JP3230029B2 - Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体結晶成長方法 - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体結晶成長方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｓｉドープした成長層
を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法に関す
る。
を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、気相成長法によりＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体結晶にＳｉをドープする場合、その原料とし
ては室温で気体であるシラン（ＳｉＨ4 ）かジシラン
（Ｓｉ2Ｈ6 ）を用いるのが通常であった。しかし、そ
れには問題点が２点程ある。その第１は、安全性であ
り、第２は、高い分解温度である。
合物半導体結晶にＳｉをドープする場合、その原料とし
ては室温で気体であるシラン（ＳｉＨ4 ）かジシラン
（Ｓｉ2Ｈ6 ）を用いるのが通常であった。しかし、そ
れには問題点が２点程ある。その第１は、安全性であ
り、第２は、高い分解温度である。
【０００３】まず、第１の安全性の問題であるが、前記
原料は可燃性の圧縮高圧ガスとしてボンベに充填したも
のを用いているため、ボンベに欠陥があったり、操作ミ
ス等でガスが吹き出した場合、爆発的燃焼を起こし災害
につながることもある。そのため、１９９２年度からこ
のようなガスは特定高圧ガスとして高圧ガス取締り法で
規制されている。
原料は可燃性の圧縮高圧ガスとしてボンベに充填したも
のを用いているため、ボンベに欠陥があったり、操作ミ
ス等でガスが吹き出した場合、爆発的燃焼を起こし災害
につながることもある。そのため、１９９２年度からこ
のようなガスは特定高圧ガスとして高圧ガス取締り法で
規制されている。
【０００４】一方、よく似た性質をもつＶ族原料のアル
シン（ＡｓＨ3 ）とホスフィン（ＰＨ3 ）については、
毒性を有するという危険性があり、その代替原料の研究
が進んでいる。その代替原料として、ターシャリブチル
アルシン（Ｃ4 Ｈ9 ＡｓＨ2 ）やターシャリブチルホス
フィン（Ｃ4 Ｈ9 ＰＨ2 ）がある。
シン（ＡｓＨ3 ）とホスフィン（ＰＨ3 ）については、
毒性を有するという危険性があり、その代替原料の研究
が進んでいる。その代替原料として、ターシャリブチル
アルシン（Ｃ4 Ｈ9 ＡｓＨ2 ）やターシャリブチルホス
フィン（Ｃ4 Ｈ9 ＰＨ2 ）がある。
【０００５】しかし、それが実用化されても、前記のＳ
ｉ原料が高圧ガスである限り、対爆発を想定した安全対
策を施すことが必要であり、Ｖ族原料を安全な原料で代
替してもほとんど意味がない。
ｉ原料が高圧ガスである限り、対爆発を想定した安全対
策を施すことが必要であり、Ｖ族原料を安全な原料で代
替してもほとんど意味がない。
【０００６】次に、第２の分解温度の問題があるが、Ｓ
ｉ系の材料はＳｉ−Ｈの結合エネルギが高いため分解が
遅く、１０18ｃｍ-3以上の高濃度ドーピングを行う場
合、シランよりも分解温度の低いジシランが通常用いら
れる。ところが、基板が大口径化し成長炉が大型化する
に伴い、均一性向上のため、気相成長の圧力は低くなっ
ており、そのために、ジシランでもドーピング効率の成
長温度依存性が顕著になり、大口径基板上のドナー濃度
の均一性を向上させるのは極めて困難になってきた。
ｉ系の材料はＳｉ−Ｈの結合エネルギが高いため分解が
遅く、１０18ｃｍ-3以上の高濃度ドーピングを行う場
合、シランよりも分解温度の低いジシランが通常用いら
れる。ところが、基板が大口径化し成長炉が大型化する
に伴い、均一性向上のため、気相成長の圧力は低くなっ
ており、そのために、ジシランでもドーピング効率の成
長温度依存性が顕著になり、大口径基板上のドナー濃度
の均一性を向上させるのは極めて困難になってきた。
【０００７】その理由は、分解温度が高く、減圧で成長
すると表面分解反応律速となるからである。分解温度が
低い場合は、気相中での分解が顕著になり、拡散律速と
なり、ドナー濃度の均一性が得やすい。その一例がＩＩ
Ｉ族原料である。
すると表面分解反応律速となるからである。分解温度が
低い場合は、気相中での分解が顕著になり、拡散律速と
なり、ドナー濃度の均一性が得やすい。その一例がＩＩ
Ｉ族原料である。
【０００８】また、より微細なプロセスを可能にするた
め、成長層の最表面に高濃度、例えば１０19ｃｍ-3以上
にＳｉドープしたＩｎＧａＡｓを成長しノンアロイオー
ミック工程を可能にする試みが開始されているが、この
ようにすると、ＩｎＧａＡｓをＧａＡｓ基板上に成長す
る場合、格子不整合から白濁し、多結晶化する。
め、成長層の最表面に高濃度、例えば１０19ｃｍ-3以上
にＳｉドープしたＩｎＧａＡｓを成長しノンアロイオー
ミック工程を可能にする試みが開始されているが、この
ようにすると、ＩｎＧａＡｓをＧａＡｓ基板上に成長す
る場合、格子不整合から白濁し、多結晶化する。
【０００９】それを防ぐためには、成長温度を５００℃
以下にまで非常に低くすることが必要であることが最近
明らかになってきている。ところが、このような低温で
おいてはジシランを用いても分解しないため、反応管に
ジシランを超多量に導入しないと１０19ｃｍ-3以上のド
ープを達成できないという問題が生じていた。そのよう
に反応管に超多量のＳｉドープ原料を導入すると、Ｓｉ
ドープ原料が反応管内に付着して残存するため、反応管
のメモリ効果が不安要因となる。
以下にまで非常に低くすることが必要であることが最近
明らかになってきている。ところが、このような低温で
おいてはジシランを用いても分解しないため、反応管に
ジシランを超多量に導入しないと１０19ｃｍ-3以上のド
ープを達成できないという問題が生じていた。そのよう
に反応管に超多量のＳｉドープ原料を導入すると、Ｓｉ
ドープ原料が反応管内に付着して残存するため、反応管
のメモリ効果が不安要因となる。
【００１０】従来から、通常、Ｓｉドープ原料にはメモ
リ効果がないと報告されていたが、これはＳｉドープ原
料の使用量が少なかったためである。Ｓｉ元素のもつ本
来の蒸気圧等を考慮すると、Ｓｉドープ原料を多量に使
用する場合は、従来からメモリ効果があるとされていた
ＳｅやＺｎのドープ原料と同様にメモリ効果が発現する
可能性が高い。
リ効果がないと報告されていたが、これはＳｉドープ原
料の使用量が少なかったためである。Ｓｉ元素のもつ本
来の蒸気圧等を考慮すると、Ｓｉドープ原料を多量に使
用する場合は、従来からメモリ効果があるとされていた
ＳｅやＺｎのドープ原料と同様にメモリ効果が発現する
可能性が高い。
【００１１】前記２つの問題の解決策の一つとして、室
温で液体の材料である有機Ｓｉ材料であるテトラメチル
シランとヘキサメチルジシランが提案されている（特開
平３−２８０４１９号公報参照）。しかし、Ｓｉ系の材
料において、水素基をアルキル基で全部置き換えると逆
に分解エネルギが大きくなり、その結果、分解温度が高
くなり、シランよりも使い勝手が悪くなる。
温で液体の材料である有機Ｓｉ材料であるテトラメチル
シランとヘキサメチルジシランが提案されている（特開
平３−２８０４１９号公報参照）。しかし、Ｓｉ系の材
料において、水素基をアルキル基で全部置き換えると逆
に分解エネルギが大きくなり、その結果、分解温度が高
くなり、シランよりも使い勝手が悪くなる。
【００１２】その理由は、Ｖ族原料における水素化物と
アルキル化物との性質の違いによるものと考えられる。
また、このようにＳｉとＣの結合しかない材料を用いる
と、Ｃも結晶中のアクセプタサイトに混入しやすくなっ
てしまい、ドナー濃度を下げてしまうという問題もあっ
た。
アルキル化物との性質の違いによるものと考えられる。
また、このようにＳｉとＣの結合しかない材料を用いる
と、Ｃも結晶中のアクセプタサイトに混入しやすくなっ
てしまい、ドナー濃度を下げてしまうという問題もあっ
た。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】このように、可燃性の
特定ガスであるシランとジシランを用いる場合、圧縮し
てボンベに充填し使用するため、万一の時に大爆発を起
こす可能性があった。また、分解温度が高いため、大口
径基板上に成長する化合物半導体層へのＳｉドーピング
効率の均一性を向上することが難しかった。
特定ガスであるシランとジシランを用いる場合、圧縮し
てボンベに充填し使用するため、万一の時に大爆発を起
こす可能性があった。また、分解温度が高いため、大口
径基板上に成長する化合物半導体層へのＳｉドーピング
効率の均一性を向上することが難しかった。
【００１４】また、分解温度が高いため、低温で高濃度
ドーピングを実現するためには、多量のＳｉ原料を導入
しなければならず、そのために、反応管のＳｉ原料のメ
モリ効果が懸念されていた。また、シラン等の代替原料
として既に提案されているものは、逆に分解温度が非常
に高く、かつ、Ｓｉと同時にＣが混入しやすい構造を有
するため、代替原料として満足できるものではなかっ
た。
ドーピングを実現するためには、多量のＳｉ原料を導入
しなければならず、そのために、反応管のＳｉ原料のメ
モリ効果が懸念されていた。また、シラン等の代替原料
として既に提案されているものは、逆に分解温度が非常
に高く、かつ、Ｓｉと同時にＣが混入しやすい構造を有
するため、代替原料として満足できるものではなかっ
た。
【００１５】本発明は、シラン、ジシランの代替原料を
用い、安全に、かつ、分解温度を低くして、ドーピング
の均一性の向上と、Ｓｉの高濃度ドーピングを可能にす
るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法を提供するこ
とを目的とする。
用い、安全に、かつ、分解温度を低くして、ドーピング
の均一性の向上と、Ｓｉの高濃度ドーピングを可能にす
るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体結晶成長方法においては、ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体にＳｉドープを行う場合に、ドーパント
としてＳｉにアルキル基と水素基が結合している室温で
液体の材料を用いる工程を採用した。
Ｖ族化合物半導体結晶成長方法においては、ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体にＳｉドープを行う場合に、ドーパント
としてＳｉにアルキル基と水素基が結合している室温で
液体の材料を用いる工程を採用した。
【００１７】また、本発明の他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体結晶成長方法においては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体にＳｉドープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉが
分子内に２つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一
つには水素基が結合し、かつ、少なくとも他の一つのＳ
ｉにはアルキル基が結合している室温で液体の材料を用
いる工程を採用した。
導体結晶成長方法においては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体にＳｉドープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉが
分子内に２つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一
つには水素基が結合し、かつ、少なくとも他の一つのＳ
ｉにはアルキル基が結合している室温で液体の材料を用
いる工程を採用した。
【００１８】また、本発明の他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体結晶成長方法においては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体にＳｉドープを行う場合に、ドーパントとして、Ｒが
フェニル基で、ｍが１〜３の整数であるとき、一般式Ｓ
ｉＲ4-m Ｈm で表され、Ｓｉにフェニル基と水素基が共
に結合している室温で液体の材料を用いる工程を採用し
た。
導体結晶成長方法においては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体にＳｉドープを行う場合に、ドーパントとして、Ｒが
フェニル基で、ｍが１〜３の整数であるとき、一般式Ｓ
ｉＲ4-m Ｈm で表され、Ｓｉにフェニル基と水素基が共
に結合している室温で液体の材料を用いる工程を採用し
た。
【００１９】また、本発明の他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体結晶成長方法においては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体にＳｉドープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉが
分子内に２つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一
つには水素基が結合し、かつ、少なくとも他の一つのＳ
ｉにはフェニル基が結合している室温で液体の材料を用
いる工程を採用した。
導体結晶成長方法においては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体にＳｉドープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉが
分子内に２つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一
つには水素基が結合し、かつ、少なくとも他の一つのＳ
ｉにはフェニル基が結合している室温で液体の材料を用
いる工程を採用した。
【００２０】また、本発明の他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体結晶成長方法においては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体にＳｉドープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉに
有機アミノ基が結合している室温で液体の材料を用いる
工程を採用した。
導体結晶成長方法においては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体にＳｉドープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉに
有機アミノ基が結合している室温で液体の材料を用いる
工程を採用した。
【００２１】この場合、ドーパントとして、Ｒが有機ア
ミノ基で、ｍが１〜３の整数であるとき、一般式ＳｉＲ
4-m Ｈm で表され、有機アミノ基以外に水素基が結合し
ている材料を用いることができる。
ミノ基で、ｍが１〜３の整数であるとき、一般式ＳｉＲ
4-m Ｈm で表され、有機アミノ基以外に水素基が結合し
ている材料を用いることができる。
【００２２】また、本発明の他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体結晶成長方法においては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体にＳｉドープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉが
分子内に２つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一
つには有機アミノ基が結合している室温で液体の材料を
用いる工程を採用した。
導体結晶成長方法においては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体にＳｉドープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉが
分子内に２つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一
つには有機アミノ基が結合している室温で液体の材料を
用いる工程を採用した。
【００２３】これらの場合、Ｒ，Ｑ，Ｘが炭素数が１〜
１０のアルキル基または有機アミノ基、フェニル基で、
ｍが１〜３の整数、ｎが０〜２の整数で４−ｍ−ｎ＞０
であるとき、一般式ＳｉＲ4-m-n Ｑn Ｈm ，ＳｉＲＱＸ
Ｈで表される材料を用いることができる。
１０のアルキル基または有機アミノ基、フェニル基で、
ｍが１〜３の整数、ｎが０〜２の整数で４−ｍ−ｎ＞０
であるとき、一般式ＳｉＲ4-m-n Ｑn Ｈm ，ＳｉＲＱＸ
Ｈで表される材料を用いることができる。
【００２４】この場合、フェニルシラン（ＰｈＳｉ），
Ｃ6 Ｈ5 ＳｉＨ3 、（Ｃ6 Ｈ5 ）2ＳｉＨ2 ，（Ｃ6 Ｈ
5 ）3 ＳｉＨ、トリエチルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｓｉ
Ｈ〕、ジエチルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 〕、エ
チルジメチルシラン〔（Ｃ2Ｈ5 ）（ＣＨ3 ）2 Ｓｉ
Ｈ〕、ジエチルメチルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）2 （Ｃ
Ｈ3）ＳｉＨ〕、ターシャリブチルジメチルシラン〔Ｃ
4 Ｈ9 （ＣＨ3 ）2 ＳｉＨ〕、ジターシャリブチルメチ
ルシラン〔（Ｃ4 Ｈ9 ）2 （ＣＨ3 ）ＳｉＨ〕、テトラ
ジメチルアミノシラン〔（ＣＨ3 ）2 Ｎ）4 Ｓｉ〕、ド
リジメチルアミノシラン〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）3 Ｓｉ
Ｈ〕、ジジメチルアミノシラン〔（（ＣＨ3 ）2Ｎ）2
ＳｉＨ2 〕、メチルアミノシラン〔（ＣＨ3 ）2 ＮＳｉ
Ｈ3 〕を用いることができる。
Ｃ6 Ｈ5 ＳｉＨ3 、（Ｃ6 Ｈ5 ）2ＳｉＨ2 ，（Ｃ6 Ｈ
5 ）3 ＳｉＨ、トリエチルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｓｉ
Ｈ〕、ジエチルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 〕、エ
チルジメチルシラン〔（Ｃ2Ｈ5 ）（ＣＨ3 ）2 Ｓｉ
Ｈ〕、ジエチルメチルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）2 （Ｃ
Ｈ3）ＳｉＨ〕、ターシャリブチルジメチルシラン〔Ｃ
4 Ｈ9 （ＣＨ3 ）2 ＳｉＨ〕、ジターシャリブチルメチ
ルシラン〔（Ｃ4 Ｈ9 ）2 （ＣＨ3 ）ＳｉＨ〕、テトラ
ジメチルアミノシラン〔（ＣＨ3 ）2 Ｎ）4 Ｓｉ〕、ド
リジメチルアミノシラン〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）3 Ｓｉ
Ｈ〕、ジジメチルアミノシラン〔（（ＣＨ3 ）2Ｎ）2
ＳｉＨ2 〕、メチルアミノシラン〔（ＣＨ3 ）2 ＮＳｉ
Ｈ3 〕を用いることができる。
【００２５】これらの場合、Ｒが炭素数が１〜１０のア
ルキル基または有機アミノ基、フェニル基で、ｍが１〜
３の整数、ｎが０〜２の整数で（ｎ，ｍ）≠（０，
０），（３，３）であるとき、一般式Ｓｉ2 （Ｒ3-m Ｈ
m ）（Ｒ3-n Ｈn ）で表される材料を用いることができ
る。
ルキル基または有機アミノ基、フェニル基で、ｍが１〜
３の整数、ｎが０〜２の整数で（ｎ，ｍ）≠（０，
０），（３，３）であるとき、一般式Ｓｉ2 （Ｒ3-m Ｈ
m ）（Ｒ3-n Ｈn ）で表される材料を用いることができ
る。
【００２６】この場合、テトラエチルジシラン〔（Ｃ2
Ｈ5 ）4 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジエチルジシラン〔（Ｃ
2 Ｈ5 ）2 Ｓｉ2 Ｈ4 〕、ジエチルジメチルジシラン
〔（Ｃ2 Ｈ5）2 （ＣＨ3 ）2 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジターシ
ャリブチルジメチルジシラン〔（Ｃ4Ｈ9 ）2 （Ｃ
Ｈ3 ）2 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジターシャリブチルジシラン
〔（Ｃ4 Ｈ9）2 Ｓｉ2 Ｈ4 〕、テトラジメチルアミノ
ジシラン〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）4 Ｓｉ 2 Ｈ2 〕、ジメチ
ルアミノシラン〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）2 Ｓｉ2 Ｈ4 〕を
用いることができる。
Ｈ5 ）4 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジエチルジシラン〔（Ｃ
2 Ｈ5 ）2 Ｓｉ2 Ｈ4 〕、ジエチルジメチルジシラン
〔（Ｃ2 Ｈ5）2 （ＣＨ3 ）2 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジターシ
ャリブチルジメチルジシラン〔（Ｃ4Ｈ9 ）2 （Ｃ
Ｈ3 ）2 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジターシャリブチルジシラン
〔（Ｃ4 Ｈ9）2 Ｓｉ2 Ｈ4 〕、テトラジメチルアミノ
ジシラン〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）4 Ｓｉ 2 Ｈ2 〕、ジメチ
ルアミノシラン〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）2 Ｓｉ2 Ｈ4 〕を
用いることができる。
【００２７】これらの場合、Ｓｉドープする結晶成長層
を、ＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＡｌ
Ａｓ，ＩｎＧａＰ，ＩｎＰ，ＩｎＡｌＧａＰ，ＩｎＧａ
ＡｓＰとすることができる。
を、ＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＡｌ
Ａｓ，ＩｎＧａＰ，ＩｎＰ，ＩｎＡｌＧａＰ，ＩｎＧａ
ＡｓＰとすることができる。
【００２８】これらの場合、Ｖ族原料として、室温で液
体の有機Ｖ族を同時に使用することができる。
体の有機Ｖ族を同時に使用することができる。
【００２９】これらの場合、結晶成長法として有機金属
気相成長法、ガスソース分子成長法、クロライド気相成
長法を用いることができる。
気相成長法、ガスソース分子成長法、クロライド気相成
長法を用いることができる。
【００３０】
【作用】本発明においては、前記の安全性と分解温度の
問題を、Ｓｉドーパント原料として、室温で液体であ
り、Ｓｉにアルキル基と水素基が結合した材料、もしく
は、Ｓｉが分子内に２つ以上含まれ、そのＳｉのうち少
なくとも一つには水素基が結合し、かつ少なくとも一つ
のＳｉにはアルキル基が結合している材料、もしくは、
Ｓｉに有機アミノ基が結合した材料、もしくは、Ｓｉが
分子内に２つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一
つには有機アミノ基が結合している材料、もしくは、Ｓ
ｉにフェニル基と水素基が共に結合した材料、もしく
は、Ｓｉが分子内に２つ以上含まれ、そのＳｉのうち少
なくとも一つには水素基が結合し、かつ少なくとも一つ
のＳｉにはフェニル基が結合している材料を用いること
により解決する。
問題を、Ｓｉドーパント原料として、室温で液体であ
り、Ｓｉにアルキル基と水素基が結合した材料、もしく
は、Ｓｉが分子内に２つ以上含まれ、そのＳｉのうち少
なくとも一つには水素基が結合し、かつ少なくとも一つ
のＳｉにはアルキル基が結合している材料、もしくは、
Ｓｉに有機アミノ基が結合した材料、もしくは、Ｓｉが
分子内に２つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一
つには有機アミノ基が結合している材料、もしくは、Ｓ
ｉにフェニル基と水素基が共に結合した材料、もしく
は、Ｓｉが分子内に２つ以上含まれ、そのＳｉのうち少
なくとも一つには水素基が結合し、かつ少なくとも一つ
のＳｉにはフェニル基が結合している材料を用いること
により解決する。
【００３１】本発明においては、Ｓｉに結合している基
を水素基のみとかアルキル基のみとかにせず、その両者
の長所を最大限に生かす工夫をしている。すなわち、水
素基とアルキル基もしくは有機アミノ基もしくはフェニ
ル基を同時に分子内に含有するため、原子間の結合力が
その本来のものとは異なり、偏りを生じやすくなり、分
解温度が低下する。そして、水素基の還元作用によりＣ
の成長層への混入を防ぐことができる。
を水素基のみとかアルキル基のみとかにせず、その両者
の長所を最大限に生かす工夫をしている。すなわち、水
素基とアルキル基もしくは有機アミノ基もしくはフェニ
ル基を同時に分子内に含有するため、原子間の結合力が
その本来のものとは異なり、偏りを生じやすくなり、分
解温度が低下する。そして、水素基の還元作用によりＣ
の成長層への混入を防ぐことができる。
【００３２】また、Ｓｉに結合する元素がＮのみである
場合（有機アミノ基のみ）は、アルキル基の場合とは異
なりやはり分解温度が低下する。そして、ＣとＳｉの結
合がないため、Ｃの混入も懸念されない。したがって、
本発明によれば、気相中での分解量が増え、拡散律速の
理想的なドーピングが可能になり、低温での高濃度ドー
ピングも可能となり、また、プロセスのノンアロイ化に
よる高集積化も可能となる。
場合（有機アミノ基のみ）は、アルキル基の場合とは異
なりやはり分解温度が低下する。そして、ＣとＳｉの結
合がないため、Ｃの混入も懸念されない。したがって、
本発明によれば、気相中での分解量が増え、拡散律速の
理想的なドーピングが可能になり、低温での高濃度ドー
ピングも可能となり、また、プロセスのノンアロイ化に
よる高集積化も可能となる。
【００３３】また、このＳｉドーパント原料を有機Ｖ族
原料と同時に使用することにより、高圧ガスを用いるこ
となく、超安全な成長を実現することができ、Ｓｉ原料
の分解温度が有機Ｖ族原料との反応により低温化し、よ
り高性能化できる。
原料と同時に使用することにより、高圧ガスを用いるこ
となく、超安全な成長を実現することができ、Ｓｉ原料
の分解温度が有機Ｖ族原料との反応により低温化し、よ
り高性能化できる。
【００３４】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００３５】（第１実施例）この実施例のＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体結晶成長方法においては、減圧バレル型Ｍ
ＯＣＶＤ炉を用いてＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶を成
長した。成長条件は、次のとおりである。 １．成長圧力 ５０ｔｏｒｒ ２．基板 ＧａＡｓ ３．基板サイズ ３インチ ４．ＩＩＩ族原料 トリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩｎ） ５．Ｖ原料 アルシン、ホスフィン、ターシャ
リブチルアルシン（ＴＢＡ）、ターシャリブチルホスフ
ィン（ＴＢＰ） ６．Ｓｉ原料 フェニルシラン（ＰｈＳｉ），Ｃ
6 Ｈ5 ＳｉＨ3 、（Ｃ6Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 ，（Ｃ
6 Ｈ5 ）3 ＳｉＨ （注）ＰｈＳｉは水素ガスによるバブリングにより反応
炉へ供給した。ＰｈＳｉの蒸気圧は２０℃で３ｔｏｒｒ
である。
化合物半導体結晶成長方法においては、減圧バレル型Ｍ
ＯＣＶＤ炉を用いてＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶を成
長した。成長条件は、次のとおりである。 １．成長圧力 ５０ｔｏｒｒ ２．基板 ＧａＡｓ ３．基板サイズ ３インチ ４．ＩＩＩ族原料 トリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩｎ） ５．Ｖ原料 アルシン、ホスフィン、ターシャ
リブチルアルシン（ＴＢＡ）、ターシャリブチルホスフ
ィン（ＴＢＰ） ６．Ｓｉ原料 フェニルシラン（ＰｈＳｉ），Ｃ
6 Ｈ5 ＳｉＨ3 、（Ｃ6Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 ，（Ｃ
6 Ｈ5 ）3 ＳｉＨ （注）ＰｈＳｉは水素ガスによるバブリングにより反応
炉へ供給した。ＰｈＳｉの蒸気圧は２０℃で３ｔｏｒｒ
である。
【００３６】また、比較のために行った従来技術による
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法におていは、Ｓ
ｉ原料としてはジシランを用いた。なお、Ｓｉ原料とし
て、フェニルシラン（ＰｈＳｉ），Ｃ6 Ｈ5 ＳｉＨ3 、
（Ｃ6 Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 ，（Ｃ6 Ｈ5 ）3 ＳｉＨに代え
て、ジターシャリブチルメチルシラン〔（Ｃ4 Ｈ9 ）2
（ＣＨ3 ）ＳｉＨ〕（ＤｔＢＭＳｉ）を用いることもで
き、その結果はＰｈＳｉとほぼ同様であった。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法におていは、Ｓ
ｉ原料としてはジシランを用いた。なお、Ｓｉ原料とし
て、フェニルシラン（ＰｈＳｉ），Ｃ6 Ｈ5 ＳｉＨ3 、
（Ｃ6 Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 ，（Ｃ6 Ｈ5 ）3 ＳｉＨに代え
て、ジターシャリブチルメチルシラン〔（Ｃ4 Ｈ9 ）2
（ＣＨ3 ）ＳｉＨ〕（ＤｔＢＭＳｉ）を用いることもで
き、その結果はＰｈＳｉとほぼ同様であった。
【００３７】図１は、第１実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体結晶成長方法によって成長したＨＥＭＴ構造説明
図である。この図において、１はＧａＡｓ基板、２はｉ
−ＧａＡｓバッファ層、３はｉ−ＩｎＧａＡｓ電子走行
層、４はｎ−ＩｎＧａＰ電子供給層、５はｎ−ＧａＡｓ
キャップ層である。
半導体結晶成長方法によって成長したＨＥＭＴ構造説明
図である。この図において、１はＧａＡｓ基板、２はｉ
−ＧａＡｓバッファ層、３はｉ−ＩｎＧａＡｓ電子走行
層、４はｎ−ＩｎＧａＰ電子供給層、５はｎ−ＧａＡｓ
キャップ層である。
【００３８】この実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結
晶成長方法においては、ＧａＡｓ基板１の上に、ｉ−Ｇ
ａＡｓバッファ層２、ｉ−ＩｎＧａＡｓ電子走行層３、
ｎ−ＩｎＧａＰ電子供給層４、ｎ−ＧａＡｓキャップ層
５を成長したが、Ｓｉドープは、ｎ−ＩｎＧａＰ電子供
給層４とｎ−ＧａＡｓキャップ層５に適用した。
晶成長方法においては、ＧａＡｓ基板１の上に、ｉ−Ｇ
ａＡｓバッファ層２、ｉ−ＩｎＧａＡｓ電子走行層３、
ｎ−ＩｎＧａＰ電子供給層４、ｎ−ＧａＡｓキャップ層
５を成長したが、Ｓｉドープは、ｎ−ＩｎＧａＰ電子供
給層４とｎ−ＧａＡｓキャップ層５に適用した。
【００３９】図２は、第１実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体結晶成長方法におけるＧａＡｓのドーピング効率
の成長温度依存性説明図である。この図の横軸は成長温
度を示し、縦軸はドーピング効率を示しているが、この
図から、テトラメチルジシラン（ＴＭＳｉ）、シラン
（ＳｉＨ4 ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いた場合よ
りも、ＰｈＳｉを用いた場合の方がドーピング効率も高
く、ドーピング効率の成長温度依存性が小さいことがわ
かる。
半導体結晶成長方法におけるＧａＡｓのドーピング効率
の成長温度依存性説明図である。この図の横軸は成長温
度を示し、縦軸はドーピング効率を示しているが、この
図から、テトラメチルジシラン（ＴＭＳｉ）、シラン
（ＳｉＨ4 ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いた場合よ
りも、ＰｈＳｉを用いた場合の方がドーピング効率も高
く、ドーピング効率の成長温度依存性が小さいことがわ
かる。
【００４０】図３は、第１実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体結晶成長方法におけるＩｎＧａＰのドーピング効
率の成長温度依存性説明図である。この図の横軸は成長
温度を示し、縦軸はドーピング効率を示しているが、こ
の図から、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いた場合より
も、ＰｈＳｉを用いた場合の方がドーピング効率も高
く、ドーピング効率の成長温度依存性が小さいことがわ
かる。
半導体結晶成長方法におけるＩｎＧａＰのドーピング効
率の成長温度依存性説明図である。この図の横軸は成長
温度を示し、縦軸はドーピング効率を示しているが、こ
の図から、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いた場合より
も、ＰｈＳｉを用いた場合の方がドーピング効率も高
く、ドーピング効率の成長温度依存性が小さいことがわ
かる。
【００４１】図４は、第１実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体結晶成長方法におけるＩｎＧａＰにおけるドーピ
ング量の基板面内分布説明図である。この図の横軸は基
板内位置を示し、縦軸は中心値で規格化されたドナー濃
度を示しているが、この図から、ジシラン（Ｓｉ
2 Ｈ6 ）を用いた場合よりも、ＰｈＳｉを用いた場合の
方がドナー濃度分布が、特に、基板の端部において改善
する効果があることがわかる。これは、ＰｈＳｉが拡散
律速でドーピングしているためと考えられる。別途、成
長後のＩｎＧａＰの表面をＳＩＭＳによって評価した結
果、Ｃの混入も見られなかった。
半導体結晶成長方法におけるＩｎＧａＰにおけるドーピ
ング量の基板面内分布説明図である。この図の横軸は基
板内位置を示し、縦軸は中心値で規格化されたドナー濃
度を示しているが、この図から、ジシラン（Ｓｉ
2 Ｈ6 ）を用いた場合よりも、ＰｈＳｉを用いた場合の
方がドナー濃度分布が、特に、基板の端部において改善
する効果があることがわかる。これは、ＰｈＳｉが拡散
律速でドーピングしているためと考えられる。別途、成
長後のＩｎＧａＰの表面をＳＩＭＳによって評価した結
果、Ｃの混入も見られなかった。
【００４２】図５は、第１実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体結晶成長方法においてＶ族元素として有機原料を
用いた場合のＧａＡｓのドーピング効率の成長温度依存
性説明図である。この図の横軸は成長温度を示し、縦軸
はドーピング効率を示しているが、この図から、Ｖ族原
料として、ＰｈＳｉとアルシン（ＡｓＨ3 ）を用いた場
合より、ＰｈＳｉと有機Ｖ族であるターシャリブチルア
ルシン（ＴＢＡ）を使用した場合の方がドーピング効率
が高くなっていることがわかる。
半導体結晶成長方法においてＶ族元素として有機原料を
用いた場合のＧａＡｓのドーピング効率の成長温度依存
性説明図である。この図の横軸は成長温度を示し、縦軸
はドーピング効率を示しているが、この図から、Ｖ族原
料として、ＰｈＳｉとアルシン（ＡｓＨ3 ）を用いた場
合より、ＰｈＳｉと有機Ｖ族であるターシャリブチルア
ルシン（ＴＢＡ）を使用した場合の方がドーピング効率
が高くなっていることがわかる。
【００４３】（第２実施例）図６は、第２実施例のＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法によって成長したＨ
ＥＭＴ構造説明図である。この図において、１１はＧａ
Ａｓ基板、１２はｉ−ＧａＡｓバッファ層、１３はｉ−
ＩｎＧａＡｓ電子走行層、１４はｎ−ＩｎＧａＰ電子供
給層、１５はｎ−ＧａＡｓキャップ層、１６はｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓキャップ層である。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法によって成長したＨ
ＥＭＴ構造説明図である。この図において、１１はＧａ
Ａｓ基板、１２はｉ−ＧａＡｓバッファ層、１３はｉ−
ＩｎＧａＡｓ電子走行層、１４はｎ−ＩｎＧａＰ電子供
給層、１５はｎ−ＧａＡｓキャップ層、１６はｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓキャップ層である。
【００４４】この実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結
晶成長方法においては、ＧａＡｓ基板１１の上に、ｉ−
ＧａＡｓバッファ層１２、ｉ−ＩｎＧａＡｓ電子走行層
１３、ｎ−ＩｎＧａＰ電子供給層１４、ｎ−ＧａＡｓキ
ャップ層１５、ｎ−ＩｎＧａＡｓキャップ層１６を成長
したが、Ｓｉドープは、ｎ−ＩｎＧａＰ電子供給層１４
とｎ−ＧａＡｓキャップ層１５、ｎ−ＩｎＧａＡｓキャ
ップ層１６に適用している。
晶成長方法においては、ＧａＡｓ基板１１の上に、ｉ−
ＧａＡｓバッファ層１２、ｉ−ＩｎＧａＡｓ電子走行層
１３、ｎ−ＩｎＧａＰ電子供給層１４、ｎ−ＧａＡｓキ
ャップ層１５、ｎ−ＩｎＧａＡｓキャップ層１６を成長
したが、Ｓｉドープは、ｎ−ＩｎＧａＰ電子供給層１４
とｎ−ＧａＡｓキャップ層１５、ｎ−ＩｎＧａＡｓキャ
ップ層１６に適用している。
【００４５】この実施例においては、ノンアロイオーミ
ックコンタクト層の形成を目的として、ｎ−ＧａＡｓキ
ャップ層１５の上にｎ−ＩｎＧａＡｓキャップ層（Ｉｎ
0.5Ｇａ0.5 Ａｓ）１６を形成した。ｎ−ＩｎＧａＡｓ
キャップ層１６としてＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓを用いる理
由はと、Ｉｎが入るとオーミック電極を形成し易いこと
が知られているが、すべてＩｎにしてＩｎＡｓにする
と、ＧａＡｓと格子定数が違いすぎて不安定になるた
め、オーミック性と格子定数の整合性を兼ね備える組成
にするためである。成長温度は４５０℃とした。
ックコンタクト層の形成を目的として、ｎ−ＧａＡｓキ
ャップ層１５の上にｎ−ＩｎＧａＡｓキャップ層（Ｉｎ
0.5Ｇａ0.5 Ａｓ）１６を形成した。ｎ−ＩｎＧａＡｓ
キャップ層１６としてＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓを用いる理
由はと、Ｉｎが入るとオーミック電極を形成し易いこと
が知られているが、すべてＩｎにしてＩｎＡｓにする
と、ＧａＡｓと格子定数が違いすぎて不安定になるた
め、オーミック性と格子定数の整合性を兼ね備える組成
にするためである。成長温度は４５０℃とした。
【００４６】図７は、第２実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体結晶成長方法におけるＩｎＧａＡｓのＳｉ原料に
よるドーピング効率の比較説明図である。この図の横軸
は成長温度を示し、縦軸はドーピング効率を示している
が、この図から、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いた場合
よりも、ＰｈＳｉを用いた場合の方がドーピング効率も
高く、ドーピング効率の成長温度依存性が小さいことが
わかる。定量的評価によると、ＰｈＳｉを用いた場合
は、容易に１０19ｃｍ-3以上のドナー濃度を達成できる
ことがわかった。
半導体結晶成長方法におけるＩｎＧａＡｓのＳｉ原料に
よるドーピング効率の比較説明図である。この図の横軸
は成長温度を示し、縦軸はドーピング効率を示している
が、この図から、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いた場合
よりも、ＰｈＳｉを用いた場合の方がドーピング効率も
高く、ドーピング効率の成長温度依存性が小さいことが
わかる。定量的評価によると、ＰｈＳｉを用いた場合
は、容易に１０19ｃｍ-3以上のドナー濃度を達成できる
ことがわかった。
【００４７】本発明は、前記の第１実施例、第２実施例
において説明した材料の他、下記の材料を用いる場合、
あるいは、下記の成長方法を用いる場合にも適用するこ
とができる。
において説明した材料の他、下記の材料を用いる場合、
あるいは、下記の成長方法を用いる場合にも適用するこ
とができる。
【００４８】（１）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉド
ープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉにアルキル基
と水素基が結合している室温で液体の材料を用いる場
合。
ープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉにアルキル基
と水素基が結合している室温で液体の材料を用いる場
合。
【００４９】（２）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉド
ープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉが分子内に２
つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一つには水素
基が結合し、かつ、少なくとも他の一つのＳｉにはアル
キル基が結合している室温で液体の材料を用いる場合。
ープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉが分子内に２
つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一つには水素
基が結合し、かつ、少なくとも他の一つのＳｉにはアル
キル基が結合している室温で液体の材料を用いる場合。
【００５０】（３）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉド
ープを行う場合に、ドーパントとして、Ｒがフェニル基
で、ｍが１〜３の整数である場合、一般式ＳｉＲ4-m Ｈ
m で表され、Ｓｉにフェニル基と水素基が共に結合して
いる室温で液体の材料を用いる場合。
ープを行う場合に、ドーパントとして、Ｒがフェニル基
で、ｍが１〜３の整数である場合、一般式ＳｉＲ4-m Ｈ
m で表され、Ｓｉにフェニル基と水素基が共に結合して
いる室温で液体の材料を用いる場合。
【００５１】（４）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉド
ープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉが分子内に２
つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一つには水素
基が結合し、かつ、少なくとも他の一つのＳｉにはフェ
ニル基が結合している室温で液体の材料を用いる場合。
ープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉが分子内に２
つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一つには水素
基が結合し、かつ、少なくとも他の一つのＳｉにはフェ
ニル基が結合している室温で液体の材料を用いる場合。
【００５２】（５）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉド
ープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉに有機アミノ
基が結合している室温で液体の材料を用いる場合。
ープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉに有機アミノ
基が結合している室温で液体の材料を用いる場合。
【００５３】（６）ドーパントとして、Ｒが有機アミノ
基で、ｍが１〜３の整数である場合に一般式ＳｉＲ4-m
Ｈm で表され、有機アミノ基以外に水素基が結合してい
る材料を用いる場合。
基で、ｍが１〜３の整数である場合に一般式ＳｉＲ4-m
Ｈm で表され、有機アミノ基以外に水素基が結合してい
る材料を用いる場合。
【００５４】（７）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉド
ープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉが分子内に２
つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一つには有機
アミノ基が結合している室温で液体の材料を用いる場
合。
ープを行う場合に、ドーパントとしてＳｉが分子内に２
つ以上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一つには有機
アミノ基が結合している室温で液体の材料を用いる場
合。
【００５５】（８）Ｒ，Ｑ，Ｘが炭素数が１〜１０のア
ルキル基または有機アミノ基、フェニル基で、ｍが１〜
３の整数、ｎが０〜２の整数で４−ｍ−ｎ＞０である場
合に、一般式ＳｉＲ4-m-n Ｑn Ｈm ，ＳｉＲＱＸＨで表
される材料を用いる場合。
ルキル基または有機アミノ基、フェニル基で、ｍが１〜
３の整数、ｎが０〜２の整数で４−ｍ−ｎ＞０である場
合に、一般式ＳｉＲ4-m-n Ｑn Ｈm ，ＳｉＲＱＸＨで表
される材料を用いる場合。
【００５６】（９）Ｒが炭素数が１〜１０のアルキル基
または有機アミノ基、フェニル基で、ｍが１〜３の整
数、ｎが０〜２の整数で（ｎ，ｍ）≠（０，０），
（３，３）である場合に、一般式Ｓｉ2 （Ｒ3-m Ｈm ）
（Ｒ3-n Ｈn ）で表される材料を用いる場合。
または有機アミノ基、フェニル基で、ｍが１〜３の整
数、ｎが０〜２の整数で（ｎ，ｍ）≠（０，０），
（３，３）である場合に、一般式Ｓｉ2 （Ｒ3-m Ｈm ）
（Ｒ3-n Ｈn ）で表される材料を用いる場合。
【００５７】（１０）フェニルシランＣ6 Ｈ5 Ｓｉ
Ｈ3 、（Ｃ6 Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 ，（Ｃ6 Ｈ 5 ）3 Ｓｉ
Ｈ、トリエチルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＳｉＨ〕、ジエ
チルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 〕、エチルジメチ
ルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）（ＣＨ3 ）2ＳｉＨ〕、ジエチ
ルメチルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）2 （ＣＨ3 ）ＳｉＨ〕、
ターシャリブチルジメチルシラン〔Ｃ4 Ｈ9 （ＣＨ3 ）
2 ＳｉＨ〕、ジターシャリブチルメチルシラン〔（Ｃ4
Ｈ9 ）2 （ＣＨ3 ）ＳｉＨ〕、テトラジメチルアミノシ
ラン〔（ＣＨ3 ）2 Ｎ）4 Ｓｉ〕、ドリジメチルアミノ
シラン〔（（ＣＨ3 ）2Ｎ）3 ＳｉＨ〕、ジジメチルア
ミノシラン〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）2 ＳｉＨ2 〕、メチル
アミノシラン〔（ＣＨ3 ）2 ＮＳｉＨ3 〕を用いる場
合。
Ｈ3 、（Ｃ6 Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 ，（Ｃ6 Ｈ 5 ）3 Ｓｉ
Ｈ、トリエチルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＳｉＨ〕、ジエ
チルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 〕、エチルジメチ
ルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）（ＣＨ3 ）2ＳｉＨ〕、ジエチ
ルメチルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）2 （ＣＨ3 ）ＳｉＨ〕、
ターシャリブチルジメチルシラン〔Ｃ4 Ｈ9 （ＣＨ3 ）
2 ＳｉＨ〕、ジターシャリブチルメチルシラン〔（Ｃ4
Ｈ9 ）2 （ＣＨ3 ）ＳｉＨ〕、テトラジメチルアミノシ
ラン〔（ＣＨ3 ）2 Ｎ）4 Ｓｉ〕、ドリジメチルアミノ
シラン〔（（ＣＨ3 ）2Ｎ）3 ＳｉＨ〕、ジジメチルア
ミノシラン〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）2 ＳｉＨ2 〕、メチル
アミノシラン〔（ＣＨ3 ）2 ＮＳｉＨ3 〕を用いる場
合。
【００５８】（１１）テトラエチルジシラン〔（Ｃ2 Ｈ
5 ）4 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジエチルジシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）
2 Ｓｉ2 Ｈ4 〕、ジエチルジメチルジシラン〔（Ｃ2 Ｈ
5 ）2（ＣＨ3 ）2 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジターシャリブチル
ジメチルジシラン〔（Ｃ4 Ｈ9）2 （ＣＨ3 ）2 Ｓｉ2
Ｈ2 〕、ジターシャリブチルジシラン〔（Ｃ4 Ｈ9 ）2
Ｓｉ2 Ｈ4 〕、テトラジメチルアミノジシラン〔（（Ｃ
Ｈ3 ）2 Ｎ）4 Ｓｉ2 Ｈ 2 〕、ジメチルアミノシラン
〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）2 Ｓｉ2 Ｈ4 〕を用いる場合。
5 ）4 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジエチルジシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）
2 Ｓｉ2 Ｈ4 〕、ジエチルジメチルジシラン〔（Ｃ2 Ｈ
5 ）2（ＣＨ3 ）2 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジターシャリブチル
ジメチルジシラン〔（Ｃ4 Ｈ9）2 （ＣＨ3 ）2 Ｓｉ2
Ｈ2 〕、ジターシャリブチルジシラン〔（Ｃ4 Ｈ9 ）2
Ｓｉ2 Ｈ4 〕、テトラジメチルアミノジシラン〔（（Ｃ
Ｈ3 ）2 Ｎ）4 Ｓｉ2 Ｈ 2 〕、ジメチルアミノシラン
〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）2 Ｓｉ2 Ｈ4 〕を用いる場合。
【００５９】（１２）Ｓｉドープする結晶成長層が、Ｇ
ａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＡｌＡｓ，
ＩｎＧａＰ，ＩｎＰ，ＩｎＡｌＧａＰ，ＩｎＧａＡｓＰ
である場合。
ａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＡｌＡｓ，
ＩｎＧａＰ，ＩｎＰ，ＩｎＡｌＧａＰ，ＩｎＧａＡｓＰ
である場合。
【００６０】（１３）結晶成長法として有機金属気相成
長法、ガスソース分子成長法（ガスソースＭＢＥ法、Ｃ
ＢＥ法）、クロライド気相成長法を用いる場合。
長法、ガスソース分子成長法（ガスソースＭＢＥ法、Ｃ
ＢＥ法）、クロライド気相成長法を用いる場合。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
Ｓｉ原料に水素基とアルキル基もしくは有機アミノ基も
しくはフェニル基を同時に分子内に含有する原料、もし
くは、有機アミノ基のみを含む原料を用いることによ
り、室温で液体であるため安全で、また、分解温度の低
い効果を発現させることができる。
Ｓｉ原料に水素基とアルキル基もしくは有機アミノ基も
しくはフェニル基を同時に分子内に含有する原料、もし
くは、有機アミノ基のみを含む原料を用いることによ
り、室温で液体であるため安全で、また、分解温度の低
い効果を発現させることができる。
【００６２】このため、従来と異なり、拡散律速による
ドーピングを可能とし、均一性向上と成長温度の低温化
を可能にする。したがって、基板の大口径化とノンアロ
イオーミックコンタクト層の成長が可能になり、ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体装置の性能向上に寄
与するところが大きい。
ドーピングを可能とし、均一性向上と成長温度の低温化
を可能にする。したがって、基板の大口径化とノンアロ
イオーミックコンタクト層の成長が可能になり、ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体装置の性能向上に寄
与するところが大きい。
【図１】第１実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成
長方法によって成長したＨＥＭＴ構造説明図である。
長方法によって成長したＨＥＭＴ構造説明図である。
【図２】第１実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成
長方法におけるＧａＡｓのドーピング効率の成長温度依
存性説明図である。
長方法におけるＧａＡｓのドーピング効率の成長温度依
存性説明図である。
【図３】第１実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成
長方法におけるＩｎＧａＰのドーピング効率の成長温度
依存性説明図である。
長方法におけるＩｎＧａＰのドーピング効率の成長温度
依存性説明図である。
【図４】第１実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成
長方法におけるＩｎＧａＰにおけるドーピング量の基板
面内分布説明図である。
長方法におけるＩｎＧａＰにおけるドーピング量の基板
面内分布説明図である。
【図５】第１実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成
長方法においてＶ族元素として有機原料を用いた場合の
ＧａＡｓのドーピング効率の成長温度依存性説明図であ
る。
長方法においてＶ族元素として有機原料を用いた場合の
ＧａＡｓのドーピング効率の成長温度依存性説明図であ
る。
【図６】第２実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成
長方法によって成長したＨＥＭＴ構造説明図である。
長方法によって成長したＨＥＭＴ構造説明図である。
【図７】第２実施例のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成
長方法におけるＩｎＧａＡｓのＳｉ原料によるドーピン
グ効率の比較説明図である。
長方法におけるＩｎＧａＡｓのＳｉ原料によるドーピン
グ効率の比較説明図である。
１ ＧａＡｓ基板 ２ ｉ−ＧａＡｓバッファ層 ３ ｉ−ＩｎＧａＡｓ電子走行層 ４ ｎ−ＩｎＧａＰ電子供給層 ５ ｎ−ＧａＡｓキャップ層 １１ ＧａＡｓ基板 １２ ｉ−ＧａＡｓバッファ層 １３ ｉ−ＩｎＧａＡｓ電子走行層 １４ ｎ−ＩｎＧａＰ電子供給層 １５ ｎ−ＧａＡｓキャップ層 １６ ｎ−ＩｎＧａＡｓキャップ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−51584（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−140400（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−30612（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−280419（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−359515（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−69197（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−281720（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−224922（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/338 H01L 29/778 H01L 29/812
Claims (14)
- 【請求項１】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉドープ
を行う場合に、ドーパントとしてＳｉにアルキル基と水
素基が結合している室温で液体の材料を用いることを特
徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法。 - 【請求項２】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉドープ
を行う場合に、ドーパントとしてＳｉが分子内に２つ以
上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一つには水素基が
結合し、かつ、少なくとも他の一つのＳｉにはアルキル
基が結合している室温で液体の材料を用いることを特徴
とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法。 - 【請求項３】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉドープ
を行う場合に、ドーパントとして、Ｒがフェニル基で、
ｍが１〜３の整数であるとき、一般式ＳｉＲ 4-m Ｈm で
表され、Ｓｉにフェニル基と水素基が共に結合している
室温で液体の材料を用いることを特徴とするＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体結晶成長方法。 - 【請求項４】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉドープ
を行う場合に、ドーパントとしてＳｉが分子内に２つ以
上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一つには水素基が
結合し、かつ、少なくとも他の一つのＳｉにはフェニル
基が結合している室温で液体の材料を用いることを特徴
とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法。 - 【請求項５】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉドープ
を行う場合に、ドーパントとしてＳｉに有機アミノ基が
結合している室温で液体の材料を用いることを特徴とす
るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法。 - 【請求項６】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉドープ
を行う場合に、ドーパントとして、Ｒが有機アミノ基
で、ｍが１〜３の整数であるとき、一般式ＳｉＲ4-m Ｈ
m で表され、有機アミノ基以外に水素基が結合している
材料を用いることを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体結晶成長方法。 - 【請求項７】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にＳｉドープ
を行う場合に、ドーパントとしてＳｉが分子内に２つ以
上含まれ、そのＳｉのうち少なくとも一つには有機アミ
ノ基が結合している室温で液体の材料を用いることを特
徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法。 - 【請求項８】 Ｒ，Ｑ，Ｘが炭素数が１〜１０のアルキ
ル基または有機アミノ基、フェニル基で、ｍが１〜３の
整数、ｎが０〜２の整数で４−ｍ−ｎ＞０であるとき、
一般式ＳｉＲ4-m-n Ｑn Ｈm ，ＳｉＲＱＸＨで表される
材料を用いることを特徴とする請求項１、請求項３、請
求項５のいずれか１項に記載されたＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体結晶成長方法。 - 【請求項９】 Ｒが炭素数が１〜１０のアルキル基また
は有機アミノ基、フェニル基で、ｍが１〜３の整数、ｎ
が０〜２の整数で（ｎ，ｍ）≠（０，０），（３，３）
であるとき、一般式Ｓｉ2 （Ｒ3-m Ｈm ）（Ｒ
3-n Ｈn ）で表される材料を用いることを特徴とする請
求項２、請求項４、請求項６のいずれか１項に記載され
たＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成長方法。 - 【請求項１０】 フェニルシランＣ6 Ｈ5 ＳｉＨ3 、
（Ｃ6 Ｈ5 ）2 ＳｉＨ 2 ，（Ｃ6 Ｈ5 ）3 ＳｉＨ、トリ
エチルシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＳｉＨ〕、ジエチルシラ
ン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 〕、エチルジメチルシラン
〔（Ｃ2 Ｈ5 ）（ＣＨ3 ）2 ＳｉＨ〕、ジエチルメチル
シラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）2 （ＣＨ3 ）ＳｉＨ〕、ターシャ
リブチルジメチルシラン〔Ｃ4 Ｈ9 （ＣＨ3 ）2 Ｓｉ
Ｈ〕、ジターシャリブチルメチルシラン〔（Ｃ4 Ｈ9 ）
2 （ＣＨ3 ）ＳｉＨ〕、テトラジメチルアミノシラン
〔（ＣＨ3 ）2 Ｎ）4 Ｓｉ〕、ドリジメチルアミノシラ
ン〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）3 ＳｉＨ〕、ジジメチルアミノ
シラン〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）2ＳｉＨ2 〕、メチルアミ
ノシラン〔（ＣＨ3 ）2 ＮＳｉＨ3 〕を用いることを特
徴とする請求項８に記載されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体結晶成長方法。 - 【請求項１１】 テトラエチルジシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）
4 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジエチルジシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｓ
ｉ2 Ｈ4 〕、ジエチルジメチルジシラン〔（Ｃ2 Ｈ5 ）
2 （ＣＨ3 ）2 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジターシャリブチルジメ
チルジシラン〔（Ｃ4 Ｈ9 ）2 （ＣＨ3 ）2 Ｓｉ
2 Ｈ2 〕、ジターシャリブチルジシラン〔（Ｃ4 Ｈ9 ）
2 Ｓｉ2 Ｈ4 〕、テトラジメチルアミノジシラン
〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）4 Ｓｉ2 Ｈ2 〕、ジメチルアミノ
シラン〔（（ＣＨ3 ）2 Ｎ）2 Ｓｉ2 Ｈ4 〕を用いるこ
とを特徴とする請求項９に記載されたＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体結晶成長方法。 - 【請求項１２】 Ｓｉドープする結晶成長層が、ＧａＡ
ｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＡｌＡｓ，Ｉｎ
ＧａＰ，ＩｎＰ，ＩｎＡｌＧａＰ，ＩｎＧａＡｓＰであ
ることを特徴とする請求項１から請求項１１までのいず
れか１項に記載されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶成
長方法。 - 【請求項１３】 Ｖ族原料として室温で液体の有機Ｖ族
を同時に使用することを特徴とする請求項１から請求項
１２までのいずれか１項に記載されたＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体結晶成長方法。 - 【請求項１４】 結晶成長法として有機金属気相成長
法、ガスソース分子成長法、クロライド気相成長法を用
いることを特徴とする請求項１から請求項１３までのい
ずれか１項に記載されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶
成長方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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