JPS632890A - 砒化ガリウムの分子線エピタキシヤル成長方法 - Google Patents
砒化ガリウムの分子線エピタキシヤル成長方法Info
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- JPS632890A JPS632890A JP14539186A JP14539186A JPS632890A JP S632890 A JPS632890 A JP S632890A JP 14539186 A JP14539186 A JP 14539186A JP 14539186 A JP14539186 A JP 14539186A JP S632890 A JPS632890 A JP S632890A
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- gallium arsenide
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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〕
本発明は砒化ガリウム（ＧａＡｓ）の分子線エピタキシ
ャル成長方法に関し、特に所望のキャリヤ濃度分布を有
するガンダイオード用エピタキシャル結晶を再現性よく
得るための分子線エピタキシャル成長方法に関する。
ャル成長方法に関し、特に所望のキャリヤ濃度分布を有
するガンダイオード用エピタキシャル結晶を再現性よく
得るための分子線エピタキシャル成長方法に関する。
ガンダイオード用結晶では高キャリヤ濃度を有するＧａ
Ａｓ基板上に低キャリヤ濃度の能動層が形成されるが、
デバイス特性上能動層と基板との界面のキャリヤ濃度分
布が極めて重要でおる。すなわち能動層と基板との界面
のキャリヤ濃度分布を示した第４図において、Ｓ線入で
示すように能動層から基板へ向けて濃度の変化が急峻な
場合、ドメインが消滅する部分に電界集中が起こシブバ
イスが破壊される。逆に第４図の曲線Ｃで示すように能
動層から基板へ向けて濃度変化が緩やかであると、能動
層の厚さが不正確となり、また直列抵抗が増大して出力
が低下する。従って能動層と基板との界面のキャリヤ濃
度分布は、第４図の曲線Ｂで示すような最適値とする必
要があり、そのためには正確にキャリヤ濃度分布を制御
し得る結晶成長技術が不可欠である。
Ａｓ基板上に低キャリヤ濃度の能動層が形成されるが、
デバイス特性上能動層と基板との界面のキャリヤ濃度分
布が極めて重要でおる。すなわち能動層と基板との界面
のキャリヤ濃度分布を示した第４図において、Ｓ線入で
示すように能動層から基板へ向けて濃度の変化が急峻な
場合、ドメインが消滅する部分に電界集中が起こシブバ
イスが破壊される。逆に第４図の曲線Ｃで示すように能
動層から基板へ向けて濃度変化が緩やかであると、能動
層の厚さが不正確となり、また直列抵抗が増大して出力
が低下する。従って能動層と基板との界面のキャリヤ濃
度分布は、第４図の曲線Ｂで示すような最適値とする必
要があり、そのためには正確にキャリヤ濃度分布を制御
し得る結晶成長技術が不可欠である。
エピタキシャル成長方式には各種あるが、分子線エピタ
キシャル成長法がキャリヤ濃度分布の制御性に最も優れ
ている。そして従来分子線エピタキシャル成長でのガン
ダイオード用結晶作製において、所望のキャリヤ濃度分
布とするために、能動層形成に用いるｎ型ドーパントで
あるシリコン（Ｓｉ）のるつぼの温度を成長初期に上げ
、頭次温度を下げるという方法が行われてきた。
キシャル成長法がキャリヤ濃度分布の制御性に最も優れ
ている。そして従来分子線エピタキシャル成長でのガン
ダイオード用結晶作製において、所望のキャリヤ濃度分
布とするために、能動層形成に用いるｎ型ドーパントで
あるシリコン（Ｓｉ）のるつぼの温度を成長初期に上げ
、頭次温度を下げるという方法が行われてきた。
しかしながら、上述した８ｉのるつぼ温度を変化させて
ドーピング量を変え、キャリヤ濃度分布を制御する方法
には次の問題があった。第５図はＳｉのるつぼ温度とエ
ピタキシャル結晶のキャリヤ濃度との関係を示したもの
であるが、図で明らかなようにるつほの温度が１１００
℃以下（キャリヤ濃度で約Ｉ Ｑ １＠ ｃｒＩＬ−３
以下）で直線性がなくなると同時に、濃度は温度変化に
敏感でなくなる。従ってガンダイオード用結晶の作製に
おたシ、能動層と基板との界面のキャリヤ濃度分布をＩ
ＱＨｃ！！Ｌ！付近のレベルで制御するためには、Ｓｉ
のるつぼ温度を約り０５０℃〜約９００℃と大きな範囲
にしかも微調整をしながら変化させることが必要でおる
が、これは極めて困難である。従って従来法ではキャリ
ヤ濃度介挿を正確に制御することはできず、再現性もひ
じょうに悪かった。
ドーピング量を変え、キャリヤ濃度分布を制御する方法
には次の問題があった。第５図はＳｉのるつぼ温度とエ
ピタキシャル結晶のキャリヤ濃度との関係を示したもの
であるが、図で明らかなようにるつほの温度が１１００
℃以下（キャリヤ濃度で約Ｉ Ｑ １＠ ｃｒＩＬ−３
以下）で直線性がなくなると同時に、濃度は温度変化に
敏感でなくなる。従ってガンダイオード用結晶の作製に
おたシ、能動層と基板との界面のキャリヤ濃度分布をＩ
ＱＨｃ！！Ｌ！付近のレベルで制御するためには、Ｓｉ
のるつぼ温度を約り０５０℃〜約９００℃と大きな範囲
にしかも微調整をしながら変化させることが必要でおる
が、これは極めて困難である。従って従来法ではキャリ
ヤ濃度介挿を正確に制御することはできず、再現性もひ
じょうに悪かった。
本発明に係るＧ ａ Ａ ｓの分子線エピタキシャル成
長方法は、高キャリヤ濃度を有するＧａＡｓ基板上に低
誕度に８ｉをドーピングしたＧａＡｓ結晶層を分子線エ
ピタキシャル成長させる場合において、ＡｓとＧａの分
子線強度比を成長初期に太きくシ、その後順次小さくし
て一定値とすることを特徴とする。
長方法は、高キャリヤ濃度を有するＧａＡｓ基板上に低
誕度に８ｉをドーピングしたＧａＡｓ結晶層を分子線エ
ピタキシャル成長させる場合において、ＡｓとＧａの分
子線強度比を成長初期に太きくシ、その後順次小さくし
て一定値とすることを特徴とする。
以下図に基づいて本発明を詳述する。
第１図は本発明による実施例を説明するための図であっ
て、分子線エピタキシャル成長装置の断面図であり、Ｇ
ａＡｓを成長する場合を示しである。
て、分子線エピタキシャル成長装置の断面図であり、Ｇ
ａＡｓを成長する場合を示しである。
ここで１は成長室、２〜４はるつぼ、５はＡｓ、５は８
ｉ、７はＧａ、ｇはＧａＡｓ基板、９は基板支持治具、
１０〜１３はヒーター、１４〜１６はシャッターである
。ソース物質のＧａ７とＡｓ５及びドーパントのＳｉ５
がそれぞれるつぼ２，３．４にチャージされ、ＧａＡｓ
基板８は基板支持治具９に設置され、成長室１は超高真
空に保たれている。エピタキシャルＧａＡｓ結晶の成長
は次のように行う。ＧａＡｓ基板８をヒーター１０で加
熱し、またるつぼ２゜４をそれぞれヒーター１１．１３
で加熱する。これによシンース物質のＧａ７とＡｓ ５
が加熱蒸発し、シャッター１４．１６を開けると分子線
が加熱されたＧａＡｓ基板８に飛来し、ＧａＡｓエピタ
キシャル成長層が形成される。この際ヒーター１２でる
つぼ３を加熱し、シャッター１５を開けるとＧａＡｓ基
板８に８ｉが飛来し、ＳｉがエピタキシャルＧａＡｓ結
晶中にドーピングされる。第２図は８１のるつぼ温度を
９００℃、Ｇａのるつぼ温度を１１００℃−定とし、Ａ
ｓのるつぼ温度を３１０，３２０，３３０，３４０℃と
変えた時のλＳとＧａの分子線強度比（Ｊ人Ｓ４／ＪＧ
ａ ）とエピタキシャルＧａＡｓ結晶のキャリヤ濃度と
の関係を示したものである。この図からＪ人ｓ４／ＪＧ
ａが大きい（すなわちＡｓのるつぼ温度が高い）程結晶
中への８ｉのドーピング量が増え、キャリヤ濃度が高く
なることがわかる。本発明はこのキャリヤ濃度のＪＡＲ
４／ Ｊｃ ａ依存性を利用してキャリヤ濃度分布の制
御を行うものである。
ｉ、７はＧａ、ｇはＧａＡｓ基板、９は基板支持治具、
１０〜１３はヒーター、１４〜１６はシャッターである
。ソース物質のＧａ７とＡｓ５及びドーパントのＳｉ５
がそれぞれるつぼ２，３．４にチャージされ、ＧａＡｓ
基板８は基板支持治具９に設置され、成長室１は超高真
空に保たれている。エピタキシャルＧａＡｓ結晶の成長
は次のように行う。ＧａＡｓ基板８をヒーター１０で加
熱し、またるつぼ２゜４をそれぞれヒーター１１．１３
で加熱する。これによシンース物質のＧａ７とＡｓ ５
が加熱蒸発し、シャッター１４．１６を開けると分子線
が加熱されたＧａＡｓ基板８に飛来し、ＧａＡｓエピタ
キシャル成長層が形成される。この際ヒーター１２でる
つぼ３を加熱し、シャッター１５を開けるとＧａＡｓ基
板８に８ｉが飛来し、ＳｉがエピタキシャルＧａＡｓ結
晶中にドーピングされる。第２図は８１のるつぼ温度を
９００℃、Ｇａのるつぼ温度を１１００℃−定とし、Ａ
ｓのるつぼ温度を３１０，３２０，３３０，３４０℃と
変えた時のλＳとＧａの分子線強度比（Ｊ人Ｓ４／ＪＧ
ａ ）とエピタキシャルＧａＡｓ結晶のキャリヤ濃度と
の関係を示したものである。この図からＪ人ｓ４／ＪＧ
ａが大きい（すなわちＡｓのるつぼ温度が高い）程結晶
中への８ｉのドーピング量が増え、キャリヤ濃度が高く
なることがわかる。本発明はこのキャリヤ濃度のＪＡＲ
４／ Ｊｃ ａ依存性を利用してキャリヤ濃度分布の制
御を行うものである。
以下に１０ＧＨｚ帯ガンダイオード用エピタキシヤルＧ
ａＡｓ結晶の作製を例にとシ、本発明を具体的に説明す
る。第１図において、Ｓｉドープのキャリヤ濃度約ＩＸ
ＩＱＩ”Ｃｍ−３のＧ ａ Ａ ｓ基板８を基板支持治
具９に設置して６００℃に加熱し、またＡｓのるつぼ２
を３４０℃、８ｉのるつぼ３を９００℃、Ｇａのるりぼ
４を１１００℃に加熱し、シャッター１４．１５．１６
を開けてエピタキシャル成長を開始する。この時約２μ
ｍ／分の成長速度となる。成成長開始後、Ａｓのるつぼ
温度を０．５℃／分の割合で降下させていき、４０分後
３２０℃となったところで一定温度に保持し、その後４
．５時間成長を行う。成長初期はＡｓのるつぼ温度が高
いのでＪＡＩ９４／ ＪＧａが大きく、従って第２図で
説明したようにキャリヤ濃度は高くなシ、成長時間と共
にＡｓのるつぼ温度降下によシＪＡ８４ ／ ＪＧｉが
小さくなるためキャリヤ濃度は低下し、基板から能動層
へ向けて所望のキャリヤ濃度分布となる。第３図は得ら
れたエピタキシャルＧ ａ Ａ ｓ結晶のキャリヤ濃度
分布を示す。能動層のキャリヤ１１度は７×１０”（ｍ
−３、厚さは約１０μｍ１能動層と基板との界面は所望
のキャリヤ濃度分布を有すＬＯＧ）ｉｚ帯ガンダイオー
ド用エピタキシャルＧａλＳ結晶が得られている。
ａＡｓ結晶の作製を例にとシ、本発明を具体的に説明す
る。第１図において、Ｓｉドープのキャリヤ濃度約ＩＸ
ＩＱＩ”Ｃｍ−３のＧ ａ Ａ ｓ基板８を基板支持治
具９に設置して６００℃に加熱し、またＡｓのるつぼ２
を３４０℃、８ｉのるつぼ３を９００℃、Ｇａのるりぼ
４を１１００℃に加熱し、シャッター１４．１５．１６
を開けてエピタキシャル成長を開始する。この時約２μ
ｍ／分の成長速度となる。成成長開始後、Ａｓのるつぼ
温度を０．５℃／分の割合で降下させていき、４０分後
３２０℃となったところで一定温度に保持し、その後４
．５時間成長を行う。成長初期はＡｓのるつぼ温度が高
いのでＪＡＩ９４／ ＪＧａが大きく、従って第２図で
説明したようにキャリヤ濃度は高くなシ、成長時間と共
にＡｓのるつぼ温度降下によシＪＡ８４ ／ ＪＧｉが
小さくなるためキャリヤ濃度は低下し、基板から能動層
へ向けて所望のキャリヤ濃度分布となる。第３図は得ら
れたエピタキシャルＧ ａ Ａ ｓ結晶のキャリヤ濃度
分布を示す。能動層のキャリヤ１１度は７×１０”（ｍ
−３、厚さは約１０μｍ１能動層と基板との界面は所望
のキャリヤ濃度分布を有すＬＯＧ）ｉｚ帯ガンダイオー
ド用エピタキシャルＧａλＳ結晶が得られている。
次に本発明の他の実施例を図面を用いて説明する。第１
図は本実施例を説明するための図であシ、図面の意味す
るところは前述した実施例１と全く同様なので図面の説
明は省略する。第１図において、テルル（Ｔｅ ）ドー
プのキャリヤ濃度的ｌＸｌ０”ｃｍ−ｓのＧａＡｓ基板
８を基板支持治具９に設置して６００℃に加熱し、また
Ａｓのるつぼ２を３３０℃。
図は本実施例を説明するための図であシ、図面の意味す
るところは前述した実施例１と全く同様なので図面の説
明は省略する。第１図において、テルル（Ｔｅ ）ドー
プのキャリヤ濃度的ｌＸｌ０”ｃｍ−ｓのＧａＡｓ基板
８を基板支持治具９に設置して６００℃に加熱し、また
Ａｓのるつぼ２を３３０℃。
Ｓｉのるつぼ３を９００℃、 Ｇａのるつぼ４を１１０
０℃に加熱し、シャッター１４．１５．１６を開けてエ
ピタキシャル成長を行う。成長開始後、Ａｓのるつぼ温
度を０，２５℃／分の割合で降下させていき、４０分後
３２０℃となったところで一定温度に保持し、その後４
．５時間成長を行う。本実施例ではＴｅドープのＧ ａ
Ａ ｓ基板を使用していため基板からエピタキシャル
成長層へのオートドーピングが大きく、従って実施例１
に比べて成長初期のＪＡ８４／ ＪＧａを小さく（すな
わちＡｓのるつぼ温度を低く）シである。これによシ、
実施例１で説明した第３図のキャリヤ濃度分布と同様の
ものが得られた。
０℃に加熱し、シャッター１４．１５．１６を開けてエ
ピタキシャル成長を行う。成長開始後、Ａｓのるつぼ温
度を０，２５℃／分の割合で降下させていき、４０分後
３２０℃となったところで一定温度に保持し、その後４
．５時間成長を行う。本実施例ではＴｅドープのＧ ａ
Ａ ｓ基板を使用していため基板からエピタキシャル
成長層へのオートドーピングが大きく、従って実施例１
に比べて成長初期のＪＡ８４／ ＪＧａを小さく（すな
わちＡｓのるつぼ温度を低く）シである。これによシ、
実施例１で説明した第３図のキャリヤ濃度分布と同様の
ものが得られた。
以上説明したように、本発明は高キャリヤ濃度のＧａＡ
ｓ基板上に低濃度にＳｉをドーピングしたＧａＡｓ結晶
層を分子線エピタキシャル成長させるにあたｐ、Ａｓと
Ｇａの分子線強度比を成長初期に大きくし、その後順次
小さくして一定値とすることによシ、所望のキャリヤ濃
度分布を有するガンダイオード用エピタキシャルＧａＡ
ｓ結晶を作成することができ、その効果は抜群であると
言える。
ｓ基板上に低濃度にＳｉをドーピングしたＧａＡｓ結晶
層を分子線エピタキシャル成長させるにあたｐ、Ａｓと
Ｇａの分子線強度比を成長初期に大きくし、その後順次
小さくして一定値とすることによシ、所望のキャリヤ濃
度分布を有するガンダイオード用エピタキシャルＧａＡ
ｓ結晶を作成することができ、その効果は抜群であると
言える。
第１図は本発明に係るＧａＡｓ分子線エピタキシャル成
長方法の実施例を説明するための図であって、装置の断
面図を示したものである。 図で１は成長室、２〜４はるつぼ、５はＡｓ。 ６は８ｉ、７はＧａ１ ｇはＧａＡｓ基板支持治具、１
０〜１３はヒーター、１４〜１６はシャッターでおる。 第２図はＳｉとＧａのるつぼ温度を一定とし、Ａｓのる
つぼ温度を変えた時のＡｓとＧａの分子線強度比（ＪＡ
８４／ Ｊａｎ ）とエピタキシャルＧａＡｓ結晶のキ
ャリヤ濃度との関係を示したものでおる。第３図は本発
明によって得られた１ＱＧＨｚ帯ガ／ダイオード用エピ
タキシヤルＧａＡｓ結晶のキャリヤ濃度分布を示す。第
４図はガンダイオード用エピタキシャルＧａＡｓ結晶の
能動層と基板との界面のキャリヤ濃度分布を説明するた
めの図である。第５図はＳｉのるつぼ温度とエピタキシ
キルＧａＡｓ結晶のキャリヤ濃度との関係を示したもの
である。 ！； Ａｓ ｒａ、ｙ３ ｔ−ター乙
７ン ／４〜／６ シャッター７
Ｇｔｚ 躬ｆ図 ｈ勾／ Ｊ（９゜ 第２図 キャリヤ祷り笥（Ｃい−３） 表面カッの月璃奮（ｔｔｍン 第４図 ｇ３／乃４、α−７少 椿５図
長方法の実施例を説明するための図であって、装置の断
面図を示したものである。 図で１は成長室、２〜４はるつぼ、５はＡｓ。 ６は８ｉ、７はＧａ１ ｇはＧａＡｓ基板支持治具、１
０〜１３はヒーター、１４〜１６はシャッターでおる。 第２図はＳｉとＧａのるつぼ温度を一定とし、Ａｓのる
つぼ温度を変えた時のＡｓとＧａの分子線強度比（ＪＡ
８４／ Ｊａｎ ）とエピタキシャルＧａＡｓ結晶のキ
ャリヤ濃度との関係を示したものでおる。第３図は本発
明によって得られた１ＱＧＨｚ帯ガ／ダイオード用エピ
タキシヤルＧａＡｓ結晶のキャリヤ濃度分布を示す。第
４図はガンダイオード用エピタキシャルＧａＡｓ結晶の
能動層と基板との界面のキャリヤ濃度分布を説明するた
めの図である。第５図はＳｉのるつぼ温度とエピタキシ
キルＧａＡｓ結晶のキャリヤ濃度との関係を示したもの
である。 ！； Ａｓ ｒａ、ｙ３ ｔ−ター乙
７ン ／４〜／６ シャッター７
Ｇｔｚ 躬ｆ図 ｈ勾／ Ｊ（９゜ 第２図 キャリヤ祷り笥（Ｃい−３） 表面カッの月璃奮（ｔｔｍン 第４図 ｇ３／乃４、α−７少 椿５図
Claims (1)
- 高キャリヤ濃度の砒化ガリウム基板上に低濃度にシリコ
ンをドーピングした砒化ガリウム結晶層を分子線エピタ
キシャル成長させる場合において、砒素とガリウムの分
子線強度比を成長初期に大きくし、その後順次小さくし
て一定値とすることを特徴とする砒化ガリウムの分子線
エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14539186A JPS632890A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 砒化ガリウムの分子線エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14539186A JPS632890A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 砒化ガリウムの分子線エピタキシヤル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS632890A true JPS632890A (ja) | 1988-01-07 |
Family
ID=15384170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14539186A Pending JPS632890A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 砒化ガリウムの分子線エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS632890A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0568982A (ja) * | 1991-04-26 | 1993-03-23 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 消石灰水溶液の製造方法および装置 |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP14539186A patent/JPS632890A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0568982A (ja) * | 1991-04-26 | 1993-03-23 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 消石灰水溶液の製造方法および装置 |
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