(57)【要約】【課題】  基体と、この基体上に形成される化合物半導体層との格子不整合性が２％以上ある化合物半導体において、化合物半導体層における結晶欠陥すなわち転位の発生を低減する。【解決手段】  基体２上に、バッファ層３と化合物半導体層４とが形成された化合物半導体１において、バッファ層３及び化合物半導体層４の少なくとも一方の表面を特定の方向に凹凸を有する波状面とすることにより、結晶内部の歪エネルギーを低減することができ、結晶欠陥による転位密度を低減することが可能とされる。【選択図】        図３
2005263588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、該基体に対し２％以上の格子不整合性を有する化合物半導体層とから成る化合物半導体であって、
上記基体上に、歪を緩和するバッファ層を介して上記化合物半導体層が形成され、
上記化合物半導体層の表面が、特定方向の凹凸による波状面とされたことを特徴とする化合物半導体。
【請求項２】
上記バッファ層及び上記化合物半導体層が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体。
【請求項３】
上記波状面の凹凸の高低差が、２５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の化合物半導体。
【請求項４】
上記基体が、ＧａＡｓもしくはＳｉよりなることを特徴とする請求項１または２に記載の化合物半導体。
【請求項５】
基体と、該基体に対し２％以上の格子不整合性を有する化合物半導体層とから成る化合物半導体を有する半導体装置であって、
上記基体上に、歪を緩和するバッファ層を介して上記化合物半導体層が形成され、
上記化合物半導体層の表面が、特定方向の凹凸による波状面とされたことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
上記バッファ層及び上記化合物半導体層が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
上記波状面の凹凸の高低差が、２５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置。
【請求項８】
上記基体が、ＧａＡｓもしくはＳｉよりなることを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体及び半導体装置、特に基体に対して２％以上の格子不整合性を有する化合物半導体層を有する化合物半導体と、この化合物半導体を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象波長帯を１．３μｍとする光学デバイスや、高電子移動度トランジスタ等の半導体装置を構成する半導体は、その基体として、ＩｎＧａＡｓ等の化合物半導体による化合物半導体層との格子整合がとれるＩｎＰ基板が用いられてきた。
【０００３】
しかし、ＩｎＰは高価であり、また、きわめて柔らかく取り扱いにくいことから、半導体の基体として用いることに問題がある。
このため、近年、ＧａＡｓ基板を基体として用いる試みがなされているが、ＧａＡｓ基板上に、これと格子定数の異なる半導体結晶を成長させることは格子の不整合を伴うことから、この格子不整合によって多数の結晶欠陥が発生し、結晶性の低下が進行する。
【０００４】
この、半導体における結晶欠陥の発生と、これによる結晶性の低下は、各種半導体或いは半導体装置を構成した場合に、特性劣化、不良品の発生率を高める。
例えば、半導体レーザによる発光素子、半導体発光装置を構成した場合には、非発光再結合による発光効率の低下のみならず、動作中に欠陥が増殖し、素子及び装置の短寿命化が問題となる。
また、例えば、フォトダイオードによる受光素子、半導体受光装置を構成した場合には、非発光再結合に基づくキャリアトラップによって、受光に対する応答速度の低下、出力低下を来す。
【０００５】
これに対し、基板と化合物半導体層との間に格子不整合がある化合物半導体において、化合物半導体層の形成に先立って、図１１に概略断面図を示すような、基板と化合物半導体層との格子不整合を緩和する傾斜組成型のバッファ層を基板上に形成し、この上に化合物半導体層を形成することによって、格子不整合による結晶欠陥の発生を低減する半導体素子の提案がなされている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−３７３９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この手法は結晶欠陥の数すなわち転位の密度の減少を図るにとどまるものであり、いったん発生した結晶欠陥すなわち転位を押し止める抑制効果が小さく、転位の発生による化合物半導体層の結晶性の低下を充分に抑制することはできない。
【０００７】
また、半導体を構成する化合物半導体層のＩｎ組成が高くなって基板との格子不整合が大きくなり、例えば格子不整合性が２％以上になると、急激に転位密度が増加してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の化合物半導体ならびにこの化合物半導体を有する半導体装置における、上述の諸問題の解決を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による化合物半導体は、基体と、この基体に対し２％以上の格子不整合性を有する化合物半導体層とから成る化合物半導体であって、基体上に、歪を緩和するバッファ層を介して上述の化合物半導体層が形成され、この化合物半導体層の表面が、特定方向の凹凸による波状面とされたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上述の化合物半導体において、上述のバッファ層及び上記化合物半導体層が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上述の化合物半導体において、上述の波状面の凹凸の高低差が、２５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述の化合物半導体において、基体が、ＧａＡｓもしくはＳｉよりなることを特徴とする。
【００１３】
本発明による半導体装置は、基体と、この基体に対し２％以上の格子不整合性を有する化合物半導体層とから成る化合物半導体を有する半導体装置であって、上述の基体上に、歪を緩和するバッファ層を介して上述の化合物半導体層が形成され、化合物半導体層の表面が、特定方向の凹凸による波状面とされたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上述の半導体装置において、バッファ層及び化合物半導体層がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上述の半導体装置において、波状面の凹凸の高低差が、２５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上述の半導体装置において、基体が、ＧａＡｓもしくはＳｉよりなることを特徴とする。
【００１７】
なお、以下の説明で用いる化合物半導体層またはバッファ層の、基体に対する格子不整合性とは、［数１］に示す式によって定義される。［数１］において、Ｓは格子不整合性、ａ１は基体の格子定数、ａ２は任意のＩｎ組成における化合物半導体層またはバッファ層の格子定数である。
【００１８】
【数１】
2005263588.tif 000003
【発明の効果】
【００１９】
本発明による化合物半導体は、基体と、この基体に対し２％以上の格子不整合性を有する化合物半導体層とから成る化合物半導体であって、基体上に、歪を緩和するバッファ層を介して上述の化合物半導体層が形成され、この化合物半導体層の表面が、特定方向の凹凸による波状面とされた構成を有することから、効果的に歪を緩和して結晶欠陥を低減することができ、化合物半導体層の結晶性の向上が図られる。
また、本発明において、上述の化合物半導体層の結晶性は、上述の波状面の凹凸の高低差を２５ｎｍ以上２００ｎｍ以下に選定することによって、特に良好なものとすることができる。
【００２０】
また、本発明による化合物半導体及び半導体装置においては、基体がＧａＡｓもしくはＳｉよりなる構成とすることができることから、Ｓｉ基板上での受発光デバイスと電子デバイスとの集積による光電子集積回路（ＯＥＩＣ；Optical Electronic integrated circuit）を作製することができ、光通信用の１．３μｍ〜１．５μｍ波長帯の光学素子等の付加価値の高いデバイスの作製が可能となるなど、本発明構成によれば、重要かつ多くの効果をもたらすことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明するが、本発明は、この実施の形態例に限られるものでないことは、言うまでもない。
【００２２】
まず、本発明による化合物半導体の第１の実施例を、理解を容易にするために、化合物半導体の製造方法の一例と共に、図１〜図６、表１及び表２を参照して説明する。
この実施例における化合物半導体の製造は、図１に概略構成図を示す製造装置により、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によって行う。
そして、このＭＯＣＶＤ装置によって、図２Ａに概略断面図を示すような、基体２上にバッファ層３が形成され、この上に化合物半導体層４が形成された、本発明による化合物半導体１が得られるものである。
【００２３】
製造装置１１は、原料供給系１１ａと、この原料供給系１１ａからの原料が供給されて目的とする成膜、すなわちバッファ層３と化合物半導体４との成膜を行う成膜系１１ｂとを有して成る。
【００２４】
原料供給部１１ａは、少なくとも、ガス供給部１２とバブラー部１４とを有する。
ガス供給部１２は、例えばキャリアガスとしての水素ガス（Ｈ２）のガス供給源１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、及び１２ｅと、アルシン（ＡｓＨ３）の供給源１２ｄとを有し、これらガス供給源１２ａ〜１２ｅからのガスの流量をそれぞれ調整すなわち制御する流量制御装置１３ａ〜１３ｅを有する構成とすることができる。
バブラー部１４は、例えばＴＭＡ（トリメチルアルシン）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＢＡ（ターシャリーブチルアルシン）の気体供給源を構成するバブラー１４ａ、１４ｂ、及び１４ｃを有する。
【００２５】
成膜系１１ｂは、目的とする成膜を行う成長室１６を有して成る。成長室１６内には、被成膜体の基体２が支持されるサセプタ１７を有する。また、成長室１６には、原料供給系１１ａからのガスの供給ライン１５が連結されるガス導入口と、排気口すなわち排気ポート１９とを有する。
また、この成長室１６には、例えば高周波加熱コイルによる加熱器１８が設けられている。
【００２６】
この製造装置１１によって、成長室１６内のサセプタ１７に配置された基体２上に成膜がなされる。基体２は、例えばＧａＡｓあるいはＳｉ基板より成る。
この成膜作業は、バブラー１４ａ〜１４ｃに、ガス供給源１２ａ〜１２ｃからの水素ガスを、それぞれ流量制御装置１３ａ〜１３ｃによって流量調整して供給し、各バブラー１４ａ〜１４ｃの各原料、この例ではＴＭＡ、ＴＭＩ、ＴＢＡをバブリングによって気化する。
【００２７】
一方、ガス供給源１２ｄ及び１２ｅからの原料ガスとキャリアガス（水素ガス）とは、それぞれ流量制御装置１３ｄ及び１３ｅによって流量調整がなされて、上述したバブラー１４ａ〜１４ｃからの原料ガスと共に、成膜系１１ｂへの供給ライン１５に送給される。
この場合、流量制御装置１３ａ〜１３ｅによってガス流量の制御がなされ、（各ガス供給源のガス濃度）×（ガス流量）が原料の実流量となる。また、各バブラー１４ａ〜１４ｃからの原料ガスの実流量は、（キャリアガス流量）×（バブラー内原料蒸気圧）／（バブラー内圧）によって定められる。
【００２８】
そして、上述した原料供給系１１ａの供給ライン１５からの混合ガスを成長室１６に導き、この混合ガスを雰囲気とした状態で加熱器１８によって加熱されたサセプタ１７上の基体２上に供給する。このようにして、原料の基体上における熱分解に基づいて結晶成長を行う。
また、排気ポート１９によって成長室１６内の圧力を管理ないし制御することにより、成膜系１１ｂにおける基体２上の各エピタキシャル成長工程の条件を選定することができる。
【００２９】
通常、製造装置１１において、成膜系１１ｂの成長室１６内の成長温度を直接測定することは困難であることから、例えばサセプタ１７内に設けられた熱電対によってサセプタ１７の温度を測定する。
この場合、予め例えばＡｌの融点温度６６０℃と例えばＳｉ及びＡｌの共晶温度５７７℃とを用いて熱電対の測定温度と成長室１６内の実温度との差を得ておき、この結果に基づいて較正を行うことにより、熱電対によるサセプタ１７の温度の測定によって、成長室１６内の実温度すなわち成長温度を測定することができるものである。
【００３０】
図２Ａに、この第１の実施例における、本発明による化合物半導体の概略断面図を示す。すなわち、この第１の実施例において、本発明による化合物半導体は、ＧａＡｓによる基体２上の、例えばＩｎ組成Ｘを０から０．４５まで連続的に変化させたＩｎＸＧａ（１−Ｘ）Ａｓによるバッファ層３（厚さ１μｍ）と、このバッファ層３の上に形成された、例えばＩｎ組成０．４５のＩｎ０．４５ＧａＡｓによる化合物半導体層４（厚さ１μｍ）とからなる構成を有する。
【００３１】
この実施例において、バッファ層３は、図２Ｂに示すように、膜厚の増加、すなわち基体２からの距離の増大につれてＩｎ組成が連続的に増加し、かつその変化率が厚さに従って減少するように行った。
このようなバッファ層３の形成において、上述の製造装置１１における成長温度等を選定することにより、バッファ層３及び化合物半導体層４の上面を、特定方向の凹凸による波状面として構成することができ、また、特定方向を一方向に選定するとか、更に凹凸の高低差を制御することができるものである。
【００３２】
図３Ａに、この第１の実施例における、化合物半導体の一構造例における、化合物半導体層４の上面を主たる観測面とする、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ；Atomic Force Microscope）によって得た像の写しを概略斜視図として示す。
この構造例では、化合物半導体層４の上面は、バッファ層３及び化合物半導体層４の形成時の成長温度を５２０℃としたことにより、特定方向の凹凸による波状面とされている。この構造例を、第１の実施例における第１構造例とする。
【００３３】
図３Ｂに、ＡＦＭによる特定方向の凹凸による波状面の、（−１１０）方向に関する分析結果の模式図を示すように、この第１構造例においては、表面が大きく波打っており、凹凸の高低差の平均値は５５ｎｍであった。
【００３４】
図４Ａに、この第１の実施例における、化合物半導体の別の構造例における、化合物半導体層４の上面を主たる観測面とする、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による顕微鏡写真図を示す。
この構造例では、化合物半導体層４の上面は、バッファ層３及び化合物半導体層４の形成時の成長温度を５６０℃としたことにより、特定方向の、より深い凹凸による波状面とされている。この構造例を、第１の実施例における第２構造例とする。
【００３５】
図４Ｂに、ＡＦＭによる特定方向の凹凸による波状面の、（−１１０）方向に関する分析結果の模式図を示すように、この第２構造例においては、上述の第１構造例に比して、表面がより大きく波打っており、凹凸の高低差の平均値は１３０ｎｍであった。
【００３６】
図５Ａに、この第１の実施例における、化合物半導体の別の構造例における、化合物半導体層４の上面を主たる観測面とする、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による顕微鏡写真図を示す。
この構造例では、化合物半導体層４の上面は、バッファ層３及び化合物半導体層４の形成時の成長温度を６００℃としたことにより、特定方向の、極めて浅い凹凸による波状面とされている。この構造例を、第１の実施例における第３構造例とする。
【００３７】
図５Ｂに、ＡＦＭによる特定方向の凹凸による波状面の、（−１１０）方向に関する分析結果の模式図を示すように、この第１構造例においては、表面の波の凹凸が上述の第１の構造例及び第２の構造例に比して小さく、凹凸の高低差の平均値は２０ｎｍであった。
【００３８】
これら第１構造、第２構造及び第３構造による各化合物半導体１に対して、Ｘ線回折法により行った、結晶性に関する評価となるＸ線半値幅の測定結果を［表１］に示す。
一般に、結晶に対してＸ線の回折の条件は、入射Ｘ線波長をλ、結晶の格子面間隔をｄ、回折角をθとすると、［数２］のように表すことができる。
Ｘ線回折法では、結晶からの回折曲線、すなわち回折Ｘ線強度の角度依存性が基本的な測定量となる。回折曲線の、回折角度、半値幅、回折強度等から、測定対象の結晶性に関する種々の情報を得ることができる。
【００３９】
特に半値幅は、結晶の格子面の配列の完全性を判断する基準とされ、また、通常は測定装置によらず、結晶固有の値が得られることから重要である。この半値幅が小さいほど、測定対象物の結晶欠陥が少なく、結晶性が良いとされている。
なお、この実施の形態におけるＸ線半値幅は、測定対象物すなわち上述の第１構造、第２構造及び第３構造による各化合物半導体１の、化合物半導体層４の（００４）方向におけるω方向の半値幅である。
【００４０】
【表１】
2005263588.tif 000004
【００４１】
【数２】
2005263588.tif 000005
【００４２】
［表１］から、上述の第１構造、第２構造及び第３構造による各化合物半導体のうち、第２構造による化合物半導体に対する測定において最も小さいＸ線半値幅が得られ、また、第３構造による場合に比し、第１構造または第２構造による場合に、化合物半導体層４の結晶性は良好なものとされることがわかった。
【００４３】
化合物半導体１を構成する化合物半導体層４の表面すなわち波状面の凹凸の高低差に対する、結晶性に関する評価となるＸ線半値幅の測定結果を、図６に示す。
この結果から、測定の範囲（高低差２０ｎｍ〜２００ｎｍ）において、凹凸の高低差が大きいほど化合物半導体層４の結晶性が良好であることがわかる。
【００４４】
次に、これら第１構造、第２構造及び第３構造による各化合物半導体１に対して、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により行った、転位密度の測定結果を［表２］に示す。
【００４５】
【表２】
2005263588.tif 000006
【００４６】
［表２］から、上述の第１構造、第２構造及び第３構造による各化合物半導体のうち、第２構造による化合物半導体に対する測定において最も転位密度が低く抑えられ、また、表面の凹凸が極端に小さかった第３構造による化合物半導体に比して、第１構造及び第２構造による化合物半導体によれば、十分に転位密度が低く抑えられ、結晶性が改善されたことがわかった。
【００４７】
以上の構造例及び測定結果より、バッファ層３の厚さ及び組成が共通であっても、バッファ層３或いは化合物半導体層４の上面が特定方向の凹凸による波状面とされた場合には、化合物半導体層４の結晶性が特に良好なものとされることがわかった。
これは、表面が波状になり、結晶の３次元的な成長が促進されることによって、結晶内部の歪エネルギーが減少し、転位の発生が抑制されたためと考えられる。
【００４８】
また、第１構造〜第３構造による化合物半導体において、凹凸の高低差が最も大きい第２構造による構成が、最も良好な結晶性を有すると考えられるが、化合物半導体１において波状面の凹凸の高低差が２００ｎｍを超えると、化合物半導体によってデバイスを構成した場合に、他の部材との接合等に問題が生じ、デバイスの特性に悪影響が生じると考えられる。
よって、本発明による化合物半導体を構成する化合物半導体層の表面における凹凸の高低差は、２５ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好適であり、更に好ましくは４０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下が最適であると考えられる。
【００４９】
［化合物半導体の第２の実施例］
本発明による化合物半導体の第２の実施例について、図７及び図８を参照して説明する。
【００５０】
この第２の実施例は、基体２がＳｉよりなる実施例である。
通常、Ｓｉによる基板上にＧａＡｓ層を直接成長させると多数の欠陥が発生してしまい、バッファ層を介して化合物半導体層を形成しても結晶性の悪化は避けられない。しかし、この実施例においては、化合物半導体１において、図７Ａに概略断面図を示すように、基体２とバッファ層３との間に、第１及び第２のバッファ下地層５及び６を介在させて化合物半導体１を構成したものであり、このようにすることによって、欠陥発生が抑制される。
【００５１】
この場合、バッファ層３の構成は、Ｉｎ組成Ｘを０から０．４５まで変化させたＩｎＸＧａ（１−Ｘ）Ａｓによる構成とし、図７Ｂに示すように、膜厚と共にＩｎ組成が連続的に増加し、かつその変化率が厚さに従って減少する構成とした。
なお、このバッファ層３の形成は、必ずしもこの構成によらなくとも、例えば上述したような膜厚に対して直線的にＩｎ組成が増加する構成によるなど、所望の構成とすることができる。
【００５２】
図７Ａに示すような構成によって、本発明による化合物半導体においては、基体２がＳｉからなり、バッファ層３上に形成される化合物半導体層４と上述の基体２との間の格子不整合性が２％以上である場合にも、化合物半導体層４における転位すなわち結晶欠陥を低減することができるものである。
【００５３】
なお、上述の第１及び第２のバッファ下地層５及び６は、以下に説明するような２段階成長法によって形成することが望ましい。
すなわち、まず、成長温度を低温例えば３００℃として第１のバッファ下地層５（厚さ１００Å）を形成した後、例えば温度を８００℃まで上昇させてアニール処理を行い、第１のバッファ下地層５中の転位すなわち結晶欠陥の移動を促進して転位の低減化を図った後、温度を高温例えば６００℃として第２のバッファ下地層６（厚さ１μｍ）を形成する。
【００５４】
また、上述のアニール処理において、図８に示すような、温度を例えば１００℃まで下げてから、８００℃まで昇温した状態で５分間アニールを行って１００℃まで降温する作業を例えば３回繰り返すサーマルサイクルアニール（ＴＣＡ；Thermal Cycle Anneal）を導入することによって、より効果的に転位の低減化を図ることができる。
【００５５】
［半導体装置の第１の実施例］
本発明による半導体装置の第１の実施例として、本発明による化合物半導体を有する発光素子の実施の形態例について、図９の概略断面図を参照して説明する。
【００５６】
この実施例において、本発明による半導体装置すなわち発光素子２１は、基体２２上に、バッファ層２３が形成され、このバッファ層２３上に、後述するように、複数の化合物半導体層による発光部２４が形成され、基体２２の裏面に第１電極２５が、発光部２４の上面に第２電極２６が被着形成された構成を有する。
【００５７】
なお、バッファ層２３は、上述の化合物半導体の実施例において説明した、厚さにしたがって連続的に組成が変化する構成とすることができる。
また、発光部２４を構成する各化合物半導体層２４ａ〜２４ｃは、それぞれの上面を、上述の化合物半導体の実施例において説明した所望の凹凸による波状面とすることができることから、発光部２４は、良好な結晶性を有する構成とすることができる。
【００５８】
この実施例において、発光部２４は、複数の化合物半導体層、例えば例えば第１導電型（例えばｎ型）のＩｎＰよりなる第１導電型クラッド層２４ａと、例えばＩｎＧａＡｓＰによる活性層２４ｂと、例えば第２導電型（例えばｐ型）のＩｎＰよりなる第２導電型クラッド層２４ｃとを有する。すなわち、この実施例は、半導体レーザを例とする、本発明による半導体装置の一例としての発光素子の実施例である。
【００５９】
［半導体装置の第２の実施例］
次に、本発明による半導体装置の第２の実施例として、本発明による化合物半導体を有する受光素子の実施の形態例について、図１０の概略断面図を参照して説明する。
【００６０】
この実施例において、本発明による半導体装置すなわち受光素子３１は、基体３２上に、バッファ層３３が形成され、このバッファ層３３上に、後述するように、複数の化合物半導体層による受光部３４が形成され、基体３２の裏面に第１電極３５が、受光部３４の上面に第２電極３６が被着形成された構成を有する。
【００６１】
なお、バッファ層３３は、上述の化合物半導体の実施例において説明した、厚さにしたがって段階的に組成が変化する構成とすることができる。
また、受光部３４を構成する各化合物半導体層３４ａ及び３４ｃは、それぞれの上面を、上述の化合物半導体の実施例において説明した所望の凹凸による波状面とすることができることから、受光部３４は、良好な結晶性を有する構成とすることができる。
【００６２】
この実施例において、受光部３４は、複数の化合物半導体層、例えばＩｎ０．５３ＧａＡｓによる空乏層３４ａと、例えば第２導電型（例えばｐ型）のＩｎ０．５３ＧａＡｓによる第２導電層３４ｂとを有する。すなわち、この実施例は、フォトダイオードを例とする、本発明による半導体装置の一例としての受光素子の実施例である。
【００６３】
以上の実施の形態によって説明したように、本発明による化合物半導体及び半導体装置によれば、化合物半導体層の表面が、特定方向の凹凸による波状面とされた構成とすることによって、効果的に歪が緩和され、結晶欠陥が低減されることから、化合物半導体層の結晶性の向上が図られる。上述の波状面の凹凸の高低差を２５ｎｍ以上２００ｎｍ以下、に選定した場合には、化合物半導体層の結晶性を特に良好なものとすることができる。
また、本発明による化合物半導体及び半導体装置においては、基体がＧａＡｓもしくはＳｉよりなる構成とすることができることから、光通信用の１．３μｍ〜１．５μｍ波長帯の光学素子等の付加価値の高いデバイスの作製が可能となるものである。
【００６４】
なお、本発明による化合物半導体及び半導体装置は、この実施の形態例に限られるものでないことは言うまでもない。
【００６５】
例えば、上述の実施の形態においては、凹凸による波状面の形成を、成長温度の選定によって制御する例を説明したが、これを、Ｖ族原料とＩＩＩ族原料の供給比（いわゆる５／３比）の選定によって制御して、所望の形状及び結晶性を有する化合物半導体１を構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明による化合物半導体の説明に供する、化合物半導体の製造装置の構成例を示す概略構成図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、本発明による化合物半導体の一例の概略断面図、及びこの化合物半導体を構成するバッファ層の厚さとＩｎ組成の分布の変化を示す模式図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、第１の実施例における、化合物半導体の一構造例における、化合物半導体層４の上面に対する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真図、及びＡＦＭによる特定方向の凹凸による波状面の、（−１１０）方向に関する分析結果の模式図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、第１の実施例における、化合物半導体の他の構造例における、化合物半導体層４の上面に対する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真図、及びＡＦＭによる特定方向の凹凸による波状面の、（−１１０）方向に関する分析結果の模式図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、第１の実施例における、化合物半導体の他の構造例における、化合物半導体層４の上面に対する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真図、及びＡＦＭによる特定方向の凹凸による波状面の、（−１１０）方向に関する分析結果の模式図である。
【図６】本発明による化合物半導体の第１の実施例における、化合物半導体層の表面の波状面を構成する凹凸の高低差と、この化合物半導体に対するＸ線回折法による分析の、Ｘ線半値幅との関係を示す模式図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ、本発明による化合物半導体の第２の実施例の一構成における概略断面図、及びこの化合物半導体を構成するバッファ層の厚さとＩｎ組成の分布の変化を示す模式図である。
【図８】本発明による化合物半導体の第２の実施例の説明に供する、ＴＣＡの一例の模式図である。
【図９】本発明による半導体装置の第１の実施例の、発光素子の一例の概略断面図である。
【図１０】本発明による半導体装置の第２の実施例の、受光素子の一例の概略断面図である。
【図１１】従来の化合物半導体の概略断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・化合物半導体、２・・・基体（基板）、３・・・バッファ層、３ａ・・・第１のバッファ構成層、３ｂ・・・第２のバッファ構成層、３ｃ・・・第３のバッファ構成層、３ｄ・・・第４のバッファ構成層、４・・・化合物半導体層、５・・・第１のバッファ下地層、６・・・第２のバッファ下地層、１１・・・化合物半導体の製造装置（ＭＯＣＶＤ装置）、１１ａ・・・原料供給系、１１ｂ・・・成膜系、１２・・・ガス供給部、１２ａ〜１２ｅ・・・ガス供給源、１３ａ〜１３ｅ・・・流量制御装置、１４・・・バブラー部、１４ａ〜１４ｃ・・・バブラー、１５・・・供給ライン、１６・・・成長室、１７・・・サセプタ、１８・・・加熱器、１９・・・排気ポート、２１・・・半導体装置（発光素子）、２２・・・基体、２３・・・バッファ層、２４・・・発光部、２４ａ・・・第１導電型クラッド層、２４ｂ・・・活性層、２４ｃ・・・第２導電型クラッド層、２５・・・第１電極、２６・・・第２電極、３１・・・半導体装置（受光素子）、３２・・・基体、３３・・・バッファ層、３４・・・受光部、３４ａ・・・空乏層、３４ｂ・・・第２導電層、３５・・・第１電極、３６・・・第２電極、１０１・・・従来の化合物半導体、１０２・・・ＩｎＰ基板、１０３・・・バッファ層、１０４・・・光吸収層、１０５・・・窓層
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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