(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪素（Ｓｉ）単結晶（シリコン）からなる基板の表面上に設けられた、硼素（Ｂ）とリン（Ｐ）とを構成元素として含むリン化硼素（ＢＰ）系半導体層を備えてなる化合物半導体素子において、［１．０．０．］結晶方位に、９度（°）以上で１５度（°）以下の角度で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶を基板としたことを特徴とする化合物半導体素子。
【請求項２】
［１．０．０．］結晶方位に、１１度（°）以上で１３度（°）以下の角度で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶を基板としたことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体素子。
【請求項３】
［１．０．０．］結晶方位に、１２．２±０．５度（°）の角度の範囲で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶を基板としたことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体素子。
【請求項４】
［１．０．０．］結晶方位に、９度（°）以上で１５度（°）以下の角度で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶を基板とし、該基板の表面上に、硼素（Ｂ）とリン（Ｐ）とを構成元素として含むリン化硼素（ＢＰ）系半導体層を設けることを特徴とする化合物半導体素子の製造方法。
【請求項５】
［１．０．０．］結晶方位に、１１度（°）以上で１３度（°）以下の角度で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶を基板とすることを特徴とする請求項４に記載の化合物半導体素子の製造方法。
【請求項６】
［１．０．０．］結晶方位に、１２．２±０．５度（°）の角度の範囲で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶を基板とすることを特徴とする請求項４に記載の化合物半導体素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の化合物半導体素子からなる発光素子。
【請求項８】
請求項７に記載の発光素子を用いたランプ
【請求項９】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の化合物半導体素子からなるトランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の面方位を有する珪素（Ｓｉ）単結晶（シリコン）を基板とし、該基板の表面上に形成した、硼素（Ｂ）とリン（Ｐ）とを構成元素として含むリン化硼素（ＢＰ）系半導体層を具備する化合物半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の一種として、硼素（Ｂ）とリン（Ｐ）とを構成元素として含むリン化硼素（ＢＰ）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（リン化硼素系半導体）が知られている（寺本  巌著、「半導体デバイス概論」（１９９５年３月３０日、（株）培風館発行初版、２６〜２８頁参照）。リン化硼素（ＢＰ）は、フィリップス（Ｐｈｉｌｉｐｓ）のイオン結合度が０．００６と小さく（フィリップス著、「半導体結合論」（１９８５年７月２５日、（株）吉岡書店発行第３刷、５１頁参照）、殆ど共有結合からなる物質である。また、閃亜鉛鉱（ｚｉｎｃ−ｂｌｅｎｄ）型の立方晶であるため、縮退した価電子帯のバンド構造を有する（生駒  俊明、生駒  英明共著、「化合物半導体の基礎物性入門」（１９９１年９月１０日、（株）培風館発行初版）、１４〜１７頁参照）。このため、リン化硼素にあっては、ｐ形の導電層を容易に獲得できる利点が備わっている。
【０００３】
従来においては、珪素（Ｓｉ）単結晶を基板とし、その上にリン化硼素（ＢＰ）系半導体層を設けた、様々なリン化硼素系化合物半導体素子が構成されている。例えば、ｐ形リン化硼素層を利用したヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）が知られている（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２５（４）（１９７８）、６３３〜６３７頁参照）。また、リン化硼素層をウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）層として利用した太陽電池がある（上記のＪ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，参照）。また、リン化硼素並びにその混晶を利用して、青色帯或いは緑色帯の発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬＤ）を構成する技術が開示されている（日本国特許▲１▼第２８０９６９０号、▲２▼第２８０９６９１号、▲３▼第２８０９６９２号各公報、及び▲４▼米国特許６，０６９，０２１号参照）。
【０００４】
単量体のリン化硼素（ＢＰ；ｂｏｒｏｎ  ｍｏｎｏｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）の格子定数は約４．５３８Åである（上記の「半導体デバイス概論」、２８頁参照）。一方、基板として利用されている珪素（Ｓｉ）単結晶は、同じくの立方晶閃亜鉛鉱（ｚｉｎｃ−ｂｌｅｎｄ）型結晶であり、その格子定数は約５．４３１Åである（上記の「半導体デバイス概論」、２８頁参照）。従って、格子のミスマッチ（ミスマッチ）度を、珪素単結晶の格子定数（＝５．４３１Å）に対する双方の結晶の格子定数の差異（＝０．８９３Å）の比率で表すと約１６．６％の大きに達する。この大きな格子ミスマッチ度に因るリン化硼素層のＳｉ基板表面からの剥離を防止するために、比較的低温で成長させた非晶質を含む多結晶のリン化硼素からなる低温緩衝層をＳｉ基板表面に設ける技術手段が開示されている（米国特許６，０６９，０２１号参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術にあって、リン化硼素系半導体層は、表面を｛１．０．０．｝または｛１．１．１．｝結晶面とする珪素単結晶を基板として形成されている（上記の米国特許６，０６９，０２１号参照）。また、リン化硼素系半導体層は、基板表面に略平行に配列した｛１．１．０．｝結晶面から主に構成される傾向にある。例えば、リン化硼素（ＢＰ）の｛１．１．０．｝結晶面の結晶面間隔は約３．２０９Åである。一方、従来からの基板材料である珪素単結晶の｛１．０．０．｝、｛１．１．０．｝或いは｛１．１．１．｝結晶面の結晶面間隔は各々、約４．５４１Å、３．８４０Å、及び約３．１３６Åである。珪素単結晶の他の結晶面を勘案しても、リン化硼素（ＢＰ）の｛１．１．０．｝結晶面に一致する間隔を有する結晶面は無いものの、珪素単結晶の｛１１１｝結晶面の間隔がリン化硼素の｛１．１．０．｝結晶面の面間隔に最も近い。
【０００６】
珪素単結晶基板の表面をなす結晶面、或いは表面に交差する結晶面の間隔と、リン化硼素の｛１．１．０．｝結晶面との間隔が一致しないために、従来の｛１．０．０．｝、｛１．１．０．｝或いは｛１．１．１．｝結晶面を表面とする珪素単結晶基板上に形成されるリン化硼素層は、転位或いは積層欠陥等の結晶欠陥を多量に含む粗悪な結晶層となる点が問題となっている。本発明は、基板とする珪素単結晶の表面での｛１．１．１．｝結晶面の間隔が、｛１．１．０．｝結晶面からなるリン化硼素半導体層の結晶性に顕著な影響を与えるとの考察を基になされたものである。特に、リン化硼素系半導体層の｛１．１．０．｝結晶面間隔と、珪素｛１．１．０．｝結晶面に交差する｛１．１．１．｝結晶面との間隔が近似していることに鑑みてなされた、更に結晶性に優れるリン化硼素系半導体層を得るのに好適に用いることができる、｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶基板の構成に関する発明である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した従来技術の問題点を珪素単結晶基板の表面の結晶面方位を特定することに依って解決を図ることを趣旨とする発明である。
すなわち本発明は、
（１）珪素（Ｓｉ）単結晶（シリコン）からなる基板の表面上に設けられた、硼素（Ｂ）とリン（Ｐ）とを構成元素として含むリン化硼素（ＢＰ）系半導体層を備えてなる化合物半導体素子において、［１．０．０．］結晶方位に、９度（°）以上で１５度（°）以下の角度で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶を基板としたことを特徴とする化合物半導体素子。
（２）［１．０．０．］結晶方位に、１１度（°）以上で１３度（°）以下の角度で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶を基板としたことを特徴とする上記（１）に記載の化合物半導体素子。
（３）［１．０．０．］結晶方位に、１２．２±０．５度（°）の角度の範囲で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶を基板としたことを特徴とする上記（１）に記載の化合物半導体素子。
である。
【０００８】
また本発明は、
（４）［１．０．０．］結晶方位に、９度（°）以上で１５度（°）以下の角度で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶を基板とし、該基板の表面上に、硼素（Ｂ）とリン（Ｐ）とを構成元素として含むリン化硼素（ＢＰ）系半導体層を設けることを特徴とする化合物半導体素子の製造方法。
（５）［１．０．０．］結晶方位に、１１度（°）以上で１３度（°）以下の角度で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶を基板とすることを特徴とする上記（４）に記載の化合物半導体素子の製造方法。
（６）［１．０．０．］結晶方位に、１２．２±０．５度（°）の角度の範囲で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素単結晶を基板とすることを特徴とする上記（４）に記載の化合物半導体素子の製造方法。
である。
【０００９】
また本発明は、
（７）上記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の化合物半導体素子からなる発光素子。
（８）上記（７）に記載の発光素子を用いたランプ
（９）上記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の化合物半導体素子からなるトランジスタ。
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の内容を説明するため、表面２を、何れの結晶方位にも傾斜していない正確な｛１．１．０．｝結晶面（｛１．１．０｝−Ｓｉ）３ａとする珪素単結晶１の断面模式図を図１に例示する。立方晶閃亜鉛鉱型にあって、｛１．１．０．｝結晶面には直交する｛１．１．１．｝結晶面が存在する。従って、珪素単結晶１にあって、表面２をなす｛１．１．０．｝結晶面３ａには、直交する｛１．１．１．｝結晶面３ｂが存在する。また、結晶面を、ミラー指数｛ｈ．ｋ．ｌ．｝（ｈ，ｋ，ｌは何れも正の整数）で表現した場合、珪素単結晶において、｛ｈ．ｋ．ｌ．｝結晶面間の間隔（＝ｄ0：単位Å）は次記の式（１）で求められる。
ｄ0(Å）＝５．４３１／（ｈ2＋ｋ2＋ｌ2）1/2      （式（１））
従って、Ｓｉ単結晶の｛１．１．１．｝結晶面の間隔は約３．１３６Åとなり、例えば、リン化硼素（ＢＰ）の｛１．１．０．｝結晶面との間隔（＝３．２０９Å）の差異は約０．０７３Åとなる。即ち、Ｓｉ単結晶の｛１．１．１．｝結晶面に対する、この結晶面間隔の差異（＝０．０７３Å）の比率（＝０．０７３Å／３．１３６Å）は、約２．３％に達する。
【００１１】
一方、［１．０．０．］結晶方向に、θ度（°）の角度で傾斜させた｛１．１．０．｝結晶面からなる表面２において｛１．１．１．｝結晶面３ｂの間隔（＝ｄ：単位Å）と、｛１．１．１．｝結晶面の結晶面間隔（＝ｄ0：Å）との関係を図２に模式的に示す。［１．０．０．］結晶方向に傾斜した｛１．１．０．｝結晶面表面では、Ｓｉの｛１．１．１．｝結晶面間の間隔（＝ｄ）はｄ0（≒３．１３６Å）より延長される。［１．０．０．］結晶方向に、θ°（０°＜θ＜９０°）させた｛１．１．０．｝結晶表面２に交差する｛１．１．１．｝結晶面３ｂの間隔（＝ｄ）は、次式（２）で与えられる。
ｄ（Å）＝ｄ0／ｃｏｓθ＝３．１３６／ｃｏｓθ  （式（２））
θを大とするに従い、ｄは拡張される。
【００１２】
上記の式（２）に則れば、θ＝９°（ｃｏｓ（９°）＝０．９８７７）とすれば、ｄ＝３．１７５Åとなり、例えば、窒化リン化硼素混晶（ＢＮ0.05Ｐ0.95）の｛１．１．０．｝結晶面の結晶面間隔に合致することとなる。θ＝１５°（ｃｏｓ（１５°）＝０．９６５９）とすれば、ｄ＝３．２４７Åとなり、例えば、Ｂ0.96Ｉｎ0.04Ｐの｛１．１．０．｝結晶面の間隔と合致する距離で、｛１．１．０．｝結晶表面３ａに交差する｛１．１．１．｝結晶面３ｂをもった｛１．１．０．｝結晶面３ａを得ることができる。従って、本発明の第１の実施形態として、＜０．１．０．＞結晶方位に１５°傾斜した（１．１．０．）結晶面を表面とする硼素（Ｂ）ドープｐ形Ｓｉ単結晶基板上に、亜鉛（Ｚｎ）ドープのリン化硼素・インジウム混晶（Ｂ0.95Ｉｎ0.04Ｐ）からなる低温緩衝層を介して、｛１．１．０．｝結晶面からなるマグネシウム（Ｍｇ）ドープｐ形Ｂ0.96Ｉｎ0.04Ｐ層を備えた積層構造体から構成した化合物半導体素子が挙げられる。
【００１３】
また、θ＝１１°（ｃｏｓ（１１°）＝０．９８１６）とすると、上記の式（２）より、ｄ＝３．１９５Åとなり、例えば、窒化砒化硼素混晶（ＢＮ0.22Ａｓ0.78）の｛１．１．０．｝結晶面の結晶面間隔に合致することとなる。θ＝１３°（ｃｏｓ（１３°）＝０．９７４３）とすれば、ｄ＝３．２１８Åとなり、例えば、ＢＰの｛１．１．０．｝結晶面の間隔（＝３．２０９Å）と略合致する距離をもって、Ｓｉ−｛１．１．０．｝結晶表面３ａに交差するＳｉ−｛１．１．１．｝結晶面３ｂをもったＳｉ−｛１．１．０．｝結晶面３ａを得ることができる。従って、本発明の第２の実施形態として、＜−１．０．０＞結晶方位に１１°傾斜した（−１．１．０）結晶面を表面とするアンチモン（Ｓｂ）ドープｎ形Ｓｉ単結晶基板上に、珪素（Ｓｉ）ドープのリン化硼素（ＢＰ）からなる低温緩衝層を介して、｛１．１．０．｝結晶面からなる珪素（Ｓｉ）ドープｎ形ＢＮ0.22Ａｓ0.78層を備えた積層構造体から化合物半導体素子を構成する例が挙げられる。
【００１４】
また、θが１２．２°（ｃｏｓ（１２．２°）＝０．９７７４）であれば、上記の式（２）より、ｄ＝３．２０９Åとなり、単量体のリン化硼素（ＢＰ）の｛１．１．０．｝結晶面の結晶面間隔に合致することとなる。θを１２．２°±０．５°の範囲内に収納すれば、ｄは、３．２０３Å〜３．２１５Åの範囲に収まり、従って、ＢＰの｛１．１．０．｝結晶面の間隔（＝３，２０９Å）とｄとの差異の、ＢＰの｛１．１．０．｝結晶面間隔に対する比率（所謂、格子ミスマッチ（ｍｉｓｍａｔｃｈ））を約０．１８％の低きとすることができる。この格子ミスマッチ度の小ささは、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）と砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）との間の格子ミスマッチ度の小ささ（≒０．１３％）に匹敵するものとなる。従って、θを１２．２°±０．５°とする｛１．１．０．｝結晶面を表面とするＳｉ単結晶基板上には、富に結晶性に優れる｛１．１．０．｝結晶面からなるリン化硼素層を形成することができる。
【００１５】
本発明の第３の実施形態として、＜１．０．０．＞結晶方位に１２°傾斜した（１．−１．０）結晶面を表面とするアンドープｐ形Ｓｉ単結晶基板上に、アンドープのリン化硼素（ＢＰ）からなる低温緩衝層を介して、｛１１０｝結晶面からなる酸素（Ｏ）ドープ高抵抗のＢＰ層を備えた積層構造体から化合物半導体素子を構成する例が挙げられる。
【００１６】
【作用】
［１．０．０．］結晶方位に傾斜させた｛１．１．０．｝結晶面を表面とする珪素（Ｓｉ）単結晶基板は、傾斜させる角度に依り、Ｓｉの｛１．１．０．｝結晶面と交差する｛１．１．１．｝結晶面の間隔を変化させられるため、リン化硼素系半導体層の｛１．１．０．｝結晶面に合致する間隔で｛１．１．１．｝結晶格子を交差させた｛１．１．０．｝結晶面を表面とするＳｉ単結晶基板を提供できる。
【００１７】
【実施例】
（第１実施例）
＜−１．０．０＞結晶方向に角度にして１５．０°傾斜させた（−１．１．０）結晶面を表面とする珪素（Ｓｉ）単結晶を基板として発光素子を構成する場合を例にして、本発明を具体的に説明する。本第１実施例に係わる発光ダイオード（ＬＥＤ）１Ａの断面模式図を図３に示す。
【００１８】
ＬＥＤ１Ａを構成するための積層構造体１Ｂは、硼素ドープでｐ形の（−１．１．０．）面を有する珪素単結晶（シリコン）基板１０１上に次項の（１）〜（４）に記す機能層を順次、堆積して構成した。基板１０１の表面は＜−１．０．０．＞方向に１５．０°傾斜した（−１．１．０．）結晶面としたため、表面で交差する｛１．１．１．｝結晶面（ｄ0＝３．１３６Å）の間隔（＝ｄ）は３．２４６Åとなった。
【００１９】
（１）トリエチル硼素（（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ）／ホスフィン（ＰＨ3）／水素（Ｈ2）系常圧ＭＯＣＶＤ法により３５０℃で成長させた、非晶質を主体とした多結晶の亜鉛（Ｚｎ）ドープリン化硼素（ＢＰ）からなる低温緩衝層１０２
（２）（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ／トリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ）／ＰＨ3／Ｈ2系常圧ＭＯＣＶＤ手段を利用し、８５０℃で成長させたベリリウム（Ｂｅ）ドープｐ形リン化硼素・インジウム混晶（Ｂ0.96Ｉｎ0.04Ｐ）層からなる下部障壁層１０３。ベリリウムのドーピング源には、ジエチルベリリウム（（Ｃ2Ｈ5）2Ｂｅ）を利用した。
（３）トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ）／アンモニア（ＮＨ3）／Ｈ2系常圧ＭＯＣＶＤ手段を利用し、８５０℃で成長させた立方晶の珪素（Ｓｉ）ドープｎ形Ｇａ0.83Ｉｎ0.17Ｎ層（格子定数＝４．５９０Å）から主になる発光層１０４（キャリア濃度≒４×１０17ｃｍ-3、層厚≒１５０ｎｍ）。
（４）（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ／ＰＨ3／Ｈ2系常圧ＭＯＣＶＤ手段により、４００℃で成長させた室温での禁止帯幅を約３．１ｅＶとする珪素ドープｎ形リン化硼素（ＢＰ）からなる非晶質を主体としてなる上部障壁層１０５。
【００２０】
下部障壁層１０３を構成するリン化硼素・インジウム混晶（Ｂ0.96Ｉｎ0.04Ｐ）層は、｛１．１．０．｝結晶面から構成される結晶層となった。また、その｛１．１．０．｝結晶面の間隔（ｄ＝３．２４６Å）に一致する距離で交差するＳｉの｛１．１．１．｝格子面を有する（−１．１．０．）Ｓｉ結晶面上に形成することとしたため、下部障壁層１０３を構成するリン化硼素・インジウム混晶（Ｂ0.96Ｉｎ0.04Ｐ）層は、断面ＴＥＭ技法に依る結晶構造の観察でも、転位或いは積層欠陥の密度の増加は特に認められなかった。
【００２１】
上部障壁層１０５の中央には、金・錫（Ａｕ・Ｓｎ）円形電極（直径＝１２０μｍ）からなるオーミック性の表面電極１０６を設けた。また、ｐ形Ｓｉ基板１０１の裏面の略全面には、アルミニウム（Ａｌ）からなるオーミック性の裏面電極１０７を設けてＬＥＤ１Ａを構成した。
【００２２】
構成された青色ＬＥＤ１Ａは、次の（ａ）〜（ｄ）項に記載の特性を示した。
効果が輝度向上となって顕現された。
（ａ）発光中心波長：４５０ｎｍ
（ｂ）輝度：６ミリカンデラ（ｍｃｄ）
（ｃ）順方向電圧：３．０ボルト（Ｖ）（順方向電流＝２０ｍＡ）
（ｄ）逆方向電圧：６Ｖ（逆方向電流＝１０μＡ）
本第１実施例では、［１．０．０．］結晶方位に１５．０°傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする｛１．１．０．｝Ｓｉ単結晶を基板１０１として利用したため、特に、結晶性に優れる｛１．１．０．｝−Ｂ0.96Ｉｎ0.04Ｐ下部障壁層１０３、及びそれに格子整合するＧａ0.83Ｉｎ0.17Ｎ発光層１０４をもたらすことができ、その結果、単色性に優れる発光が帰結された。発光の中心波長での半値幅（所謂、ＦＷＨＭ）は１８ｎｍであった。
【００２３】
さらに、上記の第１実施例に記載の青色ＬＥＤ１Ａを利用してランプを構成した。図４にランプ１０の断面模式図を示す。
【００２４】
まず、ＬＥＤ１Ａを、台座１５上の銀（Ａｇ）を鍍金した金属性碗体１６の中央部に、導電性の接合材で固定した。これより、ＬＥＤ１Ａを構成するために利用した、［１．０．０．］結晶方向に１５．０°傾斜した導電性の｛１．１．０．｝−Ｓｉ基板１１の裏面に設けたｐ形裏面電極１４を台座１５に付属する一端子１７に電気的に接続させた。次に、ＬＥＤ１Ａの上部障壁層１２をなす非晶質のリン化硼素（ＢＰ）層上に設置したｎ形表面電極１３を台座１５に付属する他の一方の端子１８に結線した。次に、ＬＥＤ１Ａを半導体素子封止用のエポキシ樹脂１９で囲繞してランプ１０とした。
【００２５】
第１実施例に記載のｎサイドアップ（ｓｉｄｅ  ｕｐ）型のＬＥＤ１Ａを利用して構成した上記のランプ１０は、次の（ａ）〜（ｅ）項に記載の特性を示した。これより、本発明に係わる傾斜した表面を有する｛１．１．０．｝−Ｓｉを基板１１とするＬＥＤ１Ａから高輝度のランプ１０を構成できることが示された。
（ａ）発光中心波長：４５０ｎｍ
（ｂ）発光半値幅：１８ｎｍ
（ｃ）輝度：０．７カンデラ（ｃｄ）
（ｄ）順方向電圧：３．０ボルト（Ｖ）（順方向電流＝２０ｍＡ）
（ｅ）逆方向電圧：６Ｖ（逆方向電流＝１０μＡ）
【００２６】
（第２実施例）
＜０．１．０．＞結晶方向に角度にして１２．２°傾斜させた（１．１．０）結晶面を表面とする珪素（Ｓｉ）単結晶を基板としてショットキー（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）接合型電界効果型トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）を構成する場合を例にして、本発明を具体的に説明する。
【００２７】
本第２実施例に記すＭＥＳＦＥＴ２Ａの断面模式図を図５に示す。ＭＥＳＦＥＴ２Ａを構成するための積層構造体２Ｂは、アンドープで高抵抗の（１．１．０．）面を有する珪素単結晶（シリコン）基板１０１上に、次項の（１）〜（４）に記す機能層を順次、堆積して構成した。基板１０１の表面は＜０．１．０．＞方向に１２．２°傾斜した（１．１．０．）結晶面としたため、表面で交差する｛１．１．１．｝結晶面（ｄ0＝３．１３６Å）の間隔（＝ｄ）は３．２０９Åとなった。
【００２８】
（１）（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ／ＰＨ3／Ｈ2系常圧ＭＯＣＶＤ法により３５０℃で成長させた、非晶質を主体とした多結晶のアンドープで高抵抗のリン化硼素（ＢＰ）からなる低温緩衝層１０２
（２）同じく（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ／ＰＨ3／Ｈ2系常圧ＭＯＣＶＤ手段を利用し、８５０℃で成長させた酸素（Ｏ）ドープの高抵抗（室温での抵抗率≒１０4Ω・ｃｍ）ＢＰ層（格子定数＝４．５３８Å）からなる緩衝層１０８。酸素のドーピング源にはトリエトキシ硼素（（Ｃ2Ｈ5０）3Ｂ）を利用した。
（３）（ＣＨ3）3Ｇａ／ＮＨ3／Ｈ2系常圧ＭＯＣＶＤ手段を利用し、８５０℃で成長させた立方晶のアンドープｎ形Ｇａ0.94Ｉｎ0.06Ｎ層（格子定数＝４．５３８Å）から主になる動作層１０９（キャリア濃度≒２×１０17ｃｍ-3、層厚≒４０ｎｍ）。
（４）（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ／ＰＨ3／Ｈ2系常圧ＭＯＣＶＤ手段により、４００℃で成長させた室温での禁止帯幅を約３．１ｅＶとするアンドープｎ形ＢＰ層からなる非晶質のオーミック電極を構成するためコンタクト層１１０。
【００２９】
高抵抗の緩衝層１０８を構成するリン化硼素（ＢＰ）層は、｛１．１．０．｝結晶面から構成される結晶層となった。また、表面でのＳｉの｛１１１｝格子面の間隔をＢＰの｛１．１．０．｝結晶面の間隔（ｄ＝３．２０９Å）に一致させる様にした｛１．１．０．｝−Ｓｉ単結晶を基板１０１としたため、断面ＴＥＭ技法に依る結晶構造の観察では、高抵抗緩衝層１０８の内部の転位密度は、１×１０5ｃｍ-2未満と計測された。
【００３０】
公知のフォトリソグラフィー（写真食刻）技術を利用して、図５に示す如く、ゲート電極１１１を形成する予定の領域に限定してコンタクト層１１０を除去させた。次に、同領域に露出させた動作層１０９の表面に、一般的な電子ビーム蒸着手段に依り、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）を順次、真空蒸着させた。これより、動作層１０９に接触する側をチタン（Ｔｉ）とし、表層を金（Ａｕ）とした３層構造のショットキ接触型ゲート電極１１１を構成した。ゲート電極１１１の電極長は、約２．５μｍとした。ゲート電極１１１を挟んで対向する両側に残置させたｎ形ＢＰコンタクト層１１０の表面には、オーミック（Ｏｈｍｉｃ）性のソース（ｓｏｕｒｃｅ）電極１１２及びドレイン（ｄｒａｉｎ）電極１１３を設けた。ソース１１２及びドレイン１１３両オーミック電極は、動作層１０９とは接触させずに、何れも金・ゲルマニム合金（Ａｕ９５質量％＋Ｇｅ５質量％）と金（Ａｕ）との重層構造から構成した。
【００３１】
ソース電極１１２及びドレイン電極１１３間に、＋２０Ｖのソース・ドレイン電圧（＝ＶDS）を印加した際にＭＥＳＦＥＴ２Ａは以下の直流特性を示した。
（ａ）ソース・ドレイン電流（ＩDS）：２．４ｍＡ
（ｂ）相互コンダクタンス（ｇm）：２０ミリシーメンス（ｍＳ）／ｍｍ
（ｃ）ピンチオフ電圧：−１０．５Ｖ。
特に、［１．０．０．］結晶方位に１２．２°傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする｛１．１．０．｝Ｓｉ単結晶を基板１０１として利用して形成した結晶性に優れ、且つ、高抵抗の｛１．１．０．｝−ＢＰ層から緩衝層１０８を構成したので、緩衝層１０８内部へのＩDSの漏洩（ｌｅａｋ）を防止するに効果を挙げられ、ピンチオフ（ｐｉｎｃｈ−ｏｆｆ）特性に優れるＭＥＳＦＥＴがもたらされた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に依れば、｛１１０｝−リン化硼素系半導体層の｛１１０｝結晶面の間隔で、Ｓｉの｛１１１｝結晶面が交差する様に傾斜させた｛１１０｝結晶面を表面とするＳｉ単結晶を基板として、その上に｛１１０｝結晶面からなる｛１１０｝−リン化硼素系半導体層を形成したので、結晶性に優れるリン化硼素系半導体層を得ることができる。その結果、結晶性に優れるリン化硼素系半導体層を利用して、例えば発光の単色性に優れる化合物半導体発光素子を提供できる。
【００３３】
また本発明に依れば、リン化硼素（ＢＰ）の｛１１０｝結晶面の間隔と同一の間隔でＳｉの｛１１１｝結晶面が交差する｛１１０｝−Ｓｉ単結晶を基板として、その上に｛１１０｝結晶面からなる｛１１０｝−リン化硼素系半導体層を形成したので、結晶性に優れ、尚且つ高抵抗のリン化硼素層を利用して電界効果型トランジスタを構成することができ、ピンチオフ特性に優れるＭＥＳＦＥＴを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】｛１．１．０．｝結晶面を表面とする｛１．１．０．｝−Ｓｉ単結晶の断面模式図である。
【図２】  ［１．０．０．］結晶方向に、θ度の角度で傾斜した｛１．１．０．｝結晶面を表面とする｛１．１．０．｝−Ｓｉ単結晶の断面模式図である。
【図３】  第１実施例に記載のＬＥＤの断面模式図である。
【図４】第１実施例に記載のランプの断面模式図である。
【図５】第２実施例に記載のＭＥＳＦＥＴの断面模式図である。
【符号の説明】
１Ａ  ＬＥＤ
２Ａ  ＭＥＳＦＥＴ
１Ｂ、２Ｂ  積層構造体
１  ｛１１０｝−Ｓｉ単結晶
２  表面
３ａ  ｛１１０｝−Ｓｉ結晶面
３ｂ  ｛１１１｝−Ｓｉ結晶面
１０  ランプ
１１  基板
１２  上部障壁層
１３  表面電極
１４  裏面電極
１５  台座
１６  碗体
１７、１８  端子
１９  封止樹脂
１０１  単結晶基板
１０２  低温緩衝層
１０３  下部障壁層
１０４  発光層
１０５  上部障壁層
１０６  表面電極
１０７  裏面電極
１０８  緩衝層
１０９  動作層
１１０  コンタクト層
１１１  ゲート電極
１１２  ソース電極
１１３  ドレイン電極
【図１】
0003843791.tif 000002
【図２】
0003843791.tif 000003
【図３】
0003843791.tif 000004
【図４】
0003843791.tif 000005
【図５】
0003843791.tif 000006