JPH03244118A - 化合物半導体基板の製造方法 - Google Patents
化合物半導体基板の製造方法Info
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- JPH03244118A JPH03244118A JP4224990A JP4224990A JPH03244118A JP H03244118 A JPH03244118 A JP H03244118A JP 4224990 A JP4224990 A JP 4224990A JP 4224990 A JP4224990 A JP 4224990A JP H03244118 A JPH03244118 A JP H03244118A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は高速電子デバイスなどに用いられる化合物半
導体基板の製造方法に関し、とくに絶縁性もしくは半絶
縁性の基板上に第１の化合物半導体層を形成し、さらに
その上に第２の化合物半導体層を積層してなる多層積層
構造の化合物半導体基板の製造方法に関するものである
。
導体基板の製造方法に関し、とくに絶縁性もしくは半絶
縁性の基板上に第１の化合物半導体層を形成し、さらに
その上に第２の化合物半導体層を積層してなる多層積層
構造の化合物半導体基板の製造方法に関するものである
。
化合物半導体を用いて例えば電界効果トランジスタ（Ｆ
ＥＴ）を構成する場合、基板の上に直接チャネル層とな
る半導体層を形成するのではなく、間にバッファ層を介
在させることにより、基板表面の結晶性が悪かったり不
純物が多かったりしてもその悪影響が直接チャネル層に
及ぶことのないようにするのが普通である。
ＥＴ）を構成する場合、基板の上に直接チャネル層とな
る半導体層を形成するのではなく、間にバッファ層を介
在させることにより、基板表面の結晶性が悪かったり不
純物が多かったりしてもその悪影響が直接チャネル層に
及ぶことのないようにするのが普通である。
この場合、基板と第１層のバッファ層および第２層のチ
ャネル層はほぼ格子整合がとれていることが重要で、例
えばＩｎＰ基板上に■−ｖ族化合物半導体のＩｎ Ｇ
ａ Ａｓ結晶（ｘ −ｘ １−ｘ ０．５２）を介在させたものが広く用いられている（例
えばジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フ
ィジクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ’
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ） ２４巻（１９８
５年Ｌ １１．９〜１２１頁）。
ャネル層はほぼ格子整合がとれていることが重要で、例
えばＩｎＰ基板上に■−ｖ族化合物半導体のＩｎ Ｇ
ａ Ａｓ結晶（ｘ −ｘ １−ｘ ０．５２）を介在させたものが広く用いられている（例
えばジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フ
ィジクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ’
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ） ２４巻（１９８
５年Ｌ １１．９〜１２１頁）。
これに対し、近年高速デバイス用としてＩｎｘＧａ
Ａｓ混晶中のＩｎ組成Ｘを、ＩｎＰ基板ｘ に対して格子整合する０、５３よりも大きくした材料が
注目されている。これは、Ｘを例えば０．７５と大きく
することで電子移動度および飽和速度が大きくなり、高
速動作が期待できるためである。
Ａｓ混晶中のＩｎ組成Ｘを、ＩｎＰ基板ｘ に対して格子整合する０、５３よりも大きくした材料が
注目されている。これは、Ｘを例えば０．７５と大きく
することで電子移動度および飽和速度が大きくなり、高
速動作が期待できるためである。
ところが、このようにＩｎ組成Ｘを０．５３より大きく
したＩｎ Ｇａ Ａｓ混晶をＩｎＰ基ｘ
１−ｘ 板上に形成した場合、格子不整合のためその表面モホロ
ジーは、格子不整合Δａ／ａＩｏＰＩｎｘｌ−ｘ ”
］ｎＰ）／ａ）の値（＝ （ａ Ｇ ａ
］ｏＰがプラスの側でクロスハツチパターン
が現われ、マイナスの側では表面が荒れて著しく低下す
る。
したＩｎ Ｇａ Ａｓ混晶をＩｎＰ基ｘ
１−ｘ 板上に形成した場合、格子不整合のためその表面モホロ
ジーは、格子不整合Δａ／ａＩｏＰＩｎｘｌ−ｘ ”
］ｎＰ）／ａ）の値（＝ （ａ Ｇ ａ
］ｏＰがプラスの側でクロスハツチパターン
が現われ、マイナスの側では表面が荒れて著しく低下す
る。
この場合、格子不整合を緩和するため、介在させるＩｎ
Ａ、Ｑ Ａｓ混晶のＩｎ組成ｙを大きくｔ−ｙ しなければならないが、ｙが大きくなるに従って導電性
が増大し、バッファ層リークが無視てきなくなるおそれ
があり、バッファ層材料として好適とはいえなかった。
Ａ、Ｑ Ａｓ混晶のＩｎ組成ｙを大きくｔ−ｙ しなければならないが、ｙが大きくなるに従って導電性
が増大し、バッファ層リークが無視てきなくなるおそれ
があり、バッファ層材料として好適とはいえなかった。
このように従来の■−Ｖ族化合物半導体を利用する化合
物半導体基板においては、バッファ層との組合せにおい
て、良好なモホロジーおよび所望の電気的特性を備えた
基板を得ることは必ずしも容易ではなかった。
物半導体基板においては、バッファ層との組合せにおい
て、良好なモホロジーおよび所望の電気的特性を備えた
基板を得ることは必ずしも容易ではなかった。
この発明は、半絶縁性もしくは絶縁性の基板の上に、第
１の化合物半導体層としてＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
の成長温度より１００℃を越えて高くない成長温度にお
いて■−ｖ族化合物半導体層をエピタキシャル成長させ
て第２の化合物半導体層とするものである。
１の化合物半導体層としてＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
の成長温度より１００℃を越えて高くない成長温度にお
いて■−ｖ族化合物半導体層をエピタキシャル成長させ
て第２の化合物半導体層とするものである。
■−■族化合物半導体には、■−Ｖ族化合物半導体と格
子整合するものが存在する。しかも、■−■族化合物半
導体は一般に強い自己補償効果のために高抵抗層が容易
に得られるという特徴を有している。この自己補償効果
は、■−ｖ族化合物半導体ではほとんどみられないもの
で、バッファ層材料としてはきわめて好都合である。
子整合するものが存在する。しかも、■−■族化合物半
導体は一般に強い自己補償効果のために高抵抗層が容易
に得られるという特徴を有している。この自己補償効果
は、■−ｖ族化合物半導体ではほとんどみられないもの
で、バッファ層材料としてはきわめて好都合である。
これまで、■−■族元索は■−■族化合物半導体にとっ
て不純物であり、逆に■−■族元素は■−■族化合物半
導体にとって不純物であることから、両者を積層した場
合相互に汚染 （ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ）が激しいと考えられ
、■−Ｖ族化合物半導体層を用いる場合にバッファ層と
して■−■族化合物半導体層を介在させるというような
発想はなかった。
て不純物であり、逆に■−■族元素は■−■族化合物半
導体にとって不純物であることから、両者を積層した場
合相互に汚染 （ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ）が激しいと考えられ
、■−Ｖ族化合物半導体層を用いる場合にバッファ層と
して■−■族化合物半導体層を介在させるというような
発想はなかった。
しかし、ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体層上に積層する■−
Ｖ族化合物半導体層の成長温度を、ＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体層の成長温度に比較してあまり高くならないよう
にすることにより、ＩＩ−Ｖｌ族元素が■−■族化合物
半導体層中に拡散することが防止され、−見無理と考え
られる組合せが可能となる。
Ｖ族化合物半導体層の成長温度を、ＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体層の成長温度に比較してあまり高くならないよう
にすることにより、ＩＩ−Ｖｌ族元素が■−■族化合物
半導体層中に拡散することが防止され、−見無理と考え
られる組合せが可能となる。
具体的には、■−Ｖ族化合物半導体層の成長温度が■−
■族化合物半導体層の成長温度を１００℃を越えては上
回らない程度であればよい。
■族化合物半導体層の成長温度を１００℃を越えては上
回らない程度であればよい。
以下、添付図面の第１図および第２図を参照してこの発
明の一実施例を説明する。
明の一実施例を説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示す化合物半導体基板の
断面図である。なお、模式的に示したちのであり、スケ
ールなど正確ではない。
断面図である。なお、模式的に示したちのであり、スケ
ールなど正確ではない。
同図において、鉄（Ｆｅ ）をドーピングしたＩｎＰか
らなる半絶縁性の基板１１の上にバッファ層としての第
１の化合物半導体層１２を形威し、さらにその上に第２
の化合物半導体層１３を積層する。次にこれを詳細に説
明する。
らなる半絶縁性の基板１１の上にバッファ層としての第
１の化合物半導体層１２を形威し、さらにその上に第２
の化合物半導体層１３を積層する。次にこれを詳細に説
明する。
第１の化合物半導体層１２として、（ＺｎＳｅ ）
（Ｚｎ Ｔｅ ） ４超格子を分子線エピタキシャル
成長法により成長させる。成長時の基板温度は３００℃
、膜厚は約１．０μｍとする。この第１の化合物半導体
層１２について、透過形電子顕微鏡（ＴＥＭ）によりそ
の断面を観察したところ、ＩｎＰ基板１１との間の約１
．５％の格子不整合は、両者の界面付近で転移の発生に
より緩和されており、その上層部においては良好な結晶
性を有する超格子層が形成されていることが確認された
。また、第１の化合物半導体層単体での比抵抗は〜１０
６Ω・印程度と非常に高い値を示した。
（Ｚｎ Ｔｅ ） ４超格子を分子線エピタキシャル
成長法により成長させる。成長時の基板温度は３００℃
、膜厚は約１．０μｍとする。この第１の化合物半導体
層１２について、透過形電子顕微鏡（ＴＥＭ）によりそ
の断面を観察したところ、ＩｎＰ基板１１との間の約１
．５％の格子不整合は、両者の界面付近で転移の発生に
より緩和されており、その上層部においては良好な結晶
性を有する超格子層が形成されていることが確認された
。また、第１の化合物半導体層単体での比抵抗は〜１０
６Ω・印程度と非常に高い値を示した。
次に、この基板を高真空室でつながたった他の成長室に
移動させ、第２の化合物半導体層１３として（ＩｎＡｓ
） （ＧａＡｓ）１超格子を分子線エピタキシャル
成長法により積層した。このときの基板温度は、第１の
化合物半導体層１２の成長温度より５０℃だけ高い３５
０℃と１．た。
移動させ、第２の化合物半導体層１３として（ＩｎＡｓ
） （ＧａＡｓ）１超格子を分子線エピタキシャル
成長法により積層した。このときの基板温度は、第１の
化合物半導体層１２の成長温度より５０℃だけ高い３５
０℃と１．た。
この第２の化合物半導体層１３の厚みを約１．０μｍと
したものについて電気的特性をホール測定により評価し
たところ、キャリア密度ｎ −５×１０１６ｃｍ−３、
電子移動度μ＝７．０ＯＯｃＪ／Ｖ−８と良好な結果が
得られた。
したものについて電気的特性をホール測定により評価し
たところ、キャリア密度ｎ −５×１０１６ｃｍ−３、
電子移動度μ＝７．０ＯＯｃＪ／Ｖ−８と良好な結果が
得られた。
一方、比較のため上記実施例と同じ条件で形成した（Ｚ
ｎ Ｓｅ ） （Ｚｎ Ｔｅ ） ４超格子層上に
（ＩｎＡｓ） （ＧａＡｓ）１超格子層を４５０℃
の基板温度で約１．０μｍ成長させた基板についてその
電気的特性を上述したと同様に評価したところ、キャリ
ア密度はｒ＋−２×１０１６ｃｍ−”、電子移動度はｕ
＝３．０００ｃｄ／Ｖ−ｓであり、上記実施例に比較し
て明らかな劣化が見られた。
ｎ Ｓｅ ） （Ｚｎ Ｔｅ ） ４超格子層上に
（ＩｎＡｓ） （ＧａＡｓ）１超格子層を４５０℃
の基板温度で約１．０μｍ成長させた基板についてその
電気的特性を上述したと同様に評価したところ、キャリ
ア密度はｒ＋−２×１０１６ｃｍ−”、電子移動度はｕ
＝３．０００ｃｄ／Ｖ−ｓであり、上記実施例に比較し
て明らかな劣化が見られた。
これらの実施例および比較例による各基板について、２
次イオン質量分析装置を用いて亜鉛（Ｚｎ ）の拡散プ
ロファイルを調べたところ、第２図に示すように、実施
例の基板Ａに比較して、比較例の基板Ｂにおいては、（
Ｚｎ Ｓｅ ） ２（ＺｎＴｅ）４超格子層から（Ｉｎ
Ａｓ）ａ（Ｇａ Ａｓ ） １超格子層中への亜鉛（当
該（ＩｎＡｓ ） ３ （Ｇａ Ａｓ ） １超格子に
とってはＰ型不純物である）の拡散がより上層部まで及
んでいるのがみられた。
次イオン質量分析装置を用いて亜鉛（Ｚｎ ）の拡散プ
ロファイルを調べたところ、第２図に示すように、実施
例の基板Ａに比較して、比較例の基板Ｂにおいては、（
Ｚｎ Ｓｅ ） ２（ＺｎＴｅ）４超格子層から（Ｉｎ
Ａｓ）ａ（Ｇａ Ａｓ ） １超格子層中への亜鉛（当
該（ＩｎＡｓ ） ３ （Ｇａ Ａｓ ） １超格子に
とってはＰ型不純物である）の拡散がより上層部まで及
んでいるのがみられた。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
種々の変形が可能である。すなわち、第１および第２の
化合物半導体層材料の組合せは上記実施例に限定される
ものではなく、例えばＺｎ５ｅ Ｔｅ１−、混晶もし
くは（ｚｎＳｅ）ＩＩｌ（Ｚｎ Ｔｅ ） 超格子（
ｍ、ｎは２．４に限定されない）に対し、比較的低温成
長の可能な■ｎｘＧａ Ａｓ混晶や（Ｉｎ Ａｓ
） （ＧａＬ−ｘ
ｍＡｓ） 超格子（ｍ、ｎは３，１
に限定されない）を組合せることができる。これらのエ
ピタキシャル成長としても、分子線エピタキシャル成長
法に限らず、有機金属気相成長法や気相成長法などを利
用することができる。
種々の変形が可能である。すなわち、第１および第２の
化合物半導体層材料の組合せは上記実施例に限定される
ものではなく、例えばＺｎ５ｅ Ｔｅ１−、混晶もし
くは（ｚｎＳｅ）ＩＩｌ（Ｚｎ Ｔｅ ） 超格子（
ｍ、ｎは２．４に限定されない）に対し、比較的低温成
長の可能な■ｎｘＧａ Ａｓ混晶や（Ｉｎ Ａｓ
） （ＧａＬ−ｘ
ｍＡｓ） 超格子（ｍ、ｎは３，１
に限定されない）を組合せることができる。これらのエ
ピタキシャル成長としても、分子線エピタキシャル成長
法に限らず、有機金属気相成長法や気相成長法などを利
用することができる。
さらに、マイグレーション エンハンスト エピタキシ
ー（旧ｇｒａｔｉｏｎ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｅｐｉｔａ
ｘｙ （例えばジャパニーズ ジャーナル オブ アプ
ライドフツイジクス（Ｊａｐａｎｅｓ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｒ ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ ） ２７巻（
１９８８年）２号１６９頁））のように、基本的に低温
成長が可能な成長方法を利用することにより、■−ｖ族
化合物半導体層として他のＧａ ＡｓやＡ、Ｑ Ｇａ
Ａｓ等さまざｘ ｌ−ｘ まな材料について、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の上に
その構成元素の拡散によって汚染されることなく成長さ
せることが可能である。その他膜厚などについても、こ
の発明の趣旨を変更しない範囲内において種々の変更が
可能である。
ー（旧ｇｒａｔｉｏｎ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｅｐｉｔａ
ｘｙ （例えばジャパニーズ ジャーナル オブ アプ
ライドフツイジクス（Ｊａｐａｎｅｓ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｒ ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ ） ２７巻（
１９８８年）２号１６９頁））のように、基本的に低温
成長が可能な成長方法を利用することにより、■−ｖ族
化合物半導体層として他のＧａ ＡｓやＡ、Ｑ Ｇａ
Ａｓ等さまざｘ ｌ−ｘ まな材料について、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の上に
その構成元素の拡散によって汚染されることなく成長さ
せることが可能である。その他膜厚などについても、こ
の発明の趣旨を変更しない範囲内において種々の変更が
可能である。
以上のようにこの発明は、半絶縁性もしくは絶練性基板
上に■−■族化合物半導体層をエピタキシャル成長させ
、さらにこの■−■族化合物半導体層の成長温度より１
００℃を越えて高くない成長温度において■−Ｖ族化合
物半導体層をエピタキシャル成長させることにより、例
えば高抵抗のバッファ層に電気移動度および飽和速度の
大きいチャネル層の組合せのようなすぐれた電気的特性
をもつ化合物半導体基板が比較的容易に得られる効果を
有し、特に電界効果トランジスタをはじめとする高速電
子デバイス用基板の製造等にきわめて有用である。
上に■−■族化合物半導体層をエピタキシャル成長させ
、さらにこの■−■族化合物半導体層の成長温度より１
００℃を越えて高くない成長温度において■−Ｖ族化合
物半導体層をエピタキシャル成長させることにより、例
えば高抵抗のバッファ層に電気移動度および飽和速度の
大きいチャネル層の組合せのようなすぐれた電気的特性
をもつ化合物半導体基板が比較的容易に得られる効果を
有し、特に電界効果トランジスタをはじめとする高速電
子デバイス用基板の製造等にきわめて有用である。
第１図はこの発明の一実施例を示す化合物半導体基板の
断面図、第２図は第１の化合物半導体層から第２の化合
物半導体層への不純物の拡散プロファイルを示す図であ
る。 １１・・・半絶縁性基板、１２・・・第１の化合物半導
体層、１３・・・第２の化合物半導体層。 ０
断面図、第２図は第１の化合物半導体層から第２の化合
物半導体層への不純物の拡散プロファイルを示す図であ
る。 １１・・・半絶縁性基板、１２・・・第１の化合物半導
体層、１３・・・第２の化合物半導体層。 ０
Claims (1)
- 半絶縁性もしくは絶縁性の基板上に第１の化合物半導体
層を形成し、さらにその上に第２の化合物半導体層を積
層してなる化合物半導体基板の製造方法において、第１
の化合物半導体層としてII−VI族化合物半導体層を基板
上にエピタキシャル成長させ、次いでこのII−VI族化合
物半導体層の成長温度より１００℃を越えて高くない成
長温度においてIII−Ｖ族化合物半導体層をエピタキシ
ャル成長させて第２の化合物半導体層とすることを特徴
とする化合物半導体基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4224990A JPH03244118A (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 化合物半導体基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4224990A JPH03244118A (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 化合物半導体基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03244118A true JPH03244118A (ja) | 1991-10-30 |
Family
ID=12630755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4224990A Pending JPH03244118A (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 化合物半導体基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03244118A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0630085A2 (en) * | 1993-06-17 | 1994-12-21 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method |
-
1990
- 1990-02-22 JP JP4224990A patent/JPH03244118A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0630085A2 (en) * | 1993-06-17 | 1994-12-21 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method |
| EP0630085A3 (en) * | 1993-06-17 | 1998-04-08 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method |
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