JPH08125126A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH08125126A JPH08125126A JP6253630A JP25363094A JPH08125126A JP H08125126 A JPH08125126 A JP H08125126A JP 6253630 A JP6253630 A JP 6253630A JP 25363094 A JP25363094 A JP 25363094A JP H08125126 A JPH08125126 A JP H08125126A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 同一チップ内に抵抗値の大きく異なる複数の
抵抗体を容易に形成することが可能な構造を有する半導
体装置を提供すること、及び一次元的なキャリア分布を
容易に得ることができる構造を備えた半導体装置を提供
することを目的とする。 【構成】 半絶縁性ＩｎＰ基板１と、該半絶縁性ＩｎＰ
基板１の（１００）面上に設けられたＳｉが約４×１０
18ｃｍ-3ドープされ、自然超格子が形成されたストライ
プ状のＡｌＩｎＡｓ層２と、該ＡｌＩｎＡｓ層２の両端
部上に設けられた２つの電極３ａ，３ｂとを備えた構成
とした。
抵抗体を容易に形成することが可能な構造を有する半導
体装置を提供すること、及び一次元的なキャリア分布を
容易に得ることができる構造を備えた半導体装置を提供
することを目的とする。 【構成】 半絶縁性ＩｎＰ基板１と、該半絶縁性ＩｎＰ
基板１の（１００）面上に設けられたＳｉが約４×１０
18ｃｍ-3ドープされ、自然超格子が形成されたストライ
プ状のＡｌＩｎＡｓ層２と、該ＡｌＩｎＡｓ層２の両端
部上に設けられた２つの電極３ａ，３ｂとを備えた構成
とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の構造に関
し、特にIII-Ｖ族化合物半導体材料からなる半導体層を
含む半導体装置の構造に関するものである。
し、特にIII-Ｖ族化合物半導体材料からなる半導体層を
含む半導体装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１９は従来の半導体装置の抵抗体を示
す断面図である。図において、１０１は半絶縁性ＧａＡ
ｓ基板、１０３は該半絶縁性ＧａＡｓ基板１０１の表面
に形成された、所定幅，及び所定の長さを有する線状の
抵抗領域、１０２ａ，１０２ｂは金属からなる電極（端
子）である。
す断面図である。図において、１０１は半絶縁性ＧａＡ
ｓ基板、１０３は該半絶縁性ＧａＡｓ基板１０１の表面
に形成された、所定幅，及び所定の長さを有する線状の
抵抗領域、１０２ａ，１０２ｂは金属からなる電極（端
子）である。
【０００３】次に従来の半導体装置の抵抗体の製造方法
について説明する。まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板１０１
の表面の，抵抗領域１０３を設けるべき領域に、フォト
レジスト膜（図示せず）をマスクとして用いて不純物を
イオン注入し、その後、注入イオンを電気的に活性化さ
せるためにアニールを行い、所定幅を有する線状の抵抗
領域１０３を形成する。さらに、線状の抵抗領域１０３
上の両端に、蒸着等により電極１０２ａ，１０２ｂを形
成して抵抗体を得る。
について説明する。まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板１０１
の表面の，抵抗領域１０３を設けるべき領域に、フォト
レジスト膜（図示せず）をマスクとして用いて不純物を
イオン注入し、その後、注入イオンを電気的に活性化さ
せるためにアニールを行い、所定幅を有する線状の抵抗
領域１０３を形成する。さらに、線状の抵抗領域１０３
上の両端に、蒸着等により電極１０２ａ，１０２ｂを形
成して抵抗体を得る。
【０００４】従来の半導体装置においては、上記電極１
０２ａ，１０２ｂと他の回路素子の電極とを線路等で接
続して、上記抵抗領域１０３を抵抗体として用いてお
り、その際、その抵抗値は該抵抗領域のイオン注入量，
幅、長さ等により決定される。
０２ａ，１０２ｂと他の回路素子の電極とを線路等で接
続して、上記抵抗領域１０３を抵抗体として用いてお
り、その際、その抵抗値は該抵抗領域のイオン注入量，
幅、長さ等により決定される。
【０００５】しかし、上記イオン注入量が一定の場合、
上記抵抗体の抵抗率は一定であり、例えば大きさの限ら
れたチップ等においては、幅、長さ等を変えることには
限界があるため、一度のイオン注入で同一チップ上に、
抵抗値が、例えば１００倍程度大きく異なる複数の抵抗
体を形成することは非常に困難であった。また、上記イ
オン注入量を変化させることによって上記抵抗体の抵抗
率を変え、抵抗値を変えることも考えられるが、この場
合には、多重注入等を行う必要があるため、工程が複雑
になるという問題があった。
上記抵抗体の抵抗率は一定であり、例えば大きさの限ら
れたチップ等においては、幅、長さ等を変えることには
限界があるため、一度のイオン注入で同一チップ上に、
抵抗値が、例えば１００倍程度大きく異なる複数の抵抗
体を形成することは非常に困難であった。また、上記イ
オン注入量を変化させることによって上記抵抗体の抵抗
率を変え、抵抗値を変えることも考えられるが、この場
合には、多重注入等を行う必要があるため、工程が複雑
になるという問題があった。
【０００６】一方、従来から一次元的なキャリア分布を
有する構造を備えた半導体装置が考えられてきており、
実用化をめざした開発が進められている。図２０は、こ
のような一次元的なキャリア分布を有する従来の半導体
装置の一例である高電子移動度トランジスタの構造を示
す断面図であり、図において、１１１は表面に原子ステ
ップ，即ち一つの原子に相当する高さの段差が形成され
るよう，表面が（１００）面に対して所定の角度傾いた
半絶縁性ＧａＡｓ基板、１１２，１１４はＡｌＧａＡｓ
層、１１３は一次元電子チャネル層、１１５はゲート電
極、１０６はソース電極、１１７はドレイン電極であ
る。
有する構造を備えた半導体装置が考えられてきており、
実用化をめざした開発が進められている。図２０は、こ
のような一次元的なキャリア分布を有する従来の半導体
装置の一例である高電子移動度トランジスタの構造を示
す断面図であり、図において、１１１は表面に原子ステ
ップ，即ち一つの原子に相当する高さの段差が形成され
るよう，表面が（１００）面に対して所定の角度傾いた
半絶縁性ＧａＡｓ基板、１１２，１１４はＡｌＧａＡｓ
層、１１３は一次元電子チャネル層、１１５はゲート電
極、１０６はソース電極、１１７はドレイン電極であ
る。
【０００７】また、図２１は図２０に示した高電子移動
度トランジスタを製造する方法を示す工程図であり、図
において、図２０と同一符号は同一または相当する部分
を示しており、１１８はＡｌＡｓ層、１１９はＧａＡｓ
層、１２０は原子ステップである。即ち、図２１(a) は
図２０の高電子移動度トランジスタのゲート長方向と垂
直な方向の断面を示す図であり、図２１(b) 〜図２１
(e) は、図２１(a) のＡｌＧａＡｓ層１１２の表面近傍
部を拡大した図である。
度トランジスタを製造する方法を示す工程図であり、図
において、図２０と同一符号は同一または相当する部分
を示しており、１１８はＡｌＡｓ層、１１９はＧａＡｓ
層、１２０は原子ステップである。即ち、図２１(a) は
図２０の高電子移動度トランジスタのゲート長方向と垂
直な方向の断面を示す図であり、図２１(b) 〜図２１
(e) は、図２１(a) のＡｌＧａＡｓ層１１２の表面近傍
部を拡大した図である。
【０００８】次に、製造方法について説明する。まず、
図２１(a) に示すように、（１００）面に対して所定の
角度（数度）傾いた半絶縁性ＧａＡｓ基板１１１を用意
し、該ＧａＡｓ基板１１１上にＡｌＧａＡｓ層１１２を
有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法等の成長方法を用い
て形成する。このとき、ＡｌＧａＡｓ層１１２の表面に
は、図２１(b) に示すように、該ＡｌＧａＡｓ層１１２
の表面と（１００）面とが交差する部分に形成される直
線に沿って互いに一定の間隔を隔てて平行に伸びる複数
の原子ステップ１２０が形成される。
図２１(a) に示すように、（１００）面に対して所定の
角度（数度）傾いた半絶縁性ＧａＡｓ基板１１１を用意
し、該ＧａＡｓ基板１１１上にＡｌＧａＡｓ層１１２を
有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法等の成長方法を用い
て形成する。このとき、ＡｌＧａＡｓ層１１２の表面に
は、図２１(b) に示すように、該ＡｌＧａＡｓ層１１２
の表面と（１００）面とが交差する部分に形成される直
線に沿って互いに一定の間隔を隔てて平行に伸びる複数
の原子ステップ１２０が形成される。
【０００９】続いて、例えばアプライド・フィジクス・
レターズ(Appl.phys.lett.) ，第50巻，p824(1987)に記
載されているような“ステップフロー成長”により原子
ステップ１２０にＡｌＡｓ層１１８を成長させる。即
ち、“ステップフロー成長”とは、下地半導体結晶層上
に供給された原子が、その表面を拡散していき、原子ス
テップに優先的に吸着される原理を利用して、下地半導
体結晶層の原子ステップに沿って原子層を結晶成長させ
るもので、この場合、原子ステップ１２０に沿ってＡｌ
Ａｓ層１１８を、その幅が隣接する原子ステップ１２０
間の半分の幅となるまで一原子層単位で成長させ（図２
１(c))、さらに、該ＡｌＡｓ層１１８に隣接させて、ス
テップフロー成長によりＧａＡｓ層１１９を隣接する原
子ステップ１２０に達するまで成長させる（図２１
(d))。さらに、図２１(e) に示すように、このステップ
フロー成長を所定回数繰り返して、ＡｌＡｓ層１１８
上，及びＧａＡｓ層１１９上にそれぞれＡｌＡｓ層，Ｇ
ａＡｓ層を積層して、一次元チャネル層１１３を形成す
る。
レターズ(Appl.phys.lett.) ，第50巻，p824(1987)に記
載されているような“ステップフロー成長”により原子
ステップ１２０にＡｌＡｓ層１１８を成長させる。即
ち、“ステップフロー成長”とは、下地半導体結晶層上
に供給された原子が、その表面を拡散していき、原子ス
テップに優先的に吸着される原理を利用して、下地半導
体結晶層の原子ステップに沿って原子層を結晶成長させ
るもので、この場合、原子ステップ１２０に沿ってＡｌ
Ａｓ層１１８を、その幅が隣接する原子ステップ１２０
間の半分の幅となるまで一原子層単位で成長させ（図２
１(c))、さらに、該ＡｌＡｓ層１１８に隣接させて、ス
テップフロー成長によりＧａＡｓ層１１９を隣接する原
子ステップ１２０に達するまで成長させる（図２１
(d))。さらに、図２１(e) に示すように、このステップ
フロー成長を所定回数繰り返して、ＡｌＡｓ層１１８
上，及びＧａＡｓ層１１９上にそれぞれＡｌＡｓ層，Ｇ
ａＡｓ層を積層して、一次元チャネル層１１３を形成す
る。
【００１０】その後、上記一次元伝導層１１３上にＡｌ
ＧａＡｓ層１１４を形成し、上記原子ステップ１２０が
伸びる方向に沿ってソース電極１０６，ドレイン電極１
１７を形成するための開口部をＡｌＧａＡｓ層１１４を
エッチング除去して形成し、該エッチングにより露出し
た一次元伝導層１１３上にソース電極１０６，ドレイン
電極１１７を、また、該ソース電極１０６，ドレイン電
極１１７の中間の位置のＡｌＧａＡｓ層１１４上にゲー
ト電極１１５を蒸着等により形成して、図２０に示すよ
うに、上記原子ステップ１２０の伸びる方向に向かって
ソース電極１０６，ゲート電極１１５，ドレイン電極１
１７が形成された高電子移動度トランジスタを得る。
ＧａＡｓ層１１４を形成し、上記原子ステップ１２０が
伸びる方向に沿ってソース電極１０６，ドレイン電極１
１７を形成するための開口部をＡｌＧａＡｓ層１１４を
エッチング除去して形成し、該エッチングにより露出し
た一次元伝導層１１３上にソース電極１０６，ドレイン
電極１１７を、また、該ソース電極１０６，ドレイン電
極１１７の中間の位置のＡｌＧａＡｓ層１１４上にゲー
ト電極１１５を蒸着等により形成して、図２０に示すよ
うに、上記原子ステップ１２０の伸びる方向に向かって
ソース電極１０６，ゲート電極１１５，ドレイン電極１
１７が形成された高電子移動度トランジスタを得る。
【００１１】上記従来の高電子移動度トランジスタにお
いては、一次元チャネル層１１３内に、上記原子ステッ
プ１２０の伸びる方向に沿ったストライプ状のＡｌＡｓ
層１１８が複数形成される。このＡｌＡｓ層１１８のバ
ンドギャップエネルギーは隣接するＧａＡｓ層１１９，
及びその上下を挟み込んでいるＡｌＧａＡｓ層１１２，
ＡｌＧａＡｓ層１１４のバンドギャップエネルギーより
も小さい。従って、電子はこのＡｌＡｓ層１１８に閉じ
込められ、一次元状態で存在するようになる。このた
め、このＡｌＡｓ層１１８のストライプ方向に沿ってソ
ース電極１０６，ドレイン電極１１７を形成することに
より、該ＡｌＡｓ層１１８を一次元状の電子チャネルと
して用いることができ、電子を高速に走行させ、高電子
移動度トランジスタを高速動作させることが可能とな
る。
いては、一次元チャネル層１１３内に、上記原子ステッ
プ１２０の伸びる方向に沿ったストライプ状のＡｌＡｓ
層１１８が複数形成される。このＡｌＡｓ層１１８のバ
ンドギャップエネルギーは隣接するＧａＡｓ層１１９，
及びその上下を挟み込んでいるＡｌＧａＡｓ層１１２，
ＡｌＧａＡｓ層１１４のバンドギャップエネルギーより
も小さい。従って、電子はこのＡｌＡｓ層１１８に閉じ
込められ、一次元状態で存在するようになる。このた
め、このＡｌＡｓ層１１８のストライプ方向に沿ってソ
ース電極１０６，ドレイン電極１１７を形成することに
より、該ＡｌＡｓ層１１８を一次元状の電子チャネルと
して用いることができ、電子を高速に走行させ、高電子
移動度トランジスタを高速動作させることが可能とな
る。
【００１２】しかし、従来の高電子移動度トランジスタ
においては、上述したように、一次元伝導層１１３のＡ
ｌＡｓ層１１８とＧａＡｓ層１１９を形成する際に、ス
テップフロー成長を繰り返し行う必要があり、製造工程
が非常に複雑になるという問題があった。
においては、上述したように、一次元伝導層１１３のＡ
ｌＡｓ層１１８とＧａＡｓ層１１９を形成する際に、ス
テップフロー成長を繰り返し行う必要があり、製造工程
が非常に複雑になるという問題があった。
【００１３】また、ＡｌＡｓ層１１８を精度良く積層し
ていくためにはステップフロー成長の厳密な制御が必要
となるため、制御性の高い，高価な成長装置が必要にな
るという問題があった。
ていくためにはステップフロー成長の厳密な制御が必要
となるため、制御性の高い，高価な成長装置が必要にな
るという問題があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
半導体装置においては、同一の工程により形成される抵
抗体の抵抗率は一定であるため、同一チップ上に一度に
抵抗値が大きく異なる複数の抵抗体を形成することが非
常に難しく、抵抗値の大きく異なる抵抗体を同一チップ
上に形成するためには、複数の工程により抵抗体を形成
する必要があり、半導体装置の製造工程が複雑になると
いう問題があった。
半導体装置においては、同一の工程により形成される抵
抗体の抵抗率は一定であるため、同一チップ上に一度に
抵抗値が大きく異なる複数の抵抗体を形成することが非
常に難しく、抵抗値の大きく異なる抵抗体を同一チップ
上に形成するためには、複数の工程により抵抗体を形成
する必要があり、半導体装置の製造工程が複雑になると
いう問題があった。
【００１５】また、従来の半導体装置においては、半導
体装置の特性を向上させるための一次元的なキャリア分
布を可能とする構造を形成するためには、ステップフロ
ー成長等を行う必要があり、製造工程が非常に複雑とな
り、半導体装置の生産性を実用レベルまで向上させるこ
とが困難であるといった問題があった。
体装置の特性を向上させるための一次元的なキャリア分
布を可能とする構造を形成するためには、ステップフロ
ー成長等を行う必要があり、製造工程が非常に複雑とな
り、半導体装置の生産性を実用レベルまで向上させるこ
とが困難であるといった問題があった。
【００１６】この発明は上記のような問題点を解消する
ために行われたものであり、同一チップ内に抵抗値の大
きく異なる複数の抵抗体を容易に形成することが可能な
構造を有する半導体装置を提供することを目的とする。
ために行われたものであり、同一チップ内に抵抗値の大
きく異なる複数の抵抗体を容易に形成することが可能な
構造を有する半導体装置を提供することを目的とする。
【００１７】また、この発明は、一次元的なキャリア分
布を容易に得ることのできる構造を有する半導体装置を
提供することを目的とする。
布を容易に得ることのできる構造を有する半導体装置を
提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、半導体基板の一主面上に、自然超格子が形成され
た，不純物を有する，線状の，２種類以上のIII 族元素
を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、この線状の半導体層
の両端に電極端子が設けられ、上記III-Ｖ族化合物半導
体層と、その電極端子とにより、抵抗体が形成されてな
るものである。
置は、半導体基板の一主面上に、自然超格子が形成され
た，不純物を有する，線状の，２種類以上のIII 族元素
を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、この線状の半導体層
の両端に電極端子が設けられ、上記III-Ｖ族化合物半導
体層と、その電極端子とにより、抵抗体が形成されてな
るものである。
【００１９】また、上記半導体装置において、上記III-
Ｖ族化合物半導体層は、該III-Ｖ族化合物半導体層の自
然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバンド
ギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが位置する
よう不純物を有しているものである。
Ｖ族化合物半導体層は、該III-Ｖ族化合物半導体層の自
然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバンド
ギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが位置する
よう不純物を有しているものである。
【００２０】また、上記半導体装置において、上記抵抗
体は複数であり、この抵抗体の少なくとも一つは、その
III-Ｖ族化合物半導体層が上記一主面と平行な面内にお
いて他の抵抗体に対して異なる方向に伸びるパターン部
を有しているものである。
体は複数であり、この抵抗体の少なくとも一つは、その
III-Ｖ族化合物半導体層が上記一主面と平行な面内にお
いて他の抵抗体に対して異なる方向に伸びるパターン部
を有しているものである。
【００２１】また、上記半導体装置において、上記抵抗
体は複数であり、この抵抗体の少なくとも一つは、その
III-Ｖ族化合物半導体層が自然超格子の上記一主面と平
行な面内における周期方向に対して平行な方向に伸びる
直線形状を有しており、上記抵抗体のうちの他の抵抗体
は、そのIII-Ｖ族化合物半導体層が自然超格子の上記一
主面と平行な面内における周期方向に対して垂直な方向
に伸びる直線形状を有しているものである。
体は複数であり、この抵抗体の少なくとも一つは、その
III-Ｖ族化合物半導体層が自然超格子の上記一主面と平
行な面内における周期方向に対して平行な方向に伸びる
直線形状を有しており、上記抵抗体のうちの他の抵抗体
は、そのIII-Ｖ族化合物半導体層が自然超格子の上記一
主面と平行な面内における周期方向に対して垂直な方向
に伸びる直線形状を有しているものである。
【００２２】また、上記半導体装置において、上記抵抗
体のIII-Ｖ族化合物半導体層が、上記一主面と平行な面
内において所定の位置で折れ曲がったＬ字形状を有して
いるものである。
体のIII-Ｖ族化合物半導体層が、上記一主面と平行な面
内において所定の位置で折れ曲がったＬ字形状を有して
いるものである。
【００２３】また、上記半導体装置において、上記抵抗
体のIII-Ｖ族化合物半導体層が、上記一主面と平行な面
内において上記自然超格子の上記一主面と平行な面内に
おける配列方向に対して所定の角度をなすよう傾いて配
置されているものである。
体のIII-Ｖ族化合物半導体層が、上記一主面と平行な面
内において上記自然超格子の上記一主面と平行な面内に
おける配列方向に対して所定の角度をなすよう傾いて配
置されているものである。
【００２４】また、この発明に係る半導体装置は、第１
の半導体層の一主面上に設けられた、上記第１の半導体
層よりもバンドギャップエネルギーが小さく、自然超格
子が形成された，不純物を有する，２種類以上のIII 族
元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、このIII-Ｖ族化
合物半導体層の上記一主面と平行な面内における自然超
格子の周期方向の線上に位置するよう配置された、上記
III-Ｖ族化合物半導体層にオーミック接触するソース電
極，及びドレイン電極と、上記III-Ｖ族化合物半導体層
上に、上記ソース電極とドレイン電極間にて絶縁膜を介
して設けられたゲート電極とを備えたものである。
の半導体層の一主面上に設けられた、上記第１の半導体
層よりもバンドギャップエネルギーが小さく、自然超格
子が形成された，不純物を有する，２種類以上のIII 族
元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、このIII-Ｖ族化
合物半導体層の上記一主面と平行な面内における自然超
格子の周期方向の線上に位置するよう配置された、上記
III-Ｖ族化合物半導体層にオーミック接触するソース電
極，及びドレイン電極と、上記III-Ｖ族化合物半導体層
上に、上記ソース電極とドレイン電極間にて絶縁膜を介
して設けられたゲート電極とを備えたものである。
【００２５】また、この発明に係る半導体装置は、第１
の半導体層の一主面上に設けられた、上記第１の半導体
層よりもバンドギャップエネルギーが小さく、自然超格
子が形成された，不純物を有する，２種類以上のIII 族
元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、このIII-Ｖ族化
合物半導体層上に設けられた、該III-Ｖ族化合物半導体
層よりもバンドギャップが大きい第２の半導体層とを備
えたものである。
の半導体層の一主面上に設けられた、上記第１の半導体
層よりもバンドギャップエネルギーが小さく、自然超格
子が形成された，不純物を有する，２種類以上のIII 族
元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、このIII-Ｖ族化
合物半導体層上に設けられた、該III-Ｖ族化合物半導体
層よりもバンドギャップが大きい第２の半導体層とを備
えたものである。
【００２６】また、上記半導体装置において、上記III-
Ｖ族化合物半導体層は、該III-Ｖ族化合物半導体層の自
然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバンド
ギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが位置する
よう不純物を有しているものである。
Ｖ族化合物半導体層は、該III-Ｖ族化合物半導体層の自
然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバンド
ギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが位置する
よう不純物を有しているものである。
【００２７】また、上記半導体装置において、上記III-
Ｖ族化合物半導体層の上記一主面と平行な面内における
自然超格子の周期方向と垂直な方向の線上に位置するよ
う配置された、上記III-Ｖ族化合物半導体層にオーミッ
ク接触するソース電極，及びドレイン電極と、このソー
ス電極とドレイン電極との間の上記第２の半導体層上に
設けられたゲート電極とを備えたものである。
Ｖ族化合物半導体層の上記一主面と平行な面内における
自然超格子の周期方向と垂直な方向の線上に位置するよ
う配置された、上記III-Ｖ族化合物半導体層にオーミッ
ク接触するソース電極，及びドレイン電極と、このソー
ス電極とドレイン電極との間の上記第２の半導体層上に
設けられたゲート電極とを備えたものである。
【００２８】また、上記半導体装置において、上記第１
の半導体層と、第２の半導体層とが異なる導電型を有し
ており、上記III-Ｖ族化合物半導体層は活性層であり、
上記第１の半導体層と，第２の半導体層と，上記III-Ｖ
族化合物半導体層とは、該III-Ｖ族化合物半導体層を活
性層とするダブルヘテロ構造を形成しており、該半導体
装置が半導体レーザを構成するものである。
の半導体層と、第２の半導体層とが異なる導電型を有し
ており、上記III-Ｖ族化合物半導体層は活性層であり、
上記第１の半導体層と，第２の半導体層と，上記III-Ｖ
族化合物半導体層とは、該III-Ｖ族化合物半導体層を活
性層とするダブルヘテロ構造を形成しており、該半導体
装置が半導体レーザを構成するものである。
【００２９】
【作用】この発明においては、半導体基板の一主面上に
設けられた、自然超格子が形成された，不純物を有す
る，線状の，２種類以上のIII 族元素を含むIII-Ｖ族化
合物半導体層の両端に電極端子を設けて、抵抗体として
用いるようにしたから、線状のIII-Ｖ族化合物半導体層
が上記一主面と平行な面内において抵抗率に異方性を有
するものとなり、線状のIII-Ｖ族化合物半導体層の配置
する方向，及び該線状のIII-Ｖ族化合物半導体層の形状
を変えることによって、上記抵抗体の抵抗率を大きく変
えることができ、同一工程で抵抗値を大きく変えた複数
の抵抗体を形成することができる。
設けられた、自然超格子が形成された，不純物を有す
る，線状の，２種類以上のIII 族元素を含むIII-Ｖ族化
合物半導体層の両端に電極端子を設けて、抵抗体として
用いるようにしたから、線状のIII-Ｖ族化合物半導体層
が上記一主面と平行な面内において抵抗率に異方性を有
するものとなり、線状のIII-Ｖ族化合物半導体層の配置
する方向，及び該線状のIII-Ｖ族化合物半導体層の形状
を変えることによって、上記抵抗体の抵抗率を大きく変
えることができ、同一工程で抵抗値を大きく変えた複数
の抵抗体を形成することができる。
【００３０】また、上記半導体装置において、上記III-
Ｖ族化合物半導体層が、該III-Ｖ族化合物半導体層の自
然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバンド
ギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが位置する
よう不純物を有するようにしたから、上記線状のIII-Ｖ
族化合物半導体層の配置する方向，及び該線状のＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の形状を変えることによって、上
記抵抗体の抵抗率を大きく変えることができ、同一工程
で抵抗値を大きく変えた複数の抵抗体を形成することが
できる。
Ｖ族化合物半導体層が、該III-Ｖ族化合物半導体層の自
然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバンド
ギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが位置する
よう不純物を有するようにしたから、上記線状のIII-Ｖ
族化合物半導体層の配置する方向，及び該線状のＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の形状を変えることによって、上
記抵抗体の抵抗率を大きく変えることができ、同一工程
で抵抗値を大きく変えた複数の抵抗体を形成することが
できる。
【００３１】また、上記半導体装置において、上記抵抗
体は複数であり、この抵抗体の少なくとも一つは、その
III-Ｖ族化合物半導体層が上記一主面と平行な面内にお
いて他の抵抗体に対して異なる方向に伸びるパターン部
を有しているようにしたから、抵抗値を大きく変えた複
数の抵抗体を同一工程で設けることができる。
体は複数であり、この抵抗体の少なくとも一つは、その
III-Ｖ族化合物半導体層が上記一主面と平行な面内にお
いて他の抵抗体に対して異なる方向に伸びるパターン部
を有しているようにしたから、抵抗値を大きく変えた複
数の抵抗体を同一工程で設けることができる。
【００３２】また、上記半導体装置において、上記抵抗
体は複数であり、この抵抗体の少なくとも一つは、その
III-Ｖ族化合物半導体層が自然超格子の上記一主面と平
行な面内における周期方向に対して平行な方向に伸びる
直線形状を有しており、上記抵抗体のうちの他の抵抗体
は、そのIII-Ｖ族化合物半導体層が自然超格子の上記一
主面と平行な面内における周期方向に対して垂直な方向
に伸びる直線形状を有しているようにしたから、自然超
格子の周期方向に対して平行に伸びる抵抗体の抵抗率
を、周期方向に対して垂直に伸びる抵抗体の抵抗率に対
して最も大きくすることができる。
体は複数であり、この抵抗体の少なくとも一つは、その
III-Ｖ族化合物半導体層が自然超格子の上記一主面と平
行な面内における周期方向に対して平行な方向に伸びる
直線形状を有しており、上記抵抗体のうちの他の抵抗体
は、そのIII-Ｖ族化合物半導体層が自然超格子の上記一
主面と平行な面内における周期方向に対して垂直な方向
に伸びる直線形状を有しているようにしたから、自然超
格子の周期方向に対して平行に伸びる抵抗体の抵抗率
を、周期方向に対して垂直に伸びる抵抗体の抵抗率に対
して最も大きくすることができる。
【００３３】また、上記半導体装置において、上記抵抗
体のIII-Ｖ族化合物半導体層が、上記一主面と平行な面
内において所定の位置で折れ曲がったＬ字形状を有する
ようにしたから、線状のIII-Ｖ族化合物半導体層の折れ
曲がった２辺の長さを変えることにより、抵抗体の抵抗
値を大きく変えることができる。
体のIII-Ｖ族化合物半導体層が、上記一主面と平行な面
内において所定の位置で折れ曲がったＬ字形状を有する
ようにしたから、線状のIII-Ｖ族化合物半導体層の折れ
曲がった２辺の長さを変えることにより、抵抗体の抵抗
値を大きく変えることができる。
【００３４】また、上記半導体装置において、上記抵抗
体のIII-Ｖ族化合物半導体層が、上記一主面と平行な面
内において上記自然超格子の上記一主面と平行な面内に
おける周期方向に対して所定の角度をなすよう傾いて配
置するようにしたから、自然超格子の周期方向に対する
角度に応じて抵抗体の抵抗率を大きく変えることができ
る。
体のIII-Ｖ族化合物半導体層が、上記一主面と平行な面
内において上記自然超格子の上記一主面と平行な面内に
おける周期方向に対して所定の角度をなすよう傾いて配
置するようにしたから、自然超格子の周期方向に対する
角度に応じて抵抗体の抵抗率を大きく変えることができ
る。
【００３５】また、この発明においては、第１の半導体
層の一主面上に設けられた上記第１の半導体層よりもバ
ンドギャップエネルギーが小さく、自然超格子が形成さ
れた，不純物を有する，２種類以上のIII 族元素を含む
III-Ｖ族化合物半導体層と、このIII-Ｖ族化合物半導体
層の上記一主面と平行な面内における自然超格子の周期
方向の線上に位置するよう配置された、上記III-Ｖ族化
合物半導体層にオーミック接触するソース電極，及びド
レイン電極と、上記III-Ｖ族化合物半導体層上に、上記
ソース電極とドレイン電極間にて絶縁膜を介して設けら
れたゲート電極とを備えたから、上記ゲート電極にゲー
ト電圧をかけることにより、ソース電極とドレイン電極
との間に流れる電流をＯＮ，ＯＦＦ，ＯＮと順次切り換
えるスイッチング動作が可能となり、かつこのＯＮ，Ｏ
ＦＦの切り替えを急峻に行うことができる。
層の一主面上に設けられた上記第１の半導体層よりもバ
ンドギャップエネルギーが小さく、自然超格子が形成さ
れた，不純物を有する，２種類以上のIII 族元素を含む
III-Ｖ族化合物半導体層と、このIII-Ｖ族化合物半導体
層の上記一主面と平行な面内における自然超格子の周期
方向の線上に位置するよう配置された、上記III-Ｖ族化
合物半導体層にオーミック接触するソース電極，及びド
レイン電極と、上記III-Ｖ族化合物半導体層上に、上記
ソース電極とドレイン電極間にて絶縁膜を介して設けら
れたゲート電極とを備えたから、上記ゲート電極にゲー
ト電圧をかけることにより、ソース電極とドレイン電極
との間に流れる電流をＯＮ，ＯＦＦ，ＯＮと順次切り換
えるスイッチング動作が可能となり、かつこのＯＮ，Ｏ
ＦＦの切り替えを急峻に行うことができる。
【００３６】また、この発明に係る半導体装置は、第１
の半導体層の一主面上に設けられた上記第１の半導体層
よりもバンドギャップエネルギーが小さく、自然超格子
が形成された，不純物を有する，２種類以上のIII 族元
素を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、このIII-Ｖ族化合
物半導体層上に設けられた該III-Ｖ族化合物半導体層よ
りもバンドギャップが大きい第２の半導体層とを備えた
から、上記III-Ｖ族化合物半導体層が上記一主面と平行
な面内において抵抗率に異方性を有するものとなり、上
記第１，第２の半導体層によりキャリアが上記III-Ｖ族
化合物半導体層に２次元状に閉じ込められるとともに、
上記自然超格子によりキャリアをIII-Ｖ族化合物半導体
層の上記一主面と平行な面内において所定の方向に閉じ
込めることができ、複雑な製造方法を用いることなく容
易にIII-Ｖ族化合物半導体層に一次元的なキャリア分布
を形成することができる。
の半導体層の一主面上に設けられた上記第１の半導体層
よりもバンドギャップエネルギーが小さく、自然超格子
が形成された，不純物を有する，２種類以上のIII 族元
素を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、このIII-Ｖ族化合
物半導体層上に設けられた該III-Ｖ族化合物半導体層よ
りもバンドギャップが大きい第２の半導体層とを備えた
から、上記III-Ｖ族化合物半導体層が上記一主面と平行
な面内において抵抗率に異方性を有するものとなり、上
記第１，第２の半導体層によりキャリアが上記III-Ｖ族
化合物半導体層に２次元状に閉じ込められるとともに、
上記自然超格子によりキャリアをIII-Ｖ族化合物半導体
層の上記一主面と平行な面内において所定の方向に閉じ
込めることができ、複雑な製造方法を用いることなく容
易にIII-Ｖ族化合物半導体層に一次元的なキャリア分布
を形成することができる。
【００３７】また、上記半導体装置において、上記III-
Ｖ族化合物半導体層は、該III-Ｖ族化合物半導体層の自
然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバンド
ギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが位置する
よう不純物を有しているようにしたから、III-Ｖ族化合
物半導体層に一次元的なキャリア分布を容易に形成する
ことができる。
Ｖ族化合物半導体層は、該III-Ｖ族化合物半導体層の自
然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバンド
ギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが位置する
よう不純物を有しているようにしたから、III-Ｖ族化合
物半導体層に一次元的なキャリア分布を容易に形成する
ことができる。
【００３８】また、上記半導体装置において、上記III-
Ｖ族化合物半導体層の自然超格子の上記一主面と平行な
面内における周期方向と垂直な方向の線上に位置するよ
う配置された、上記III-Ｖ族化合物半導体層にオーミッ
ク接触するよう設けられたソース電極，及びドレイン電
極と、このソース電極とドレイン電極との間の上記第２
の半導体層上に設けられたゲート電極とを備えたから、
III-Ｖ族化合物半導体層内において、ソース，ドレイン
電極の配列方向と平行な方向に一次元的なキャリア分布
を容易に形成することができ、高速なキャリア移動が可
能な半導体装置を容易に得ることができる。
Ｖ族化合物半導体層の自然超格子の上記一主面と平行な
面内における周期方向と垂直な方向の線上に位置するよ
う配置された、上記III-Ｖ族化合物半導体層にオーミッ
ク接触するよう設けられたソース電極，及びドレイン電
極と、このソース電極とドレイン電極との間の上記第２
の半導体層上に設けられたゲート電極とを備えたから、
III-Ｖ族化合物半導体層内において、ソース，ドレイン
電極の配列方向と平行な方向に一次元的なキャリア分布
を容易に形成することができ、高速なキャリア移動が可
能な半導体装置を容易に得ることができる。
【００３９】また、上記半導体装置において、上記第１
の半導体層と、第２の半導体層とが異なる導電型を有し
ており、上記III-Ｖ族化合物半導体層は活性層であり、
上記第１の半導体層と，第２の半導体層と，上記III-Ｖ
族化合物半導体層とは、該III-Ｖ族化合物半導体層を活
性層とするダブルヘテロ構造を形成するようにし、上記
半導体装置が半導体レーザを構成するようにしたから、
III-Ｖ族化合物半導体層に一次元的なキャリア分布を容
易に形成することができ、特性に優れた半導体装置を容
易に提供することができる。
の半導体層と、第２の半導体層とが異なる導電型を有し
ており、上記III-Ｖ族化合物半導体層は活性層であり、
上記第１の半導体層と，第２の半導体層と，上記III-Ｖ
族化合物半導体層とは、該III-Ｖ族化合物半導体層を活
性層とするダブルヘテロ構造を形成するようにし、上記
半導体装置が半導体レーザを構成するようにしたから、
III-Ｖ族化合物半導体層に一次元的なキャリア分布を容
易に形成することができ、特性に優れた半導体装置を容
易に提供することができる。
【００４０】
実施例１．一般に化合物半導体の結晶成長において、特
にIII −Ｖ族半導体で二つ以上のIII 族元素を持つ化合
物を気相成長法で成長させると、異なるIII 族元素が周
期的に配列して自然超格子が形成されることが知られて
いる。例えば、アプライド・フィジクス・レターズ（Ap
pl.Phys.Lett),50巻, 11号,P673-675(1987) には、有機
金属熱分解気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりＧａ0.5
Ｉｎ0.5 ＰをＧａＡｓ基板上に成長させた場合、結晶に
規則構造（自然超格子：Spontaneous superlattice str
ucture）が現れ、バンドギャップエネルギー（以下、Ｅ
ｇとも称す）を低下させることが示されている。このＥ
ｇの低下する値は成長条件、例えば成長温度やＶ族／II
I 族原料供給比（Ｖ／III 比）によって変わり、これは
形成される自然超格子の規則性の度合に依存していると
考えられている。また、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐにおいて、
Ｇａ原子，Ｉｎ原子が（１１１）面に交互に配列した
（ＧａＰ）1 ／（ＩｎＰ）1 （１１１）超格子のバンド
構造の計算がフィジカルレヴューB(Physical Review
B)，40巻,6号,p3889-3895(1989) でなされており、上記
のＥｇの低下が理論的にも示唆されている。
にIII −Ｖ族半導体で二つ以上のIII 族元素を持つ化合
物を気相成長法で成長させると、異なるIII 族元素が周
期的に配列して自然超格子が形成されることが知られて
いる。例えば、アプライド・フィジクス・レターズ（Ap
pl.Phys.Lett),50巻, 11号,P673-675(1987) には、有機
金属熱分解気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりＧａ0.5
Ｉｎ0.5 ＰをＧａＡｓ基板上に成長させた場合、結晶に
規則構造（自然超格子：Spontaneous superlattice str
ucture）が現れ、バンドギャップエネルギー（以下、Ｅ
ｇとも称す）を低下させることが示されている。このＥ
ｇの低下する値は成長条件、例えば成長温度やＶ族／II
I 族原料供給比（Ｖ／III 比）によって変わり、これは
形成される自然超格子の規則性の度合に依存していると
考えられている。また、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐにおいて、
Ｇａ原子，Ｉｎ原子が（１１１）面に交互に配列した
（ＧａＰ）1 ／（ＩｎＰ）1 （１１１）超格子のバンド
構造の計算がフィジカルレヴューB(Physical Review
B)，40巻,6号,p3889-3895(1989) でなされており、上記
のＥｇの低下が理論的にも示唆されている。
【００４１】ここで［１１１］方向には直交する［１１
１］Ａ方向と［１１１］Ｂ方向があるが、自然超格子に
よる新たな周期構造は［１１１］Ａまたは［１１１］Ｂ
のどちらか一方に強く現れ、この周期構造の現れる方向
は材料によって異なり、例えばＡｌＩｎＡｓ層において
は［１１１］Ａ方向に向かって周期構造が現れ、ＩｎＧ
ａＰ層においては［１１１］Ｂ方向に向かって周期構造
が現れる。一般に自然超格子は、基板の（１００）面、
あるいは（１００）面に対して数度程度傾いた面上に成
長した結晶において観測されるが、この自然超格子を
（１００）面による断面で考えると、自然超格子の形成
により〈０１１〉方向（［１１１］Ａ方向に対応）と
〈０／１１〉方向（［１１１］Ｂ方向に対応）の原子配
列状態の規則性が異なるものとなる。即ち、［１１１］
Ａ方向に周期構造を有する自然超格子が形成された場合
においては、（１００）面上においては〈０１１〉方向
に上記自然超格子の周期に対応した周期構造が現れる。
また［１１１］Ｂ方向に周期構造を有する自然超格子が
形成された場合においては、（１００）面上においては
〈０１／１〉方向に上記自然超格子の周期に対応した周
期構造が現れる。従って、自然超格子の形成によって原
子配列状態の規則性が異なることから、自然超格子の形
成されない状態において等価であった［０１１］方向と
［０／１１］方向の結晶の物理特性に、異なる方位に対
する特性の違い，即ち異方性が生じることが予想され
る。
１］Ａ方向と［１１１］Ｂ方向があるが、自然超格子に
よる新たな周期構造は［１１１］Ａまたは［１１１］Ｂ
のどちらか一方に強く現れ、この周期構造の現れる方向
は材料によって異なり、例えばＡｌＩｎＡｓ層において
は［１１１］Ａ方向に向かって周期構造が現れ、ＩｎＧ
ａＰ層においては［１１１］Ｂ方向に向かって周期構造
が現れる。一般に自然超格子は、基板の（１００）面、
あるいは（１００）面に対して数度程度傾いた面上に成
長した結晶において観測されるが、この自然超格子を
（１００）面による断面で考えると、自然超格子の形成
により〈０１１〉方向（［１１１］Ａ方向に対応）と
〈０／１１〉方向（［１１１］Ｂ方向に対応）の原子配
列状態の規則性が異なるものとなる。即ち、［１１１］
Ａ方向に周期構造を有する自然超格子が形成された場合
においては、（１００）面上においては〈０１１〉方向
に上記自然超格子の周期に対応した周期構造が現れる。
また［１１１］Ｂ方向に周期構造を有する自然超格子が
形成された場合においては、（１００）面上においては
〈０１／１〉方向に上記自然超格子の周期に対応した周
期構造が現れる。従って、自然超格子の形成によって原
子配列状態の規則性が異なることから、自然超格子の形
成されない状態において等価であった［０１１］方向と
［０／１１］方向の結晶の物理特性に、異なる方位に対
する特性の違い，即ち異方性が生じることが予想され
る。
【００４２】この異方性を示す事実の一例として、フィ
ジカルレヴューB (Physical ReviewB),47巻,p4041-4043
(1993) には、（１００）ＧａＡｓ基板上にＭＯＣＶＤ
法で成長したＧａ0.52Ｉｎ0.48Ｐ層は自然超格子を形成
しており、結晶の光学特性（偏光特性）が［１１０］方
向と［１／１０］方向で異なることが示されている。
ジカルレヴューB (Physical ReviewB),47巻,p4041-4043
(1993) には、（１００）ＧａＡｓ基板上にＭＯＣＶＤ
法で成長したＧａ0.52Ｉｎ0.48Ｐ層は自然超格子を形成
しており、結晶の光学特性（偏光特性）が［１１０］方
向と［１／１０］方向で異なることが示されている。
【００４３】つぎに、自然超格子が形成された半導体層
の電気特性の異方性について詳しく述べる。図１は９３
年秋の応用物理学会予稿集（The Japan Society of App
liedPhysics, Extended Abstracts,The 54th Autumn Me
eting 1993, p200)に記載された、ＩｎＰ基板上にガス
ソースＭＢＥ(Molecular Beam Epitaxy)法により成長し
たＡｌＩｎＡｓ層のバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）
の変化量の成長温度（Ｔsub ）依存性を示す図である。
図において、黒丸は室温中におけるＥｇの測定結果を示
し、白丸は温度を７７Ｋにした状態での測定結果を示し
ている。先に述べたように、自然超格子が形成される
と、その形成される割合が多いほど、バンドギャップエ
ネルギーの変化量は大きくなることから、４５０℃以下
の成長温度で自然超格子の形成が顕著であることが示さ
れている。またこの文献中には［１１１］Ａ方向に自然
超格子の周期が形成されていることが示されている。
の電気特性の異方性について詳しく述べる。図１は９３
年秋の応用物理学会予稿集（The Japan Society of App
liedPhysics, Extended Abstracts,The 54th Autumn Me
eting 1993, p200)に記載された、ＩｎＰ基板上にガス
ソースＭＢＥ(Molecular Beam Epitaxy)法により成長し
たＡｌＩｎＡｓ層のバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）
の変化量の成長温度（Ｔsub ）依存性を示す図である。
図において、黒丸は室温中におけるＥｇの測定結果を示
し、白丸は温度を７７Ｋにした状態での測定結果を示し
ている。先に述べたように、自然超格子が形成される
と、その形成される割合が多いほど、バンドギャップエ
ネルギーの変化量は大きくなることから、４５０℃以下
の成長温度で自然超格子の形成が顕著であることが示さ
れている。またこの文献中には［１１１］Ａ方向に自然
超格子の周期が形成されていることが示されている。
【００４４】図２は本願発明者らによるＩｎＰ基板上に
ガスソースＭＢＥ法で成長したｎ型のＡｌＩｎＡｓの成
長温度に対する抵抗率の異方性を調べた実験結果を示す
図である。図において横軸は成長温度を示しており、縦
軸は抵抗率の異方性，即ち〈０１／１〉方向の抵抗値
（ρB)に対する〈０１１〉方向の抵抗値（ρA)の比率
（ρA ／ρB)を示している。この実験はＩｎＰからなる
ウエハ基板上に、成長温度を変えてガスソースＭＢＥ法
でＳｉを４×１０18ｃｍ-3ドープした厚さ１０００オン
グストロームのｎ型ＡｌＩｎＡｓを成長させた後、幅及
び長さがそれぞれ等しくなるよう上記ウエハ基板を、長
さ方向においてそれぞれ〈０１／１〉方向，及び〈０１
１〉方向に伸びるストライプ形状に切り出し、該ストラ
イプ状部材の表面の両端間の抵抗値を測定して行われ
た。なお、この実験においてはＡｌＩｎＡｓを用いてい
るため、結晶成長により形成される自然超格子の周期方
向は上述したように［１１１］Ａ方向となっている。
ガスソースＭＢＥ法で成長したｎ型のＡｌＩｎＡｓの成
長温度に対する抵抗率の異方性を調べた実験結果を示す
図である。図において横軸は成長温度を示しており、縦
軸は抵抗率の異方性，即ち〈０１／１〉方向の抵抗値
（ρB)に対する〈０１１〉方向の抵抗値（ρA)の比率
（ρA ／ρB)を示している。この実験はＩｎＰからなる
ウエハ基板上に、成長温度を変えてガスソースＭＢＥ法
でＳｉを４×１０18ｃｍ-3ドープした厚さ１０００オン
グストロームのｎ型ＡｌＩｎＡｓを成長させた後、幅及
び長さがそれぞれ等しくなるよう上記ウエハ基板を、長
さ方向においてそれぞれ〈０１／１〉方向，及び〈０１
１〉方向に伸びるストライプ形状に切り出し、該ストラ
イプ状部材の表面の両端間の抵抗値を測定して行われ
た。なお、この実験においてはＡｌＩｎＡｓを用いてい
るため、結晶成長により形成される自然超格子の周期方
向は上述したように［１１１］Ａ方向となっている。
【００４５】図２に示すように、上述したような４５０
℃以下の自然超格子の形成が顕著である領域では、例え
ば成長温度を４２７℃とした場合の抵抗値の比率からわ
かるように、抵抗率の異方性が大きくなっている。ま
た、抵抗率は〈０／１１〉方向，即ち［１１１］Ｂ方向
に対応する方向に比べ、〈０１１〉方向，即ち自然超格
子の周期方向である［１１１］Ａ方向で大きくなってお
り、自然超格子の周期方向と平行な方向への電子の伝導
において、電子が自然超格子の周期の影響を受けて伝導
しにくくなっていることが示されている。
℃以下の自然超格子の形成が顕著である領域では、例え
ば成長温度を４２７℃とした場合の抵抗値の比率からわ
かるように、抵抗率の異方性が大きくなっている。ま
た、抵抗率は〈０／１１〉方向，即ち［１１１］Ｂ方向
に対応する方向に比べ、〈０１１〉方向，即ち自然超格
子の周期方向である［１１１］Ａ方向で大きくなってお
り、自然超格子の周期方向と平行な方向への電子の伝導
において、電子が自然超格子の周期の影響を受けて伝導
しにくくなっていることが示されている。
【００４６】次に、自然超格子が形成された半導体層の
電子の状態について説明する。図３は［１１１］Ａ方向
に自然超格子が形成された半導体層のバンドダイアグラ
ムを示す図であり、図において縦軸は電子のエネルギー
Ｅを示し、横軸は運動量ｋを示しており、図３(a) は
〈０１１〉方向のバンドダイアグラムを示し、図３(b)
は〈０１／１〉方向のバンドダイアグラムを示してい
る。また、ａ’はこの自然超格子が形成された半導体層
の（１１１）面間隔、即ちIII 族面同士，およびＶ族面
同士の間隔を示している。
電子の状態について説明する。図３は［１１１］Ａ方向
に自然超格子が形成された半導体層のバンドダイアグラ
ムを示す図であり、図において縦軸は電子のエネルギー
Ｅを示し、横軸は運動量ｋを示しており、図３(a) は
〈０１１〉方向のバンドダイアグラムを示し、図３(b)
は〈０１／１〉方向のバンドダイアグラムを示してい
る。また、ａ’はこの自然超格子が形成された半導体層
の（１１１）面間隔、即ちIII 族面同士，およびＶ族面
同士の間隔を示している。
【００４７】自然超格子が形成された半導体層において
は、自然超格子の（１００）面内における周期方向、例
えばＡｌＩｎＡｓの場合では〈０１１〉方向に結晶構造
周期の整数倍の周期構造が形成される。一方、これに直
交する〈０／１１〉方向には、新たな結晶構造の周期は
発生しない。新たな周期が形成された〈０１１〉方向に
伝導する伝導帯における電子のバンドダイアグラムは、
マテリアルリサーチソサイエティ（MRS(Material Resar
ch Society),Vol.220,p311(1991)) にＧｅ／Ｓｉ超格子
を用いた場合について説明されているように、新周期に
よるバンドの折り返し（ゾーン・フォールディング：Zo
ne-folding）によって、複数のミニバンドを形成してい
る。したがって［１１１］Ａ方向に自然超格子が形成さ
れた半導体層においては〈０１１〉方向のバンドダイア
グラムは図３(a) に示すようになる。一方、〈０１／
１〉方向に伝導する電子のバンドダイアグラムは超格子
層が形成されても、超格子層が形成されない通常の場合
に対して変化しない（図３(b))。このように、電子が伝
導する方向によって、自然超格子による周期ポテンシャ
ルの影響を受けるか否かによって、電子の有効質量に差
を生じ、伝導率の異方性を生じたりする。また、〈０１
１〉方向では、ミニバンドが形成されており、このミニ
バンド間にバンドギャップエネルギーＥ’ｇを生じてい
る。フェルミエネルギーがこのバンドギャップエネルギ
ーＥ’ｇに相当する場合、図４(a) に示すように、電子
１０は最低のエネルギーバンド内を満たしており、〈０
１１〉方向に電界をかけても伝導できず、〈０１／１〉
方向のみに自由に伝導できる（図４(b))。従って、この
ときの抵抗率の異方性は極大となり、この抵抗率の異方
性を数１００倍以上とすることも可能である。なお、図
４において図３と同一符号は同一または相当する部分を
示しており、１０は電子である。
は、自然超格子の（１００）面内における周期方向、例
えばＡｌＩｎＡｓの場合では〈０１１〉方向に結晶構造
周期の整数倍の周期構造が形成される。一方、これに直
交する〈０／１１〉方向には、新たな結晶構造の周期は
発生しない。新たな周期が形成された〈０１１〉方向に
伝導する伝導帯における電子のバンドダイアグラムは、
マテリアルリサーチソサイエティ（MRS(Material Resar
ch Society),Vol.220,p311(1991)) にＧｅ／Ｓｉ超格子
を用いた場合について説明されているように、新周期に
よるバンドの折り返し（ゾーン・フォールディング：Zo
ne-folding）によって、複数のミニバンドを形成してい
る。したがって［１１１］Ａ方向に自然超格子が形成さ
れた半導体層においては〈０１１〉方向のバンドダイア
グラムは図３(a) に示すようになる。一方、〈０１／
１〉方向に伝導する電子のバンドダイアグラムは超格子
層が形成されても、超格子層が形成されない通常の場合
に対して変化しない（図３(b))。このように、電子が伝
導する方向によって、自然超格子による周期ポテンシャ
ルの影響を受けるか否かによって、電子の有効質量に差
を生じ、伝導率の異方性を生じたりする。また、〈０１
１〉方向では、ミニバンドが形成されており、このミニ
バンド間にバンドギャップエネルギーＥ’ｇを生じてい
る。フェルミエネルギーがこのバンドギャップエネルギ
ーＥ’ｇに相当する場合、図４(a) に示すように、電子
１０は最低のエネルギーバンド内を満たしており、〈０
１１〉方向に電界をかけても伝導できず、〈０１／１〉
方向のみに自由に伝導できる（図４(b))。従って、この
ときの抵抗率の異方性は極大となり、この抵抗率の異方
性を数１００倍以上とすることも可能である。なお、図
４において図３と同一符号は同一または相当する部分を
示しており、１０は電子である。
【００４８】図８は本発明の第１の実施例による半導体
装置の構造を示す平面図であり、図において、１は半絶
縁性ＩｎＰ基板、２は該半絶縁性ＩｎＰ基板１の（１０
０）面上に設けられた所定幅のストライプ形状を有する
ＡｌＩｎＡｓ層で、該ＡｌＩｎＡｓ層２は厚さが約１０
００オングストロームで、自然超格子を有している。ま
た、このＡｌＩｎＡｓ層２には、フェルミエネルギーが
自然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバン
ドギャップエネルギー内に位置するように、Ｓｉ等の不
純物が例えば約４×１０18ｃｍ-3ドープされている。２
ａはこのＡｌＩｎＡｓ層２のうちのストライプ方向が
〈０／１１〉方向のものを示しており、２ｂはＡｌＩｎ
Ａｓ層２のうちのストライプ方向が〈０１１〉方向のも
のを示している。３ａ，３ｂはＡｌＩｎＡｓ層２のスト
ライプ方向の両端部に配置されたＡｕ（金）等の金属電
極（端子）である。本実施例の半導体装置は、自然超格
子の形成されたストライプ状のＡｌＩｎＡｓ層２に電極
３ａ，３ｂを設けて該ＡｌＩｎＡｓ層２を抵抗体として
用いたものであり、２つの電極３ａ，３ｂはそれぞれ半
絶縁性ＩｎＰ基板１と同一基板上の回路素子（図示せ
ず），あるいは異なる基板上の回路素子（図示せず）等
と接続されている。
装置の構造を示す平面図であり、図において、１は半絶
縁性ＩｎＰ基板、２は該半絶縁性ＩｎＰ基板１の（１０
０）面上に設けられた所定幅のストライプ形状を有する
ＡｌＩｎＡｓ層で、該ＡｌＩｎＡｓ層２は厚さが約１０
００オングストロームで、自然超格子を有している。ま
た、このＡｌＩｎＡｓ層２には、フェルミエネルギーが
自然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバン
ドギャップエネルギー内に位置するように、Ｓｉ等の不
純物が例えば約４×１０18ｃｍ-3ドープされている。２
ａはこのＡｌＩｎＡｓ層２のうちのストライプ方向が
〈０／１１〉方向のものを示しており、２ｂはＡｌＩｎ
Ａｓ層２のうちのストライプ方向が〈０１１〉方向のも
のを示している。３ａ，３ｂはＡｌＩｎＡｓ層２のスト
ライプ方向の両端部に配置されたＡｕ（金）等の金属電
極（端子）である。本実施例の半導体装置は、自然超格
子の形成されたストライプ状のＡｌＩｎＡｓ層２に電極
３ａ，３ｂを設けて該ＡｌＩｎＡｓ層２を抵抗体として
用いたものであり、２つの電極３ａ，３ｂはそれぞれ半
絶縁性ＩｎＰ基板１と同一基板上の回路素子（図示せ
ず），あるいは異なる基板上の回路素子（図示せず）等
と接続されている。
【００４９】また、図５は上記図８に示す半導体装置の
Ｉ−Ｉ断面図であり、図において、図８と同一符号は同
一又は相当する部分を示している。
Ｉ−Ｉ断面図であり、図において、図８と同一符号は同
一又は相当する部分を示している。
【００５０】また、図６は本実施例１の半導体装置の構
造を説明するための平面図であり、図において、図８と
同一符号は同一または相当する部分を示している。
造を説明するための平面図であり、図において、図８と
同一符号は同一または相当する部分を示している。
【００５１】また、図７は本実施例１の半導体装置の構
造を説明するための平面図であり、図において、図８と
同一符号は同一または相当する部分を示している。
造を説明するための平面図であり、図において、図８と
同一符号は同一または相当する部分を示している。
【００５２】つぎに製造方法について説明する。まず、
ガスソースＭＢＥ法により半絶縁性ＩｎＰ基板１の（１
００）面上に約４５０℃以下の温度で自然超格子が形成
されるようにＳｉを約４×１０18ｃｍ-3ドープしたＡｌ
ＩｎＡｓ層を結晶成長させる。次にレジストを利用して
フッ酸等のエッチング液を用いてストライプ状のＡｌＩ
ｎＡｓ層２ａ，２ｂを残すようにエッチングを行う。さ
らに蒸着等により金属電極３ａ，３ｂを形成して図５に
示すような半導体装置を得る。
ガスソースＭＢＥ法により半絶縁性ＩｎＰ基板１の（１
００）面上に約４５０℃以下の温度で自然超格子が形成
されるようにＳｉを約４×１０18ｃｍ-3ドープしたＡｌ
ＩｎＡｓ層を結晶成長させる。次にレジストを利用して
フッ酸等のエッチング液を用いてストライプ状のＡｌＩ
ｎＡｓ層２ａ，２ｂを残すようにエッチングを行う。さ
らに蒸着等により金属電極３ａ，３ｂを形成して図５に
示すような半導体装置を得る。
【００５３】本実施例の半導体装置においては、Ｓｉが
ドープされたＡｌＩｎＡｓ層２は［１１１］Ａ方向に自
然超格子が形成されているので、上述したように（１０
０）面内において抵抗率に異方性を有している。このた
め、例えば図６に示すようにＡｌＩｎＡｓ層２のストラ
イプ方向を〈０／１１〉方向，即ち自然超格子の周期方
向と直交する方向とし、該〈０／１１〉方向に電極３
ａ，３ｂを配置してＡｌＩｎＡｓ層２を抵抗体として用
いる場合には抵抗率が低いものとなる。また、図７に示
すように、ＡｌＩｎＡｓ層２のストライプ方向を〈０１
１〉方向，即ち自然超格子の周期方向とし、該〈０１
１〉方向に電極３ａ，３ｂを配置するようにした場合に
は抵抗率は高いものとなる。このとき、ストライプ方向
を〈０１１〉方向とした場合には、ストライプ方向を
〈０／１１〉方向とした場合に対して抵抗率を、上述し
たように数１００倍程度高くすることも可能である。こ
のように、抵抗体となるＡｌＩｎＡｓ層２のストライプ
方向を自然超格子の周期方向に対して変えることによ
り、ＡｌＩｎＡｓ層２の抵抗率を変化させることがで
き、これによって抵抗値の大きく異なる抵抗体を形成す
ることが可能となる。
ドープされたＡｌＩｎＡｓ層２は［１１１］Ａ方向に自
然超格子が形成されているので、上述したように（１０
０）面内において抵抗率に異方性を有している。このた
め、例えば図６に示すようにＡｌＩｎＡｓ層２のストラ
イプ方向を〈０／１１〉方向，即ち自然超格子の周期方
向と直交する方向とし、該〈０／１１〉方向に電極３
ａ，３ｂを配置してＡｌＩｎＡｓ層２を抵抗体として用
いる場合には抵抗率が低いものとなる。また、図７に示
すように、ＡｌＩｎＡｓ層２のストライプ方向を〈０１
１〉方向，即ち自然超格子の周期方向とし、該〈０１
１〉方向に電極３ａ，３ｂを配置するようにした場合に
は抵抗率は高いものとなる。このとき、ストライプ方向
を〈０１１〉方向とした場合には、ストライプ方向を
〈０／１１〉方向とした場合に対して抵抗率を、上述し
たように数１００倍程度高くすることも可能である。こ
のように、抵抗体となるＡｌＩｎＡｓ層２のストライプ
方向を自然超格子の周期方向に対して変えることによ
り、ＡｌＩｎＡｓ層２の抵抗率を変化させることがで
き、これによって抵抗値の大きく異なる抵抗体を形成す
ることが可能となる。
【００５４】したがって、図８に示すように、ストライ
プ方向が〈０／１１〉方向と，〈０１１〉方向とに異な
るＡｌＩｎＡｓ層２ａ，２ｂを、基板１上にエッチング
により同時に形成することにより、抵抗値の大きく異な
る抵抗体を同一プロセスによって同一基板内に集積する
ことができ、限られたチップ面積内においても抵抗値の
大きく異なる抵抗体を容易に形成することが可能とな
る。
プ方向が〈０／１１〉方向と，〈０１１〉方向とに異な
るＡｌＩｎＡｓ層２ａ，２ｂを、基板１上にエッチング
により同時に形成することにより、抵抗値の大きく異な
る抵抗体を同一プロセスによって同一基板内に集積する
ことができ、限られたチップ面積内においても抵抗値の
大きく異なる抵抗体を容易に形成することが可能とな
る。
【００５５】以上のように本実施例によれば、不純物を
含む自然超格子を形成したＡｌＩｎＡｓ層２を抵抗体と
して用いるようにしたから、ＡｌＩｎＡｓ層２が（１０
０）面内において異方性を有するものとなり、線状のＡ
ｌＩｎＡｓ層２の配置される方向を変えることにより抵
抗体の抵抗率を大きく変えることができ、同一チップ内
に抵抗値の大きく異なる複数の抵抗体を備えた集積回路
等の半導体装置を容易に提供することができる。
含む自然超格子を形成したＡｌＩｎＡｓ層２を抵抗体と
して用いるようにしたから、ＡｌＩｎＡｓ層２が（１０
０）面内において異方性を有するものとなり、線状のＡ
ｌＩｎＡｓ層２の配置される方向を変えることにより抵
抗体の抵抗率を大きく変えることができ、同一チップ内
に抵抗値の大きく異なる複数の抵抗体を備えた集積回路
等の半導体装置を容易に提供することができる。
【００５６】なお、本実施例１においては抵抗体である
ＡｌＩｎＡｓ層２をストライプ状に形成した場合につい
て説明したが、本発明はＡｌＩｎＡｓ層２の形状をその
他のＳ字形状等の線形状としてもよい。例えば、図９に
示すようにＡｌＩｎＡｓ層２を〈０／１１〉方向から
〈０１１〉方向に折れ曲がったＬ字型の線型状としても
よく、この場合においても上記実施例１と同様の効果を
奏するとともに、〈０／１１〉方向の長さＬ１と〈０１
１〉方向の長さＬ２を適当な値に選択することで、非常
に小さい抵抗値から大きい抵抗値までの任意の抵抗値を
持つ抵抗体を提供することができる。なお、図９におい
て図８と同一符号は同一又は相当する部分を示してい
る。
ＡｌＩｎＡｓ層２をストライプ状に形成した場合につい
て説明したが、本発明はＡｌＩｎＡｓ層２の形状をその
他のＳ字形状等の線形状としてもよい。例えば、図９に
示すようにＡｌＩｎＡｓ層２を〈０／１１〉方向から
〈０１１〉方向に折れ曲がったＬ字型の線型状としても
よく、この場合においても上記実施例１と同様の効果を
奏するとともに、〈０／１１〉方向の長さＬ１と〈０１
１〉方向の長さＬ２を適当な値に選択することで、非常
に小さい抵抗値から大きい抵抗値までの任意の抵抗値を
持つ抵抗体を提供することができる。なお、図９におい
て図８と同一符号は同一又は相当する部分を示してい
る。
【００５７】また、本実施例１においては、抵抗体であ
るＡｌＩｎＡｓ層２のストライプ方向を〈０／１１〉方
向と、〈０１１〉方向とにした場合について説明した
が、本発明はＡｌＩｎＡｓ層２のストライプ方向を、
〈０／１１〉方向から〈０１１〉方向の間の方向とした
場合についても適用できるものであり、このような場合
においても上記実施例１と同様の効果を奏するととも
に、〈０／１１〉方向（あるいは〈０１１〉方向）に対
する角度に応じた、小さい抵抗値から大きい抵抗値まで
の任意の抵抗値を持つ抵抗体を提供することができる。
るＡｌＩｎＡｓ層２のストライプ方向を〈０／１１〉方
向と、〈０１１〉方向とにした場合について説明した
が、本発明はＡｌＩｎＡｓ層２のストライプ方向を、
〈０／１１〉方向から〈０１１〉方向の間の方向とした
場合についても適用できるものであり、このような場合
においても上記実施例１と同様の効果を奏するととも
に、〈０／１１〉方向（あるいは〈０１１〉方向）に対
する角度に応じた、小さい抵抗値から大きい抵抗値まで
の任意の抵抗値を持つ抵抗体を提供することができる。
【００５８】例えば図１０に示すように、ＡｌＩｎＡｓ
層２を半導体基板１の所定の位置において収束する、
〈０／１１〉方向と，〈０１１〉方向と，その間の２方
向に伸びる長さの等しい４本のストライプ状部材により
構成するようにし、上記ストライプ状部材が収束する位
置に電極３ｂを設け、その他の上記４本のストライプ状
部材のそれぞれの端部に〈０／１１〉方向から〈０１
１〉方向に向かって電極３ａ1 〜３ａ4 を設けた場合、
電極３ｂと電極３ａ1 〜３ａ4 のいずれかを接続するこ
とにより、４つの異なった抵抗値を得ることができる。
このとき、電極３ｂと電極３ａ1 とを接続した場合の抵
抗値をＲ1 ，電極３ｂと電極３ａ2 とを接続した場合の
抵抗値をＲ2 ，電極３ｂと電極３ａ3 とを接続した場合
の抵抗値をＲ3 ，電極３ｂと電極３ａ4 とを接続した場
合の抵抗値をＲ4 とすると、その抵抗値は値の小さいも
のから順にＲ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 となり、ストライプ
方向を〈０１１〉方向とした場合が、ストライプ方向を
〈０／１１〉方向とした場合に対して抵抗値，及び抵抗
率が最も高くなることがわかる。
層２を半導体基板１の所定の位置において収束する、
〈０／１１〉方向と，〈０１１〉方向と，その間の２方
向に伸びる長さの等しい４本のストライプ状部材により
構成するようにし、上記ストライプ状部材が収束する位
置に電極３ｂを設け、その他の上記４本のストライプ状
部材のそれぞれの端部に〈０／１１〉方向から〈０１
１〉方向に向かって電極３ａ1 〜３ａ4 を設けた場合、
電極３ｂと電極３ａ1 〜３ａ4 のいずれかを接続するこ
とにより、４つの異なった抵抗値を得ることができる。
このとき、電極３ｂと電極３ａ1 とを接続した場合の抵
抗値をＲ1 ，電極３ｂと電極３ａ2 とを接続した場合の
抵抗値をＲ2 ，電極３ｂと電極３ａ3 とを接続した場合
の抵抗値をＲ3 ，電極３ｂと電極３ａ4 とを接続した場
合の抵抗値をＲ4 とすると、その抵抗値は値の小さいも
のから順にＲ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 となり、ストライプ
方向を〈０１１〉方向とした場合が、ストライプ方向を
〈０／１１〉方向とした場合に対して抵抗値，及び抵抗
率が最も高くなることがわかる。
【００５９】実施例２．図１１は本発明の第２の実施例
による半導体装置の構造を示す断面図であり、本実施例
２の半導体装置は上記実施例１において説明した自然超
格子が形成されたＡｌＩｎＡｓ層を用いた半導体装置で
ある。図において、図８と同一符号は同一または相当す
る部分を示しており、１２は自然超格子が形成されたＡ
ｌＩｎＡｓ層で、該ＡｌＩｎＡｓ層１２のフェルミエネ
ルギーが自然超格子の周期方向に形成されるミニバンド
内に位置するようにＳｉ等の不純物がドープされてい
る。１３はソース電極，１４はドレイン電極，１５はゲ
ート電極，１６はＳｉＮやＳｉＯ2 等からなる絶縁膜で
ある。本実施例のソース電極１３，ゲート電極１５及び
ドレイン電極１４の配列方向は〈０１１〉方向となって
いる。
による半導体装置の構造を示す断面図であり、本実施例
２の半導体装置は上記実施例１において説明した自然超
格子が形成されたＡｌＩｎＡｓ層を用いた半導体装置で
ある。図において、図８と同一符号は同一または相当す
る部分を示しており、１２は自然超格子が形成されたＡ
ｌＩｎＡｓ層で、該ＡｌＩｎＡｓ層１２のフェルミエネ
ルギーが自然超格子の周期方向に形成されるミニバンド
内に位置するようにＳｉ等の不純物がドープされてい
る。１３はソース電極，１４はドレイン電極，１５はゲ
ート電極，１６はＳｉＮやＳｉＯ2 等からなる絶縁膜で
ある。本実施例のソース電極１３，ゲート電極１５及び
ドレイン電極１４の配列方向は〈０１１〉方向となって
いる。
【００６０】また、図１２は本実施例２の半導体装置の
動作を説明するためのゲート電圧ＶG とソース・ドレイ
ン電流ＩSDの関係を示す図であり、図において１９は半
導体装置がＯＦＦになった状態を示しており、１７，１
８はＯＮになった状態を示している。
動作を説明するためのゲート電圧ＶG とソース・ドレイ
ン電流ＩSDの関係を示す図であり、図において１９は半
導体装置がＯＦＦになった状態を示しており、１７，１
８はＯＮになった状態を示している。
【００６１】また、図１３〜図１５は本実施例２の半導
体装置の動作を説明するための自然超格子が形成された
ＡｌＩｎＡｓ層のバンドダイアグラムを示す図であり、
図において縦軸は電子のエネルギーＥを示し、横軸は運
動量ｋを示し、ａ’はこの自然超格子が形成されたＡｌ
ＩｎＡｓ層の（１１１）面間隔、即ちIII 族面同士，お
よびＶ族面同士の間隔を示している。また、図１３(a)
，図１４(a) ，及び図１５(a) は〈０１１〉方向のバ
ンドダイアグラムを示し、図１３(b) ，図１４(b) ，及
び図１５(b) は〈０１／１〉方向のバンドダイアグラム
を示している。
体装置の動作を説明するための自然超格子が形成された
ＡｌＩｎＡｓ層のバンドダイアグラムを示す図であり、
図において縦軸は電子のエネルギーＥを示し、横軸は運
動量ｋを示し、ａ’はこの自然超格子が形成されたＡｌ
ＩｎＡｓ層の（１１１）面間隔、即ちIII 族面同士，お
よびＶ族面同士の間隔を示している。また、図１３(a)
，図１４(a) ，及び図１５(a) は〈０１１〉方向のバ
ンドダイアグラムを示し、図１３(b) ，図１４(b) ，及
び図１５(b) は〈０１／１〉方向のバンドダイアグラム
を示している。
【００６２】つぎに製造方法について説明する。まず、
ガスソースＭＢＥ法により半絶縁性ＩｎＰ基板１の（１
００）面上に約４５０℃以下の温度で自然超格子が形成
されるようにＳｉをドープしたＡｌＩｎＡｓ層１２を結
晶成長させる。次にＡｌＩｎＡｓ層１２上に絶縁膜１６
を形成し、該絶縁膜１６のソース電極１３，ドレイン電
極１４を形成する位置をエッチングにより除去し、Ａｌ
ＩｎＡｓ層１２上にソース電極１３，ドレイン電極１４
を形成し、さらにソース電極１３とドレイン電極１４と
の間の絶縁膜１６上にゲート電極１５を形成して図１１
に示す半導体装置を得る。
ガスソースＭＢＥ法により半絶縁性ＩｎＰ基板１の（１
００）面上に約４５０℃以下の温度で自然超格子が形成
されるようにＳｉをドープしたＡｌＩｎＡｓ層１２を結
晶成長させる。次にＡｌＩｎＡｓ層１２上に絶縁膜１６
を形成し、該絶縁膜１６のソース電極１３，ドレイン電
極１４を形成する位置をエッチングにより除去し、Ａｌ
ＩｎＡｓ層１２上にソース電極１３，ドレイン電極１４
を形成し、さらにソース電極１３とドレイン電極１４と
の間の絶縁膜１６上にゲート電極１５を形成して図１１
に示す半導体装置を得る。
【００６３】次に動作を図１１，図１２を用いて説明す
る。本実施例２の半導体装置は、ソース電極１３とドレ
イン電極１４との間に流れる電流をゲート電極１５にバ
イアス電圧（ＶG ）を印加することで制御するものであ
る。まず、ソース電極１３とドレイン電極１４との間に
電流を流した状態，即ちＯＮ状態１７でゲート電極１５
にバイアス電圧ＶG を印加すると、ＡｌＩｎＡｓ層２中
のフェルミエネルギーを変化させることができ、バイア
ス電圧を変化させていくと、ソース電極１３とドレイン
電極１４とが配列されている方向は〈０１１〉方向であ
り、この〈０１１〉方向はＡｌＩｎＡｓ層１２に形成さ
れる自然超格子の周期方向であるため、所定の電圧でＩ
SDソース・ドレイン間電流ＩSDが流れなくなり、図１１
に示すようにＯＦＦ状態１９となる。さらに、電圧を上
げると、又ＩSDが流れるＯＮ状態１８となる。従って、
本実施例２においては、このようにゲート電圧を加えて
いくことによりソース・ドレイン電流をＯＮ，ＯＦＦ，
ＯＮと順次変化させることができる特性をもったスイッ
チング素子として機能する半導体装置を得ることができ
る。
る。本実施例２の半導体装置は、ソース電極１３とドレ
イン電極１４との間に流れる電流をゲート電極１５にバ
イアス電圧（ＶG ）を印加することで制御するものであ
る。まず、ソース電極１３とドレイン電極１４との間に
電流を流した状態，即ちＯＮ状態１７でゲート電極１５
にバイアス電圧ＶG を印加すると、ＡｌＩｎＡｓ層２中
のフェルミエネルギーを変化させることができ、バイア
ス電圧を変化させていくと、ソース電極１３とドレイン
電極１４とが配列されている方向は〈０１１〉方向であ
り、この〈０１１〉方向はＡｌＩｎＡｓ層１２に形成さ
れる自然超格子の周期方向であるため、所定の電圧でＩ
SDソース・ドレイン間電流ＩSDが流れなくなり、図１１
に示すようにＯＦＦ状態１９となる。さらに、電圧を上
げると、又ＩSDが流れるＯＮ状態１８となる。従って、
本実施例２においては、このようにゲート電圧を加えて
いくことによりソース・ドレイン電流をＯＮ，ＯＦＦ，
ＯＮと順次変化させることができる特性をもったスイッ
チング素子として機能する半導体装置を得ることができ
る。
【００６４】ここで、上記半導体装置の動作の詳細につ
いて、図１３，図１４及び図１５に示したバンドダイヤ
グラムを用いて説明する。なお、本実施例の自然超格子
の形成されたＡｌＩｎＡｓ層１２の自然超格子の周期方
向は［１１１］Ｂ方向であるため、バンドダイヤグラム
は上記図４に示したバンドダイヤグラムと同様の構造と
なっている。
いて、図１３，図１４及び図１５に示したバンドダイヤ
グラムを用いて説明する。なお、本実施例の自然超格子
の形成されたＡｌＩｎＡｓ層１２の自然超格子の周期方
向は［１１１］Ｂ方向であるため、バンドダイヤグラム
は上記図４に示したバンドダイヤグラムと同様の構造と
なっている。
【００６５】まず、図１３(a) のように、フェルミエネ
ルギーが最底のミニバンドの中にある状態では、半導体
装置は図１２に示すようにＯＮ状態にあり、〈０１１〉
方向に電子は伝導できる。次にゲート電極１５にバイア
スを印加することによってフェルミエネルギーがミニバ
ンド間のバンドギャップＥ’ｇの位置にくると、〈０１
１〉方向には電子は伝導できなくなる（図１４(a))。従
って、ＯＦＦ状態１９になる。さらに、バイアスを印加
して最底状態より一つエネルギーが高い状態のミニバン
ドに電子が存在するようにすると再びソース・ドレイン
電流が流れ始め、ＯＮ状態１８となる（図１５(a))。こ
のように、ゲート電圧によってＡｌＩｎＡｓ層２中のフ
ェルミエネルギーを変化させて、フェルミエネルギーが
ミニバンド中に存在するか否かによって電流のＯＮ，Ｏ
ＦＦを行うため、従来のゲート電圧により空乏層を変化
させて電流を制御する電界効果型トランジスタ等の半導
体装置よりも急峻なスイッチング動作が可能となる。
ルギーが最底のミニバンドの中にある状態では、半導体
装置は図１２に示すようにＯＮ状態にあり、〈０１１〉
方向に電子は伝導できる。次にゲート電極１５にバイア
スを印加することによってフェルミエネルギーがミニバ
ンド間のバンドギャップＥ’ｇの位置にくると、〈０１
１〉方向には電子は伝導できなくなる（図１４(a))。従
って、ＯＦＦ状態１９になる。さらに、バイアスを印加
して最底状態より一つエネルギーが高い状態のミニバン
ドに電子が存在するようにすると再びソース・ドレイン
電流が流れ始め、ＯＮ状態１８となる（図１５(a))。こ
のように、ゲート電圧によってＡｌＩｎＡｓ層２中のフ
ェルミエネルギーを変化させて、フェルミエネルギーが
ミニバンド中に存在するか否かによって電流のＯＮ，Ｏ
ＦＦを行うため、従来のゲート電圧により空乏層を変化
させて電流を制御する電界効果型トランジスタ等の半導
体装置よりも急峻なスイッチング動作が可能となる。
【００６６】以上のように本実施例によれば、自然超格
子が形成されたＡｌＩｎＡｓ層１２上にソース電極１
３，ドレイン電極１４を設け、該ソース電極１３，ドレ
イン電極１４間のＡｌＩｎＡｓ層１２上に絶縁膜１６を
介してゲート電極１５を設けたから、急峻なスイッチン
グ動作が可能であり、かつゲート電圧の増加（あるいは
低下）にともなってＯＮ，ＯＦＦ，ＯＮとなるスイッチ
ング動作が可能な半導体装置を得ることができる。
子が形成されたＡｌＩｎＡｓ層１２上にソース電極１
３，ドレイン電極１４を設け、該ソース電極１３，ドレ
イン電極１４間のＡｌＩｎＡｓ層１２上に絶縁膜１６を
介してゲート電極１５を設けたから、急峻なスイッチン
グ動作が可能であり、かつゲート電圧の増加（あるいは
低下）にともなってＯＮ，ＯＦＦ，ＯＮとなるスイッチ
ング動作が可能な半導体装置を得ることができる。
【００６７】なお、本実施例２においてはゲート電圧を
かけない状態においてフェルミエネルギーが最底のミニ
バンド中にあるように不純物をドープしたが、ミニバン
ド間にフェルミレベルが来るようにしてもよい。この場
合、正，又は負のゲート電圧をかけることで半導体装置
をＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り換えることができ
る。
かけない状態においてフェルミエネルギーが最底のミニ
バンド中にあるように不純物をドープしたが、ミニバン
ド間にフェルミレベルが来るようにしてもよい。この場
合、正，又は負のゲート電圧をかけることで半導体装置
をＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り換えることができ
る。
【００６８】実施例３．図１６は本発明の第３の実施例
による半導体装置の主要部の構造を示す（０／１１）面
による断面図（図１６(a))，及び該半導体装置の結晶成
長方向のバンドダイアグラムを示す図（図１６(b))であ
る。図において２１は半絶縁性ＧａＡｓ基板，２２は該
ＧａＡｓ基板２１の（１００）面上に形成されたＡｌＧ
ａＩｎＰ層，２３は自然超格子が形成された厚さが数１
００オングストローム以下のＩｎＧａＰ層で、Ｓｉ等の
不純物がドープされている。２４はＡｌＧａＩｎＰ層で
あり、１０は電子を示している。なお、図１６(b) のバ
ンドダイアグラムは伝導帯底を示したものであり、横軸
は電子のエネルギーＥを示している。本実施例３の半導
体装置の主要部は、ガスソースＭＢＥ法等の方法により
半絶縁性ＧａＡｓ基板２１の（１００）面上にＡｌＧａ
ＩｎＰ層２２を形成した後、約４５０℃以下の温度で自
然超格子が形成されるようにＳｉ等の不純物をドープし
たＩｎＧａＰ層２３を結晶成長させ、さらに連続的にＡ
ｌＧａＩｎＰ層２４を結晶成長して形成されるものであ
る。ここで、ＩｎＧａＰ層２３へのＳｉ等の不純物のド
ープは、自然超格子の配列方向である〈０／１１〉方向
のバンドダイヤグラムにおいて、フェルミエネルギーが
ミニバンド間のエネルギーギャップ内に存在するように
ドープを行う。
による半導体装置の主要部の構造を示す（０／１１）面
による断面図（図１６(a))，及び該半導体装置の結晶成
長方向のバンドダイアグラムを示す図（図１６(b))であ
る。図において２１は半絶縁性ＧａＡｓ基板，２２は該
ＧａＡｓ基板２１の（１００）面上に形成されたＡｌＧ
ａＩｎＰ層，２３は自然超格子が形成された厚さが数１
００オングストローム以下のＩｎＧａＰ層で、Ｓｉ等の
不純物がドープされている。２４はＡｌＧａＩｎＰ層で
あり、１０は電子を示している。なお、図１６(b) のバ
ンドダイアグラムは伝導帯底を示したものであり、横軸
は電子のエネルギーＥを示している。本実施例３の半導
体装置の主要部は、ガスソースＭＢＥ法等の方法により
半絶縁性ＧａＡｓ基板２１の（１００）面上にＡｌＧａ
ＩｎＰ層２２を形成した後、約４５０℃以下の温度で自
然超格子が形成されるようにＳｉ等の不純物をドープし
たＩｎＧａＰ層２３を結晶成長させ、さらに連続的にＡ
ｌＧａＩｎＰ層２４を結晶成長して形成されるものであ
る。ここで、ＩｎＧａＰ層２３へのＳｉ等の不純物のド
ープは、自然超格子の配列方向である〈０／１１〉方向
のバンドダイヤグラムにおいて、フェルミエネルギーが
ミニバンド間のエネルギーギャップ内に存在するように
ドープを行う。
【００６９】次に本実施例３の半導体装置の動作につい
て説明する。図１６(a) に示すようなＧａＡｓ基板２１
に格子整合したＡｌＧａＩｎＰ層２２，２４でＧａＩｎ
Ｐ層２３を挟んだダブルヘテロ構造では、ＡｌＧａＩｎ
ＰのバンドギャップエネルギーがＧａＩｎＰのバンドギ
ャップエネルギーより大きいため、バンドギャップエネ
ルギーは図１６(b) に示すようになり、ＧａＩｎＰ層２
３で量子井戸を形成して電子１０が井戸内に閉じ込めら
れる。従って、ダブルヘテロ構造の井戸内では、電子１
０は（１００）面内に２次元電子状態となって存在して
いる。
て説明する。図１６(a) に示すようなＧａＡｓ基板２１
に格子整合したＡｌＧａＩｎＰ層２２，２４でＧａＩｎ
Ｐ層２３を挟んだダブルヘテロ構造では、ＡｌＧａＩｎ
ＰのバンドギャップエネルギーがＧａＩｎＰのバンドギ
ャップエネルギーより大きいため、バンドギャップエネ
ルギーは図１６(b) に示すようになり、ＧａＩｎＰ層２
３で量子井戸を形成して電子１０が井戸内に閉じ込めら
れる。従って、ダブルヘテロ構造の井戸内では、電子１
０は（１００）面内に２次元電子状態となって存在して
いる。
【００７０】ここで、ＩｎＧａＰの自然超格子は主に
［１１１］Ｂ方向に形成されることが一般に知られてい
る。従って、上記実施例１において図４を用いて説明し
たように、フェルミエネルギーが〈０／１１〉方向のミ
ニバンド間のバンドギャップエネルギー中にある状態で
あれば、自然超格子を形成したＩｎＧａＰ層の（１０
０）面内において異方性を有しており、自然超格子の周
期方向である〈０１／１〉方向には電子は伝導できず、
〈０１１〉方向のみに電子が伝導できる状態となってい
る。従って、上述したように電子はヘテロ接合により
（１００）面内に閉じ込められているので、電子は〈０
１１〉方向のみに伝導する１次元状態となる。このよう
に、フェルミエネルギーが〈０／１１〉方向のミニバン
ド間のエネルギーギャップ中にある状態となるよう不純
物をＩｎＧａＰ層２３にドープすることにより、量子井
戸構造による２次元閉じ込めと自然超格子周期による電
子の伝導方向の制約によって、半導体レーザの特性改善
や電子デバイスの高速化に有効な１次元電子状態を実現
することができる。
［１１１］Ｂ方向に形成されることが一般に知られてい
る。従って、上記実施例１において図４を用いて説明し
たように、フェルミエネルギーが〈０／１１〉方向のミ
ニバンド間のバンドギャップエネルギー中にある状態で
あれば、自然超格子を形成したＩｎＧａＰ層の（１０
０）面内において異方性を有しており、自然超格子の周
期方向である〈０１／１〉方向には電子は伝導できず、
〈０１１〉方向のみに電子が伝導できる状態となってい
る。従って、上述したように電子はヘテロ接合により
（１００）面内に閉じ込められているので、電子は〈０
１１〉方向のみに伝導する１次元状態となる。このよう
に、フェルミエネルギーが〈０／１１〉方向のミニバン
ド間のエネルギーギャップ中にある状態となるよう不純
物をＩｎＧａＰ層２３にドープすることにより、量子井
戸構造による２次元閉じ込めと自然超格子周期による電
子の伝導方向の制約によって、半導体レーザの特性改善
や電子デバイスの高速化に有効な１次元電子状態を実現
することができる。
【００７１】以上のように本実施例においては、ＡｌＧ
ａＩｎＰ層２２，２４で自然超格子が形成されたＧａＩ
ｎＰ層２３を挟み込んだ構造としたから、従来の技術に
おいて説明したように、ステップフロー成長を用いた複
雑な製造方法を用いなくても一次元電子状態を得ること
ができるとともに、ステップフロー成長に必要な高精度
で高価な成長装置を用いる必要がなくなり、容易に特性
に優れた半導体装置を提供することができる。
ａＩｎＰ層２２，２４で自然超格子が形成されたＧａＩ
ｎＰ層２３を挟み込んだ構造としたから、従来の技術に
おいて説明したように、ステップフロー成長を用いた複
雑な製造方法を用いなくても一次元電子状態を得ること
ができるとともに、ステップフロー成長に必要な高精度
で高価な成長装置を用いる必要がなくなり、容易に特性
に優れた半導体装置を提供することができる。
【００７２】実施例４．図１７は本発明の第４の実施例
による半導体装置の構造を示す断面図であり、図におい
て、図１６と同一符号は同一又は相当する部分を示して
おり、２５はアンドープＡｌＧａＩｎＰ層，２６，２
８，及び２７は〈０１１〉方向に配列されたソース電
極，ゲート電極，及びドレイン電極である。本実施例４
の半導体装置は上記実施例３に示した半導体装置の主要
部の構造を含むものであり、ソース・ドレイン電極間に
ＩｎＧａＰ層２３のフェルミレベルをコントロールする
ためのゲート電極２８を設け、上記自然超格子が形成さ
れたＧａＩｎＰ層２３を一次元電子チャネル層として用
いたものである。本実施例４の半導体装置は、上記実施
例３の半導体装置の製造方法において、上記自然超格子
が形成されたＩｎＧａＰ層２３を形成した後、この表面
にアンドープＡｌＧａＩｎＰ層２５を形成し、該アンド
ープＡｌＧａＩｎＰ層２５をＩｎＧａＰ層２３に達する
まで選択エッチングしてソース電極２６，ドレイン電極
２７を形成するための開口部をそれぞれ形成し、該開口
部内にオーミック接触するようソース電極２６，ドレイ
ン電極２７を形成し、さらに該ソース電極２６，ドレイ
ン電極２７に挟まれた領域の上記アンドープＡｌＧａＩ
ｎＰ層２５上にゲート電極２８を形成して形成される。
による半導体装置の構造を示す断面図であり、図におい
て、図１６と同一符号は同一又は相当する部分を示して
おり、２５はアンドープＡｌＧａＩｎＰ層，２６，２
８，及び２７は〈０１１〉方向に配列されたソース電
極，ゲート電極，及びドレイン電極である。本実施例４
の半導体装置は上記実施例３に示した半導体装置の主要
部の構造を含むものであり、ソース・ドレイン電極間に
ＩｎＧａＰ層２３のフェルミレベルをコントロールする
ためのゲート電極２８を設け、上記自然超格子が形成さ
れたＧａＩｎＰ層２３を一次元電子チャネル層として用
いたものである。本実施例４の半導体装置は、上記実施
例３の半導体装置の製造方法において、上記自然超格子
が形成されたＩｎＧａＰ層２３を形成した後、この表面
にアンドープＡｌＧａＩｎＰ層２５を形成し、該アンド
ープＡｌＧａＩｎＰ層２５をＩｎＧａＰ層２３に達する
まで選択エッチングしてソース電極２６，ドレイン電極
２７を形成するための開口部をそれぞれ形成し、該開口
部内にオーミック接触するようソース電極２６，ドレイ
ン電極２７を形成し、さらに該ソース電極２６，ドレイ
ン電極２７に挟まれた領域の上記アンドープＡｌＧａＩ
ｎＰ層２５上にゲート電極２８を形成して形成される。
【００７３】つぎに動作について説明する。まず、ゲー
ト電極２８にゲート電圧を付加しない場合には、自然超
格子が形成されたＩｎＧａＰ層２３はＡｌＧａＩｎＰ層
２２とアンドープＡｌＧａＩｎＰ層２５により挟まれて
いるので、上記実施例３において説明したように、Ｉｎ
ＧａＰ層２３の電子状態は〈０１１〉方向に向かって１
次元伝導状態となっており、電子はソース・ドレイン間
を高速で伝導する。これにより高速動作が可能な半導体
装置を得ることができる。
ト電極２８にゲート電圧を付加しない場合には、自然超
格子が形成されたＩｎＧａＰ層２３はＡｌＧａＩｎＰ層
２２とアンドープＡｌＧａＩｎＰ層２５により挟まれて
いるので、上記実施例３において説明したように、Ｉｎ
ＧａＰ層２３の電子状態は〈０１１〉方向に向かって１
次元伝導状態となっており、電子はソース・ドレイン間
を高速で伝導する。これにより高速動作が可能な半導体
装置を得ることができる。
【００７４】つぎに、ゲート電極２８にゲート電圧を印
加すると、上記実施例２において説明したように、Ｉｎ
ＧａＰ層２３のフェルミエネルギーが変化してＩｎＧａ
Ｐ層２３の自然超格子の配列方向においてフェルミエネ
ルギーがバンドギャップエネルギー中からミニバンド中
に存在するようになるので、自然超格子の配列方向に電
子が移動可能となり、ＩｎＧａＰ層２３の１次元性が壊
れ、電子の速度が落ちる。これによりスイッチ的な動作
が可能となる。
加すると、上記実施例２において説明したように、Ｉｎ
ＧａＰ層２３のフェルミエネルギーが変化してＩｎＧａ
Ｐ層２３の自然超格子の配列方向においてフェルミエネ
ルギーがバンドギャップエネルギー中からミニバンド中
に存在するようになるので、自然超格子の配列方向に電
子が移動可能となり、ＩｎＧａＰ層２３の１次元性が壊
れ、電子の速度が落ちる。これによりスイッチ的な動作
が可能となる。
【００７５】このように本実施例４においても上記実施
例３と同様に、高速動作が可能な高性能な半導体装置を
容易に提供できる効果がある。
例３と同様に、高速動作が可能な高性能な半導体装置を
容易に提供できる効果がある。
【００７６】なお、上記実施例４においては、アンドー
プＡｌＧａＩｎＰ層２５をＩｎＧａＰ層２３に達するま
で選択エッチングにより除去して、ＩｎＧａＰ層２３上
にオーミック接触するようソース電極２６，ドレイン電
極２７を形成するようにしたが、本発明においては、ソ
ース電極２６，ドレイン電極２７をＩｎＧａＰ層２３に
オーミック接触するように形成すればよく、例えばアン
ドープＡｌＧａＩｎＰ層２５を除去する代わりに、ソー
ス電極２６，ドレイン電極２７を設ける領域のアンドー
プＡｌＧａＩｎＰ層２５にＩｎＧａＰ層２３に達する深
さまで不純物を高濃度にドープして、該不純物をドープ
した領域上にソース電極２６，ドレイン電極２７を形成
してオーミック接触させるようにしてもよく、このよう
な場合においても上記実施例４と同様の効果を奏する。
プＡｌＧａＩｎＰ層２５をＩｎＧａＰ層２３に達するま
で選択エッチングにより除去して、ＩｎＧａＰ層２３上
にオーミック接触するようソース電極２６，ドレイン電
極２７を形成するようにしたが、本発明においては、ソ
ース電極２６，ドレイン電極２７をＩｎＧａＰ層２３に
オーミック接触するように形成すればよく、例えばアン
ドープＡｌＧａＩｎＰ層２５を除去する代わりに、ソー
ス電極２６，ドレイン電極２７を設ける領域のアンドー
プＡｌＧａＩｎＰ層２５にＩｎＧａＰ層２３に達する深
さまで不純物を高濃度にドープして、該不純物をドープ
した領域上にソース電極２６，ドレイン電極２７を形成
してオーミック接触させるようにしてもよく、このよう
な場合においても上記実施例４と同様の効果を奏する。
【００７７】実施例５．図１８は本発明の第５の実施例
の変形例による半導体装置の構造を示す断面図である。
本実施例５の半導体装置は、上記実施例３に示した１次
元電子状態のＩｎＧａＰ層２３を活性層として有するダ
ブルヘテロ構造を用いたダブルヘテロ型の半導体レーザ
であり、図において、図１６と同一符号は同一又は相当
する部分を示しており、３１はｎ−ＧａＡｓ基板，３２
はｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，３４はｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層，３５はｎ側電極，３６はｐ側電極で
ある。
の変形例による半導体装置の構造を示す断面図である。
本実施例５の半導体装置は、上記実施例３に示した１次
元電子状態のＩｎＧａＰ層２３を活性層として有するダ
ブルヘテロ構造を用いたダブルヘテロ型の半導体レーザ
であり、図において、図１６と同一符号は同一又は相当
する部分を示しており、３１はｎ−ＧａＡｓ基板，３２
はｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，３４はｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層，３５はｎ側電極，３６はｐ側電極で
ある。
【００７８】本実施例５の半導体レーザは図１６に示し
た半導体装置と同様に、ｎ−ＧａＡｓ基板３１上に、ｎ
−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３２，自然超格子が形成さ
れたＩｎＧａＰ層２３，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
３４をガスソースＭＢＥ法を用いて形成した後、ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板３１の裏面側にｎ側電極３５を，また、ｐ−
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３４の表面にｐ側電極３６を
蒸着等により形成して得られるものである。
た半導体装置と同様に、ｎ−ＧａＡｓ基板３１上に、ｎ
−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３２，自然超格子が形成さ
れたＩｎＧａＰ層２３，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
３４をガスソースＭＢＥ法を用いて形成した後、ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板３１の裏面側にｎ側電極３５を，また、ｐ−
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３４の表面にｐ側電極３６を
蒸着等により形成して得られるものである。
【００７９】ここで、例えばアプライド・フィジクス・
レターズ(Appl.Phys.Lett.) 第６２巻（第７号）,p729
に記載されているように、一般に半導体レーザにおいて
は活性層に一次元伝導状態を形成するとレーザ特性を著
しく向上させることができることが知られているが、本
実施例においては、このような一次元伝導状態を容易に
形成可能な自然超格子が形成されたＩｎＧａＰ層２を活
性層として用いるようにしたので、半導体レーザの低し
きい値化等の特性改善を容易に行うことができる効果が
ある。
レターズ(Appl.Phys.Lett.) 第６２巻（第７号）,p729
に記載されているように、一般に半導体レーザにおいて
は活性層に一次元伝導状態を形成するとレーザ特性を著
しく向上させることができることが知られているが、本
実施例においては、このような一次元伝導状態を容易に
形成可能な自然超格子が形成されたＩｎＧａＰ層２を活
性層として用いるようにしたので、半導体レーザの低し
きい値化等の特性改善を容易に行うことができる効果が
ある。
【００８０】なお、上記実施例３ないし実施例５におい
ては、自然超格子が形成されたＩｎＧａＰ層に２次元的
に電子を閉じ込めるために、該ＩｎＧａＰ層をＡｌＧａ
ＩｎＰ層で挟み込んだ構造としたが、本発明は、ＡｌＧ
ａＩｎＰ層の代わりに、ＩｎＧａＰ層よりもバンドギャ
ップエネルギーが大きいその他の材料からなる層で、上
記ＩｎＧａＰ層を挟み込むようにしても良く、このよう
な場合においても上記各実施例と同様の効果を奏する。
ては、自然超格子が形成されたＩｎＧａＰ層に２次元的
に電子を閉じ込めるために、該ＩｎＧａＰ層をＡｌＧａ
ＩｎＰ層で挟み込んだ構造としたが、本発明は、ＡｌＧ
ａＩｎＰ層の代わりに、ＩｎＧａＰ層よりもバンドギャ
ップエネルギーが大きいその他の材料からなる層で、上
記ＩｎＧａＰ層を挟み込むようにしても良く、このよう
な場合においても上記各実施例と同様の効果を奏する。
【００８１】また、上記実施例３ないし実施例５におい
ては、自然超格子が形成されたＩｎＧａＰ層をヘテロ接
合で挟み込むようにしたが、ＩｎＧａＰ層をホモ接合で
挟みこむようにしてもよい。例えば、自然超格子が形成
されたＩｎＧａＰ層を挟み込む層を、自然超格子が形成
されないような条件で成長させたＩｎＧａＰ層とする
と、自然超格子が形成された層は自然超格子が形成され
た層に対してバンドギャップエネルギーが大きくなるた
め、自然超格子が形成された層に電子を２次元的に閉じ
込めることができ、上記各実施例と同様の効果を奏す
る。
ては、自然超格子が形成されたＩｎＧａＰ層をヘテロ接
合で挟み込むようにしたが、ＩｎＧａＰ層をホモ接合で
挟みこむようにしてもよい。例えば、自然超格子が形成
されたＩｎＧａＰ層を挟み込む層を、自然超格子が形成
されないような条件で成長させたＩｎＧａＰ層とする
と、自然超格子が形成された層は自然超格子が形成され
た層に対してバンドギャップエネルギーが大きくなるた
め、自然超格子が形成された層に電子を２次元的に閉じ
込めることができ、上記各実施例と同様の効果を奏す
る。
【００８２】また、上記実施例３ないし実施例５におい
ては、自然超格子が形成されたＩｎＧａＰ層を電子の一
次元伝導状態を得るために設けるようにしたが、自然超
格子により、電子と同様にホールも伝導方向に制限を受
けるため、自然超格子が形成されたＩｎＧａＰ層をホー
ルの伝導方向を制限するために半導体装置の所定の位置
に設けるようにしてもよい。
ては、自然超格子が形成されたＩｎＧａＰ層を電子の一
次元伝導状態を得るために設けるようにしたが、自然超
格子により、電子と同様にホールも伝導方向に制限を受
けるため、自然超格子が形成されたＩｎＧａＰ層をホー
ルの伝導方向を制限するために半導体装置の所定の位置
に設けるようにしてもよい。
【００８３】なお、上記実施例１ないし実施例５におい
ては、自然超格子が形成される層としてＡｌＩｎＡｓ，
及びＩｎＧａＰを用いた場合について説明したが、本発
明は、例えばＧａＩｎＰ，ＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧａＩｎ
Ｐ，またはＡｌＧａＡｓＰ等の２種類以上のIII 族元素
を含む自然超格子が形成可能なIII-Ｖ族化合物半導体で
あればよく、このような場合においても上記各実施例と
同様の効果を奏する。
ては、自然超格子が形成される層としてＡｌＩｎＡｓ，
及びＩｎＧａＰを用いた場合について説明したが、本発
明は、例えばＧａＩｎＰ，ＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧａＩｎ
Ｐ，またはＡｌＧａＡｓＰ等の２種類以上のIII 族元素
を含む自然超格子が形成可能なIII-Ｖ族化合物半導体で
あればよく、このような場合においても上記各実施例と
同様の効果を奏する。
【００８４】また、上記実施例１ないし実施例５におい
ては、自然超格子が形成されるＡｌＩｎＡｓ層，または
ＩｎＧａＰ層をガスソースＭＢＥ法を用いて結晶成長さ
せるようにしたが、本発明は自然超格子が形成される成
長方法であれば、例えばＭＯＣＶＤ（metal organic ch
emical vapor deposition:有機金属気相成長法）や、Ｍ
ＢＥ（Moleculer Beam Epitaxy：分子線エピタキシ) 等
のその他の方法によりＡｌＩｎＡｓ層，またはＩｎＧａ
Ｐ層等の自然超格子が形成される層を形成するようにし
ても良く、このような場合においても上記各実施例と同
様の効果を奏する。
ては、自然超格子が形成されるＡｌＩｎＡｓ層，または
ＩｎＧａＰ層をガスソースＭＢＥ法を用いて結晶成長さ
せるようにしたが、本発明は自然超格子が形成される成
長方法であれば、例えばＭＯＣＶＤ（metal organic ch
emical vapor deposition:有機金属気相成長法）や、Ｍ
ＢＥ（Moleculer Beam Epitaxy：分子線エピタキシ) 等
のその他の方法によりＡｌＩｎＡｓ層，またはＩｎＧａ
Ｐ層等の自然超格子が形成される層を形成するようにし
ても良く、このような場合においても上記各実施例と同
様の効果を奏する。
【００８５】また、上記実施例１ないし実施例５におい
ては、自然超格子が形成される層を（１００）面上に結
晶成長させるようにしたが、本発明は、自然超格子が形
成可能であれば、（１００）面に対して数度程度傾いた
面に自然超格子が形成される層を形成するようにしても
よく、このような場合においても上記各実施例と同様の
効果を奏する。
ては、自然超格子が形成される層を（１００）面上に結
晶成長させるようにしたが、本発明は、自然超格子が形
成可能であれば、（１００）面に対して数度程度傾いた
面に自然超格子が形成される層を形成するようにしても
よく、このような場合においても上記各実施例と同様の
効果を奏する。
【００８６】さらに、上記実施例１ないし実施例５にお
いては、自然超格子が形成される層を（１００）面上に
結晶成長させるようにしたが、本発明は、自然超格子が
形成される層を（１００）面と等価の面，即ち｛１０
０｝面上に形成するようにしてもよく、また、｛１１
０｝面上や｛１１１｝面上に形成するようにしてもよ
く、このような場合においても上記各実施例と同様の効
果を奏する。
いては、自然超格子が形成される層を（１００）面上に
結晶成長させるようにしたが、本発明は、自然超格子が
形成される層を（１００）面と等価の面，即ち｛１０
０｝面上に形成するようにしてもよく、また、｛１１
０｝面上や｛１１１｝面上に形成するようにしてもよ
く、このような場合においても上記各実施例と同様の効
果を奏する。
【００８７】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、半導体
基板の一主面上に設けられた、自然超格子が形成され
た，不純物を有する，線状の，２種類以上のIII 族元素
を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、この線状の半導体層
の両端に設けられた電極端子とからなる抵抗体を備えた
から、線状のIII-Ｖ族化合物半導体層の配置する方向，
及び該線状のIII-Ｖ族化合物半導体層の形状を変えるこ
とによって、上記抵抗体の抵抗率を大きく変えることが
でき、同一チップ内に抵抗値の大きく異なる複数の抵抗
体を備えた半導体装置を容易に提供することができる効
果がある。
基板の一主面上に設けられた、自然超格子が形成され
た，不純物を有する，線状の，２種類以上のIII 族元素
を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、この線状の半導体層
の両端に設けられた電極端子とからなる抵抗体を備えた
から、線状のIII-Ｖ族化合物半導体層の配置する方向，
及び該線状のIII-Ｖ族化合物半導体層の形状を変えるこ
とによって、上記抵抗体の抵抗率を大きく変えることが
でき、同一チップ内に抵抗値の大きく異なる複数の抵抗
体を備えた半導体装置を容易に提供することができる効
果がある。
【００８８】また、上記半導体装置において、上記III-
Ｖ族化合物半導体層が、該III-Ｖ族化合物半導体層の自
然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバンド
ギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが位置する
よう不純物を有するようにしたから、同一チップ内に抵
抗値の大きく異なる複数の抵抗体を備えた半導体装置を
容易に提供することができる効果がある。
Ｖ族化合物半導体層が、該III-Ｖ族化合物半導体層の自
然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバンド
ギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが位置する
よう不純物を有するようにしたから、同一チップ内に抵
抗値の大きく異なる複数の抵抗体を備えた半導体装置を
容易に提供することができる効果がある。
【００８９】また、上記半導体装置において、上記抵抗
体は複数であり、この抵抗体の少なくとも一つは、その
III-Ｖ族化合物半導体層が上記一主面と平行な面内にお
いて他の抵抗体に対して異なる方向に伸びるパターン部
を有しているようにしたから、同一チップ内に抵抗値の
大きく異なる複数の抵抗体を備えた半導体装置を容易に
提供することができる効果がある。
体は複数であり、この抵抗体の少なくとも一つは、その
III-Ｖ族化合物半導体層が上記一主面と平行な面内にお
いて他の抵抗体に対して異なる方向に伸びるパターン部
を有しているようにしたから、同一チップ内に抵抗値の
大きく異なる複数の抵抗体を備えた半導体装置を容易に
提供することができる効果がある。
【００９０】また、上記半導体装置において、上記抵抗
体は複数であり、この抵抗体の少なくとも一つは、その
III-Ｖ族化合物半導体層が自然超格子の上記一主面と平
行な面内における周期方向に対して平行な方向に伸びる
直線形状を有しており、上記抵抗体のうちの他の抵抗体
が、自然超格子の上記一主面と平行な面内における周期
方向に対して垂直な方向に伸びる直線形状を有している
ようにしたから、自然超格子の周期方向に対して平行に
伸びる抵抗体の抵抗率を、周期方向に対して垂直に伸び
る抵抗体の抵抗率に対して最も大きくすることができる
効果がある。
体は複数であり、この抵抗体の少なくとも一つは、その
III-Ｖ族化合物半導体層が自然超格子の上記一主面と平
行な面内における周期方向に対して平行な方向に伸びる
直線形状を有しており、上記抵抗体のうちの他の抵抗体
が、自然超格子の上記一主面と平行な面内における周期
方向に対して垂直な方向に伸びる直線形状を有している
ようにしたから、自然超格子の周期方向に対して平行に
伸びる抵抗体の抵抗率を、周期方向に対して垂直に伸び
る抵抗体の抵抗率に対して最も大きくすることができる
効果がある。
【００９１】また、上記半導体装置において、上記抵抗
体のIII-Ｖ族化合物半導体層が、上記一主面と平行な面
内において所定の位置で折れ曲がったＬ字形状を有する
ようにしたから、線状のIII-Ｖ族化合物半導体層の折れ
曲がった２辺の長さを変えることにより、抵抗体の抵抗
値を大きく変えることができる効果がある。
体のIII-Ｖ族化合物半導体層が、上記一主面と平行な面
内において所定の位置で折れ曲がったＬ字形状を有する
ようにしたから、線状のIII-Ｖ族化合物半導体層の折れ
曲がった２辺の長さを変えることにより、抵抗体の抵抗
値を大きく変えることができる効果がある。
【００９２】また、上記半導体装置において、上記抵抗
体のIII-Ｖ族化合物半導体層が、上記一主面と平行な面
内において上記自然超格子の上記一主面と平行な面内に
おける周期方向に対して所定の角度をなすよう傾いて配
置するようにしたから、自然超格子の周期方向に対する
角度に応じて抵抗体の抵抗率を変えることができ、同一
チップ内に抵抗値の大きく異なる複数の抵抗体を備えた
半導体装置を容易に提供することができる効果がある。
体のIII-Ｖ族化合物半導体層が、上記一主面と平行な面
内において上記自然超格子の上記一主面と平行な面内に
おける周期方向に対して所定の角度をなすよう傾いて配
置するようにしたから、自然超格子の周期方向に対する
角度に応じて抵抗体の抵抗率を変えることができ、同一
チップ内に抵抗値の大きく異なる複数の抵抗体を備えた
半導体装置を容易に提供することができる効果がある。
【００９３】また、この発明においては、第１の半導体
層の一主面上に設けられた、上記第１の半導体層よりも
バンドギャップエネルギーが小さく、自然超格子が形成
された，不純物を有する，２種類以上のIII 族元素を含
むIII-Ｖ族化合物半導体層と、このIII-Ｖ族化合物半導
体層の自然超格子の上記一主面と平行な面内における周
期方向の線上に位置するよう配置された、上記III-Ｖ族
化合物半導体層にオーミック接触するソース電極，及び
ドレイン電極と、上記III-Ｖ族化合物半導体層上に、上
記ソース電極とドレイン電極との間にて絶縁膜を介して
設けられたゲート電極とを備えたから、ゲート電圧をか
けることにより、ソース電極とドレイン電極との間に流
れる電流をＯＮ，ＯＦＦ，ＯＮと順次切り換えるスイッ
チング動作が可能であり、かつ、このＯＮ，ＯＦＦの切
り替えを急峻に行うことができる半導体装置を提供する
ことができる効果がある。
層の一主面上に設けられた、上記第１の半導体層よりも
バンドギャップエネルギーが小さく、自然超格子が形成
された，不純物を有する，２種類以上のIII 族元素を含
むIII-Ｖ族化合物半導体層と、このIII-Ｖ族化合物半導
体層の自然超格子の上記一主面と平行な面内における周
期方向の線上に位置するよう配置された、上記III-Ｖ族
化合物半導体層にオーミック接触するソース電極，及び
ドレイン電極と、上記III-Ｖ族化合物半導体層上に、上
記ソース電極とドレイン電極との間にて絶縁膜を介して
設けられたゲート電極とを備えたから、ゲート電圧をか
けることにより、ソース電極とドレイン電極との間に流
れる電流をＯＮ，ＯＦＦ，ＯＮと順次切り換えるスイッ
チング動作が可能であり、かつ、このＯＮ，ＯＦＦの切
り替えを急峻に行うことができる半導体装置を提供する
ことができる効果がある。
【００９４】また、この発明に係る半導体装置は、第１
の半導体層の一主面上に設けられた、上記第１の半導体
層よりもバンドギャップエネルギーが小さく、自然超格
子が形成された，不純物を有する，２種類以上のIII 族
元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、このIII-Ｖ族化
合物半導体層上に設けられた、該III-Ｖ族化合物半導体
層よりもバンドギャップが大きい第２の半導体層とを備
えたから、一次元的なキャリア分布を有する構造を備え
た半導体装置を容易に提供することができる効果があ
る。
の半導体層の一主面上に設けられた、上記第１の半導体
層よりもバンドギャップエネルギーが小さく、自然超格
子が形成された，不純物を有する，２種類以上のIII 族
元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、このIII-Ｖ族化
合物半導体層上に設けられた、該III-Ｖ族化合物半導体
層よりもバンドギャップが大きい第２の半導体層とを備
えたから、一次元的なキャリア分布を有する構造を備え
た半導体装置を容易に提供することができる効果があ
る。
【００９５】また、上記半導体装置において、上記III-
Ｖ族化合物半導体層は、該III-Ｖ族化合物半導体層の自
然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバンド
ギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが位置する
よう不純物を有しているようにしたから、一次元的なキ
ャリア分布を有する構造を備えた半導体装置を容易に提
供することができる効果がある。
Ｖ族化合物半導体層は、該III-Ｖ族化合物半導体層の自
然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間のバンド
ギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが位置する
よう不純物を有しているようにしたから、一次元的なキ
ャリア分布を有する構造を備えた半導体装置を容易に提
供することができる効果がある。
【００９６】また、上記半導体装置において、上記III-
Ｖ族化合物半導体層の自然超格子の上記一主面と平行な
面内における周期方向と垂直な方向の線上に位置するよ
う配置された、上記III-Ｖ族化合物半導体層にオーミッ
ク接触するソース電極，及びドレイン電極と、このソー
ス電極とドレイン電極との間の上記第２の半導体層上に
設けられたゲート電極とを備えたから、高速なキャリア
移動が可能な半導体装置を容易に提供することができる
効果がある。
Ｖ族化合物半導体層の自然超格子の上記一主面と平行な
面内における周期方向と垂直な方向の線上に位置するよ
う配置された、上記III-Ｖ族化合物半導体層にオーミッ
ク接触するソース電極，及びドレイン電極と、このソー
ス電極とドレイン電極との間の上記第２の半導体層上に
設けられたゲート電極とを備えたから、高速なキャリア
移動が可能な半導体装置を容易に提供することができる
効果がある。
【００９７】また、上記半導体装置において、上記第１
の半導体層と、第２の半導体層とが異なる導電型を有し
ており、上記III-Ｖ族化合物半導体層は活性層であり、
上記第１の半導体層と，第２の半導体層と，上記III-Ｖ
族化合物半導体層とは、該III-Ｖ族化合物半導体層を活
性層とするダブルヘテロ構造を形成しており、該半導体
装置が半導体レーザを構成するようにしたから、特性に
優れた半導体レーザを容易に提供することができる効果
がある。
の半導体層と、第２の半導体層とが異なる導電型を有し
ており、上記III-Ｖ族化合物半導体層は活性層であり、
上記第１の半導体層と，第２の半導体層と，上記III-Ｖ
族化合物半導体層とは、該III-Ｖ族化合物半導体層を活
性層とするダブルヘテロ構造を形成しており、該半導体
装置が半導体レーザを構成するようにしたから、特性に
優れた半導体レーザを容易に提供することができる効果
がある。
【図１】 ＡｌＩｎＡｓ層のバンドギャップエネルギー
の変化量の成長温度依存性を示す図である。
の変化量の成長温度依存性を示す図である。
【図２】 この発明の第１の実施例による半導体装置の
構造を説明するための自然超格子が形成されたＡｌＩｎ
Ａｓ層の抵抗率の異方性と成長温度との関係を示す図で
ある。
構造を説明するための自然超格子が形成されたＡｌＩｎ
Ａｓ層の抵抗率の異方性と成長温度との関係を示す図で
ある。
【図３】 この発明の第１の実施例による半導体装置の
構造を説明するためのバンドダイアグラムを示す図であ
る。
構造を説明するためのバンドダイアグラムを示す図であ
る。
【図４】 この発明の第１の実施例による半導体装置の
構造を説明するためのバンドダイアグラムを示す図であ
る。
構造を説明するためのバンドダイアグラムを示す図であ
る。
【図５】 この発明の第１の実施例による半導体装置の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図６】 この発明の第１の実施例による半導体装置の
構造を説明するための平面図である。
構造を説明するための平面図である。
【図７】 この発明の第１の実施例による半導体装置の
構造を説明するための平面図である。
構造を説明するための平面図である。
【図８】 この発明の第１の実施例による半導体装置の
構造を示す平面図である。
構造を示す平面図である。
【図９】 この発明の第１の実施例による半導体装置の
変形例を示す平面図である。
変形例を示す平面図である。
【図１０】 この発明の第１の実施例による半導体装置
の他の変形例を示す平面図である。
の他の変形例を示す平面図である。
【図１１】 この発明の第２の実施例による半導体装置
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図１２】 この発明の第２の実施例による半導体装置
の動作特性を説明するための図である。
の動作特性を説明するための図である。
【図１３】 この発明の第２の実施例による半導体装置
の構造を説明するためのバンドダイアグラムを示す図で
ある。
の構造を説明するためのバンドダイアグラムを示す図で
ある。
【図１４】 この発明の第２の実施例による半導体装置
の構造を説明するためのバンドダイアグラムを示す図で
ある。
の構造を説明するためのバンドダイアグラムを示す図で
ある。
【図１５】 この発明の第２の実施例による半導体装置
の構造を説明するためのバンドダイアグラムを示す図で
ある。
の構造を説明するためのバンドダイアグラムを示す図で
ある。
【図１６】 この発明の第３の実施例による半導体装置
の主要部の構造を示す断面図である。
の主要部の構造を示す断面図である。
【図１７】 この発明の第４の実施例による半導体装置
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図１８】 この発明の第５の実施例による半導体装置
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図１９】 従来の半導体装置の抵抗体の構造を示す断
面図である。
面図である。
【図２０】 従来の半導体装置の一例である高電子移動
度トランジスタの構造を示す断面図である。
度トランジスタの構造を示す断面図である。
【図２１】 従来の高電子移動度トランジスタの製造方
法を示す断面工程図である。
法を示す断面工程図である。
１，１０１ 半絶縁性ＩｎＰ基板、２ 自然超格子が形
成されたＡｌＩｎＡｓ層、３ａ，３ｂ，１０２ａ，１０
２ｂ 電極、１０ 電子、１３，２６，１０６ソース電
極、１４，２７，１１７ ドレイン電極、１５，２８，
１１５ ゲート電極、１６ 絶縁膜、１７，１８ ＯＮ
状態、１９ ＯＦＦ状態、２１ ＧａＡｓ基板、２２，
２４ ＡｌＧａＩｎＰ層、２３ 自然超格子層が形成さ
れたＩｎＧａＰ層、２５ アンドープＡｌＧａＩｎＰ
層、３１ ｎ−ＧａＡｓ基板、３２ ｎ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐ層、３４ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ層、３５ ｎ側電極、
３６ ｐ側電極、１０３ 高抵抗領域、１１１ 半絶縁
性ＧａＡｓ基板、１１２，１１４ ＡｌＧａＡｓ層、１
１３ 一次元電子チャネル層、１１８ ＡｌＡｓ層、１
１９ ＧａＡｓ層、１２０ 原子ステップ。
成されたＡｌＩｎＡｓ層、３ａ，３ｂ，１０２ａ，１０
２ｂ 電極、１０ 電子、１３，２６，１０６ソース電
極、１４，２７，１１７ ドレイン電極、１５，２８，
１１５ ゲート電極、１６ 絶縁膜、１７，１８ ＯＮ
状態、１９ ＯＦＦ状態、２１ ＧａＡｓ基板、２２，
２４ ＡｌＧａＩｎＰ層、２３ 自然超格子層が形成さ
れたＩｎＧａＰ層、２５ アンドープＡｌＧａＩｎＰ
層、３１ ｎ−ＧａＡｓ基板、３２ ｎ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐ層、３４ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ層、３５ ｎ側電極、
３６ ｐ側電極、１０３ 高抵抗領域、１１１ 半絶縁
性ＧａＡｓ基板、１１２，１１４ ＡｌＧａＡｓ層、１
１３ 一次元電子チャネル層、１１８ ＡｌＡｓ層、１
１９ ＧａＡｓ層、１２０ 原子ステップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18
Claims (11)
- 【請求項１】 半導体基板の一主面上に、自然超格子が
形成された，不純物を有する，線状の，２種類以上のII
I 族元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体層が形成され、 該線状の半導体層の両端に電極端子が設けられ，上記II
I-Ｖ族化合物半導体層と、その２個の電極端子とによ
り、抵抗体が形成されてなることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置において、 上記III-Ｖ族化合物半導体層は、該III-Ｖ族化合物半導
体層の自然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間
のバンドギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが
位置するよう、不純物を有していることを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体装置に
おいて、 上記半導体基板上に複数の上記抵抗体が形成されてお
り、 上記抵抗体の少なくとも一つは、そのIII-Ｖ族化合物半
導体層が、その上記一主面と平行な面内において他の抵
抗体に対して異なる方向に伸びるパターン部を有するも
のであることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 請求項１または２に記載の半導体装置に
おいて、 上記半導体基板上に複数の抵抗体が形成されており、 上記抵抗体の少なくとも一つは、そのIII-Ｖ族化合物半
導体層が、自然超格子の上記一主面と平行な面内におけ
る周期方向に対して平行な方向に伸びる直線形状を有す
るものであり、 上記複数の抵抗体のうちの他の抵抗体は、そのIII-Ｖ族
化合物半導体層が、自然超格子の上記一主面と平行な面
内における周期方向に対して垂直な方向に伸びる直線形
状を有するものであることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 請求項１または２に記載の半導体装置に
おいて、 上記抵抗体の上記III-Ｖ族化合物半導体層は、上記一主
面と平行な面内においてＬ字型に折れ曲がった形状を有
するものであることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】 請求項１または２に記載の半導体装置に
おいて、 上記抵抗体の上記III-Ｖ族化合物半導体層は、上記一主
面と平行な面内において上記自然超格子の上記一主面と
平行な面内における周期方向に対して所定の角度をなす
方向に伸びるよう配置されているものであることを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項７】 表面に一主面を有する第１の半導体層
と、 上記第１の半導体層の一主面上に設けられた、該第１の
半導体層よりもバンドギャップエネルギーが小さく、自
然超格子が形成された，不純物を有する，２種類以上の
III 族元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、 上記III-Ｖ族化合物半導体層の上記一主面と平行な面内
における自然超格子の周期方向の線上に位置するよう配
置された、上記III-Ｖ族化合物半導体層にオーミック接
触するソース電極，及びドレイン電極と、 上記III-Ｖ族化合物半導体層上に、上記ソース電極とド
レイン電極間にて絶縁膜を介して設けられたゲート電極
とを備えたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項８】 表面に一主面を有する第１の半導体層
と、 上記第１の半導体層の一主面上に設けられた、該第１の
半導体層よりもバンドギャップエネルギーが小さく、自
然超格子が形成された，不純物を有する，２種類以上の
III 族元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体層と、 上記III-Ｖ族化合物半導体層上に設けられた、該III-Ｖ
族化合物半導体層よりもバンドギャップが大きい第２の
半導体層とを備えたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項９】 請求項８に記載の半導体装置において、 上記III-Ｖ族化合物半導体層は、該III-Ｖ族化合物半導
体層の自然超格子の周期方向に形成されるミニバンド間
のバンドギャップエネルギー内にフェルミエネルギーが
位置するよう不純物を有していることを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の半導体装置におい
て、 上記III-Ｖ族化合物半導体層の上記一主面と平行な面内
における自然超格子の周期方向と垂直な方向の線上に位
置するよう配置された、上記III-Ｖ族化合物半導体層に
オーミック接触するソース電極，及びドレイン電極と、 上記第２の半導体層上の上記ソース電極とドレイン電極
との間に設けられたゲート電極とを備えたことを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項１１】 請求項８または９に記載の半導体装置
において、 上記第１の半導体層と，第２の半導体層とは異なる導電
型を有し、 上記第１の半導体層と，第２の半導体層と，III-Ｖ族化
合物半導体層とは、該III-Ｖ族化合物半導体層を活性層
とするダブルヘテロ構造を形成しており、 該半導体装置は半導体レーザを構成するものであること
を特徴とする半導体装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6253630A JPH08125126A (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 半導体装置 |
| US08/536,942 US5818073A (en) | 1994-10-19 | 1995-09-29 | Semiconductor device including doped spontaneously formed superlattice layer |
| KR1019950035801A KR960015941A (ko) | 1994-10-19 | 1995-10-17 | 반도체 장치 |
| DE19538805A DE19538805A1 (de) | 1994-10-19 | 1995-10-18 | Halbleiterbauelement |
| US09/017,422 US5907161A (en) | 1994-10-19 | 1998-02-02 | Semiconductor device including doped spontaneously formed superlattice layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6253630A JPH08125126A (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08125126A true JPH08125126A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17254021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6253630A Pending JPH08125126A (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 半導体装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5818073A (ja) |
| JP (1) | JPH08125126A (ja) |
| KR (1) | KR960015941A (ja) |
| DE (1) | DE19538805A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08125126A (ja) * | 1994-10-19 | 1996-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| US6022749A (en) * | 1998-02-25 | 2000-02-08 | Advanced Micro Devices, Inc. | Using a superlattice to determine the temperature of a semiconductor fabrication process |
| US6586310B1 (en) * | 1999-08-27 | 2003-07-01 | Agere Systems Inc. | High resistivity film for 4T SRAM |
| SG98018A1 (en) * | 2000-12-08 | 2003-08-20 | Inst Materials Research & Eng | A method of fabricating a semiconductor structure having quantum wires and a semiconductor device including such structure |
| JP2003142783A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-05-16 | Hitachi Ltd | 半導体レーザおよびそれを用いた光モジュール |
| US10170464B2 (en) | 2015-06-05 | 2019-01-01 | International Business Machines Corporation | Compound semiconductor devices having buried resistors formed in buffer layer |
| EP3455855B1 (en) * | 2016-05-11 | 2020-04-22 | Atomera Incorporated | Dram architecture to reduce row activation circuitry power and peripheral leakage and related methods |
| DE102017113383B4 (de) * | 2017-06-19 | 2023-03-09 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5034957A (en) * | 1988-02-10 | 1991-07-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device |
| JP2778178B2 (ja) * | 1990-01-31 | 1998-07-23 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ |
| JPH0461292A (ja) * | 1990-06-28 | 1992-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
| JP3224437B2 (ja) * | 1992-11-30 | 2001-10-29 | 富士通株式会社 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置 |
| US5373167A (en) * | 1992-12-24 | 1994-12-13 | National Science Counsel | Opto-electronic device |
| US5596591A (en) * | 1993-03-03 | 1997-01-21 | Nec Corporation | Gain-guided type laser diode |
| US5546418A (en) * | 1993-07-28 | 1996-08-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser having a flat groove for selected crystal planes |
| JPH07106701A (ja) * | 1993-10-05 | 1995-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | 可視光半導体レーザ、及びその製造方法 |
| JPH07162086A (ja) * | 1993-12-10 | 1995-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| JPH08125126A (ja) * | 1994-10-19 | 1996-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JPH08306703A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体結晶装置とその製造方法 |
-
1994
- 1994-10-19 JP JP6253630A patent/JPH08125126A/ja active Pending
-
1995
- 1995-09-29 US US08/536,942 patent/US5818073A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-17 KR KR1019950035801A patent/KR960015941A/ko active IP Right Grant
- 1995-10-18 DE DE19538805A patent/DE19538805A1/de not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-02-02 US US09/017,422 patent/US5907161A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19538805A1 (de) | 1996-04-25 |
| KR960015941A (ko) | 1996-05-22 |
| US5818073A (en) | 1998-10-06 |
| US5907161A (en) | 1999-05-25 |
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