JPS58170069A - ３−ｖ族化合物半導体装置 - Google Patents
３−ｖ族化合物半導体装置Info
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- JPS58170069A JPS58170069A JP5327782A JP5327782A JPS58170069A JP S58170069 A JPS58170069 A JP S58170069A JP 5327782 A JP5327782 A JP 5327782A JP 5327782 A JP5327782 A JP 5327782A JP S58170069 A JPS58170069 A JP S58170069A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
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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】
発明の技術分野
本発明は、トｌ族化合物半導体の表面保護膜ないし絶縁
性膜を有するＩ−Ｖ族化合物半導体装置に関するもので
ある。
性膜を有するＩ−Ｖ族化合物半導体装置に関するもので
ある。
従来技術の問題点
従来、Ｉ−Ｖ族化合物半導体素子の表面保護膜ないし絶
縁性ａｌｌ！（本明細書では「絶縁膜」と総称する。）
の形成方法は、これら半導体表面を陽極酸化法やプラズ
マガス雰囲気中で直接酸化させる酸化法と、５ｉｎｈＳ
ｉｓＮ、 、 Ａｔ、Ｏａなどの絶縁膜をこれら化合物
半導体表面上に堆積させる堆積法との二つに大別される
。しかし、冒−Ｖ族化合物半導体表面を直接酸化させる
酸化法は酸化膜自体の安定性に問題が残り、膜組成にも
酸化されていない■族元素が残留するなどの欠点があっ
た。また、この方法では半導体表面の近傍のみが酸化さ
れるため、素子製作上要求される充分な膜厚の酸化膜な
得ることが困難であった。一方、堆積法では単結晶であ
るＩ−Ｖ族化合物半導体上に、非晶質の酸化膜や窒化膜
などを堆積させるため、これら界面に非常に大きな歪み
が誘起され、これが素子特性に悪影響を与えるという欠
点があった。また、絶縁膜の堆積中に導入される物理的
損傷（放射損傷）や、絶縁膜と半導体とのダングリング
・ボンドによる界面単位も素子特性に多大な悪影響を与
えるという欠点を有していた。
縁性ａｌｌ！（本明細書では「絶縁膜」と総称する。）
の形成方法は、これら半導体表面を陽極酸化法やプラズ
マガス雰囲気中で直接酸化させる酸化法と、５ｉｎｈＳ
ｉｓＮ、 、 Ａｔ、Ｏａなどの絶縁膜をこれら化合物
半導体表面上に堆積させる堆積法との二つに大別される
。しかし、冒−Ｖ族化合物半導体表面を直接酸化させる
酸化法は酸化膜自体の安定性に問題が残り、膜組成にも
酸化されていない■族元素が残留するなどの欠点があっ
た。また、この方法では半導体表面の近傍のみが酸化さ
れるため、素子製作上要求される充分な膜厚の酸化膜な
得ることが困難であった。一方、堆積法では単結晶であ
るＩ−Ｖ族化合物半導体上に、非晶質の酸化膜や窒化膜
などを堆積させるため、これら界面に非常に大きな歪み
が誘起され、これが素子特性に悪影響を与えるという欠
点があった。また、絶縁膜の堆積中に導入される物理的
損傷（放射損傷）や、絶縁膜と半導体とのダングリング
・ボンドによる界面単位も素子特性に多大な悪影響を与
えるという欠点を有していた。
発明の目的
本発明の目的は、化学的に安定で、歪みが小さく、しか
も活性領域との間に電気的、光学的特性の良好な界面が
形成できる絶縁膜を備えたＩ−Ｖ族化合物半導体装置を
提供することにある。
も活性領域との間に電気的、光学的特性の良好な界面が
形成できる絶縁膜を備えたＩ−Ｖ族化合物半導体装置を
提供することにある。
発明の構成
上記本発明の目的は、Ｉ−Ｖ族化合物半導体の活性領域
上に、これと同一の結晶構造及びほぼ同一の格子定数を
有するＨ−ＶＩ族化合物半導体の絶縁膜を形成すること
により達成される。
上に、これと同一の結晶構造及びほぼ同一の格子定数を
有するＨ−ＶＩ族化合物半導体の絶縁膜を形成すること
により達成される。
発明の実施例
まず、この種の絶縁膜はそれ自体化学的に安定なもので
なければならず、また活性領域との界面の化学的、物理
的安定化を図るうえで活性領域と同質的な結晶材料であ
ることが望ましい。このため本発明においては、絶縁膜
として半導体材料が選択される。
なければならず、また活性領域との界面の化学的、物理
的安定化を図るうえで活性領域と同質的な結晶材料であ
ることが望ましい。このため本発明においては、絶縁膜
として半導体材料が選択される。
次に、半導体の絶縁膜は、活性領域を形成する１−Ｖ族
化合物半導体に比べて大きなエネルギー１ ギャップ
を有していることが望ましい。受光素子や発光素子とし
て使用されるｌ−■族化合物半導体の表面に形成される
関係上、これらの半導体に比べてバンドギャップが大き
くてより透明であることが望ましいからである。またバ
ンドギャップが大きいということは、比抵抗の大きな絶
縁膜を形成する上でも好都合である。
化合物半導体に比べて大きなエネルギー１ ギャップ
を有していることが望ましい。受光素子や発光素子とし
て使用されるｌ−■族化合物半導体の表面に形成される
関係上、これらの半導体に比べてバンドギャップが大き
くてより透明であることが望ましいからである。またバ
ンドギャップが大きいということは、比抵抗の大きな絶
縁膜を形成する上でも好都合である。
さらに、半導体の絶縁膜は、後述するように活性領域を
形成する璽−ｖ族化合物半導体と同一の結晶構造及びほ
ぼ同一の格子定数を有することが望ましく、従って多種
多様な璽−ｖ族化合物半導体に応じて多種多様な絶縁膜
用半導体が選択可能でなければならない。
形成する璽−ｖ族化合物半導体と同一の結晶構造及びほ
ぼ同一の格子定数を有することが望ましく、従って多種
多様な璽−ｖ族化合物半導体に応じて多種多様な絶縁膜
用半導体が選択可能でなければならない。
本発明においては、上記すべての要件を満す半導体とし
てＩ−■族化合物半導体が選択される。
てＩ−■族化合物半導体が選択される。
璽−■族化合物半導体は、その種類によって異なる結晶
構造を有しており、例えばＧａＡｚ、 ＩｎＰ、等は閃
亜鉛鉱型構造を有し、ＧａＮ、 ＡＩＮ 、 ＩｎＮ、
等はウルツ鉱型構造を有している。一方、厘−■族化合
物半導体も同様にその種類によって異なる結晶構造を有
しており、例えばＺｓＳｍ、ＺｎＴｇ 、ＣｃＬＴａ等
は閃亜鉛鉱型構造を有し、Ｃｄ５ａ、ＣｄＳ 、等はウ
ルツ鉱型構造を有する。またＩｈＳ等結晶成長条件合物
半導体の表面にこれと同一の結晶構造を有するＩ−Ｖｌ
族化合物半導体を形成するものである。
構造を有しており、例えばＧａＡｚ、 ＩｎＰ、等は閃
亜鉛鉱型構造を有し、ＧａＮ、 ＡＩＮ 、 ＩｎＮ、
等はウルツ鉱型構造を有している。一方、厘−■族化合
物半導体も同様にその種類によって異なる結晶構造を有
しており、例えばＺｓＳｍ、ＺｎＴｇ 、ＣｃＬＴａ等
は閃亜鉛鉱型構造を有し、Ｃｄ５ａ、ＣｄＳ 、等はウ
ルツ鉱型構造を有する。またＩｈＳ等結晶成長条件合物
半導体の表面にこれと同一の結晶構造を有するＩ−Ｖｌ
族化合物半導体を形成するものである。
これによって界面における格子不整合を緩和し、機械的
応力を低減すると共に、ダングリング・ボンドに起因す
る界面単位密度を極小にして素子の電気的、光学的特性
を向上させるものである。
応力を低減すると共に、ダングリング・ボンドに起因す
る界面単位密度を極小にして素子の電気的、光学的特性
を向上させるものである。
また半導体結晶はその種類に応じて固有の格子Ｚｎ５ｍ
）ｉ ５．６６８Ａ、ＺｎＴｇ ハロ、１０２Ａノ格
子定数ヲ有子定数を有するＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体を
形成するものである。これによって界面における格子不
整合が一層緩和される。さらに好適には、三元来の卜ｌ
族化合物、例えばＺｒＬｌ−ｘＣｄｘＳ−やＺｎ１−ｘ
ｃｄｘＴ ＃などの混晶を選択し、組成比Ｘによって格
子定数を変化させることもできる。
）ｉ ５．６６８Ａ、ＺｎＴｇ ハロ、１０２Ａノ格
子定数ヲ有子定数を有するＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体を
形成するものである。これによって界面における格子不
整合が一層緩和される。さらに好適には、三元来の卜ｌ
族化合物、例えばＺｒＬｌ−ｘＣｄｘＳ−やＺｎ１−ｘ
ｃｄｘＴ ＃などの混晶を選択し、組成比Ｘによって格
子定数を変化させることもできる。
例えば、Ｉ−Ｖ族化合物半導体のＧｔＩＡ＃は高速トラ
ンジスタやオプトエレクトロニクス素子用の材料として
有望視されている。このＧａＡＪＦは閃亜鉛鉱型の結晶
構造と５．６５５４’の格子定数を有している。
ンジスタやオプトエレクトロニクス素子用の材料として
有望視されている。このＧａＡＪＦは閃亜鉛鉱型の結晶
構造と５．６５５４’の格子定数を有している。
そこで１−■族化合物半導体として、閃亜鉛鉱型の結晶
構造と５．６６８１の格子定数を有するＺｎ５ｇを選択
し、第１図Ａに示すようにＧａＡｚの活性＠１の上にム
Ｓ−の絶縁膜２を形成すればよい。なお必要に応じて、
絶縁膜２の上にＳｉ Ｏ，等の絶縁被膜３を＠１図Ｂに
示すように形成してもよい。
構造と５．６６８１の格子定数を有するＺｎ５ｇを選択
し、第１図Ａに示すようにＧａＡｚの活性＠１の上にム
Ｓ−の絶縁膜２を形成すればよい。なお必要に応じて、
絶縁膜２の上にＳｉ Ｏ，等の絶縁被膜３を＠１図Ｂに
示すように形成してもよい。
ＩｎＰ基板上に形成した１町−ｘａａｘｌＬｚｙｐ＜−
ｙのＩ−Ｖ族化合物半導体も、ＧａＡｚと同様に高速ト
ランジスタあるいは半導体レーザ、光検出器などのオプ
トエレクトロニクス素子用の材料として有望視されてい
る。このｌ−ｖ族化合物半導体の格子定数は５．８６９
Ａであり、これと格子整合するＩ−Ｖｌ族化合物半導体
として、格子定数がほぼ一致するＺａＳｇ０５５Ｔ−ｏ
、４７やＺ”Ｓｎ、５４”Ｑ、６６など混晶を選択すれ
ばよい。
ｙのＩ−Ｖ族化合物半導体も、ＧａＡｚと同様に高速ト
ランジスタあるいは半導体レーザ、光検出器などのオプ
トエレクトロニクス素子用の材料として有望視されてい
る。このｌ−ｖ族化合物半導体の格子定数は５．８６９
Ａであり、これと格子整合するＩ−Ｖｌ族化合物半導体
として、格子定数がほぼ一致するＺａＳｇ０５５Ｔ−ｏ
、４７やＺ”Ｓｎ、５４”Ｑ、６６など混晶を選択すれ
ばよい。
第２図Ａ〜ＥはＺｔ％Ｓ＃の絶縁膜を有するＱ ａ Ａ
ｚ絶縁ゲート形ＦＥＴの製造方法の一例を示す。まず
、絶縁性の（００１） ＧａＡ＃基板４を準備する（第
２図Ａ参照）。この基板上に数μ簿の厚さのドープトに
より表面処理を行なう（第２図Ｃ参照）。次に２Ｘ１０
Ｔｏｒｒ程度以上の真空中において、ＧｌＥＡ＃５
の表面温度を３７０℃±８０℃の範囲に保ち、分子線エ
ピタキシャル法でＺｎ５ａ結晶の絶縁膜６を厚み１〜５
μｍ程度に形成する（第２図Ｃ参照）。このときの成長
条件は、ｌｈとＳｇの分子線強度比がほぼ１であり、成
長速度は１μｍ／ｈｒ程度である。次に、マスクを用い
てＳｉＯ！をスパッタリングすることにより所定の位置
にＳｔ Ｏｚの絶縁性被膜７を形成する（第２図り参照
）。次に塩酸と硝酸の混液な用いてエツチングを行ない
、電極形成部分啜昭ｇ結晶を除去し、最後にソース電極
８、ゲート電極９及びドレイン電極１０を形成する。（
第２図Ｃ参照）。 １ １ 上記の例においては、１ｈＳ−絶縁膜６はグート
′４楊９の直下における絶縁膜としての機能に加え、他
の領域においては表面保護膜としての機能な果す。この
ように、閃亜鉛鉱型結晶構造及び５゜６５ＳＡの格子定
数を有するＧａミルの活性領域の表面には、同じく閃亜
鉛鉱の結晶構造を有しかつ５．６６ａＡというほぼ等し
い格子定数を有するＺｓＳｇの絶縁膜６が形成されてい
るため、極めて安定かつ高性能のＧａＡｚ ＦＥＴが提
供される。なお、Ｚｎ５ａの絶縁膜６とＳｇ Ｑ＊絶縁
性被膜７の界面状態は従来例と同様に劣っているが、Ｆ
ＥＴの動作特性には何ら悪影響を及ぼすことがない。
ｚ絶縁ゲート形ＦＥＴの製造方法の一例を示す。まず
、絶縁性の（００１） ＧａＡ＃基板４を準備する（第
２図Ａ参照）。この基板上に数μ簿の厚さのドープトに
より表面処理を行なう（第２図Ｃ参照）。次に２Ｘ１０
Ｔｏｒｒ程度以上の真空中において、ＧｌＥＡ＃５
の表面温度を３７０℃±８０℃の範囲に保ち、分子線エ
ピタキシャル法でＺｎ５ａ結晶の絶縁膜６を厚み１〜５
μｍ程度に形成する（第２図Ｃ参照）。このときの成長
条件は、ｌｈとＳｇの分子線強度比がほぼ１であり、成
長速度は１μｍ／ｈｒ程度である。次に、マスクを用い
てＳｉＯ！をスパッタリングすることにより所定の位置
にＳｔ Ｏｚの絶縁性被膜７を形成する（第２図り参照
）。次に塩酸と硝酸の混液な用いてエツチングを行ない
、電極形成部分啜昭ｇ結晶を除去し、最後にソース電極
８、ゲート電極９及びドレイン電極１０を形成する。（
第２図Ｃ参照）。 １ １ 上記の例においては、１ｈＳ−絶縁膜６はグート
′４楊９の直下における絶縁膜としての機能に加え、他
の領域においては表面保護膜としての機能な果す。この
ように、閃亜鉛鉱型結晶構造及び５゜６５ＳＡの格子定
数を有するＧａミルの活性領域の表面には、同じく閃亜
鉛鉱の結晶構造を有しかつ５．６６ａＡというほぼ等し
い格子定数を有するＺｓＳｇの絶縁膜６が形成されてい
るため、極めて安定かつ高性能のＧａＡｚ ＦＥＴが提
供される。なお、Ｚｎ５ａの絶縁膜６とＳｇ Ｑ＊絶縁
性被膜７の界面状態は従来例と同様に劣っているが、Ｆ
ＥＴの動作特性には何ら悪影響を及ぼすことがない。
なおＺｎＳ−の絶縁膜６は通常１０９ｇ・ｃｒＩ−と極
めて高い絶縁性を有しているので、特別の処理な必要と
しないが、用途に応じて一方の金属の分圧下において熱
処理することにより、比抵抗を減少し、あるいは一旦減
少した比抵抗を増加させることができる。他の１−■族
化合物半導体についても同様である。
めて高い絶縁性を有しているので、特別の処理な必要と
しないが、用途に応じて一方の金属の分圧下において熱
処理することにより、比抵抗を減少し、あるいは一旦減
少した比抵抗を増加させることができる。他の１−■族
化合物半導体についても同様である。
上記例においては、ＺｓＳ−の絶縁膜６の上に更にＳｉ
Ｏ，の絶縁性被膜７を形成する例を説明したが、Ｓｌ
へ膜を形成しない構造とすることも可能である。
Ｏ，の絶縁性被膜７を形成する例を説明したが、Ｓｌ
へ膜を形成しない構造とすることも可能である。
また、必要に応じてソースとゲート、ゲートとドレイン
間のＺｎＳ−絶縁膜を除去することもできる。
間のＺｎＳ−絶縁膜を除去することもできる。
発明の効果
以上詳細に説明したように、本発明はｌ−■族化合物半
導体の活性領域上に、これと同一の結晶構造及びほぼ同
一の格子定数を有するＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体装置が
実現できる。
導体の活性領域上に、これと同一の結晶構造及びほぼ同
一の格子定数を有するＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体装置が
実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の詳細な説明する断面図、第２図は本発
明の装置の製造方法の一例を示す断面図である。 １．５・・・ＧａＡｓの活性層、２，６・・・ＺルＳ−
の絶縁膜、５，７・・・Ｓｉ Ｏ，等の絶縁被膜、８，
９．１０・・・電極特許出願人 日本電信電話公社 代理人 弁理士 玉蟲久五部（外３名）策１ 図
明の装置の製造方法の一例を示す断面図である。 １．５・・・ＧａＡｓの活性層、２，６・・・ＺルＳ−
の絶縁膜、５，７・・・Ｓｉ Ｏ，等の絶縁被膜、８，
９．１０・・・電極特許出願人 日本電信電話公社 代理人 弁理士 玉蟲久五部（外３名）策１ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の活性領域上に絶縁膜を形成
して成る半導体装置において、 前記絶縁Ｓｔ−前記１−Ｖ族化合物半導体の結晶構造と
同一の結晶構造を有しかつ前記■−■族化合物半導体の
格子定数と略々等しい格子定数を有するＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体により形成したことを特徴とするＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327782A JPS58170069A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | ３−ｖ族化合物半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327782A JPS58170069A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | ３−ｖ族化合物半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58170069A true JPS58170069A (ja) | 1983-10-06 |
Family
ID=12938238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5327782A Pending JPS58170069A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | ３−ｖ族化合物半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58170069A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61177778A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-09 | エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション | 半導体デバイス |
| JPS61184887A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-08-18 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | ヘテロ接合装置 |
| JPS63263744A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-10-31 | Nec Corp | アルミニウム合金薄膜配線 |
| JPS63305561A (ja) * | 1987-06-05 | 1988-12-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置 |
| JPH0595088A (ja) * | 1992-02-10 | 1993-04-16 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体装置 |
| US5300793A (en) * | 1987-12-11 | 1994-04-05 | Hitachi, Ltd. | Hetero crystalline structure and semiconductor device using it |
-
1982
- 1982-03-31 JP JP5327782A patent/JPS58170069A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61184887A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-08-18 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | ヘテロ接合装置 |
| JPS61177778A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-09 | エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション | 半導体デバイス |
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