JP2545785B2 - 化合物半導体 - Google Patents
化合物半導体Info
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- JP2545785B2 JP2545785B2 JP61022514A JP2251486A JP2545785B2 JP 2545785 B2 JP2545785 B2 JP 2545785B2 JP 61022514 A JP61022514 A JP 61022514A JP 2251486 A JP2251486 A JP 2251486A JP 2545785 B2 JP2545785 B2 JP 2545785B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化合物半導体、特に２種の極薄の化合物薄
膜半導体層が重ね合せられてヘテロ接合面を形成する超
格子化合物半導体に不純物をドーピングした不純物ドー
プドの化合物半導体に係わる。
膜半導体層が重ね合せられてヘテロ接合面を形成する超
格子化合物半導体に不純物をドーピングした不純物ドー
プドの化合物半導体に係わる。
本発明は、一部の構成元素を共通とする２種以上の化
合物半導体層が重ね合せられて少くとも１のヘテロ接合
面を形成する化合物半導体への不純物ドーピングを、上
述の共通の元素をこれとは異る族の元素によって置換す
ることによってｎ型若しくはｐ型化の不純物ドーピング
を行うものであり、このようにしてヘテロ接合面を形成
する各化合物半導体層を低原子層の極薄半導体層とする
超格子構造とする場合においてもすぐれた特性のヘテロ
接合面を形成することができ、しかもその不純物の選定
の範囲を高濃度までに広げることができるようにしたも
のである。
合物半導体層が重ね合せられて少くとも１のヘテロ接合
面を形成する化合物半導体への不純物ドーピングを、上
述の共通の元素をこれとは異る族の元素によって置換す
ることによってｎ型若しくはｐ型化の不純物ドーピング
を行うものであり、このようにしてヘテロ接合面を形成
する各化合物半導体層を低原子層の極薄半導体層とする
超格子構造とする場合においてもすぐれた特性のヘテロ
接合面を形成することができ、しかもその不純物の選定
の範囲を高濃度までに広げることができるようにしたも
のである。
現時点において、超格子構造、特に数原子層以下の極
薄の化合物半導体層の重ね合せによる極薄超格子（以下
UTSLという）半導体における不純物ドーピングの知見は
見当らない。
薄の化合物半導体層の重ね合せによる極薄超格子（以下
UTSLという）半導体における不純物ドーピングの知見は
見当らない。
例えば、III-V族超格子化合物半導体の（AlAs）ｍ（G
aAs）ｎにおける不純物ドーピングは、そのIII族元素の
Al、Gaを他の例えばIV族の元素Siに置換してｎ型とする
ことが知られている。しかしながら、このような不純物
ドーピングを行うと、両化合物薄膜半導体層の界面は、
きれいなヘテロ接合面とはならないとかこの接合面が破
壊されるなどの問題点が生じる。そして、このように不
純物としてSiが両薄膜半導体層の界面につまりヘテロ接
合面に影響を及ぼすことがないように、Si不純物を薄膜
半導体層中のヘテロ接合面より離間した位置に偏在させ
る変調ドーピングの試みもなされているが、このような
変調ドーピングはUTSL半導体では実現できない。
aAs）ｎにおける不純物ドーピングは、そのIII族元素の
Al、Gaを他の例えばIV族の元素Siに置換してｎ型とする
ことが知られている。しかしながら、このような不純物
ドーピングを行うと、両化合物薄膜半導体層の界面は、
きれいなヘテロ接合面とはならないとかこの接合面が破
壊されるなどの問題点が生じる。そして、このように不
純物としてSiが両薄膜半導体層の界面につまりヘテロ接
合面に影響を及ぼすことがないように、Si不純物を薄膜
半導体層中のヘテロ接合面より離間した位置に偏在させ
る変調ドーピングの試みもなされているが、このような
変調ドーピングはUTSL半導体では実現できない。
また、本発明者等は、UTSL半導体では、Siをドナーと
してドープできないことをつきとめた。これはIII族元
素のAlとSiとが必ず２次の最近接原子位置（second nea
rest neighbour）に存在し、ドナーＤと未知物Ｘとのい
わゆるDXセンターの出現条件を与えてしまってSiが有効
なドナーとて働かないことに因るものと思われる。
してドープできないことをつきとめた。これはIII族元
素のAlとSiとが必ず２次の最近接原子位置（second nea
rest neighbour）に存在し、ドナーＤと未知物Ｘとのい
わゆるDXセンターの出現条件を与えてしまってSiが有効
なドナーとて働かないことに因るものと思われる。
本発明は上述した諸問題を解決し数原子層以下のUTSL
化合物半導体において、ドナー或いはアクセプターとし
て働く不純物を広範囲の濃度の自由度をもってドープす
ることができる不純物ドーピング化合物半導体を提供す
る。
化合物半導体において、ドナー或いはアクセプターとし
て働く不純物を広範囲の濃度の自由度をもってドープす
ることができる不純物ドーピング化合物半導体を提供す
る。
本発明は、一部の構成元素を共通とする２種以上の、
それぞれ数原子層以下の化合物薄膜半導体層が重ね合せ
られて１以上のヘテロ接合面を形成する化合物半導体
に、そのヘテロ接合面を構成する２種の化合物半導体層
の共通元素を、この元素の族する周期律表中の族とは異
る族の他の不純物元素に置換することによって不純物ド
ーピングを行う。
それぞれ数原子層以下の化合物薄膜半導体層が重ね合せ
られて１以上のヘテロ接合面を形成する化合物半導体
に、そのヘテロ接合面を構成する２種の化合物半導体層
の共通元素を、この元素の族する周期律表中の族とは異
る族の他の不純物元素に置換することによって不純物ド
ーピングを行う。
本発明によればヘテロ接合を構成する２種の化合物半
導体層の共通の元素を他の元素に置換するようにしたの
で、両半導体層に対し、不純物元素の置換が行われるこ
とによってこの不純物ドーピングによってヘテロ接合面
に異常性をもたらすことが回避され、すぐれた特性のヘ
テロ接合面が形成されると共に変調ドーピングによらな
いことから各薄膜半導体層が数原子層以下のUTSL化合物
半導体を構成できるものである。
導体層の共通の元素を他の元素に置換するようにしたの
で、両半導体層に対し、不純物元素の置換が行われるこ
とによってこの不純物ドーピングによってヘテロ接合面
に異常性をもたらすことが回避され、すぐれた特性のヘ
テロ接合面が形成されると共に変調ドーピングによらな
いことから各薄膜半導体層が数原子層以下のUTSL化合物
半導体を構成できるものである。
夫々数原子層以下の第１及び第２の２種のIII-V族化
合物半導体層（１）及び（２）、例えば２原子層のAlAs
半導体層（１）と、これとの元素Asを共通とする２原子
層のGaAs半導体層（２）とが各１層以上重ねられて各層
（１）及び（２）間にヘテロ接合面JHを形成したUSTL構
造の半導体層（３）を構成する。各半導体層（１）及び
（２）は夫々周知の分子線エピキタシー法（MBE法）、
或いは金属有機物法（MOCVD法）によって基板Ｓ上に連
続的に繰返し、気相成長するものであるが、各層（１）
及び（２）の気相成長時に不純物ドーピングを行う。こ
の不純物としては、両層（１）及び（２）の共通のＶ族
元素Asと置換するVI族元素のSeを一様にドープする。こ
のSeの不純物源は例えばH2Seを用い得る。そして、この
ようにして気相成長させたSeドープのUTSLの半導体層
（３）は、ｎ型を呈した。第２図は5ppmのH2Se供給率と
キャリア、すなわちドナー濃度の測定結果を示すもの
で、1016atoms/cm台から６×1018atoms/cmという広い範
囲のドーピングをなし得ることがわかる。また、第３図
はドナー濃度ｎを６×1018cm-1としたときのラマン散乱
スペクトル図を示し、不純物ドーピングをしない場合の
同様構造のUTSL半導体層と同位置の283cm-1にそのピー
クが生じた。因みにAl0.4Ga0.6Asの混晶の同様のスペク
トルは、そのピークが274cm-1に生じる。したがって、
これによればSeドープによっても、UTSL構造が破壊され
ていないことが分る。
合物半導体層（１）及び（２）、例えば２原子層のAlAs
半導体層（１）と、これとの元素Asを共通とする２原子
層のGaAs半導体層（２）とが各１層以上重ねられて各層
（１）及び（２）間にヘテロ接合面JHを形成したUSTL構
造の半導体層（３）を構成する。各半導体層（１）及び
（２）は夫々周知の分子線エピキタシー法（MBE法）、
或いは金属有機物法（MOCVD法）によって基板Ｓ上に連
続的に繰返し、気相成長するものであるが、各層（１）
及び（２）の気相成長時に不純物ドーピングを行う。こ
の不純物としては、両層（１）及び（２）の共通のＶ族
元素Asと置換するVI族元素のSeを一様にドープする。こ
のSeの不純物源は例えばH2Seを用い得る。そして、この
ようにして気相成長させたSeドープのUTSLの半導体層
（３）は、ｎ型を呈した。第２図は5ppmのH2Se供給率と
キャリア、すなわちドナー濃度の測定結果を示すもの
で、1016atoms/cm台から６×1018atoms/cmという広い範
囲のドーピングをなし得ることがわかる。また、第３図
はドナー濃度ｎを６×1018cm-1としたときのラマン散乱
スペクトル図を示し、不純物ドーピングをしない場合の
同様構造のUTSL半導体層と同位置の283cm-1にそのピー
クが生じた。因みにAl0.4Ga0.6Asの混晶の同様のスペク
トルは、そのピークが274cm-1に生じる。したがって、
これによればSeドープによっても、UTSL構造が破壊され
ていないことが分る。
尚、上述した例は、Seドープによるｎ型UTSL半導体で
あるが、Seに代えて、他の同様のVI族のS,Te等をドープ
してｎ型のUTSL半導体を構成することができる。また、
ｎ型に限らず、不純物としてAsと置換するIV族の元素例
えばＣの（炭素）のドーピングを行うことによってｐ型
のドープドUTSL半導体を構成することもできる。MOCVD
による場合、このＣのドーピングは、例えば（III族元
素/V族元素）比を小さくすることによっても可能とな
る。
あるが、Seに代えて、他の同様のVI族のS,Te等をドープ
してｎ型のUTSL半導体を構成することができる。また、
ｎ型に限らず、不純物としてAsと置換するIV族の元素例
えばＣの（炭素）のドーピングを行うことによってｐ型
のドープドUTSL半導体を構成することもできる。MOCVD
による場合、このＣのドーピングは、例えば（III族元
素/V族元素）比を小さくすることによっても可能とな
る。
また上述した例は、III-V族化合物半導体のＶ族元素
を共通とする２種の化合物半導体層のUTSL半導体に本発
明を適用した場合であるが、III-V族のIII族を共通とす
る２種の化合物半導体のIII族元素に置換してII族、或
いはIV族元素を不純物ドーピングしてｐ型,n型とするこ
ともできるし、III-V族に限られず、II-VI族化合物によ
るUTSL半導体に適用することもできる。
を共通とする２種の化合物半導体層のUTSL半導体に本発
明を適用した場合であるが、III-V族のIII族を共通とす
る２種の化合物半導体のIII族元素に置換してII族、或
いはIV族元素を不純物ドーピングしてｐ型,n型とするこ
ともできるし、III-V族に限られず、II-VI族化合物によ
るUTSL半導体に適用することもできる。
本発明によれば、低原子層の極薄半導体層によるUTSL
半導体層において、すぐれたヘテロ接合面を保持して広
範囲の濃度で不純物ドーピングが可能であるので、この
種の極薄超格子半導体の各種半導体装置への適用がより
広められ、その実用上の利益は極めて大である。
半導体層において、すぐれたヘテロ接合面を保持して広
範囲の濃度で不純物ドーピングが可能であるので、この
種の極薄超格子半導体の各種半導体装置への適用がより
広められ、その実用上の利益は極めて大である。
第１図は本発明による不純物ドーピング化合物半導体層
の略線的断面図、第２図はH2Seの供給率とキャリア濃度
との関係を示す図、第３図は本発明による化合物半導体
の一例のラマンスペクトル図である。 （１）及び（２）は第１及び第２の化合物半導体層、
（３）は極薄超格子構造の半導体層、JHはヘテロ接合面
である。
の略線的断面図、第２図はH2Seの供給率とキャリア濃度
との関係を示す図、第３図は本発明による化合物半導体
の一例のラマンスペクトル図である。 （１）及び（２）は第１及び第２の化合物半導体層、
（３）は極薄超格子構造の半導体層、JHはヘテロ接合面
である。
Claims (1)
- 【請求項１】各種それぞれの厚さが数原子層以下である
と共に一部の構成元素を共通とする２種以上の化合物半
導体薄膜層を、各種それぞれの層が１層以上あると共に
ヘテロ接合面が形成されるように積み重ねた化合物半導
体において、前記共通元素を不純物ドーピングにより不
純物元素に置換した化合物半導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61022514A JP2545785B2 (ja) | 1986-02-04 | 1986-02-04 | 化合物半導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61022514A JP2545785B2 (ja) | 1986-02-04 | 1986-02-04 | 化合物半導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62179714A JPS62179714A (ja) | 1987-08-06 |
| JP2545785B2 true JP2545785B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=12084870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61022514A Expired - Fee Related JP2545785B2 (ja) | 1986-02-04 | 1986-02-04 | 化合物半導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2545785B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0812844B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1996-02-07 | 日本電気株式会社 | ▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体およびその形成方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS607121A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-14 | Nec Corp | 超格子の構造 |
| JPS6052067A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-23 | Nec Corp | 超格子の構造 |
| JPS61247691A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-04 | Toshiba Corp | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
-
1986
- 1986-02-04 JP JP61022514A patent/JP2545785B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62179714A (ja) | 1987-08-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |