JPH01105527A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH01105527A JPH01105527A JP62262325A JP26232587A JPH01105527A JP H01105527 A JPH01105527 A JP H01105527A JP 62262325 A JP62262325 A JP 62262325A JP 26232587 A JP26232587 A JP 26232587A JP H01105527 A JPH01105527 A JP H01105527A
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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
本発明はＳｉ基板の主面上に化合物半導体をエピタキシ
ャル成長させて形成した半導体装置に関する。 特に、Ｓｉ基板の主面上にＧａＰを成長させることによ
り逆位相領域（アンチフェイズドメイン）の発生を抑制
すると共に、化合物半導体とＧａＰとの混晶とＧａＰの
超格子及び前記混晶と前記化合物半導体の超格子を介在
させることによりＳｉと化合物半導体の格子不整合を緩
和し、格子欠陥を少なくして素子特性を向上させた化合
物半導体装置に関する。
ャル成長させて形成した半導体装置に関する。 特に、Ｓｉ基板の主面上にＧａＰを成長させることによ
り逆位相領域（アンチフェイズドメイン）の発生を抑制
すると共に、化合物半導体とＧａＰとの混晶とＧａＰの
超格子及び前記混晶と前記化合物半導体の超格子を介在
させることによりＳｉと化合物半導体の格子不整合を緩
和し、格子欠陥を少なくして素子特性を向上させた化合
物半導体装置に関する。
最近、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）や分子
線エピタ、キシー法（ＭＢＢ法）により、Ｓｉ基板上に
始めに低温でＧａＡｓを薄く成長させた後高温でＧａＡ
ｓを成長させて商品、質のＧａＡｓ層を成長させること
が試みられ、発光ダイオード（ＬＥＤ ）やレーザダイ
オード（ＬＤ）等が試作されている。 これにより、５ｉＩＣとＧａＡｓの半導体素子をモノリ
シックに集積した光電子集積回路（０［１１Ｃ）等への
展開の可能性が大きく期待されるようになった。 一鉛、化合物半導体は様々な元素の組み合せにより、バ
ンドギャップを広範囲に変えることが可能であり、それ
により作成される半導体素子も多岐に渡る。 そこで、Ｓｉ基板上に各種の化合物半導体を高品質にエ
ピタキシャル成長できれば、Ｓｉと化合物半導体との様
々なモノリシックハイブリッドデバイスが実現可能とな
る。
線エピタ、キシー法（ＭＢＢ法）により、Ｓｉ基板上に
始めに低温でＧａＡｓを薄く成長させた後高温でＧａＡ
ｓを成長させて商品、質のＧａＡｓ層を成長させること
が試みられ、発光ダイオード（ＬＥＤ ）やレーザダイ
オード（ＬＤ）等が試作されている。 これにより、５ｉＩＣとＧａＡｓの半導体素子をモノリ
シックに集積した光電子集積回路（０［１１Ｃ）等への
展開の可能性が大きく期待されるようになった。 一鉛、化合物半導体は様々な元素の組み合せにより、バ
ンドギャップを広範囲に変えることが可能であり、それ
により作成される半導体素子も多岐に渡る。 そこで、Ｓｉ基板上に各種の化合物半導体を高品質にエ
ピタキシャル成長できれば、Ｓｉと化合物半導体との様
々なモノリシックハイブリッドデバイスが実現可能とな
る。
しかし、−船釣に、化合物半導体２Ｓｉとの格子定数の
不整合率は、化合物半導体として一般的なＧａＡｓとＳ
ｉとの格子定数の不整合率４．１％よりも大きい。この
ため、従来技術では特に大きな格子定数の不整合率を有
する化合物半導体をＳｉ基板上に高品質に成長させるこ
とは困難であった。 即ち、大きな格子不整合のため、化合物半導体層内のミ
スフィツト転位の発生やＳｉ基板上に化合物半導体を成
長させることによる逆位相領域の発生が避けられなかっ
た。 上記問題点があるため、現実では、Ｓｉ基板上に任意の
化合物半導体を結晶成長させて、その化合物半導体を能
動層とする半導体装置を作成できなかった。 本発明は、上記の問題点を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、シリコン基板上に能
動層とじての高品質な化合物半導体を成長させることに
より、上記化合物半導体の望ましい特性を用いた半導体
装置を提供することである。
不整合率は、化合物半導体として一般的なＧａＡｓとＳ
ｉとの格子定数の不整合率４．１％よりも大きい。この
ため、従来技術では特に大きな格子定数の不整合率を有
する化合物半導体をＳｉ基板上に高品質に成長させるこ
とは困難であった。 即ち、大きな格子不整合のため、化合物半導体層内のミ
スフィツト転位の発生やＳｉ基板上に化合物半導体を成
長させることによる逆位相領域の発生が避けられなかっ
た。 上記問題点があるため、現実では、Ｓｉ基板上に任意の
化合物半導体を結晶成長させて、その化合物半導体を能
動層とする半導体装置を作成できなかった。 本発明は、上記の問題点を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、シリコン基板上に能
動層とじての高品質な化合物半導体を成長させることに
より、上記化合物半導体の望ましい特性を用いた半導体
装置を提供することである。
【問題点を解決するための手段】
上記問題点を解決するための発明の構成は、シリコン単
結晶基板と、前記シリコン単結晶基板の主面上にエピタ
キシャル成長させたＧａＰから成る第１中間層と、前記
第１中間層の上にエピタキシャル成長させた閃亜鉛鉱形
結晶構造を持つ化合物半導体とＧａＰとの混晶とＧａＰ
の超格子から成る第２中間層と、前記第２中間層の上に
エピタキシャル成長させた前記混晶と閃亜鉛鉱形結晶構
造を持つ前記化合物半導体の超格子から成る第３中間層
と、前記第３中間層の上にエピタキシャル成長させた閃
亜鉛鉱形結晶構造を持つ前記化合物半導体から成る基底
層とから成ることを特徴としている。 上記混晶閃亜鉛鉱形結晶構造を持つ前記化合物半導体及
びその化合物半導体とＧａＰとの混晶は、例えば、Ｉｎ
Ｐ 、Ｇａ１ｎＰ： ＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ；Ｇａ
Ｓｂ、ＧａＳｂＰである。 又、化合物半導体としては、その他■−ｖ族元素の２元
、３元又は４元の化合物半導体でも良い。 例えば、その化合物半導体及びその化合物半導体とＧａ
Ｐとの混晶の組合せとして、ＧａＡｓＰ 、ＧａＡｓＰ
；’ＧａＡｌＡｓ、 ＧａＡＩＡｓＰ；ＩｎＧａＡｓ、
［ｎＧａＡｓＰ； ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＰ；
ＧａＡｓＳｂ、ＧａＡｓ５ｂＰ； ＧａＮ、ＧａＮＰ
が考えられる。 又、前記シリコン単結晶基板の主面の面方位を、（１０
０）面に対し０〜１０°の範囲とすることにより良質の
化合物半導体をエピタキシャル成長させることができた
。 又、前記シリコン単結晶基板をＰｌｌ３（ホスフィン）
又はＰＨ３を含むガス気流中で加熱した後、６ａＰをエ
ピタキシャル成長させることにより、・シリコン単結晶
基板の主面上の第１原子層をＰで形成することにより、
更に、良質の化合物半導体をエピタキシャル成長させる
ことができた。
結晶基板と、前記シリコン単結晶基板の主面上にエピタ
キシャル成長させたＧａＰから成る第１中間層と、前記
第１中間層の上にエピタキシャル成長させた閃亜鉛鉱形
結晶構造を持つ化合物半導体とＧａＰとの混晶とＧａＰ
の超格子から成る第２中間層と、前記第２中間層の上に
エピタキシャル成長させた前記混晶と閃亜鉛鉱形結晶構
造を持つ前記化合物半導体の超格子から成る第３中間層
と、前記第３中間層の上にエピタキシャル成長させた閃
亜鉛鉱形結晶構造を持つ前記化合物半導体から成る基底
層とから成ることを特徴としている。 上記混晶閃亜鉛鉱形結晶構造を持つ前記化合物半導体及
びその化合物半導体とＧａＰとの混晶は、例えば、Ｉｎ
Ｐ 、Ｇａ１ｎＰ： ＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ；Ｇａ
Ｓｂ、ＧａＳｂＰである。 又、化合物半導体としては、その他■−ｖ族元素の２元
、３元又は４元の化合物半導体でも良い。 例えば、その化合物半導体及びその化合物半導体とＧａ
Ｐとの混晶の組合せとして、ＧａＡｓＰ 、ＧａＡｓＰ
；’ＧａＡｌＡｓ、 ＧａＡＩＡｓＰ；ＩｎＧａＡｓ、
［ｎＧａＡｓＰ； ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＰ；
ＧａＡｓＳｂ、ＧａＡｓ５ｂＰ； ＧａＮ、ＧａＮＰ
が考えられる。 又、前記シリコン単結晶基板の主面の面方位を、（１０
０）面に対し０〜１０°の範囲とすることにより良質の
化合物半導体をエピタキシャル成長させることができた
。 又、前記シリコン単結晶基板をＰｌｌ３（ホスフィン）
又はＰＨ３を含むガス気流中で加熱した後、６ａＰをエ
ピタキシャル成長させることにより、・シリコン単結晶
基板の主面上の第１原子層をＰで形成することにより、
更に、良質の化合物半導体をエピタキシャル成長させる
ことができた。
本発明の半導体装置は、シリコン単結晶基板の主面上に
ＧａＰから成る第１中間層と、閃亜鉛鉱形結晶構造を持
つ化合物半導体とＧａＰとの混晶とＧａＰの超格子から
成る第２中間層と、前記混晶と閃亜鉛鉱形結晶構造を持
つ前記化合物半導体の超格子から成る第３中間層とを順
次形成しているので、前記第３中間層の上に形成される
基底層及びその他の能動層の化合物半導体の結晶性を向
上させることができた。 従って、化合物半導体の望ましい特性を利用した各種の
化合物半導体Ｏｎシリコン型の半導体装置の実現が可能
となった。
ＧａＰから成る第１中間層と、閃亜鉛鉱形結晶構造を持
つ化合物半導体とＧａＰとの混晶とＧａＰの超格子から
成る第２中間層と、前記混晶と閃亜鉛鉱形結晶構造を持
つ前記化合物半導体の超格子から成る第３中間層とを順
次形成しているので、前記第３中間層の上に形成される
基底層及びその他の能動層の化合物半導体の結晶性を向
上させることができた。 従って、化合物半導体の望ましい特性を利用した各種の
化合物半導体Ｏｎシリコン型の半導体装置の実現が可能
となった。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
’Ｊｌ実施例
本実施例は発光ダイオードに関するものである。
第１図に於いて、１０は主面が［１００層方位に対して
オフ角２度で傾斜しているｎ型のシリコン単結晶基板で
ある。２０は中間層で、そのうち２１は、ｎ−ＧａＰの
単層から成る第１中間層、２２はＧａＰと混晶比０，５
のＩｎｏ、 ５Ｇａｏ、 ｓｒとの５層の超格子から成
る第２中間層、２３−は混晶比０．５の１ｎｏ、ｓＧａ
、、 ｓＰと１ｎＰの５層の超格子から成る第３中間層
である。 又、３０は発光ダイオード素子部で、そのうち３１はｎ
−１ｎＰから成るクラッド層でこの層が発光ダイオード
素子部の基底層を構成している。又、３２はｎ−１ｎＧ
ａＡｓＰから成る活性層、３３はＰ−１ｎＰから成るク
ラフト層、３４１ｔＰ−ＩｎＧａＡｓＰから成るコンタ
クト層である。 又、４１はＡ１から成るｎ型電極であり、４２はＡｕ−
Ｚｎから成るｐ型電極である。 尚、上記のｎ型のシリコン単結晶基板１ｏは厚さ３００
１ｍでエピタキシャル成長させた後は研磨により５層ｍ
となっている。第１中間Ｆｊ２１の厚さは５００ＡＳ第
２中間層２２の厚さは０．１μｓで、ＧａＰの１層が１
０ＯＡ 、 Ｉ ｎｏ４Ｇａｏ、 ５Ｐ０１層が１００
Ａである。第３中間層２３の総合の厚さ、各１層の厚さ
は第２中間層２２と同じである。クラッド層３１は厚さ
２７ｍ、活性層３２は厚さｏ、ｓ、ｎ、クラッド層３３
は厚さ２瀾、コンタクト層３４は厚さ０゜ｌｌｌＩｎで
ある。 上記構成の発光ダイオードは次のようにして製造された
。 ｎ型のシリコン単結晶基板１０をフッ化水素酸でエツチ
ングした後洗浄し乾燥した。次に、そのｎ型のシリコン
単結晶基板１０を有機金属熱分解気相成長法炉内にセッ
トし、Ｐｌｌ３を含む１１．気流中で１０００℃で１０
分間アニールした。これにより、シリコン単結晶基板１
０の主面の第１原子層をＰとすることができた。 又、原料ガスにはトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＬ）ｓ
）、トリメチルインジウム（Ｉ ｎ’ （Ｃｌｌ ａ）
３） 、水素ベース・１０％ホスフィン（ＰＨａ）、
水素ベース１０％アルシン（Ａｓｌｌｓ）が用いられた
。そして、ｐ型、ｎ型のドーパントには、それぞれジエ
チル亜鉛（（ＣＩ１２Ｈ５） ＊Ｚｎ）、水素ベース１
１００ｐｐセレン化水素（Ｈｉｓｓ）を用いた。 その後、９００℃でＧａＰをエピタキシャル成長させて
第１中間層２１を形成した。次に、８００℃で超格子の
第２中間層２２及び第３中間層２３をエピタキシャル成
長させた。次に、成長温度を８００℃に保持して、順次
、クラッド層３１、活性層３２、クラッドＦＪ３３、コ
ンタクト層３４を形成した。 その後、上記のようにして結晶成長された結晶体を取り
出し、コンタクト層３４の上にＡｕ−Ｚｎを１５０ ｔ
ｍφに蒸着してＰ型電極４２を形成し、反対側のｎ型シ
リコン単結晶基板１０の上にＡ１を蒸着してｎ型電極４
１を形成した。 このようにして作成された発光ダイオードは第２図に示
す波長特性のものが得られた。 ′Ｍ２実施例 本実施例はホール素子に関するものである。 第３図に於いて、１０は第１実施例と同様に主面が（１
００）方位に対してオフ角２度で傾斜しているｎ型のシ
リコン単結晶基板である。２０は中間層で、そのうち２
１はノンドープＧａＰの単層から成る第１中間層、２４
はＧａＰと混晶比０．５のＩｎ６、ｓ Ｇａｏ、５ＡＳ
ｏ−ｓＰｏ、ｓの５層の超格から成る第２中間層、２５
は混晶比０．５のＩｎｏ、 ５Ｇａｏ、 ５Ａｓａ、
ｓＰ ｏ、 ｓとＩｎＡｓの５層の超格子から成る第３
中間層である。 又、５１はｎ −ｊｎＡｓから成る能動層であり、この
層が基底層となる。又、５２ ａ、 ５２ ｂ、 ５２
Ｃ，５２ｄはＡｕ−Ｇｅから成る電極である。 尚、上記のｎ型のシリコン単結晶基板１０は厚さ３００
μｓである。第１中間層２１の厚さは５００人、第２中
間層２４の厚さは総合で０．１’７ｓで、ＧａＰの１層
が１００人、Ｉｎｎ、 ５Ｇａｏ、 ５ＡＳｏ、 ｓＰ
ｏ、 ｓの１層が１００人である。第３中間層２５の総
合の厚さは０．１２５７ｓで、Ｉｎｏ、 ５Ｇａｏ、
５Ａｓｏ、 ｓＰ、。、、の１層が１００人、ＩｎＡｓ
の１層の厚さが１５０Ａである。ｎ−１ｎＡｓから成る
能動層５１の厚さはＩＪｊｍである。 上記構成のホール素子は第１実施例と同様にして製造さ
れた。 即ち、ｎ型のシリコン単結晶基板１ｏを有機金属熱分解
気相成長法炉内にセットし、ＰＨ３を含むＨ２気流中で
１０００℃で１０分間アニールした。これにより、シリ
コン単結晶基板１０の主面の第１原子層をＰとした。 又、原料ガスにはトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＩ−）
３）。 トリメチルインジウム（Ｉｎ（Ｃ１ｌａＬ）、水素ベー
ス１０％ホスフィン（Ｐｌ！、）、水素ベース１０％ア
ルシン（Ａｓ １１３ ）が用いられた。そして、又ｐ
型、ｎ型のドーパントには、それぞれジエチル亜鉛（（
Ｃ１１，Ｈｓ） １Ｚｎ）。 水素ベース１１００ｐｐセレン化水素（ＩＩｉＳｅ）を
用いた。 成長温度はＧａＰが９００℃であり、第２中間層２４、
第３中１’Ｉｉ層２５、−能動層５１が８００℃である
。 そして、Ａｕ＝Ｇｅから成る電極５２ａ、５２ｂ。 ５２ｃ、５２ｄを第４図に示すように形成してホール素
子が作成された。 このホール素子の印加電圧５ｖ時における検出特性は、
第５図に示す特性となった。 第３実施例 本実施例は赤外線検出器に関するものである。 第６図に於いて、１０は第１実施例と同様に主面が〔１
００〕方位に対してオフ角２度で傾斜しているｎ型のシ
リコン単結晶基板である。２０は中間層で、そのうち２
１はｎ−ＧａＰの単層から成る５層１中間層、２６はＧ
ａＰと混晶比０．５のＧａｏ、 ｓｓｌ］ｏ、 Ｓｐの
５層の超格子から成る第２中間層、２６は混晶比０．５
のＧａｏ、 ５Ｓｂｏ、 ｓＰとＧａＳｂの５層の弊格
子がら戊る第３中間層である。 又、６１はｎ−ＧａＳｂから成る能動層、６２はｐ−Ｇ
ａ５ｂから成る能動層でありこの層が基底層となる。 又、６３ａはＡｕ−Ｚｎから成る。電極であり、６３ｂ
はＡＩから成る電極である。 第１中間層２１の厚さは５００１人、第２中間層２０の
厚さは総合で０．１屑で、ＧａＰの１層が１００人、Ｇ
ａ０．５ｓｈｏ、 ｓＰ−の１層が１００八である。第
３中間層２５の総合の厚さは０．１２５−で、Ｇａｓ、
５ｓｂＯ−、ｓＰの１層が１００ ＡＳＧａｓｈの１
層の厚さが１５０八である。 又、ｎ−ＧａＳｂから成る能動層６１の厚さは２μｓで
あり、Ｐ−ＧａＳｂから成る能動層６２の厚さは１μｓ
である。 上記構成の赤外線検出器は′ｉ４１実施例と同様にして
製造された。 即ち、シリコン基板１００表面の第１原子層をＰとする
ため、シリコン基板１０をＰＨ，を含む■２気流中で１
０００℃で１０分間アニールした。又、゛原料ガスには
、トリメチルガリウム（Ｇａ（Ｃ１ｌｓ）ｓ）、）リメ
チルアルチモン（（ＣＩ！３）３Ｓｂ）、水素ペース１
０％ホスフィン（ｐＨａ）、が用いられた。そして、ｐ
型、ｎ型のドーパントには、それぞれ、ジエチル亜鉛（
（ＣＩ＋２１１５） ２Ｚｎ）、水素ベース１１００ｐ
ｐのセレン化水素（ＩＩ２Ｓｅ）を用いた。成長温度は
ＧａＰが９００℃でその他の層が８００℃である。 上記の方法で製造された赤外線検出器の分光感度特性は
第７図に示すものとなったー。 本発明は、上記実施例の半導体装置の他、ＦＢＴ。 発光及び受光素子、信号処理回路、Ｓｉに形成された信
号処理回路と化合物半導体に形成された半導体素子との
複合ＩＣ等に応用できる。
オフ角２度で傾斜しているｎ型のシリコン単結晶基板で
ある。２０は中間層で、そのうち２１は、ｎ−ＧａＰの
単層から成る第１中間層、２２はＧａＰと混晶比０，５
のＩｎｏ、 ５Ｇａｏ、 ｓｒとの５層の超格子から成
る第２中間層、２３−は混晶比０．５の１ｎｏ、ｓＧａ
、、 ｓＰと１ｎＰの５層の超格子から成る第３中間層
である。 又、３０は発光ダイオード素子部で、そのうち３１はｎ
−１ｎＰから成るクラッド層でこの層が発光ダイオード
素子部の基底層を構成している。又、３２はｎ−１ｎＧ
ａＡｓＰから成る活性層、３３はＰ−１ｎＰから成るク
ラフト層、３４１ｔＰ−ＩｎＧａＡｓＰから成るコンタ
クト層である。 又、４１はＡ１から成るｎ型電極であり、４２はＡｕ−
Ｚｎから成るｐ型電極である。 尚、上記のｎ型のシリコン単結晶基板１ｏは厚さ３００
１ｍでエピタキシャル成長させた後は研磨により５層ｍ
となっている。第１中間Ｆｊ２１の厚さは５００ＡＳ第
２中間層２２の厚さは０．１μｓで、ＧａＰの１層が１
０ＯＡ 、 Ｉ ｎｏ４Ｇａｏ、 ５Ｐ０１層が１００
Ａである。第３中間層２３の総合の厚さ、各１層の厚さ
は第２中間層２２と同じである。クラッド層３１は厚さ
２７ｍ、活性層３２は厚さｏ、ｓ、ｎ、クラッド層３３
は厚さ２瀾、コンタクト層３４は厚さ０゜ｌｌｌＩｎで
ある。 上記構成の発光ダイオードは次のようにして製造された
。 ｎ型のシリコン単結晶基板１０をフッ化水素酸でエツチ
ングした後洗浄し乾燥した。次に、そのｎ型のシリコン
単結晶基板１０を有機金属熱分解気相成長法炉内にセッ
トし、Ｐｌｌ３を含む１１．気流中で１０００℃で１０
分間アニールした。これにより、シリコン単結晶基板１
０の主面の第１原子層をＰとすることができた。 又、原料ガスにはトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＬ）ｓ
）、トリメチルインジウム（Ｉ ｎ’ （Ｃｌｌ ａ）
３） 、水素ベース・１０％ホスフィン（ＰＨａ）、
水素ベース１０％アルシン（Ａｓｌｌｓ）が用いられた
。そして、ｐ型、ｎ型のドーパントには、それぞれジエ
チル亜鉛（（ＣＩ１２Ｈ５） ＊Ｚｎ）、水素ベース１
１００ｐｐセレン化水素（Ｈｉｓｓ）を用いた。 その後、９００℃でＧａＰをエピタキシャル成長させて
第１中間層２１を形成した。次に、８００℃で超格子の
第２中間層２２及び第３中間層２３をエピタキシャル成
長させた。次に、成長温度を８００℃に保持して、順次
、クラッド層３１、活性層３２、クラッドＦＪ３３、コ
ンタクト層３４を形成した。 その後、上記のようにして結晶成長された結晶体を取り
出し、コンタクト層３４の上にＡｕ−Ｚｎを１５０ ｔ
ｍφに蒸着してＰ型電極４２を形成し、反対側のｎ型シ
リコン単結晶基板１０の上にＡ１を蒸着してｎ型電極４
１を形成した。 このようにして作成された発光ダイオードは第２図に示
す波長特性のものが得られた。 ′Ｍ２実施例 本実施例はホール素子に関するものである。 第３図に於いて、１０は第１実施例と同様に主面が（１
００）方位に対してオフ角２度で傾斜しているｎ型のシ
リコン単結晶基板である。２０は中間層で、そのうち２
１はノンドープＧａＰの単層から成る第１中間層、２４
はＧａＰと混晶比０．５のＩｎ６、ｓ Ｇａｏ、５ＡＳ
ｏ−ｓＰｏ、ｓの５層の超格から成る第２中間層、２５
は混晶比０．５のＩｎｏ、 ５Ｇａｏ、 ５Ａｓａ、
ｓＰ ｏ、 ｓとＩｎＡｓの５層の超格子から成る第３
中間層である。 又、５１はｎ −ｊｎＡｓから成る能動層であり、この
層が基底層となる。又、５２ ａ、 ５２ ｂ、 ５２
Ｃ，５２ｄはＡｕ−Ｇｅから成る電極である。 尚、上記のｎ型のシリコン単結晶基板１０は厚さ３００
μｓである。第１中間層２１の厚さは５００人、第２中
間層２４の厚さは総合で０．１’７ｓで、ＧａＰの１層
が１００人、Ｉｎｎ、 ５Ｇａｏ、 ５ＡＳｏ、 ｓＰ
ｏ、 ｓの１層が１００人である。第３中間層２５の総
合の厚さは０．１２５７ｓで、Ｉｎｏ、 ５Ｇａｏ、
５Ａｓｏ、 ｓＰ、。、、の１層が１００人、ＩｎＡｓ
の１層の厚さが１５０Ａである。ｎ−１ｎＡｓから成る
能動層５１の厚さはＩＪｊｍである。 上記構成のホール素子は第１実施例と同様にして製造さ
れた。 即ち、ｎ型のシリコン単結晶基板１ｏを有機金属熱分解
気相成長法炉内にセットし、ＰＨ３を含むＨ２気流中で
１０００℃で１０分間アニールした。これにより、シリ
コン単結晶基板１０の主面の第１原子層をＰとした。 又、原料ガスにはトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＩ−）
３）。 トリメチルインジウム（Ｉｎ（Ｃ１ｌａＬ）、水素ベー
ス１０％ホスフィン（Ｐｌ！、）、水素ベース１０％ア
ルシン（Ａｓ １１３ ）が用いられた。そして、又ｐ
型、ｎ型のドーパントには、それぞれジエチル亜鉛（（
Ｃ１１，Ｈｓ） １Ｚｎ）。 水素ベース１１００ｐｐセレン化水素（ＩＩｉＳｅ）を
用いた。 成長温度はＧａＰが９００℃であり、第２中間層２４、
第３中１’Ｉｉ層２５、−能動層５１が８００℃である
。 そして、Ａｕ＝Ｇｅから成る電極５２ａ、５２ｂ。 ５２ｃ、５２ｄを第４図に示すように形成してホール素
子が作成された。 このホール素子の印加電圧５ｖ時における検出特性は、
第５図に示す特性となった。 第３実施例 本実施例は赤外線検出器に関するものである。 第６図に於いて、１０は第１実施例と同様に主面が〔１
００〕方位に対してオフ角２度で傾斜しているｎ型のシ
リコン単結晶基板である。２０は中間層で、そのうち２
１はｎ−ＧａＰの単層から成る５層１中間層、２６はＧ
ａＰと混晶比０．５のＧａｏ、 ｓｓｌ］ｏ、 Ｓｐの
５層の超格子から成る第２中間層、２６は混晶比０．５
のＧａｏ、 ５Ｓｂｏ、 ｓＰとＧａＳｂの５層の弊格
子がら戊る第３中間層である。 又、６１はｎ−ＧａＳｂから成る能動層、６２はｐ−Ｇ
ａ５ｂから成る能動層でありこの層が基底層となる。 又、６３ａはＡｕ−Ｚｎから成る。電極であり、６３ｂ
はＡＩから成る電極である。 第１中間層２１の厚さは５００１人、第２中間層２０の
厚さは総合で０．１屑で、ＧａＰの１層が１００人、Ｇ
ａ０．５ｓｈｏ、 ｓＰ−の１層が１００八である。第
３中間層２５の総合の厚さは０．１２５−で、Ｇａｓ、
５ｓｂＯ−、ｓＰの１層が１００ ＡＳＧａｓｈの１
層の厚さが１５０八である。 又、ｎ−ＧａＳｂから成る能動層６１の厚さは２μｓで
あり、Ｐ−ＧａＳｂから成る能動層６２の厚さは１μｓ
である。 上記構成の赤外線検出器は′ｉ４１実施例と同様にして
製造された。 即ち、シリコン基板１００表面の第１原子層をＰとする
ため、シリコン基板１０をＰＨ，を含む■２気流中で１
０００℃で１０分間アニールした。又、゛原料ガスには
、トリメチルガリウム（Ｇａ（Ｃ１ｌｓ）ｓ）、）リメ
チルアルチモン（（ＣＩ！３）３Ｓｂ）、水素ペース１
０％ホスフィン（ｐＨａ）、が用いられた。そして、ｐ
型、ｎ型のドーパントには、それぞれ、ジエチル亜鉛（
（ＣＩ＋２１１５） ２Ｚｎ）、水素ベース１１００ｐ
ｐのセレン化水素（ＩＩ２Ｓｅ）を用いた。成長温度は
ＧａＰが９００℃でその他の層が８００℃である。 上記の方法で製造された赤外線検出器の分光感度特性は
第７図に示すものとなったー。 本発明は、上記実施例の半導体装置の他、ＦＢＴ。 発光及び受光素子、信号処理回路、Ｓｉに形成された信
号処理回路と化合物半導体に形成された半導体素子との
複合ＩＣ等に応用できる。
第１図は本発明の具体的な一実施例に係る発光ダイオー
ドの構成を示した断面図。第２図はその発光ダイオード
の発光波長特性を示した特性図。 第３図は本発明の具体的な一実施例に係るホール素子の
構成を示した断面図。第４図はそのホール素子の平面図
。！５図はそのホール素子の検出電圧と外部磁界との関
係を示した特性図。第６図は本発明の具体的な一実施例
に係る赤外線検出器の構成を示した断面図。第７図はそ
の赤外線検出器の分光感度特性を示した特性図である。 １０・・・・シリコン単結晶基板 ２０−・・・中間層
２１・・・・第１中間層 ２２．２４．２６−・第２中
間層 ２３．２５．２７・・・・第３中間層 ３１，５
１．６１・・・基底層 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 同 名古屋工業大学長
ドの構成を示した断面図。第２図はその発光ダイオード
の発光波長特性を示した特性図。 第３図は本発明の具体的な一実施例に係るホール素子の
構成を示した断面図。第４図はそのホール素子の平面図
。！５図はそのホール素子の検出電圧と外部磁界との関
係を示した特性図。第６図は本発明の具体的な一実施例
に係る赤外線検出器の構成を示した断面図。第７図はそ
の赤外線検出器の分光感度特性を示した特性図である。 １０・・・・シリコン単結晶基板 ２０−・・・中間層
２１・・・・第１中間層 ２２．２４．２６−・第２中
間層 ２３．２５．２７・・・・第３中間層 ３１，５
１．６１・・・基底層 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 同 名古屋工業大学長
Claims (11)
- （１）シリコン単結晶基板と、 前記シリコン単結晶基板の主面上にエピタキシャル成長
させたＧａＰから成る第１中間層と、前記第１中間層の
上にエピタキシャル成長させた閃亜鉛鉱形結晶構造を持
つ化合物半導体とＧａＰとの混晶とＧａＰの超格子から
成る第２中間層と、前記第２中間層の上にエピタキシャ
ル成長させた前記混晶と閃亜鉛鉱形結晶構造を持つ前記
化合物半導体の超格子から成る第３中間層と、 前記第３中間層の上にエピタキシャル成長させた閃亜鉛
鉱形結晶構造を持つ前記化合物半導体から成る基底層と から成る半導体装置。 - （２）閃亜鉛鉱形結晶構造を持つ前記化合物半導体はＩ
ｎＰであり、前記混晶はＧａＩｎＰであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 - （３）閃亜鉛鉱形結晶構造を持つ前記化合物半導体はＩ
ｎＡｓであり、前記混晶はＧａＩｎＡｓＰであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 - （４）閃亜鉛鉱形結晶構造を持つ前記化合物半導体はＧ
ａＳｂであり、前記混晶はＧａＳｂＰであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 - （５）閃亜鉛鉱形結晶構造を持つ前記化合物半導体はI
II−Ｖ族元素の２、３又は４元から成る化合物半導体で
あり、前記混晶はその化合物半導体とＧａＰとの混晶で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
体装置。 - （６）閃亜鉛鉱形結晶構造を持つ前記化合物半導体はＩ
ｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂのうち少なくとも２種以上の
混晶から成る化合物半導体であり、前記混晶はその化合
物半導体とＧａＰとの混晶であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の半導体装置。 - （７）閃亜鉛鉱形結晶構造を持つ前記化合物半導体はI
I−VI族元素の２、３又は４元から成る化合物半導体で
あり、前記混晶はその化合物半導体とＧａＰとの混晶で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
体装置。 - （８）前記シリコン単結晶基板の主面の面方位は、（１
００）面に対し０〜１０゜の範囲に存在することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 - （９）前記シリコン単結晶基板上に前記第１中間層のＧ
ａＰをエピタキシャル成長するに先立ち、前記シリコン
単結晶基板の主面上の第１原子層をＰ（燐）で形成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装
置。 - （１０）前記シリコン単結晶基板上に前記第１中間層の
ＧａＰをエピタキシャル成長するに先立ち、前記シリコ
ン単結晶基板はＰＨ＿３（ホスフィン）又はＰＨ＿３を
含むガス気流中で加熱されることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の半導体装置。 - （１１）前記エピタキシャル成長の方法は有機金属化学
気相成長法であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26232587A JPH0654761B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26232587A JPH0654761B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01105527A true JPH01105527A (ja) | 1989-04-24 |
| JPH0654761B2 JPH0654761B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=17374203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26232587A Expired - Lifetime JPH0654761B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654761B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014526145A (ja) * | 2011-07-12 | 2014-10-02 | エヌアーエスペー スリー／ヴィー ゲーエムベーハー | モノリシック集積半導体構造 |
-
1987
- 1987-10-16 JP JP26232587A patent/JPH0654761B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014526145A (ja) * | 2011-07-12 | 2014-10-02 | エヌアーエスペー スリー／ヴィー ゲーエムベーハー | モノリシック集積半導体構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0654761B2 (ja) | 1994-07-20 |
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