JPH0831409B2 - 化合物半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置およびその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は化合物半導体装置と、その製造方法に関す
る。
る。
（従来の技術） 化合物半導体として、GaAsが良く知られている。
GaAsは、半絶縁性の基板を形成できるため、その基板
に作りつけられた素子の電気的分離工程が入らないとい
う大きな利点がある。そのため、GaAs基板は、半絶縁性
のGaAs単結晶をLEC法等で作り、薄く切り出して製造し
ている。
に作りつけられた素子の電気的分離工程が入らないとい
う大きな利点がある。そのため、GaAs基板は、半絶縁性
のGaAs単結晶をLEC法等で作り、薄く切り出して製造し
ている。
しかしながら、半絶縁性GaAs単結晶を作ると、どうし
ても剪断応力がシリコン等に比べて大きいため、結晶内
の転位密度が多くなる。
ても剪断応力がシリコン等に比べて大きいため、結晶内
の転位密度が多くなる。
（発明が解決しようとする課題） この発明は上記のような点に鑑み為されたもので、そ
の目的は、転位密度の少ない化合物半導体基板を提供
し、転位密度の少ない基板に作りこまれた素子を有し
て、高品質な化合物半導体装置と、その製造方法とを提
供することにある。
の目的は、転位密度の少ない化合物半導体基板を提供
し、転位密度の少ない基板に作りこまれた素子を有し
て、高品質な化合物半導体装置と、その製造方法とを提
供することにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明に係る化合物半
導体装置では、化合物半導体に導電性を持たせる不純物
が、不純物濃度５×1017cm-3以上に含有された、所定導
電型の導電性化合物半導体基体と、この基体の上に形成
された、アンドープで半絶縁性のエピタキシャル化合物
半導体結晶層とを具備する。そして、上記アンドープで
半絶縁性のエピタキシャル化合物半導体結晶層に化合物
半導体素子の活性領域が形成されていることを特徴とし
ている。
導体装置では、化合物半導体に導電性を持たせる不純物
が、不純物濃度５×1017cm-3以上に含有された、所定導
電型の導電性化合物半導体基体と、この基体の上に形成
された、アンドープで半絶縁性のエピタキシャル化合物
半導体結晶層とを具備する。そして、上記アンドープで
半絶縁性のエピタキシャル化合物半導体結晶層に化合物
半導体素子の活性領域が形成されていることを特徴とし
ている。
また、その製造方法では、化合物半導体に導電性を持
たせる不純物が、不純物濃度５×1017cm-3以上に含有さ
れた、所定導電型の導電性化合物半導体基体の上に、ア
ンドープで半絶縁性のエピタキシャル化合物半導体結晶
層をエピタキシャル成長させ、エピタキシャル成長され
た結晶層に化合物半導体素子の活性領域を形成すること
を特徴としている。
たせる不純物が、不純物濃度５×1017cm-3以上に含有さ
れた、所定導電型の導電性化合物半導体基体の上に、ア
ンドープで半絶縁性のエピタキシャル化合物半導体結晶
層をエピタキシャル成長させ、エピタキシャル成長され
た結晶層に化合物半導体素子の活性領域を形成すること
を特徴としている。
さらに製造方法において、前記エピタキシャル成長さ
せる工程は、MBE、MOCVD、MOMBEのうち、いずれかの方
法を用いることを特徴とする。
せる工程は、MBE、MOCVD、MOMBEのうち、いずれかの方
法を用いることを特徴とする。
（作用） 上記構成を有する化合物半導体装置およびその製造方
法であると、化合物半導体に導電性を持たせる不純物
が、不純物濃度５×1017cm-3以上に含有された、所定導
電型の導電性化合物半導体単結晶から切り出された所定
導電型の導電性化合物半導体基体が、エピタキシャル成
長用の基体として用いられる。この基体は、半絶縁性の
化合物半導体単結晶から切り出された半絶縁性の化合物
半導体基体に比べ、転位密度がはるかに少ない。この転
位密度がはるかに少なくされた導電性化合物半導体基体
の上に、エピタキシャル成長されたアンドープで半絶縁
性の化合物半導体単結晶では、転位密度を少なくするこ
とができる。
法であると、化合物半導体に導電性を持たせる不純物
が、不純物濃度５×1017cm-3以上に含有された、所定導
電型の導電性化合物半導体単結晶から切り出された所定
導電型の導電性化合物半導体基体が、エピタキシャル成
長用の基体として用いられる。この基体は、半絶縁性の
化合物半導体単結晶から切り出された半絶縁性の化合物
半導体基体に比べ、転位密度がはるかに少ない。この転
位密度がはるかに少なくされた導電性化合物半導体基体
の上に、エピタキシャル成長されたアンドープで半絶縁
性の化合物半導体単結晶では、転位密度を少なくするこ
とができる。
このように、転位密度が少なくされたアンドープで半
絶縁性のエピタキシャル化合物半導体結晶層に化合物半
導体素子の活性領域を形成することで、化合物半導体素
子にあっては、活性領域における転位密度を少なくで
き、転位に起因した素子の特性変化を抑制できる。
絶縁性のエピタキシャル化合物半導体結晶層に化合物半
導体素子の活性領域を形成することで、化合物半導体素
子にあっては、活性領域における転位密度を少なくで
き、転位に起因した素子の特性変化を抑制できる。
また、アンドープで半絶縁性のエピタキシャル化合物
半導体結晶層の上に、化合物半導体素子の活性領域を積
み増さずに、活性領域を、アンドープで半絶縁性のエピ
タキシャル化合物半導体結晶層に形成することで、素子
分離工程を設ける必要が無くなり、アンドープで半絶縁
性のエピタキシャル化合物半導体結晶層が自動的に電気
的な分離領域とされる。このような分離領域は、転位密
度が少なくされたアンドープで半絶縁性のエピタキシャ
ル化合物半導体結晶層であり、分離領域における転位密
度も少なくなり、素子間電流リークの可能性も低減す
る。
半導体結晶層の上に、化合物半導体素子の活性領域を積
み増さずに、活性領域を、アンドープで半絶縁性のエピ
タキシャル化合物半導体結晶層に形成することで、素子
分離工程を設ける必要が無くなり、アンドープで半絶縁
性のエピタキシャル化合物半導体結晶層が自動的に電気
的な分離領域とされる。このような分離領域は、転位密
度が少なくされたアンドープで半絶縁性のエピタキシャ
ル化合物半導体結晶層であり、分離領域における転位密
度も少なくなり、素子間電流リークの可能性も低減す
る。
これらのことから、品質の高い化合物半導体装置を得
ることができる。
ることができる。
さらに、製造方法にあっては、エピタキシャル成長さ
せる工程に、MBE、MOCVD、MOMBEのうち、いずれかの方
法を用いることにより、上記アンドープで半絶縁性のエ
ピタキシャル化合物半導体結晶層の膜厚の制御性に優れ
るとともに、膜質もより良好にできる。
せる工程に、MBE、MOCVD、MOMBEのうち、いずれかの方
法を用いることにより、上記アンドープで半絶縁性のエ
ピタキシャル化合物半導体結晶層の膜厚の制御性に優れ
るとともに、膜質もより良好にできる。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明
する。
する。
現在、剪断応力を緩和する方法として、不純物を添加
していくと結晶内の転位密度が低下する現象が知られて
いる。第２図中の曲線Ｉは、GaAsに不純物を添加した際
の結晶製造後の転位密度の減少を示している。この関係
は、特にＮ型不純物を添加した際に顕著に現れる。第２
図中の曲線Ｉに示すように、転位密度が急激に減少する
不純物の添加濃度は、５×1017cm-3以上の場合である。
していくと結晶内の転位密度が低下する現象が知られて
いる。第２図中の曲線Ｉは、GaAsに不純物を添加した際
の結晶製造後の転位密度の減少を示している。この関係
は、特にＮ型不純物を添加した際に顕著に現れる。第２
図中の曲線Ｉに示すように、転位密度が急激に減少する
不純物の添加濃度は、５×1017cm-3以上の場合である。
尚、この現象は、GaAsに限られる現象ではなく、二元
系以上の化合物半導体であれば起こる現象であり、例え
ばGaP、InP等でも起こる。
系以上の化合物半導体であれば起こる現象であり、例え
ばGaP、InP等でも起こる。
また、添加する不純物の例としては、Ｎ型不純物とし
てシリコン、炭素、Ｐ型不純物としてセレン、マグネシ
ウム等が挙げられる。いずれの不純物を添加する場合で
も、添加濃度を５×1017cm-3以上とすることで、転位密
度が低い所定導電型の化合物半導体単結晶を得られる。
てシリコン、炭素、Ｐ型不純物としてセレン、マグネシ
ウム等が挙げられる。いずれの不純物を添加する場合で
も、添加濃度を５×1017cm-3以上とすることで、転位密
度が低い所定導電型の化合物半導体単結晶を得られる。
本発明は上記現象に基づき、例えばシリコン元素を不
純物として５×1017cm-3以上添加したＮ型GaAsをLEC法
で引き上げるか、あるいはHB法で結晶成長させ、転位密
度の低いＮ型のGaAs単結晶を準備する。
純物として５×1017cm-3以上添加したＮ型GaAsをLEC法
で引き上げるか、あるいはHB法で結晶成長させ、転位密
度の低いＮ型のGaAs単結晶を準備する。
この単結晶から、第１図に示すように、Ｎ型GaAs基板
として切り出し、これをエピタキシャル成長用のＮ型Ga
As基体１とする。次いで、Ｎ型GaAs基体１の表面を鏡面
処理および薬品処理等でクリーンにし、その上にアンド
ープで半絶縁性のGaAs結晶層２（単結晶）をエピタキシ
ャル成長させる。
として切り出し、これをエピタキシャル成長用のＮ型Ga
As基体１とする。次いで、Ｎ型GaAs基体１の表面を鏡面
処理および薬品処理等でクリーンにし、その上にアンド
ープで半絶縁性のGaAs結晶層２（単結晶）をエピタキシ
ャル成長させる。
第１図に示すＮ型GaAs基体１は、転位密度が低いもの
である。本発明は、この上に、アンドープで半絶縁性の
GaAs結晶層２をエピタキシャル成長により積み増し、こ
れを作りこまれる素子の活性領域とする。この結果、半
絶縁性の利点を維持したまま、転位密度が低く、高品質
である化合物半導体基板が得られるようになる。
である。本発明は、この上に、アンドープで半絶縁性の
GaAs結晶層２をエピタキシャル成長により積み増し、こ
れを作りこまれる素子の活性領域とする。この結果、半
絶縁性の利点を維持したまま、転位密度が低く、高品質
である化合物半導体基板が得られるようになる。
尚、上記GaAs結晶層２の膜厚ｔは、活性領域に最低限
必要である厚さを有する必要がある。例えば現状では、
GaAs結晶層２の膜厚ｔが大体500nm以上であれば、活性
領域として充分に対応できる。
必要である厚さを有する必要がある。例えば現状では、
GaAs結晶層２の膜厚ｔが大体500nm以上であれば、活性
領域として充分に対応できる。
また、アンドープで半絶縁性のGaAs結晶層２をエピタ
キシャル成長させる際、MBE、あるいはMOCVD、あるいは
MOMBE等の原子層レベルで成長させられる方法を用いれ
ば、膜厚ｔの制御性や膜質の向上が図られる。
キシャル成長させる際、MBE、あるいはMOCVD、あるいは
MOMBE等の原子層レベルで成長させられる方法を用いれ
ば、膜厚ｔの制御性や膜質の向上が図られる。
エピタキシャル成長させられた結晶層の膜質は、通
常、基板の転位密度より減少することが知られている。
このため、本発明では、不純物を添加することで減少し
たＮ型GaAs基体１の転位密度を、GaAs結晶層２で、さら
に低下させられる。
常、基板の転位密度より減少することが知られている。
このため、本発明では、不純物を添加することで減少し
たＮ型GaAs基体１の転位密度を、GaAs結晶層２で、さら
に低下させられる。
現在、アンドープで半絶縁性のGaAs基板の活性領域に
おける転位密度は、50000cm-2程度ある。ところが本発
明に係わる基板では、活性領域であるGaAs結晶層２の転
位密度を、100cm-2以下にすることも可能である。
おける転位密度は、50000cm-2程度ある。ところが本発
明に係わる基板では、活性領域であるGaAs結晶層２の転
位密度を、100cm-2以下にすることも可能である。
また、活性領域であるGaAs結晶層２は、アンドープで
半絶縁性である。このため、本発明に係わる基板では、
作りこまれる素子の電気的分離工程が要らない。
半絶縁性である。このため、本発明に係わる基板では、
作りこまれる素子の電気的分離工程が要らない。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、転位密度の少
ない化合物半導体基板が提供され、転位密度の少ない基
板に作りこまれた素子を有して、高品質な化合物半導体
装置と、その製造方法とを提供することができる。
ない化合物半導体基板が提供され、転位密度の少ない基
板に作りこまれた素子を有して、高品質な化合物半導体
装置と、その製造方法とを提供することができる。
第１図は本発明の一実施例に係わる化合物半導体基板の
断面図、第２図は不純物濃度と、転位密度との関係を示
す図である。 １……Ｎ型GaAs基体、２……アンドープGaAs結晶層。
断面図、第２図は不純物濃度と、転位密度との関係を示
す図である。 １……Ｎ型GaAs基体、２……アンドープGaAs結晶層。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 27/12 Ｓ
Claims (3)
- 【請求項１】化合物半導体に導電性を持たせる不純物
が、不純物濃度５×1017cm-3以上に含有された、所定導
電型の導電性化合物半導体基体と、 前記導電性化合物半導体基体の上に形成された、アンド
ープで半絶縁性のエピタキシャル化合物半導体結晶層と
を具備し、 前記アンドープで半絶縁性のエピタキシャル化合物半導
体結晶層に化合物半導体素子の活性領域が形成されてい
ることを特徴とする化合物半導体装置。 - 【請求項２】化合物半導体に導電性を持たせる不純物
が、不純物濃度５×1017cm-3以上に含有された、所定導
電型の導電性化合物半導体基体の上に、アンドープで半
絶縁性のエピタキシャル化合物半導体結晶層をエピタキ
シャル成長させる工程と、 前記アンドープで半絶縁性のエピタキシャル化合物半導
体結晶層に化合物半導体素子の活性領域を形成する工程
と、 を具備することを特徴とする化合物半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】前記エピタキシャル成長させる工程は、MB
E、MOCVD、MOMBEのうち、いずれかの方法を用いること
を特徴とする請求項（２）に記載の化合物半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2032697A JPH0831409B2 (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | 化合物半導体装置およびその製造方法 |
| KR1019910002056A KR910016060A (ko) | 1990-02-14 | 1991-02-07 | 화합물 반도체기판 및 그 제조방법 |
| EP91101865A EP0442414B1 (en) | 1990-02-14 | 1991-02-11 | Compound semiconductor substrate and method of manufacturing the same |
| DE69118941T DE69118941T2 (de) | 1990-02-14 | 1991-02-11 | Zusammengesetztes Halbleitersubstrat und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US08/340,478 US5599389A (en) | 1990-02-14 | 1994-11-14 | Compound semiconductor and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2032697A JPH0831409B2 (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | 化合物半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03236218A JPH03236218A (ja) | 1991-10-22 |
| JPH0831409B2 true JPH0831409B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=12366045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2032697A Expired - Fee Related JPH0831409B2 (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | 化合物半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5599389A (ja) |
| EP (1) | EP0442414B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0831409B2 (ja) |
| KR (1) | KR910016060A (ja) |
| DE (1) | DE69118941T2 (ja) |
Families Citing this family (22)
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|---|---|---|---|---|
| JP3171807B2 (ja) | 1997-01-24 | 2001-06-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 洗浄装置及び洗浄方法 |
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