JPH025511A - 半導体装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置に関し、特ｊシニ高純度で高品質の
半導体層からなるＩＩＩ　−Ｖ族／ＩＩ−ＶＩｌ族環導
体装置関するものである。

［従来の技術］ 従来より、ＩＩ　−ＶＩ族化合物半導体は、ＩＩＩ　−
Ｖ族化合物半導体基板上に結晶成長し、・ていた。例え
ば、Ｚｎ５ｅはＧａＡｓ基板上に成長し、７ｎＳはＧａ
Ｐ基板上に成長していた。この理由は１ｎｓｅとＧａＡ
ｓとの格子不整が小さい、ＺｎＳとＧａＰとのＪ’ｌｌ
子不整が小さいこと、ＩＩＩ　−Ｖ族化合物基板が転位
が小さいこと、高品質であること、Ｓｉ、ＧｅなとのＩ
Ｖ族基板を用いた際に発生するアンチフＪ−，イズドメ
インの生成の問題がないことなどによる。

［発明が解決しようどする課題］ しかしながら、ＧａＡｓ基板−トのＺｎ５ｅ成長を例に
取って説明すると、ＧａＡｓ／Ｚｎ５ｅヘテロ界面での
相互拡散が著しく、ＺｎおよびＳｅは４００℃の成長温
度において、１時間のうちに約５００人もＧａＡｓ中に
拡散する。また、ＧａおよびＡｓは４００℃の成長温度
で１時間のうちに、約７０人もＺｎ５ｅ中に拡散する（
Ｎ。

にｏｂａｙａｓｈｉ、　Ｊｐｎｊ、＾ｐｐ１．Ｐｈｙｓ
、　、に投稿中）。このペテロ界面における相互拡散に
よフて、ＧａＡｓ基板上に形成した２ｎＳｅ層はアンド
ープであってもＧａとＡｓにより自動的にドープされて
しまう。

さらにまた、ＧａＡｓ基板に拡散したＩｎとＳｅにより
ＧａＡｓ基板のＺｎ５ｅ近傍のＧａＡｓの導電形および
抵抗率が変化する。従って、ＧａＡｓが基板上にＺｎ５
ｅのＰＮ接合を形成した場合、ＧａＡｓ基板とＺｎ５ｅ
ヘテロ界面との相互拡散による制御不可能な変成層が形
成サレ、２ｎＳｅのＰＮダイオードの特性を劣化させて
いた。また７、ｎＳｅ／ＧａＡｓ超格子、量子井戸構造
の作製はへテロ界面の相互拡散により不可能であった。

従って、本発明の目的はＩＩ−ＶＩ族／　ＩＩＩ　−Ｖ
族のへテロ構造において、原子の相互拡散を抑制し、特
性の優れたＰＮ接合ＩＩ　−ＶＩｌ族環導体装置特に急
峻な界面を持つＩＩ　−ＶＩ族／　ＩＩＩ　−Ｖ族超格
子、量子井戸構造を提供することにある。

［課題を解決するための手段Ｊ かかる目的を達成するために、本発明の第１の形態は、
ＩＩＩ　−Ｖ族化合物半導体基板に、ＩＩ　−ＩＶ族化
合物半導体層のＰＮ接合を形成した構造において、ＩＩ
Ｉ　−Ｖ族化合物半導体基板とＰ形またはＮ形ＩＩ　−
ＶＬ族化合物半導体層との間に、ＩＩＩ族原子がＡ１で
あるＩＩＩ　−Ｖ族化合物半導体層が挿入されているこ
とを特徴とする。

本発明の第２の形態は、ＩＩＩ　−Ｖ族化合物半導体層
とＴＩ　−ＶＩ族化合物半導体層とを交互に繰り返した
構造において、ＩＩＩ　−Ｖ族化合物半導体層とＩＩ　
−ＶＩ属化合物半導体層との間に、Ｔｌｌｌ原子が＋ｌ
であるＩＩＩ　−Ｖ族化合物半導体層が挿入されている
ことを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、例えばＺｎ５ｅ／ＡｆｌＡｓへテロ接
合で代表されるＩＩ　−ＶＩ族／Ａ１１−Ｖ族ヘテロ接
合による相互拡散は著しく少ない。この結果、Ｚｎ５ｅ
／ＧａＡｓヘテロ界面において物性の制御不可能な変成
層は形成されず、Ｚｎ５ｅ層へのＧａおよびＡｓのオー
トドーピングは著しく抑制される。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

実施例１ 第１図は本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図で
ある。第１図はｐ−ＧａＡｓ基板上にｐ−へ１＾Ｓ層を
形成し、その上にＺｎ５ｅのＰＮ接合を形成した例を示
したものである。

ｐ−ＧａＡＳ基板１（Ｚｎドープ量、１　ｘ　１０”ｃ
ｍ−’）上に厚ざ１０００人のｐ−ＡｆｉＡｓ層２（Ｚ
ｎドープ量、１ｘ１０”ｃｍ−３）順次厚さ５０００人
のｐ−Ｚｎ５ｅ層３（ＬｉあるいはＮドープ量、１　ｘ
　１０”ｃｍ−３）　、および厚さ５０００人のＮ−Ｚ
ｎ５ｅ層４（ｃｉあるいはＡＪＺドープ量、１　ｘ　１
０”ｃｍ−３）を形成して、Ｚｎ５ｅのＰＮ接合を形成
した。

実施例２ 第２図は本発明の半導体装置の他の実施例を示す断面図
である。

第２図はＮ−ＧａＡｓ基板上にＮ−ＡＪ：ｔＡｓ層を形
成し、その上にＺｎ５ｅのＰＮ接合を形成した例を示し
たものである。

Ｎ−ＧａＡｓ基板５（Ｓｉのドープ量、１　ｘ　１ｏ”
ｃｍ−３）上に厚さ１０００人のＮ−１Ａｓ層６（Ｓｅ
のドープ量、１　ｘ　１０′８ｃ「３）　、順次厚さ５
０００人のＮ−Ｚｎ５ｅ層７（ｃｉあるいはＡ１ドープ
量、Ｉ　Ｘ　１０”ｃｍ−ジ、および厚さ５０００人の
ｐ−Ｚｎ５ｅ層８（ＬｉあるいはＮドープ量、１　ｘ　
１０”ｃｍ−’）を形成して、Ｚｎ５ｅのＰＮ接合を形
成した。

上記の各実施例において、ＡｕＡｓはＧａＡｓよりも結
合エネルギーが約１ｅＶ程度強いために、＋ｌ原子ある
いはＡｓ原子は容易にＺｎ５ｅ層に拡散しないことが予
想される。実際、Ａ１１Ａｓ／ＧａＡｓヘテロ界面のＳ
ＩＭＳ分析、　ＡＥＳ分析により界面急峻性は分解能以
下であり、ＧａＡｓ／Ｚｎ５ｅど比Ｑ１ノ下へテロ界面
における構成原子の相互拡散性は著しく抑制さ１＋丁い
ることがわかった。

このことにより従来問題となっていたＺｎ５ｅ／ＧａＡ
ｓヘテロ界面の変成層は形成されず、Ｚｎ５ｅ層へのＧ
ａとＡｓのオートドーピングの問題が解決ざね、良好な
ＰＮ接合特性を示した。

実施例ユ 第３図は本発明の半導体装置のさらに別の実施例を示す
断面図である。ＩＩＩ　−Ｖ族化合物半導体ＧａＡｓ層
とＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層７ｎＳｅ層との間ＩｃＡ
ｎ　Ａｓ層を挟んだ例を示ず。ＧａＡｓ基板９上に厚さ
１０人のＡＱＡｓ層１０層厚０１００　人のＧａＡｓ層
１１、厚さ１０人のＡｆ２Ａｓ層１２、層上２厚８１０
０　人のＺｎ５ｅ層１′３を形成したｔ）のである。以
下は同様の構造を繰り返ｌノで積層する。

このような積層構造においては、従来問題となっている
Ｚｎ５ｅ／ＧａＡｓへ″ｊ′−ロ界面における構成原子
の相互拡散による超格子構造の破壊は観測されず、良好
な折子井戸発光が観察さシまた。

［発明の効果］ 以上説明１ノたよう６″、、本発明によれば、例えば７
、ｎＳｅ／ＡＪ２　Ａｓヘテロ接合で代表さ才′ｐる＋
ｉ　−ｖｉ族／Ａｊ２−Ｖ族ヘテロ接合による相互拡散
は著しく少ない、この結果、Ｚｎ５ｅ／ＧａＡｓヘテロ
界面において物性の制御不可能な変成層は形成されず、
Ｚｎ５ｅ層へのＧａおよびＡｓのオートドーピングは著
しく抑ル１さ、ｌする。

従って、ＰＮ接合を用いた可視光発光ダイオードの特性
は向上ｌ・、急峻な界面性を要求するＺｎ５ｅ／　Ａ　
ｆｔ　Ａｓ層　ＧａＡｓ超格子、量子井戸構造の実現が
可能どなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の他の実施例を示す断面図、第３図は本発明のさらに
他の実施例を示す断面図である。 １・・・ｐ−ＧａＡＳ基板、 ２・・・ｐ−ＡＪ２Ａｓ層、 ３　＝ｊｐ−４ｎＳｅ層、 ４−−−Ｎ−ＺｎＳｅ層、 ５−　Ｎ−ＧａＡｓ基板、 ６・・・Ｎ−ＡρＡｓ層、 ７　・−Ｎ−１ｎｓｅ層。 ８・・・ｐ−１ｎＳｅ層。 り　　＝−Ｇ　ａＡ　ｓ　ｊ、％　＠ｉ　、１０−−−
　　ＡｆＩＡｓ層、 １１＝Ｇａ八ｓｌ’５． １２・・・　ＡＱＡｓ層、 １３−−−ＺｎＳｅ層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）III−Ｖ族化合物半導体基板に、II−IV族化合物半
   導体層のＰＮ接合を形成した構造において、III−Ｖ族
   化合物半導体基板とＰ形またはＮ形II−VI族化合物半導
   体層との間に、III族原子がＡｌであるIII−Ｖ族化合物
   半導体層が挿入されていることを特徴とする半導体装置
   。 ２）III−Ｖ族化合物半導体層とII−VI族化合物半導体
   層とを交互に繰り返した構造において、III−Ｖ族化合
   物半導体層とII−VI属化合物半導体層との間に、III族
   原子がＡｌであるIII−Ｖ族化合物半導体層が挿入され
   ていることを特徴とする半導体装置。