JPH11312692A - 半導体エピタキシャル基板 - Google Patents
半導体エピタキシャル基板Info
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- JPH11312692A JPH11312692A JP12089298A JP12089298A JPH11312692A JP H11312692 A JPH11312692 A JP H11312692A JP 12089298 A JP12089298 A JP 12089298A JP 12089298 A JP12089298 A JP 12089298A JP H11312692 A JPH11312692 A JP H11312692A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 シリコン基板上に III−Ｖ族化合物半導体を
形成した半導体エピタキシャル基板であって、高温熱処
理工程による素子特性が劣化しにくい基板を提供する。 【解決手段】 シリコン基板１上に III−Ｖ族化合物半
導体２を形成した半導体エピタキシャル基板において、
少なくとも基板と最上層の活性層４の間に酸素とシリコ
ンを含有するアルミニウム−ガリウム−ヒ素からなる中
間層３を有することを特徴とする。
形成した半導体エピタキシャル基板であって、高温熱処
理工程による素子特性が劣化しにくい基板を提供する。 【解決手段】 シリコン基板１上に III−Ｖ族化合物半
導体２を形成した半導体エピタキシャル基板において、
少なくとも基板と最上層の活性層４の間に酸素とシリコ
ンを含有するアルミニウム−ガリウム−ヒ素からなる中
間層３を有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板上に
III−Ｖ族化合物半導体を形成した半導体エピタキシャ
ル基板に関し、特に高温熱処理工程に適した半導体エピ
タキシャル基板に関する。
III−Ｖ族化合物半導体を形成した半導体エピタキシャ
ル基板に関し、特に高温熱処理工程に適した半導体エピ
タキシャル基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）やアルミニウ
ム−ガリウム−ヒ素（ＡｌＧａＡｓ）等の III族元素と
Ｖ族元素を構成元素とする III−Ｖ族化合物半導体の積
層構造をシリコン（Ｓｉ）基板上にエピタキシャル成長
した半導体エピタキシャル基板を用いて、高周波デバイ
ス等への応用上重要なＦＥＴ（電界効果トランジス
タ）、ＨＥＭＴ（高移動度トランジスタ）等の電子デバ
イスやＬＥＤ（発光ダイオード）等の光デバイスが作製
できる。これらのデバイスにおいてしばしば高抵抗なバ
ッファ層がリーク電流の抑制や素子分離のため必要であ
る。このバッファ層としては無添加のアルミニウム−ガ
リウム−ヒ素等が用いられている。
ム−ガリウム−ヒ素（ＡｌＧａＡｓ）等の III族元素と
Ｖ族元素を構成元素とする III−Ｖ族化合物半導体の積
層構造をシリコン（Ｓｉ）基板上にエピタキシャル成長
した半導体エピタキシャル基板を用いて、高周波デバイ
ス等への応用上重要なＦＥＴ（電界効果トランジス
タ）、ＨＥＭＴ（高移動度トランジスタ）等の電子デバ
イスやＬＥＤ（発光ダイオード）等の光デバイスが作製
できる。これらのデバイスにおいてしばしば高抵抗なバ
ッファ層がリーク電流の抑制や素子分離のため必要であ
る。このバッファ層としては無添加のアルミニウム−ガ
リウム−ヒ素等が用いられている。
【０００３】しかしながら、イオン注入やシリコン集積
回路製造工程等高温熱処理が必要な工程に、これらのシ
リコン基板上に III−Ｖ族化合物半導体を形成した半導
体エピタキシャル基板を使用した場合、熱処理中にシリ
コン基板から III−Ｖ族化合物半導体層にシリコンの拡
散が生じる。この際に、シリコンは III−Ｖ族化合物半
導体に対してｎ型の電気的に活性な不純物であるため、
高抵抗なバッファ層が低抵抗化してしまうという問題が
あった。従来、バッファ層を再現性良く高抵抗化する方
法として、特開平６−２０８９６３号公報に酸素を添加
したアルミニウム−ガリウム−ヒ素を用いる方法が開示
されている。これは酸素が結晶成長中に電気的に活性な
不純物を捕らえて深い準位を形成し、キャリアを不活性
化させることを利用したものである。しかし、エピタキ
シャル成長後に熱処理を行った場合、結晶中の酸素はア
ルミニウム等とすでに結合した状態にあり、基板から拡
散してきたシリコンを捕らえられず、不活性化すること
ができなかった。
回路製造工程等高温熱処理が必要な工程に、これらのシ
リコン基板上に III−Ｖ族化合物半導体を形成した半導
体エピタキシャル基板を使用した場合、熱処理中にシリ
コン基板から III−Ｖ族化合物半導体層にシリコンの拡
散が生じる。この際に、シリコンは III−Ｖ族化合物半
導体に対してｎ型の電気的に活性な不純物であるため、
高抵抗なバッファ層が低抵抗化してしまうという問題が
あった。従来、バッファ層を再現性良く高抵抗化する方
法として、特開平６−２０８９６３号公報に酸素を添加
したアルミニウム−ガリウム−ヒ素を用いる方法が開示
されている。これは酸素が結晶成長中に電気的に活性な
不純物を捕らえて深い準位を形成し、キャリアを不活性
化させることを利用したものである。しかし、エピタキ
シャル成長後に熱処理を行った場合、結晶中の酸素はア
ルミニウム等とすでに結合した状態にあり、基板から拡
散してきたシリコンを捕らえられず、不活性化すること
ができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、シリコン基板上に III−Ｖ族化合物半導体を形成し
た半導体エピタキシャル基板であって、高温熱処理工程
により素子特性が劣化しにくい基板を提供することにあ
る。
は、シリコン基板上に III−Ｖ族化合物半導体を形成し
た半導体エピタキシャル基板であって、高温熱処理工程
により素子特性が劣化しにくい基板を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコン基板
上に III−Ｖ族化合物半導体を形成した半導体エピタキ
シャル基板において、シリコン基板と最上層の活性層の
間に一層以上の中間層を有する基板であって、中間層と
して少なくとも酸素とシリコンを含有するアルミニウム
−ガリウム−ヒ素からなる層を有することを特徴とする
半導体エピタキシャル基板である。さらに該層の厚みが
０．２〜３．５μｍ、該層のアルミニウム−ガリウム−
ヒ素の組成がＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ（ただし、０＜Ｘ＜
１）、該層の酸素の含有量が１×１０16〜１×１０19ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3 、シリコンの含有量が１×１０16〜１
×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であり、かつ、シリコンの
含有量が酸素の含有量を超えない量であることが好まし
い。
上に III−Ｖ族化合物半導体を形成した半導体エピタキ
シャル基板において、シリコン基板と最上層の活性層の
間に一層以上の中間層を有する基板であって、中間層と
して少なくとも酸素とシリコンを含有するアルミニウム
−ガリウム−ヒ素からなる層を有することを特徴とする
半導体エピタキシャル基板である。さらに該層の厚みが
０．２〜３．５μｍ、該層のアルミニウム−ガリウム−
ヒ素の組成がＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ（ただし、０＜Ｘ＜
１）、該層の酸素の含有量が１×１０16〜１×１０19ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3 、シリコンの含有量が１×１０16〜１
×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であり、かつ、シリコンの
含有量が酸素の含有量を超えない量であることが好まし
い。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【０００７】図１は、本発明の実施の形態を示す半導体
エピタキシャル基板の一例を模式的に表した図である。
シリコン基板１上に中間層としてガリウムヒ素層２、酸
素とシリコンを含有するアルミニウム−ガリウム−ヒ素
層３からなるバッファ層、素子活性層４の順に積層した
構造となっている。ここで、素子活性層４は目的のデバ
イスによりＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＬＥＤ等に適した構造と
して良い。
エピタキシャル基板の一例を模式的に表した図である。
シリコン基板１上に中間層としてガリウムヒ素層２、酸
素とシリコンを含有するアルミニウム−ガリウム−ヒ素
層３からなるバッファ層、素子活性層４の順に積層した
構造となっている。ここで、素子活性層４は目的のデバ
イスによりＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＬＥＤ等に適した構造と
して良い。
【０００８】中間層として酸素とシリコンを含有するア
ルミニウム−ガリウム−ヒ素層３を用いることにより、
デバイス作製工程で高温熱処理を行っても中間層の低抵
抗化を防止できるため、素子特性が劣化することがない
シリコン基板上に III−Ｖ族化合物半導体を形成した半
導体デバイスが作製できる。
ルミニウム−ガリウム−ヒ素層３を用いることにより、
デバイス作製工程で高温熱処理を行っても中間層の低抵
抗化を防止できるため、素子特性が劣化することがない
シリコン基板上に III−Ｖ族化合物半導体を形成した半
導体デバイスが作製できる。
【０００９】前記の酸素とシリコンを含有するアルミニ
ウム−ガリウム−ヒ素層による中間層の厚さは０．２〜
３．５μｍの範囲が望ましい。厚さが０．２μｍより薄
いとリーク電流を抑制するバッファ層としての効果が小
さくなり、３．５μｍより厚くなるとシリコン基板と I
II−Ｖ族化合物半導体の格子定数や熱膨張計数の差によ
りエピタキシャル層にクラックが生じるため好ましくな
い。
ウム−ガリウム−ヒ素層による中間層の厚さは０．２〜
３．５μｍの範囲が望ましい。厚さが０．２μｍより薄
いとリーク電流を抑制するバッファ層としての効果が小
さくなり、３．５μｍより厚くなるとシリコン基板と I
II−Ｖ族化合物半導体の格子定数や熱膨張計数の差によ
りエピタキシャル層にクラックが生じるため好ましくな
い。
【００１０】また、前記の酸素とシリコンを含有するア
ルミニウム−ガリウム−ヒ素層（ＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ）
による中間層の組成は０＜Ｘ＜１で良い。アルミニウム
はエピタキシャル成長時に酸素の添加を容易にするため
のものでＸ＞０である必要があり、Ｘ＝１（ＡｌＡｓ）
では大気中で酸化され易く不安定なためＸ＜１であるこ
とが望ましい。
ルミニウム−ガリウム−ヒ素層（ＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ）
による中間層の組成は０＜Ｘ＜１で良い。アルミニウム
はエピタキシャル成長時に酸素の添加を容易にするため
のものでＸ＞０である必要があり、Ｘ＝１（ＡｌＡｓ）
では大気中で酸化され易く不安定なためＸ＜１であるこ
とが望ましい。
【００１１】また、シリコン基板上の III−Ｖ族化合物
半導体のエピタキシャル成長では、成長中にシリコン基
板の裏面から蒸発してくるシリコンが表面のエピタキシ
ャル層に取り込まれ、エピタキシャル層を低抵抗化する
問題がある。このため、前記の酸素とシリコンを含有す
るアルミニウム−ガリウム−ヒ素層による中間層の酸素
の含有量は、裏面から取り込まれるシリコンによるキャ
リアを補償しうるために少なくとも１×１０16ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3 以上が必要である。さらに、酸素の含有量が
多すぎる場合はアルミニウム−ガリウム−ヒ素層の結晶
性や表面の平坦性が悪化するため、１×１０19ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3 以下であることが望ましい。シリコンの含有
量は１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上あれば良いが、
酸素の含有量よりも多くなるとアルミニウム−ガリウム
−ヒ素層が低抵抗化してしまうため、シリコンの含有量
は酸素の含有量より少ないことが必要である。
半導体のエピタキシャル成長では、成長中にシリコン基
板の裏面から蒸発してくるシリコンが表面のエピタキシ
ャル層に取り込まれ、エピタキシャル層を低抵抗化する
問題がある。このため、前記の酸素とシリコンを含有す
るアルミニウム−ガリウム−ヒ素層による中間層の酸素
の含有量は、裏面から取り込まれるシリコンによるキャ
リアを補償しうるために少なくとも１×１０16ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3 以上が必要である。さらに、酸素の含有量が
多すぎる場合はアルミニウム−ガリウム−ヒ素層の結晶
性や表面の平坦性が悪化するため、１×１０19ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3 以下であることが望ましい。シリコンの含有
量は１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上あれば良いが、
酸素の含有量よりも多くなるとアルミニウム−ガリウム
−ヒ素層が低抵抗化してしまうため、シリコンの含有量
は酸素の含有量より少ないことが必要である。
【００１２】図１に示した構造のエピタキシャル基板を
デバイス作製工程において８００℃程度の高温で熱処理
した場合、シリコン基板１から III−Ｖ族のエピタキシ
ャル層に電気的に活性な不純物であるシリコンの拡散が
起こるが、バッファ層として酸素とシリコンを含有する
アルミニウム−ガリウム−ヒ素層３を用いた場合、アル
ミニウム−ガリウム−ヒ素層３にはすでに拡散してくる
シリコン濃度（１×１０15〜１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3 ）以上のシリコンを含有しているため、バッファ層
中のシリコンの濃度が熱拡散により増えることはない。
また、アルミニウム−ガリウム−ヒ素層３は、シリコン
に対して活性な酸素をもともとのシリコン濃度と同程度
含んでいる。したがって、熱処理によりアルミニウム−
ガリウム−ヒ素層３のシリコン濃度が増加しなければア
ルミニウム−ガリウム−ヒ素層３は低抵抗化しない。以
上のような原理により、シリコン基板上に III−Ｖ族化
合物半導体を形成した半導体エピタキシャル基板であっ
て、高温熱処理工程により素子特性が劣化しにくい基板
を実現できる。
デバイス作製工程において８００℃程度の高温で熱処理
した場合、シリコン基板１から III−Ｖ族のエピタキシ
ャル層に電気的に活性な不純物であるシリコンの拡散が
起こるが、バッファ層として酸素とシリコンを含有する
アルミニウム−ガリウム−ヒ素層３を用いた場合、アル
ミニウム−ガリウム−ヒ素層３にはすでに拡散してくる
シリコン濃度（１×１０15〜１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3 ）以上のシリコンを含有しているため、バッファ層
中のシリコンの濃度が熱拡散により増えることはない。
また、アルミニウム−ガリウム−ヒ素層３は、シリコン
に対して活性な酸素をもともとのシリコン濃度と同程度
含んでいる。したがって、熱処理によりアルミニウム−
ガリウム−ヒ素層３のシリコン濃度が増加しなければア
ルミニウム−ガリウム−ヒ素層３は低抵抗化しない。以
上のような原理により、シリコン基板上に III−Ｖ族化
合物半導体を形成した半導体エピタキシャル基板であっ
て、高温熱処理工程により素子特性が劣化しにくい基板
を実現できる。
【００１３】なお、本発明は図１以外の構造も可能であ
り、ガリウムヒ素層２が他の材料（アルミニウム−ガリ
ウム−ヒ素、インジウム−ガリウム−ヒ素等）の層を含
む場合、ガリウムヒ素層２がない場合、アルミニウム−
ガリウム−ヒ素層３と素子活性層４の間に無添加のアル
ミニウム−ガリウム−ヒ素層やガリウム−ヒ素層等があ
る場合、あるいはこれらの組み合わせでも同様の作用効
果を有する。
り、ガリウムヒ素層２が他の材料（アルミニウム−ガリ
ウム−ヒ素、インジウム−ガリウム−ヒ素等）の層を含
む場合、ガリウムヒ素層２がない場合、アルミニウム−
ガリウム−ヒ素層３と素子活性層４の間に無添加のアル
ミニウム−ガリウム−ヒ素層やガリウム−ヒ素層等があ
る場合、あるいはこれらの組み合わせでも同様の作用効
果を有する。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。
明する。
【００１５】図２は本実施例に用いた有機金属気相成長
法による III−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長
装置の概略構成を示す図面である。この装置はリアクタ
５内部に、結晶成長を行うシリコン基板６を載置して、
シリコン基板６を加熱するための熱源をもつサセプタ７
がある。また、リアクタ５には排気管８が設けられてい
る。原料供給源としては III族有機金属原料供給源（液
体の有機金属原料が入った容器）９、１０及び、Ｖ族原
料ガス供給源（ヒ素原料ガスボンベ）１１、酸素原料供
給源（液体の酸素原料が入った容器）１２、シリコン原
料ガス供給源１３が設けられている。 III族有機金属原
料供給源９、１０及び酸素原料供給源１２には、キャリ
アガス供給管１４から所定量のキャリアガス（水素）が
供給され、キャリアガスとともに気化した有機金属ガス
および酸素原料が配管に供給される。有機金属ガスおよ
び酸素原料の流量はそれぞれの原料の蒸気圧およびキャ
リアガスの流量により決まり、容易に制御できる。これ
らの原料供給源から供給される原料ガスは、原料ガス用
供給管１５、１６でキャリアガスにより希釈されてリア
クタ５に供給される。上記キャリアガス及びＶ族原料ガ
ス供給源１１、シリコン原料ガス供給源１３から供給さ
れる原料ガス流量は、図に示されるように、それぞれの
配管に設置されたマスフローコントローラー１７により
制御される。
法による III−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長
装置の概略構成を示す図面である。この装置はリアクタ
５内部に、結晶成長を行うシリコン基板６を載置して、
シリコン基板６を加熱するための熱源をもつサセプタ７
がある。また、リアクタ５には排気管８が設けられてい
る。原料供給源としては III族有機金属原料供給源（液
体の有機金属原料が入った容器）９、１０及び、Ｖ族原
料ガス供給源（ヒ素原料ガスボンベ）１１、酸素原料供
給源（液体の酸素原料が入った容器）１２、シリコン原
料ガス供給源１３が設けられている。 III族有機金属原
料供給源９、１０及び酸素原料供給源１２には、キャリ
アガス供給管１４から所定量のキャリアガス（水素）が
供給され、キャリアガスとともに気化した有機金属ガス
および酸素原料が配管に供給される。有機金属ガスおよ
び酸素原料の流量はそれぞれの原料の蒸気圧およびキャ
リアガスの流量により決まり、容易に制御できる。これ
らの原料供給源から供給される原料ガスは、原料ガス用
供給管１５、１６でキャリアガスにより希釈されてリア
クタ５に供給される。上記キャリアガス及びＶ族原料ガ
ス供給源１１、シリコン原料ガス供給源１３から供給さ
れる原料ガス流量は、図に示されるように、それぞれの
配管に設置されたマスフローコントローラー１７により
制御される。
【００１６】本実施例においては、 III族有機金属原料
にはトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）、トリメ
チルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）を、Ｖ族原料ガ
ス供給源としてアルシン（ＡｓＨ3 ）を用いた。また、
酸素原料としてはトリエトキシヒ素（Ａｓ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 ）を用いた。シリコン原料ガス供給源として
は水素で５ｐｐｍに希釈したジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を
用いた。これらの III族の有機金属とアルシン、不純物
ガスをリアクタに供給し、加熱した基板上で分解するこ
とにより、基板上にガリウムヒ素またはアルミニウム−
ガリウム−ヒ素のエピタキシャル成長を行うことができ
る。
にはトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）、トリメ
チルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）を、Ｖ族原料ガ
ス供給源としてアルシン（ＡｓＨ3 ）を用いた。また、
酸素原料としてはトリエトキシヒ素（Ａｓ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 ）を用いた。シリコン原料ガス供給源として
は水素で５ｐｐｍに希釈したジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を
用いた。これらの III族の有機金属とアルシン、不純物
ガスをリアクタに供給し、加熱した基板上で分解するこ
とにより、基板上にガリウムヒ素またはアルミニウム−
ガリウム−ヒ素のエピタキシャル成長を行うことができ
る。
【００１７】本実施例では図２の構成の装置を用いて、
有機金属気相成長法によりシリコン基板上に厚さ２μｍ
の無添加のガリウムヒ素層、中間層として酸素とシリコ
ンを同時に添加した厚さ１μｍのアルミニウム−ガリウ
ム−ヒ素層、素子活性層として厚さ０．３μｍのシリコ
ン含有ガリウムヒ素層の順に積層した。ここで、中間層
はＡｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓの組成で、酸素の含有量を１×
１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 、シリコンの含有量を５×１
０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 とした。また、素子活性層のシ
リコンの含有量は５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 とし
た。以下に、これらのエピタキシャル層の成長条件を示
す。
有機金属気相成長法によりシリコン基板上に厚さ２μｍ
の無添加のガリウムヒ素層、中間層として酸素とシリコ
ンを同時に添加した厚さ１μｍのアルミニウム−ガリウ
ム−ヒ素層、素子活性層として厚さ０．３μｍのシリコ
ン含有ガリウムヒ素層の順に積層した。ここで、中間層
はＡｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓの組成で、酸素の含有量を１×
１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 、シリコンの含有量を５×１
０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 とした。また、素子活性層のシ
リコンの含有量は５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 とし
た。以下に、これらのエピタキシャル層の成長条件を示
す。
【００１８】 （無添加のガリウムヒ素層の原料供給条件） III族有機金属原料 トリメチルガリウム １．８×１０-4ｍｏｌ／ｍｉｎ Ｖ族原料ガス アルシン ５．４×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ （中間層（酸素、シリコン含有Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ）の原料供給条件） III族有機金属原料 トリメチルガリウム １．５×１０-4ｍｏｌ／ｍｉｎ トリメチルアルミニウム ３．２×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎ Ｖ族原料ガス アルシン ５．４×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ シリコン原料ガス ジシラン １．３×１０-9ｍｏｌ／ｍｉｎ 酸素原料 トリエトキシヒ素 ５．３×１０-7ｍｏｌ／ｍｉｎ （素子活性層（シリコン含有ガリウムヒ素）の原料供給条件） III族有機金属原料 トリメチルガリウム １．８×１０-4ｍｏｌ／ｍｉｎ Ｖ族原料ガス アルシン １．１×１０-２ｍｏｌ／ｍｉｎ シリコン原料ガス ジシラン ８．２×１０-9ｍｏｌ／ｍｉｎ 上記のそれぞれの層では成長温度は６８０℃であり、リ
アクタ内の圧力は４０Ｔｏｒｒ、全キャリア水素ガス流
量は毎分７リットルである。
アクタ内の圧力は４０Ｔｏｒｒ、全キャリア水素ガス流
量は毎分７リットルである。
【００１９】本実施例のエピタキシャル基板の耐熱性を
調べるため、エピタキシャル成長後にアルシン雰囲気で
８５０℃、２０分間の熱処理を行った。次に、耐熱性の
評価としてバッファ層の素子分離能力を調べるため、活
性層表面に２対の１００μｍ×１００μｍのオーム性電
極を間隔１０μｍで形成し、電極の無い部分の活性層を
中間層表面までエッチングにより取り除いた試料を作製
した。この２対の電極間の電圧−電流特性を測定するこ
とにより中間層を流れるリーク電流を測定し、素子分離
能力の評価を行った。
調べるため、エピタキシャル成長後にアルシン雰囲気で
８５０℃、２０分間の熱処理を行った。次に、耐熱性の
評価としてバッファ層の素子分離能力を調べるため、活
性層表面に２対の１００μｍ×１００μｍのオーム性電
極を間隔１０μｍで形成し、電極の無い部分の活性層を
中間層表面までエッチングにより取り除いた試料を作製
した。この２対の電極間の電圧−電流特性を測定するこ
とにより中間層を流れるリーク電流を測定し、素子分離
能力の評価を行った。
【００２０】その結果を図３に示す。図３は熱処理の前
後における上記２対の電極間の電圧に対する電流の値を
示したもので、比較のために中間層に１×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 の酸素のみを含有しシリコンを含有してい
ない試料の結果（比較例）も示した。ここで、電極間の
電流が１μＡ以下であれば一般的なＦＥＴ等のデバイス
に問題なく使用できる。
後における上記２対の電極間の電圧に対する電流の値を
示したもので、比較のために中間層に１×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 の酸素のみを含有しシリコンを含有してい
ない試料の結果（比較例）も示した。ここで、電極間の
電流が１μＡ以下であれば一般的なＦＥＴ等のデバイス
に問題なく使用できる。
【００２１】図３に示すように,熱処理前のものは中間
層のシリコンの含有の有無にかかわらず測定範囲内では
０．１μＡ以下であり、酸素添加による高抵抗化の効果
により非常に良好な素子分離の機能をもっていることが
わかる。しかし、８５０℃、２０分間の熱処理後の結果
では、シリコンを含有していないもの（比較例）は電極
間の電圧５Ｖでもリーク電流は１μＡ以上であり、素子
分離特性が劣化している。ところが、中間層に酸素とシ
リコンを同時に含有したもの（実施例）は、熱処理前に
比較して劣化は見られるものの電極間の電圧２５Ｖ程度
までリーク電流の値は１μＡ以下であり、十分に実用デ
バイスに使用できる。
層のシリコンの含有の有無にかかわらず測定範囲内では
０．１μＡ以下であり、酸素添加による高抵抗化の効果
により非常に良好な素子分離の機能をもっていることが
わかる。しかし、８５０℃、２０分間の熱処理後の結果
では、シリコンを含有していないもの（比較例）は電極
間の電圧５Ｖでもリーク電流は１μＡ以上であり、素子
分離特性が劣化している。ところが、中間層に酸素とシ
リコンを同時に含有したもの（実施例）は、熱処理前に
比較して劣化は見られるものの電極間の電圧２５Ｖ程度
までリーク電流の値は１μＡ以下であり、十分に実用デ
バイスに使用できる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリコン基板上に III−Ｖ族化合物半導体を形成した半
導体エピタキシャル基板であって、高温熱処理工程によ
り素子特性が劣化しにくい基板を実現できた。本発明を
適用することにより、イオン注入やシリコン集積回路製
造工程等高温熱処理が必要な工程にシリコン基板上に I
II−Ｖ族化合物半導体を形成した半導体エピタキシャル
基板の使用が可能となり、その用途を集積回路やシリコ
ンと III−Ｖ族化合物半導体を混載した素子等へ拡げる
ことができる。
シリコン基板上に III−Ｖ族化合物半導体を形成した半
導体エピタキシャル基板であって、高温熱処理工程によ
り素子特性が劣化しにくい基板を実現できた。本発明を
適用することにより、イオン注入やシリコン集積回路製
造工程等高温熱処理が必要な工程にシリコン基板上に I
II−Ｖ族化合物半導体を形成した半導体エピタキシャル
基板の使用が可能となり、その用途を集積回路やシリコ
ンと III−Ｖ族化合物半導体を混載した素子等へ拡げる
ことができる。
【図１】 本発明の実施の形態を示す半導体エピタキシ
ャル基板の図面である。
ャル基板の図面である。
【図２】 有機金属気相成長装置の概略図である。
【図３】 電極間電圧に対するリーク電流を示す図面で
ある。
ある。
１…シリコン基板 ２…ガリウムヒ素層 ３…酸素とシリコンを同時に添加したアルミニウムガリ
ウムヒ素層 ４…素子活性層 ５…リアクタ ６…シリコン基板 ７…サセプタ ８…排気管 ９，１０… III族有機金属原料供給源 １１…Ｖ族原料ガス供給源 １２…酸素原料供給源 １３…シリコン原料ガス供給源 １４…キャリアガス供給管 １５… III族原料ガス用供給管 １６…Ｖ族原料ガス用供給管 １７…マスフローコントローラー
ウムヒ素層 ４…素子活性層 ５…リアクタ ６…シリコン基板 ７…サセプタ ８…排気管 ９，１０… III族有機金属原料供給源 １１…Ｖ族原料ガス供給源 １２…酸素原料供給源 １３…シリコン原料ガス供給源 １４…キャリアガス供給管 １５… III族原料ガス用供給管 １６…Ｖ族原料ガス用供給管 １７…マスフローコントローラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立川 昭義 神奈川県川崎市中原区井田３−35−１ 新 日本製鐵株式会社技術開発本部内
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン基板上に III−Ｖ族化合物半導
体を形成した半導体エピタキシャル基板において、シリ
コン基板と最上層の活性層の間に一層以上の中間層を有
する基板であって、中間層として少なくとも酸素とシリ
コンを含有するアルミニウム−ガリウム−ヒ素からなる
層を有することを特徴とする半導体エピタキシャル基
板。 - 【請求項２】 前記酸素とシリコンを含有するアルミニ
ウム−ガリウム−ヒ素からなる層の厚みが０．２〜３．
５μｍであることを特徴とする請求項１記載の半導体エ
ピタキシャル基板。 - 【請求項３】 前記酸素とシリコンを含有するアルミニ
ウム−ガリウム−ヒ素からなる層のアルミニウム−ガリ
ウム−ヒ素の組成がＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ（ただし、０＜
Ｘ＜１）であることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の半導体エピタキシャル基板。 - 【請求項４】 前記酸素とシリコンを含有するアルミニ
ウム−ガリウム−ヒ素からなる層の酸素の含有量が１×
１０16〜１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 、シリコンの含
有量が１×１０16〜１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であ
り、かつ、シリコンの含有量が酸素の含有量を超えない
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
半導体エピタキシャル基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12089298A JPH11312692A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 半導体エピタキシャル基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12089298A JPH11312692A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 半導体エピタキシャル基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11312692A true JPH11312692A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14797580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12089298A Withdrawn JPH11312692A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 半導体エピタキシャル基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11312692A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100430615B1 (ko) * | 1999-04-27 | 2004-05-10 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 적외선 발광 소자용 에피택셜 웨이퍼 |
-
1998
- 1998-04-30 JP JP12089298A patent/JPH11312692A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100430615B1 (ko) * | 1999-04-27 | 2004-05-10 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 적외선 발광 소자용 에피택셜 웨이퍼 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |