JPS63252420A - 化合物半導体結晶とその製造方法 - Google Patents
化合物半導体結晶とその製造方法Info
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- JPS63252420A JPS63252420A JP8574187A JP8574187A JPS63252420A JP S63252420 A JPS63252420 A JP S63252420A JP 8574187 A JP8574187 A JP 8574187A JP 8574187 A JP8574187 A JP 8574187A JP S63252420 A JPS63252420 A JP S63252420A
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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〕
本発明は、特に素子間の電気的な分離に有効な化合物半
導体結晶の構造及びその製造方法に関する。
導体結晶の構造及びその製造方法に関する。
従来より、同一ウェハ上に形成される能動素子の電気的
な分離は、半絶縁性基板上の所定の領域にマスクを設け
、その後イオン注入法や拡散法によりマスクを施してい
ない領域にのみ不純物を導入することにより行われてい
た。即ち、マスクを施さなかった領域に形成された能動
層は、マスクを設けたことにより不純物が導入されず半
絶縁性のままである領域と半絶縁性基板に囲まれること
により素子間の分離が達成された。
な分離は、半絶縁性基板上の所定の領域にマスクを設け
、その後イオン注入法や拡散法によりマスクを施してい
ない領域にのみ不純物を導入することにより行われてい
た。即ち、マスクを施さなかった領域に形成された能動
層は、マスクを設けたことにより不純物が導入されず半
絶縁性のままである領域と半絶縁性基板に囲まれること
により素子間の分離が達成された。
従来の技術により素子間の分離を行う場合は、能動層と
能動層の間の半絶縁層により十分な素子間分離を得るた
めに、素子と素子の間隔を広くとらなければならないと
いう欠点があった。この欠点は、能動層と能動層の間の
半絶縁層に選択的に能動層とは逆の形の不純物を導入す
ることである程度解消することができた。しかし、この
方法によればプロセスが繁雑になることは明らかである
。
能動層の間の半絶縁層により十分な素子間分離を得るた
めに、素子と素子の間隔を広くとらなければならないと
いう欠点があった。この欠点は、能動層と能動層の間の
半絶縁層に選択的に能動層とは逆の形の不純物を導入す
ることである程度解消することができた。しかし、この
方法によればプロセスが繁雑になることは明らかである
。
本発明の目的は、プロセスを複雑にすることなく容易に
素子間の電気的な分離が可能な化合物半導体結晶とその
製造方法を提供することにある。
素子間の電気的な分離が可能な化合物半導体結晶とその
製造方法を提供することにある。
本発明の化合物半導体結晶は、禁制帯中にエネルギー準
位を形成する欠陥を有しない第１の化合物半導体結晶と
、禁制帯中にエネルギー準位を形成する欠陥を有する第
２の化合物半導体結晶の両者から成ることを特徴とする
。
位を形成する欠陥を有しない第１の化合物半導体結晶と
、禁制帯中にエネルギー準位を形成する欠陥を有する第
２の化合物半導体結晶の両者から成ることを特徴とする
。
本発明の化合物半導体結晶の製造方法は、極性を有する
面と極性を有しない面から成る化合物結晶基板を用い、
原子層エピタキシャル成長法により化合物半導体層を形
成することを特徴とする。
面と極性を有しない面から成る化合物結晶基板を用い、
原子層エピタキシャル成長法により化合物半導体層を形
成することを特徴とする。
一例としてｎｒ−ｖ族化合物半導体の原子層エピタキシ
ャル成長は、■族原料ガスとＶ族原料ガスを交互に基板
へ供給することにより達成される。
ャル成長は、■族原料ガスとＶ族原料ガスを交互に基板
へ供給することにより達成される。
例えば、基板表面が■族元素面であるｍ−ｖ族化合物半
導体結晶上に原子層エピタキシャル成長を行う場合には
、まず■族原料ガスを導入し■族元素を１原子層吸着さ
せ、次に今度はその上に■族元素を１原子層吸着させる
という操作を繰り返すことによって成長が進行する。従
って、極性を有する面であるところの例えば（１１１）
面上に原子層エピタキシャル成長を行えば、点欠陥の発
生は極めて低い。一方、表面が■族元素と■族元素から
なり極性を有しない面であるところの例えば（１１０）
面上に原子層エピタキシャル成長を行った場合は状況が
異なる。ここで、表面に■族元素と■族元素が共存する
面に、■族原料ガスが供給された場合を想定する。供給
された■族元素と基板表面の■族元素が結合する場合が
、最も系の化学的、電気的エネルギーを最小にするため
、最も起こりやすい反応である。しかし、■族元素と■
族元素が共存する面では、基板表面の■族元素と供給さ
れた■族元素が結合する場合なども有り得る。
導体結晶上に原子層エピタキシャル成長を行う場合には
、まず■族原料ガスを導入し■族元素を１原子層吸着さ
せ、次に今度はその上に■族元素を１原子層吸着させる
という操作を繰り返すことによって成長が進行する。従
って、極性を有する面であるところの例えば（１１１）
面上に原子層エピタキシャル成長を行えば、点欠陥の発
生は極めて低い。一方、表面が■族元素と■族元素から
なり極性を有しない面であるところの例えば（１１０）
面上に原子層エピタキシャル成長を行った場合は状況が
異なる。ここで、表面に■族元素と■族元素が共存する
面に、■族原料ガスが供給された場合を想定する。供給
された■族元素と基板表面の■族元素が結合する場合が
、最も系の化学的、電気的エネルギーを最小にするため
、最も起こりやすい反応である。しかし、■族元素と■
族元素が共存する面では、基板表面の■族元素と供給さ
れた■族元素が結合する場合なども有り得る。
従って、この面を用いた場合は、■族原料ガスと■族原
料ガスを交互に基板へ供給する原子層エピタキシャル成
長法によっても、例えば、■族位置の空孔、■族位置の
空孔、■族位置に■族元素が置換した欠陥、■族位置に
■族元素が置換した欠陥などの点欠陥が発生する。
料ガスを交互に基板へ供給する原子層エピタキシャル成
長法によっても、例えば、■族位置の空孔、■族位置の
空孔、■族位置に■族元素が置換した欠陥、■族位置に
■族元素が置換した欠陥などの点欠陥が発生する。
ところで、ｍ−ｖ族化合物半導体では点欠陥、例えば■
族位置の空孔、■族位置の空孔、■族位置にＶ族元素が
置換した欠陥、■族位置に■族元素が置換した欠陥は、
禁制帯中に深い準位を形成することが計算より指摘され
ている〔フィジカル・レビュー−Ｂ （Ｐｈｙｓ、 Ｒ
ｅｖ、 Ｂ３１ （Ｉ２Ｏ３） ９６８ ）。
族位置の空孔、■族位置の空孔、■族位置にＶ族元素が
置換した欠陥、■族位置に■族元素が置換した欠陥は、
禁制帯中に深い準位を形成することが計算より指摘され
ている〔フィジカル・レビュー−Ｂ （Ｐｈｙｓ、 Ｒ
ｅｖ、 Ｂ３１ （Ｉ２Ｏ３） ９６８ ）。
特にＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ系では、点欠
陥に起因したＥＬ２と呼ばれる深い準位が高濃度存在す
ることが知られている〔エレクトロニクス・レターズ（
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、 Ｌｅｔｔ、 １３ （１９７７）
１９１〕。禁制帯の特に中央付近に準位が高濃度存在す
る半導体中では、浅いドナーやアクセプタ準位から活性
したキャリアが深い準位に捕獲される。
陥に起因したＥＬ２と呼ばれる深い準位が高濃度存在す
ることが知られている〔エレクトロニクス・レターズ（
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、 Ｌｅｔｔ、 １３ （１９７７）
１９１〕。禁制帯の特に中央付近に準位が高濃度存在す
る半導体中では、浅いドナーやアクセプタ準位から活性
したキャリアが深い準位に捕獲される。
従って、半導体は電気的に補償され、高抵抗化する。こ
の現象は、深い準位の濃度が浅いドナーやアクセプタ準
位の濃度より高い場合に生じるため、意図的に浅いドナ
ーやアクセプタ準位を形成する不純物を導入または添加
した場合であっても、その濃度が深い準位の濃度より低
ければ、高抵抗化は達成されたままである。故に例えば
（１１０）面上のエピタキシャル成長では、点欠陥が発
生するため、（１１０）面上の半導体中には深い準位が
発生し、半導体は高抵抗化する。一方、極性を有する面
であるところの例えば（１１１）面上に原子層エピタキ
シャル成長を行えば、点欠陥の発生は極めて低いため、
深い準位はほとんど発生しない。従って、この（１１１
）面上の半導体は伝導形の制御が可能であり、能動層と
して使用することができる。以上の理由により、原子層
エピタキシャル成長によれば、極性を有する面であると
ころの例えば（１１１）面上の半導体を能動層として、
極性を有しない面であるところの例えば（１１０）面上
の半導体を絶縁層として使用することができる。
の現象は、深い準位の濃度が浅いドナーやアクセプタ準
位の濃度より高い場合に生じるため、意図的に浅いドナ
ーやアクセプタ準位を形成する不純物を導入または添加
した場合であっても、その濃度が深い準位の濃度より低
ければ、高抵抗化は達成されたままである。故に例えば
（１１０）面上のエピタキシャル成長では、点欠陥が発
生するため、（１１０）面上の半導体中には深い準位が
発生し、半導体は高抵抗化する。一方、極性を有する面
であるところの例えば（１１１）面上に原子層エピタキ
シャル成長を行えば、点欠陥の発生は極めて低いため、
深い準位はほとんど発生しない。従って、この（１１１
）面上の半導体は伝導形の制御が可能であり、能動層と
して使用することができる。以上の理由により、原子層
エピタキシャル成長によれば、極性を有する面であると
ころの例えば（１１１）面上の半導体を能動層として、
極性を有しない面であるところの例えば（１１０）面上
の半導体を絶縁層として使用することができる。
なお、例に挙げた（１１０）面と（１１１）面を含めて
一般的には（１１０）面と（ＨＫＫ）面（ただしＨは奇
数、には整数）はお互いに垂直な面であるので、これら
の面の組合せを使用すれば、能動層と絶縁層はお互いに
垂直の関係になる。これらの面の形成には反応性イオン
エツチング法等が適用でき加工も容易である。しかも、
能動層とは垂直の絶縁層を長くとることにより絶縁性を
高めることができるため、素子の高集積化が可能である
。
一般的には（１１０）面と（ＨＫＫ）面（ただしＨは奇
数、には整数）はお互いに垂直な面であるので、これら
の面の組合せを使用すれば、能動層と絶縁層はお互いに
垂直の関係になる。これらの面の形成には反応性イオン
エツチング法等が適用でき加工も容易である。しかも、
能動層とは垂直の絶縁層を長くとることにより絶縁性を
高めることができるため、素子の高集積化が可能である
。
裏車■上
第１図で（ａ）は、絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ （１１１）
基板上に、（１１０）面と等価な面が側壁となるような
、台地状の構造体１２ａ、１２ｂを２箇所形成したウェ
ハの外観図である。この構造は、反応性イオンエツチン
グ法により形成した。
基板上に、（１１０）面と等価な面が側壁となるような
、台地状の構造体１２ａ、１２ｂを２箇所形成したウェ
ハの外観図である。この構造は、反応性イオンエツチン
グ法により形成した。
このウェハにおいて、■族原料ガスにＧａＣ１゜■族原
料ガスにＡＳＨ３を用いた４５０℃における各層１００
０回の原子層エピタキシャル成長を行った。
料ガスにＡＳＨ３を用いた４５０℃における各層１００
０回の原子層エピタキシャル成長を行った。
第１図で（ｂ）は、成長後のウェハの第１図（ａ）に示
した点線部分の断面図であり、斜研磨より求めたＧａＡ
ｓ成長層１３の膜厚は、（１１１）面上で３３００人、
（１１０）面上で２０００人であった。第１図で（
Ｃ）は、このウェハの台地状構造体１２ａ、１２ｂの上
部の４つの端にＡｕＧｅによるオーミックコンタクト１
４を形成した様子を示した図である。同じ（１１１）面
上に形成されたオーミックコンタクト間では、導通が認
められた。（１１１）面上のＧａＡｓ成長層１３は、ホ
ール測定より伝導形はｎ形でキャリア濃度がｌ ＸＩＯ
”ｃｍ−’であることが分かった。
した点線部分の断面図であり、斜研磨より求めたＧａＡ
ｓ成長層１３の膜厚は、（１１１）面上で３３００人、
（１１０）面上で２０００人であった。第１図で（
Ｃ）は、このウェハの台地状構造体１２ａ、１２ｂの上
部の４つの端にＡｕＧｅによるオーミックコンタクト１
４を形成した様子を示した図である。同じ（１１１）面
上に形成されたオーミックコンタクト間では、導通が認
められた。（１１１）面上のＧａＡｓ成長層１３は、ホ
ール測定より伝導形はｎ形でキャリア濃度がｌ ＸＩＯ
”ｃｍ−’であることが分かった。
一方、隣り合った台地状の構造体１２ａ、１２ｂの成長
層１３間では導通は認められず、完全な素子間の電気的
分離が達成したことを確認した。
層１３間では導通は認められず、完全な素子間の電気的
分離が達成したことを確認した。
去施炎１
第２図で（ａ）は、絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ （５１１
）基板上に、（１１０）と等価な面が側壁となるような
、台地状の構造体２２ａ、２２ｂを２箇所形成したウェ
ハの外観図である。この構造は、反応性イオンエツチン
グ法により形成した。
）基板上に、（１１０）と等価な面が側壁となるような
、台地状の構造体２２ａ、２２ｂを２箇所形成したウェ
ハの外観図である。この構造は、反応性イオンエツチン
グ法により形成した。
このウェハにおいてｍ族原料ガスにＱａ （ＣＨ３）
３゜■族原料ガスにＡｓＨ＝、不純物ドーピングガスに
３ｉ、Ｈ，を用いた５００℃における各１’１ｌＯＯＯ
回の原子層エピタキシャル成長を行った。
３゜■族原料ガスにＡｓＨ＝、不純物ドーピングガスに
３ｉ、Ｈ，を用いた５００℃における各１’１ｌＯＯＯ
回の原子層エピタキシャル成長を行った。
第２図で（ｂ）は、成長後のウェハの第２図（ａ）に示
した点線部分の断面図であり、斜研澄より求めたＧａＡ
ｓ成長層２３の膜厚は、（５１１）面上で３３００人、
（１１０）面上で２０００人であった。第２図で（
ｃ）は、このウェハの台地状構造体２２ａ。
した点線部分の断面図であり、斜研澄より求めたＧａＡ
ｓ成長層２３の膜厚は、（５１１）面上で３３００人、
（１１０）面上で２０００人であった。第２図で（
ｃ）は、このウェハの台地状構造体２２ａ。
２２ｂの上部の４つの端にＡｕＧｅによるオーミックコ
ンタクト２４を形成した様子を示した図である。
ンタクト２４を形成した様子を示した図である。
同じ（５１１）面上に形成されたオーミンクコンタクト
間では、導通が認められた。 （５１１）面上のＧａ
Ａｓ成長層２３は、ホール測定より伝導形はｎ形でキャ
リア濃度が２ ＸＩＯ”ｃｍ−’であることが分かった
。一方、隣り合った台地状の構造体２２ａ、２２ｂの成
長層２３間では導通は認められず、完全な素子間の電気
的分離が達成したことを確認した。
間では、導通が認められた。 （５１１）面上のＧａ
Ａｓ成長層２３は、ホール測定より伝導形はｎ形でキャ
リア濃度が２ ＸＩＯ”ｃｍ−’であることが分かった
。一方、隣り合った台地状の構造体２２ａ、２２ｂの成
長層２３間では導通は認められず、完全な素子間の電気
的分離が達成したことを確認した。
以上の各実施例においてはＧａＡｓ結晶基板を例にとっ
て示したが、本発明はＧａＡｓに限らず他のｍ−ｖ族化
合物半導体結晶を基板とした場合にも適用できるばかり
ではなく、ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体結晶等においても
原子層エピタキシャル成長が可能な基板であれば本発明
が適用できることは明らかである。また実施例において
は、■族原料ガスにＧａＣｊ！、Ｖ族原料ガスにＡＳＨ
３を用いた原子層エピタキシャル成長手法及び■族原料
ガスにＧａ （ＣＨ３）３．Ｖ族原料ガスにＡ ｓ Ｈ
，を用いた原子層エピタキシャル成長手法について示し
たが、他の原子層エピタキシャル成長手法においても実
施可能であることは明らかである。
て示したが、本発明はＧａＡｓに限らず他のｍ−ｖ族化
合物半導体結晶を基板とした場合にも適用できるばかり
ではなく、ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体結晶等においても
原子層エピタキシャル成長が可能な基板であれば本発明
が適用できることは明らかである。また実施例において
は、■族原料ガスにＧａＣｊ！、Ｖ族原料ガスにＡＳＨ
３を用いた原子層エピタキシャル成長手法及び■族原料
ガスにＧａ （ＣＨ３）３．Ｖ族原料ガスにＡ ｓ Ｈ
，を用いた原子層エピタキシャル成長手法について示し
たが、他の原子層エピタキシャル成長手法においても実
施可能であることは明らかである。
以上のように本発明によれは、プロセスを複雑にするこ
となく容易に素子間の電気的な分離が可能になるばかり
ではなく、ウェハ上の素子の集積度を高めることができ
る。
となく容易に素子間の電気的な分離が可能になるばかり
ではなく、ウェハ上の素子の集積度を高めることができ
る。
第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は本発
明の第２の実施例を示す図である。 １１、２１・・・・・・・絶縁性ＧａＡｓ基板１２ａ、
１２ｂ、２２ａ、２２ｂ ・−一台地状構造体１３、２
３・・・・・・・ＧａＡｓ成長層１４、２４・・・・・
・・ＡｕＧｅオーミックコンタクト 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸 １１ 絶１ｔｌＧａＡｓ（ＩＩＩ）基板（ａ） （ｂ） （Ｃ） 第１図 ２１絶Ｈ＋Ｉ ＧａＡｓ （５１１） 基板（ａ） （ｂ） （Ｃ） 第２図
明の第２の実施例を示す図である。 １１、２１・・・・・・・絶縁性ＧａＡｓ基板１２ａ、
１２ｂ、２２ａ、２２ｂ ・−一台地状構造体１３、２
３・・・・・・・ＧａＡｓ成長層１４、２４・・・・・
・・ＡｕＧｅオーミックコンタクト 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸 １１ 絶１ｔｌＧａＡｓ（ＩＩＩ）基板（ａ） （ｂ） （Ｃ） 第１図 ２１絶Ｈ＋Ｉ ＧａＡｓ （５１１） 基板（ａ） （ｂ） （Ｃ） 第２図
Claims (2)
- （１）禁制帯中にエネルギー準位を形成する欠陥を有し
ない第１の化合物半導体結晶と、禁制帯中にエネルギー
準位を形成する欠陥を有する第２の化合物半導体結晶の
両者から成ることを特徴とする化合物半導体結晶。 - （２）極性を有する面と極性を有しない面から成る化合
物結晶基板を用い、原子層エピタキシャル成長法により
化合物半導体層を形成することを特徴とする化合物半導
体結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8574187A JPS63252420A (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 化合物半導体結晶とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8574187A JPS63252420A (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 化合物半導体結晶とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63252420A true JPS63252420A (ja) | 1988-10-19 |
Family
ID=13867270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8574187A Pending JPS63252420A (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 化合物半導体結晶とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63252420A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0262033A (ja) * | 1988-08-27 | 1990-03-01 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 化合物半導体薄膜結晶の成長方法 |
| US7781326B2 (en) | 2001-02-02 | 2010-08-24 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US7846840B2 (en) | 2000-06-28 | 2010-12-07 | Applied Materials, Inc. | Method for forming tungsten materials during vapor deposition processes |
| US9587310B2 (en) | 2001-03-02 | 2017-03-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
-
1987
- 1987-04-09 JP JP8574187A patent/JPS63252420A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0262033A (ja) * | 1988-08-27 | 1990-03-01 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 化合物半導体薄膜結晶の成長方法 |
| US7846840B2 (en) | 2000-06-28 | 2010-12-07 | Applied Materials, Inc. | Method for forming tungsten materials during vapor deposition processes |
| US7781326B2 (en) | 2001-02-02 | 2010-08-24 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US9012334B2 (en) | 2001-02-02 | 2015-04-21 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US9587310B2 (en) | 2001-03-02 | 2017-03-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
| US10280509B2 (en) | 2001-07-16 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
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