JPH04314328A - Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のド−ピング方法 - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のド−ピング方法Info
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- JPH04314328A JPH04314328A JP10647391A JP10647391A JPH04314328A JP H04314328 A JPH04314328 A JP H04314328A JP 10647391 A JP10647391 A JP 10647391A JP 10647391 A JP10647391 A JP 10647391A JP H04314328 A JPH04314328 A JP H04314328A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体のエピタキシャル成長層中におけるプレ―ナ―ド―
ピングに関する。
導体のエピタキシャル成長層中におけるプレ―ナ―ド―
ピングに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体のエピタキシャル成長層中へのド―ピング方法として
は、成長層全体にわたって均一なド―ピングを行う方法
と、成長中の一部に、しかも原子層単位でド―ピングを
行うプレ―ナ―ド―ピング方法が広く知られている。後
者の方法は、ド―パント層の厚さが十分に薄ければ、キ
ャリアはその周辺に局在し、二次元的な性質を有するた
め、物理的にも、また、応用上からも興味がもたれてい
る。この手法を用いて、チャネル−ゲ―ト間の短い、高
いトランシコンダクタンスを有し、しかも、高耐圧な電
界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が作製され、また、Ａｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ構造において、ＡｌＧａＡｓ
層中に、選択的にこのド―ピングを行い、１×１０１２
ｃｍ−２を越える高いシ−トキャリアを得ている。この
他、ノンアロイのオ―ミックコンタクトや、プレ―ナ―
ド−ピバリアダイオ−ド、ミキサ―ダイオ−ドなどへの
応用が報告されている。
体のエピタキシャル成長層中へのド―ピング方法として
は、成長層全体にわたって均一なド―ピングを行う方法
と、成長中の一部に、しかも原子層単位でド―ピングを
行うプレ―ナ―ド―ピング方法が広く知られている。後
者の方法は、ド―パント層の厚さが十分に薄ければ、キ
ャリアはその周辺に局在し、二次元的な性質を有するた
め、物理的にも、また、応用上からも興味がもたれてい
る。この手法を用いて、チャネル−ゲ―ト間の短い、高
いトランシコンダクタンスを有し、しかも、高耐圧な電
界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が作製され、また、Ａｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ構造において、ＡｌＧａＡｓ
層中に、選択的にこのド―ピングを行い、１×１０１２
ｃｍ−２を越える高いシ−トキャリアを得ている。この
他、ノンアロイのオ―ミックコンタクトや、プレ―ナ―
ド−ピバリアダイオ−ド、ミキサ―ダイオ−ドなどへの
応用が報告されている。
【０００３】このように大きな特徴を有しているプレ―
ナ―ド―ピング手法であるが、反面、一層程度の厚さの
中にド―パントを閉じ込めるために、高濃度にド―ピン
グを行おうとすると、材料によってはド―パントの活性
化が低下する現象が見られた。例えば、ＧａＡｓ中にＳ
ｅをド―パントとして、あるいはＩｎＰ中にＺｎをド―
パントとして一層のプレ―ナ―ド―ピングを行った場合
、１０１２ｃｍ−２程度が上限であり、これ以上にド―
ピングしてもＳｅあるいはＺｎは取り込まれるが、活性
化率は低下してキャリア濃度は逆に減少するという結果
となった。本発明はこのような従来の事情に対処してな
されたもので、種々の大きな特徴を有しているプレ―ナ
―ド―ピングにおいて、さらにキャリア濃度の増大を図
り、応用範囲をさらに拡大するために、従来にない新し
いプレ―ナ―ド―ピング方法を提供することを目的とし
ている。
ナ―ド―ピング手法であるが、反面、一層程度の厚さの
中にド―パントを閉じ込めるために、高濃度にド―ピン
グを行おうとすると、材料によってはド―パントの活性
化が低下する現象が見られた。例えば、ＧａＡｓ中にＳ
ｅをド―パントとして、あるいはＩｎＰ中にＺｎをド―
パントとして一層のプレ―ナ―ド―ピングを行った場合
、１０１２ｃｍ−２程度が上限であり、これ以上にド―
ピングしてもＳｅあるいはＺｎは取り込まれるが、活性
化率は低下してキャリア濃度は逆に減少するという結果
となった。本発明はこのような従来の事情に対処してな
されたもので、種々の大きな特徴を有しているプレ―ナ
―ド―ピングにおいて、さらにキャリア濃度の増大を図
り、応用範囲をさらに拡大するために、従来にない新し
いプレ―ナ―ド―ピング方法を提供することを目的とし
ている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１は、ＩｎＰ
以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の薄膜エピタキシャル
成長におけるプレ―ナ―ド―ピングにおいて、ド―ピン
グを行おうとする位置に、予めＩｎＰを、エピタキシャ
ル成長せしめる材料との格子不整合によるミスフィット
転位が生じない厚さ以下の膜厚で成長させ、その上にｎ
型ド―パントを供給させることでプレ―ナ―ド―ピング
層を形成することを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体のド―ピング方法である。本発明の第２は、ＩｎＰ以
外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の薄膜エピタキシャル成
長におけるプレ―ナ―ド―ピングにおいて、成長せしめ
る材料との格子不整合によるミスフィット転位が生じな
い厚さ以下の膜厚で成長させたＩｎＰエピタキシャル成
長層中に、プレ―ナ―ド―ピング層を形成することを特
徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のド―ピング方法で
ある。
以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の薄膜エピタキシャル
成長におけるプレ―ナ―ド―ピングにおいて、ド―ピン
グを行おうとする位置に、予めＩｎＰを、エピタキシャ
ル成長せしめる材料との格子不整合によるミスフィット
転位が生じない厚さ以下の膜厚で成長させ、その上にｎ
型ド―パントを供給させることでプレ―ナ―ド―ピング
層を形成することを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体のド―ピング方法である。本発明の第２は、ＩｎＰ以
外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の薄膜エピタキシャル成
長におけるプレ―ナ―ド―ピングにおいて、成長せしめ
る材料との格子不整合によるミスフィット転位が生じな
い厚さ以下の膜厚で成長させたＩｎＰエピタキシャル成
長層中に、プレ―ナ―ド―ピング層を形成することを特
徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のド―ピング方法で
ある。
【０００５】本発明の第３は、ＧａＡｓ以外のＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体の薄膜エピタキシャル成長におけるプ
レ―ナ―ド―ピングにおいて、ド―ピングを行おうとす
る位置に、予めＧａＡｓを、エピタキシャル成長せしめ
る材料との格子不整合によるミスフィット転位が生じな
い厚さ以下の膜厚で成長させ、その上にｐ型ド―パント
を供給させることでプレ―ナ―ド―ピング層を形成する
ことを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のド―ピン
グ方法である。本発明の第４は、ＧａＡｓ以外のＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の薄膜エピタキシャル成長における
プレ―ナ―ド―ピングにおいて、成長せしめる材料との
格子不整合によるミスフィット転位が生じない厚さ以下
の膜厚で成長させたＧａＡｓエピタキシャル成長層中に
、プレ―ナ―ド―ピング層を形成することを特徴とする
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のド―ピング方法である。
Ｖ族化合物半導体の薄膜エピタキシャル成長におけるプ
レ―ナ―ド―ピングにおいて、ド―ピングを行おうとす
る位置に、予めＧａＡｓを、エピタキシャル成長せしめ
る材料との格子不整合によるミスフィット転位が生じな
い厚さ以下の膜厚で成長させ、その上にｐ型ド―パント
を供給させることでプレ―ナ―ド―ピング層を形成する
ことを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のド―ピン
グ方法である。本発明の第４は、ＧａＡｓ以外のＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の薄膜エピタキシャル成長における
プレ―ナ―ド―ピングにおいて、成長せしめる材料との
格子不整合によるミスフィット転位が生じない厚さ以下
の膜厚で成長させたＧａＡｓエピタキシャル成長層中に
、プレ―ナ―ド―ピング層を形成することを特徴とする
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のド―ピング方法である。
【０００６】なお、上記第１および第２の発明によって
成長できる化合物半導体としては、ＧａＡｓ、ＧａＰ等
、ＩｎＰを除く二元化合物の他、三元、四元を含むＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体が挙げられる。また、ド―パント
としては、上記半導体材料中でｎ型となるＳｅ，Ｓ等の
ＶＩ族元素が適用できる。また、上記第３および第４の
発明によって成長できる化合物半導体としては、ＩｎＰ
、ＧａＰ等、ＧａＡｓを除く二元化合物の他、三元、四
元を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が挙げられる。また
、ド―パントとしては、上記半導体材料中でｐ型となる
Ｚｎ、Ｃｄ等のＩＩ族元素が適用できる。
成長できる化合物半導体としては、ＧａＡｓ、ＧａＰ等
、ＩｎＰを除く二元化合物の他、三元、四元を含むＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体が挙げられる。また、ド―パント
としては、上記半導体材料中でｎ型となるＳｅ，Ｓ等の
ＶＩ族元素が適用できる。また、上記第３および第４の
発明によって成長できる化合物半導体としては、ＩｎＰ
、ＧａＰ等、ＧａＡｓを除く二元化合物の他、三元、四
元を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が挙げられる。また
、ド―パントとしては、上記半導体材料中でｐ型となる
Ｚｎ、Ｃｄ等のＩＩ族元素が適用できる。
【０００７】
【作用】図１は第１の発明の方法で実施したＧａＡｓに
おけるプレ―ナ―ド―ピング構造を示したもので、この
構造はＧａＡｓ基板１１上に、エピタキシャル成長によ
りＧａＡｓ薄膜１２を成長させ、さらに、その上に数層
のＩｎＰ層１３を成長させた後、Ｓｅプレ―ナ―ド―ピ
ング層１４を形成し、最後に、ＧａＡｓ膜１５を再び成
長させた構造を有している。従来の方法では、この図の
ＩｎＰ層１３はなく、ＧａＡｓ膜上に直接プレ―ナ―ド
―ピング層の形成が行われている。本発明により導入し
たＩｎＰ層は、Ｓｅの活性化を向上させる働きを有して
おり、これにより、高濃度のプレ―ナ―ド―ピングが可
能となる。また、ＧａＡｓとＩｎＰは３．７４％の格子
不整合を有しているが、ＩｎＰ層の厚さが１０ｎｍ程度
までは転位の導入は見られず、コヒ―レントな成長が可
能である。従って、ＩｎＰの厚さはこの範囲で任意に選
ぶことができる。
おけるプレ―ナ―ド―ピング構造を示したもので、この
構造はＧａＡｓ基板１１上に、エピタキシャル成長によ
りＧａＡｓ薄膜１２を成長させ、さらに、その上に数層
のＩｎＰ層１３を成長させた後、Ｓｅプレ―ナ―ド―ピ
ング層１４を形成し、最後に、ＧａＡｓ膜１５を再び成
長させた構造を有している。従来の方法では、この図の
ＩｎＰ層１３はなく、ＧａＡｓ膜上に直接プレ―ナ―ド
―ピング層の形成が行われている。本発明により導入し
たＩｎＰ層は、Ｓｅの活性化を向上させる働きを有して
おり、これにより、高濃度のプレ―ナ―ド―ピングが可
能となる。また、ＧａＡｓとＩｎＰは３．７４％の格子
不整合を有しているが、ＩｎＰ層の厚さが１０ｎｍ程度
までは転位の導入は見られず、コヒ―レントな成長が可
能である。従って、ＩｎＰの厚さはこの範囲で任意に選
ぶことができる。
【０００８】図２は第２の発明の方法で実施したＧａＡ
ｓにおけるプレ―ナ―ド―ピング構造を示したもので、
この構造は、ＧａＡｓ基板２１上にエピタキシャル成長
によりＧａＡｓ薄膜２２を成長させ、その上に数層のＩ
ｎＰエピタキシャル層２３ａを成長させた後、Ｓｅプレ
―ナ―ド―ピング層２４を形成し、その後、再び数層の
ＩｎＰ層２３ｂを成長させたもので、プレ―ナ―ド―ピ
ング層２４を実質的にＩｎＰ層中に形成している。最後
に、ＧａＡｓ膜２５を再び所望の厚さに成長させる。本
発明により導入したＩｎＰ層は、Ｓｅの活性化を向上さ
せる働きを有しており、これにより、高濃度のプレ―ナ
―ド―ピングが可能となる。さらに、ＩｎＰはＧａＡｓ
に比較して、禁制帯幅が狭く、プレ―ナ―ド―ピング層
で発生したキャリアは、狭いＩｎＰ層内に閉じ込められ
、より急峻なキャリアプロファイルを得ることができる
。ＧａＡｓとＩｎＰは３．７４％の格子不整合を有して
いるが、ＩｎＰ層の厚さが１０ｎｍ程度までは転位の導
入は見られず、コヒ―レントな成長が可能である。従っ
て、ト―タルのＩｎＰの厚さはこの範囲で任意に選ぶこ
とができる。
ｓにおけるプレ―ナ―ド―ピング構造を示したもので、
この構造は、ＧａＡｓ基板２１上にエピタキシャル成長
によりＧａＡｓ薄膜２２を成長させ、その上に数層のＩ
ｎＰエピタキシャル層２３ａを成長させた後、Ｓｅプレ
―ナ―ド―ピング層２４を形成し、その後、再び数層の
ＩｎＰ層２３ｂを成長させたもので、プレ―ナ―ド―ピ
ング層２４を実質的にＩｎＰ層中に形成している。最後
に、ＧａＡｓ膜２５を再び所望の厚さに成長させる。本
発明により導入したＩｎＰ層は、Ｓｅの活性化を向上さ
せる働きを有しており、これにより、高濃度のプレ―ナ
―ド―ピングが可能となる。さらに、ＩｎＰはＧａＡｓ
に比較して、禁制帯幅が狭く、プレ―ナ―ド―ピング層
で発生したキャリアは、狭いＩｎＰ層内に閉じ込められ
、より急峻なキャリアプロファイルを得ることができる
。ＧａＡｓとＩｎＰは３．７４％の格子不整合を有して
いるが、ＩｎＰ層の厚さが１０ｎｍ程度までは転位の導
入は見られず、コヒ―レントな成長が可能である。従っ
て、ト―タルのＩｎＰの厚さはこの範囲で任意に選ぶこ
とができる。
【０００９】また、図３は本発明の方法で実施したＩｎ
Ｐにおけるプレ―ナ―ド―ピング構造を示したもので、
この構造は、ＩｎＰ基板３１上にエピタキシャル成長に
よりＩｎＰ薄膜３２を成長させ、さらにその上に数層の
ＧａＡｓエピタキシャル層３３を成長させた後、Ｚｎプ
レ―ナ―ド―ピング層３４を形成し、最後にＩｎＰ膜３
５を再び成長させた構造を有している。従来の方法では
、この図のＧａＡｓエピタキシャル層３３はなく、Ｉｎ
Ｐ膜上に直接プレ―ナ―ド―ピング層の形成が行われて
いる。本発明により導入したＧａＡｓ層は、Ｚｎの活性
化を向上させる働きを有しており、これにより、高濃度
のプレ―ナ―ド―ピングが可能となる。また、ＧａＡｓ
とＩｎＰは３．７４％の格子不整合を有しているが、Ｇ
ａＡｓ層の厚さが１０ｎｍ程度までは転位の導入は見ら
れず、コヒ―レントな成長が可能である。従って、Ｇａ
Ａｓの厚さはこの範囲で任意に選ぶことができる。
Ｐにおけるプレ―ナ―ド―ピング構造を示したもので、
この構造は、ＩｎＰ基板３１上にエピタキシャル成長に
よりＩｎＰ薄膜３２を成長させ、さらにその上に数層の
ＧａＡｓエピタキシャル層３３を成長させた後、Ｚｎプ
レ―ナ―ド―ピング層３４を形成し、最後にＩｎＰ膜３
５を再び成長させた構造を有している。従来の方法では
、この図のＧａＡｓエピタキシャル層３３はなく、Ｉｎ
Ｐ膜上に直接プレ―ナ―ド―ピング層の形成が行われて
いる。本発明により導入したＧａＡｓ層は、Ｚｎの活性
化を向上させる働きを有しており、これにより、高濃度
のプレ―ナ―ド―ピングが可能となる。また、ＧａＡｓ
とＩｎＰは３．７４％の格子不整合を有しているが、Ｇ
ａＡｓ層の厚さが１０ｎｍ程度までは転位の導入は見ら
れず、コヒ―レントな成長が可能である。従って、Ｇａ
Ａｓの厚さはこの範囲で任意に選ぶことができる。
【００１０】また、図４は本発明の方法で実施したＧａ
Ｐにおけるプレ―ナ―ド―ピング構造を示したもので、
この構造は、ＧａＰ基板４１上にエピタキシャル成長に
よりＧａＰ薄膜４２を成長させ、その上に数層のＧａＡ
ｓエピタキシャル層４３ａを成長させた後、Ｚｎプレ―
ナ―ド―ピング層４４を形成し、その後、再び数層のＧ
ａＡｓエピタキシャル層４３ｂを成長させたもので、プ
レ―ナ―ド―ピング層４４を実質的にＧａＡｓ層中に形
成している。最後に、ＧａＰ膜４５を再び所望の厚さに
成長させる。本発明により導入したＧａＡｓ層は、Ｚｎ
の活性化を向上させる働きを有しており、これにより、
高濃度のプレ―ナ―ド―ピングが可能となる。さらに、
ＧａＡｓはＧａＰに比較して、禁制帯幅が狭く、プレ―
ナ―ド―ピング層で発生したキャリアは、狭いＧａＡｓ
層内に閉じ込められ、より急峻なキャリアプロファイル
を得ることができる。ＧａＡｓとＧａＰは３．６７％の
格子不整合を有しているが、ＧａＡｓ層の厚さが１０ｎ
ｍ程度までは転位の導入は見られず、コヒ―レントな成
長が可能である。従って、ト―タルのＧａＡｓの厚さは
この範囲で任意に選ぶことができる。
Ｐにおけるプレ―ナ―ド―ピング構造を示したもので、
この構造は、ＧａＰ基板４１上にエピタキシャル成長に
よりＧａＰ薄膜４２を成長させ、その上に数層のＧａＡ
ｓエピタキシャル層４３ａを成長させた後、Ｚｎプレ―
ナ―ド―ピング層４４を形成し、その後、再び数層のＧ
ａＡｓエピタキシャル層４３ｂを成長させたもので、プ
レ―ナ―ド―ピング層４４を実質的にＧａＡｓ層中に形
成している。最後に、ＧａＰ膜４５を再び所望の厚さに
成長させる。本発明により導入したＧａＡｓ層は、Ｚｎ
の活性化を向上させる働きを有しており、これにより、
高濃度のプレ―ナ―ド―ピングが可能となる。さらに、
ＧａＡｓはＧａＰに比較して、禁制帯幅が狭く、プレ―
ナ―ド―ピング層で発生したキャリアは、狭いＧａＡｓ
層内に閉じ込められ、より急峻なキャリアプロファイル
を得ることができる。ＧａＡｓとＧａＰは３．６７％の
格子不整合を有しているが、ＧａＡｓ層の厚さが１０ｎ
ｍ程度までは転位の導入は見られず、コヒ―レントな成
長が可能である。従って、ト―タルのＧａＡｓの厚さは
この範囲で任意に選ぶことができる。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。 実施例１ ＧａＡｓエピタキシャル成長膜にプレ―ナ―ド―ピング
を施す場合に、本発明を適用した実施例について説明す
る。図５は本実施例に用いた成長装置の概略構成図で、
二成長室反応管を用いたハイドライド法気相成長装置で
ある。基板結晶５０としてＧａＡｓ（１００）を用いた
。基板結晶５０を上部反応管５１にセットした後、Ａｓ
Ｈ３を供給しながら４５０℃まで昇温した。その後、Ｇ
ａソ−スボ―ト５２上にＨＣｌを供給してＧａＣｌを発
生させ、基板結晶５０上にＧａＡｓエピタキシャル膜２
２の成長を行った。成長は水素気流中の常圧で行った。 所定の厚さに達したところで、ＨＣｌの供給を停止した
。その後、原子層エピタキシャル成長モ−ドで２層のＩ
ｎＰ層２３を成長した。この時の成長は、まず、基板ホ
ルダ５５を下部反応管５３に移動し、Ｉｎソ−スボ−ト
５４上にＨＣｌガスを供給してＩｎＣｌを発生させ、基
板表面をその雰囲気にさらした。次に、基板ホルダ５５
を移動して基板を上部反応管５１に移動して、ＰＨ３を
供給した。これで、１層のＩｎＰが成長する。このプロ
セスを二回繰り返すことで、ＩｎＰＡＬＥ層１３を成長
せしめる。次に、成長層の表面を、上部反応管５１中で
、Ｈ２Ｓｅ雰囲気にさらし、Ｓｅのド―ピングを行った
。この後、再びＧａＡｓ１５のエピタキシャル成長を行
った。この試料に対して、ホ―ル測定を行った結果、ｎ
型シ−トキャリア濃度として、１０１４ｃｍ−２台の高
濃度が得られた。なお、本実施例ではＧａＡｓについて
の適用例を示したが、この他にもＩｎＰを除く他の二元
化合物、三元、四元を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に
おけるプレ―ナ―ド―ピングにも適用できることは明ら
かである。また、ド―パントとして、本実施例ではＳｅ
を用いたが、その他のＶＩ族元素、例えばＳなどでも同
様な効果が期待される。さらに、本成長では、ハイドラ
イド気相成長、ＡＬＥ成長を用いたが、その他に、分子
線エピタキシャル成長法、有機金属熱分解法などでも実
施できることは言うまでもない。
ながら詳細に説明する。 実施例１ ＧａＡｓエピタキシャル成長膜にプレ―ナ―ド―ピング
を施す場合に、本発明を適用した実施例について説明す
る。図５は本実施例に用いた成長装置の概略構成図で、
二成長室反応管を用いたハイドライド法気相成長装置で
ある。基板結晶５０としてＧａＡｓ（１００）を用いた
。基板結晶５０を上部反応管５１にセットした後、Ａｓ
Ｈ３を供給しながら４５０℃まで昇温した。その後、Ｇ
ａソ−スボ―ト５２上にＨＣｌを供給してＧａＣｌを発
生させ、基板結晶５０上にＧａＡｓエピタキシャル膜２
２の成長を行った。成長は水素気流中の常圧で行った。 所定の厚さに達したところで、ＨＣｌの供給を停止した
。その後、原子層エピタキシャル成長モ−ドで２層のＩ
ｎＰ層２３を成長した。この時の成長は、まず、基板ホ
ルダ５５を下部反応管５３に移動し、Ｉｎソ−スボ−ト
５４上にＨＣｌガスを供給してＩｎＣｌを発生させ、基
板表面をその雰囲気にさらした。次に、基板ホルダ５５
を移動して基板を上部反応管５１に移動して、ＰＨ３を
供給した。これで、１層のＩｎＰが成長する。このプロ
セスを二回繰り返すことで、ＩｎＰＡＬＥ層１３を成長
せしめる。次に、成長層の表面を、上部反応管５１中で
、Ｈ２Ｓｅ雰囲気にさらし、Ｓｅのド―ピングを行った
。この後、再びＧａＡｓ１５のエピタキシャル成長を行
った。この試料に対して、ホ―ル測定を行った結果、ｎ
型シ−トキャリア濃度として、１０１４ｃｍ−２台の高
濃度が得られた。なお、本実施例ではＧａＡｓについて
の適用例を示したが、この他にもＩｎＰを除く他の二元
化合物、三元、四元を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に
おけるプレ―ナ―ド―ピングにも適用できることは明ら
かである。また、ド―パントとして、本実施例ではＳｅ
を用いたが、その他のＶＩ族元素、例えばＳなどでも同
様な効果が期待される。さらに、本成長では、ハイドラ
イド気相成長、ＡＬＥ成長を用いたが、その他に、分子
線エピタキシャル成長法、有機金属熱分解法などでも実
施できることは言うまでもない。
【００１２】実施例２
ＧａＡｓエピタキシャル成長膜にプレ―ナ―ド―ピング
を施す場合に、本発明を適用した実施例について説明す
る。用いた成長装置は実施例１と同様の二成長室反応管
を用いたハイドライド法気相成長装置である。基板結晶
５０としてＧａＡｓ（１００）を用いた。基板結晶５０
を上部反応管５１にセットした後、ＡｓＨ３を供給しな
がら４５０℃まで昇温した。その後、Ｇａソ−スボ―ト
５２上にＨＣｌを供給してＧａＣｌを発生させ、基板結
晶５０上にＧａＡｓエピタキシャル膜２２の成長を行っ
た。成長は水素気流中の常圧で行った。所定の厚さに達
したところで、ＨＣｌの供給を停止した。その後、原子
層エピタキシャル成長モ−ドで２層のＩｎＰ層２３ａを
成長した。この時の成長は、まず、基板ホルダ５５を下
部反応管５３に移動し、Ｉｎソ−スボ−ト５４上にＨＣ
ｌガスを供給してＩｎＣｌを発生させ、基板表面をその
雰囲気にさらした。次に、基板ホルダ５５を移動して基
板を上部反応管５１に移動し、ＰＨ３を供給した。これ
で、１層のＩｎＰが成長する。このプロセスを２回繰り
返すことで、ＩｎＰＡＬＥ層２３ａを成長せしめる。次
に、成長層の表面を、上部反応管５１中で、Ｈ２Ｓｅ雰
囲気にさらし、Ｓｅのド―ピングを行い、プレ―ナ―ド
―ピング層２４を形成した。この後、再び上部反応管５
１と下部反応管５３を使って前述のプロセスによりＩｎ
Ｐ層２３ｂを原子層エピタキシャル成長モ−ドで２層成
長させた。最後に、上部反応管５１に基板ホルダ５５を
固定してＧａＡｓ２５のエピタキシャル成長を行った。 この試料に対して、ホ―ル測定を行った結果、ｎ型シ−
トキャリア濃度として、１０１４ｃｍ−２台の高濃度が
得られた。さらに、Ｃ−Ｖ測定により成長層方向のキャ
リア濃度プロファイルを測定したところ、半値幅４ｎｍ
という非常に急峻なスペクトルが得られた。なお、本実
施例ではＧａＡｓについての適用例を示したが、この他
にもＩｎＰを除く他の二元化合物、三元、四元を含むＩ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体におけるプレ―ナ―ド―ピング
にも適用できることは明らかである。また、ド―パント
として、本実施例ではＳｅを用いたが、その他のＶＩ族
元素、例えばＳなどでも同様な効果が期待される。さら
に、本成長では、ハイドライド気相成長、ＡＬＥ成長を
用いたが、その他に、分子線エピタキシャル成長法、有
機金属熱分解法などでも実施できることは言うまでもな
い。
を施す場合に、本発明を適用した実施例について説明す
る。用いた成長装置は実施例１と同様の二成長室反応管
を用いたハイドライド法気相成長装置である。基板結晶
５０としてＧａＡｓ（１００）を用いた。基板結晶５０
を上部反応管５１にセットした後、ＡｓＨ３を供給しな
がら４５０℃まで昇温した。その後、Ｇａソ−スボ―ト
５２上にＨＣｌを供給してＧａＣｌを発生させ、基板結
晶５０上にＧａＡｓエピタキシャル膜２２の成長を行っ
た。成長は水素気流中の常圧で行った。所定の厚さに達
したところで、ＨＣｌの供給を停止した。その後、原子
層エピタキシャル成長モ−ドで２層のＩｎＰ層２３ａを
成長した。この時の成長は、まず、基板ホルダ５５を下
部反応管５３に移動し、Ｉｎソ−スボ−ト５４上にＨＣ
ｌガスを供給してＩｎＣｌを発生させ、基板表面をその
雰囲気にさらした。次に、基板ホルダ５５を移動して基
板を上部反応管５１に移動し、ＰＨ３を供給した。これ
で、１層のＩｎＰが成長する。このプロセスを２回繰り
返すことで、ＩｎＰＡＬＥ層２３ａを成長せしめる。次
に、成長層の表面を、上部反応管５１中で、Ｈ２Ｓｅ雰
囲気にさらし、Ｓｅのド―ピングを行い、プレ―ナ―ド
―ピング層２４を形成した。この後、再び上部反応管５
１と下部反応管５３を使って前述のプロセスによりＩｎ
Ｐ層２３ｂを原子層エピタキシャル成長モ−ドで２層成
長させた。最後に、上部反応管５１に基板ホルダ５５を
固定してＧａＡｓ２５のエピタキシャル成長を行った。 この試料に対して、ホ―ル測定を行った結果、ｎ型シ−
トキャリア濃度として、１０１４ｃｍ−２台の高濃度が
得られた。さらに、Ｃ−Ｖ測定により成長層方向のキャ
リア濃度プロファイルを測定したところ、半値幅４ｎｍ
という非常に急峻なスペクトルが得られた。なお、本実
施例ではＧａＡｓについての適用例を示したが、この他
にもＩｎＰを除く他の二元化合物、三元、四元を含むＩ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体におけるプレ―ナ―ド―ピング
にも適用できることは明らかである。また、ド―パント
として、本実施例ではＳｅを用いたが、その他のＶＩ族
元素、例えばＳなどでも同様な効果が期待される。さら
に、本成長では、ハイドライド気相成長、ＡＬＥ成長を
用いたが、その他に、分子線エピタキシャル成長法、有
機金属熱分解法などでも実施できることは言うまでもな
い。
【００１３】実施例３
ＩｎＰエピタキシャル成長膜にプレ―ナ―ド―ピングを
施す場合に、本発明を適用した実施例について説明する
。図６は用いた成長装置の概略構成図で、二成長室反応
管を用いたハイドライド法気相成長装置である。基板結
晶６０としてＩｎＰ（１００）を用いた。基板結晶を上
部反応管６１にセットしたのち、ＰＨ３を供給しながら
４５０℃まで昇温した。その後、Ｉｎソ−スボ−ト６２
上にＨＣｌを供給してＩｎＣｌを発生させ、基板結晶６
０上にＩｎＰエピタキシャル膜３２の成長を行った。 成長は水素気流中の常圧で行った。所定の厚さに達した
ところでＨＣｌの供給を停止した。その後原子層エピタ
キシャル成長モ−ドで２層のＧａＡｓ層３３を成長した
。この時の成長は、まず基板ホルダ６５を下部反応管６
３に移動し、Ｇａソ−スボ−ト６４上にＨＣｌガスを供
給してＧａＣｌを発生させ、基板表面をその雰囲気にさ
らした。次に、基板ホルダ６５を移動して基板を上部反
応管６１に移動して、ＡｓＨ３を供給した。これで、１
層のＧａＡｓが成長する。このプロセスを二回繰り返す
ことで、ＧａＡｓエピタキシャル層３３を成長せしめる
。次に、成長層の表面を、上部反応管６１中で、ジエチ
ル亜鉛を供給してＺｎ雰囲気にさらし、Ｚｎのド―ピン
グを行った。この後、再びＩｎＰのエピタキシャル成長
を行った。この試料に対して、ホ―ル測定を行った結果
、ｐ型シ−トキャリア濃度として、１０１４ｃｍ−２台
の高濃度が得られた。なお、本実施例ではＩｎＰについ
ての適用例を示したが、この他にもＧａＡｓを除く他の
二元化合物、三元、四元を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体におけるプレ―ナ―ド―ピングにも適用できることは
明らかである。また、ド―パントとして、本実施例では
Ｚｎを用いたが、その他のＩＩ族元素、例えばＣｄなど
でも同様な効果が期待される。さらに、本成長では、ハ
イドライド気相成長、ＡＬＥ成長を用いたが、この他に
、分子線エピタキシャル成長法、有機金属熱分解法など
でも実施できることは言うまでもない。
施す場合に、本発明を適用した実施例について説明する
。図６は用いた成長装置の概略構成図で、二成長室反応
管を用いたハイドライド法気相成長装置である。基板結
晶６０としてＩｎＰ（１００）を用いた。基板結晶を上
部反応管６１にセットしたのち、ＰＨ３を供給しながら
４５０℃まで昇温した。その後、Ｉｎソ−スボ−ト６２
上にＨＣｌを供給してＩｎＣｌを発生させ、基板結晶６
０上にＩｎＰエピタキシャル膜３２の成長を行った。 成長は水素気流中の常圧で行った。所定の厚さに達した
ところでＨＣｌの供給を停止した。その後原子層エピタ
キシャル成長モ−ドで２層のＧａＡｓ層３３を成長した
。この時の成長は、まず基板ホルダ６５を下部反応管６
３に移動し、Ｇａソ−スボ−ト６４上にＨＣｌガスを供
給してＧａＣｌを発生させ、基板表面をその雰囲気にさ
らした。次に、基板ホルダ６５を移動して基板を上部反
応管６１に移動して、ＡｓＨ３を供給した。これで、１
層のＧａＡｓが成長する。このプロセスを二回繰り返す
ことで、ＧａＡｓエピタキシャル層３３を成長せしめる
。次に、成長層の表面を、上部反応管６１中で、ジエチ
ル亜鉛を供給してＺｎ雰囲気にさらし、Ｚｎのド―ピン
グを行った。この後、再びＩｎＰのエピタキシャル成長
を行った。この試料に対して、ホ―ル測定を行った結果
、ｐ型シ−トキャリア濃度として、１０１４ｃｍ−２台
の高濃度が得られた。なお、本実施例ではＩｎＰについ
ての適用例を示したが、この他にもＧａＡｓを除く他の
二元化合物、三元、四元を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体におけるプレ―ナ―ド―ピングにも適用できることは
明らかである。また、ド―パントとして、本実施例では
Ｚｎを用いたが、その他のＩＩ族元素、例えばＣｄなど
でも同様な効果が期待される。さらに、本成長では、ハ
イドライド気相成長、ＡＬＥ成長を用いたが、この他に
、分子線エピタキシャル成長法、有機金属熱分解法など
でも実施できることは言うまでもない。
【００１４】実施例４
ＧａＰエピタキシャル成長膜にプレ―ナ―ド―ピングを
施す場合に、本発明を適用した実施例について説明する
。図７は用いた成長装置の概略構成図で、二成長室反応
管を用いたハイドライド法気相成長装置である。基板結
晶７０としてＧａＰ（１００）を用いた。基板結晶７０
を上部反応管７１にセットした後、ＰＨ３を供給しなが
ら５００℃まで昇温した。その後、Ｇａソ−スボ―ト７
２上にＨＣｌを供給してＧａＣｌを発生させ、基板結晶
７０上にＧａＰエピタキシャル膜４２の成長を行った。 成長は水素気流中の常圧で行った。所定の厚さに達した
ところで、ＰＨ３の供給を停止した。その後、原子層エ
ピタキシャル成長モ−ドで２層のＧａＡｓ層４３ａを成
長した。この成長は、ＧａＰ成長後、基板表面をＧａＣ
ｌで覆い、基板ホルダ７５を下部反応管７３に移動し、
ＡｓＨ３を供給して基板表面をＡｓ雰囲気にさらした。 これで、１層のＧａＡｓが成長する。このプロセスを２
回繰り返すことで、ＧａＡｓエピタキシャル層４３ａを
２層成長せしめる。次に、成長層の表面を、下部反応管
７３中で、ジエチル亜鉛を供給してＺｎ雰囲気にさらし
、Ｚｎのド―ピングを行い、プレ―ナ―ド―ピング層４
４を形成した。この後、再び上部反応管７１と下部反応
管７３を使って前述のプロセスによりＧａＡｓ層４３ｂ
を原子層エピタキシャル成長モ−ドで２層成長させた。 最後に、上部反応管７１に基板ホルダ７５を固定してＧ
ａＰのエピタキシャル成長を行った。この試料に対して
、ホ―ル測定を行った結果、ｐ型シ−トキャリア濃度と
して、１０１４ｃｍ−２台の高濃度が得られた。さらに
、Ｃ−Ｖ測定により成長層方向のキャリア濃度プロファ
イルを測定したところ、半値幅４ｎｍという非常に急峻
なスペクトルが得られた。なお、本実施例ではＧａＰに
ついての適用例を示したが、この他にもＧａＡｓを除く
他の二元化合物、三元、四元を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体におけるプレ―ナ―ド―ピングにも適用できるこ
とは明らかである。また、ド―パントとして、本実施例
ではＺｎを用いたが、その他のＩＩ族元素、例えばＣｄ
などでも同様な効果が期待される。さらに、本成長では
、ハイドライド気相成長、ＡＬＥ成長を用いたが、その
他に、分子線エピタキシャル成長法、有機金属熱分解法
などでも実施できることは言うまでもない。
施す場合に、本発明を適用した実施例について説明する
。図７は用いた成長装置の概略構成図で、二成長室反応
管を用いたハイドライド法気相成長装置である。基板結
晶７０としてＧａＰ（１００）を用いた。基板結晶７０
を上部反応管７１にセットした後、ＰＨ３を供給しなが
ら５００℃まで昇温した。その後、Ｇａソ−スボ―ト７
２上にＨＣｌを供給してＧａＣｌを発生させ、基板結晶
７０上にＧａＰエピタキシャル膜４２の成長を行った。 成長は水素気流中の常圧で行った。所定の厚さに達した
ところで、ＰＨ３の供給を停止した。その後、原子層エ
ピタキシャル成長モ−ドで２層のＧａＡｓ層４３ａを成
長した。この成長は、ＧａＰ成長後、基板表面をＧａＣ
ｌで覆い、基板ホルダ７５を下部反応管７３に移動し、
ＡｓＨ３を供給して基板表面をＡｓ雰囲気にさらした。 これで、１層のＧａＡｓが成長する。このプロセスを２
回繰り返すことで、ＧａＡｓエピタキシャル層４３ａを
２層成長せしめる。次に、成長層の表面を、下部反応管
７３中で、ジエチル亜鉛を供給してＺｎ雰囲気にさらし
、Ｚｎのド―ピングを行い、プレ―ナ―ド―ピング層４
４を形成した。この後、再び上部反応管７１と下部反応
管７３を使って前述のプロセスによりＧａＡｓ層４３ｂ
を原子層エピタキシャル成長モ−ドで２層成長させた。 最後に、上部反応管７１に基板ホルダ７５を固定してＧ
ａＰのエピタキシャル成長を行った。この試料に対して
、ホ―ル測定を行った結果、ｐ型シ−トキャリア濃度と
して、１０１４ｃｍ−２台の高濃度が得られた。さらに
、Ｃ−Ｖ測定により成長層方向のキャリア濃度プロファ
イルを測定したところ、半値幅４ｎｍという非常に急峻
なスペクトルが得られた。なお、本実施例ではＧａＰに
ついての適用例を示したが、この他にもＧａＡｓを除く
他の二元化合物、三元、四元を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体におけるプレ―ナ―ド―ピングにも適用できるこ
とは明らかである。また、ド―パントとして、本実施例
ではＺｎを用いたが、その他のＩＩ族元素、例えばＣｄ
などでも同様な効果が期待される。さらに、本成長では
、ハイドライド気相成長、ＡＬＥ成長を用いたが、その
他に、分子線エピタキシャル成長法、有機金属熱分解法
などでも実施できることは言うまでもない。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
れば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のプレ―ナ―ド―ピン
グ構造において、非常に高濃度のｎ型あるいはｐ型不純
物の導入が達成される。
れば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のプレ―ナ―ド―ピン
グ構造において、非常に高濃度のｎ型あるいはｐ型不純
物の導入が達成される。
【図１】本発明の方法によって得られるエピタキシャル
成長構造の一例の断面図である。
成長構造の一例の断面図である。
【図２】本発明の方法によって得られるエピタキシャル
成長構造の一例の断面図である。
成長構造の一例の断面図である。
【図３】本発明の方法によって得られるエピタキシャル
成長構造の一例の断面図である。
成長構造の一例の断面図である。
【図４】本発明の方法によって得られるエピタキシャル
成長構造の一例の断面図である。
成長構造の一例の断面図である。
【図５】本発明の方法に用いられる装置の一例の概略構
成図である。
成図である。
【図６】本発明の方法に用いられる装置の一例の概略構
成図である。
成図である。
【図７】本発明の方法に用いられる装置の一例の概略構
成図である。
成図である。
１１，２１，３１，４１，５０，６０，７０ 基板結
晶１２，１５，２２，２５，３３，４３ａ，４３ｂ
ＧａＡｓエピタキシャル層 １３，２３ａ，２３ｂ，３２，３５ ＩｎＰエピタキ
シャル層 １４，２４，３４，４４ プレ―ナ―ド―ピング層４
２，４５ ＧａＰエピタキシャル層５１，６１，７１
上部反応管 ５２，６４，７２ Ｇａソ−スボ−ト５３，６３，７
３ 下部反応管 ５４，６２ Ｉｎソ−スボ−ト ５５，６５，７５ 基板ホルダ
晶１２，１５，２２，２５，３３，４３ａ，４３ｂ
ＧａＡｓエピタキシャル層 １３，２３ａ，２３ｂ，３２，３５ ＩｎＰエピタキ
シャル層 １４，２４，３４，４４ プレ―ナ―ド―ピング層４
２，４５ ＧａＰエピタキシャル層５１，６１，７１
上部反応管 ５２，６４，７２ Ｇａソ−スボ−ト５３，６３，７
３ 下部反応管 ５４，６２ Ｉｎソ−スボ−ト ５５，６５，７５ 基板ホルダ
Claims (4)
- 【請求項１】 ＩｎＰ以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体の薄膜エピタキシャル成長におけるプレ―ナ―ド―ピ
ングにおいて、ド―ピングを行おうとする位置に、予め
ＩｎＰを、エピタキシャル成長せしめる材料との格子不
整合によるミスフィット転位が生じない厚さ以下の膜厚
で成長させ、その上にｎ型ド―パントを供給させること
でプレ―ナ―ド―ピング層を形成することを特徴とする
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のド―ピング方法。 - 【請求項２】 ＩｎＰ以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体の薄膜エピタキシャル成長におけるプレ―ナ―ド―ピ
ングにおいて、成長せしめる材料との格子不整合による
ミスフィット転位が生じない厚さ以下の膜厚で成長させ
たＩｎＰエピタキシャル成長層中に、プレ―ナ―ド―ピ
ング層を形成することを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体のド―ピング方法。 - 【請求項３】 ＧａＡｓ以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体の薄膜エピタキシャル成長におけるプレ―ナ―ド―
ピングにおいて、ド―ピングを行おうとする位置に、予
めＧａＡｓを、エピタキシャル成長せしめる材料との格
子不整合によるミスフィット転位が生じない厚さ以下の
膜厚で成長させ、その上にｐ型ド―パントを供給させる
ことでプレ―ナ―ド―ピング層を形成することを特徴と
するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のド―ピング方法。 - 【請求項４】 ＧａＡｓ以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体の薄膜エピタキシャル成長におけるプレ―ナ―ド―
ピングにおいて、成長せしめる材料との格子不整合によ
るミスフィット転位が生じない厚さ以下の膜厚で成長さ
せたＧａＡｓエピタキシャル成長層中に、プレ―ナ―ド
―ピング層を形成することを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体のド―ピング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10647391A JPH04314328A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のド−ピング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10647391A JPH04314328A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のド−ピング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04314328A true JPH04314328A (ja) | 1992-11-05 |
Family
ID=14434495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10647391A Pending JPH04314328A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のド−ピング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04314328A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6242569A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-24 | Fujitsu Ltd | 電界効果型トランジスタ |
| JPS63174314A (ja) * | 1987-01-13 | 1988-07-18 | Nec Corp | ３−５族化合物半導体結晶のド−ピング方法 |
| JPS63240012A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-05 | Nec Corp | ３−ｖ族化合物半導体およびその形成方法 |
| JPH01166568A (ja) * | 1987-12-23 | 1989-06-30 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
-
1991
- 1991-04-12 JP JP10647391A patent/JPH04314328A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6242569A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-24 | Fujitsu Ltd | 電界効果型トランジスタ |
| JPS63174314A (ja) * | 1987-01-13 | 1988-07-18 | Nec Corp | ３−５族化合物半導体結晶のド−ピング方法 |
| JPS63240012A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-05 | Nec Corp | ３−ｖ族化合物半導体およびその形成方法 |
| JPH01166568A (ja) * | 1987-12-23 | 1989-06-30 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
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