JPS6249730B2 - - Google Patents
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- JPS6249730B2 JPS6249730B2 JP53052241A JP5224178A JPS6249730B2 JP S6249730 B2 JPS6249730 B2 JP S6249730B2 JP 53052241 A JP53052241 A JP 53052241A JP 5224178 A JP5224178 A JP 5224178A JP S6249730 B2 JPS6249730 B2 JP S6249730B2
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- semiconductor
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- 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
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/63—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the formation processes
- H10P14/6302—Non-deposition formation processes
- H10P14/6304—Formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
- H10P14/6306—Formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor materials
- H10P14/6312—Formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor materials of Group III-V semiconductors
-
- 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
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- H10P14/6302—Non-deposition formation processes
- H10P14/6322—Formation by thermal treatments
-
- 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
- H10P30/00—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices
- H10P30/20—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping
- H10P30/202—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping characterised by the semiconductor materials
- H10P30/206—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping characterised by the semiconductor materials into Group III-V semiconductors
-
- 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
- H10P30/00—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices
- H10P30/20—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping
- H10P30/208—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping of electrically inactive species
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
発明の背景
(1) 発明の分野
この発明は−化合物半導体の分野に関し、
より特定的には半導体表面でのキヤリア再結合の
有害な効果を減少する方法に関する。 (2) 先行技術 −化合物半導体装置は当該技術分野におい
てよく知られている。そのような装置の特性は多
くの場合、−化合物の大きな表面再結合速さ
に悩む。この大きな表面再結合速さにより、−
半導体材料で構成される装置の効率は減少す
る。なぜならば大きな表面再結合速さのために、
装置の有益な出力の一部を構成するはずの小数キ
ヤリアが消去されてしまうからである。先行技術
は、−化合物の表面上に、表面再結合速さを
最小にするような表面安定化のための誘電体層を
設けることによつて、これらの問題を克服するよ
うに試みている。そのような技術は、表面再結合
速さを、装置が機能することができるレベルまで
減少させたという点において部分的に成功してい
る。しかしながら、これらの装置がその全性能を
発揮するためには、表面再結合速さをさらに減少
することが必要である。 発明の概要 この発明は、半導体上に自己発生的（native；
原ウエハが変換されて発生したものであることを
意味する）な誘電体の表面安定化のための層を設
けて、近づいて来る小数キヤリアを寄せ付けない
かまたは遅らせるポテンシヤルを半導体−誘電体
界面近辺で誘起することによつて有効表面結合速
さを減少させ、それによつてその界面で再結合の
ために利用できるキヤリアの量したがつて有効表
面再結合速さを減少させる。このことは、自己発
生的な表面安定化のための誘電体層の成長がなさ
れるように、エネルギ帯ギヤツプを増大させる元
素を添加して−半導体化合物の表面の化学組
成を変化させ、次にそのようにして形成された表
面層の一部分のみを自己発生的な表面安定化のた
めの誘電体層に変換することによつて達成され
る。キヤリアが半導体の表面に到達するために半
導体の主要部分の小数キヤリアが所有しなければ
ならないエネルギの量は、半導体の表面近辺でエ
ネルギ帯ギヤツプが増大されてそこにポテンシヤ
ルが誘起されるために、増大される。 好ましい実施例の説明 −半導体ウエハの表面は、表面安定化を可
能にする元素の濃度を増大した表面層を設けるこ
とによつて、非晶質の、高度に粘着性の表面安定
化のための誘電体層に熱変換される。そして前記
表面安定化を可能にする元素が存在することによ
つて、ウエハ表面の熱変換による高品質な非晶質
の表面安定化のための誘電体層の形成が可能とな
る。この元素は、半導体の単結晶性およびその結
晶構造を維持するため、周期表の第族または第
族から選択されるべきである。この発明によれ
ば、その栄養素（nutrient；自己発生的な表面安
定化のための誘電体層を形成することを可能にす
るために加えられる元素）は、半導体材料のエネ
ルギ帯ギヤツプを増大するものが選ばれる。その
後で、結晶の表面は自己発生的な誘電体層に変換
される。しかしながら、この発明によれば、その
変換は表面層の深さの途中まで進んだ段階で中止
される。その結果、誘電体層に変換されていない
表面層の部分は、帯ギヤツプエネルギを増大させ
る栄養素が高濃度で含まれている。したがつて、
半導体結晶のその領域における帯ギヤツプエネル
ギは、前記栄養素が添加されていない領域よりも
大きくなる。したがつて、半導体結晶の表面へ小
数キヤリアが近接するのを妨げるポテンシヤルが
作り出される。これによつて、−化合物半導
体材料の有効表面再結合速さが減少する。なぜな
らば、さもなくば表面に到達して再結合したであ
ろういくつかのキヤリアが、再結合することがで
きたであろう表面に到達する前にその表面から跳
ね返されるからである。 この発明による好ましい実施例はヒ化ガリウム
半導体結晶のウエハを用い、その表面はヒ化リン
化ガリウムに変換される。次にヒ化リン化ガリウ
ムの表面部分を処理して消滅させることによつ
て、かわりに酸化リン酸ガリウム（GPO）［酸化
ガリウム（Ga2O3）を含むリン酸ガリウム
（GaPO4）］の表面安定化のための誘電体層がそこ
に形成される。ヒ化リン化ガリウムに変換された
部分は、ヒ化ガリウムが有するよりも高いエネル
ギ帯ギヤツプを有する。このため、小数キヤリア
がヒ化リン化ガリウムとGPOの表面安定化のた
めの誘電体層との間の界面に達するために所有し
なければならないエネルギは増大する。したがつ
てその界面に到達する小数キヤリアの数は、もし
ヒ化リン化ガリウムがその深さ全体にわたつて表
面安定化のための誘電体層に変換されればヒ化ガ
リウム／GPO界面に到達するであろう数以下に
減少される。有効表面再結合速さは、再結合する
表面に位置する小数キヤリアが再結合する確率
と、小数キヤリアが表面に到達する確率との関数
である。表面に到達するキヤリアの確率が減少す
るので、この発明による構造の有効表面再結合速
さは、半導体の表面層の全てが表面安定化のため
の誘電体層に変換される他の方法による同一のヒ
化ガリウム装置よりも小さい。どの元素が−
化合物半導体の帯ギヤツプエネルギを増大するか
はその半導体の組成に部分的に依存する。しかし
ながら、当業者は、基本的な半導体材料の組成を
知つていれば、どの元素がエネルギ帯ギヤツプを
増大するかを容易に決定することができる。 −半導体および添加されて材料の帯ギヤツ
プを増大する元素の部分的なリストを、以下の表
に示す。元素の組合わせを用いてもよい。
より特定的には半導体表面でのキヤリア再結合の
有害な効果を減少する方法に関する。 (2) 先行技術 −化合物半導体装置は当該技術分野におい
てよく知られている。そのような装置の特性は多
くの場合、−化合物の大きな表面再結合速さ
に悩む。この大きな表面再結合速さにより、−
半導体材料で構成される装置の効率は減少す
る。なぜならば大きな表面再結合速さのために、
装置の有益な出力の一部を構成するはずの小数キ
ヤリアが消去されてしまうからである。先行技術
は、−化合物の表面上に、表面再結合速さを
最小にするような表面安定化のための誘電体層を
設けることによつて、これらの問題を克服するよ
うに試みている。そのような技術は、表面再結合
速さを、装置が機能することができるレベルまで
減少させたという点において部分的に成功してい
る。しかしながら、これらの装置がその全性能を
発揮するためには、表面再結合速さをさらに減少
することが必要である。 発明の概要 この発明は、半導体上に自己発生的（native；
原ウエハが変換されて発生したものであることを
意味する）な誘電体の表面安定化のための層を設
けて、近づいて来る小数キヤリアを寄せ付けない
かまたは遅らせるポテンシヤルを半導体−誘電体
界面近辺で誘起することによつて有効表面結合速
さを減少させ、それによつてその界面で再結合の
ために利用できるキヤリアの量したがつて有効表
面再結合速さを減少させる。このことは、自己発
生的な表面安定化のための誘電体層の成長がなさ
れるように、エネルギ帯ギヤツプを増大させる元
素を添加して−半導体化合物の表面の化学組
成を変化させ、次にそのようにして形成された表
面層の一部分のみを自己発生的な表面安定化のた
めの誘電体層に変換することによつて達成され
る。キヤリアが半導体の表面に到達するために半
導体の主要部分の小数キヤリアが所有しなければ
ならないエネルギの量は、半導体の表面近辺でエ
ネルギ帯ギヤツプが増大されてそこにポテンシヤ
ルが誘起されるために、増大される。 好ましい実施例の説明 −半導体ウエハの表面は、表面安定化を可
能にする元素の濃度を増大した表面層を設けるこ
とによつて、非晶質の、高度に粘着性の表面安定
化のための誘電体層に熱変換される。そして前記
表面安定化を可能にする元素が存在することによ
つて、ウエハ表面の熱変換による高品質な非晶質
の表面安定化のための誘電体層の形成が可能とな
る。この元素は、半導体の単結晶性およびその結
晶構造を維持するため、周期表の第族または第
族から選択されるべきである。この発明によれ
ば、その栄養素（nutrient；自己発生的な表面安
定化のための誘電体層を形成することを可能にす
るために加えられる元素）は、半導体材料のエネ
ルギ帯ギヤツプを増大するものが選ばれる。その
後で、結晶の表面は自己発生的な誘電体層に変換
される。しかしながら、この発明によれば、その
変換は表面層の深さの途中まで進んだ段階で中止
される。その結果、誘電体層に変換されていない
表面層の部分は、帯ギヤツプエネルギを増大させ
る栄養素が高濃度で含まれている。したがつて、
半導体結晶のその領域における帯ギヤツプエネル
ギは、前記栄養素が添加されていない領域よりも
大きくなる。したがつて、半導体結晶の表面へ小
数キヤリアが近接するのを妨げるポテンシヤルが
作り出される。これによつて、−化合物半導
体材料の有効表面再結合速さが減少する。なぜな
らば、さもなくば表面に到達して再結合したであ
ろういくつかのキヤリアが、再結合することがで
きたであろう表面に到達する前にその表面から跳
ね返されるからである。 この発明による好ましい実施例はヒ化ガリウム
半導体結晶のウエハを用い、その表面はヒ化リン
化ガリウムに変換される。次にヒ化リン化ガリウ
ムの表面部分を処理して消滅させることによつ
て、かわりに酸化リン酸ガリウム（GPO）［酸化
ガリウム（Ga2O3）を含むリン酸ガリウム
（GaPO4）］の表面安定化のための誘電体層がそこ
に形成される。ヒ化リン化ガリウムに変換された
部分は、ヒ化ガリウムが有するよりも高いエネル
ギ帯ギヤツプを有する。このため、小数キヤリア
がヒ化リン化ガリウムとGPOの表面安定化のた
めの誘電体層との間の界面に達するために所有し
なければならないエネルギは増大する。したがつ
てその界面に到達する小数キヤリアの数は、もし
ヒ化リン化ガリウムがその深さ全体にわたつて表
面安定化のための誘電体層に変換されればヒ化ガ
リウム／GPO界面に到達するであろう数以下に
減少される。有効表面再結合速さは、再結合する
表面に位置する小数キヤリアが再結合する確率
と、小数キヤリアが表面に到達する確率との関数
である。表面に到達するキヤリアの確率が減少す
るので、この発明による構造の有効表面再結合速
さは、半導体の表面層の全てが表面安定化のため
の誘電体層に変換される他の方法による同一のヒ
化ガリウム装置よりも小さい。どの元素が−
化合物半導体の帯ギヤツプエネルギを増大するか
はその半導体の組成に部分的に依存する。しかし
ながら、当業者は、基本的な半導体材料の組成を
知つていれば、どの元素がエネルギ帯ギヤツプを
増大するかを容易に決定することができる。 −半導体および添加されて材料の帯ギヤツ
プを増大する元素の部分的なリストを、以下の表
に示す。元素の組合わせを用いてもよい。
【表】
この発明による装置のフアブリケーシヨンに含
まれるステツプは、その材料のエネルギ帯ギヤツ
プに基づくこの発明の効果とともに、図面に示さ
れている。第１図の上方部分には、深さの関数と
して均一な組成を有するヒ化ガリウム（GaAs）
ウエハ１０が示されている。そのウエハは加工表
面１２を有する。この材料の表面近辺におけるエ
ネルギ帯ギヤツプを増大する目的で、かつ表面安
定化のための誘電体層が成長されるのを可能にす
る目的で、リンが材料の表面に加えられる。第１
図の真中の部分では、深さ（Ｗ）の関数として、
リンの濃度が直線２１によつて示される。この濃
度はこの時間ではすべての深さに対してゼロであ
る。第１図の下の部分には、ヒ化ガリウムの価電
子帯と伝導帯との間のエネルギ帯ギヤツプが、結
晶内への深さの関数として示されている。材料１
０は均一な組成を有するので、エネルギ帯ギヤツ
プは材料を通じて一定である。 第２図には、リンを含み、かつヒ化リン化ガリ
ウム（GaAsP）の表面層２４が形成された後の
ウエハが示されている。ヒ化ガリウムウエハ１０
の上にヒ化リン化ガリウムの表面層２４を形成す
るのに必要なリンは、任意の適当な態様で加えら
れてよい。真空内において、高温（800℃）焼き
なましを伴うイオン注入によつてリンを加えるの
が、イオン注入によつて誘起される結晶損傷を除
去するため、およびGaAsP層が本質的にGaAs１
０の単結晶の連続であるということを保証するた
めに好ましい。しかしながら、表面層はエピタキ
シヤル成長、または他の手段によつて形成されて
もよい。 第２図の中央部分における曲線２２は、ウエハ
内への深さの関数としてのリンの濃度を示す。ヒ
化リン化ガリウムとヒ化ガリウムとの間の界面に
GaAsP側から接近するにつれて、リン濃度は減
少するということがわかる。第２図の下の部分
は、深さの関数としての材料のエネルギ帯ギヤツ
プを示す。この図はまた、材料の表面に到達する
ために電子および正孔によつて克服されなければ
ならないポテンシヤルバリアを示す。これらのポ
テンシヤルバリアは電子エネルギバリア
（EEB）および正孔エネルギバリア（HEB）とし
て示されてもよく、図面ではそのように示されて
いる。 第３図の上の部分では、ヒ化リン化ガリウム２
４がガリウムリン酸塩／酸化ガリウム表面安定化
層３５に部分的に変換された後のウエハの構造が
示されている。第３図の中央部分には、曲線２３
によつて、ウエハへの深さの関数としてリン濃度
が示されている。リン濃度はヒ化リン化ガリウム
層内へ深さが深まるにつれて単調的に減少すると
いうことがわかる。このことは小数キヤリアを遅
らせるのに役立ち、それゆえに表面再結合速さの
改良に役立つ。第３図の下の部分は、ウエハへの
深さの関数としてウエハの帯ギヤツプエネルギを
示す。表面安定化のための誘電体層内ではエネル
ギ帯ギヤツプは非常に大きく、その誘電体層は優
れた絶縁体であるということが注目される。装置
のヒ化ガリウムの部分内では、エネルギ帯ギヤツ
プはヒ化ガリウムの1.43eVの均一な特性であ
る。装置のヒ化リン化ガリウム領域内では、エネ
ルギ帯ギヤツプは、ヒ化ガリウム側から表面安定
化層側へ近付くにつれて増大する。半導体／表面
安定化層界面に到達するために、電子および正孔
によつてそれぞれ克服されなければならないエネ
ルギバリアEEBおよびHEBが示されている。
EEBおよびHEBは第２図におけるものよりも小
さい。なぜならば第３図におけるGaAsP表面で
のリン濃度は、第２図のそれよりも小さいからで
ある。 安定化層／半導体界面に到達するために小数キ
ヤリアによつて乗り越えられなければならないエ
ネルギバリヤは、その界面でのリン濃度の関数で
あるということが上の図面から明らかである。こ
れを考慮すれば、リン濃度が高ければ高いほど良
い装置が得られるということが考えられるかもし
れない。しかしながら、ヒ化ガリウムのリン濃度
を増大すればヒ化ガリウムの電子移動度が減少す
る。したがつて、電子および正孔エネルギバリア
を増大させることによつて表面再結合速さが減少
することと、半導体材料のリン濃度が増大するに
つれて装置の性能が低下することとを考慮して、
リン濃度が選択される。選択されるリン濃度は、
製造される特定の装置およびその意図された目的
に依存する。長い小数キヤリア蓄積時間が望まれ
る装置においては、小数キヤリアの表面再結合を
最小にする目的で高いリン濃度が選ばれ、それに
反して非常に高周波数で作動するように設計され
る装置においてはヒ化ガリウム内の電子の高移動
度を維持するために実質的により小さなリン濃度
が選ばれる。 この発明の好ましい実施例が、表面安定化を可
能にする栄養素および帯ギヤツプを増大する栄養
素として同じ栄養素を用いることによつて説明さ
れたが、２つの異なる栄養素が用いられてもよい
ということは当業者にとつて容易に明らかであろ
う。その場合においては、表面安定化層が表面上
に形成され、かつ帯ギヤツプが増大された層が原
半導体と表面安定化層との間に存在するようにす
るために、帯ギヤツプ増大のために用いられる栄
養素は半導体材料の表面安定化を可能にするため
に用いられる栄養素よりも深い半導体結晶の深さ
まで導入されるべきである。ヒ化インジウム
（InAs）半導体はこの良い例である。リンはInAs
のエネルギ帯ギヤツプを増大し、かつアルミニウ
ムは表面安定化を可能にするのに適した元素であ
る。 この発明の技術はまた、表面でより小さなエネ
ルギギヤツプが要求される装置に対して、その表
面で半導体のエネルギ帯ギヤツプを減少させるた
めに有益である。これらの装置では帯ギヤツプを
増大させるよりもむしろ減少させる元素が選ばれ
る。 自己発生的な表面安定化のための誘電体層を有
する−半導体化合物の有効表面再結合速さを
減少させるための方法および構造が開示されかつ
説明された。当業者は、前掲の特許請求の範囲に
よつてのみ限定されるこの発明の範囲から逸脱す
ることなく、例示である好ましい実施例を修正す
ることができる。
まれるステツプは、その材料のエネルギ帯ギヤツ
プに基づくこの発明の効果とともに、図面に示さ
れている。第１図の上方部分には、深さの関数と
して均一な組成を有するヒ化ガリウム（GaAs）
ウエハ１０が示されている。そのウエハは加工表
面１２を有する。この材料の表面近辺におけるエ
ネルギ帯ギヤツプを増大する目的で、かつ表面安
定化のための誘電体層が成長されるのを可能にす
る目的で、リンが材料の表面に加えられる。第１
図の真中の部分では、深さ（Ｗ）の関数として、
リンの濃度が直線２１によつて示される。この濃
度はこの時間ではすべての深さに対してゼロであ
る。第１図の下の部分には、ヒ化ガリウムの価電
子帯と伝導帯との間のエネルギ帯ギヤツプが、結
晶内への深さの関数として示されている。材料１
０は均一な組成を有するので、エネルギ帯ギヤツ
プは材料を通じて一定である。 第２図には、リンを含み、かつヒ化リン化ガリ
ウム（GaAsP）の表面層２４が形成された後の
ウエハが示されている。ヒ化ガリウムウエハ１０
の上にヒ化リン化ガリウムの表面層２４を形成す
るのに必要なリンは、任意の適当な態様で加えら
れてよい。真空内において、高温（800℃）焼き
なましを伴うイオン注入によつてリンを加えるの
が、イオン注入によつて誘起される結晶損傷を除
去するため、およびGaAsP層が本質的にGaAs１
０の単結晶の連続であるということを保証するた
めに好ましい。しかしながら、表面層はエピタキ
シヤル成長、または他の手段によつて形成されて
もよい。 第２図の中央部分における曲線２２は、ウエハ
内への深さの関数としてのリンの濃度を示す。ヒ
化リン化ガリウムとヒ化ガリウムとの間の界面に
GaAsP側から接近するにつれて、リン濃度は減
少するということがわかる。第２図の下の部分
は、深さの関数としての材料のエネルギ帯ギヤツ
プを示す。この図はまた、材料の表面に到達する
ために電子および正孔によつて克服されなければ
ならないポテンシヤルバリアを示す。これらのポ
テンシヤルバリアは電子エネルギバリア
（EEB）および正孔エネルギバリア（HEB）とし
て示されてもよく、図面ではそのように示されて
いる。 第３図の上の部分では、ヒ化リン化ガリウム２
４がガリウムリン酸塩／酸化ガリウム表面安定化
層３５に部分的に変換された後のウエハの構造が
示されている。第３図の中央部分には、曲線２３
によつて、ウエハへの深さの関数としてリン濃度
が示されている。リン濃度はヒ化リン化ガリウム
層内へ深さが深まるにつれて単調的に減少すると
いうことがわかる。このことは小数キヤリアを遅
らせるのに役立ち、それゆえに表面再結合速さの
改良に役立つ。第３図の下の部分は、ウエハへの
深さの関数としてウエハの帯ギヤツプエネルギを
示す。表面安定化のための誘電体層内ではエネル
ギ帯ギヤツプは非常に大きく、その誘電体層は優
れた絶縁体であるということが注目される。装置
のヒ化ガリウムの部分内では、エネルギ帯ギヤツ
プはヒ化ガリウムの1.43eVの均一な特性であ
る。装置のヒ化リン化ガリウム領域内では、エネ
ルギ帯ギヤツプは、ヒ化ガリウム側から表面安定
化層側へ近付くにつれて増大する。半導体／表面
安定化層界面に到達するために、電子および正孔
によつてそれぞれ克服されなければならないエネ
ルギバリアEEBおよびHEBが示されている。
EEBおよびHEBは第２図におけるものよりも小
さい。なぜならば第３図におけるGaAsP表面で
のリン濃度は、第２図のそれよりも小さいからで
ある。 安定化層／半導体界面に到達するために小数キ
ヤリアによつて乗り越えられなければならないエ
ネルギバリヤは、その界面でのリン濃度の関数で
あるということが上の図面から明らかである。こ
れを考慮すれば、リン濃度が高ければ高いほど良
い装置が得られるということが考えられるかもし
れない。しかしながら、ヒ化ガリウムのリン濃度
を増大すればヒ化ガリウムの電子移動度が減少す
る。したがつて、電子および正孔エネルギバリア
を増大させることによつて表面再結合速さが減少
することと、半導体材料のリン濃度が増大するに
つれて装置の性能が低下することとを考慮して、
リン濃度が選択される。選択されるリン濃度は、
製造される特定の装置およびその意図された目的
に依存する。長い小数キヤリア蓄積時間が望まれ
る装置においては、小数キヤリアの表面再結合を
最小にする目的で高いリン濃度が選ばれ、それに
反して非常に高周波数で作動するように設計され
る装置においてはヒ化ガリウム内の電子の高移動
度を維持するために実質的により小さなリン濃度
が選ばれる。 この発明の好ましい実施例が、表面安定化を可
能にする栄養素および帯ギヤツプを増大する栄養
素として同じ栄養素を用いることによつて説明さ
れたが、２つの異なる栄養素が用いられてもよい
ということは当業者にとつて容易に明らかであろ
う。その場合においては、表面安定化層が表面上
に形成され、かつ帯ギヤツプが増大された層が原
半導体と表面安定化層との間に存在するようにす
るために、帯ギヤツプ増大のために用いられる栄
養素は半導体材料の表面安定化を可能にするため
に用いられる栄養素よりも深い半導体結晶の深さ
まで導入されるべきである。ヒ化インジウム
（InAs）半導体はこの良い例である。リンはInAs
のエネルギ帯ギヤツプを増大し、かつアルミニウ
ムは表面安定化を可能にするのに適した元素であ
る。 この発明の技術はまた、表面でより小さなエネ
ルギギヤツプが要求される装置に対して、その表
面で半導体のエネルギ帯ギヤツプを減少させるた
めに有益である。これらの装置では帯ギヤツプを
増大させるよりもむしろ減少させる元素が選ばれ
る。 自己発生的な表面安定化のための誘電体層を有
する−半導体化合物の有効表面再結合速さを
減少させるための方法および構造が開示されかつ
説明された。当業者は、前掲の特許請求の範囲に
よつてのみ限定されるこの発明の範囲から逸脱す
ることなく、例示である好ましい実施例を修正す
ることができる。
第１図は結晶内への距離の関数として、均一な
−半導体化合物における構造、エネルギ帯ギ
ヤツプおよび加えられた元素濃度を示す。第２図
は、材料の表面に栄養素が導入されて、半導体の
栄養素が導入されていない領域よりも大きなエネ
ルギ帯ギヤツプを有するようにされた場合の、半
導体材料内への深さの関数としての、−化合
物の構造、エネルギ帯ギヤツプおよび加えられた
元素濃度を示す。第３図は、材料の表面が自己発
生的な非晶質の表面安定化層に変換された後の、
深さの関数としての、−化合物半導体の構
造、エネルギ帯ギヤツプおよび加えられた元素濃
度を示す。 図において、１０はヒ化ガリウムウエハ、１２
は加工表面、２４はヒ化リン化ガリウム表面層、
３５はガリウムリン酸塩／酸化ガリウム表面安定
化層を示す。
−半導体化合物における構造、エネルギ帯ギ
ヤツプおよび加えられた元素濃度を示す。第２図
は、材料の表面に栄養素が導入されて、半導体の
栄養素が導入されていない領域よりも大きなエネ
ルギ帯ギヤツプを有するようにされた場合の、半
導体材料内への深さの関数としての、−化合
物の構造、エネルギ帯ギヤツプおよび加えられた
元素濃度を示す。第３図は、材料の表面が自己発
生的な非晶質の表面安定化層に変換された後の、
深さの関数としての、−化合物半導体の構
造、エネルギ帯ギヤツプおよび加えられた元素濃
度を示す。 図において、１０はヒ化ガリウムウエハ、１２
は加工表面、２４はヒ化リン化ガリウム表面層、
３５はガリウムリン酸塩／酸化ガリウム表面安定
化層を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 均一な組成を有する−半導体化合物のウ
エハを準備するステツプと、 前記半導体化合物が自己発生的な（native；原
ウエハが変化されて発生したものであることを意
味する）表面安定化のための誘電体層に変化され
ることを可能にする元素を前記ウエハの一表面に
イオン注入して表面層を形成し、それによつて前
記ウエハの前記一表面付近におけるエネルギバン
ドギヤツプを増加するステツプと、 前記表面層を酸化処理して、前記表面層の表面
側の一部分のみを前記自己発生的な表面安定化の
ための誘電体層に変換するステツプとを備える、
−化合物半導体の製造方法。 ２ 前記変換ステツプは、前記誘電体層を形成す
る少なくとも１つのしかし全部ではない元素を供
給する雰囲気において前記半導体化合物を前記自
己発生的な誘電体層に熱変換するステツプを含
む、特許請求の範囲第１項記載の−化合物半
導体の製造方法。 ３ 前記ウエハはヒ化ガリウム（GaAs）からな
り、 前記表面層は、前記ヒ化ガリウムウエハ内にリ
ンをイオン注入してヒ化リン化ガリウム
（GaAsP）の薄い層を形成することによつて形成
され、 前記誘電体層は、前記ヒ化リン化ガリウムの表
面層を部分的に熱酸化して酸化リン酸ガリウム
（GPO）〔酸化ガリウム（Ga2O3）を含むリン酸ガ
リウム（GaPO4）〕を形成することによつて形成さ
れる、特許請求の範囲第１項記載の−化合物
半導体の製造方法。 ４ 前記変換ステツプは熱酸化プロセスである、
特許請求の範囲第１項記載の−化合物半導体
の製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/796,118 US4170666A (en) | 1977-05-11 | 1977-05-11 | Method for reducing surface recombination velocities in III-V compound semiconductors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53139979A JPS53139979A (en) | 1978-12-06 |
| JPS6249730B2 true JPS6249730B2 (ja) | 1987-10-21 |
Family
ID=25167346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5224178A Granted JPS53139979A (en) | 1977-05-11 | 1978-04-28 | Iiiiv compound semiconductor structure and method of producing same |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4170666A (ja) |
| JP (1) | JPS53139979A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4291327A (en) * | 1978-08-28 | 1981-09-22 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | MOS Devices |
| US4246296A (en) * | 1979-02-14 | 1981-01-20 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Controlling the properties of native films using selective growth chemistry |
| IT1171402B (it) * | 1981-07-20 | 1987-06-10 | Selenia Ind Eletroniche Associ | Transistor ad effeto di campo a barriera metallo-semiconduttorre conzona svuotata modificata |
| US5192695A (en) * | 1991-07-09 | 1993-03-09 | Fermionics Corporation | Method of making an infrared detector |
-
1977
- 1977-05-11 US US05/796,118 patent/US4170666A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-04-28 JP JP5224178A patent/JPS53139979A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SOLID STOTE COMMUNICATIONS=1971 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53139979A (en) | 1978-12-06 |
| US4170666A (en) | 1979-10-09 |
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