JPS5946068A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5946068A
JPS5946068A JP58064653A JP6465383A JPS5946068A JP S5946068 A JPS5946068 A JP S5946068A JP 58064653 A JP58064653 A JP 58064653A JP 6465383 A JP6465383 A JP 6465383A JP S5946068 A JPS5946068 A JP S5946068A
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layer
substrate
gaas
integrated circuit
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JP58064653A
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ハロルド・ジヨン・ホブル
ロバ−ト・ロ−ゼンバ−グ
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔本発明の分野〕 本発明は、一般的には、半導体集積回路構造に関するも
のである。
〔背景技術〕
ＧａＡｓ及びＧａＡ７１Ａｓのような２以上の元素から
成る金属間化合物半導体の結晶は、集積回路構造に有用
な数多くの特性を有するが、しかし　それらの特性を七
分にいかすためには、異なる特Ｆ′Ａ己を有する基板に
よって支えられている、装置としての利点を生じろよう
な特性を有する薄い層に、集積回路構造をつくらなけれ
ばならない。基板の特性は、装置が設けられろ層の特性
に最小限の影響しか与えないようなものであることが望
ましい３、先行技術で使用されている集積回路構造の１
つに、高抵抗率乃至は半絶縁性のＧａＡｓ基板の上に設
けられたＧａ　Ａｓ層中に、集積回路を作るものがある
。この構造では、基板を半絶縁性にするドーピング不純
物が、装置の性能（（良くない影響を及ぼす。
先行技術における他の集積回路構造として、Ａ　ｌ　２
０３基板の上に設けられたＧａＡｓ層中に、集積回路を
作って絶縁分離するものがある。これは、Ｍｅｔａｌｌ
ｕｒｇｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　Ｖｏｌ。
１、Ｍａｒｃｈ　　１９７０、ｐａｇｅｓ　　６２３−
６２８及びＪｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　Ａｐｐｌｉｅｄ
　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｖｏｌ。
４２、Ｎｏ、６、Ｍａｙ　　１９７１、ｐａｇｅｓ　　
２５１９−２５２７に示さ汎ている。このようなタイプ
の構造では、ＧａＡｓと、１１２０６の界面に結晶欠陥
を生じるという問題が起っている。
さらに、他の半導体装置構造として、半導体物質が異な
っていて選択的にドープされている、非常に薄い複数の
層から成るものがある。この構造体は、高電子移動度ト
ランジスタ（）ＩＥＭＴ）として知られており、Ｊａｐ
ａｎｅｓｅ　　Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　　Ａｐｐｌｉｅｄ
　　ＰｈｙｓｉｃｓＸＶｏ！、１９、Ｎ０１５、Ｍａｙ
　　１９８０、ｐｐ、Ｌ２２５−Ｌ２２７に示されてい
る。この構造は、装置付近の基板及び半導体物質の質に
ついて、非常にきびしい要求をともなう。
〔本発明の概要〕
本発明により、格子間隔の適合した絶縁性基板と集積回
路装置が設けられる格子間隔の適合した半導体層との間
に、ＧａＡｌＡｓ又はＧａＡｌＡｓ及びＧ、ｅ　　より
成る少なくとも１段の中間層を有するエピタキシャル構
造体が提供される。このＧ　ａ　Ａ　Ａ　Ａ　ｓは、ド
ープさ扛なくても良いし、又は、装置の性能に応じて不
純物を含有しても良い。用いられるＧｅは、格子の適合
を与え、プロ老躯におけるエピタキシャル成長を向上さ
せろ。これらの条ｒｔ”　”ｒで基板は、抵抗、光学的
透明度及び熱伝導のような種々の特性を与えるように選
択され得る。
本発明の構造体は、製造の中間製品とみることができろ
ものであり、これは、集積回路構造体の利点をいかすよ
うに、種々に使用され得るものである。
〔本発明の実施例〕
第１図を参照するに、この図の構造体は、境界線６でＧ
ａＡ６Ａｓのエピタキシャル層４とエビタギソヤル的に
接合されている結晶基板２を有する。
ＧａＡ７ＩＡｓ層４は、一般的にトープされないが、し
かし、最終的な集積回路構造体に掬えられるへき所望の
特性に応じて、所定の導電型の不純物を含有することも
できろ。ＧａＡ６Ａｓは通常ＧａｘＡｅ１−ＸＡｓ　（
ｘは、約０１から０９まで変化する）として示されるよ
うに、Ｇａ及びＡｌの量を変化させろことができ、また
電気的特性及び光学的特性がＸによって変化するので、
本発明により、大きな適応性が達成される。ＧａＡＪＡ
ｓより成る中間層は、結晶基板とはエビタキンヤルの関
係にあり、この中間層の少なくとも１部分の露出表面上
に形成されることになる装置用の層において、これらの
層の界面における界面欠陥と電子が相互に作用するのを
妨げる。ＧａＡ／Ａｓ中間層は、また、基板用に選択さ
れた物質における抵抗特性について、集積回路装置の特
性に影響を及ぼすような大きな違いをも許容する。さら
に、Ｇ　ａ　Ａ　７１Ａ　Ｆｌ中間層は、基板及びＧａ
ＡｌＡｓ層の格子間隔変換を向上するように働らく、Ｇ
ｅの薄い層を含むこともできる（第１図の層５を参照）
。
基板２は、結晶構造をなし、ＧａＡ７１Ａｓ層４のエピ
タキシャル成長に適合する格子間隔を有する、結晶物質
である。基板は、サファイア、スピネル、Ｚｎ５ｅのよ
うな絶縁性物質又はＱａＡｓのような導電性物質であっ
ても良い。基板２が光学的に透過性であり、光透過率が
本発明の適用の１部分として使用される場合には、Ｇｅ
層５はＧａＡｓ及びＧａＡｌＡｓのようなほとんどの装
置物質を光学的に不透明にするので、それは、用いられ
ないであろう。
中間のＧａＡ＃Ａｓ層４又はＧａＡ７１Ａｓ層４及びＧ
ｅ層５と基板２とが結合された本発明による中間製品は
、種々の特性を示す第２図乃至第５図の型の集積回路構
造において用いられ得ろ１、第２図の構造体は、本発明
についての抵抗率の適応性を示す。第６図の構造体は、
本発明についての光学特性の適応性を示す。第４図及び
第５図は、本発明についての半導体特性を示す。
さて、第２図を参照するに、第１図の中間構造体には、
集積回路が形成されろ装置用のＧａＡｓエピタキシャル
層６が提供されている。層６は、界面７　でＧａＡｌＡ
ｓ　層４にエピタキシャル的に結合している。第２図で
は、領域４及び領域６は、ｐ。
ｐ、叱程度の酸素を有することもできろ。これにより、
ＧａＡｌＡｓ層４は、非常に絶縁性となる。
酸素は、また、イオン注入のような処理操作が使用され
ろように、ＧａＡｓ層を高抵抗率にする。第２図では、
Ｇｅの格子適合層５は示されていないが、５ミクロンの
厚さのＧｅ層５の付加により、基板２用の物質を選択す
る際には、格子間隔のより大きな許容誤差が得られるこ
とになる。しかしながら、基板２がＡ４２０３ｖＩＪ質
から成る場合には、界面乙における欠陥は、付加処理に
より複雑になってしまうようなＧｅ層５の導入を行なう
ほどの問題は生じない。
さて、第３図を参照するに、ｐ−ｎ接合９又はショット
キ障壁を有するＧａＡｓの１領域のような光学的に活動
状態にある装置８が、領域乙の表面の少なくとも１部分
に設けられている。第６図の構造体が用いられるときに
は、装置を動作させる光１０の信号が、Ａ　ｌ　２０３
の透明な基板２及び中間の領域４を通って導入され得ろ
。そして、この信号は、装置８への外部オーミック接点
（図示されず）を通して収集されるべきキャリヤを装置
用の層６中に生じる。
光学的性能は、光起電力セルの分野では周知である低再
結合の速度条件を界面７に与えろことにより向上され得
る。
Ｇｅは、ＧａＡｓとともに、使用光線の波長を減衰する
ことになるので、Ｇｅ層５はこの構造には用いられない
ことは明らかであろう。
この構造において、本発明は、基板を通（〜で印加され
る光信号に応答する集積回路を提供ずろ。
次に、第４図を参照するに、ＧａＡ（！Ａｓ領域４は、
絶縁性にされて、界面１２で導電性のＧａＡＩｊＡｓ層
１１にエピタキシャル的に結合されている。層１１は、
イオン注入、拡散又は気相成長のような技術により形成
され得る。
さて、第５図を参照するに、ドープされていないＧａＡ
ｓ層１ろが、第４図の構造体に伺加されている。最近当
分骨の注目を集めている高電子移動度トランジスタ（Ｈ
ＥＭＴ）装置管についての改良された構造を提供するた
めＫは、ＧａＡｓ層１３及び導電性のＧａＡｌＡｓ層１
１は、少なくとも００６ミクロンの厚さになる。このよ
うな型の装置では、層は非常に薄いので、電子とドナー
不純物との間の空間的な分離が利用され得る。
本発明では、本発明を実施すると、付加的な利点が生じ
る。／リコン産業においては一般的になっているサファ
イアの上にシリコンを設ける”シリコン・オン・サファ
イア″即ｓ　ｏ　ｓ　型の構造ニはいくつかの条件が存
在するのに対して、本発明を使用する構造では、界面乙
における不均合の転位（ｍ１ｓｆｉｔ　ｄｉｓｌｏｃａ
ｔｉｏｎ）は、問題を生じないであろう。さらに、界面
ろで生じる欠陥は中間層４中を伝わるが、しかし、中間
層と装置用の層との間の界面７及び１２に対して垂直に
は成長しないであろう。そして、これらの欠陥が、装置
用の層６及び１１に達すると、それらは、界面７及び１
２に平行に伝わることになるので、その結果、より高品
質の装置用の層を生じる。
本発明の好実施例は、第２図に類似する構造体を含み、
扱うのには十分な厚さであるＡａ　２０　ｚ、の基板２
を有する。ＧａＯ，５ｘ”１−０．５ｘＡＳの２乃至２
０ミクロンの厚さの層４が、トリメチル・アルミニウム
、トリメチル・ガリウム及びアルミンの気相分解技術に
より、エピ々キ／ヤル成長される。これに続いて、少な
くとも０１ミクロンσ）　１９さ０ＧａＡｓ層が付着さ
れる。この付着では、Ａｅ金含有気相は提供されず、Ｇ
ａ源及びＡｓ源が用いられる。能動素子用にするために
、ＧａＡｓ層６は、５０００　ｃｍ、”　／　Ｖ、Ｓ程
度の平均キャリヤ移動度を有するべきであり、また、１
０１５乃至１０１６原子／　ｃ　ｃのドーピング濃度を
有するべきである。
Ｇｅ層５が使用される場合には、それが最初にＡｌ２Ｏ
３上に５ミクロン程度成長され、続いてＧａＡＬＡｓが
示したように形成される。
代わりに、ＧａＡｓ層６は、２乃至２０ミクロンの厚さ
にされ得るし、それを高抵抗率にするために酸素ドープ
され得る。また、イオン注入のような技術が、能動素子
領域を形成するために用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の基板を示す。第２図乃至第５図は、
本発明の種々の適用を示す。 ２　”　”　Ａ　Ｉ　２０３基板、４　・＝・ＧａＡｊ
！Ａｓ工ビタキンヤル層、５・・・・Ｇｅ層、６・・・
・ＧａＡｓエピタキシャル層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）結晶基板と、前記基板の」二に形成されたＧａＡ
    ＬＡｓのエピタキシャル層と、前記エピタキシャル層の
    上に形成された半導体結晶と、を含む半導体装置。
  2. （２）　　前記エピタキシャル層が、前記基板付近にＧ
    ｅを含むものである、特許請求の範囲第（１）項記載の
    半導体装置。
JP58064653A 1982-06-30 1983-04-14 半導体装置 Pending JPS5946068A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US393951 1982-06-30
US06/393,951 US4482906A (en) 1982-06-30 1982-06-30 Gallium aluminum arsenide integrated circuit structure using germanium

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JPS5946068A true JPS5946068A (ja) 1984-03-15

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ID=23556905

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58064653A Pending JPS5946068A (ja) 1982-06-30 1983-04-14 半導体装置

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Country Link
US (1) US4482906A (ja)
EP (1) EP0097772B1 (ja)
JP (1) JPS5946068A (ja)
DE (1) DE3380046D1 (ja)

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