JPH02303068A - Semiconductor stacked structure and semiconductor device having same - Google Patents
Semiconductor stacked structure and semiconductor device having sameInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はへテロ接合を有す2る半導体積層構造及びこれ
を用いた半導体素子に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a two-layer semiconductor structure having a heterojunction and a semiconductor device using the same.
(従来の技術)
化合物半導体及び混晶半導体は、電子移動度が大きい、
発光機能を有する、特有のエネルギー帯構造に起因する
新しい物理現象が認められる等、SiやGeなどの単一
元素半導体にはみられない特徴を有していることから、
超高速演算素子用材料、超高周波発信素子用材料、オプ
トエレクトロニクス素子用材料として注目されている。(Prior art) Compound semiconductors and mixed crystal semiconductors have high electron mobility.
It has characteristics not found in single-element semiconductors such as Si and Ge, such as new physical phenomena caused by a unique energy band structure that has a light-emitting function.
It is attracting attention as a material for ultra-high-speed processing elements, ultra-high frequency transmitting elements, and optoelectronic elements.
近年では、特にヘテロ接合を利用したバイポーラトラン
ジスタや電界効果トランジスタの研究開発が盛んに行わ
れている。In recent years, research and development has been particularly active on bipolar transistors and field effect transistors that utilize heterojunctions.
これらの半導体素子を作製するための半導体層は、通常
、分子線エビタキシー法(以降MBE法と称す)や有機
金属気相成長法(以降MOVPE法と称す)により形成
される。これらによりヘテロ接合を形成する場合、Ga
AsとAIAsやAIGaAsのように、格子定数が元
々はぼ等しいため格子整合をあまり考える必要のない例
外的組合せを除けば、ミスフィツト転位の発生を防止す
るために格子定数を一致させる必要がある。そのために
、InPとInGaAs、成るいはGaAsとInGa
Pのような2元化合物半導体と3元混晶半導体の組合せ
、もしくはAlInAsとInGaAsといった3元混
晶半導体と他の3元混晶半導体の組合せを用いることが
多い。Semiconductor layers for manufacturing these semiconductor elements are usually formed by a molecular beam epitaxy method (hereinafter referred to as MBE method) or a metal organic vapor phase epitaxy method (hereinafter referred to as MOVPE method). When forming a heterojunction with these, Ga
Except for exceptional combinations such as As, AIAs, and AIGaAs, in which lattice matching is not necessary because the lattice constants are essentially the same, it is necessary to match the lattice constants to prevent the occurrence of misfit dislocations. For this purpose, InP and InGaAs, or GaAs and InGa
A combination of a binary compound semiconductor such as P and a ternary mixed crystal semiconductor, or a combination of a ternary mixed crystal semiconductor such as AlInAs and InGaAs and another ternary mixed crystal semiconductor is often used.
上記のへテロ接合界面を傾斜接合型とする場合には、格
子整合を保ちつつ結晶組成を徐々に変化させるために、
遷移領域(以降グレーデッド層と称する)が形成される
。−例として、第4図にInPとそれに格子整合する3
元混晶半導体であるIno、53Gao、47Asが接
合された傾斜接合型へテロ接合の模式図を示す。第4図
において、InP層23とIn□、53Ga□、47A
s層25の間にはIn1−xGaxAsl−yPyから
なるグレーデッド層24が形成されている。このグレー
デッド層24においては、III族元素の原子面内にI
nとGaが、またV族元素の原子面内にPとAsが混在
しており、それらの原子数比が制御されることにより組
成制御がなされ、格子整合がとられている。実際にMB
E法やMOVPE法により上記のようなグレーデッド層
を形成する、場合には、構成元素の分子線のフラックス
比、成るいは構成元素を含有する原料ガスの分圧比を制
御しつつ連続的に変化させる方法が用いられる。When the above-mentioned heterojunction interface is a tilted junction type, in order to gradually change the crystal composition while maintaining lattice matching,
A transition region (hereinafter referred to as graded layer) is formed. - As an example, Fig. 4 shows InP and 3 which is lattice matched to it.
A schematic diagram of a tilted junction type heterojunction in which Ino, 53Gao, and 47As, which are original mixed crystal semiconductors, are joined is shown. In FIG. 4, the InP layer 23 and In□, 53Ga□, 47A
A graded layer 24 made of In1-xGaxAsl-yPy is formed between the s-layers 25. In this graded layer 24, I
N and Ga, as well as P and As, coexist in the atomic plane of the V group element, and by controlling their atomic ratio, the composition is controlled and lattice matching is achieved. Actually MB
Forming a graded layer as described above by the E method or MOVPE method, in some cases, continuously while controlling the flux ratio of the molecular beam of the constituent elements, or the partial pressure ratio of the raw material gas containing the constituent elements. A method of changing is used.
(発明が解決しようとする課題)
例えば2元化合物半導体と3元混晶半導体、もしくは3
元混晶半導体同士をヘテロ接合とした場合に形成される
グレーデッド層は4元混晶半導体となることが多い。従
って、格子整合をとりつつ結晶組成を連続的に変化させ
るためには、3種類のIII族元素もしくは2種類ずつ
のIII族及びV族元素を対象として、厳密な組成比の
制御を行わなければならず、このことが組成比の制御を
著しく困難なものとする一つの要因となっている。(Problem to be solved by the invention) For example, binary compound semiconductors and ternary mixed crystal semiconductors, or
A graded layer formed when original mixed crystal semiconductors are made into a heterojunction is often a quaternary mixed crystal semiconductor. Therefore, in order to continuously change the crystal composition while maintaining lattice matching, it is necessary to strictly control the composition ratio of the three group III elements or two group III and V elements. This is one of the factors that makes it extremely difficult to control the composition ratio.
また、半導体材料の組合せによっては成長層が層分離を
生じ、ミシビリティギャップを生じたり、成るいはたと
えはっきりした層分離を生じないまでも微視的には不均
一な分布や局所的に組成の異なる小集団(クラスター)
を生ずる場合がある。In addition, depending on the combination of semiconductor materials, the grown layer may undergo layer separation, resulting in a miscibility gap, or even if no clear layer separation occurs, microscopically non-uniform distribution or local composition may occur. different small groups (clusters)
may occur.
このようなりラスターは当然、キャリアの輸送効率や走
行特性、寿命の低下を引き起こし、結晶の電気的特性や
光学的特性に悪影響を及ぼすことになる。そのため半導
体素子に用いられた場合には、これが素子の静特性や高
速・高周波特性を低下させる要因の一つとなっており、
またウェハー内における半導体素子間の特性の均一性を
低下させる要因の一つともなっている。Naturally, such a raster causes a decrease in carrier transport efficiency, running characteristics, and lifetime, and has a negative effect on the electrical and optical properties of the crystal. Therefore, when used in semiconductor devices, this is one of the factors that degrades the static characteristics and high-speed/high-frequency characteristics of the device.
It is also one of the factors that reduces the uniformity of characteristics between semiconductor elements within a wafer.
本発明の目的は、このような問題点が解決されて、格子
不整が低減され、組成制御性0組成均一性の向上された
傾斜接合型へテロ接合及びそれを実現するための形成方
法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a tilted junction type heterojunction that solves these problems, reduces lattice misalignment, and improves composition controllability and composition uniformity, and a forming method for realizing the same. It's about doing.
(課題を解決するための手段)
本発明の半導体積層構造は、第1の半導体層と第2の半
導体層とがグレーデッド層を介して接合されたヘテロ接
合を有する半導体積層構造において、前記グレーデッド
層が前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層との周
期的積層構造を有するとともに、前記周期的積層構造の
周期が変化してなるものである。(Means for Solving the Problem) A semiconductor stacked structure of the present invention has a semiconductor stacked structure having a heterojunction in which a first semiconductor layer and a second semiconductor layer are joined via a graded layer. The dead layer has a periodic stacked structure of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and the period of the periodic stacked structure changes.
但し、第1の半導体層及び第2の半導体層は、2元化合
物半導体もしくは3元混晶半導体からなるものであって
もよい。However, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be made of a binary compound semiconductor or a ternary mixed crystal semiconductor.
また、少なくとも一部に本発明の半導体積層構造を有す
る半導体素子では電気的特性や光学的特性に優れ、また
素子間での特性のばらつきを小さくできる。Furthermore, a semiconductor element having at least a portion of the semiconductor stacked structure of the present invention has excellent electrical properties and optical properties, and variations in properties between elements can be reduced.
また、このような本発明の半導体積層構造を実現するた
めの形成方法は、例えば第1の半導体層上に所定の層数
の第2半導体層を形成する第1の工程と、前記第2の半
導体層に所定の暦数の前記第1の半導体層を形成する第
2の工程と、前記第1の半導体層と前記第2の半導体層
の層数の比を変化させて前記第1の工程及び前記第2の
工程を少なくとも1回繰り返す第3の工程とを含んで構
成される。Further, a forming method for realizing such a semiconductor stacked structure of the present invention includes, for example, a first step of forming a predetermined number of second semiconductor layers on a first semiconductor layer, and a second step of forming a predetermined number of second semiconductor layers on a first semiconductor layer. a second step of forming a predetermined number of the first semiconductor layers on a semiconductor layer; and a first step of changing the ratio of the number of layers of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. and a third step of repeating the second step at least once.
(作用)
一般に、原子層オーダーの半導体層を人為的に交互に積
層することにより形成した混晶半導体の基礎的物性は不
明な点が多いが、従来構造の混晶半導体のそれと必ずし
も同一であるとはいえない。しかしながら、結晶の基礎
的物性は広範囲にわたる周期的原子配列に起因するもの
であるから、多数の原子を含むある程度大きな体積を対
象として考える必要があり、従ってこれに関与するキャ
リアもまたある程度の広がり(ドブロイ波長)をもつこ
とになる。例えば、バンド端吸収や発光に関与する電子
のドブロイ波長は室温で数百オングストロームあり、こ
の中に含まれる原子数は106個程度である。つまり、
結晶が微視的には規則的な原子配列を有していたとして
も、通常、それらは充分に平均化されて巨視的な基礎的
物性に反映さ°れることになる。(Function) In general, the basic physical properties of mixed crystal semiconductors formed by artificially stacking semiconductor layers on the order of atomic layers in an alternating manner are largely unknown, but they are not necessarily the same as those of conventionally structured mixed crystal semiconductors. I can't say that. However, since the fundamental physical properties of crystals are due to a wide range of periodic atomic arrangements, it is necessary to consider a relatively large volume containing many atoms, and therefore the carriers involved in this also have a certain degree of spread ( de Broglie wavelength). For example, the de Broglie wavelength of electrons involved in band edge absorption and light emission is several hundred angstroms at room temperature, and the number of atoms included in this wavelength is about 106. In other words,
Even if a crystal has a microscopically regular atomic arrangement, these are normally sufficiently averaged and reflected in the macroscopic fundamental physical properties.
第1図に本発明の詳細な説明するためにInPとIno
、5Gao、5Asが接合された傾斜型へテロ接合の模
式図を示した。第4図に示した従来法と比較して、In
1−xGaxAsl−、Pyからなるグレーデッド層が
InP層1とIn□、53Gao、47As層2の積層
構造により形成されている点が重要な相違点である。ま
た、V族元素の原子面内にはPもしくはAsのうちのい
ずれか1種類の原子しか存在しておらず、一方、III
族元素の原子面についてはIn原子だけの面と、In原
子及びGa原子が一定の比(0,53:0.47)で混
在している面とがある点も従来の構造と異なる点である
。FIG. 1 shows InP and Ino for detailed explanation of the present invention.
A schematic diagram of a tilted heterojunction in which , 5Gao, and 5As are joined is shown. Compared to the conventional method shown in Figure 4, In
An important difference is that the graded layer made of 1-xGaxAsl- and Py is formed by a laminated structure of an InP layer 1 and an In□, 53Gao, and 47As layer 2. In addition, only one type of atom of P or As exists in the atomic plane of group V elements, while III
Another point that differs from the conventional structure is that the atomic surfaces of the group elements include surfaces with only In atoms and surfaces with In and Ga atoms mixed in a certain ratio (0.53:0.47). be.
第1図において、結晶組成の制御はInP層1とIno
、53Gao、47As層2の層数の比を制御すること
によりなされており、その比を徐々に変化させることに
よりInPからIno、53Ga□、47Asへ組成を
変化させたグレーデッド層が形成されている。つまり、
従来法ではIn、 Ga、 As及びPの原子数の比を
直接的に制御する(即ち4つの要素を制御する)必要が
あるのに対して、本発明の手法によればInP層及びI
no、53Gag、47As層の層数(即ち2つの要素
)だけを制御すればよいわけである。In Fig. 1, the crystal composition is controlled by InP layer 1 and InP layer 1.
, 53Gao, and 47As layers 2, and by gradually changing the ratio, a graded layer with a composition changed from InP to Ino, 53Ga□, and 47As is formed. There is. In other words,
In the conventional method, it is necessary to directly control the ratio of the number of atoms of In, Ga, As, and P (i.e., control the four elements), whereas according to the method of the present invention, the ratio of the number of atoms of In, Ga, As, and P must be controlled directly,
It is only necessary to control the number of layers (ie, two elements) of the no, 53Gag, and 47As layers.
第1図において、充分に平均化された組成に対応した従
来構造のへテロ接合が有する性質をもたせるためには、
構成単位となる半導体層の厚さを上述したドブロイ波長
に比較して充分に小さくする必要がある。数層程度に設
定してやればこの条件は充分に満足させることができる
。従って、例えばInF3層、In□、53Gao、4
7As2層を交互に積層することによりIn0.81G
a0.19AS0.4P0.6、また、InF3層、I
n□、53Ga□、47As4層を交互に積層すルコト
ニヨリIn0.62Ga0.38AS0.8P0.2に
対応した組成の4元混晶半導体層を形成することが可能
である。In Figure 1, in order to have the properties of a conventional heterojunction that corresponds to a sufficiently averaged composition,
It is necessary to make the thickness of the semiconductor layer serving as a structural unit sufficiently smaller than the de Broglie wavelength described above. This condition can be fully satisfied by setting the number of layers to several. Therefore, for example, InF3 layer, In□, 53Gao, 4
By alternately stacking two 7As layers, In0.81G
a0.19AS0.4P0.6, also InF3 layer, I
It is possible to form a quaternary mixed crystal semiconductor layer having a composition corresponding to In0.62Ga0.38AS0.8P0.2 by alternately stacking four layers of n□, 53Ga□, and 47As.
第5図はInPに格子整合するIn1−エGaxAs1
−、Py4元混晶半導体の結晶組成を示すための図であ
る。第5図を用いて本発明を説明する。第5図において
、InPはP点、Ino、53Ga□、47AsはQ点
に対応する。そして、InP層とIn0.53Ga□、
47As層とが交互に積層され、その層数の比がa□:
b□であるような結晶をもって、R点の組成に対応した
In1−、GaxAsl−yPy4元混晶半導体を実現
することができる。従って、層数比ao:boを徐々に
変化させることにより、図中の実線上の任意の組成をも
つ混晶を実現し、実線に沿って(即ち常にInPに格子
整合をとりながら)InPからIno、53Ga□、4
7Asへ組成を変化させた傾斜接合型へテロ接合を形成
することができる。Figure 5 shows In1-E GaxAs1 which is lattice matched to InP.
-, is a diagram showing the crystal composition of a Py quaternary mixed crystal semiconductor. The present invention will be explained using FIG. In FIG. 5, InP corresponds to point P, and Ino, 53Ga□, and 47As correspond to point Q. Then, the InP layer and In0.53Ga□,
47As layers are alternately stacked, and the ratio of the number of layers is a□:
With a crystal having b□, it is possible to realize an In1-, GaxAsl-yPy quaternary mixed crystal semiconductor corresponding to the composition at the R point. Therefore, by gradually changing the layer number ratio ao:bo, a mixed crystal with an arbitrary composition on the solid line in the figure can be realized, and from InP to InP along the solid line (that is, while always maintaining lattice matching to InP). Ino, 53Ga□, 4
A graded junction type heterojunction with a composition changed to 7As can be formed.
このように本発明の手法を用いれば、本来、格子の整合
した半導体層同士(第1図ではInPとInO,53G
aO,47AS)の積層によりペテロ接合を形成してい
るため、グレーデッド層内において格子不整を生じるこ
とがない。これにより、グレーデッド層における結晶組
成の制御が著しく容易になる。また、上述したように制
御の対象となる要素が各半導体層の層数のみと少ないこ
とも組成制御を容易にする一因である。更に、常時In
PもしくはIn□、53Ga□、47Asのうちのいず
れか一方からなる半導体層を形成すればよいため、ミシ
ビリティギャッ゛プの発生を抑制することができ、その
結果、組成均一性が向上する。In this way, if the method of the present invention is used, semiconductor layers that are originally lattice matched (InP and InO, 53G
Since a Peter junction is formed by laminating layers of aO, 47AS), lattice misalignment does not occur in the graded layer. This greatly facilitates control of the crystal composition in the graded layer. Further, as described above, the fact that the number of elements to be controlled is small, such as the number of each semiconductor layer, is also one of the factors that facilitates composition control. Furthermore, always In
Since it is sufficient to form a semiconductor layer made of either P, In□, 53Ga□, or 47As, the occurrence of a miscibility gap can be suppressed, and as a result, the composition uniformity is improved.
なお、第1図ではInPとInGaAsとが接合された
ベテロ接合について述べたが、これに限定されず、Ga
AsとInGaPのような他の2元化合物半導体と3元
混晶半導体の組合せ、成るいはInAlAsとInGa
Asのような3元混晶半導体同士の組合せに対しても本
発明の効果は得られる。また、GaAsとAlAsやA
lGaAsの組合せはもちろんのこと、2元化合物半導
体同士の組合せに対しても適用可能である。Although FIG. 1 describes a beterojunction in which InP and InGaAs are joined, the invention is not limited to this, and
A combination of As and other binary compound semiconductors such as InGaP and ternary mixed crystal semiconductors, or InAlAs and InGaP
The effects of the present invention can also be obtained in combinations of ternary mixed crystal semiconductors such as As. Also, GaAs, AlAs and A
It is applicable not only to the combination of lGaAs but also to the combination of binary compound semiconductors.
(実施例) 次に本発明について図面を用いて説明する。(Example) Next, the present invention will be explained using the drawings.
第2図は本発明の第1の実施例を説明するための成長結
晶の断面図であり、本発明をバッファ層に適用した場合
を示す。FIG. 2 is a sectional view of a grown crystal for explaining the first embodiment of the present invention, and shows a case where the present invention is applied to a buffer layer.
第2図において、FeドープInPからなる半絶縁性基
板3上には3000人のアンドープ1−InP層4及び
約400OAのグレーデッド層が順次形成され、バッフ
ァ層を形成している。このバッファ層上には、更に50
00人のSドープn−In□、53Gag、47A錯1
1が形成されている。基板の面方位としては(111)
B面を用いた。グレーデッド層はアンドープ1−InP
層とアンドープ1−Ino、53Gao、47As層の
周期的積層により形成されており、それらの層数の比を
制御することにより6段階に組成を変化させた。下記に
このグレーデッド層の層構造を示す。In FIG. 2, an undoped 1-InP layer 4 of 3000 layers and a graded layer of about 400 OA are sequentially formed on a semi-insulating substrate 3 made of Fe-doped InP to form a buffer layer. On this buffer layer, an additional 50
00 S-doped n-In□, 53Gag, 47A complex 1
1 is formed. The plane orientation of the substrate is (111)
Side B was used. Graded layer is undoped 1-InP
It is formed by periodic stacking of undoped 1-Ino, 53Gao, and 47As layers, and the composition is changed in six stages by controlling the ratio of the number of these layers. The layer structure of this graded layer is shown below.
(以下余白)
この場合、例えば1−Ino、aIGao、19Aso
、4Po、s層7は、InF3層−Ino、53Ga□
、47As2層が積層されたものを1構成単位とし、こ
の構成単位を40個積層することにより形成した。(Left below) In this case, for example, 1-Ino, aIGao, 19Aso
, 4Po, s layer 7 is InF 3 layer-Ino, 53Ga□
, 47As two layers were laminated as one structural unit, and 40 of these structural units were laminated.
グレーデッド層を構成する各半導体層の形成は、ハイド
ライド気相成長装置を用い、原子層エピタキシー法(以
降ALE法と称す)によって基板温度375°Cで行っ
た。この手法については、例えばエイ・ウスイ他(A、
Usui et al、 )、ジャパニーズ・ジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジックス(Japane
se Journalof Applied Phys
ics)、25巻、1986年、L212頁に報告され
ている。また、1−InP層4及びn−In□、53G
a□、47As層工1は通常のハイドライド気相成長法
(以降ハイドライドVPE法と称す)により基板温度6
00°Cで形成した。Each semiconductor layer constituting the graded layer was formed at a substrate temperature of 375° C. by atomic layer epitaxy (hereinafter referred to as ALE method) using a hydride vapor phase growth apparatus. Regarding this method, for example, A. Usui et al.
Usui et al.), Japanese Journal of Applied Physics (Japanese Journal of Applied Physics)
se Journal of Applied Phys.
ics), volume 25, 1986, page L212. In addition, 1-InP layer 4 and n-In□, 53G
a□, 47As layer 1 was grown at a substrate temperature of 6 using the usual hydride vapor phase epitaxy method (hereinafter referred to as hydride VPE method).
Formed at 00°C.
上記により得られたn−In□、53Ga□、47As
層11は、従来法により得られたものと比較してミスフ
ィツト転位が減少し、表面状態も良好なものであった。n-In□, 53Ga□, 47As obtained above
Layer 11 had fewer misfit dislocations and a better surface condition than that obtained by the conventional method.
第3図は本発明の第2の実施例を説明するための半導体
チップの断面図であり、本発明をpn接合の形成に適用
した場合を示す。FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor chip for explaining a second embodiment of the present invention, and shows a case where the present invention is applied to the formation of a pn junction.
第3図においてFeドープInPからなる半絶縁性基板
12上には上記第1の実施例に示したと同様の層構造を
もつバッファ層13が形成されている。このバッファ層
13上には5000人のZnドープp−In□、53G
a□、47As層14、約680人のグレーデッド層及
び5000人のSドープn−InP層22が順次形成さ
れており、1−Ino、7sGao、24Aso、5P
o、sからなる約70人のアンドープスペーサ一層18
をはさんで、禁制帯幅の広いn影領域と禁制帯幅の狭い
p影領域からなるヘテロ接合によりpn接合が形成され
ている。なお、p−In□、53Gao、47Asi
14及びn−InP層22はハイドライドVPE法によ
り形成し、グレーデッド層はALE法により形成した。In FIG. 3, a buffer layer 13 having a layer structure similar to that shown in the first embodiment is formed on a semi-insulating substrate 12 made of Fe-doped InP. On this buffer layer 13, 5000 Zn-doped p-In□, 53G
a□, a 47As layer 14, a graded layer of approximately 680 layers, and an S-doped n-InP layer 22 of 5000 layers are formed in sequence, including 1-Ino, 7sGao, 24Aso, 5P.
One layer of approximately 70 undoped spacers consisting of o, s 18
A pn junction is formed by a heterojunction consisting of an n shadow region with a wide forbidden band width and a p shadow region with a narrow forbidden band width. In addition, p-In□, 53Gao, 47Asi
14 and the n-InP layer 22 were formed by the hydride VPE method, and the graded layer was formed by the ALE method.
また、n影領域及びp影領域のキャリア密度は、それぞ
れn=3X1017cm−3およびp=7X1018c
m=とじた。Also, the carrier densities of the n shadow region and the p shadow region are n=3X1017cm-3 and p=7X1018c, respectively.
m = closed.
下記にグレーデッド層の層構造を示す。The layer structure of the graded layer is shown below.
上記により得られたpn接合は、所定のパターンにエツ
チングした後1、p−In0.530a0.47A8層
14表面及びn−InP層22表面にそれぞれAuZn
Ni及びAuGeNiからなるオーミック電極を形成し
、2インチウエハニ上に多数のpn接合ダイオードを作
製して評価したところ、従来法により得られたpn接合
を用いたものと比較して、電流−電圧特性の均−性及び
逆方向耐圧が向上した。After etching the p-n junction obtained above into a predetermined pattern, AuZn was added on the surface of the p-In0.530a0.47A8 layer 14 and the surface of the n-InP layer 22, respectively.
When we formed ohmic electrodes made of Ni and AuGeNi and fabricated a large number of pn junction diodes on a 2-inch wafer and evaluated them, we found that the current-voltage characteristics were significantly lower than those using pn junctions obtained by conventional methods. Improved uniformity and reverse pressure resistance.
なお、上記実施例においては、(111)B基板を用い
た場合について述べたが、本発明はこれに限定されず、
(100)面、成るいはそれらから数度傾いた面方位を
はじめとして他の面方位を有する基板を用いてもよい。In addition, in the above embodiment, the case where a (111)B substrate was used was described, but the present invention is not limited to this.
It is also possible to use a substrate having other plane orientations, including (100) planes or planes tilted several degrees from these planes.
また、各組成の半導体層を形成する際の構成単位は、上
記実施例に示したものに限定されず、例えばInO,8
1Ga0.19AS0.4P0.6層を形成する場合、
InF3層−In。、53Ga□、47As1層−In
P1層−In□、53Gao、47AS1層−InP1
層等、他の積層構造を用いて構成単位を形成してもよく
、同様に各組成の半導体層は上記実施例に示した積層構
造に限定されず、他の積層構造により形成してもよい。Furthermore, the constituent units used to form the semiconductor layer of each composition are not limited to those shown in the above embodiments, and are, for example, InO, 8
When forming a 1Ga0.19AS0.4P0.6 layer,
InF3 layer-In. , 53Ga□, 47As single layer-In
P1 layer-In□, 53Gao, 47AS1 layer-InP1
The structural units may be formed using other laminated structures such as layers, and similarly, the semiconductor layers of each composition are not limited to the laminated structures shown in the above examples, but may be formed using other laminated structures. .
また、上記実施例においては、本発明をInPとInG
aAsのへテロ接合の形成に適用した場合について述べ
たが、本発明はこれに限定されず、他の2元化合物半導
体もしくは3元混晶半導体が接合されたヘテロ接合に適
用可能であることは前に述べた通りである。Further, in the above embodiment, the present invention is applied to InP and InG.
Although the case where it is applied to the formation of an aAs heterojunction has been described, the present invention is not limited thereto, and can be applied to a heterojunction in which other binary compound semiconductors or ternary mixed crystal semiconductors are joined. As stated before.
更に、上記実施例においては、本発明をバッファ層の形
成及びpn接合の形成に用いた場合について示したが、
これに限定されず、他の半導体結晶、成るいははヘテロ
バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ等の半
導体素子に対しても適用可能であることはいうまでもな
い。Furthermore, in the above embodiments, the present invention was used to form a buffer layer and a pn junction, but
It goes without saying that the present invention is not limited to this, and can also be applied to other semiconductor crystals or semiconductor elements such as heterobipolar transistors and field effect transistors.
(発明の効果)
以上説明したように本発明によれば、格子整合をとるた
めの組成制御が非常に容易になり、その結果、格子不整
が低減されるとともに組成均一性が向上された傾斜接合
型へテロ接合を容易に実現できるという効果がある。従
って、これにより、ヘテロ接合を用いた種々の半導体結
晶及び半導体素子の特性向上に大いに寄与するものであ
る。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, composition control for achieving lattice matching becomes extremely easy, and as a result, lattice misalignment is reduced and composition uniformity is improved in a tilted junction. This has the effect of easily realizing type heterojunction. Therefore, this greatly contributes to improving the characteristics of various semiconductor crystals and semiconductor devices using heterojunctions.
図面の簡単な説明
第1図は本発明の半導体積層構造を説明するための半導
体結晶の断面図、第2図は本発明を説明するための第1
の実施例の半導体結晶の断面図、第3図は本発明を説明
するための第2の実施例の半導体結晶の断面図、第4図
は従来のへテロ接合を説明するための半導体結晶の断面
図、第5図はInPに格子整合するIn14GazAs
1ッP、の組成を示すための図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor crystal for explaining the semiconductor laminated structure of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor crystal of a second embodiment for explaining the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor crystal for explaining a conventional heterojunction. A cross-sectional view, FIG. 5 shows In14GazAs lattice matched to InP.
FIG. 1 is a diagram showing the composition of 1P.
1、23・InP層、2.25=Ing、53Gag、
47A4.3、12・・・半絶縁性基板(InP)、4
.5・1−InP層、6°°−1−In□、gIGa□
、□gAsO,2P□、B層亀7°=i−Ino、5t
Gao、x9Aso、4Po、a層110・1−Ino
、53Gao、47As層、1l−n−In□、53G
ao、47As層、13−・・バッファ層(i−InP
層1−In1−xGaxAsl−、P、 :xO−+0
.47 。1, 23 InP layer, 2.25=Ing, 53Gag,
47A4.3, 12... Semi-insulating substrate (InP), 4
.. 5.1-InP layer, 6°°-1-In□, gIGa□
, □gAsO, 2P□, B layer turtle 7°=i-Ino, 5t
Gao, x9Aso, 4Po, a-layer 110.1-Ino
, 53Gao, 47As layer, 1l-n-In□, 53G
ao, 47As layer, 13-... buffer layer (i-InP
Layer 1-In1-xGaxAsl-, P, :xO-+0
.. 47.
y:1→O)、14.15・・・p−In□、53Ga
o、47As層、19=n−In□、BIGa□、1g
As□、4PO16層120=n−In□1g1Ga□
、ggAs□、2P□、8JiiiF、21.22=n
−InP層、24・・・グレーデッド層(Inl−xG
axAsl−、P、 : x:0−+0.47゜Y:1
→0)y:1→O), 14.15...p-In□, 53Ga
o, 47As layer, 19=n-In□, BIGa□, 1g
As□, 4PO16 layer 120=n-In□1g1Ga□
, ggAs□, 2P□, 8JiiiF, 21.22=n
-InP layer, 24... graded layer (Inl-xG
axAsl-, P, : x:0-+0.47゜Y:1
→0)
Claims (3)
ド層を介して接したヘテロ接合を有する半導体積層構造
において、前記グレーデッド層が前記第1の半導体層及
び前記第2の半導体層との周期的積層構造を有するとと
もに、前記周期的積層構造の周期が変化してなることを
特徴とする半導体積層構造。(1) In a semiconductor stacked structure having a heterojunction in which a first semiconductor layer and a second semiconductor layer are in contact with each other via a graded layer, the graded layer is connected to the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. 1. A semiconductor laminated structure having a periodic laminated structure with layers and a period of the periodic laminated structure changing.
物半導体もしくは3元混晶半導体からなることを特徴と
する前記特許請求の範囲第1項記載の半導体積層構造。(2) The semiconductor stacked structure according to claim 1, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are made of a binary compound semiconductor or a ternary mixed crystal semiconductor.
は第2項記載の半導体積層構造を有することを特徴とす
る半導体素子。(3) A semiconductor device characterized in that at least a portion thereof has a semiconductor stacked structure according to claim 1 or 2.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12500389A JP2780333B2 (en) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | Semiconductor laminated structure and semiconductor device having the same |
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JPH02303068A true JPH02303068A (en) | 1990-12-17 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6198112B1 (en) | 1994-03-23 | 2001-03-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | III-V compound semiconductor luminescent device |
JP2001111039A (en) * | 1994-07-25 | 2001-04-20 | Hitachi Ltd | Lattice-mismatched stacked crystal structure and semiconductor device using the same |
US7312480B2 (en) | 1998-10-22 | 2007-12-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
-
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- 1989-05-17 JP JP12500389A patent/JP2780333B2/en not_active Expired - Fee Related
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