JPH0476202B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0476202B2 JPH0476202B2 JP58170746A JP17074683A JPH0476202B2 JP H0476202 B2 JPH0476202 B2 JP H0476202B2 JP 58170746 A JP58170746 A JP 58170746A JP 17074683 A JP17074683 A JP 17074683A JP H0476202 B2 JPH0476202 B2 JP H0476202B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composition
- thickness
- mixed crystal
- lattice
- compound semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3418—Phosphides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/22—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using physical deposition, e.g. vacuum deposition or sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3421—Arsenides
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は化合物半導体材料に関する。−族
化合物半導体の４元混晶は、その組成比を適当に
設定することにより、ある範囲内で格子定数およ
びエネルギーギヤツプを、それぞれ独立に設定で
きるために、格子整合へテロ接合を形成するため
の材料として利用価値が高い。例えば、InPに格
子整合するIn1-xGaxP1-yAsy（０＜ｘ，ｙ＜１）は
半導体レーザの活性領域となる材料として利用さ
れる。
化合物半導体の４元混晶は、その組成比を適当に
設定することにより、ある範囲内で格子定数およ
びエネルギーギヤツプを、それぞれ独立に設定で
きるために、格子整合へテロ接合を形成するため
の材料として利用価値が高い。例えば、InPに格
子整合するIn1-xGaxP1-yAsy（０＜ｘ，ｙ＜１）は
半導体レーザの活性領域となる材料として利用さ
れる。
一方、半導体単結晶のエピタキシヤル成長方法
として分子線エピタキシー法は、組成変化の急峻
な界面が得られ従つてまた数10Å程度の厚さの超
薄膜の成長が可能な方法として高度の機能を有す
る半導体デバイスを作製するために不可欠であ
る。しかし、上記の４元混晶材料および成長方法
の両者の長所を、ともに生かして利用するには、
従来以下に述べるような技術上の困難があつた。
として分子線エピタキシー法は、組成変化の急峻
な界面が得られ従つてまた数10Å程度の厚さの超
薄膜の成長が可能な方法として高度の機能を有す
る半導体デバイスを作製するために不可欠であ
る。しかし、上記の４元混晶材料および成長方法
の両者の長所を、ともに生かして利用するには、
従来以下に述べるような技術上の困難があつた。
すなわち、分子線エピタキシー法においては、
従来Ｐ，Asのような蒸気圧の高い分子線源を同
時に２つ以上用いようとする場合には、それぞれ
の分子線強度を独立にモニタする簡便な方法が存
在せず、従つてそのような分子線を同時に用いて
作製する混晶組成の精密制御が不可能であつた。
従来Ｐ，Asのような蒸気圧の高い分子線源を同
時に２つ以上用いようとする場合には、それぞれ
の分子線強度を独立にモニタする簡便な方法が存
在せず、従つてそのような分子線を同時に用いて
作製する混晶組成の精密制御が不可能であつた。
本発明の目的は、以上述べた従来の欠点を除去
し、４元混晶と同等の物性を３元以下の混晶また
は２元化合物の薄膜超格子より成る系により実現
しようとすることにある。
し、４元混晶と同等の物性を３元以下の混晶また
は２元化合物の薄膜超格子より成る系により実現
しようとすることにある。
本発明によれば、、各々の格子定数が等しい２
種以上の２元化合物もしくは３元化合物半導体単
結晶薄膜を交互に多数回積層し、かつ、この繰り
返し周期が、半導体内電子のド・ブロイ波長以下
となるように設定し、かつ多層にわたつての平均
的組成が一定の４元混晶の組成に等しくなるよう
に各薄膜層の厚さを設定することにより、本来４
元混晶を用いることによつてしか得られなかつた
物性を実現することができる。
種以上の２元化合物もしくは３元化合物半導体単
結晶薄膜を交互に多数回積層し、かつ、この繰り
返し周期が、半導体内電子のド・ブロイ波長以下
となるように設定し、かつ多層にわたつての平均
的組成が一定の４元混晶の組成に等しくなるよう
に各薄膜層の厚さを設定することにより、本来４
元混晶を用いることによつてしか得られなかつた
物性を実現することができる。
ここでいう半導体内電子のド・ブロイ波長以下
とは約30オングストローム以下を指す。
とは約30オングストローム以下を指す。
以下本発明について実施例を参照しながら詳細
に説明する。第１図は−族４元混晶の一例で
ある。In1-xGaxP1-yAsyの組成（ｘ，ｙ）と物性
定数との関係を表現する図である。図中の実線
は、InPに格子整合する４元組成を示している。
に説明する。第１図は−族４元混晶の一例で
ある。In1-xGaxP1-yAsyの組成（ｘ，ｙ）と物性
定数との関係を表現する図である。図中の実線
は、InPに格子整合する４元組成を示している。
図中のＡ点はInPに格子整合する１つの４元組
成であり、例えばｘ0.25，ｙ0.56においてエ
ネルギーギヤツプEGは0.9eVとなり波長約1.3μm
の発光材料となる。図中のＢ点はInP2元化合物、
Ｃ点はInPに格子整合するIn1-x′Gax′As（x′＝0.45）
を示す。今、図中のＡ点の組成の４元混晶のエピ
タキシヤル膜を作成する代わりに、InPの薄膜と
In1-x′Gax′As（x′＝0.45）の薄膜とを交互に、しか
もその平均的組成が、ほぼＡ点の組成に一致する
ような厚さ比で作成する。今の場合、InP層の厚
さをdB，In1-x′Gax′As（x′＝0.45）層の厚さをdCと
したとき ｘ＝x′dC／dB＋dC ……(1) であるから、 dC／dB＝ｘ／x′−ｘ ……(2) となるように層厚比を選べばよい。それぞれの層
厚は十分薄い必要があり、例えばdB＝20Å，dC＝
25Å程度にすればよい。この程度の厚さ制御およ
び組成の急峻な切り換えは従来の分子線エピタキ
シー技術で十分可能である。以上のような薄膜を
交互に、例えば第２図に示したように200周期積
層すれば、Ａ点の組成の４元混晶を900Å堆積し
たのと、ほぼ同等の物性が期待できる。実際には
超格子にしたことによる物性定数のわずかなずれ
が、ありうるが、これはそれに応じて厚さ比を微
調整することで、十分克服できる。以上述べた方
法では、蒸気圧の高いAsとＰは、それぞれ別の
薄膜成長に用いられ、同時に両者の分子線強度を
独立にモニタする必要がないので、先に述べた精
密組成制御上の問題がないことは明らかである。
成であり、例えばｘ0.25，ｙ0.56においてエ
ネルギーギヤツプEGは0.9eVとなり波長約1.3μm
の発光材料となる。図中のＢ点はInP2元化合物、
Ｃ点はInPに格子整合するIn1-x′Gax′As（x′＝0.45）
を示す。今、図中のＡ点の組成の４元混晶のエピ
タキシヤル膜を作成する代わりに、InPの薄膜と
In1-x′Gax′As（x′＝0.45）の薄膜とを交互に、しか
もその平均的組成が、ほぼＡ点の組成に一致する
ような厚さ比で作成する。今の場合、InP層の厚
さをdB，In1-x′Gax′As（x′＝0.45）層の厚さをdCと
したとき ｘ＝x′dC／dB＋dC ……(1) であるから、 dC／dB＝ｘ／x′−ｘ ……(2) となるように層厚比を選べばよい。それぞれの層
厚は十分薄い必要があり、例えばdB＝20Å，dC＝
25Å程度にすればよい。この程度の厚さ制御およ
び組成の急峻な切り換えは従来の分子線エピタキ
シー技術で十分可能である。以上のような薄膜を
交互に、例えば第２図に示したように200周期積
層すれば、Ａ点の組成の４元混晶を900Å堆積し
たのと、ほぼ同等の物性が期待できる。実際には
超格子にしたことによる物性定数のわずかなずれ
が、ありうるが、これはそれに応じて厚さ比を微
調整することで、十分克服できる。以上述べた方
法では、蒸気圧の高いAsとＰは、それぞれ別の
薄膜成長に用いられ、同時に両者の分子線強度を
独立にモニタする必要がないので、先に述べた精
密組成制御上の問題がないことは明らかである。
また、本発明は第１図中の点線で示したような
いわゆるミシビリテイ・ギヤツプが存在して本来
４元混晶が熱力学的に安定に成長し得ないような
低温においても、ミシビリテイ・ギヤツプの外に
属する組成の３元ないし２元化合物を用いること
により、その４元混晶と同等の物性を有する材料
の作成が可能であるので、非常に利用価値が高
い。
いわゆるミシビリテイ・ギヤツプが存在して本来
４元混晶が熱力学的に安定に成長し得ないような
低温においても、ミシビリテイ・ギヤツプの外に
属する組成の３元ないし２元化合物を用いること
により、その４元混晶と同等の物性を有する材料
の作成が可能であるので、非常に利用価値が高
い。
以上の実施例ではIn1-xGaxP1-yAsy４元混晶に
代わる材料作成の例を示したが、同様の方法で極
めて多数の多元混晶半導体の性質を薄膜超格子に
よつて代えることができることは明らかである。
代わる材料作成の例を示したが、同様の方法で極
めて多数の多元混晶半導体の性質を薄膜超格子に
よつて代えることができることは明らかである。
例えばGaAsとInGaP（Ga組成約53％）との組
み合わせではGaAs基板に格子整合する４元混晶
が得られる。
み合わせではGaAs基板に格子整合する４元混晶
が得られる。
以上説明したように、各々の格子定数が等し
い。２種以上の２元化合物もしくは３元化合物半
導体単結晶薄膜を交互に多数回積層し、かつ繰り
返し波長が半導体内電子のド・ブロイ波長以下と
なるように設定し、かつ多層にわたつて平均的組
成が一定の４元混晶の組成に等しくなるように各
薄膜層の厚さを設定することにより、本来４元混
晶を用いることによつてしか得られなかつた物性
を実現することができる。
い。２種以上の２元化合物もしくは３元化合物半
導体単結晶薄膜を交互に多数回積層し、かつ繰り
返し波長が半導体内電子のド・ブロイ波長以下と
なるように設定し、かつ多層にわたつて平均的組
成が一定の４元混晶の組成に等しくなるように各
薄膜層の厚さを設定することにより、本来４元混
晶を用いることによつてしか得られなかつた物性
を実現することができる。
第１図はIn1-xGaxP1-yAsy４元混晶における組
成と物性定数の関係を表わす図、第２図は本発明
の実施例における薄膜超格子の組成および構造を
表わす図である。
成と物性定数の関係を表わす図、第２図は本発明
の実施例における薄膜超格子の組成および構造を
表わす図である。
Claims (1)
- １ 格子定数の等しい２種以上の２元もしくは３
元化合物半導体単結晶薄膜を交互に多数回積層
し、かつ繰り返し周期が、半導体内電子のド・ブ
ロイ波長以下であるように設定し、かつ厚さの比
を平均的組成が一定の４元混晶の組成になるよう
に設定することを特徴とする化合物半導体材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58170746A JPS6062109A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 化合物半導体材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58170746A JPS6062109A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 化合物半導体材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6062109A JPS6062109A (ja) | 1985-04-10 |
| JPH0476202B2 true JPH0476202B2 (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=15910618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58170746A Granted JPS6062109A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 化合物半導体材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6062109A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0418796Y2 (ja) * | 1985-04-25 | 1992-04-27 | ||
| JP2013187309A (ja) * | 2012-03-07 | 2013-09-19 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1983
- 1983-09-16 JP JP58170746A patent/JPS6062109A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6062109A (ja) | 1985-04-10 |
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