(57)【要約】【課題】結晶の気相成長における成長特性を損なうことなく酸素濃度の低減が可能な半導体素子の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】半導体層をエピタキシャル成長させる領域（成長基板５）の周辺部（たとえば、酸素トラップ材２３）にｐ型ドーパント２１を供給することにより、該半導体層への混入不純物（たとえば、酸素）を低減することを特徴とする半導体素子の製造方法。上記周辺部（たとえば、酸素トラップ材２３）に選択的にｐ型ドーパント２１を供給する材料供給源（ｐ型ドーパントセル２２）を有する半導体素子の製造装置。【選択図】        図１
2004193388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部にｐ型ドーパントを供給することにより、該半導体層への混入不純物を低減することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給することにより、該半導体層への混入不純物を低減することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項３】
半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部に不純物トラップ用単結晶基板を配置し、該不純物トラップ用単結晶基板上にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給してｐ型半導体単結晶を成長させることにより、該半導体層への混入不純物を低減することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項４】
半導体層をエピタキシャル成長させる際、半導体材料の供給経路に不純物トラップ材を配置し、該不純物トラップ材上にｐ型ドーパントを供給することにより、該半導体層への混入不純物を低減することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項５】
半導体層をエピタキシャル成長させる際、半導体材料の供給経路に不純物トラップ材を配置し、該不純物トラップ材上にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給してｐ型半導体結晶を成長させることにより、該半導体層への混入不純物を低減することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項６】
不純物トラップ材が単結晶材料であり、該不純物トラップ材にｐ型半導体単結晶を成長させることにより、該半導体層への混入不純物を低減することを特徴とする請求項５に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
半導体材料を不純物トラップ材に反射させて半導体層をエピタキシャル成長する基板上に供給することを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
ｐ型半導体層をエピタキシャル成長させる際、該エピタキシャル成長領域の周辺部に該ｐ型半導体層以上の濃度のｐ型ドーパントを供給することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。
【請求項９】
ｐ型ドーパントがベリリウムであることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
混入不純物が酸素であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
分子線エピタキシー法であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部に選択的にｐ型ドーパントを供給する材料供給源を有する半導体素子の製造装置。
【請求項１３】
半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部に選択的にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給する材料供給源を有する半導体素子の製造装置。
【請求項１４】
半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部に不純物トラップ用単結晶基板を配置する支持具を有し、かつ該不純物トラップ用単結晶基板上にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給する材料供給源を有する半導体素子の製造装置。
【請求項１５】
支持具が基板加熱機構を有することを特徴とする請求項１４に記載の半導体素子の製造装置。
【請求項１６】
半導体材料の供給経路に不純物トラップ材を配置し、該不純物トラップ材上にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給する材料供給源を有する半導体素子の製造装置。
【請求項１７】
不純物トラップ材が単結晶材料であることを特徴とする請求項１６に記載の半導体素子の製造装置。
【請求項１８】
半導体材料供給源と半導体層をエピタキシャル成長する基板とが、不純物トラップ材に対して反射位置にあることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の半導体素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の製造方法および製造装置に関し、特に結晶品質の高い化合物半導体を含む半導体素子の製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子の製造技術の進歩はめざましく、特に半導体発光素子や高易動度電子素子に利用される化合物半導体の成長法が実用化されている。なかでも、分子線エピタキシー（Molecular Beam Epitaxy、以下ＭＢＥという）法等の気相成長は超薄膜の制御性や結晶品質、ドーピングの制御性などに優れているため、上記素子の製造方法としてもっとも注目され、量産技術としても既に実用化されている。
【０００３】
従来のＭＢＥ装置の側断面概略図を図５に示す。従来のＭＢＥ装置は、ステンレス製の超高真空チェンバ１からなり、イオンポンプ（図示せず）やターボ分子ポンプ（図示せず）により真空排気されている。さらに成長室２には液体窒素３を流すためのクライオパネル４が設けられており、真空度をさらに向上することができる。成長室内には成長基板５を保持するための成長基板保持具６が設けられており、これには、成長温度を上げるための成長基板加熱ヒータ７と、結晶成長する半導体層の均一性を向上するための成長基板回転機構８が設けられていることが一般的である。また、成長基板に対向して半導体材料を充填した材料セル（たとえば、ＩＩＩ族材料セル１２、Ｖ族材料セル１４、ドーパントセル１６など）が設けられている。この材料セルは高温に加熱され、蒸発した材料が基板に到達し、所望の半導体結晶が形成される。ここで、分子線制御シャッタ９を開閉することにより、材料セルからの材料蒸発を制御することができる。
【０００４】
上記のような、気相成長では、基板に到達された材料は高い確率で半導体層内に取り込まれるが、このようにして成長させた半導体結晶を半導体素子として用いる場合、該半導体結晶中に取り込まれた意図しない不純物の量に半導体素子の特性が大きく依存する。特に、半導体結晶中に取り込まれた酸素は、様々なかたちで半導体素子特性に影響を与えるため、この酸素の混入を極力抑制する必要がある。このために、真空排気能力の向上や、成長材料、装置材料の高純度化などを実施し、成長気相中の酸素濃度の低減を図る努力がなされている。
【０００５】
かかる目的を達成するため、結晶の成長速度を最適化したり、特殊な面方位の基板を用いることが提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。かかる方法により、酸素の濃度を２×１０17cm-3程度まで低下させ、トランジスタの特性改善が可能となっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０８−６４６１４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特に半導体レーザなどの光デバイスの高性能化のためには、結晶の気相成長における成長特性を損なうことなく、さらなる酸素濃度の低減することが必要とされている。
【０００８】
そこで、本発明は、上記要請に応えるため、結晶の気相成長における成長特性を損なうことなくさらなる酸素濃度の低減が可能な半導体素子の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる半導体素子の製造方法は、半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部にｐ型ドーパントを供給することにより、該半導体層への混入不純物を低減することを特徴とする。本発明は、半導体結晶を成長する際にｐ型ドーパントを供給すると、ｐ型ドーパントを供給しない場合に比べ酸素が半導体結晶中により取り込まれるという発明者が独自に見出したことに基づくものである。すなわち、本発明においては、所望の半導体結晶を成長する領域の周辺部にｐ型ドーパントを供給すると、かかるｐ型ドーパントによる酸素のトラップ効果により気相中の酸素濃度を低減するため、所望の半導体結晶中の酸素濃度を低減することができる。
【００１０】
また、本発明にかかる半導体素子の製造方法において、周辺部にｐ型ドーパントと同時に半導体材料を同時に供給することにより、該半導体材料中に酸素をトラップしてより効果的に所望の半導体結晶中の酸素濃度を低減することができる。さらに、周辺部でｐ型半導体単結晶を成長させることにより該ｐ型半導体単結晶内に酸素を取り込ませ、さらに効果的に所望の半導体結晶中の酸素濃度を低減することができる。
【００１１】
また、本発明にかかる半導体素子の製造方法において、半導体材料の供給経路上において上記のトラップ効果を用いて半導体材料中の酸素濃度を低減することにより半導体結晶中の酸素濃度を低減することができる。
【００１２】
さらに、本発明にかかる半導体素子の製造装置は、半導体層をエピタキシャル成長する領域の周辺部に選択的にｐ型ドーパントを供給する材料供給源を有する。また、本発明にかかる半導体素子の製造装置は、半導体材料の供給経路に不純物トラップ材を配置し、該不純物トラップ材上にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給する材料供給源を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる半導体素子の製造方法は、半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部にｐ型ドーパントを供給することにより、該半導体層への混入不純物を低減することを特徴とする。所望の半導体結晶を成長する領域の周辺部にｐ型ドーパントを供給することにより、ｐ型ドーパントによる酸素のトラップ効果によって気相中の酸素濃度を低減するため、所望の半導体結晶中の酸素濃度を低減することができるからである。
【００１４】
ここで、周辺部とは、半導体層をエピタキシャル成長させる領域の近傍領域であって、該周辺部にｐ型ドーパントを供給することにより酸素をトラップして該エピタキシャル成長領域における酸素濃度を低減することができる領域部を意味する。したがって、該周辺部は該エピタキシャル成長領域と同一反応場内（たとえば、同一チェンバ内）に存在することが必要であるが、必ずしも隣接している必要はない。また、ｐ型ドーパントとは、作製しようとする所望の半導体に対してｐ型導電性を有する添加物をいい、本発明においては、ベリリウム（以下Ｂｅと表示する）、マグネシウム（以下Ｍｇ）または亜鉛（以下Ｚｎ）などのＩＩ族元素、炭素（以下Ｃ）などのＩＶ族元素が好ましく用いられる。
【００１５】
また、本発明にかかる半導体素子の製造方法においては、半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給することにより、該半導体層への混入不純物を低減することが好ましい。上記構成により、周辺部の半導体材料に酸素がトラップされ、所望する半導体結晶中の酸素濃度をさらに低減することができるからである。
【００１６】
さらに、本発明にかかる半導体素子の製造方法においては、半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部に不純物トラップ用単結晶基板を配置し、該不純物トラップ用単結晶基板上にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給してｐ型半導体単結晶を成長させることにより、該半導体層への混入不純物を低減することも好ましい。上記構成により、周辺部に形成されたｐ型半導体単結晶に酸素がトラップされ、所望する半導体結晶中の酸素濃度をさらに低減することができるからである。
【００１７】
また、本発明にかかる半導体素子の製造方法においては、半導体層をエピタキシャル成長させる際、半導体材料の供給経路に不純物トラップ材を配置し、該不純物トラップ材上にｐ型ドーパントまたは、ｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給することにより、該半導体層への混入不純物を低減することも好ましい。さらに、半導体材料を不純物トラップ材に反射させて半導体層をエピタキシャル成長させる基板上に供給することも好ましい。いずれの場合にも、不純物トラップ材に酸素をトラップさせて、所望する半導体結晶中の酸素濃度をさらに低減することができるからである。ここで、半導体材料とは、半導体を構成するための材料をいう。たとえば、ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体の場合は、ＩＩＩ族材料としてガリウム（以下Ｇａ）、アルミニウム（以下Ａｌ）またはインジウム（以下Ｉｎ）などが、Ｖ族材料としてヒ素（以下Ａｓ）またはリン（以下Ｐ）などが、ドーパントとしてＢｅまたはＣなどが挙げられる。
【００１８】
また、本発明にかかる半導体素子の製造方法においては、ｐ型半導体層をエピタキシャル成長させることができるが、この場合は、ｐ型半導体層をエピタキシャル成長させる際、該エピタキシャル成長領域の周辺部に該ｐ型半導体層以上の濃度のｐ型ドーパントを供給することを特徴とする。かかる構成により、該エピタキシャル成長領域の周辺部において酸素をトラップして所望するｐ型半導体層中の酸素濃度を低減することができるからである。
【００１９】
なお、本発明において、ｐ型ドーパントは、作製しようとする所望の化合物半導体に対してｐ型導電性を有する添加物であれば特に制限無く、ＢｅなどのＩＩ族元素、ＣなどのＩＶ族元素が好ましく用いられるが、酸素をより取り込みやすい観点から、Ｂｅがより好ましい。また、混入不純物とは、ｐ型ドーパントによってトラップされる不純物をいい、酸素、水素などが含まれる。本発明においては、混入不純物としての酸素の濃度を低下させることにより、半導体素子の特性が向上する利点がある。また、本発明にかかる半導体素子の製造方法は、上記ｐ型ドーパントを供給することにより酸素をトラップして半導体結晶中の酸素濃度を低減する方法であれば特に制限はないが、半導体層の制御を向上させる観点から、分子線エピタキシー法であることが好ましい。
【００２０】
本発明にかかる半導体素子の製造装置は、半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部に選択的にｐ型ドーパントを供給する材料供給源を有する。かかる構造を有する製造装置を用いることにより、半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部にｐ型ドーパントが供給することができ、該半導体層への混入不純物を低減することが可能となる。さらに、本発明にかかる半導体素子の製造装置においては、半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部に選択的にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給する材料供給源を有することが好ましい。かかる構造を有する製造装置を用いることにより、半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給することができ、該半導体層への混入不純物を低減することが可能となる。
【００２１】
また、本発明にかかる半導体素子の製造装置は、半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部に不純物トラップ用単結晶基板を配置する支持具を有し、かつ該不純物トラップ用単結晶基板上にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給する材料供給源を有することが好ましい。かかる構造を有する製造装置を用いることにより、半導体層をエピタキシャル成長させる領域の周辺部に不純物トラップ用単結晶基板を配置し、該不純物トラップ用単結晶基板上にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給してｐ型半導体単結晶を成長させることができ、該半導体層への混入不純物を低減することが可能となる。さらに、本発明にかかる半導体素子の製造装置においては、支持具は基板加熱機構を有することが好ましい。かかる構造を有する製造装置を用いることにより、上記周辺部のｐ型半導体単結晶の成長が容易になり、上記エピタキシャル成長領域の半導体層への混入不純物の低減が容易となる。
【００２２】
また、本発明にかかる半導体素子の製造装置は、成長用半導体材料の供給経路に不純物トラップ材を配置し、該不純物トラップ材上にｐ型ドーパントおよび半導体材料を供給する材料供給源を有することが好ましい。かかる構造を有する製造装置を用いることにより、半導体層をエピタキシャル成長する際、半導体材料の供給経路に配置された不純物トラップ材上にｐ型ドーパントを供給することができ、該半導体層への混入不純物を低減することが可能となる。さらに、本発明にかかる半導体素子の製造装置において、不純物トラップ材が単結晶材料であることまたは半導体材料供給源と半導体層をエピタキシャル成長する基板とが、不純物トラップ材に対して反射位置にあることが、混入不純物の除去効率または装置設計上の観点から好ましい。
【００２３】
（実施形態１）
本発明の具体的な実施の形態について、図を用いて詳細に説明する。
【００２４】
図１に本発明にかかる一の実施形態である半導体素子の製造装置の側断面概略図を示す。本装置には、所望の半導体層の結晶成長に必要な、ＩＩＩ族材料セル１２、Ｖ族材料セル１４およびドーパントセル１６が従来通り設置されているが、これらに加えて酸素トラップ用のｐ型ドーパント２１の材料セル（ｐ型ドーパントセル２２）が設けられている。酸素トラップ用のｐ型ドーパントセル２２は半導体層の結晶成長用の成長基板５が設置されている場所以外のところ（たとえば、酸素トラップ材２３）に分子線が照射されるように設置されている。本実施形態においては、ＩＩＩ族材料としてＧａ、Ａｌまたは／およびＩｎ、Ｖ材料としてＡｓ、ドーパントとしてＢｅまたはＣ、酸素トラップ用のｐ型ドーパントとしてＢｅを用いた。なお、図１は断面概略図であるため、少数の材料セルしか描かれていないが、実際には複数の各種材料セルが設置されており複雑なヘテロ構造を成長することができる。
【００２５】
成長基板５を保持する成長基板保持具６の周辺部には、酸素トラップ用のｐ型ドーパントセル２２から照射された分子線が当るように、酸素トラップ材２３が設置されている。この酸素トラップ材には、モリブデン（以下Ｍｏ）を用いたが、タンタル（以下Ｔａ）などの高融点金属などの清浄度の高い金属元素を使用することが望ましい。また、上記酸素トラップ材２３は、ＩＩＩ族およびＶ族の分子線が照射される位置に設置されることが、より望ましい。
【００２６】
次に、本装置を用いて、高純度の半導体層を成長させる方法を説明する。本装置に成長基板５を導入し、成長基板加熱ヒータ７で所望の成長温度になるように加熱する。さらに、結晶成長する半導体層の均一性を確保するために、成長基板回転機構８を用いて成長基板５を回転する。その後、所望の結晶組成がえられるように加熱された材料セルより半導体材料（ＩＩＩ族材料１１、Ｖ族材料１３およびドーパント１５、以下同じ）を照射する。同時に、酸素トラップ用のｐ型ドーパントセル２２より酸素トラップ材２３にｐ型ドーパント２１を照射する。このとき、ｐ型ドーパントは成長基板５の周辺にある酸素を酸素トラップ材２３上で捕獲するため、気相中の酸素濃度が低下し、その結果、成長基板５上に成長した半導体層中の酸素濃度が低減した。なお、酸素トラップ材２３上にＩＩＩ族およびＶ族の材料も同時に照射することにより、該酸素トラップ材２３上には、ｐ型の半導体結晶が成長する。この結晶中にはより効率的に酸素が捕獲された。
【００２７】
上記酸素トラップ用のｐ型ドーパントの照射量は、成長させる所望の半導体層がｎ型ないしノンドープ層の場合、比較的低濃度でよいが、所望の半導体層がｐ型の場合は、所望の半導体層のｐ型ドーパントより多くのｐ型ドーパントを酸素トラップ材２３上に照射することが望ましい。これにより、酸素が酸素トラップ材２３上に選択的に捕獲され、その結果、所望の半導体層中の酸素濃度を１×１０16ｃｍ-3〜５×１０16ｃｍ-3程度まで低下することができた。
【００２８】
（実施形態２）
図２に本発明にかかる別の実施形態である半導体素子の製造装置の側断面概略図を示す。本装置の材料セル（ＩＩＩ族材料セル１２、Ｖ族材料セル１４およびドーパントセル１６）、酸素トラップ用のｐ型ドーパントセル２２および成長基板５の構成は上記実施形態１と同様であるので、相違点に関して以下に説明する。本装置においては、所望の成長基板５を保持する成長基板保持具６の周辺部には、酸素トラップ用のｐ型ドーパントセル２２から照射された分子線が当るように、酸素トラップ用単結晶基板２４を装着できる酸素トラップ用単結晶基板保持具２５が設置されている。かかる酸素トラップ用単結晶基板保持具２５は、該酸素トラップ用単結晶基板２４を加熱する酸素トラップ用単結晶基板加熱ヒータ２６を有する。該酸素トラップ用単結晶基板２４はＩＩＩ族およびＶ族の分子線が照射される位置に設置される必要がある。この酸素トラップ用単結晶基板保持具２５は、所望の成長基板５を保持する成長基板保持具６と一体であってもよい。
【００２９】
次に、本装置を用いて、高純度の半導体層を成長する方法を説明する。本装置に成長基板５を導入し成長基板加熱ヒータ７で所望の成長温度になるように加熱する。さらに、結晶成長する半導体層の均一性を確保するために成長基板回転機構８を用いて成長基板５を回転する。これと同時に、酸素トラップ用単結晶基板２４も酸素トラップ用単結晶基板加熱ヒータ２６で加熱することにより、酸素トラップ用単結晶基板２４の成長温度を所望の温度に設定することができる。
【００３０】
その後、所望の結晶組成がえられるように加熱された材料セルより半導体材料を照射する。この時、同時に、酸素トラップ用のｐ型ドーパントセル２２より酸素トラップ用単結晶基板２４上にｐ型ドーパント２１を照射する。このとき、ｐ型ドーパントは成長基板５の周辺部にある酸素を酸素トラップ用単結晶基板２４上に捕獲するため、気相中の酸素濃度が低下し、その結果、成長基板５上に成長した半導体層中の酸素濃度が低減した。
【００３１】
酸素トラップ用単結晶基板２４上には、ｐ型の半導体単結晶が成長する。この単結晶中には実施態様１に比べより効率的に酸素が捕獲され、半導体層中の酸素濃度が１×１０16ｃｍ-3〜３×１０16ｃｍ-3程度まで低減した。
【００３２】
（実施形態３）
図３に本発明にかかるまた別の実施形態である半導体素子の製造装置の側断面概略図を示す。本実施形態は、特にＡｓまたはＰなどのＶ族材料中に酸素が含まれている場合に効果的である。
【００３３】
本装置の材料セル（ＩＩＩ族材料セル１２、Ｖ族材料セル１４およびドーパントセル１６）、酸素トラップ用のｐ型ドーパントセル２２および成長基板５の構成は上記実施形態１と同様であるので、相違点に関して以下に説明する。本装置においては、Ｖ族材料セル１４と成長基板５の間に酸素トラップ用のｐ型ドーパントセル２２から照射された分子線が当るように、酸素トラップ材２７が設置されている。この酸素トラップ材２７はＶ族分子線が通過できるように、空隙が設けてある。該酸素トラップ材は同時にＩＩＩ族材料２８も照射されるように配置すると、該酸素トラップ材上にｐ型半導体結晶が形成され該ｐ型半導体結晶中に酸素が捕獲されることにより、さらに効果が増大する。上記ｐ型ドーパントセル２２とＩＩＩ族材料セル２９は、直接成長基板５に材料を照射しないように設置するのが望ましい。
【００３４】
次に、本装置を用いて、高純度の半導体層を成長する方法を説明する。本装置に成長基板５を導入し成長基板加熱ヒータ７で所望の成長温度になるように加熱する。さらに、結晶成長する半導体層の均一性を確保するために成長基板回転機構８を用いて成長基板５を回転する。
【００３５】
その後、所望の結晶組成が得られるように加熱された材料セル（ＩＩＩ族材料セル１２、Ｖ族材料セル１４およびドーパントセル１６）より半導体材料を照射する。この時、同時に、酸素トラップ用のｐ型ドーパントセル２２より酸素トラップ材２７にｐ型ドーパント２１を照射する。このとき、ｐ型ドーパントは成長基板５の周辺部にある酸素を酸素トラップ材２７上に捕獲するため、Ｖ族材料分子線中の酸素濃度が低下し、その結果、成長基板５上に成長した半導体層内の酸素濃度は１×１０16ｃｍ-3〜５×１０16ｃｍ-3程度まで低減した。
【００３６】
なお、酸素トラップ材として半導体単結晶をもちいることも望ましい実施形態である。この場合には、該酸素トラップ材２７上にはｐ型の半導体単結晶が成長される。この単結晶内にはより効率的に酸素が捕獲され、本発明の効果がより顕著に観測された。
【００３７】
（実施形態４）
図４に本発明にかかるさらに別の実施形態である半導体素子の製造装置の側断面概略図を示す。本実施形態は、特にＡｓまたはＰなどのＶ族材料中に酸素が含まれている場合に効果的である。
【００３８】
本装置の材料セル（ＩＩＩ族材料セル１２、Ｖ族材料セル１４およびドーパントセル１６）および成長基板５の構成は、実施形態１と同様であるので相違点に関して説明する。本装置においては、Ｖ族材料１３から放射されたＶ族分子線１３Ａが酸素トラップ材３０に反射して成長基板５に照射されるように酸素トラップ材３０が設置されている。該酸素トラップ材３０は、同時にＩＩＩ族材料１１も照射されるように配置されるとさらに効果が増大する。またｐ型ドーパントセル２２は、直接成長基板５にｐ型ドーパント２１を照射しないように設置するのが望ましい。
【００３９】
次に、本装置を用いて、高純度の半導体層を成長する方法を説明する。本装置に半導体層成長用の成長基板５を導入し成長基板加熱ヒータ７で所望の成長温度になるように加熱する、さらに結晶成長する半導体層の均一性を確保するために成長基板回転機構８を用いて成長基板５を回転する。
【００４０】
その後、所望の結晶組成が得られるように加熱された材料セルより半導体材料を照射する。この時、同時に、酸素トラップ用のｐ型ドーパントセル２２より酸素トラップ材３０にｐ型ドーパント２１を照射する。このとき、ｐ型ドーパントは成長基板５の周辺部にある酸素を酸素トラップ材３０上に捕獲するため、Ｖ族材料分子線中の酸素濃度が低下し、純度の上がったＶ族分子線１３Ａが、成長基板５に到達する。その結果、成長基板５上に成長した半導体層中の酸素濃度は１×１０16ｃｍ-3〜５×１０16ｃｍ-3程度まで低減した。
【００４１】
なお、酸素トラップ材として半導体単結晶を用いることも望ましい実施形態である。この場合には、該酸素トラップ材３０上にはｐ型の半導体単結晶が成長する。Ｖ族材料をＩＩＩ族材料より過剰に供給することにより、余分のＶ族分子が、反射して成長基板５上に照射される。酸素トラップ材３０である単結晶内には酸素が効率的に捕獲され、成長基板５上に成長した半導体層中の酸素濃度は顕著に低減した。
【００４２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【００４３】
【発明の効果】
上記のように、本発明にかかる半導体素子の製造方法または製造装置においては、半導体層をエピタキシャル成長する領域の周辺部にｐ型ドーパントを供給することにより、結晶の気相成長における成長特性を損なうことなくさらなる酸素濃度の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる一の実施形態である半導体素子の製造装置の側断面概略図である。
【図２】本発明にかかる別の実施形態である半導体素子の製造装置の側断面概略図である。
【図３】本発明にかかるまた別の実施形態である半導体素子の製造装置の側断面概略図である。
【図４】本発明にかかるさらに別の実施形態である半導体素子の製造装置の側断面概略図である。
【図５】従来のＭＢＥ装置の側断面概略図である。
【符号の説明】
１  超高真空チェンバ、２  成長室、３  液体窒素、４  クライオパネル、５成長基板、６  成長基板保持具、７  成長基板加熱ヒータ、８  成長基板回転機構、９  分子線制御シャッタ、１１，２８  ＩＩＩ族材料、１２，２９  ＩＩＩ材料セル、１３  Ｖ族材料、１３Ａ  Ｖ族分子線、１４  Ｖ族材料セル、１５ドーパント、１６  ドーパントセル、２１  ｐ型ドーパント、２２  ｐ型ドーパントセル、２３，２７，３０  酸素トラップ材、２４  酸素トラップ用単結晶基板、２５  酸素トラップ用単結晶基板保持具、２６  酸素トラップ用単結晶基板加熱ヒータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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