JPH0834170B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0834170B2 JPH0834170B2 JP60115742A JP11574285A JPH0834170B2 JP H0834170 B2 JPH0834170 B2 JP H0834170B2 JP 60115742 A JP60115742 A JP 60115742A JP 11574285 A JP11574285 A JP 11574285A JP H0834170 B2 JPH0834170 B2 JP H0834170B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- single crystal
- layer
- thin layer
- superlattice structure
- 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 - Fee Related
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は半導体装置に関する。
（ロ） 従来の技術 現在、GaAlAs（ガリウムアルミ砒素）、ZnS（硫化亜
鉛）、ZnSe（ジンクセレン）のように単結晶基板が得難
い半導体単結晶は格子定数が近似する単結晶基板上に形
成している。
鉛）、ZnSe（ジンクセレン）のように単結晶基板が得難
い半導体単結晶は格子定数が近似する単結晶基板上に形
成している。
ところが第４図に示す如く、ZnSe単結晶（６）を斯る
単結晶（６）と格子定数が近似するGaAs単結晶（７）上
に形成したとしても上記両単結晶のエネルギーギャップ
が異なるため形成されたヘテロ接合（８）は整流障壁と
なりその電流電圧特性は第５図に示す如く非オーミック
となるという問題があった。
単結晶（６）と格子定数が近似するGaAs単結晶（７）上
に形成したとしても上記両単結晶のエネルギーギャップ
が異なるため形成されたヘテロ接合（８）は整流障壁と
なりその電流電圧特性は第５図に示す如く非オーミック
となるという問題があった。
そこで、ジャーナル オブ バキューム サイエンス
アンド テクノロジ（Journal of Vacuum Science an
d Technology）,19（３）,Sept./Oct.1981,P626−627に
開示されている如き技術を応用して上記単結晶基板と上
記半導体単結晶との間にバンドギャップが連続的に変化
し、かつ上記単結晶基板及び半導体結晶と格子定数が近
似するグレード層を配する構成とし、オーミックを取る
方法が一般的に採用されている。
アンド テクノロジ（Journal of Vacuum Science an
d Technology）,19（３）,Sept./Oct.1981,P626−627に
開示されている如き技術を応用して上記単結晶基板と上
記半導体単結晶との間にバンドギャップが連続的に変化
し、かつ上記単結晶基板及び半導体結晶と格子定数が近
似するグレード層を配する構成とし、オーミックを取る
方法が一般的に採用されている。
（ハ） 発明が解決しようとする問題点 然るに例えばGaAs（ガリウム砒素）単結晶基板上に斯
る基板と格子定数が略等しいZnSe単結晶を形成する際に
は上述のようなグレード層に最適な単結晶が未だ発見さ
れていないため上記従来方法を用いることは不可能であ
る。
る基板と格子定数が略等しいZnSe単結晶を形成する際に
は上述のようなグレード層に最適な単結晶が未だ発見さ
れていないため上記従来方法を用いることは不可能であ
る。
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、第
１半導体からなる非薄層の第１半導体部と、この第１半
導体とは材料及びエネルギーギャップの異なる第２半導
体からなる非薄層の第２半導体部との間をオーミックす
ることが目的である。
１半導体からなる非薄層の第１半導体部と、この第１半
導体とは材料及びエネルギーギャップの異なる第２半導
体からなる非薄層の第２半導体部との間をオーミックす
ることが目的である。
（ニ） 問題点を解決するための手段 本発明は斯る点に鑑みてなされたものでその構成的特
徴は、第１半導体からなる一導電型を有する非薄層の第
１半導体部と、該第１半導体部上に積層され上記第１半
導体とは材料及びエネルギーギャップの異なる第２半導
体からなる薄層と上記第１半導体からなる薄層とを少な
くとも数ボルト以下の印加電圧範囲内においてトンネル
電流が流れるように交互に複数積層してなる超格子構造
層と、該超格子構造層上に積層された上記第２半導体か
らなる上記一導電型と同じ導電型を有する非薄層の第２
半導体部と、を備えたことにある。
徴は、第１半導体からなる一導電型を有する非薄層の第
１半導体部と、該第１半導体部上に積層され上記第１半
導体とは材料及びエネルギーギャップの異なる第２半導
体からなる薄層と上記第１半導体からなる薄層とを少な
くとも数ボルト以下の印加電圧範囲内においてトンネル
電流が流れるように交互に複数積層してなる超格子構造
層と、該超格子構造層上に積層された上記第２半導体か
らなる上記一導電型と同じ導電型を有する非薄層の第２
半導体部と、を備えたことにある。
（ホ） 作用 本発明では、同導電型の第１は半導体部と第２半導体
部の間には、超格子構造層が存在しない場合に形成され
るヘテロ接合に起因した障壁幅が大きい整流障壁の代わ
りい、複数の非常に幅の小さな障壁で構成されたトンネ
ル電流の流れる超格子構造層が存在するので、即ち障壁
幅が大きい整流障壁が存在しないので、第１半導体部と
第２半導体部の間がオーミック特性を有するようにな
る。
部の間には、超格子構造層が存在しない場合に形成され
るヘテロ接合に起因した障壁幅が大きい整流障壁の代わ
りい、複数の非常に幅の小さな障壁で構成されたトンネ
ル電流の流れる超格子構造層が存在するので、即ち障壁
幅が大きい整流障壁が存在しないので、第１半導体部と
第２半導体部の間がオーミック特性を有するようにな
る。
即ち、第１半導体部及び第２半導体部とそれぞれ同じ
半導体からなる薄層をトンネル電流が流れるように繰り
返すので、順方向と逆方向の電流−電圧特性に非対象が
生じることがない。
半導体からなる薄層をトンネル電流が流れるように繰り
返すので、順方向と逆方向の電流−電圧特性に非対象が
生じることがない。
この結果、単結晶基板が得難い半導体単結晶を該半導
体単結晶と格子定数が近似し、バンドギャップエネルギ
ーが異なる半導体単結晶上に形成しても電流電圧特性を
オーミックとすることが可能である。
体単結晶と格子定数が近似し、バンドギャップエネルギ
ーが異なる半導体単結晶上に形成しても電流電圧特性を
オーミックとすることが可能である。
（ヘ） 実施例 第１図は本発明の実施例を示し、（１）は一主面が
（100）面のｎ型GaAs単結晶基板であり、該基板は1018/
cm3のキャリア濃度を有する。
（100）面のｎ型GaAs単結晶基板であり、該基板は1018/
cm3のキャリア濃度を有する。
（２）は上記基板（１）の一主面上に形成された超格
子構造層であり、該構造層はノンドープもしくはキャリ
ア濃度1014〜1015/cm3のｎ型GaAs単結晶からなる層厚10
〜20Åの第１薄層（３）とキャリア濃度1016〜1017/cm3
のｎ型ZnSe単結晶からなる層厚10〜20Åの第２薄層
（４）とを交互に例えば５層ずつ積層してなる。
子構造層であり、該構造層はノンドープもしくはキャリ
ア濃度1014〜1015/cm3のｎ型GaAs単結晶からなる層厚10
〜20Åの第１薄層（３）とキャリア濃度1016〜1017/cm3
のｎ型ZnSe単結晶からなる層厚10〜20Åの第２薄層
（４）とを交互に例えば５層ずつ積層してなる。
また、斯る両薄層（３）（４）は例えばMBE（分子線
エピタキシャル）成長法を用いて形成できる。
エピタキシャル）成長法を用いて形成できる。
具体的には上記基板（１）を超高真空中（10-10Torr
以下）で630℃１分間熱エッチングする。その後上記基
板（１）を400〜450℃の一定温度に保持し、 （ｉ）Znセル温度300℃、Seセル温度220℃として第２薄
層（４）を形成する第１工程、 （ii）Geセル温度1020℃、Asセル温度220℃として第１
薄層（３）を形成する第２工程を交互に繰返すことによ
り形成できる。
以下）で630℃１分間熱エッチングする。その後上記基
板（１）を400〜450℃の一定温度に保持し、 （ｉ）Znセル温度300℃、Seセル温度220℃として第２薄
層（４）を形成する第１工程、 （ii）Geセル温度1020℃、Asセル温度220℃として第１
薄層（３）を形成する第２工程を交互に繰返すことによ
り形成できる。
（５）は上記超格子構造層（２）上に積層されたｎ型
ZnSe層であり、該ZnSe層は1016〜1017/cm3のキャリア濃
度を有する。
ZnSe層であり、該ZnSe層は1016〜1017/cm3のキャリア濃
度を有する。
第２図は本実施例半導体装置のバンド構造を示し、第
２図（ａ）は電圧非印加時の状態を、同図（ｂ）は基板
（１）を負極、ZnSe層（５）を正極として電圧を印加し
た際の状態を示す。尚第２図中Ec,Evは夫々伝導バンド
及び価電子バンドである。
２図（ａ）は電圧非印加時の状態を、同図（ｂ）は基板
（１）を負極、ZnSe層（５）を正極として電圧を印加し
た際の状態を示す。尚第２図中Ec,Evは夫々伝導バンド
及び価電子バンドである。
また、第３図は本実施例装置の電流電圧特性を示す。
第３図からも明らかな如く、本実施例装置ではオーミ
ックとなる。これは超格子構造層（２）における第２薄
層（４）が10Å〜20Åと薄いために斯る構造層（２）中
でトンネル電流が生じるためである。
ックとなる。これは超格子構造層（２）における第２薄
層（４）が10Å〜20Åと薄いために斯る構造層（２）中
でトンネル電流が生じるためである。
本実施例では超格子構造層（２）の第１、第２薄層
（３）（４）をMBE成長法を用いて形成したが、MOCVD
（有機金属気相成長）法、低温気相成長法等の他の薄膜
成長法を用いて形成することも可能である。また、超格
子構造層（２）を第１、第２薄層（３）（４）を夫々５
層交互に積層した構成としたが、基板（１）を負極とし
ZnSe層（５）を正極として数ボルト以下の電圧を印加し
た際にZnSe層（５）の伝導バンドが基板（１）のそれよ
り下がるものであれば上記積層数は何層であっても良
い。
（３）（４）をMBE成長法を用いて形成したが、MOCVD
（有機金属気相成長）法、低温気相成長法等の他の薄膜
成長法を用いて形成することも可能である。また、超格
子構造層（２）を第１、第２薄層（３）（４）を夫々５
層交互に積層した構成としたが、基板（１）を負極とし
ZnSe層（５）を正極として数ボルト以下の電圧を印加し
た際にZnSe層（５）の伝導バンドが基板（１）のそれよ
り下がるものであれば上記積層数は何層であっても良
い。
（ト） 発明の効果 本発明では、同導電型の第１半導体部と第２半導体部
の間には、超格子構造層が存在しない場合に形成される
ヘテロ接合に起因した障壁幅が大きい整流障壁の代わり
に、複数の非常に幅の小さな障壁で構成されたトンネル
電流の流れる超格子構造層が存在するので、即ち障壁幅
が大きい整流障壁が存在しないので、第１半導体部と第
２半導体部の間がオーミック特性を有するようになる。
の間には、超格子構造層が存在しない場合に形成される
ヘテロ接合に起因した障壁幅が大きい整流障壁の代わり
に、複数の非常に幅の小さな障壁で構成されたトンネル
電流の流れる超格子構造層が存在するので、即ち障壁幅
が大きい整流障壁が存在しないので、第１半導体部と第
２半導体部の間がオーミック特性を有するようになる。
即ち、第１半導体部及び第２半導体部とそれぞれ同じ
半導体からなる薄層をトンネル電流が流れるように繰り
返すので、順方向と逆方向の電流−電圧特性に非対象が
生じることがない。
半導体からなる薄層をトンネル電流が流れるように繰り
返すので、順方向と逆方向の電流−電圧特性に非対象が
生じることがない。
この結果、単結晶基板が得難い半導体単結晶を該半導
体単結晶と格子定数が近似し、バンドギャップエネルギ
ーが異なる半導体単結晶上に形成しても電流電圧特性を
オーミックとすることが可能である。
体単結晶と格子定数が近似し、バンドギャップエネルギ
ーが異なる半導体単結晶上に形成しても電流電圧特性を
オーミックとすることが可能である。
第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図（ａ）
（ｂ）は本実施例装置のバンド構造を示す模式図、第３
図は本実施例装置の電流電圧特性を示す特性図、第４図
は従来例を示す断面図、第５図は従来例の電流電圧特性
を示す特性図である。 （１）……基板（第１半導体部）、（２）……超格子構
造層、（３）……第１薄層、（４）……第２薄層、
（５）……ZnSe層（第２半導体部）。
（ｂ）は本実施例装置のバンド構造を示す模式図、第３
図は本実施例装置の電流電圧特性を示す特性図、第４図
は従来例を示す断面図、第５図は従来例の電流電圧特性
を示す特性図である。 （１）……基板（第１半導体部）、（２）……超格子構
造層、（３）……第１薄層、（４）……第２薄層、
（５）……ZnSe層（第２半導体部）。
Claims (1)
- 【請求項１】第１半導体からなる一導電型を有する非薄
層の第１半導体部と、該第１半導体部上に積層され上記
第１半導体とは材料及びエネルギーギャップの異なる第
２半導体からなる積層と上記第１半導体からなる薄層と
を少なくとも数ボルト以下の印加電圧範囲内においてト
ンネル電流が流れるように交互に複数積層してなる超格
子構造層と、該超格子構造層上に積層された上記第２半
導体からなる上記一導電型と同じ導電型を有する非薄層
の約２半導体部と、を備えたことを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60115742A JPH0834170B2 (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60115742A JPH0834170B2 (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61280608A JPS61280608A (ja) | 1986-12-11 |
| JPH0834170B2 true JPH0834170B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=14669938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60115742A Expired - Fee Related JPH0834170B2 (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0834170B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6028268A (ja) * | 1983-07-26 | 1985-02-13 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体装置 |
-
1985
- 1985-05-29 JP JP60115742A patent/JPH0834170B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 第３１回応用物理学関係連合講演会講演予稿集（１９８４年）Ｐ．５２４２９Ｐ−Ｎ−１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61280608A (ja) | 1986-12-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |