度で移動すればほとんど基板の
温度変化は認められず、エピタキシヤル成長に何
ら影響を与えることはなかつた。
２cm／秒程度の速度で移動すればほとんど基板の
温度変化は認められず、エピタキシヤル成長に何
ら影響を与えることはなかつた。
上述の如く本発明によれば、急峻な不純物濃度
分布を有する薄いエピタキシヤル層を成長するこ
とができる利点がある。従つて本発明によれば、
従来より高周波特性の優れたGaAs電界効果型ト
ランジスタが得られる。
分布を有する薄いエピタキシヤル層を成長するこ
とができる利点がある。従つて本発明によれば、
従来より高周波特性の優れたGaAs電界効果型ト
ランジスタが得られる。
第１図はGaAs電界効果型トランジスタ用結晶
基板の断面図、第２図は従来の気相成長装置及び
反応管内の温度分布、第３図は従来法による能動
層中の不純物濃度分布、第４図は本発明による気
相成長装置及び反応管内の温度分布、第５図は本
発明による能動層中の不純物温度分布を示す。 １……半絶縁性基板、２……バツフア層、３…
…能動層、２１……石英反応管、２２……ガリウ
ム・ソース、２３……半絶縁性基板、２４……三
塩化ヒ素、２５……キヤリア・ガス、２６……ド
ーピング・ライン、Ａ……高温度領域、Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ……低温度領域。
基板の断面図、第２図は従来の気相成長装置及び
反応管内の温度分布、第３図は従来法による能動
層中の不純物濃度分布、第４図は本発明による気
相成長装置及び反応管内の温度分布、第５図は本
発明による能動層中の不純物温度分布を示す。 １……半絶縁性基板、２……バツフア層、３…
…能動層、２１……石英反応管、２２……ガリウ
ム・ソース、２３……半絶縁性基板、２４……三
塩化ヒ素、２５……キヤリア・ガス、２６……ド
ーピング・ライン、Ａ……高温度領域、Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ……低温度領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 各反応ガスを高温度領域で混合し、該混合ガ
スを低温度領域に移送して基板上に結晶を析出さ
せる気相成長方法において、 前記低温度領域が成長用基板設置部の一定温度
勾配を有する第１の温度領域と該第１の温度領域
の下流側に前記第１の温度領域の平均温度より
100℃以上低い温度の第２の温度領域と、該第２
の温度領域よりさらに下流側に前記第１の温度領
域と同じ温度分布を有する第３の温度領域とから
成るように温度を設定し、 基板を前記第１の温度領域に設置して第１のエ
ピタキシヤル層を成長し、 次いで前記基板を前記第２の温度領域を通り、
前記第３の温度領域に移動してエピタキシヤル成
長を中断させた後、反応ガス中に不純物源を添加
混合し、反応ガス流が安定した後、 前記基板を再び前記第１の温度領域に戻して第
２のエピタキシヤル層を成長することを特徴とす
る気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16479978A JPS5591819A (en) | 1978-12-28 | 1978-12-28 | Vapor phase growth method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16479978A JPS5591819A (en) | 1978-12-28 | 1978-12-28 | Vapor phase growth method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5591819A JPS5591819A (en) | 1980-07-11 |
| JPS6246975B2 true JPS6246975B2 (ja) | 1987-10-06 |
Family
ID=15800146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16479978A Granted JPS5591819A (en) | 1978-12-28 | 1978-12-28 | Vapor phase growth method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5591819A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5775820U (ja) * | 1980-10-28 | 1982-05-11 | ||
| JPS5776827A (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-14 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5841657B2 (ja) * | 1976-09-09 | 1983-09-13 | 富士通株式会社 | 半導体結晶の気相成長装置 |
| JPS6048900B2 (ja) * | 1977-02-25 | 1985-10-30 | 沖電気工業株式会社 | 砒化ガリウムの結晶成長方法 |
-
1978
- 1978-12-28 JP JP16479978A patent/JPS5591819A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5591819A (en) | 1980-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4193835A (en) | Method for growing semiconductor crystal | |
| GB1151484A (en) | Epitaxial Growth of Germanium | |
| US3189494A (en) | Epitaxial crystal growth onto a stabilizing layer which prevents diffusion from the substrate | |
| US3635771A (en) | Method of depositing semiconductor material | |
| US4507169A (en) | Method and apparatus for vapor phase growth of a semiconductor | |
| US4419179A (en) | Method of vapor phase growth | |
| GB1473485A (en) | Method for growing crystals of iii-v compound semicon ductors | |
| US3290181A (en) | Method of producing pure semiconductor material by chemical transport reaction using h2s/h2 system | |
| US3397094A (en) | Method of changing the conductivity of vapor deposited gallium arsenide by the introduction of water into the vapor deposition atmosphere | |
| US3523046A (en) | Method of epitaxially depositing single-crystal layer and structure resulting therefrom | |
| JP3494467B2 (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
| US3563816A (en) | Method for the vapor growth of semiconductors | |
| US3900363A (en) | Method of making crystal | |
| JPS5986215A (ja) | ヒ化ガリウム結晶の気相成長方法 | |
| JP3106526B2 (ja) | 化合物半導体の成長方法 | |
| JPS6048900B2 (ja) | 砒化ガリウムの結晶成長方法 | |
| JPS63127530A (ja) | ヒ化ガリウムエピタキシヤル結晶の気相成長方法 | |
| JPH01301591A (ja) | ３−５化合物半導体へのｎ型ドーピング方法 | |
| JPS58194329A (ja) | ３−ｖ族混晶半導体の気相エピタキシヤル成長方法 | |
| RU2032960C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СТРУКТУР, СОДЕРЖАЩИХ СЛОИ ФОСФИДА ИНДИЯ И АРСЕНИДА-ФОСФИДА ИНДИЯ IN JnAsxP1-x | |
| JPH0572743B2 (ja) | ||
| FR2443742A1 (fr) | Perfectionnement apporte au procede pour la production de transistors bipolaires integres a tension elevee de rupture collecteur-emetteur et produit ainsi obtenu | |
| JPS5841799A (ja) | 結晶成長法 | |
| JPS6373615A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPH0296327A (ja) | 砒化ガリウムの気相成長方法 |