JP2001127338A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

Info

Publication number
JP2001127338A
JP2001127338A JP30933399A JP30933399A JP2001127338A JP 2001127338 A JP2001127338 A JP 2001127338A JP 30933399 A JP30933399 A JP 30933399A JP 30933399 A JP30933399 A JP 30933399A JP 2001127338 A JP2001127338 A JP 2001127338A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
silicon substrate
semiconductor device
substrate
forming
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.)
Pending
Application number
JP30933399A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akiyoshi Tamura
彰良 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP30933399A priority Critical patent/JP2001127338A/en
Publication of JP2001127338A publication Critical patent/JP2001127338A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having the epitaxial layer of β-FeSi2 of high quality on an Si substrate on a face (100). SOLUTION: A grooved step part 2 parallel to a [110] direction is formed on the surface of the n-type Si substrate on a face (100). Then, a β-FeSi2 layer is formed on the part. Thus, the crystal growth of the epitaxial layer of β-FeSi2 in a direction rotated by 90 degrees is suppressed, the epitaxial growing layer of β-FeSi2 of high quality can uniformly be obtained and a semiconductor device superior in a luminous characteristic can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン(以下、
Siと記す)基板上に形成される発光、受光デバイス等
の半導体装置及びその製造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a silicon (hereinafter, referred to as silicon)
The present invention relates to a semiconductor device such as a light emitting device and a light receiving device formed on a substrate and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】Si基板上の発光デバイスは、現在のS
i大規模集積回路(LSI)技術と整合でき、光・電子
集積化デバイス、LSIの光配線技術の実現にとって大
きな意義を持っている。
2. Description of the Related Art A light emitting device on a Si substrate is a current S
i. It is compatible with large-scale integrated circuit (LSI) technology, and has great significance for the realization of optical / electronic integrated devices and optical wiring technology for LSI.

【0003】従来、Si基板上の発光デバイスとして、
ポーラスSiやSiナノ微粒子、あるいはガリウム(以
下、Gaと記す)、窒素(以下、Nと記す)およびリン
(以下、Pと記す)の化合物であるGaNPやGa、
N、ヒ素(以下、Asと記す)の化合物であるGaNA
s等のIII−(N)−V混晶半導体や、エルビウム(以
下、Erと記す)ドープのSi、ベータ鉄シリサイド
(以下、β−FeSi2と記す)等、現在までにいくつ
か報告されている。
Conventionally, as a light emitting device on a Si substrate,
Porous Si or Si nanoparticles, or GNP or Ga, which is a compound of gallium (hereinafter, referred to as Ga), nitrogen (hereinafter, referred to as N), and phosphorus (hereinafter, referred to as P),
GNA which is a compound of N and arsenic (hereinafter, referred to as As)
There are several reports to date, including III- (N) -V mixed crystal semiconductors such as s, Si doped with erbium (hereinafter referred to as Er), and beta iron silicide (hereinafter referred to as β-FeSi 2 ). I have.

【0004】ポーラスSiやSiナノ微粒子は、Si極
微構造の量子力学的効果が可視光発光に関与していると
考えられているが、微結晶サイズと発光波長の関係等、
詳しいメカニズムはまだ不明であり、波長の制御が難し
い。
In porous Si and Si nanoparticles, it is considered that the quantum mechanical effect of the Si microstructure is involved in visible light emission.
The detailed mechanism is still unknown, and it is difficult to control the wavelength.

【0005】GaNPやGaNAs等のIII−(N)−
V混晶半導体はSi基板と格子整合可能だが、バンドギ
ャップのボウイング効果が大きく、GaPやGaAsへ
のNの添加と共にバンドギャップが減少し、また結晶成
長がたいへん難しい。
[0005] III- (N)-such as GaNP and GaNAs
The V mixed crystal semiconductor can lattice match with the Si substrate, but has a large band gap bowing effect, the band gap decreases with the addition of N to GaP or GaAs, and crystal growth is very difficult.

【0006】一方、Siと金属との化合物であるシリサ
イドには非常に多くの種類があるが、最近、半導体の性
質を持つシリサイドとしてβ−FeSi2が注目されて
いる。β−FeSi2は直接遷移型のバンドギャップ
(〜0.85eV)を持ち、Si基板上にエピタキシャ
ル成長可能で、Siの発光デバイス実現の有力な材料と
して期待されており、Siのp−n接合にFeを注入し
て作製したβ−FeSi 2のLEDも報告されている。
これは例えば、D.Leong et al.,Nat
ure,387(1997)P686に記載されてい
る。
On the other hand, silisa, which is a compound of Si and a metal,
There are many types of ide, but recently,
Β-FeSi as silicide with high qualityTwoAttracted attention
I have. β-FeSiTwoIs the direct transition band gap
(~ 0.85eV), and epitaxy on Si substrate
Material that can be grown in
Injecting Fe into the pn junction of Si
Β-FeSi prepared by TwoLEDs have also been reported.
This is for example the case in D.A. Leong et al. , Nat
ure, 387 (1997) P686.
You.

【0007】ここに、β−FeSi2は斜方晶の結晶構
造を有し、(100)面のSi基板に対して以下の表1
に示すような結晶面と結晶軸との関係でβ−FeSi2
のエピタキシャル層が得られる。
Here, β-FeSi 2 has an orthorhombic crystal structure, and the following Table 1 shows a (100) plane Si substrate.
In relation crystal plane and the crystal axis as shown in beta-FeSi 2
Is obtained.

【0008】[0008]

【表1】 [Table 1]

【0009】図19は、(100)面のSi基板の[1
10]方向にβ−FeSi2を結晶成長させたときのS
iおよびβ−FeSi2の結晶面と結晶軸との関係を模
式的に示したものである。図19(a)に示されるβ−
FeSi2の結晶構造の各辺の格子定数はそれぞれa=
9.86Å、b=7.79Å、c=7.83Åとそれぞ
れ異なっている。
FIG. 19 is a graph showing [1] of (100) Si substrate.
S] when β-FeSi 2 crystal grows in the [10] direction
3 schematically shows the relationship between the crystal planes of i and β-FeSi 2 and the crystal axes. Β- shown in FIG.
The lattice constant of each side of the crystal structure of FeSi 2 is a =
9.86 °, b = 7.79 °, and c = 7.83 °.

【0010】β−FeSi2層のSi基板上への形成方
法としては、室温の状態でSi基板上にFeを堆積後、
アニールすることによりFeとSiの固相反応により形
成する方法(Solid Phase Epitaxy
法;SPE法)、加熱したSi基板上にFeを堆積しな
がら、FeとSiの固相反応により形成する方法(Re
active Deposition Epitaxy
法;RDE法)、MBEチャンバー中で、加熱したSi
基板上に、FeとSiを同時に堆積しながら形成するM
BE法等が報告されている。これは例えば、M.Tan
aka etal.,Jpn.J.Appl.Phy
s.Vol.36(1997)pp3620〜3624
に記載されている。
As a method of forming a β-FeSi 2 layer on a Si substrate, Fe is deposited on a Si substrate at room temperature,
Method of forming by solid phase reaction of Fe and Si by annealing (Solid Phase Epitaxy)
Method; SPE method), a method of forming a solid phase reaction between Fe and Si while depositing Fe on a heated Si substrate (Re method).
active Deposition Epitaxy
Method; RDE method), heated Si in an MBE chamber.
M formed by simultaneously depositing Fe and Si on a substrate
The BE method and the like have been reported. This is for example the case in M.S. Tan
aka et al. , Jpn. J. Appl. Phys
s. Vol. 36 (1997) pp 3620-3624
It is described in.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、SPE
法では一般的に、RDE法に比して高温の熱処理が必要
であり、表1の結晶関係が初期反応で一意的に決定され
ず、多結晶になりやすい。 また、RDE法では最初か
ら加熱したSi基板にFeを堆積するため、SPE法に
比して上記の結晶関係が生じやすいが、Feの堆積速度
(デポレート)と基板温度により成長膜の品質が左右さ
れ、成膜条件が限定される。
However, the SPE
Generally, the method requires a higher temperature heat treatment than the RDE method, and the crystal relations in Table 1 are not uniquely determined by the initial reaction, and the crystal tends to be polycrystalline. In addition, since the RDE method deposits Fe on a heated Si substrate from the beginning, the above-described crystal relationship is more likely to occur than in the SPE method. However, the quality of a grown film depends on the deposition rate (depo rate) of Fe and the substrate temperature. Thus, the film forming conditions are limited.

【0012】また、MBE法では、SPE法と同様に、
最初の結晶核形成が一意的に決定されにくい。そこで、
最初はRDE法と同様にFeのみを1nm程度と極薄に
蒸着堆積して薄いβ−FeSi2のエピタキシャル層を
形成し、それをテンプレートとして、FeとSiをモル
比1:2の割合で同時蒸着するテンプレート法が良く用
いられる。しかし、(100)面のSi基板は4回対称
であり、90度回転した方位どうしが等価である。この
ような等価な方位を複数持つSi基板の(100)面方
位では、その上に結晶系の異なるβ−FeSi2を結晶
成長させた場合、互いに等価な関係にある90度回転し
た面方位では、同じ成長速度、同等の確立で結晶粒が成
長するため多結晶に成り易く、大きな面積で一様な結晶
方位のβ−FeSi2のエピタキシャル層を得ることは
上記のSPE法やRDE法同様にMBE法でもたいへん
難しい。
In the MBE method, as in the SPE method,
It is difficult to uniquely determine the first crystal nucleation. Therefore,
At first, as in the case of the RDE method, only Fe is deposited to a very thin thickness of about 1 nm to form a thin β-FeSi 2 epitaxial layer, and Fe and Si are simultaneously used at a molar ratio of 1: 2 using this as a template. The template method of vapor deposition is often used. However, the Si substrate of the (100) plane is symmetrical four times, and the directions rotated by 90 degrees are equivalent. In the (100) plane orientation of a Si substrate having a plurality of such equivalent orientations, when β-FeSi 2 having a different crystal system is grown thereon, in a plane orientation rotated by 90 degrees, which is equivalent to each other. In order to obtain a β-FeSi 2 epitaxial layer having a large area and a uniform crystal orientation, it is easy to become polycrystalline because crystal grains grow at the same growth rate and the same probability as in the above-mentioned SPE method and RDE method. Even the MBE method is very difficult.

【0013】また、Si基板上に形成したβ−FeSi
2のエピタキシャル層上に更にSiエピタキシャル層を
形成してダブルヘテロ構造を得るには、β−FeSi2
が斜方晶の結晶構造を有しているため、たいへん難し
い。
Further, β-FeSi formed on a Si substrate
In order to obtain a double hetero structure by further forming an Si epitaxial layer on the epitaxial layer of No. 2 , β-FeSi 2
Is very difficult because it has an orthorhombic crystal structure.

【0014】また、従来のβ−FeSi2のLEDもβ
−FeSi2微結晶を使用しており、エピタキシャル膜
を使用していないため、発光効率が低い。
The conventional β-FeSi 2 LED also has a β-FeSi 2 LED.
-Since FeSi 2 microcrystals are used and no epitaxial film is used, the luminous efficiency is low.

【0015】さらには、Si基板と格子整合し、エピタ
キシャル結晶成長がよい光デバイス関係の半導体も上記
のGaNPやGaNAs以外あまり報告されていない。
Further, there have been few reports on semiconductors related to optical devices which are lattice-matched with the Si substrate and have good epitaxial crystal growth, except for the above-mentioned GNP and GNAs.

【0016】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、Si基板上に高品質なβ−FeSi
2のエピタキシャル層及びSi/β−FeSi2/Siの
ダブルヘテロ構造エピタキシャル層を有する半導体装置
とその製造方法、β−FeSi2層の発光効率を高めた
半導体装置とその製造方法、Si基板上に格子整合し、
紫外線領域を発光する半導体装置及びその製造方法を提
供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and a high-quality β-FeSi
Semiconductor device and manufacturing method thereof having a double hetero structure epitaxial layer of the second epitaxial layer and Si / β-FeSi 2 / Si , β-FeSi 2 layer semiconductor device and manufacturing method thereof having improved luminous efficiency, on the Si substrate Lattice matched,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that emits light in an ultraviolet region and a method for manufacturing the same.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項1記載の半導体装置は、[110]方
向に平行な溝状の段差部が設けられた(100)面のS
i基板上にβ−FeSi2層が形成された構成のもので
ある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, wherein a groove-shaped step portion parallel to the [110] direction is provided on a (100) plane.
This is a configuration in which a β-FeSi 2 layer is formed on an i-substrate.

【0018】これにより、(100)面のSi基板の
[110]方向に平行に設けられた溝状の段差部によっ
て、90度回転した方位のβ−FeSi2層の結晶成長
を抑制し、高品質なβ−FeSi2のエピタキシャル層
が均一に得られ、発光特性の優れた半導体装置が得られ
る。
Thus, the crystal growth of the β-FeSi 2 layer in the azimuth rotated by 90 degrees is suppressed by the groove-shaped steps provided in parallel with the [110] direction of the (100) Si substrate, and A quality β-FeSi 2 epitaxial layer can be uniformly obtained, and a semiconductor device having excellent light emission characteristics can be obtained.

【0019】また、本発明の請求項2記載の半導体装置
は、[110]方向に平行な溝状の段差部が設けられた
(100)面の一導電型のSi基板上にβ−FeSi2
層が形成され、同β−FeSi2層上に逆導電型のSi
層が形成された構成のものである。
Further, in the semiconductor device according to the second aspect of the present invention, β-FeSi 2 is provided on a (100) plane one conductivity type Si substrate provided with a groove-shaped stepped portion parallel to the [110] direction.
Layer is formed on the β-FeSi 2 layer.
It has a structure in which a layer is formed.

【0020】これにより、(100)面の一導電型のS
i基板の[110]方向に平行に設けられた溝状の段差
部によって、90度回転した方位のβ−FeSi2層の
結晶成長を抑制し、高品質なβ−FeSi2のエピタキ
シャル層が均一に得られ、さらに、逆導電型のSi層を
β−FeSi2のエピタキシャル層上に形成させること
で発光特性の優れた半導体装置が得られる。
As a result, the (100) plane of one conductivity type S
The groove-shaped steps provided in parallel with the [110] direction of the i-substrate suppress the crystal growth of the β-FeSi 2 layer rotated 90 degrees, and make the high-quality β-FeSi 2 epitaxial layer uniform. Further, by forming a Si layer of the opposite conductivity type on the β-FeSi 2 epitaxial layer, a semiconductor device having excellent light emission characteristics can be obtained.

【0021】また、本発明の請求項3記載の半導体装置
は、(100)面の一導電型のSi基板上に[110]
方向に平行な溝状の段差部が設けられ、同段差部を埋め
込む形でβ−FeSi2層が形成され、同β−FeSi2
層と前記一導電型のSi基板上に逆導電型のSi層が形
成された構成のものである。
Further, in the semiconductor device according to the third aspect of the present invention, [110] is formed on a (100) plane one conductivity type Si substrate.
The step portion of the parallel groove is provided in a direction, beta-FeSi 2 layer in the form of embedding the stepped portion is formed, the beta-FeSi 2
In this configuration, a reverse conductivity type Si layer is formed on the layer and the one conductivity type Si substrate.

【0022】これにより、(100)面の一導電型のS
i基板の[110]方向に平行に設けられた溝状の段差
部によって、90度回転した方位のβ−FeSi2層の
結晶成長を抑制させて高品質なβ−FeSi2のエピタ
キシャル層が段差部上に均一に得られ、さらに、β−F
eSi2のエピタキシャル層の上にも容易に逆導電型の
Siのエピタキシャル層が得られることで、発光特性の
優れた半導体装置が得られる。
Thus, one conductivity type S of the (100) plane
The groove-shaped step portion provided in parallel with the [110] direction of the i-substrate suppresses the crystal growth of the β-FeSi 2 layer in the orientation rotated by 90 degrees, thereby forming a high-quality β-FeSi 2 epitaxial layer. Part, and β-F
By easily obtaining an epitaxial layer of Si of the opposite conductivity type on the epitaxial layer of eSi 2 , a semiconductor device having excellent light emission characteristics can be obtained.

【0023】また、本発明の請求項4記載の半導体装置
の製造方法は、(100)面のSi基板上に[110]
方向に平行な溝状の段差部を形成する工程と、同段差部
を含む前記Si基板上にβ−FeSi2層を形成する工
程とを含むものである。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect of the present invention, the [100] plane Si substrate has [110]
A step of forming a groove-shaped step portion parallel to the direction; and a step of forming a β-FeSi 2 layer on the Si substrate including the step portion.

【0024】これにより、(100)面のSi基板の
[110]方向に平行に設けられた溝状の段差部によっ
て、90度回転した方位のβ−FeSi2層の結晶成長
を抑制し、高品質なβ−FeSi2のエピタキシャル層
が均一に得られ、発光特性の優れた半導体装置の製造方
法が得られる。
Thus, the crystal growth of the β-FeSi 2 layer in the azimuth rotated by 90 degrees is suppressed by the groove-shaped steps provided parallel to the [110] direction of the (100) Si substrate, and A quality β-FeSi 2 epitaxial layer can be uniformly obtained, and a method for manufacturing a semiconductor device having excellent emission characteristics can be obtained.

【0025】また、本発明の請求項5記載の半導体装置
の製造方法は、(100)面の一導電型のSi基板上に
[110]方向に平行な溝状の段差部を形成する工程
と、同段差部を含む前記一導電型のSi基板上にβ−F
eSi2層を形成する工程および同β−FeSi2層上に
逆導電型のSi層を形成する工程とを含むものである。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention, a step of forming a groove-shaped step portion parallel to the [110] direction on a (100) plane one conductivity type Si substrate is provided. .Beta.-F on the one conductivity type Si substrate including the step portion.
a step of forming an eSi 2 layer and a step of forming a reverse conductivity type Si layer on the β-FeSi 2 layer.

【0026】これにより、(100)面の一導電型のS
i基板の[110]方向に平行に設けられた溝状の段差
部によって、90度回転した方位のβ−FeSi2層の
結晶成長を抑制し、高品質なβ−FeSi2のエピタキ
シャル層が均一に得られ、さらに、逆導電型のSi基板
をβ−FeSi2のエピタキシャル層上に形成させるこ
とで発光特性の優れた半導体装置の製造方法が得られ
る。
As a result, the (100) plane of one conductivity type S
The groove-shaped steps provided in parallel with the [110] direction of the i-substrate suppress the crystal growth of the β-FeSi 2 layer rotated 90 degrees, and make the high-quality β-FeSi 2 epitaxial layer uniform. Further, by forming a reverse conductivity type Si substrate on the β-FeSi 2 epitaxial layer, a method of manufacturing a semiconductor device having excellent light emission characteristics can be obtained.

【0027】また、本発明の請求項6記載の半導体装置
の製造方法は、(100)面の一導電型のSi基板上に
[110]方向に平行な溝状の段差部を形成する工程
と、同段差部上にのみ埋め込むようにβ−FeSi2
を形成する工程および同β−FeSi2層と前記一導電
型のSi基板上に逆導電型のSi層を形成する工程とを
含むものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming a groove-shaped step parallel to the [110] direction is formed on the (100) plane one conductivity type Si substrate. Forming a β-FeSi 2 layer so as to be buried only on the step portion, and forming a reverse conductivity type Si layer on the β-FeSi 2 layer and the one conductivity type Si substrate. .

【0028】これにより、(100)面の一導電型のS
i基板の[110]方向に平行に設けられた溝状の段差
部によって、90度回転した方位のβ−FeSi2層の
結晶成長を抑制させて高品質なβ−FeSi2のエピタ
キシャル層が段差部上に均一に得られ、さらに、β−F
eSi2のエピタキシャル層の上にも容易に逆導電型の
Siのエピタキシャル層が形成できるため、発光特性の
優れた半導体装置の製造方法が得られる。
Thus, one conductivity type S (100) plane
The groove-shaped step portion provided in parallel with the [110] direction of the i-substrate suppresses the crystal growth of the β-FeSi 2 layer in the orientation rotated by 90 degrees, thereby forming a high-quality β-FeSi 2 epitaxial layer. Part, and β-F
Since an epitaxial layer of Si of the opposite conductivity type can be easily formed on the epitaxial layer of eSi 2, a method of manufacturing a semiconductor device having excellent emission characteristics can be obtained.

【0029】また、本発明の請求項7記載の半導体装置
は、(100)面のSi基板の[110]方向に平行な
領域に絶縁膜が埋め込まれ、前記Si基板上の絶縁膜の
ない領域にβ−FeSi2層が形成された構成のもので
ある。
In a semiconductor device according to a seventh aspect of the present invention, an insulating film is buried in a region of the (100) plane parallel to the [110] direction of the Si substrate, and a region on the Si substrate without the insulating film is provided. In which a β-FeSi 2 layer is formed.

【0030】これにより、(100)面のSi基板上の
[110]方向に平行な所定の領域内に埋め込んだ絶縁
膜のストレスにより、Si基板の[110]方向に平行
な方向と垂直な方向のSiの格子定数を僅かに変化させ
ることが可能であり、そのストレスのかかったSi基板
上にβ−FeSi2を成長させる場合、90度回転した
方位のβ−FeSi2層の結晶成長を抑制するだけでは
なく、β−FeSi2のb軸とc軸の方向を優先的にし
て選択して結晶成長をさせることが可能であるので、さ
らに高品質のβ−FeSi2のエピタキシャル層が均一
に得られ、発光特性の優れた半導体装置が得られる。
Due to the stress of the insulating film embedded in a predetermined region of the (100) plane parallel to the [110] direction on the Si substrate, a direction perpendicular to the direction parallel to the [110] direction of the Si substrate is obtained. It is possible to slightly change the lattice constant of Si, and when growing β-FeSi 2 on the stressed Si substrate, the crystal growth of the β-FeSi 2 layer in the 90 ° rotated orientation is suppressed. not only because of the beta-FeSi 2 in the direction of b-axis and c-axis it is possible to crystal growth and selected preferentially, uniform and more high-quality epitaxial layer of beta-FeSi 2 of As a result, a semiconductor device having excellent emission characteristics can be obtained.

【0031】また、本発明の請求項8記載の半導体装置
は、(100)面の一導電型のSi基板上の[110]
方向に平行な領域に絶縁膜が形成され、同絶縁膜に挟ま
れた前記Si基板上にβ−FeSi2層が形成され、同
β−FeSi2層の上に逆導電型のSi層が形成された
構成のものである。
Further, in the semiconductor device according to the eighth aspect of the present invention, [110] on a (100) plane one conductivity type Si substrate.
An insulating film is formed in a region parallel to the direction, a β-FeSi 2 layer is formed on the Si substrate sandwiched between the insulating films, and a Si layer of the opposite conductivity type is formed on the β-FeSi 2 layer. It is of the configuration as shown.

【0032】これにより、前述のように(100)面の
Si基板上の[110]方向に平行な所定の領域に絶縁
膜を形成させたことにより、Si基板にかかる絶縁膜の
ストレスにより、高品質のβ−FeSi2のエピタキシ
ャル層が均一に得られ、さらに、逆導電型のSi層をβ
−FeSi2のエピタキシャル層上に形成させることで
発光特性の優れた半導体装置が得られる。
Thus, as described above, the insulating film is formed in the predetermined region of the (100) plane parallel to the [110] direction on the Si substrate. A quality β-FeSi 2 epitaxial layer can be uniformly obtained, and a reverse conductivity type Si layer is
Semiconductor device with excellent light emitting characteristics by forming the -FeSi 2 epitaxial layer is obtained.

【0033】また、本発明の請求項9記載の半導体装置
の製造方法は、(100)面のSi基板の[110]方
向に平行な所定の領域に絶縁膜を一部埋め込み形成する
工程と、前記Si基板上の絶縁膜のない領域にβ−Fe
Si2層を形成する工程とを含むものである。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to a ninth aspect of the present invention, a step of partially burying an insulating film in a predetermined region of the (100) plane parallel to the [110] direction of the Si substrate; Β-Fe was added to the region of the Si substrate where there was no insulating film.
Forming a Si 2 layer.

【0034】これにより、前述のように(100)面の
Si基板上の[110]方向に平行な所定の領域内に絶
縁膜を埋め込んだことにより、Si基板にかかる絶縁膜
のストレスにより、高品質のβ−FeSi2のエピタキ
シャル層が均一に得られ、発光特性の優れた半導体装置
の製造方法が得られる。
As described above, since the insulating film is buried in the predetermined region of the (100) plane parallel to the [110] direction on the Si substrate as described above, the stress of the insulating film applied to the Si substrate increases the stress. A quality β-FeSi 2 epitaxial layer can be uniformly obtained, and a method for manufacturing a semiconductor device having excellent light emission characteristics can be obtained.

【0035】また、本発明の請求項10記載の半導体装
置の製造方法は、(100)面の一導電型のSi基板上
の[110]方向に平行な所定の領域に絶縁膜を形成す
る工程と、前記一導電型のSi基板上の絶縁膜のない領
域にβ−FeSi2層を形成する工程と、前記絶縁膜を
除去する工程および前記一導電型のSi基板と前記β−
FeSi2層の上に逆導電型のSi層を形成する工程と
を含むものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming an insulating film in a predetermined region parallel to the [110] direction on a (100) plane Si substrate of one conductivity type. Forming a β-FeSi 2 layer in a region without an insulating film on the one conductivity type Si substrate; removing the insulating film; and forming the β-FeSi 2 layer on the one conductivity type Si substrate.
Forming a reverse conductivity type Si layer on the FeSi 2 layer.

【0036】これにより、前述のように(100)面の
Si基板上に、[110]方向に平行な所定の領域内に
絶縁膜を形成させたことにより、Si基板にかかる絶縁
膜のストレスにより、高品質のβ−FeSi2のエピタ
キシャル層が均一に得られるとともに、絶縁膜を除去す
ることで、一導電型のSi基板の上に逆導電型のSi層
が形成されるため、β−FeSi2のエピタキシャル層
の上にも容易にSiのエピタキシャル層が形成できる。
As described above, the insulating film is formed in the predetermined region parallel to the [110] direction on the (100) Si substrate as described above. In addition, a high quality β-FeSi 2 epitaxial layer can be uniformly obtained, and by removing the insulating film, a reverse conductivity type Si layer is formed on a one conductivity type Si substrate. An Si epitaxial layer can be easily formed on the second epitaxial layer.

【0037】また、本発明の請求項11記載の半導体装
置は、Si基板上にErをドープしたβ−FeSi2
が設けられた構成のものである。
The semiconductor device according to claim 11 of the present invention has a structure in which an Er-doped β-FeSi 2 layer is provided on a Si substrate.

【0038】これにより、ドーピングされたErはEr
3+イオンになり、f殻電子系のレベルが電子間のスピン
−軌道相互作用により分裂し、4f殻電子系が高いエネ
ルギーから低いエネルギーに遷移する場合に1.5〜
1.6μm帯で発光する。通常、SiへのErのドーピ
ングは偏析などのためたいへん難しいが、本発明は、β
−FeSi2のエピタキシャル層では、そのドーピング
効率が上がることを見出したもので、β−FeSi2
バンドギャップ遷移のエネルギーが効率よくErの電子
遷移に転換し、β−FeSi2のエピタキシャル層の発
光効率を上げることができる。
Thus, the doped Er becomes Er.
3+ ions, the level of the f-shell electron system is split by the spin-orbit interaction between the electrons, and the level of the f-shell electron system changes from high energy to low energy.
Light is emitted in the 1.6 μm band. Usually, the doping of Er into Si is very difficult due to segregation and the like.
It has been found that the doping efficiency is increased in the epitaxial layer of -FeSi 2 , the energy of the band gap transition of β-FeSi 2 is efficiently converted to the electron transition of Er, and the light emission of the epitaxial layer of β-FeSi 2 is obtained. Efficiency can be increased.

【0039】また、本発明の請求項12記載の半導体装
置は、一導電型のSi基板上にErをドープしたβ−F
eSi2層が設けられ、同β−FeSi2層上に逆導電型
のSi層が設けられた構成のものである。
In the semiconductor device according to the twelfth aspect of the present invention, a β-F doped with Er on a Si substrate of one conductivity type is provided.
An eSi 2 layer is provided, and a Si layer of the opposite conductivity type is provided on the β-FeSi 2 layer.

【0040】これにより、前述のように、β−FeSi
2のエピタキシャル層の発光効率を上げることができる
とともに、β−FeSi2層上に逆導電型のSi層が設
けられているので、さらに、発光効率のよい半導体装置
を提供できる。
Thus, as described above, β-FeSi
Since the luminous efficiency of the epitaxial layer 2 can be increased, and a reverse conductivity type Si layer is provided on the β-FeSi 2 layer, a semiconductor device with higher luminous efficiency can be provided.

【0041】また、本発明の請求項13記載の半導体装
置は、請求項1ないし3、または7、8のいずれかに記
載の半導体装置において、β−FeSi2層にErをド
ープした構成のものである。
A semiconductor device according to a thirteenth aspect of the present invention is the semiconductor device according to any one of the first to third or seventh and eighth aspects, wherein the β-FeSi 2 layer is doped with Er. It is.

【0042】これにより、(100)面の一導電型のS
i基板の[110]方向に平行に設けられた溝状の段差
部によって、もしくは、[110]方向に平行な領域に
埋め込まれた絶縁膜によって、90度回転した方位のβ
−FeSi2層の結晶成長を抑制し、高品質なβ−Fe
Si2のエピタキシャル層が均一に得られるとともに、
前述のようにβ−FeSi2層にErをドーピングさせ
ることの効果により発光特性の優れた半導体装置が得ら
れる。
Thus, one conductivity type S (100) plane
β of the azimuth rotated by 90 degrees by a groove-shaped step portion provided in parallel with the [110] direction of the i-substrate or by an insulating film embedded in a region parallel to the [110] direction.
-High quality β-Fe by suppressing crystal growth of FeSi 2 layer
A uniform epitaxial layer of Si 2 can be obtained,
As described above, the effect of doping the β-FeSi 2 layer with Er can provide a semiconductor device having excellent light emission characteristics.

【0043】また、本発明の請求項14記載の半導体装
置の製造方法は、Si基板上にErをドープしたβ−F
eSi2層を形成する工程を含むものである。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising the steps of:
It includes a step of forming an eSi 2 layer.

【0044】これにより、前述のようにβ−FeSi2
層にErをドーピングさせることの効果によりβ−Fe
Si2のエピタキシャル層の発光効率を上げることがで
きる。
Thus, as described above, β-FeSi 2
Β-Fe due to the effect of doping the layer with Er
The luminous efficiency of the Si 2 epitaxial layer can be increased.

【0045】また、本発明の請求項15記載の半導体装
置の製造方法は、一導電型のSi基板上に、Erをドー
プしたβ−FeSi2層を形成する工程と同β−FeS
2層上に逆導電型のSi層を形成する工程とを含むも
のである。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a fifteenth aspect of the present invention includes the step of forming an Er-doped β-FeSi 2 layer on a one-conductivity-type Si substrate.
forming a reverse conductivity type Si layer on the i 2 layer.

【0046】これにより、前述のようにβ−FeSi2
層にErをドーピングさせることの効果によりβ−Fe
Si2のエピタキシャル層の発光効率を上げることがで
きるとともに、β−FeSi2層上に逆導電型のSi層
が設けられているので、さらに、発光効率のよい半導体
装置の製造方法を提供できる。
Thus, as described above, β-FeSi 2
Β-Fe due to the effect of doping the layer with Er
Since the luminous efficiency of the Si 2 epitaxial layer can be increased, and the reverse conductivity type Si layer is provided on the β-FeSi 2 layer, a method of manufacturing a semiconductor device with higher luminous efficiency can be provided.

【0047】また、本発明の請求項16記載の半導体装
置の製造方法は、請求項4ないし6、または9、10の
いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、β−
FeSi2層を形成する工程において、β−FeSi2
にErをドープするものである。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16 of the present invention is the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 4 to 6, 9 and 10,
In the step of forming the FeSi 2 layer, the β-FeSi 2 layer is doped with Er.

【0048】これにより、(100)面の一導電型のS
i基板の[110]方向に平行に設けられた溝状の段差
部によって、もしくは[110]方向に平行な領域に埋
め込まれた絶縁膜によって、90度回転した方位のβ−
FeSi2層の結晶成長を抑制し、高品質なβ−FeS
2のエピタキシャル層が均一に得られるとともに、前
述のようにβ−FeSi2層にErをドーピングさせる
ことの効果によりβ−FeSi2のエピタキシャル層の
発光効率を上げることができる。
As a result, the (100) plane of one conductivity type S
The β-layer of the azimuth rotated by 90 degrees is formed by a groove-shaped step portion provided in parallel with the [110] direction of the i-substrate or by an insulating film embedded in a region parallel to the [110] direction.
High quality β-FeS by suppressing the crystal growth of the FeSi 2 layer
The i 2 epitaxial layer can be uniformly obtained, and the luminous efficiency of the β-FeSi 2 epitaxial layer can be increased by the effect of doping the β-FeSi 2 layer with Er as described above.

【0049】また、本発明の請求項17記載の半導体装
置の製造方法は、請求項14に記載の半導体装置の製造
方法において、加熱したSi基板上に、FeとErを同
時又は交互に堆積して、前記Si基板上にErをドープ
したβ−FeSi2層を形成するものである。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourteenth aspect, Fe and Er are simultaneously or alternately deposited on the heated Si substrate. Thus, an Er-doped β-FeSi 2 layer is formed on the Si substrate.

【0050】これにより、Si基板を加熱しながらFe
を堆積し、FeとSiの固相反応を利用してβ−FeS
2のエピタキシャル層を形成するRDE法の際に、F
eとErを同時または交互に堆積することにより、Er
が効率良くβ−FeSi2のエピタキシャル層にドーピ
ングされ、β−FeSi2のエピタキシャル層の発光効
率を上げることができる。
Thus, while heating the Si substrate, Fe
Is deposited, and β-FeS is formed using a solid-phase reaction between Fe and Si.
During RDE method of forming an epitaxial layer of i 2, F
By simultaneously or alternately depositing e and Er, Er
There are doped in the epitaxial layer efficiently β-FeSi 2, it is possible to enhance the luminous efficiency of the epitaxial layer of β-FeSi 2.

【0051】また、本発明の請求項18記載の半導体装
置の製造方法は、請求項14記載の半導体装置の製造方
法において、加熱したSi基板上に、Si、Fe、Er
を同時又は交互に堆積して、前記Si基板上に前記Er
をドープしたβ−FeSi2層を形成するものである。
According to a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18 of the present invention, there is provided the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein Si, Fe, Er is formed on the heated Si substrate.
Are deposited simultaneously or alternately to form the Er on the Si substrate.
Is formed to form a β-FeSi 2 layer doped with.

【0052】これにより、Si基板を加熱しながらFe
と同時または交互にSiを堆積することでFeとSiの
固相反応を促進させ、そのβ−FeSi2のエピタキシ
ャル層を形成するRDE法の際に、FeおよびSiと同
時または交互にErを堆積することにより、Erが効率
良くβ−FeSi2のエピタキシャル層にドーピングさ
れ、β−FeSi2のエピタキシャル層の発光効率を上
げることができる。
Thus, while heating the Si substrate, Fe
Simultaneously or alternately deposits Si to promote the solid-phase reaction between Fe and Si, and at the same time or alternately deposits Er with Fe and Si during the RDE method of forming an epitaxial layer of β-FeSi 2. by, Er is doped into the epitaxial layer efficiently β-FeSi 2, it is possible to enhance the luminous efficiency of the epitaxial layer of β-FeSi 2.

【0053】また、本発明の請求項19記載の半導体装
置の製造方法は、請求項14記載の半導体装置の製造方
法において、Si基板表面にErをイオン注入した後、
前記Si基板を加熱しながらFeを堆積して前記Erを
ドープしたβ−FeSi2層を形成するものである。
According to a method of manufacturing a semiconductor device according to a nineteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device of the fourteenth aspect, the method further comprises the step of:
The method deposits Fe while heating the Si substrate to form the Er-doped β-FeSi 2 layer.

【0054】これにより、Si基板を加熱しながらFe
を堆積し、FeとSiの固相反応を利用してβ−FeS
2のエピタキシャル層を形成するRDE法の際に、予
めErを注入したSi基板を用いることにより、Erが
効率良くβ−FeSi2のエピタキシャル層にドーピン
グされ、β−FeSi2のエピタキシャル層の発光効率
を上げることができる。
Thus, while heating the Si substrate, Fe
Is deposited, and β-FeS is formed using a solid-phase reaction between Fe and Si.
During RDE method of forming an epitaxial layer of i 2, previously Er by using a Si substrate injected with, Er is doped into the epitaxial layer efficiently β-FeSi 2, emission of the epitaxial layer of beta-FeSi 2 Efficiency can be increased.

【0055】また、本発明の請求項20記載の半導体装
置の製造方法は、一導電型のSi基板の上に逆導電型の
Si層を形成する工程と、前記一導電型のSi基板と前
記逆導電型のSi層との接合付近にEr及びFeをイオ
ン注入する工程と、前記Si基板を高温熱処理して前記
Erをドープしたβ−FeSi2層を形成する工程とを
備えたものである。
According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a reverse conductivity type Si layer on a one conductivity type Si substrate; A step of ion-implanting Er and Fe in the vicinity of the junction with the Si layer of the opposite conductivity type; and a step of subjecting the Si substrate to high-temperature heat treatment to form the Er-doped β-FeSi 2 layer. .

【0056】これにより、注入されたFeとSiが高温
熱処理により反応してβ−FeSi 2層を形成する場合
に、注入されたErが効率良くβ−FeSi2層にドー
ピングされ、β−FeSi2層の発光効率を上げること
ができる。
As a result, the injected Fe and Si have a high temperature.
Β-FeSi reacts by heat treatment TwoWhen forming a layer
In addition, the injected Er efficiently converts β-FeSiTwoDoe on layer
Ping, β-FeSiTwoIncreasing the luminous efficiency of the layer
Can be.

【0057】また、本発明の請求項21記載の半導体装
置の製造方法は、(100)面の一導電型のSi基板表
面にErを含有したFe堆積層を全面にまたは[11
0]方向に平行に選択的に埋め込み形成する工程と、前
記Fe堆積層を有する側の前記一導電型のSi基板に、
逆導電型のSi基板を重ね合わせて熱処理し、前記Er
をドープしたβ−FeSi2層を前記一導電型のSi基
板と前記逆導電型のSi基板の間に埋め込み形成する工
程とを備えたものである。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the twenty-first aspect of the present invention, the (100) plane one-conductivity-type Si substrate surface may be provided with an Er-containing Fe deposition layer on the entire surface or [11].
0] selective burying process in parallel with the direction, and the one conductivity type Si substrate on the side having the Fe deposition layer,
An opposite conductivity type Si substrate is overlaid and heat-treated,
Burying a β-FeSi 2 layer doped with P between the one conductivity type Si substrate and the opposite conductivity type Si substrate.

【0058】これにより、Feを堆積した一導電型のS
i基板を逆導電型のSi基板と重ねて熱処理することに
より、Feは両側のSi基板と固相反応を生じ、β−F
eSi2のエピタキシャル層が両側のSi層に埋め込ま
れる形で形成されるが、この際にFeに含まれたErに
よって、Erをドーピングしたβ−FeSi2のエピタ
キシャル層が形成されて2つのSi基板がボンディング
され、Si/Erドープβ−FeSi2/Siのダブル
ヘテロ構造を容易に形成することが可能である。
Thus, one conductivity type S on which Fe is deposited is formed.
By heat-treating the i-substrate with the reverse conductivity type Si substrate, Fe causes a solid-phase reaction with the Si substrates on both sides, and β-F
An eSi 2 epitaxial layer is formed to be embedded in the Si layers on both sides. At this time, an Er-doped β-FeSi 2 epitaxial layer is formed by Er contained in Fe to form two Si substrates. Is bonded to easily form a double hetero structure of Si / Er-doped β-FeSi 2 / Si.

【0059】また、本発明の請求項22記載の半導体装
置の製造方法は、(100)面の一導電型のSi基板表
面にErを全面または[110]方向に平行な溝状の段
差部に選択的にイオン注入する工程と、前記Erがイオ
ン注入された領域上にFe堆積層を形成する工程と、前
記Fe堆積層を有する側の前記一導電型のSi基板に、
逆導電型のSi基板を重ね合わせて熱処理し、前記Er
をドープしたβ−FeSi2層を前記一導電型のSi基
板と前記逆導電型のSi基板の間に埋め込み形成する工
程とを備えたものである。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the twenty-second aspect of the present invention, Er may be formed on the entire surface or the groove-shaped step parallel to the [110] direction on the surface of the one-conductivity-type Si substrate of the (100) plane. Selectively ion-implanting, forming a Fe deposited layer on the Er-implanted region, and forming the one conductive Si substrate on the side having the Fe deposited layer,
An opposite conductivity type Si substrate is overlaid and heat-treated,
Burying a β-FeSi 2 layer doped with P between the one conductivity type Si substrate and the opposite conductivity type Si substrate.

【0060】これにより、Erがイオン注入された領域
上にFe堆積層を形成することで、一導電型のSi基板
を逆導電型のSi基板と重ねて熱処理することにより、
Fe堆積層のFeは両側のSi基板と固相反応を生じ、
β−FeSi2のエピタキシャル層が両側のSi層に埋
め込まれる形で形成されるが、この際にイオン注入され
たErによって、Erをドーピングしたβ−FeSi2
のエピタキシャル層が形成されて2つのSi基板がボン
ディングされ、Si/Erドープβ−FeSi 2/Si
のダブルヘテロ構造を容易に形成することが可能であ
る。
Thus, the region where Er is ion-implanted is
By forming an Fe deposition layer on top, one conductivity type Si substrate
And heat treatment by overlapping with a reverse conductivity type Si substrate,
Fe in the Fe deposited layer causes a solid-phase reaction with the Si substrates on both sides,
β-FeSiTwoEmbedded in the Si layers on both sides
It is formed in a form that is embedded
Β-FeSi doped with ErTwo
Is formed and two Si substrates are bonded.
And Si / Er doped β-FeSi Two/ Si
Can easily form a double heterostructure
You.

【0061】また、本発明の請求項23記載の半導体装
置の製造方法は、予めErをイオン注入した一導電型の
Si基板を、Fe堆積層を有する側の逆導電型のSi基
板に重ね合わせて熱処理することにより、Erをドープ
したβ−FeSi2層を前記一導電型のSi基板と前記
逆導電型のSi基板の間に埋め込み形成するものであ
る。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 23 of the present invention, the one-conductivity-type Si substrate in which Er is ion-implanted in advance is overlapped with the opposite-conductivity-type Si substrate on the side having the Fe deposition layer. And heat treatment to form an Er-doped β-FeSi 2 layer between the one conductivity type Si substrate and the opposite conductivity type Si substrate.

【0062】これにより、一導電型のSi基板をFeを
堆積した逆導電型のSi基板と重ねて熱処理することに
より、Feは両側のSi基板と固相反応を生じ、β−F
eSi2のエピタキシャル層が両側のSi層に埋め込ま
れる形で形成されるが、この際に予めErを注入したS
i基板を用いることによって、Erをドーピングしたβ
−FeSi2のエピタキシャル層が形成されて2つのS
i基板がボンディングされ、Si/Erドープβ−Fe
Si2/Siのダブルヘテロ構造を容易に形成すること
が可能である。
Thus, by heating the one-conductivity-type Si substrate with the opposite-conductivity-type Si substrate on which Fe is deposited, Fe causes a solid-phase reaction with the Si substrates on both sides, thereby causing β-F
An epitaxial layer of eSi 2 is formed to be embedded in the Si layers on both sides. At this time, S
By using an i substrate, Er-doped β
-FeSi 2 epitaxial layer is formed and two S
i substrate is bonded, and Si / Er-doped β-Fe
The double heterostructure Si 2 / Si can be easily formed.

【0063】また、本発明の請求項24記載の半導体装
置は、(100)面のSi基板上に、BAlGaN層、
BGaN層、BAlN層のうち少なくとも1つの半導体
層を用いてP−N接合が設けられた構成のものである。
The semiconductor device according to claim 24 of the present invention is characterized in that a BAlGaN layer is formed on a (100) Si substrate.
This is a configuration in which a PN junction is provided using at least one semiconductor layer of a BGaN layer and a BAlN layer.

【0064】これによりBAlGaN層、BGaN層お
よびBAlN層を(100)面のSi基板上で[11
0]方向に格子整合してエピタキシャル成長させること
ができる。
As a result, the BAlGaN layer, the BGaN layer, and the BAlN layer were formed on the (100) Si substrate with the [11]
0] direction and can be epitaxially grown with lattice matching.

【0065】すなわち、立方晶(cubic)のBN、
GaN、AlNの格子定数とバンドギャップの関係は図
20に示すように、ある組成範囲のBAlGaN層、B
GaN層、BAlN層は、Siの格子定数5.43Åの
1/√2倍に当たる約3.84Åの格子定数を持ち、そ
の場合、BGaN層は約5.6eVのバンドギャップ、
BAlN層は約6.0eVのバンドギャップ、BAlG
aN層はその間(約5.6〜約6.0eV)のバンドギ
ャップを持つ。
That is, cubic BN,
As shown in FIG. 20, the relationship between the lattice constants of GaN and AlN and the band gap is shown in FIG.
The GaN layer and the BAlN layer have a lattice constant of about 3.84%, which is 1 / {2} times the lattice constant of 5.43% of Si. In this case, the BGaN layer has a band gap of about 5.6 eV,
The BAlN layer has a band gap of about 6.0 eV,
The aN layer has a band gap therebetween (about 5.6 to about 6.0 eV).

【0066】したがって、上記の構成により、格子定数
が約3.84Åに持つBAlGaN、BGaN、BAl
Nは、図19に示した(100)面のSi基板上のβ−
FeSi2のエピタキシャル層と類似の関係、すなわち
図21に示すように、その一辺が(100)面のSi基
板上で[110]方向に平行な関係で格子整合して結晶
成長させることが可能である。これらは紫外線領域のバ
ンドギャップを持つ半導体装置である。ここで、図21
は、(100)面のSi基板の[110]方向にBAl
GaN、BGaN、BAlNを結晶成長させたときのS
iおよびBAlGaN、BGaN、BAlNの結晶面と
結晶軸との関係を示したものであり、図21(a)に示
す立方晶の結晶はBAlGaN、BGaN、BAlNを
示し、格子定数はa=3.84Åである。
Therefore, with the above configuration, BAlGaN, BGaN, BAl having a lattice constant of about 3.84 °
N is β- on the (100) plane Si substrate shown in FIG.
Similar relationships between the epitaxial layer of the FeSi 2, i.e. as shown in Figure 21, can be grown lattice-matched in a parallel relationship to the [110] direction at the one side (100) plane of the Si substrate is there. These are semiconductor devices having a band gap in the ultraviolet region. Here, FIG.
Is BAl in the [110] direction of the (100) plane Si substrate.
S in crystal growth of GaN, BGaN, and BAlN
FIG. 21 (a) shows the relationship between the crystal plane and the crystal axis of BAlGaN, BGaN, and BAlN, and the cubic crystal shown in FIG. 84 °.

【0067】また、本発明の請求項25記載の半導体装
置は、請求項24記載の半導体装置において、BAlG
aN層、またはBGaN層、またはBAlN層の格子定
数が、Siの格子定数の約1/√2倍の立方晶構造を有
し、その少なくとも一辺が、Si基板の[110]方向
でAlGaBN(100)//Si(100)またはB
AlN(100)//Si(100)またはBGaN
(100)//Si(100)の面関係で単結晶成長し
ている構成のものである。
The semiconductor device according to claim 25 of the present invention is the semiconductor device according to claim 24, wherein
The lattice constant of the aN layer, the BGaN layer, or the BAlN layer has a cubic structure that is about 1 / √2 times the lattice constant of Si, and at least one side has AlGaBN (100) in the [110] direction of the Si substrate. ) // Si (100) or B
AlN (100) // Si (100) or BGaN
This is a configuration in which a single crystal is grown in a plane relationship of (100) // Si (100).

【0068】これにより、上述のように、図21に示す
ように、BAlGaN層、BGaN層、BAlN層の格
子定数の一辺が(100)面のSi基板上で[110]
方向に平行な関係で格子整合して結晶成長させることが
可能である。
Thus, as described above, as shown in FIG. 21, one side of the lattice constant of the BAlGaN layer, BGaN layer, and BAlN layer is [110] on the (100) plane Si substrate.
Crystal growth can be performed with lattice matching in a relationship parallel to the direction.

【0069】また、本発明の請求項26記載の半導体装
置は、請求項24記載の半導体装置において、(10
0)面のSi基板上に、[110]方向に平行な溝状ま
たは矩形状の段差部が設けられた構成のものである。
The semiconductor device according to claim 26 of the present invention is the same as the semiconductor device according to claim 24, except that (10
A groove-shaped or rectangular step portion parallel to the [110] direction is provided on the (0) plane Si substrate.

【0070】これにより、(100)面のSi基板の
[110]方向に平行に設けられた溝状の段差部によっ
て、BAlGaN層、BGaN層、またはBAlN層の
90度回転した方向の結晶成長が抑制された高品質なB
AlGaN、BGaN、BAlNのエピタキシャル層が
均一に形成された半導体装置が得られる。
Thus, the crystal growth in the direction rotated by 90 degrees of the BAlGaN layer, the BGaN layer, or the BAlN layer is caused by the groove-shaped steps provided in parallel with the [110] direction of the (100) plane Si substrate. High quality B suppressed
A semiconductor device in which an epitaxial layer of AlGaN, BGaN, and BAlN is uniformly formed is obtained.

【0071】また、本発明の請求項27記載の半導体装
置の製造方法は、(100)面のSi基板上に、[11
0]方向に平行な溝状または矩形状の段差部を形成する
工程と、前記段差部を有するSi基板上にBAlGaN
層、BGaN層、BAlN層のうち少なくとも1つの半
導体層を用いてP−N接合を形成する工程を含むもので
ある。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the twenty-seventh aspect of the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device comprising:
0] forming a groove-shaped or rectangular step parallel to the direction; and forming a BAlGaN on a Si substrate having the step.
And forming a PN junction using at least one semiconductor layer among the semiconductor layer, the BGaN layer, and the BAlN layer.

【0072】これにより、(100)面のSi基板の
[110]方向に平行な溝状または矩形状の段差部を形
成することにより、90度回転した方位のBAlGaN
層、BGaN層、BAlN層の結晶成長を抑制し、高品
質なBAlGaN、BGaN、BAlNのエピタキシャ
ル層を均一に形成することができる。
As a result, a groove-shaped or rectangular step portion parallel to the [110] direction of the (100) plane Si substrate is formed, so that the BAlGaN having the azimuth rotated by 90 degrees is formed.
It is possible to suppress the crystal growth of the layer, the BGaN layer, and the BAlN layer, and to uniformly form a high-quality epitaxial layer of BAlGaN, BGaN, and BAlN.

【0073】また、本発明の請求項28記載の半導体装
置の製造方法は、(100)面のSi基板上の[11
0]方向に平行な所定の領域に絶縁膜を形成する工程
と、同絶縁膜の間の前記Si基板上にBAlGaN層、
BGaN層、BAlN層のうち少なくとも1つの半導体
層を用いてP−N接合を形成する工程を含むものであ
る。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 28 of the present invention, the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 28, wherein [11]
0] forming an insulating film in a predetermined region parallel to the direction, and a BAlGaN layer on the Si substrate between the insulating films;
The method includes a step of forming a PN junction using at least one semiconductor layer of the BGaN layer and the BAlN layer.

【0074】これにより、(100)面のSi基板の
[110]方向に平行な所定の領域に絶縁膜を形成して
その間に結晶成長させることにより、90度回転した方
位のBAlGaN層、BGaN層、BAlN層の結晶成
長を抑制し、高品質なBAlGaN、BGaN、BAl
Nのエピタキシャル層を均一に形成することができる。
As a result, an insulating film is formed in a predetermined area of the (100) plane parallel to the [110] direction of the Si substrate, and a crystal is grown between the insulating films. , BAlN layer to suppress the crystal growth, high quality BAlGaN, BGaN, BAl
The N epitaxial layer can be formed uniformly.

【0075】[0075]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の半導体装置およびその製造方法を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0076】(実施の形態1)図1は、本発明の半導体
装置における第1の実施形態を示した半導体装置の断面
図である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【0077】この構造は、図1に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1の上の所定の領域に、幅が
0.1〜2μm、深さが30〜50nmの溝状の段差部
2が、n型のSi基板1の[110]方向に平行に、
0.1〜2μmの間隔で設けられ、段差部2を含むn型
のSi基板1の上にβ−FeSi2のエピタキシャル層
3が形成され、さらにβ−FeSi2のエピタキシャル
層3の上に単結晶のp型のSi層4が形成され、p型の
Si層4の上およびn型のSi基板1の段差部が設けら
れていない面には、それぞれAlからなるオーミック電
極5、6が設けられているものである。なお、β−Fe
Si2のエピタキシャル層3の上にp型のSi層4を形
成させずに、β−FeSi2のエピタキシャル層3の上
にAlからなるオーミック電極5を設けてもよい。
This structure, as shown in FIG.
In a predetermined region on the n-type Si substrate 1 on the 0) plane, a groove-shaped stepped portion 2 having a width of 0.1 to 2 μm and a depth of 30 to 50 nm is formed at [110] of the n-type Si substrate 1. Parallel to the direction,
The β-FeSi 2 epitaxial layer 3 is formed on the n-type Si substrate 1 including the steps 2, which are provided at intervals of 0.1 to 2 μm, and furthermore, the β-FeSi 2 epitaxial layer 3 is formed on the β-FeSi 2 epitaxial layer 3. A crystalline p-type Si layer 4 is formed, and ohmic electrodes 5 and 6 made of Al are provided on the p-type Si layer 4 and on the surface of the n-type Si substrate 1 where no step is provided. It is what is being done. Note that β-Fe
Without forming a Si layer 4 of p-type on the epitaxial layer 3 of Si 2, it may be provided an ohmic electrode 5 made of Al on the epitaxial layer 3 of the β-FeSi 2.

【0078】次に、第1の実施形態による本発明の半導
体装置の製造方法を図2の工程断面図を用いて説明す
る。
Next, the method for fabricating the semiconductor device of the present invention according to the first embodiment will be explained with reference to the process sectional views of FIGS.

【0079】まず、図2(a)に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1上に通常の光露光法を用いて
フォトレジスト膜7のストライプ状パターンを形成す
る。このストライプ状パターンは、(100)面のSi
基板1上の、[110]方向に平行な辺を持って、幅が
0.1〜2μmで0.1〜2μmの間隔を有している。
次に図2(b)に示すように、フォトレジスト膜7をマ
スクとして、Si基板1を異方性ドライエッチングして
Si基板1に深さ約30〜50nmの溝状の段差部2を
設けた後、フォトレジスト膜7を除去する。次に図2
(c)に示すように、高真空チャンバー内で、基板温度
を500〜650℃として、6〜15Å/分のデポレー
トで、Fe原子を電子ビーム蒸着、スパッタ等で33n
mの厚さになるように堆積させる。しかしこの場合、S
i基板1の表面に堆積したFe原子は熱によりSi原子
と固相反応を起こして、厚さ約100nmのβ−FeS
2のエピタキシャル層3が形成される。次に図2
(d)に示すように、CVD法等により、β−FeSi
2のエピタキシャル層3の上に単結晶のp型のSi層4
を形成する。最後に、図2(e)に示すように、単結晶
のp型のSi層4の上およびSi基板1の段差部が設け
られていない面に、それぞれAlからなるオーミック電
極5、6を設ける。なお、β−FeSi2のエピタキシ
ャル層3の上に単結晶のp型のSi層4を形成せずに、
β−FeSi2のエピタキシャル層3の上にオーミック
電極5を設けてもよい。
First, as shown in FIG.
A stripe pattern of the photoresist film 7 is formed on the n-type Si substrate 1 of the 0) plane by using a normal light exposure method. This stripe-shaped pattern has a (100) plane Si
It has sides parallel to the [110] direction on the substrate 1 and has a width of 0.1 to 2 μm and an interval of 0.1 to 2 μm.
Next, as shown in FIG. 2B, using the photoresist film 7 as a mask, the Si substrate 1 is anisotropically dry-etched to provide a groove-shaped step portion 2 having a depth of about 30 to 50 nm in the Si substrate 1. After that, the photoresist film 7 is removed. Next, FIG.
As shown in (c), in a high vacuum chamber, the substrate temperature was set to 500 to 650 ° C., and Fe atoms were deposited at a rate of 6 to 15 ° / min.
m to a thickness of m. But in this case, S
The Fe atoms deposited on the surface of the i-substrate 1 undergo a solid-phase reaction with the Si atoms due to heat, and a β-FeS
An i 2 epitaxial layer 3 is formed. Next, FIG.
As shown in (d), β-FeSi
A single crystal p-type Si layer 4 on the epitaxial layer 3
To form Finally, as shown in FIG. 2E, ohmic electrodes 5 and 6 made of Al are provided on the single crystal p-type Si layer 4 and on the surface of the Si substrate 1 where no step is provided. . Note that, without forming the single-crystal p-type Si layer 4 on the β-FeSi 2 epitaxial layer 3,
An ohmic electrode 5 may be provided on the β-FeSi 2 epitaxial layer 3.

【0080】(実施の形態2)図3は、本発明の半導体
装置における第2の実施形態を示した半導体装置の断面
図である。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【0081】この構造は、図3に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1上の所定の領域に、幅が0.
1〜2μm、深さが30〜50nmの溝状の段差部2が
Si基板1の[100]方向に平行に、0.1〜2μm
の間隔で設けられ、そのSi基板1の溝状の段差部の上
にのみ段差部を埋め込む形でβ−FeSi2のエピタキ
シャル層3が形成され、さらにβ−FeSi2のエピタ
キシャル層3の上およびn型のSi基板1の上に単結晶
のp型のSi層4が形成され、p型のSi層4の上およ
びSi基板1の段差部が設けられていない面には、それ
ぞれAlからなるオーミック電極5、6が設けられてい
るものである。なお、β−FeSi2のエピタキシャル
層3の上にp型のSi層4を形成させずに、β−FeS
2のエピタキシャル層3の上にAlからなるオーミッ
ク電極5を設けてもよい。
This structure, as shown in FIG.
0) plane, a predetermined area on the n-type Si substrate 1 has a width of 0.
A groove-shaped step portion 2 having a thickness of 1 to 2 μm and a depth of 30 to 50 nm is formed in a thickness of 0.1 to 2 μm in parallel with the [100] direction of the Si substrate 1.
Provided at intervals, the Si grooved epitaxial layer 3 of the beta-FeSi 2 in the form of embedding the stepped portion only on the stepped portion of the substrate 1 is formed, and on further epitaxial layer 3 of the beta-FeSi 2 A single-crystal p-type Si layer 4 is formed on an n-type Si substrate 1, and the surface of the p-type Si layer 4 and the surface of the Si substrate 1 where no step is provided are made of Al. Ohmic electrodes 5 and 6 are provided. Note that, without forming the p-type Si layer 4 on the β-FeSi 2 epitaxial layer 3, β-FeS
An ohmic electrode 5 made of Al may be provided on the i 2 epitaxial layer 3.

【0082】次に、第2の実施形態による本発明の半導
体装置の製造方法を図4の工程断面図を用いて説明す
る。
Next, the method for fabricating the semiconductor device of the present invention according to the second embodiment will be explained with reference to the process sectional views of FIGS.

【0083】まず、図4(a)に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1の上の全面にCVD法等を用
いてSiO2等の絶縁膜8を形成した後、通常の光露光
法を用いてフォトレジスト膜7のストライプ状パターン
を形成する。このストライプ状パターンは、(100)
面のSi基板1上の、[110]方向に平行な辺を持
ち、幅が0.1〜2μmで0.1〜2μmの間隔を有し
ている。次に、図4(b)に示すように、フォトレジス
ト膜7をマスクとして、絶縁膜8及びSi基板1を異方
性ドライエッチングしてSi基板1に深さ約30〜50
nmの溝状の段差部2を設けた後、フォトレジスト膜7
を除去する。次に、図4(c)に示すように、高真空チ
ャンバー内で、基板温度を500〜650℃として、6
〜15Å/分のデポレートで、Fe原子を電子ビーム蒸
着、スパッタ等で33nmの厚さになるように堆積させ
るが、絶縁膜8とSi基板1により形成された段差部が
深いため堆積されるFe原子は絶縁膜8上とSi基板1
上に分離される。そしてこの場合、Si基板1の表面に
堆積したFe原子は熱によりSi原子と固相反応を起こ
して、厚さ約100nmのβ−FeSi2のエピタキシ
ャル層3がSi電極1の段差部2を埋め込むように形成
される。また、このとき、絶縁膜8上のFe原子は、反
応せずFe堆積層9となる。次に、図4(d)に示すよ
うに、絶縁膜8がSiO2の場合は、希フッ酸等で絶縁
膜8を除去する。この場合、絶縁膜8上のFe堆積層9
も同時に除去される。次に、図4(e)に示すように、
全面にCVD法等により、単結晶のp型のSi層4を形
成する。最後に、図4(e)に示すように、p型のSi
層4の上およびSi基板1の段差部が設けられていない
面に、それぞれAlからなるオーミック電極5、6を設
ける。
First, as shown in FIG.
After the insulating film 8 of SiO 2 or the like is formed on the entire surface of the n-type Si substrate 1 using the CVD method or the like on the 0) plane, the stripe pattern of the photoresist film 7 is formed using a normal light exposure method. Form. This stripe pattern is (100)
It has sides parallel to the [110] direction on the surface of the Si substrate 1 and has a width of 0.1 to 2 μm and an interval of 0.1 to 2 μm. Next, as shown in FIG. 4B, using the photoresist film 7 as a mask, the insulating film 8 and the Si substrate 1 are anisotropically dry-etched into the Si substrate 1 to a depth of about 30 to 50.
After forming the groove-shaped step portion 2 of nm, the photoresist film 7 is formed.
Is removed. Next, as shown in FIG. 4C, in a high vacuum chamber, the substrate temperature is set to 500 to 650 ° C.
At a deposition rate of Å15 ° / min, Fe atoms are deposited to a thickness of 33 nm by electron beam evaporation, sputtering, or the like. However, since the step formed by the insulating film 8 and the Si substrate 1 is deep, Fe is deposited. The atoms are on the insulating film 8 and the Si substrate 1
Separated above. In this case, the Fe atoms deposited on the surface of the Si substrate 1 cause a solid-phase reaction with the Si atoms due to heat, and the epitaxial layer 3 of β-FeSi 2 having a thickness of about 100 nm fills the step 2 of the Si electrode 1. It is formed as follows. At this time, the Fe atoms on the insulating film 8 do not react and become the Fe deposited layer 9. Next, as shown in FIG. 4D, when the insulating film 8 is SiO 2 , the insulating film 8 is removed with dilute hydrofluoric acid or the like. In this case, the Fe deposition layer 9 on the insulating film 8
Is also removed at the same time. Next, as shown in FIG.
A single-crystal p-type Si layer 4 is formed on the entire surface by a CVD method or the like. Finally, as shown in FIG.
Ohmic electrodes 5 and 6 made of Al are provided on the layer 4 and on the surface of the Si substrate 1 where no step is provided.

【0084】これら第1または第2の実施の形態によれ
ば、Si基板1の(100)面に[110]方向に平行
な溝状の段差部を導入することにより、90度回転した
方位のβ−FeSi2層の結晶成長が抑制され、同じ方
位を持つ単結晶の高品質なβ−FeSi2のエピタキシ
ャル成長層が均一に得られる。しかし、段差部の幅と間
隔については、2μmを越えてあまり大きくなると、9
0度回転した方位のβ−FeSi2層の結晶成長の抑制
効果が薄れてくるので、0.1〜2μmの範囲が適当で
ある。また、第2の実施の形態ではβ−FeSi2の上
にだけでなく一部単結晶のSiの上に単結晶のSiが形
成されているので、β−FeSi2のエピタキシャル成
長層の上にもさらに容易にSiのエピタキシャル層が得
られため、p型Si/β−FeSi2/n型Siのダブ
ルヘテロ構造のエピタキシャル層が形成でき、β−Fe
Si2層を活性層とする発光特性の優れた発光ダイオー
ドが得られる。なお、β−FeSi2のエピタキシャル
層3の上に単結晶のp型のSi層4を形成せずに、β−
FeSi2のエピタキシャル層3の上、あるいは、β−
FeSi2のエピタキシャル層3とSi基板1の上にオ
ーミック電極5を設けてもよい。
According to the first or second embodiment, a groove-shaped step parallel to the [110] direction is introduced into the (100) plane of the Si substrate 1 so that the azimuth rotated by 90 degrees can be obtained. crystal growth of beta-FeSi 2 layer is suppressed, a high-quality epitaxial growth layer beta-FeSi 2 single crystal having the same orientation is obtained uniformly. However, when the width and the interval of the step portion are too large beyond 2 μm, 9
The range of 0.1 to 2 μm is appropriate because the effect of suppressing the crystal growth of the β-FeSi 2 layer having the orientation rotated by 0 degrees is weakened. Further, in the second embodiment, since single-crystal Si is formed not only on β-FeSi 2 but also partially on single-crystal Si, it is also formed on the β-FeSi 2 epitaxial growth layer. Since an Si epitaxial layer can be more easily obtained, a p-type Si / β-FeSi 2 / n-type Si double heterostructure epitaxial layer can be formed, and β-Fe
A light emitting diode having excellent light emitting characteristics using the Si 2 layer as an active layer can be obtained. Note that, without forming the single-crystal p-type Si layer 4 on the β-FeSi 2 epitaxial layer 3,
On the epitaxial layer 3 of FeSi 2 or β-
An ohmic electrode 5 may be provided on the FeSi 2 epitaxial layer 3 and the Si substrate 1.

【0085】(実施の形態3)図5は、本発明の半導体
装置における第3の実施形態を示した半導体装置の断面
図である。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【0086】この構造は、図5に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1の所定の領域に、Si基板1
の[110]方向に平行に、0.1〜2μmの範囲の
幅、かつ0.1〜2μmの間隔でSiO2からなる絶縁
膜10が埋め込まれ、その絶縁膜10の間のSi基板1
の上にβ−FeSi2のエピタキシャル層3がSi基板
1の[110]方向に平行な辺を持って、0.1〜2μ
mの間隔で絶縁膜10に挟まれる形で形成され、β−F
eSi2のエピタキシャル層3の上に単結晶のp型のS
i層4が形成され、p型のSi層4の上および絶縁膜1
0にはAlからなるオーミック電極5が、また、n型の
Si基板1の裏面にはAlからなるオーミック電極6が
設けられているものである。なお、オーミック電極5
は、p型のSi層4を形成させずにβ−FeSi2のエ
ピタキシャル層3の上に設けてもよい。
This structure, as shown in FIG.
(0) plane, a predetermined area of the n-type Si substrate 1
In parallel with the [110] direction, an insulating film 10 made of SiO 2 is embedded at a width in the range of 0.1 to 2 μm and at an interval of 0.1 to 2 μm, and the Si substrate 1 between the insulating films 10
The β-FeSi 2 epitaxial layer 3 has a side parallel to the [110] direction of the Si substrate 1 and has a thickness of 0.1 to 2 μm.
m so as to be sandwiched between the insulating films 10 at intervals of m
p-type S single crystal on the epitaxial layer 3 of eSi 2
An i-layer 4 is formed on the p-type Si layer 4 and the insulating film 1
0 is provided with an ohmic electrode 5 made of Al, and an ohmic electrode 6 made of Al is provided on the back surface of the n-type Si substrate 1. The ohmic electrode 5
May be provided on the β-FeSi 2 epitaxial layer 3 without forming the p-type Si layer 4.

【0087】(実施の形態4)図6は、本発明の半導体
装置における第4の実施形態を示した半導体装置の断面
図である。
(Embodiment 4) FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【0088】この構造は、図6に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1の上の所定の領域に、Si基
板1の[110]方向に平行に、0.1〜2μmの範囲
の幅、かつ0.1〜2μmの間隔でSiO2からなる絶
縁膜10が設けられ、その絶縁膜10の間のSi基板1
の上にβ−FeSi2のエピタキシャル層3がSi基板
1の[110]方向に平行な辺を持って、0.1〜2μ
mの間隔で絶縁膜10に挟まれる形で形成され、絶縁膜
10に挟まれ、かつβ−FeSi2のエピタキシャル層
3の上に単結晶のp型のSi層4が形成され、p型のS
i層4の上および絶縁膜10にはAlからなるオーミッ
ク電極5が、また、n型のSi基板1の裏面にはAlか
らなるオーミック電極6が設けられているものである。
なお、β−FeSi2のエピタキシャル層3の上にp型
のSi層4を形成させずに、少なくともβ−FeSi2
のエピタキシャル層3の上にAlからなるオーミック電
極5を設けてもよい。
This structure, as shown in FIG.
In a predetermined area on the n-type Si substrate 1 on the 0) plane, SiO is formed in parallel with the [110] direction of the Si substrate 1 at a width of 0.1 to 2 μm and an interval of 0.1 to 2 μm. 2 is provided, and an Si substrate 1 between the insulating films 10 is provided.
The β-FeSi 2 epitaxial layer 3 has a side parallel to the [110] direction of the Si substrate 1 and has a thickness of 0.1 to 2 μm.
A single-crystal p-type Si layer 4 is formed on the epitaxial layer 3 of β-FeSi 2 while being sandwiched between the insulating films 10 at intervals of m. S
An ohmic electrode 5 made of Al is provided on the i-layer 4 and the insulating film 10, and an ohmic electrode 6 made of Al is provided on the back surface of the n-type Si substrate 1.
Note that, without forming the p-type Si layer 4 on the β-FeSi 2 epitaxial layer 3, at least β-FeSi 2
An ohmic electrode 5 made of Al may be provided on the epitaxial layer 3.

【0089】(実施の形態5)図7は、本発明の半導体
装置の製造方法における第5の実施形態を示した半導体
装置の工程断面図である。
(Embodiment 5) FIG. 7 is a process sectional view of a semiconductor device showing a fifth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【0090】まず、図7(a)に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1上にCVD法等を用いて全面
にSiN膜11を形成した後、通常の光露光法を用いて
フォトレジスト膜7のストライプ状パターンを形成す
る。このストライプ状パターンは、(100)面のSi
基板1上の、[110]方向に平行な辺を持って、幅が
0.1〜2μmで0.1〜2μmの間隔を有している。
次に、図7(b)に示すように、フォトレジスト膜7を
マスクとして、SiN膜11を異方性ドライエッチング
してSi基板1を露出させる。次に図7(c)に示すよ
うに、フォトレジスト膜7を除去した後、SiN膜11
をマスクとして酸素雰囲気中で露出したSi基板1の表
面を熱酸化して厚さ約60nmのSiO2膜81をSi
基板内に一部埋め込み形成する。次に、図7(d)に示
すように、SiN膜11をドライエッチングで除去して
酸化してないSi基板1表面を露出させた後、第1の実
施の形態と同様に、高真空チャンバー内で、基板温度を
500〜650℃として、6〜15Å/分のデポレート
で、Fe原子を電子ビーム蒸着、スパッタ等で33nm
の厚さになるように堆積させる。しかしこの場合、Si
基板1の表面に堆積したFe原子はSi原子と固相反応
を起こして、厚さ約100nmのβ−FeSi2のエピ
タキシャル層3が形成される。一方、SiO2膜81上
のFe原子は、反応せずFe堆積層9となる。次に、図
7(e)に示すように、希フッ酸等でSiO2膜81を
除去することにより、SiO2膜81上のFe堆積層9
も除去する。次に、図7(f)に示すように、Si基板
1およびβ−FeSi2のエピタキシャル層3の上にC
VD法等により、単結晶のp型のSi層4を形成する。
最後に、図7(g)に示すように、p型のSi層4の上
およびSi基板1の段差部が設けられていない面に、そ
れぞれAlからなるオーミック電極5、6を設ける。
First, as shown in FIG.
After the SiN film 11 is formed on the entire surface of the n-type Si substrate 1 using the CVD method or the like on the 0) plane, a stripe pattern of the photoresist film 7 is formed using a normal light exposure method. This stripe-shaped pattern has a (100) plane Si
It has sides parallel to the [110] direction on the substrate 1 and has a width of 0.1 to 2 μm and an interval of 0.1 to 2 μm.
Next, as shown in FIG. 7B, using the photoresist film 7 as a mask, the SiN film 11 is subjected to anisotropic dry etching to expose the Si substrate 1. Next, as shown in FIG. 7C, after removing the photoresist film 7, the SiN film 11 is removed.
Is used as a mask to thermally oxidize the surface of the Si substrate 1 exposed in an oxygen atmosphere to form an SiO 2 film 81 having a thickness of about 60 nm
Partially embedded in the substrate. Next, as shown in FIG. 7 (d), after removing the SiN film 11 by dry etching to expose the surface of the unoxidized Si substrate 1, the high vacuum chamber is formed as in the first embodiment. Inside, the substrate temperature is set to 500 to 650 ° C., and Fe atoms are deposited at a rate of 6 to 15 ° / min.
Is deposited to a thickness of However, in this case, Si
The Fe atoms deposited on the surface of the substrate 1 undergo a solid-phase reaction with the Si atoms to form an epitaxial layer 3 of β-FeSi 2 having a thickness of about 100 nm. On the other hand, Fe atoms on the SiO 2 film 81 do not react and become the Fe deposition layer 9. Next, as shown in FIG. 7 (e), by removing the SiO 2 film 81 by a dilute hydrofluoric acid or the like, Fe deposited layer on the SiO 2 film 81 9
Is also removed. Next, as shown in FIG. 7 (f), C is deposited on the Si substrate 1 and the epitaxial layer 3 of β-FeSi 2.
A single crystal p-type Si layer 4 is formed by a VD method or the like.
Finally, as shown in FIG. 7G, ohmic electrodes 5 and 6 made of Al are provided on the p-type Si layer 4 and on the surface of the Si substrate 1 where no step is provided.

【0091】第3、第4または第5の実施の形態によれ
ば、(100)面のSi基板1の[110]方向に平行
な所定の領域内にSiO2等の絶縁膜を形成あるいは埋
め込むことによって、絶縁膜を形成したストレスによっ
てSi基板1の[110]方向に垂直な方向のSiの格
子定数が平行な方向に比して僅かに縮小し、その上にβ
−FeSi2を成長させるので、90度回転した方位の
β−FeSi2層の結晶成長を抑制するだけではなく、
β−FeSi2のb軸とc軸の方向を優先的に、即ち、
b軸は[110]方向に垂直な方向、c軸は[110]
方向に平行な方向にして選択して結晶成長させることが
でき、さらに高品質な単結晶β−FeSi 2のエピタキ
シャル層が均一に得られるものである。
According to the third, fourth or fifth embodiment,
For example, the (100) plane is parallel to the [110] direction of the Si substrate 1.
SiO within a predetermined areaTwoFormed or buried insulating film
By the stress of forming the insulating film.
Of the Si substrate 1 in the direction perpendicular to the [110] direction.
The element constant shrinks slightly compared to the parallel direction, and β
-FeSiTwoGrows, so the azimuth rotated 90 degrees
β-FeSiTwoNot only suppress the crystal growth of the layer,
β-FeSiTwoIn the directions of the b-axis and the c-axis, ie,
The b axis is the direction perpendicular to the [110] direction, and the c axis is the [110] direction.
Crystal growth by selecting a direction parallel to the direction
High quality single crystal β-FeSi TwoEpitaki
The char layer can be obtained uniformly.

【0092】また、第5の実施の形態では、SiO2
81を除去することにより、第1から第4の実施の形態
と同様に、さらにp型のSi層4をβ−FeSi2のエ
ピタキシャル層3の上だけでなくn型のSi基板1の上
にも形成するので、β−FeSi2の上にもさらに容易
にSiのエピタキシャル層が得られ、p型Si/β−F
eSi2/n型Siの結晶成長のよいダブルヘテロ構造
のエピタキシャル層が形成できるものである。従って、
β−FeSi2層を活性層とする発光特性の優れた発光
ダイオードが得られるものである。なお、p型のSi層
4を形成させずに、少なくともβ−FeSi2のエピタ
キシャル層3の上にAlからなるオーミック電極5を設
けてもよい。
Further, in the fifth embodiment, the p-type Si layer 4 is further formed by removing the SiO 2 film 81 by the β-FeSi 2 epitaxial growth similarly to the first to fourth embodiments. Since it is formed not only on the layer 3 but also on the n-type Si substrate 1, a Si epitaxial layer can be more easily obtained on β-FeSi 2 and p-type Si / β-F
An epitaxial layer having a double hetero structure with good crystal growth of eSi 2 / n-type Si can be formed. Therefore,
A light emitting diode having excellent light emitting characteristics using a β-FeSi 2 layer as an active layer can be obtained. The ohmic electrode 5 made of Al may be provided on at least the β-FeSi 2 epitaxial layer 3 without forming the p-type Si layer 4.

【0093】なお、p型のSi層4を形成させなくても
よい。
Note that the p-type Si layer 4 may not be formed.

【0094】なお、第3、第4および第5の実施の形態
の説明では、絶縁膜としてSiを酸化させてSiO2
を形成した場合について説明したが、Siを窒化させて
SiN膜を形成した場合でも同様の効果があることは言
うまでもない。
In the description of the third, fourth and fifth embodiments, the case where the SiO 2 film is formed by oxidizing Si as the insulating film has been described. However, the SiN film is formed by nitriding Si. Needless to say, the same effect can be obtained even if it is performed.

【0095】次に、図8(a)、(b)は、本発明の第
1と第5の実施の形態で示した段差部を有するSi基板
に形成したβ−FeSi2のエピタキシャル層と、図8
(c)は、従来の段差部のないSi基板1上に同一の条
件で形成したβ−FeSi2のエピタキシャル層のX線
回折の結果を比較したものである。β−FeSi2層の
膜厚は約100nmである。
Next, FIGS. 8A and 8B show the β-FeSi 2 epitaxial layer formed on the Si substrate having the steps shown in the first and fifth embodiments of the present invention. FIG.
(C) compares the results of X-ray diffraction of a β-FeSi 2 epitaxial layer formed under the same conditions on a conventional Si substrate 1 having no step. The thickness of the β-FeSi 2 layer is about 100 nm.

【0096】図8により、本発明の第1または第5の実
施の形態のサンプルはβ−FeSi 2のエピタキシャル
層の(400)、(600)、(800)面の単結晶相
のピークが見られ、高品質なエピタキシャル膜が得られ
ていることがわかるが、従来の段差部のないSi基板上
に形成したβ−FeSi2のエピタキシャル層は(20
2)や(422)面のピークが見られ、単結晶性が劣化
していることがわかる。
FIG. 8 shows the first or fifth embodiment of the present invention.
The sample of the embodiment is β-FeSi TwoEpitaxial
Single crystal phase on (400), (600), and (800) planes of layer
And a high quality epitaxial film was obtained.
It can be seen that on a conventional Si substrate with no step
Β-FeSi formed inTwoThe epitaxial layer of (20)
2) and (422) plane peaks are observed, degrading single crystallinity
You can see that it is doing.

【0097】また、(400)、(600)、(80
0)面の単結晶相のピーク値は、第5の実施の形態のサ
ンプルの方が、第1の実施の形態のサンプルに比して大
きく、より高品質なβ−FeSi2のエピタキシャル層
が形成されていることがわかる。
Further, (400), (600), (80)
The peak value of the single crystal phase on the 0) plane is larger in the sample of the fifth embodiment than in the sample of the first embodiment, and a higher quality β-FeSi 2 epitaxial layer is obtained. It can be seen that they are formed.

【0098】なお、第2の実施の形態のサンプルは第1
の実施の形態のサンプルと、ほぼ同じ結果が得られたの
で、第2の実施の形態のβ−FeSi2のエピタキシャ
ル層のX線回折の結果は省略した。
Note that the sample of the second embodiment is the first sample.
Since almost the same result as the sample of the second embodiment was obtained, the result of X-ray diffraction of the β-FeSi 2 epitaxial layer of the second embodiment was omitted.

【0099】次に、図9は、β−FeSi2のエピタキ
シャル層を活性層とし、両側にp型とn型のSiを設け
た発光ダイオードのエレクトロルミネッセンス強度を本
発明の第1及び第5の実施の形態で示した段差部を有す
るSi基板に形成したβ−FeSi2のエピタキシャル
層と、従来の段差部のないSi基板1上に同一の条件で
形成したβ−FeSi2のエピタキシャル層とで形成し
たサンプルで同一の電流密度で比較したものである。
Next, FIG. 9 shows the electroluminescence intensity of a light emitting diode in which an epitaxial layer of β-FeSi 2 is used as an active layer and p-type and n-type Si are provided on both sides. in an epitaxial layer of beta-FeSi 2 formed on the Si substrate having a stepped portion as shown in the embodiment, the epitaxial layer of the formed beta-FeSi 2 under the same conditions on the Si substrate 1 without conventional stepped portion This is a comparison of the formed samples at the same current density.

【0100】図9により、本発明による発光ダイオード
の発光強度が従来のものに比べて5〜8倍向上している
ことがわかる。特に、図5の実施の形態による発光ダイ
オードの方が、第1の実施の形態による発光ダイオード
よりも発光強度が向上している。
FIG. 9 shows that the light emitting intensity of the light emitting diode according to the present invention is improved 5 to 8 times as compared with the conventional one. In particular, the light emitting diode according to the embodiment of FIG. 5 has higher emission intensity than the light emitting diode according to the first embodiment.

【0101】以上、第1または第5の実施の形態では、
n型のSi基板を用いた場合について説明したが、p型
のSi基板を用いた場合についても同様の作用効果があ
る。また、以上の説明ではFeのみを堆積する方法につ
いて説明したが、Fe:Siのモル比を1:2で共堆積
してβ−FeSi2のエピタキシャル層を形成する場合
についても同様の効果がある。
As described above, in the first or fifth embodiment,
Although the case where the n-type Si substrate is used has been described, the same operation and effect can be obtained when the p-type Si substrate is used. In the above description, a method of depositing only Fe has been described. However, a similar effect can be obtained when a β-FeSi 2 epitaxial layer is formed by co-depositing a molar ratio of Fe: Si of 1: 2. .

【0102】(実施の形態6)図10は、本発明の半導
体装置における第6の実施形態を示した半導体装置の断
面図である。
(Embodiment 6) FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【0103】この構造は、図10に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1上の所定の領域に、幅が0.
1〜2μm、深さが30〜50nmの溝状の段差部2が
Si基板1の[110]方向に平行に、0.1〜2μm
の間隔で設けられ、段差部2を含むSi基板1上にEr
がドープされたβ−FeSi2のエピタキシャル層12
が形成され、さらにErがドープされたβ−FeSi2
のエピタキシャル層12の上にp型のSi層4が形成さ
れ、p型のSi層4の上およびSi基板1の段差部が設
けられていない面には、それぞれAlからなるオーミッ
ク電極5、6が設けられているものである。なお、p型
のSi層4を形成させずに、Erがドープされたβ−F
eSi2のエピタキシャル層12の上にオーミック電極
5を設けてもよい。
As shown in FIG.
0) plane, a predetermined area on the n-type Si substrate 1 has a width of 0.
A groove-shaped step portion 2 having a thickness of 1 to 2 μm and a depth of 30 to 50 nm is formed in a thickness of 0.1 to 2 μm in parallel with the [110] direction of the Si substrate 1.
Er on the Si substrate 1 including the steps 2
-Doped β-FeSi 2 epitaxial layer 12
Is formed, and Er-doped β-FeSi 2
A p-type Si layer 4 is formed on the epitaxial layer 12 of the substrate 1. The ohmic electrodes 5 and 6 made of Al are formed on the p-type Si layer 4 and on the surface of the Si substrate 1 where no step is provided. Is provided. Note that, without forming the p-type Si layer 4, the Er-doped β-F
The ohmic electrode 5 may be provided on the eSi 2 epitaxial layer 12.

【0104】一般的に半導体にErをドーピングする
と、ErはEr3+イオンになり、f殻電子系のレベルが
電子間のスピン−軌道相互作用により分裂し、4f殻電
子系が高いエネルギーから低いエネルギーに遷移する場
合に1.5〜1.6μm帯の波長で発光する。しかし、
通常SiへのErのドーピングは偏析などのためたいへ
ん難しいが、本発明は、β−FeSi2のエピタキシャ
ル層では、そのドーピング効率が上り、β−FeSi2
のバンドギャップ遷移のエネルギーが効率よくErの電
子遷移に転換し、β−FeSi2のエピタキシャル層の
発光効率が上がることを見出したものである。
In general, when a semiconductor is doped with Er, Er becomes Er 3+ ions, the level of the f-shell electron system is split by spin-orbit interaction between electrons, and the 4f-shell electron system is changed from high energy to low energy. When transitioning to energy, light is emitted at a wavelength in the 1.5 to 1.6 μm band. But,
While doping of Er to the normal Si very difficult for segregation, the present invention, in the epitaxial layer of beta-FeSi 2, the doping efficiency is up, beta-FeSi 2
It has been found that the energy of the bandgap transition of E. is efficiently converted to the electron transition of Er, and the luminous efficiency of the β-FeSi 2 epitaxial layer is increased.

【0105】次に、第6の実施形態による本発明の半導
体装置の製造方法を図11の工程断面図を用いて説明す
る。
Next, the method for fabricating the semiconductor device of the present invention according to the sixth embodiment will be explained with reference to the process sectional views of FIG.

【0106】まず、図11(a)に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1上に通常の光露光法を用いて
フォトレジスト膜7のストライプ状パターンを形成す
る。このストライプ状パターンは、(100)面のSi
基板1上で、[110]方向に平行な辺を持って、幅が
0.1〜2μmで、0.1〜2μmの間隔を有してい
る。次に、図11(b)に示すように、フォトレジスト
膜7をマスクとして、Si基板1を異方性ドライエッチ
ングしてSi基板1に深さ約30〜50nmの溝状の段
差部2を形成した後、フォトレジスト膜7を除去する。
次に、図11(c)に示すように、高真空チャンバー内
で、基板温度を500〜650℃として、Feを6〜1
5Å/分のデポレートで、Erを0.1〜1Å/分のデ
ポレートで、Fe及びErを電子ビーム蒸着、スパッタ
等で同時にまたは交互に堆積させる。このとき、堆積さ
せようとするFeの膜厚は33nmで、Erの膜厚はF
eの膜厚の約1/100〜1/20とした。この場合、
Si基板1の表面に堆積したFeは熱によりSiと固相
反応を起こして、厚さ約100nmのβ−FeSi2
エピタキシャル層が形成されるが、同時に蒸着したEr
もβ−FeSi2のエピタキシャル層に取り込まれ、E
rドープのβ−FeSi2のエピタキシャル層12が形
成されることになる。ここで、Erのドーピング濃度
は、1×1019〜1×1020cm-3であった。次に、図
11(d)に示すように、Erドープのβ−FeSi2
のエピタキシャル層12の上にCVD法等により、p型
のSi層4を形成する。最後に、図11(e)に示すよ
うに、p型のSi層4の上およびSi基板1の段差部が
設けられていない面に、それぞれAlからなるオーミッ
ク電極5、6を設ける。
First, as shown in FIG.
A stripe pattern of the photoresist film 7 is formed on the n-type Si substrate 1 of the 0) plane by using a normal light exposure method. This stripe-shaped pattern has a (100) plane Si
On the substrate 1, it has sides parallel to the [110] direction, a width of 0.1 to 2 μm, and an interval of 0.1 to 2 μm. Next, as shown in FIG. 11B, using the photoresist film 7 as a mask, the Si substrate 1 is subjected to anisotropic dry etching to form a groove-shaped step portion 2 having a depth of about 30 to 50 nm in the Si substrate 1. After the formation, the photoresist film 7 is removed.
Next, as shown in FIG. 11C, in a high vacuum chamber, the substrate temperature is set to 500 to 650 ° C., and Fe is set to 6-1 to 1.
At a deposition rate of 5 ° / min, Er is deposited at a deposition rate of 0.1 to 1 ° / min, and Fe and Er are simultaneously or alternately deposited by electron beam evaporation, sputtering, or the like. At this time, the film thickness of Fe to be deposited is 33 nm, and the film thickness of Er is F
e was about 1/100 to 1/20 of the film thickness. in this case,
The Fe deposited on the surface of the Si substrate 1 undergoes a solid-phase reaction with Si due to heat to form an epitaxial layer of β-FeSi 2 having a thickness of about 100 nm.
Is also taken into the β-FeSi 2 epitaxial layer,
An epitaxial layer 12 of r-doped β-FeSi 2 will be formed. Here, the doping concentration of Er was 1 × 10 19 to 1 × 10 20 cm −3 . Next, as shown in FIG. 11D, Er-doped β-FeSi 2
A p-type Si layer 4 is formed on the epitaxial layer 12 by CVD or the like. Finally, as shown in FIG. 11E, ohmic electrodes 5 and 6 made of Al are provided on the p-type Si layer 4 and on the surface of the Si substrate 1 where no step is provided.

【0107】以上の第6の実施の形態の説明ではFeと
Erを堆積する方法について説明したが、さらにSiを
加えて、Fe、Si、Erを同時にまたは交互に堆積す
る場合(ただしFe:Siのモル比=1:2で堆積)に
ついても同様の効果がある。
In the above description of the sixth embodiment, the method of depositing Fe and Er has been described. However, when Si is further added to deposit Fe, Si, and Er simultaneously or alternately (however, Fe: Si Has a similar effect.

【0108】また、第6の実施の形態ではn型Si基板
の上に溝状の段差部を設けた側を説明したが段差部を設
けなくても従来のものよりは発光効率のよいものが得ら
れる。
In the sixth embodiment, the side where the groove-shaped step is provided on the n-type Si substrate has been described. However, even if the step is not provided, a device having higher luminous efficiency than the conventional one can be obtained. can get.

【0109】図12は、β−FeSi2のエピタキシャ
ル層を活性層とし、両側にp型とn型のSiを設けた発
光ダイオードの段差部を有するSi基板にErをドーピ
ングしたβ−FeSi2のエピタキシャル層を用いた第
6の実施の形態によるサンプルと、従来の段差部を持た
ない平面の(100)面のSi基板上に形成したノンド
ープのβ−FeSi2のエピタキシャル層を用いたサン
プルについてエレクトロルミネッセンス強度を比較した
ものである。
[0109] Figure 12, beta-FeSi 2 epitaxial layer as an active layer, on both sides p-type and n-type Si light-emitting diode of the Si substrate beta-FeSi 2 doped with Er in having a step portion provided in Electrolysis of a sample according to the sixth embodiment using an epitaxial layer and a sample using a non-doped β-FeSi 2 epitaxial layer formed on a plane (100) Si substrate having no conventional step portion were performed. The luminescence intensity is compared.

【0110】なお、このときのErのドーピング濃度
は、約5×1019cm-3であった。
The doping concentration of Er at this time was about 5 × 10 19 cm −3 .

【0111】図12より明らかなように、第6の実施の
形態によるサンプルは4f殻電子系の遷移を示すいくつ
かの鋭い発光ピークを示し、従来のサンプルに比べて1
5〜20倍に当る発光強度が得られており、また、図9
に示した本発明の第1の実施の形態で説明したサンプル
よりもさらに発光強度が増大しており、Erをドーピン
グすることにより発光効率が増加することがわかる。
As is clear from FIG. 12, the sample according to the sixth embodiment shows several sharp emission peaks indicating the transition of the 4f-shell electron system, which is one time smaller than the conventional sample.
The emission intensity corresponding to 5 to 20 times was obtained.
The light emission intensity is further increased as compared with the sample described in the first embodiment of the present invention, and it can be seen that the light emission efficiency is increased by doping Er.

【0112】(実施の形態7)次に、本発明における第
7の実施形態の半導体装置の製造方法を図13に示した
工程断面図を用いて説明する。
(Embodiment 7) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the process sectional views shown in FIGS.

【0113】まず、図13(a)に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1の上に通常の光露光法を用い
てフォトレジスト膜7のストライプ状パターンを形成す
る。このストライプ状パターンは、(100)面のSi
基板1上で、[110]方向に平行な辺を持って、幅が
0.1〜2μmで、0.1〜2μmの間隔を有してい
る。次に、図13(b)に示すように、フォトレジスト
膜7をマスクとして、Si基板1を異方性ドライエッチ
ングしてSi基板1に深さ約30〜50nmの溝状の段
差部2を形成した後、フォトレジスト膜7を除去する。
次に、図13(c)に示すように、段差部2を有するS
i基板1の表面にErイオンを加速電圧を200ke
V、ドーズ量を5×1013cm-2の条件で注入してEr
注入層13を形成する。次に、図13(d)に示すよう
に、高真空チャンバー内で、基板温度を500〜650
℃として、Feを電子ビーム蒸着等で6〜15Å/分の
デポレートで、厚さが33nmとなるように堆積させ
る。しかしこの場合、Si基板1の表面に堆積したFe
は熱によりSiと固相反応を起こして、厚さ約100n
mのErドープのβ−FeSi2のエピタキシャル層1
2が形成される。この場合のErのドーピング濃度は1
×1018〜1×1019cm-3であった。なお、Er注入
層13の膜厚は、固相反応で形成されるβ−FeSi2
のエピタキシャル層の膜厚より薄い範囲が好ましい。次
に、図13(e)に示すように、Erドープのβ−Fe
Si2のエピタキシャル層12の上にCVD法等によ
り、p型のSi層4を形成する。最後に、図13(f)
に示すように、p型のSi層4の上およびSi基板1の
段差部が設けられていない面に、それぞれAlからなる
オーミック電極5、6を設ける。なお、p型のSi層4
を形成させずに、Erドープのβ−FeSi2のエピタ
キシャル層12の上にオーミック電極5を設けてもよ
い。
First, as shown in FIG.
A stripe pattern of the photoresist film 7 is formed on the n-type Si substrate 1 of the 0) plane by using a normal light exposure method. This stripe-shaped pattern has a (100) plane Si
On the substrate 1, it has sides parallel to the [110] direction, a width of 0.1 to 2 μm, and an interval of 0.1 to 2 μm. Next, as shown in FIG. 13B, using the photoresist film 7 as a mask, the Si substrate 1 is anisotropically dry-etched to form a groove-shaped step portion 2 having a depth of about 30 to 50 nm in the Si substrate 1. After the formation, the photoresist film 7 is removed.
Next, as shown in FIG.
Acceleration voltage of 200 ke for Er ions on the surface of i-substrate 1
V, implanted at a dose of 5 × 10 13 cm -2 and Er
An injection layer 13 is formed. Next, as shown in FIG. 13D, the substrate temperature is set to 500 to 650 in a high vacuum chamber.
At Fe, Fe is deposited by electron beam evaporation or the like at a deposition rate of 6 to 15 ° / min to a thickness of 33 nm. However, in this case, Fe deposited on the surface of the Si substrate 1
Causes a solid-phase reaction with Si by heat and has a thickness of about 100n
m-Er-doped β-FeSi 2 epitaxial layer 1
2 are formed. In this case, the doping concentration of Er is 1
× 10 18 to 1 × 10 19 cm −3 . The thickness of the Er injection layer 13 is β-FeSi 2 formed by a solid-phase reaction.
Is preferably smaller than the thickness of the epitaxial layer. Next, as shown in FIG. 13E, Er-doped β-Fe
A p-type Si layer 4 is formed on the Si 2 epitaxial layer 12 by a CVD method or the like. Finally, FIG.
As shown in FIG. 5, ohmic electrodes 5 and 6 made of Al are provided on the p-type Si layer 4 and on the surface of the Si substrate 1 where no step is provided. The p-type Si layer 4
, The ohmic electrode 5 may be provided on the Er-doped β-FeSi 2 epitaxial layer 12.

【0114】(実施の形態8)次に、本発明における第
8の実施形態の半導体装置の製造方法を図14に示した
工程断面図を用いて説明する。
(Eighth Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to the cross-sectional views shown in FIGS.

【0115】まず、図14(a)に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1の上に、CVD法等によりp
型のSi層4を形成する。次に、図14(b)に示すよ
うに、Feイオン及びErイオンをp型のSi層4の表
面からイオン注入して、Fe及びErのイオン注入層1
4を形成する。この場合、Feイオン及びErイオンの
加速電圧は、ちょうど注入イオンのピークが共にSi層
のp−n接合付近になるように選ぶ。また、ドーズ量の
範囲はFeが1×1016〜3×1016cm-2、Erが1
×1014〜5×1014cm-2が適当である。次に、図1
4(c)に示すように、電気炉を用いて窒素雰囲気中、
900℃の温度で12時間アニールしてFe及びErの
イオン注入層14を活性化させる。このとき、FeとS
iが反応してβ−FeSi2の微結晶がp−n接合付近
に形成されるが、同時に注入したErもこの微結晶に取
り込まれ、Erドープのβ−FeSi2微結晶層15が
形成される。最後に、図14(d)に示すように、p型
のSi層4の上およびSi基板1の段差部が設けられて
いない面に、それぞれAlからなるオーミック電極5、
6を設ける。なお、p型のSi層4を形成させずに、E
rドープのβ−FeSi2微結晶層15の上にオーミッ
ク電極5を設けてもよい。
First, as shown in FIG.
On the n-type Si substrate 1 of the 0) plane, p
A mold Si layer 4 is formed. Next, as shown in FIG. 14B, Fe ions and Er ions are ion-implanted from the surface of the p-type Si layer 4 to form an ion-implanted layer 1 of Fe and Er.
4 is formed. In this case, the accelerating voltages of the Fe ions and the Er ions are selected so that the peaks of the implanted ions are both near the pn junction of the Si layer. The dose range is 1 × 10 16 to 3 × 10 16 cm −2 for Fe and 1 for Er.
× 10 14 to 5 × 10 14 cm −2 is appropriate. Next, FIG.
As shown in FIG. 4 (c), using an electric furnace in a nitrogen atmosphere,
Annealing is performed at a temperature of 900 ° C. for 12 hours to activate the ion implantation layer 14 of Fe and Er. At this time, Fe and S
i reacts to form β-FeSi 2 microcrystals in the vicinity of the pn junction. Simultaneously, the implanted Er is also taken into the microcrystals, forming an Er-doped β-FeSi 2 microcrystal layer 15. You. Finally, as shown in FIG. 14D, ohmic electrodes 5 made of Al are formed on the p-type Si layer 4 and on the surface of the Si substrate 1 where no step is provided.
6 is provided. Note that, without forming the p-type Si layer 4,
An ohmic electrode 5 may be provided on the r-doped β-FeSi 2 microcrystalline layer 15.

【0116】(実施の形態9)次に、本発明における第
9の実施形態の半導体装置の製造方法を図15に示した
工程断面図を用いて説明する。
Ninth Embodiment Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to the cross-sectional views shown in FIGS.

【0117】まず、図15(a)に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1の上にCVD法等を用いて全
面にSiO2等の絶縁膜8を形成した後、通常の光露光
法を用いてフォトレジスト膜7のストライプ状パターン
を形成する。このストライプ状パターンは、(100)
面のn型のSi基板上で、[110]方向に平行な辺を
持って、幅が0.1〜2μmで、0.1〜2μmの間隔
を有している。次に、図15(b)に示すように、フォ
トレジスト膜7をマスクとして、絶縁膜8及びSi基板
1を異方性ドライエッチングしてSi基板に深さ約30
〜50nmの溝状の段差部2を形成した後、フォトレジ
スト膜7を除去する。次に、図15(c)に示すよう
に、高真空チャンバー内で、基板温度を室温としてFe
及びErを電子ビーム蒸着等で同時に堆積してErを含
有したFe堆積層16を形成する。この場合、基板温度
としてはFeとSiが反応しない250℃以下が望まし
い。また、Feは6〜15Å/分のデポレート、Erは
0.1〜1Å/分のデポレートで行い、Erを含有した
Fe堆積層16の膜厚を基板の段差部2の深さとほぼ同
じにする。次に、図15(d)に示すように、絶縁膜8
がSiO2膜である場合、希フッ酸で、絶縁膜8を除去
する。この場合、絶縁膜8上のErを含有したFe堆積
層も同時に除去されるため、n型のSi基板1の表面と
Erを含有したFe堆積層16の表面は、ほぼ同じにな
る。次に、図15(e)に示すように、(100)面の
p型のSi基板17を、H22−H2SO4溶液等に浸透
させて親水処理を施した後、Erを含有したFe堆積層
16が形成された(100)面側のn型のSi基板1上
に重ねて張り合わせて密着させる。次に、図15(f)
に示すように、電気炉を用いて、700〜800℃で1
〜2時間、水素ガス雰囲気で熱処理を施す。この熱処理
により、Erを含有したFe堆積層16のFe原子が両
方のSi基板に拡散して固相反応を生じ、β−FeSi
2のエピタキシャル層が両側のSi基板1と17に埋め
込まれる形で形成され、同時にEr原子もβ−FeSi
2のエピタキシャル層に取り込まれ、Erドープのβ−
FeSi2のエピタキシャル層12が形成される。ま
た、n型のSi基板1とp型のSi基板17の表面も同
時に接合され、2つの基板がボンディングされる。この
あと、図15(g)に示すように(100)面のp型の
Si基板17を研磨して、所望の厚さにした後、p型の
Si基板17の上およびn型のSi基板1の段差部が設
けられていない面に、それぞれAlからなるオーミック
電極5、6を設ける。
First, as shown in FIG.
After an insulating film 8 of SiO 2 or the like is formed on the entire surface of the n-type Si substrate 1 using the CVD method or the like on the 0) plane, the stripe pattern of the photoresist film 7 is formed using a normal light exposure method. Form. This stripe pattern is (100)
On a surface n-type Si substrate, it has sides parallel to the [110] direction, a width of 0.1 to 2 μm, and an interval of 0.1 to 2 μm. Next, as shown in FIG. 15B, using the photoresist film 7 as a mask, the insulating film 8 and the Si substrate 1 are anisotropically dry-etched to a depth of about 30
After forming the groove-shaped step portion 2 having a thickness of about 50 nm, the photoresist film 7 is removed. Next, as shown in FIG. 15C, in a high vacuum chamber, the substrate temperature was set to room temperature and Fe
And Er are simultaneously deposited by electron beam evaporation or the like to form a Fe deposited layer 16 containing Er. In this case, the substrate temperature is desirably 250 ° C. or lower at which Fe and Si do not react. Further, Fe is deposited at a deposition rate of 6 to 15 ° / min, and Er is deposited at a deposition rate of 0.1 to 1 ° / min, so that the thickness of the Fe deposited layer 16 containing Er is substantially the same as the depth of the step portion 2 of the substrate. . Next, as shown in FIG.
Is an SiO 2 film, the insulating film 8 is removed with dilute hydrofluoric acid. In this case, the Fe-containing layer containing Er on the insulating film 8 is also removed at the same time, so that the surface of the n-type Si substrate 1 and the surface of the Fe-containing layer 16 containing Er become almost the same. Next, as shown in FIG. 15E, the (100) plane p-type Si substrate 17 is infiltrated into an H 2 O 2 —H 2 SO 4 solution or the like to perform a hydrophilic treatment. The n-type Si substrate 1 on the (100) plane on which the Fe deposited layer 16 is formed is superposed and adhered. Next, FIG.
As shown in FIG.
Heat treatment in a hydrogen gas atmosphere for ~ 2 hours. Due to this heat treatment, the Fe atoms of the Fe-deposited layer 16 containing Er diffuse into both Si substrates to cause a solid-phase reaction, and β-FeSi
2 epitaxial layers are formed so as to be embedded in the Si substrates 1 and 17 on both sides, and at the same time, Er atoms are also β-FeSi
Incorporated into the second epitaxial layer, the Er-doped β-
An epitaxial layer 12 of FeSi 2 is formed. Further, the surfaces of the n-type Si substrate 1 and the p-type Si substrate 17 are simultaneously bonded, and the two substrates are bonded. Then, as shown in FIG. 15 (g), the (100) plane p-type Si substrate 17 is polished to a desired thickness, and then the p-type Si substrate 17 and the n-type Si substrate 17 are polished. Ohmic electrodes 5 and 6 made of Al are provided on the surface where the first step is not provided.

【0118】なお、第8の実施の形態ではErを含有し
たFe堆積層16を段差部に形成したが、段差部を設け
ないn型のSi基板1上に全面にErを含有したFe堆
積層16を形成してもよい。
In the eighth embodiment, the Fe-deposited layer 16 containing Er is formed on the stepped portion. However, the Fe-deposited layer containing Er on the entire surface is formed on the n-type Si substrate 1 having no stepped portion. 16 may be formed.

【0119】(実施の形態10)次に、本発明の半導体
装置の製造方法における第10の実施形態を図16に示
した工程断面図を用いて説明する。
(Embodiment 10) Next, a tenth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the process sectional views shown in FIGS.

【0120】まず、図16(a)に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1上にCVD法等を用いて全面
にSiO2等の絶縁膜8を形成した後、通常の光露光法
を用いてフォトレジスト膜7のストライプ状パターンを
形成する。このストライプ状パターンは、(100)面
のn型のSi基板1上で、[110]方向に平行な辺を
持って、幅が0.1〜2μmで、0.1〜2μmの間隔
を有している。次に、図16(b)に示すように、フォ
トレジスト膜7をマスクとして、絶縁膜8及びn型のS
i基板1を異方性ドライエッチングしてn型のSi基板
1に深さ約30〜50nmの溝状の段差部2を形成した
後、Erイオンを加速電圧150keV、ドーズ量を3
×1013cm-2の条件で注入してEr注入層13を形成
する。次に、図16(c)に示すように、フォトレジス
ト膜7を除去した後、高真空チャンバー内で、基板温度
を室温として、Feを電子ビーム蒸着等で堆積してFe
堆積層9を形成する。このとき、Feは6〜15Å/分
のデポレートでFe堆積層9の膜厚をSi基板1の段差
部2の深さとほぼ同じにする。次に、図16(d)に示
すように、絶縁膜8がSiO2の場合は、希フッ酸で絶
縁膜8を除去する。この場合、絶縁膜8上のFe堆積層
も同時に除去されるため、Si基板1の表面とFe堆積
層9の表面はほぼ同じになる。次に、図16(e)に示
すように、(100)面のp型のSi基板17を、H2
2−H2SO4溶液等に浸透させて親水処理を施した
後、Fe堆積層9を有する(100)面のn型のSi基
板1上に重ねて張り合わせて密着させる。次に、図16
(f)に示すように、電気炉を用いて、700〜800
℃の温度で1〜2時間、水素ガス雰囲気で熱処理を施
す。この熱処理により、Fe堆積層9のFe原子が両方
のSi基板に拡散して固相反応を生じ、β−FeSi2
のエピタキシャル層が両側のSi層に埋め込まれる形で
形成されると同時に、Erドープのβ−FeSi2のエ
ピタキシャル層12が形成され、両方のSi基板1と1
7の表面も同時に接合され、2つの基板がボンディング
される。なお、Erの注入層13は、固相反応で形成さ
れるβ−FeSi 2のエピタキシャル層12より薄い範
囲が好ましい。このあと、図16(g)に示すように
(100)面のp型のSi基板17を研磨して、所望の
厚さにした後、p型のSi基板17の上およびn型のS
i基板1の段差部が設けられていない面に、それぞれA
lからなるオーミック電極5、6を設ける。
First, as shown in FIG.
0) On the n-type Si substrate 1 on the surface, the entire surface is
SiOTwoAfter forming an insulating film 8 such as
The stripe pattern of the photoresist film 7 is formed by using
Form. This stripe pattern has a (100) plane
Side parallel to the [110] direction on the n-type Si substrate 1
Hold with a width of 0.1 to 2 μm and an interval of 0.1 to 2 μm
have. Next, as shown in FIG.
The insulating film 8 and the n-type S
Anisotropic dry etching of i-substrate 1 for n-type Si substrate
1, a groove-shaped step portion 2 having a depth of about 30 to 50 nm was formed.
Then, Er ions were accelerated at an accelerating voltage of 150 keV and a dose of 3
× 1013cm-2To form the Er injection layer 13
I do. Next, as shown in FIG.
After the film 7 is removed, the substrate temperature is set in a high vacuum chamber.
At room temperature and depositing Fe by electron beam evaporation or the like
A deposition layer 9 is formed. At this time, Fe is 6 to 15 ° / min.
The thickness of the Fe deposition layer 9 by the step of
The depth is almost the same as the depth of the part 2. Next, as shown in FIG.
As shown in FIG.TwoIn case of
The edge film 8 is removed. In this case, an Fe deposited layer on the insulating film 8
Is also removed at the same time, so that the surface of the Si substrate 1
The surface of layer 9 is almost the same. Next, as shown in FIG.
As described above, the (100) plane p-type Si substrate 17 isTwo
OTwo-HTwoSOFourHydrophilic treatment by infiltrating into solution etc.
Then, an n-type Si-based (100) plane having the Fe deposition layer 9
It is superimposed on the plate 1 and adhered to each other. Next, FIG.
As shown in (f), using an electric furnace, 700-800
C. for 1 to 2 hours in a hydrogen gas atmosphere.
You. By this heat treatment, both Fe atoms in the Fe deposition layer 9 are removed.
Diffuses into the Si substrate to cause a solid-phase reaction, resulting in β-FeSiTwo
Embedded in the Si layer on both sides
Simultaneously with the formation, Er-doped β-FeSiTwoNo
A epitaxial layer 12 is formed, and both Si substrates 1 and 1
7 surface is also bonded at the same time, and two substrates are bonded.
Is done. The Er injection layer 13 is formed by a solid phase reaction.
Β-FeSi TwoThinner than the epitaxial layer 12
Enclosures are preferred. Thereafter, as shown in FIG.
The (100) plane p-type Si substrate 17 is polished and
After the thickness, the p-type Si substrate 17 and the n-type S
Each of the surfaces of the i-substrate 1 on which the step portion is not provided has A
1 are provided.

【0121】なお、第10の実施の形態ではEr注入層
13とFe堆積層9とを、Si基板1の段差部2に形成
したが、段差部を設けないSi基板1上に全面に形成し
てもよい。
In the tenth embodiment, the Er injection layer 13 and the Fe deposition layer 9 are formed on the step 2 of the Si substrate 1, but are formed on the entire surface of the Si substrate 1 where no step is provided. You may.

【0122】また、第10の実施の形態の変形として、
Erをイオン注入したn型のSi基板と、Feを堆積し
たp型のSi基板とを重ね合わせて熱処理して、Erを
ドープしたβ−FeSi2層をn型のSi基板とp型の
Si基板との間に埋め込み形成させてもよい。
As a modification of the tenth embodiment,
An n-type Si substrate into which Er has been ion-implanted and a p-type Si substrate on which Fe has been deposited are superposed and heat-treated to form an Er-doped β-FeSi 2 layer into an n-type Si substrate and a p-type Si substrate. It may be embedded between the substrate and the substrate.

【0123】以上、第10の実施の形態で説明した発光
ダイオードは、第5の実施の形態で説明した発光ダイオ
ードと同等の特性(図12参照)、即ち、従来のサンプ
ルの15〜20倍に当る発光強度が得られ、Erをドー
ピングすることにより発光効率が増加することがわかっ
た。
As described above, the light emitting diode described in the tenth embodiment has characteristics equivalent to those of the light emitting diode described in the fifth embodiment (see FIG. 12), that is, 15 to 20 times that of the conventional sample. Appropriate luminous intensity was obtained, and it was found that doping with Er increased luminous efficiency.

【0124】また、第9および第10の実施の形態にお
いて、n型のSi基板1とp型のSi基板17をいれか
えても同様の特性が得られることは言うまでもない。
In the ninth and tenth embodiments, it is needless to say that the same characteristics can be obtained even if the n-type Si substrate 1 and the p-type Si substrate 17 are replaced.

【0125】(実施の形態11)図17は、本発明に関
わる第11の実施形態を示した半導体装置の断面図であ
る。
(Embodiment 11) FIG. 17 is a sectional view of a semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【0126】この構造は、図17に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1上の所定の領域に、幅が0.
1〜2μm、深さが30〜50nmの溝状の段差部2が
Si基板1の(110)方向に平行に、0.1〜2μm
の間隔で設けられ、そのSi基板1上にn型のBAlN
層18、BAlGaN層19、p型のBAlN層20が
順次形成され、p型のBAlN層20上にはTi/Al
からなるオーミック電極21、n型のSi基板1の段差
部が設けられていない面にはTi/Alからなるオーミ
ック電極22がそれぞれ設けられているものである。
This structure, as shown in FIG.
0) plane, a predetermined area on the n-type Si substrate 1 has a width of 0.
A groove-shaped stepped portion 2 having a thickness of 1 to 2 μm and a depth of 30 to 50 nm is formed in a thickness of 0.1 to 2 μm in parallel with the (110) direction of the Si substrate 1.
And an n-type BAlN on the Si substrate 1.
A layer 18, a BAlGaN layer 19, and a p-type BAlN layer 20 are sequentially formed.
An ohmic electrode 21 made of Ti / Al is provided on the surface of the n-type Si substrate 1 where no step is provided.

【0127】なお、n型のSi基板1上に形成されたこ
れらのn型のBAlN層18、p型のBAlN層20お
よびBAlGaN層19の結晶構造は立方晶(cubi
c)で、その格子定数が、Siの格子定数5.43Åの
1/√2倍に当たる約3.84Åを持つように組成を選
んでいる。この場合、BAlN層はバンドギャップ約
6.0eV、BAlGaN層は、それより小さく約5.
6eV以上のバンドギャップを持つ。
The crystal structures of these n-type BAlN layer 18, p-type BAlN layer 20 and BAlGaN layer 19 formed on n-type Si substrate 1 are cubic (cubi).
In c), the composition is selected so that the lattice constant has about 3.84Å, which is 1 / {2 times the lattice constant of Si 5.43}. In this case, the BAlN layer has a band gap of about 6.0 eV, and the BAlGaN layer has a smaller band gap of about 5.0 eV.
It has a band gap of 6 eV or more.

【0128】次に、本発明における第11の実施形態の
半導体装置の製造方法を図18に示した工程断面図を用
いて説明する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to the process sectional views shown in FIGS.

【0129】まず、図18(a)に示すように、(10
0)面のn型のSi基板1の上に通常の光露光法を用い
てフォトレジスト膜7のストライプ状パターンを形成す
る。このストライプ状パターンは、(100)面のSi
基板1上で、[110]方向に平行な辺を持って、幅が
0.1〜2μmで、0.1〜2μmの間隔を有してい
る。次に、図18(b)に示すように、フォトレジスト
膜7をマスクとして、Si基板1を異方性ドライエッチ
ングしてSi基板1に深さ約30〜50nmの溝状の段
差部2を形成した後、フォトレジスト膜7を除去する。
次に、図18(c)に示すように、MOCVD法を用い
て、溝状の段差部2を有した(100)面のn型のSi
基板1上に、基板温度が800〜1000℃でn型のB
AlN層18、BAlGaN層19、p型のBAlN層
20を順次成長させる。MOCVD法のB原料としてB
26(ジボラン)、Al原料としてTMAl(トリメチ
ルアルミニウム)、Ga原料としてTMGa(トリメチ
ルガリウム)、N原料としてNH3(アンモニア)、キ
ャリアガスはH2(水素)を用いた。また、n型ドーパ
ントとしてSiH4(シラン)、p型ドーパントとして
(C552Mg(biscyclopentadie
nylmagnesium)を用いた。これらのn型の
BAlN層18、p型のBAlN層20とBAlGaN
層19の結晶構造は立方晶(cubic)で、その格子
定数が、Siの格子定数5.43Åの1/√2倍に当た
る約3.84Åを持つように組成を選んでいる。最後
に、図18(d)に示すように、p型のBAlN層20
上にはTi/Alからなるオーミック電極21、n型の
Si基板1の段差部が設けられていない面にはTi/A
lからなるオーミック電極22をそれぞれ設ける。
First, as shown in FIG.
A stripe pattern of the photoresist film 7 is formed on the n-type Si substrate 1 of the 0) plane by using a normal light exposure method. This stripe-shaped pattern has a (100) plane Si
On the substrate 1, it has sides parallel to the [110] direction, a width of 0.1 to 2 μm, and an interval of 0.1 to 2 μm. Next, as shown in FIG. 18B, using the photoresist film 7 as a mask, the Si substrate 1 is anisotropically dry-etched to form a groove-shaped step portion 2 having a depth of about 30 to 50 nm in the Si substrate 1. After the formation, the photoresist film 7 is removed.
Next, as shown in FIG. 18C, the (100) plane n-type Si having the groove-shaped steps 2 was formed by MOCVD.
N-type B on a substrate 1 at a substrate temperature of 800 to 1000 ° C.
An AlN layer 18, a BAlGaN layer 19, and a p-type BAlN layer 20 are sequentially grown. B as B material for MOCVD
2 H 6 (diborane), TMAl (trimethylaluminum) as an Al material, TMGa (trimethylgallium) as a Ga material, NH 3 (ammonia) as an N material, and H 2 (hydrogen) as a carrier gas were used. Also, SiH 4 (silane) is used as an n-type dopant, and (C 5 H 5 ) 2 Mg (biscyclopentadie) is used as a p-type dopant.
Nylmagnesium) was used. These n-type BAlN layer 18, p-type BAlN layer 20 and BAlGaN
The crystal structure of the layer 19 is cubic, and its composition is selected so that its lattice constant has about 3.84Å, which is 1 / {2 times the lattice constant of Si, 5.43}. Finally, as shown in FIG. 18D, the p-type BAlN layer 20 is formed.
An ohmic electrode 21 made of Ti / Al is provided thereon, and Ti / A is provided on a surface of the n-type Si substrate 1 where no step is provided.
1 are provided respectively.

【0130】第11の実施の形態によれば、活性層とな
るBAlGaN層19とクラッド層となるn型のBAl
N層18およびp型のBAlN層20は、Siの格子定
数5.43Åの1/√2倍に当たる約3.84Åの格子
定数を持つ立方晶(cubic)の結晶構造を有してい
るため、(100)面のSi基板上のβ−FeSi2
エピタキシャル層と同様の関係、即ちその一辺がSi基
板の(100)面上の[110]方向に平行な関係で、
結晶成長させることが可能である。しかも(100)面
のSi基板は、[110]方向に平行な溝状の段差部を
有しているため、90度回転した方位のBAlGaN
層、BAlN層の結晶成長を抑制し、高品質なBAlG
aN及びBAlNのエピタキシャル成長層が均一に得ら
れるもので、バンドギャップが約5.6eVから約6.
0eVまでの紫外線領域の発光が可能となる。なお、
(100)面のSi基板に[110]方向に平行な溝状
の段差部を形成しなくても、そこそこの特性は得られ
る。
According to the eleventh embodiment, the BAlGaN layer 19 serving as an active layer and the n-type BAl
Since the N layer 18 and the p-type BAlN layer 20 have a cubic crystal structure having a lattice constant of about 3.84Å, which is 1 / {2 times the lattice constant of 5.43} of Si, With the same relationship as the β-FeSi 2 epitaxial layer on the (100) plane Si substrate, that is, with one side parallel to the [110] direction on the (100) plane of the Si substrate,
Crystal growth is possible. Moreover, since the (100) plane Si substrate has a groove-like stepped portion parallel to the [110] direction, the BAlGaN having a 90-degree rotated orientation is used.
Of high quality BAlG by suppressing crystal growth of layer and BAlN layer
An epitaxial growth layer of aN and BAlN can be uniformly obtained, and the band gap is from about 5.6 eV to about 6.
Light emission in the ultraviolet range up to 0 eV is possible. In addition,
Even if a groove-shaped step portion parallel to the [110] direction is not formed in the (100) plane Si substrate, a reasonable characteristic can be obtained.

【0131】上記の第11の実施の形態の説明では、活
性層としてBAlGaN層、クラッド層としてBAlN
層を用いた場合について説明したが、他の組み合わせ、
即ち、活性層、クラッド層共にBAlGaN層や、活性
層としてBGaN層、クラッド層としてBAlN層また
はBAlGaN層を用いた場合についても同様の効果が
あることは言うまでもない。また、(100)面のSi
基板については、第3の実施の形態で説明したように、
[110]方向に平行な所定の領域を一旦絶縁膜等で被
覆した基板を用い、その絶縁膜の間にBAlN層を形成
する方法を用いても同様の効果が得られる。また、n型
のSi基板を用いた場合について説明したが、p型のS
i基板を用いた場合についても同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。
In the description of the eleventh embodiment, a BAlGaN layer is used as an active layer, and a BAlN layer is used as a cladding layer.
Although the case of using layers has been described, other combinations,
That is, it is needless to say that the same effect is obtained when a BAlGaN layer is used for both the active layer and the cladding layer, and a BGaN layer is used as the active layer and a BAlN layer or a BAlGaN layer is used as the cladding layer. In addition, the (100) plane Si
As for the substrate, as described in the third embodiment,
The same effect can be obtained by using a method in which a predetermined area parallel to the [110] direction is once covered with an insulating film or the like and a BAlN layer is formed between the insulating films. Further, the case where the n-type Si substrate is used has been described.
It is needless to say that the same effect can be obtained also when the i-substrate is used.

【0132】また、以上第1ないし第11の実施の形態
では、発光ダイオードについて説明したが、半導体レー
ザー、フォトダイオード、光起電力デバイス等の他の光
デバイスについても、同様に適用できることは言うまで
もない。
In the first to eleventh embodiments, the light emitting diode has been described. However, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to other optical devices such as a semiconductor laser, a photodiode, and a photovoltaic device. .

【0133】[0133]

【発明の効果】本発明によれば、[110]方向に平行
な溝状の段差部、あるいは埋め込んだ絶縁膜を有する
(100)面のSi基板を用いることにより、その上に
β−FeSi2のエピタキシャル層を形成する場合に、
90度回転した方位のβ−FeSi2のエピタキシャル
層の結晶成長を抑制し、同じ方位を持つ高品質なβ−F
eSi2のエピタキシャル成長層が均一に得られ、発光
特性の優れた半導体装置及びその製造方法が得られるも
のである。
According to the present invention, by using a (100) plane Si substrate having a groove-shaped stepped portion parallel to the [110] direction or a buried insulating film, β-FeSi 2 is formed thereon. When forming an epitaxial layer of
Suppresses the crystal growth of the β-FeSi 2 epitaxial layer having the orientation rotated by 90 degrees, and provides a high-quality β-F having the same orientation.
An epitaxial growth layer of eSi 2 can be uniformly obtained, and a semiconductor device having excellent light emission characteristics and a method for manufacturing the same can be obtained.

【0134】また、加熱したSi基板にFeとErを堆
積したり、Erを注入したSi基板を加熱してFeを堆
積したり、Si基板表面にErとFeをイオン注入後に
高温熱処理することにより、Si基板表面に低温でEr
を含有したFeを堆積した後、あるいは予めErをイオ
ン注入したSi基板に低温でErを堆積した後に他のS
i基板を重ね合わせて熱処理することにより、β−Fe
Si2のエピタキシャル層にErを効率良くドーピング
させて発光特性の優れた半導体装置及びその製造方法が
得られるものである。
Further, Fe and Er are deposited on a heated Si substrate, Fe is deposited by heating an Si substrate into which Er is implanted, or high-temperature heat treatment is performed after ion implantation of Er and Fe on the surface of the Si substrate. , Er at low temperature on Si substrate surface
After depositing Fe containing Fe or depositing Er at a low temperature on a Si substrate implanted with Er in advance, another S
β-Fe
It is possible to obtain a semiconductor device having excellent light emitting characteristics by efficiently doping Er into a Si 2 epitaxial layer and a method of manufacturing the same.

【0135】また、[110]方向に平行な溝状または
矩形状の段差部、あるいは絶縁膜を有する(100)面
のSi基板を用いることにより、その上に、Siの格子
定数5.43Åの1/√2倍に当たる約3.84Åの格
子定数を持つ立方晶のBAlGaN層、BGaN層、B
AlN層等を高品質にエピタキシャル成長させ、バンド
ギャップが約5.6〜約6.0eVの紫外線領域を発光
する特性の優れた半導体装置及びその製造方法が得られ
るものである。
Further, by using a groove-shaped or rectangular stepped portion parallel to the [110] direction or a (100) plane Si substrate having an insulating film, an Si lattice constant of 5.43 ° is formed thereon. Cubic BAlGaN layer, BGaN layer, B having a lattice constant of about 3.84
A semiconductor device having excellent characteristics of emitting an ultraviolet region having a band gap of about 5.6 to about 6.0 eV by epitaxially growing an AlN layer or the like with high quality and a method of manufacturing the same can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明における第1の実施の形態を示す半導体
装置の断面図
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明における第1の実施の形態を示す半導体
装置の製造方法の工程断面図
FIG. 2 is a process sectional view of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明における第2の実施の形態を示す半導体
装置の断面図
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明における第2の実施の形態を示す半導体
装置の製造方法の工程断面図
FIG. 4 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;

【図5】本発明における第3の実施の形態を示す半導体
装置の断面図
FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明における第4の実施の形態を示す半導体
装置の断面図
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明における第5の実施の形態を示す半導体
装置の製造方法の工程断面図
FIG. 7 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】β−FeSi2のエピタキシャル層のX線回折
FIG. 8 is an X-ray diffraction diagram of an epitaxial layer of β-FeSi 2 .

【図9】β−FeSi2発光ダイオードのエレクトロル
ミネッセンス強度図
FIG. 9 is an electroluminescence intensity diagram of a β-FeSi 2 light emitting diode.

【図10】本発明における第6の実施の形態を示す半導
体装置の断面図
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention;

【図11】本発明における第6の実施の形態を示す半導
体装置の製造方法の工程断面図
FIG. 11 is a process sectional view of the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention;

【図12】Erドープのβ−FeSi2発光ダイオード
のエレクトロルミネッセンス強度図
FIG. 12 is an electroluminescence intensity diagram of an Er-doped β-FeSi 2 light emitting diode

【図13】本発明における第7の実施の形態を示す半導
体装置の製造方法の工程断面図
FIG. 13 is a process sectional view of the method for manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention;

【図14】本発明における第8の実施の形態を示す半導
体装置の製造方法の工程断面図
FIG. 14 is a process sectional view of the method for manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention;

【図15】本発明における第9の実施の形態を示す半導
体装置の製造方法の工程断面図
FIG. 15 is a process sectional view of the method for manufacturing the semiconductor device according to the ninth embodiment of the present invention;

【図16】本発明における第10の実施の形態を示す半
導体装置の製造方法の工程断面図
FIG. 16 is a process sectional view of the method for manufacturing the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention;

【図17】本発明における第11の実施の形態を示す半
導体装置の断面図
FIG. 17 is a sectional view of a semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図18】本発明における第11の実施の形態を示す半
導体装置の製造方法の工程断面図
FIG. 18 is a process sectional view of the semiconductor device manufacturing method according to the eleventh embodiment of the present invention.

【図19】(100)面のSi基板とβ−FeSi2
エピタキシャル層の結晶面と結晶軸の関係を示す図
FIG. 19 is a view showing a relationship between a crystal plane and a crystal axis of a (100) plane Si substrate and a β-FeSi 2 epitaxial layer.

【図20】立方晶構造のBN、GaN、AlNの格子定
数とバンドギャップの関係を示した図
FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the lattice constant and band gap of BN, GaN, and AlN having a cubic structure.

【図21】(100)面のSi基板と約3.84Åの格
子定数を持つ立方晶構造のBAlGaN、BGaN、B
AlNの各エピタキシャル層の結晶面と結晶軸の関係を
示す図
FIG. 21 shows a (100) Si substrate and a cubic structure of BAlGaN, BGaN, and B having a lattice constant of about 3.84 °.
The figure which shows the relationship between the crystal plane and the crystal axis of each epitaxial layer of AlN.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型のSi基板 2 段差部 3 β−FeSi2のエピタキシャル層 4 p型のSi層 5、6、21、22 オーミック電極 7 フォトレジスト膜 8、10 絶縁膜 9 Fe堆積層 11 SiN膜 12 Erドープのβ−FeSi2のエピタキシャル層 13 Er注入層 14 FeおよびEr注入層 15 Erドープのβ−FeSi2微結晶層 16 Er含有Fe堆積層 17 p型のSi基板 18 n型のBAlN層 19 BAlGaN層 20 p型のBAlN層 81 SiO2Reference Signs List 1 n-type Si substrate 2 stepped portion 3 β-FeSi 2 epitaxial layer 4 p-type Si layer 5, 6, 21, 22 ohmic electrode 7 photoresist film 8, 10 insulating film 9 Fe deposited layer 11 SiN film 12 Er Doped β-FeSi 2 epitaxial layer 13 Er injection layer 14 Fe and Er injection layer 15 Er-doped β-FeSi 2 microcrystalline layer 16 Er-containing Fe deposition layer 17 p-type Si substrate 18 n-type BAlN layer 19 BAlGaN Layer 20 p-type BAlN layer 81 SiO 2 film

フロントページの続き Fターム(参考) 5F041 CA33 CA34 CA46 CA50 CA57 CA64 CA65 CA67 CA72 CA74 CA75 5F045 AA14 AA18 AA19 AB40 AF03 AF13 BB02 BB16 CA09 DA65 DB05 HA05 HA06 HA15 HA16 5F052 AA11 CA04 CA07 DA04 DA08 DB01 DB04 DB10 EA07 EA13 GA02 GB06 GB09 GC01 GC03 HA03 HA06 HA07 HA08 JA08 JA10 JB04 JB05 JB10 KA01 KA06 KA08 KB01 Continued on the front page F term (reference) 5F041 CA33 CA34 CA46 CA50 CA57 CA64 CA65 CA67 CA72 CA74 CA75 5F045 AA14 AA18 AA19 AB40 AF03 AF13 BB02 BB16 CA09 DA65 DB05 HA05 HA06 HA15 HA16 5F052 AA11 CA04 CA07 DA04 DA08 DB07 DB10 DB10 GA10 GB09 GC01 GC03 HA03 HA06 HA07 HA08 JA08 JA10 JB04 JB05 JB10 KA01 KA06 KA08 KB01

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 [110]方向に平行な溝状の段差部が
設けられた(100)面のシリコン基板上にベータ鉄シ
リサイド層が形成されたことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device wherein a beta iron silicide layer is formed on a (100) silicon substrate provided with a groove-shaped step portion parallel to the [110] direction.
【請求項2】 [110]方向に平行な溝状の段差部が
設けられた(100)面の一導電型のシリコン基板上に
ベータ鉄シリサイド層が形成され、同ベータ鉄シリサイ
ド層上に逆導電型のシリコン層が形成されたことを特徴
とする半導体装置。
2. A beta-iron silicide layer is formed on a one-conductivity-type silicon substrate having a (100) plane provided with a groove-like stepped portion parallel to the [110] direction, and an inverted beta-iron silicide layer is formed on the beta-iron silicide layer. A semiconductor device having a conductive silicon layer formed thereon.
【請求項3】 (100)面の一導電型のシリコン基板
上に[110]方向に平行な溝状の段差部が設けられ、
同段差部を埋め込む形でベータ鉄シリサイド層が形成さ
れ、同ベータ鉄シリサイド層と前記一導電型のシリコン
基板上に逆導電型のシリコン層が形成されたことを特徴
とする半導体装置。
3. A groove-shaped step portion parallel to the [110] direction is provided on a (100) plane one conductivity type silicon substrate,
A semiconductor device, wherein a beta iron silicide layer is formed so as to bury the step, and a silicon layer of the opposite conductivity type is formed on the beta iron silicide layer and the silicon substrate of the one conductivity type.
【請求項4】 (100)面のシリコン基板上に[11
0]方向に平行な溝状の段差部を形成する工程と、同段
差部を含む前記シリコン基板上にベータ鉄シリサイド層
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
4. A [100] plane silicon substrate having [11]
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a groove-shaped step portion parallel to the [0] direction; and a step of forming a beta iron silicide layer on the silicon substrate including the step portion.
【請求項5】 (100)面の一導電型のシリコン基板
上に[110]方向に平行な溝状の段差部を形成する工
程と、同段差部を含む前記一導電型のシリコン基板上に
ベータ鉄シリサイド層を形成する工程および同ベータ鉄
シリサイド層上に逆導電型のシリコン層を形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a groove-shaped step portion parallel to the [110] direction on a (100) plane one-conductivity-type silicon substrate, and forming the groove portion on the one-conductivity-type silicon substrate including the step portion. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a beta iron silicide layer; and a step of forming a reverse conductivity type silicon layer on the beta iron silicide layer.
【請求項6】 (100)面の一導電型のシリコン基板
上に[110]方向に平行な溝状の段差部を形成する工
程と、同段差部上にのみ埋め込むようにベータ鉄シリサ
イド層を形成する工程および同ベータ鉄シリサイド層と
前記一導電型のシリコン基板上に逆導電型のシリコン層
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
6. A step of forming a groove-shaped step portion parallel to the [110] direction on a (100) plane silicon substrate of one conductivity type, and forming a beta iron silicide layer so as to be buried only on the step portion. Forming a beta iron silicide layer and forming a reverse conductivity type silicon layer on the one conductivity type silicon substrate.
【請求項7】 (100)面のシリコン基板の[11
0]方向に平行な領域に絶縁膜が埋め込まれ、前記シリ
コン基板上の絶縁膜のない領域にベータ鉄シリサイド層
が形成されたことを特徴とする半導体装置。
7. The [11] of the (100) silicon substrate
A semiconductor device, wherein an insulating film is buried in a region parallel to the [0] direction, and a beta iron silicide layer is formed in a region on the silicon substrate where there is no insulating film.
【請求項8】 (100)面の一導電型のシリコン基板
上の[110]方向に平行な領域に絶縁膜が形成され、
同絶縁膜に挟まれた前記シリコン基板上にベータ鉄シリ
サイド層が形成され、同ベータ鉄シリサイド層の上に逆
導電型のシリコン層が形成されたことを特徴とする半導
体装置。
8. An insulating film is formed in a region parallel to the [110] direction on a (100) plane silicon substrate of one conductivity type,
A semiconductor device comprising: a beta iron silicide layer formed on the silicon substrate sandwiched between the insulating films; and a reverse conductivity type silicon layer formed on the beta iron silicide layer.
【請求項9】 (100)面のシリコン基板の[11
0]方向に平行な所定の領域に絶縁膜を一部埋め込み形
成する工程と、前記シリコン基板上の絶縁膜のない領域
にベータ鉄シリサイド層を形成する工程とを含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
9. The [11] of the (100) silicon substrate
[0] A semiconductor device comprising: a step of partially burying an insulating film in a predetermined region parallel to the [0] direction; and a step of forming a beta iron silicide layer in a region where the insulating film is not formed on the silicon substrate. Manufacturing method.
【請求項10】 (100)面の一導電型のシリコン基
板上の[110]方向に平行な所定の領域に絶縁膜を形
成する工程と、前記一導電型のシリコン基板上の絶縁膜
のない領域にベータ鉄シリサイド層を形成する工程と、
前記絶縁膜を除去する工程および前記一導電型のシリコ
ン基板と前記ベータ鉄シリサイド層の上に逆導電型のシ
リコン層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
10. A step of forming an insulating film in a predetermined region parallel to the [110] direction on a (100) plane one conductivity type silicon substrate, and no insulating film on the one conductivity type silicon substrate. Forming a beta iron silicide layer in the region;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing the insulating film; and a step of forming a silicon layer of the opposite conductivity type on the silicon substrate of the one conductivity type and the beta iron silicide layer.
【請求項11】 シリコン基板上にエルビウムをドープ
したベータ鉄シリサイド層が設けられたことを特徴とす
る半導体装置。
11. A semiconductor device comprising a silicon substrate and a beta iron silicide layer doped with erbium provided on a silicon substrate.
【請求項12】 一導電型のシリコン基板上にエルビウ
ムをドープしたベータ鉄シリサイド層が設けられ、同ベ
ータ鉄シリサイド層上に逆導電型のシリコン層が設けら
れたことを特徴とする半導体装置。
12. A semiconductor device comprising: a beta-iron silicide layer doped with erbium on a silicon substrate of one conductivity type; and a silicon layer of a reverse conductivity type on the beta-iron silicide layer.
【請求項13】 ベータ鉄シリサイド層にエルビウムを
ドープしたことを特徴とする請求項1ないし3、または
7、8のいずれかに記載の半導体装置。
13. The semiconductor device according to claim 1, wherein the beta iron silicide layer is doped with erbium.
【請求項14】 シリコン基板上にエルビウムをドープ
したベータ鉄シリサイド層を形成する工程を含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
14. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a beta iron silicide layer doped with erbium on a silicon substrate.
【請求項15】 一導電型のシリコン基板上に、エルビ
ウムをドープしたベータ鉄シリサイド層を形成する工程
と同ベータ鉄シリサイド層上に逆導電型のシリコン層を
形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
15. A method comprising the steps of: forming a beta iron silicide layer doped with erbium on a silicon substrate of one conductivity type; and forming a silicon layer of the opposite conductivity type on the beta iron silicide layer. Manufacturing method of a semiconductor device.
【請求項16】 ベータ鉄シリサイド層を形成する工程
において、ベータ鉄シリサイド層にエルビウムをドープ
することを特徴とする請求項4ないし6、または9、1
0のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
16. The method according to claim 4, wherein in the step of forming the beta iron silicide layer, the beta iron silicide layer is doped with erbium.
0. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the above items.
【請求項17】 請求項14に記載の半導体装置の製造
方法において、加熱したシリコン基板上に、鉄とエルビ
ウムを同時又は交互に堆積して、前記シリコン基板上に
エルビウムをドープしたベータ鉄シリサイド層を形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
17. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein iron and erbium are simultaneously or alternately deposited on a heated silicon substrate, and a beta iron silicide layer doped with erbium is formed on the silicon substrate. Forming a semiconductor device.
【請求項18】 請求項14に記載の半導体装置の製造
方法において、加熱したシリコン基板上に、シリコン、
鉄、エルビウムを同時又は交互に堆積して、前記シリコ
ン基板上に前記エルビウムをドープしたベータ鉄シリサ
イド層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein silicon is formed on the heated silicon substrate.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: depositing iron and erbium simultaneously or alternately to form a beta iron silicide layer doped with erbium on the silicon substrate.
【請求項19】 請求項14に記載の半導体装置の製造
方法において、シリコン基板表面にエルビウムをイオン
注入した後、前記シリコン基板を加熱しながら鉄を堆積
して前記エルビウムをドープしたベータ鉄シリサイド層
を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein erbium is ion-implanted into the surface of the silicon substrate, and then the erbium-doped beta iron silicide layer is deposited while heating the silicon substrate. Forming a semiconductor device.
【請求項20】 一導電型のシリコン基板の上に逆導電
型のシリコン層を形成する工程と、前記一導電型のシリ
コン基板と前記逆導電型のシリコン層との接合付近にエ
ルビウム及び鉄をイオン注入する工程と、前記シリコン
基板を高温熱処理して前記エルビウムをドープしたベー
タ鉄シリサイド層を形成する工程とを備えたことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
20. A step of forming a silicon layer of the opposite conductivity type on a silicon substrate of the one conductivity type, and removing erbium and iron near a junction between the silicon substrate of the one conductivity type and the silicon layer of the opposite conductivity type. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of performing ion implantation; and a step of forming a beta iron silicide layer doped with erbium by performing a high-temperature heat treatment on the silicon substrate.
【請求項21】 (100)面の一導電型のシリコン基
板表面にエルビウムを含有した鉄堆積層を全面にまたは
[110]方向に平行に選択的に埋め込み形成する工程
と、前記鉄堆積層を有する側の前記一導電型のシリコン
基板に、逆導電型のシリコン基板を重ね合わせて熱処理
し、前記エルビウムをドープしたベータ鉄シリサイド層
を前記一導電型のシリコン基板と前記逆導電型のシリコ
ン基板の間に埋め込み形成する工程とを備えたことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
21. A step of selectively embedding an erbium-containing iron deposition layer on the entire surface or in parallel to the [110] direction on the surface of the (100) one conductivity type silicon substrate; The one-conductivity-type silicon substrate is superposed on the one-conductivity-type silicon substrate, and a heat treatment is performed by superposing the erbium-doped beta-iron silicide layer on the one-conductivity-type silicon substrate. A method of manufacturing the semiconductor device, the method comprising:
【請求項22】 (100)面の一導電型のシリコン基
板表面にエルビウムを全面または[110]方向に平行
な溝状の段差部に選択的にイオン注入する工程と、前記
エルビウムがイオン注入された領域上に鉄堆積層を形成
する工程と、前記鉄堆積層を有する側の前記一導電型の
シリコン基板に、逆導電型のシリコン基板を重ね合わせ
て熱処理し、前記エルビウムをドープしたベータ鉄シリ
サイド層を前記一導電型のシリコン基板と前記逆導電型
のシリコン基板の間に埋め込み形成する工程とを備えた
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
22. A step of selectively ion-implanting erbium into the entire surface or a groove-shaped step portion parallel to the [110] direction on the surface of the one-conductivity-type silicon substrate of the (100) plane, and ion-implanting the erbium. Forming an iron deposition layer on the region having the iron conductivity layer, a silicon substrate of the opposite conductivity type is superimposed on the silicon substrate of the one conductivity type on the side having the iron deposition layer, and a heat treatment is performed thereon. Forming a silicide layer between the one conductivity type silicon substrate and the opposite conductivity type silicon substrate.
【請求項23】 予めエルビウムをイオン注入した一導
電型のシリコン基板を、鉄堆積層を有する側の逆導電型
のシリコン基板に重ね合わせて熱処理することにより、
エルビウムをドープしたベータ鉄シリサイド層を前記一
導電型のシリコン基板と前記逆導電型のシリコン基板の
間に埋め込み形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
23. A silicon substrate of one conductivity type in which erbium is ion-implanted in advance is superposed on a silicon substrate of the opposite conductivity type on the side having the iron deposition layer, and heat-treated.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: burying an erbium-doped beta iron silicide layer between the one conductivity type silicon substrate and the opposite conductivity type silicon substrate.
【請求項24】 (100)面のシリコン基板上に、B
AlGaN層、BGaN層、BAlN層のうち少なくと
も1つの半導体層を用いてP−N接合が設けられたこと
を特徴とする半導体装置。
24. On a (100) plane silicon substrate, B
A semiconductor device, wherein a PN junction is provided using at least one semiconductor layer among an AlGaN layer, a BGaN layer, and a BAlN layer.
【請求項25】 BAlGaN層、またはBGaN層、
またはBAlN層の格子定数が、シリコンの格子定数の
約1/√2倍の立方晶構造を有し、その少なくとも一辺
が、シリコン基板の[110]方向でAlGaBN(1
00)//Si(100)またはBAlN(100)/
/Si(100)またはBGaN(100)//Si
(100)の面関係で単結晶成長していることを特徴と
する請求項24記載の半導体装置。
25. A BAlGaN layer or a BGaN layer,
Alternatively, the BAlN layer has a cubic structure in which the lattice constant is about 1 / √2 times the lattice constant of silicon, and at least one side has AlGaBN (1) in the [110] direction of the silicon substrate.
00) // Si (100) or BAlN (100) /
/ Si (100) or BGaN (100) // Si
25. The semiconductor device according to claim 24, wherein the single crystal is grown in a plane relationship of (100).
【請求項26】 (100)面のシリコン基板上に、
[110]方向に平行な溝状または矩形状の段差部が設
けられたことを特徴とする請求項24記載の半導体装
置。
26. On a (100) silicon substrate,
25. The semiconductor device according to claim 24, wherein a groove-like or rectangular step portion parallel to the [110] direction is provided.
【請求項27】 (100)面のシリコン基板上に、
[110]方向に平行な溝状または矩形状の段差部を形
成する工程と、前記段差部を有するシリコン基板上にB
AlGaN層、BGaN層、BAlN層のうち少なくと
も1つの半導体層を用いてP−N接合を形成する工程を
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
27. On a (100) silicon substrate,
Forming a groove-shaped or rectangular step portion parallel to the [110] direction, and forming a step on the silicon substrate having the step portion.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a PN junction using at least one semiconductor layer among an AlGaN layer, a BGaN layer, and a BAlN layer.
【請求項28】 (100)面のシリコン基板上の[1
10]方向に平行な所定の領域に絶縁膜を形成する工程
と、同絶縁膜の間の前記シリコン基板上にBAlGaN
層、BGaN層、BAlN層のうち少なくとも1つの半
導体層を用いてP−N接合を形成する工程を含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
28. [1] on a (100) plane silicon substrate
10] forming an insulating film in a predetermined region parallel to the direction, and forming a BAlGaN film on the silicon substrate between the insulating films.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a PN junction using at least one semiconductor layer among a semiconductor layer, a BGaN layer, and a BAlN layer.
JP30933399A 1999-10-29 1999-10-29 Semiconductor device and its manufacturing method Pending JP2001127338A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30933399A JP2001127338A (en) 1999-10-29 1999-10-29 Semiconductor device and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30933399A JP2001127338A (en) 1999-10-29 1999-10-29 Semiconductor device and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001127338A true JP2001127338A (en) 2001-05-11

Family

ID=17991763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30933399A Pending JP2001127338A (en) 1999-10-29 1999-10-29 Semiconductor device and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001127338A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003046100A (en) * 2001-07-30 2003-02-14 Mitsubishi Materials Silicon Corp Semiconductor substrate having iron silicide layer and optical semiconductor device, and method of manufacturing them
WO2004021458A1 (en) * 2002-08-30 2004-03-11 Hamamatsu Photonics K.K. Light emitting element and process for producing the same
CN1312734C (en) * 2005-01-28 2007-04-25 华中科技大学 Method for preparing beta-FeSi2 semiconductor film by femtosecond pulsed laser
JP2017092076A (en) * 2015-11-02 2017-05-25 株式会社ソディック Light emitting element

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003046100A (en) * 2001-07-30 2003-02-14 Mitsubishi Materials Silicon Corp Semiconductor substrate having iron silicide layer and optical semiconductor device, and method of manufacturing them
WO2004021458A1 (en) * 2002-08-30 2004-03-11 Hamamatsu Photonics K.K. Light emitting element and process for producing the same
CN100364118C (en) * 2002-08-30 2008-01-23 浜松光子学株式会社 Light emitting device and method for manufacturing the same
CN1312734C (en) * 2005-01-28 2007-04-25 华中科技大学 Method for preparing beta-FeSi2 semiconductor film by femtosecond pulsed laser
JP2017092076A (en) * 2015-11-02 2017-05-25 株式会社ソディック Light emitting element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7622398B2 (en) Semiconductor device, semiconductor layer and production method thereof
EP1655766B1 (en) Substrate for growth of nitride semiconductor
JP3760663B2 (en) Method for producing group III nitride compound semiconductor device
WO2006137401A1 (en) Diamond semiconductor element and method for manufacturing same
TW201125162A (en) Photonic device and method of making the same
KR20070095364A (en) Nitride semiconductor device and method of growing nitride semiconductor crystal layer
JPH10287497A (en) Production of gallium nitride crystal
CN109346576A (en) A kind of LED epitaxial slice and preparation method thereof
CN109802020A (en) A kind of GaN base light emitting epitaxial wafer and preparation method thereof
CN109103303A (en) A kind of preparation method and LED epitaxial slice of LED epitaxial slice
CN109192831A (en) A kind of gallium nitride based LED epitaxial slice and preparation method thereof
CN109065679A (en) A kind of LED epitaxial slice and its manufacturing method
CN110047982B (en) Light emitting diode, epitaxial wafer and preparation method thereof
CN109065682B (en) A kind of LED epitaxial slice and its manufacturing method
CN112687773B (en) Epitaxial wafer of ultraviolet light-emitting diode and preparation method thereof
US5874320A (en) Method for forming P-type gallium nitride
CN109273571A (en) A kind of gallium nitride based LED epitaxial slice and preparation method thereof
JP2001127338A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2001135854A (en) Iii nitride compound semiconductor element
JP2000077336A (en) Substrate for semiconductor growth, manufacture thereof, and semiconductor device
JP3403665B2 (en) Gallium nitride based compound semiconductor light emitting device
CN109473522B (en) Gallium nitride-based light emitting diode epitaxial wafer and preparation method thereof
CN109473515A (en) A kind of growing method of gallium nitride based LED epitaxial slice
CN109473518A (en) A kind of gallium nitride based LED epitaxial slice and preparation method thereof
CN109860340A (en) A kind of growing method of LED epitaxial slice