JP2000012467A - Method for forming gaas layer - Google Patents

Method for forming gaas layer

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JP2000012467A
JP2000012467A JP10177559A JP17755998A JP2000012467A JP 2000012467 A JP2000012467 A JP 2000012467A JP 10177559 A JP10177559 A JP 10177559A JP 17755998 A JP17755998 A JP 17755998A JP 2000012467 A JP2000012467 A JP 2000012467A
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gaas
layer
substrate
forming
intermediate layer
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Japanese (ja)
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Hiroaki Kakinuma
弘明 柿沼
Takashi Ueda
孝 上田
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more easily obtain the GaAs layer of high quality on a Si substrate by forming a GaAs intermediate layer containing the holes of Ga, which extin guish dislocation and convert the progress direction of dislocation, and forming the GaAs layer on the surface of the GaAs intermediate layer. SOLUTION: An n+-GaAs buffer layer 13 is epitaxially grown on the (100) face of a Si substrate 11, an ohmic contact layer 15 is formed on the n+-GaAs buffer layer 13 and a back surface field layer 17 is formed. Then, a GaAs intermediate layer 19 containing much holes of Ga, which extinguish dislocation or convert the progress direction of dislocation, is formed on the Si substrate 11. Consequently, a V/III ratio ([As]/[Ga]ratio) in supplied raw material gas is made higher than regular 19, to be 97, for example. Then, a GaAs layer 21 is grown by using a heat cycle method adding a heat-treatment process in the middle of the growth of crystal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ガリウムヒ素
(以下、GaAsとする。)層の形成方法に関し、特に
各種光デバイスおよび電子デバイスを作製するための下
地として用いられる、GaAsエピ層の形成方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a gallium arsenide (hereinafter referred to as GaAs) layer, and more particularly to a method for forming a GaAs epilayer used as a base for fabricating various optical devices and electronic devices. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】化合物半導体デバイスを作製するための
下地としてGaAs層が用いられている。この下地は、
シリコン(Si)基板上にGaAsエピ層を成膜して形
成される。
2. Description of the Related Art A GaAs layer is used as a base for manufacturing a compound semiconductor device. This foundation is
It is formed by forming a GaAs epilayer on a silicon (Si) substrate.

【0003】Si基板上にシングルドメインのGaAs
エピ層を成長させるような、GaAsオンSi成長技術
は、基板の大面積化および低価格化を図ることができ
る。このため、より品質の優れたGaAs層が得られる
ようなエピタキシャル成長技術の開発が進められてき
た。なお、品質の優れたGaAs層というのは、ここで
は、転位や格子欠陥の密度の小さいGaAsの結晶を指
す。
[0003] Single domain GaAs on a Si substrate
A GaAs-on-Si growth technique for growing an epi layer can increase the substrate area and reduce the cost. For this reason, the development of an epitaxial growth technique that can obtain a GaAs layer with higher quality has been promoted. Note that a GaAs layer having excellent quality here refers to a GaAs crystal having a low density of dislocations and lattice defects.

【0004】転位は、GaAs層とSi基板との間の界
面に、SiとGaAsとの間の格子定数や熱膨張係数の
違いに起因して多数発生する。この転位の低減を図るた
めに、従来より熱サイクルアニールを行ったりする方
法、あるいは、例えば、文献1(文献1:S.F.Fang et
al.,Journal of Applied Physics, Vol. 68, R31(199
0), "Gallium arsenide and other compound semicondu
ctors on sillicon") や文献2(文献2:T.Soga et a
l.,Journal of Crystal Growth, Vol. 107, 479(199
1),"Very low dislocation density GaAs on Si using
superlattices grown byMOCVD")に記載されているよう
に、Si基板とGaAs層との間に超格子層等のバッフ
ァ層を挿入させたりする方法が試みられてきた。このバ
ッファ層は、基板界面からGaAs層の表面に延びてい
く転位を途中で消滅させたり、転位が延びていく方向を
変換させたりする役目を果たす。特に、格子不整合系の
材料を用いた歪超格子層をバッファ層として用いる場合
には、歪超格子層を構成する各層の内部応力によって、
格子不整合が吸収される。これにより、GaAs層の表
面に転位が達するのを防ぐことができる。
[0004] Many dislocations are generated at the interface between the GaAs layer and the Si substrate due to the difference in lattice constant and thermal expansion coefficient between Si and GaAs. In order to reduce the dislocation, a method of performing thermal cycle annealing or the like, or, for example, Reference 1 (Reference 1: SFFang et al.)
al., Journal of Applied Physics, Vol. 68, R31 (199
0), "Gallium arsenide and other compound semicondu
ctors on sillicon ") and Reference 2 (Reference 2: T. Soga et a
l., Journal of Crystal Growth, Vol. 107, 479 (199
1), "Very low dislocation density GaAs on Si using
As described in "Superlattices grown by MOCVD"), a method of inserting a buffer layer such as a superlattice layer between a Si substrate and a GaAs layer has been attempted. It serves to eliminate dislocations extending on the surface of the layer and to change the direction in which the dislocations extend, and in particular, to use a strained superlattice layer using a lattice-mismatched material as a buffer layer. In the case, due to the internal stress of each layer constituting the strained superlattice layer,
Lattice mismatch is absorbed. As a result, dislocations can be prevented from reaching the surface of the GaAs layer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バッフ
ァ層として超格子層を利用して、高い格子不整合吸収効
果を得るためには、内部応力の強度を制御する必要があ
る。この制御には、超格子層を構成するアルミニウム・
ガリウムヒ素(Alx Ga1-x As)やインジウム・ガ
リウムヒ素(Inx Ga1-x As)の組成や、超格子層
を構成する各層の厚さや層数の精密な制御が必要であっ
た。そして、このような精密な制御は大変困難なもので
あった。
However, in order to obtain a high lattice mismatch absorption effect using a superlattice layer as a buffer layer, it is necessary to control the intensity of internal stress. For this control, the aluminum
Precise control of the composition of gallium arsenide (Al x Ga 1 -x As) and indium gallium arsenide (In x Ga 1 -x As) and the thickness and number of each layer constituting the superlattice layer were required. . And such precise control was very difficult.

【0006】このため、より簡便にSi基板上へ高品質
のGaAs層を得る方法の出現が望まれていた。
[0006] For this reason, there has been a demand for a method for more easily obtaining a high-quality GaAs layer on a Si substrate.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このため、この発明のG
aAs層の形成方法によれば、Si基板上に、転位を消
滅させる、あるいは転位の進行方向を変換させるような
Gaの空孔を含むGaAs中間層を形成する工程と、こ
のGaAs中間層の表面にGaAs層を形成する工程と
を含むことを特徴とする。
For this reason, the G of the present invention
According to the method of forming an aAs layer, a step of forming a GaAs intermediate layer containing Ga vacancies on a Si substrate to eliminate dislocations or change the direction of progress of dislocations, and to form a surface of the GaAs intermediate layer Forming a GaAs layer.

【0008】Si基板の上側に、バッファ層等の他の層
を挟んで形成されるGaAs中間層は、Gaの空孔を含
んでいる。このため、Si基板と接する他の層との界面
付近で発生して、このGaAs中間層にまで達した転位
を、空孔によって消滅させることができる。また、この
Gaの空孔は、進行してきた転位の進行方向を、それま
で進行してきた方向とは異なる方向へ変換させることが
できる。よって、このGaAs中間層の表面にGaAs
層を形成すれば、転位の低減した良品質のGaAs層が
得られる。
The GaAs intermediate layer formed above the Si substrate with another layer such as a buffer layer interposed therebetween contains Ga vacancies. For this reason, dislocations generated near the interface with another layer in contact with the Si substrate and reaching the GaAs intermediate layer can be eliminated by the vacancies. In addition, the Ga vacancies can change the traveling direction of the traveling dislocation to a direction different from the traveling direction. Therefore, the surface of the GaAs intermediate layer has GaAs
By forming a layer, a GaAs layer of good quality with reduced dislocations can be obtained.

【0009】このようなGaの空孔を多く含むGaAs
中間層は、V /III 比の値が19よりも高くなるように
した条件で形成する。ただし、V /III 比は、供給する
III族元素に対するV 族元素のモル比とする。これによ
り、形成されるGaAs中間層中に、Gaの空孔を多く
含有させることができる。また、このGaAs中間層
は、V /III 比を、最小でも通常のV /III 比の値であ
る19よりも高くして形成するだけで、温度や膜厚等の
成長条件を変える必要はないため、より簡便に形成する
ことができる。しかも、転位を消滅あるいは転位の進行
方向を変更させることのできるGaの空孔をGaAs中
間層内に存在させることができる。また、GaAs層
は、このGaAs中間層の表面に通常の方法を用いて成
長させることによって、転位の低減された良品質の層と
して得られる。よって、従来よりも簡便な方法で、Si
基板上へ良品質のGaAs層を形成することができる。
GaAs containing a large number of such vacancies of Ga
The intermediate layer is formed under the condition that the value of the V / III ratio is higher than 19. However, supply V / III ratio
It is the molar ratio of Group V element to Group III element. Thereby, a large amount of Ga vacancies can be contained in the formed GaAs intermediate layer. Further, this GaAs intermediate layer is formed only by setting the V / III ratio to be at least higher than the normal V / III ratio value of 19 at the minimum, and there is no need to change the growth conditions such as temperature and film thickness. Therefore, it can be formed more easily. In addition, Ga vacancies capable of annihilating dislocations or changing the traveling direction of dislocations can be present in the GaAs intermediate layer. The GaAs layer can be obtained as a high-quality layer with reduced dislocations by growing the GaAs intermediate layer on the surface of the GaAs intermediate layer using a normal method. Therefore, in a simpler method than before,
A high-quality GaAs layer can be formed on a substrate.

【0010】また、好ましくは、V /III 比の値は60
以上であるのがよい。後述するこの発明の実施の形態の
中で行った実験から、V /III 比の値を60程度以上に
すればGaAs中間層中に、転位を消滅、あるいは方向
転換させるような数のGaの空孔を存在させることがで
きると考えられる。また、V /III 比の値は大きければ
大きいほど、高い効果が得られると考えられる。
Preferably, the value of the V / III ratio is 60
It is good to be above. From experiments performed in the embodiment of the present invention described later, if the value of the V / III ratio is about 60 or more, the number of Ga vacancies in the GaAs intermediate layer is such that the dislocations disappear or change direction. It is believed that holes can be present. Further, it is considered that the higher the value of the V / III ratio, the higher the effect can be obtained.

【0011】また、好ましくは、V /III 比の値は80
以上でかつ150以下の範囲内の値とするのがよい。
Preferably, the value of the V / III ratio is 80.
It is preferable to set the value to a value in the range above and 150 or less.

【0012】この範囲内の値のV /III 比であれば、転
位を消滅あるいは転位の進行方向を変更させるのに十分
なGaの空孔をGaAs中間層内に存在させることがで
きる。また、GaAs中間層を形成するための原料とし
て、高価なAsH3 を用いている場合には特に、製造コ
ストを抑えるため、V /III 比の値が150以下である
のが好ましい。
With a V / III ratio within this range, sufficient Ga vacancies can be present in the GaAs intermediate layer to eliminate dislocations or change the direction of the dislocations. In addition, when expensive AsH 3 is used as a raw material for forming the GaAs intermediate layer, the value of the V / III ratio is preferably 150 or less in order to suppress the manufacturing cost.

【0013】また、好ましくは、GaAs中間層を形成
する工程の前に、Si基板上にGaAsバッファ層を形
成する工程を含んでいるのがよい。
Preferably, the method further includes a step of forming a GaAs buffer layer on the Si substrate before the step of forming the GaAs intermediate layer.

【0014】GaAs中間層上に成長させるGaAs層
の結晶性をより向上させるために、通常よりも低い温度
でSi基板上にGaAs層を成長させ、これをバッファ
層とする。
In order to further improve the crystallinity of the GaAs layer grown on the GaAs intermediate layer, a GaAs layer is grown on a Si substrate at a lower temperature than usual, and this is used as a buffer layer.

【0015】また、このSi基板上に設けたGaAs層
を下地として用いて、例えば太陽電池等を構成する場
合、基板とのオーミックコンタクトをとるためのn+
GaAs層を、GaAsバッファ層上に設けるのが好ま
しい。さらに、光から電流への変換効率を向上させるた
めに、n+ −GaAs層上にn+ −AlGaAs層を設
けるのがよい。このn+ −AlGaAs層は、変換効率
の低下を招く正孔が基板へ拡散するのを防ぐためのBS
F(Back Surface field:バック・サーフェス・フィー
ルド) 層である。
When a GaAs layer provided on the Si substrate is used as a base to form, for example, a solar cell or the like, n + − for making an ohmic contact with the substrate.
Preferably, a GaAs layer is provided on the GaAs buffer layer. Furthermore, in order to improve the conversion efficiency to the current from the light, preferably provided with n + -AlGaAs layer n + -GaAs layer. This n + -AlGaAs layer is used to prevent the holes for lowering the conversion efficiency from diffusing into the substrate.
It is an F (Back Surface field) layer.

【0016】また、GaAs層は気相成長法を用いて形
成する。特にMOCVD法で形成する場合、GaAs層
は、III 族用の原料としてトリメチルガリウム((CH
33 Ga)、およびV 族用の原料としてアルシン(A
sH3 )を用いて形成されるのが好ましい。よって、G
aAs中間層は、原料ガス中に含まれる、アルシンとト
リメチルガリウムとのモル比が、19よりも大きくなる
ように設定する。なお、このモル比の値は、60以上に
するのが良い。また、さらに最適なモル比の値は80以
上でかつ150以下の範囲内の値である。
The GaAs layer is formed by using a vapor growth method. Particularly, when the GaAs layer is formed by MOCVD, trimethylgallium ((CH
3) 3 Ga), and V arsine as a raw material for group (A
sH 3 ). Therefore, G
The aAs intermediate layer is set so that the molar ratio of arsine to trimethylgallium contained in the source gas is greater than 19. The value of the molar ratio is preferably set to 60 or more. Further, the most suitable value of the molar ratio is a value in the range of 80 or more and 150 or less.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図を参照してこの発明の実
施の形態につき説明する。なお、各図は発明を理解でき
る程度に各構成成分の形状、大きさおよび配置関係を概
略的に示してあるに過ぎず、したがってこの発明を図示
例に限定するものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings merely schematically show the shapes, sizes, and arrangements of the components so that the present invention can be understood, and thus the present invention is not limited to the illustrated examples.

【0018】<第1の実施の形態>この発明の第1の実
施の形態として、図1を参照して、太陽電池を作製する
ための下地となる、Si基板とGaAs層とを含む構造
体の形成方法につき説明する。
<First Embodiment> As a first embodiment of the present invention, referring to FIG. 1, a structure including a Si substrate and a GaAs layer serving as a base for manufacturing a solar cell will be described. The method for forming the will be described.

【0019】図1は、この実施の形態のSi基板とGa
As層とを含む構造体の構成を示す概略図であり、断面
の切り口で示してある。
FIG. 1 shows a Si substrate of this embodiment and a Ga substrate.
It is the schematic which shows the structure of the structure containing an As layer, and is shown by the cut surface of the cross section.

【0020】この実施の形態では、Si基板の上側に気
相成長法を用いてGaAs層を形成する。ここでは、気
相成長法として、MOCVD(Metalorganic chemical v
apordeposition)法(有機金属化学蒸着法)を用いて、
Si基板の上側にGaAs層をエピタキシャル成長させ
る。
In this embodiment, a GaAs layer is formed on a Si substrate by vapor phase epitaxy. Here, MOCVD (Metalorganic chemical v
apordeposition) method (organic metal chemical vapor deposition)
A GaAs layer is epitaxially grown on the upper side of the Si substrate.

【0021】Si基板上に転位を消滅させる、あるいは
転位の進行方向を変換させるようなGaの空孔を含むG
aAs中間層を形成するA工程と、このGaAs中間層
の表面にGaAs層を形成するB工程とを含んでいる。
G containing vacancies on a Si substrate to eliminate dislocations or change the direction of the dislocations
An A step for forming an aAs intermediate layer and a B step for forming a GaAs layer on the surface of the GaAs intermediate layer are included.

【0022】この例では、A工程を行う前に、Si基板
上に、まずGaAsバッファ層を形成する。
In this example, a GaAs buffer layer is first formed on a Si substrate before performing the step A.

【0023】n+ −Si基板11を反応炉中に搬入し、
基板を固定する台に載置する。その後、台の中にあるヒ
ータを加熱して、基板温度を950℃にまで上げること
により、Si基板11の表面の酸化膜を除去する。次
に、基板温度を430℃にまで下げて、n+ −GaAs
バッファ層13を、Si基板11の(100)面に、低
温でエピタキシャル成長させる。この例では、GaAs
を構成する、Gaの原料ガスとしてトリメチルガリウム
(TMG:Ga(CH33 )のガスを、およびAsの
原料としてアルシン(AsH3 )ガスをそれぞれ用い
る。さらにn型のドーパントとしてジシラン(Si2
6 )を用いている。また、反応炉中の雰囲気圧は100
Torrとし、TMGガスの流量を1.6sccm、ア
ルシンガスの流量を30sccmとする。そして、この
ときの原料ガス中のV /III 比、従って[As](モ
ル)/[Ga](モル)比は19とする。ここでは、n
+ −GaAsバッファ層13を、例えば20〜50nm
程度の厚さに成長させる。
The n + -Si substrate 11 is carried into a reactor,
The substrate is placed on a table for fixing the substrate. Thereafter, the oxide film on the surface of the Si substrate 11 is removed by heating the heater in the table to raise the substrate temperature to 950 ° C. Next, the substrate temperature is lowered to 430 ° C., and n + -GaAs
The buffer layer 13 is epitaxially grown on the (100) plane of the Si substrate 11 at a low temperature. In this example, GaAs
Are used, a trimethylgallium (TMG: Ga (CH 3 ) 3 ) gas is used as a Ga source gas, and an arsine (AsH 3 ) gas is used as a As source material. Further, disilane (Si 2 H) is used as an n-type dopant.
6 ) is used. The atmospheric pressure in the reactor is 100
Torr, the flow rate of TMG gas is 1.6 sccm, and the flow rate of arsine gas is 30 sccm. At this time, the V / III ratio in the source gas, that is, the [As] (mol) / [Ga] (mol) ratio is set to 19. Here, n
+ −GaAs buffer layer 13 is, for example, 20 to 50 nm
Grow to about the thickness.

【0024】次に、この実施の形態で形成する下地は、
太陽電池を製造するための下地として用いられる。この
ため、基板11とのオーミックコンタクトをとる層を形
成する。このオーミックコンタクト層15をn+ −Ga
Asバッファ層13上に形成する。このオーミックコン
タクト層15は、この例ではn+ −GaAs層15と
し、n+ −GaAsバッファ層13の形成の後、同じ反
応炉中で連続して形成する。このときの基板温度は、通
常のGaAs層の成長温度とする。よって、ここでは基
板温度を720℃とする。また、n+ −GaAs層15
の不純物濃度は、例えば2×1017(原子)/cm3
する。n+ −GaAsバッファ層13上にn+ −GaA
s層15を0.2μm成長させる。
Next, the base formed in this embodiment is:
Used as a base for manufacturing solar cells. For this reason, a layer that makes an ohmic contact with the substrate 11 is formed. This ohmic contact layer 15 is formed by n + -Ga
It is formed on the As buffer layer 13. The ohmic contact layer 15 is an n + -GaAs layer 15 in this example, and is formed continuously in the same reaction furnace after the formation of the n + -GaAs buffer layer 13. The substrate temperature at this time is a normal GaAs layer growth temperature. Therefore, here, the substrate temperature is set to 720 ° C. Also, the n + -GaAs layer 15
Is, for example, 2 × 10 17 (atoms) / cm 3 . n + -GaAs n + -GaA on the buffer layer 13
The s layer 15 is grown by 0.2 μm.

【0025】また、形成する下地を太陽電池製造用の下
地とするために、光から電流への変換効率を向上させる
ためのBSF層17を形成する。このBSF層17によ
って、変換効率の低下を招く正孔が基板へ拡散するのを
防ぐことができる。ここでは、BSF層17を、n+
AlGaAs層とし、n+ −GaAs層15上に、n+
−GaAs層15の形成と連続して形成する。この例で
は、n+ −AlGaAs層17の不純物濃度を、例えば
2×1018(原子)/cm3 とし、0.3μmの厚さに
形成する。また、基板温度は通常の720℃する。
Further, in order to use the base to be formed as a base for manufacturing a solar cell, a BSF layer 17 for improving the conversion efficiency from light to current is formed. The BSF layer 17 can prevent holes that lower conversion efficiency from diffusing into the substrate. Here, the BSF layer 17 is formed of n +
And AlGaAs layer, on n + -GaAs layer 15, n +
-Formed continuously with the formation of the GaAs layer 15; In this example, the n + -AlGaAs layer 17 has an impurity concentration of, for example, 2 × 10 18 (atoms) / cm 3 and is formed to a thickness of 0.3 μm. In addition, the substrate temperature is set to normal 720 ° C.

【0026】次に、GaAs中間層を形成するA工程を
行う。
Next, the step A for forming a GaAs intermediate layer is performed.

【0027】このGaAs中間層19内にGaの空孔を
多く形成させるために、供給する原料ガス中のV /III
比([As]/[Ga]比)を通常の19よりも高くす
る。この例では、V /III 比の値を97とする。また、
基板温度は通常通り720℃とする。これにより、n+
−AlGaAs層17上に、n−GaAs中間層19を
0.5μmの厚さに成長させる。
In order to form a lot of Ga vacancies in the GaAs intermediate layer 19, V / III
The ratio ([As] / [Ga] ratio) is set higher than the normal value of 19. In this example, the value of the V / III ratio is 97. Also,
The substrate temperature is set to 720 ° C. as usual. This gives n +
An n-GaAs intermediate layer 19 is grown on the AlGaAs layer 17 to a thickness of 0.5 μm.

【0028】この後、GaAs層を形成するB工程を行
う。
Thereafter, a step B for forming a GaAs layer is performed.

【0029】この例では、結晶成長の途中で熱処理工程
を加える熱サイクル法を用いてGaAs層21を成長さ
せる。まず、n+ −Si基板11上にn+ −GaAsバ
ッファ層13と、n+ −GaAs層15と、n+ −Al
GaAs層17と、n−GaAs中間層19とをこの順
に具えた構造体に対して、900℃で3分間アニーリン
グ処理を行う。その後、基板温度を一旦450℃に下げ
てから、再び720℃にする。そして、V /III 比の値
を、通常の19にしてn−GaAs中間層19の表面に
第1n−GaAs膜21a(これを、第1膜とする。)
を1μmの厚さに形成する。またこの第1膜21aの不
純物濃度を2×1017(原子)/cm3とする。
In this example, the GaAs layer 21 is grown using a thermal cycle method in which a heat treatment step is performed during the crystal growth. First, an n + -GaAs buffer layer 13 on the n + -Si substrate 11, an n + -GaAs layer 15, n + -Al
An annealing process is performed on the structure including the GaAs layer 17 and the n-GaAs intermediate layer 19 in this order at 900 ° C. for 3 minutes. Thereafter, the temperature of the substrate is once lowered to 450 ° C. and then to 720 ° C. again. Then, the value of the V / III ratio is set to a normal value of 19, and a first n-GaAs film 21a is formed on the surface of the n-GaAs intermediate layer 19 (this is referred to as a first film).
Is formed to a thickness of 1 μm. The impurity concentration of the first film 21a is set to 2 × 10 17 (atoms) / cm 3 .

【0030】その後、構造体を成長炉から取り出さず
に、成長炉の中で、2回目のアニーリングを行う。ここ
では、アニーリング処理を900℃で3分間行った後、
基板温度を450℃にまで下げる。
After that, the second annealing is performed in the growth furnace without taking out the structure from the growth furnace. Here, after performing the annealing treatment at 900 ° C. for 3 minutes,
The substrate temperature is reduced to 450 ° C.

【0031】次に、基板温度を720℃にして、第1膜
と同様の成長条件で、第2n−GaAs膜21b(これ
を、第2膜とする。)を、第1膜21a上に1μmの厚
さに形成する。
Next, at a substrate temperature of 720 ° C. and under the same growth conditions as the first film, a second n-GaAs film 21b (hereinafter referred to as a second film) is formed on the first film 21a by 1 μm. Formed to a thickness of

【0032】その後、第2膜21bまで成長させた構造
体に対して3回目のアニーリングを行う。ここでは、9
00℃で3分間熱処理を行った後、基板温度を450℃
まで下げる。
Thereafter, a third annealing is performed on the structure grown up to the second film 21b. Here, 9
After performing heat treatment at 00 ° C. for 3 minutes, the substrate temperature is increased to 450 ° C.
Down to

【0033】この後、第1膜21aおよび第2膜21b
と同様にして、第3n−GaAs膜21c(第3膜とす
る。)を第2膜21b上に1μmの厚さで形成する。
Thereafter, the first film 21a and the second film 21b
Similarly, the third n-GaAs film 21c (hereinafter, referred to as a third film) is formed with a thickness of 1 μm on the second film 21b.

【0034】これにより、第1膜21aと第2膜21b
と第3膜21cとからなる、3μmの厚さのn−GaA
s層21が形成される。そして、Si基板11上にGa
Asバッファ層13と、オーミックコンタクト層15
と、BSF層17と、GaAs中間層19と、GaAs
層21とがこの順に積層された、太陽電池製造用の下地
10が得られる(図1)。
Thus, the first film 21a and the second film 21b
N-GaAs having a thickness of 3 μm and a third film 21c
The s layer 21 is formed. Then, Ga is placed on the Si substrate 11.
As buffer layer 13 and ohmic contact layer 15
, A BSF layer 17, a GaAs intermediate layer 19, and GaAs.
The underlayer 10 for manufacturing a solar cell, in which the layers 21 and 21 are laminated in this order, is obtained (FIG. 1).

【0035】(比較例1)次に、比較例1として、第1
の実施の形態とほとんど同様にして、Si基板上にGa
Asバッファ層と、オーミックコンタクト層と、BSF
層と、GaAs中間層と、GaAs層とをこの順に具え
た構造体を形成する。ただし、この比較例では、GaA
s中間層を形成するときに、V /III 比の値を、通常の
GaAs層の形成のときと同じ19とする。
(Comparative Example 1) Next, as Comparative Example 1,
Almost in the same manner as in the first embodiment, Ga
As buffer layer, ohmic contact layer, BSF
A structure having a layer, a GaAs intermediate layer, and a GaAs layer in this order is formed. However, in this comparative example, GaA
When the s intermediate layer is formed, the value of the V / III ratio is set to 19, which is the same as when forming a normal GaAs layer.

【0036】次に、第1の実施の形態で形成したGaA
s層および比較例1で形成したGaAs層の結晶性を比
較する。
Next, the GaAs formed in the first embodiment is used.
The crystallinity of the s layer and the crystallinity of the GaAs layer formed in Comparative Example 1 are compared.

【0037】ここでは、GaAs層の結晶性の評価をA
+ レーザ(波長λ=514.5nm)励起による、7
7Kにおけるフォトルミネッセンスの強度(PL強度)
を測定することにより行う。これは、光を照射するサン
プルに転位等の欠陥があると、欠陥部分が非発光中心と
なって、欠陥のないサンプルに比べて発光強度が低下す
る。発光強度が低いほどGaAs層中に転位が多く存在
しているということを示す。ここでは、GaAs層の表
面だけでなく、内部の結晶性の情報も得るために、Ga
As層の表面付近のPL強度と、内部のPL強度をそれ
ぞれ測定する。このため、GaAs層を0.1μm程度
の深さにエッチングした部分を表面付近の測定箇所と
し、1.3μm程度の深さにエッチングした部分をGa
As層内部の測定箇所とする。なお、エッチングは、4
24 /H22 /H2 Oをエッチング液として用い
るウェットエッチング法により行う。また、測定精度を
高めるために、同一サンプル(GaAs層)内において
異なる4箇所に対して測定を行い、その平均および標準
偏差をとって測定結果とする。また、再現性があり、強
度の大きいn+ −GaAs層の(100)面の発光強度
を基準にして、それぞれのサンプルの測定値を求めてい
る。
Here, the crystallinity of the GaAs layer was evaluated by A
r + laser (wavelength λ = 514.5 nm) excitation,
Photoluminescence intensity at 7K (PL intensity)
This is done by measuring This is because, when a sample irradiated with light has a defect such as dislocation, the defect portion becomes a non-emission center, and the emission intensity is lower than that of a sample having no defect. The lower the emission intensity, the more dislocations are present in the GaAs layer. Here, in order to obtain not only the surface of the GaAs layer but also the crystallinity inside,
The PL intensity near the surface of the As layer and the PL intensity inside the As layer are measured. For this reason, a portion where the GaAs layer is etched to a depth of about 0.1 μm is a measurement point near the surface, and a portion where the GaAs layer is etched to a depth of about 1.3 μm is Ga.
This is a measurement point inside the As layer. The etching is 4
It is performed by a wet etching method using H 2 O 4 / H 2 O 2 / H 2 O as an etchant. Further, in order to improve the measurement accuracy, measurement is performed at four different points in the same sample (GaAs layer), and the average and standard deviation are taken as the measurement result. The measured value of each sample is determined based on the emission intensity of the (100) plane of the n + -GaAs layer having high reproducibility and high intensity.

【0038】第1の実施の形態のGaAs層および比較
例のGaAs層のPL強度の測定結果を表1に示す。表
1において、PL強度に表面付近の測定結果を示し、
PL強度に内部の測定結果を示す。さらに相対強度
/として、PL強度に対するPL強度の割合を示
す。この相対強度は、内部方向への強度の減衰状態を示
している。
Table 1 shows the measurement results of the PL intensities of the GaAs layer of the first embodiment and the GaAs layer of the comparative example. In Table 1, the PL intensity shows the measurement results near the surface,
The internal measurement results are shown in PL intensity. Further, the ratio of PL intensity to PL intensity is shown as relative intensity /. This relative intensity indicates a state of attenuation of the intensity in the inward direction.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】この結果、表1を参照すると、第1の実施
の形態のGaAs層においては、表面付近でのPL強度
は79.5で、内部のPL強度は51であった。また、
相対強度は0.64であった。
As a result, referring to Table 1, in the GaAs layer of the first embodiment, the PL intensity near the surface was 79.5 and the PL intensity inside was 51. Also,
The relative strength was 0.64.

【0041】また、比較例1のGaAs層においては、
表面付近のPL強度は68で、内部のPL強度は33で
あった。この相対強度は0.49であった。
In the GaAs layer of Comparative Example 1,
The PL intensity near the surface was 68 and the PL intensity inside was 33. This relative intensity was 0.49.

【0042】第1の実施の形態のサンプルにおいては、
表面付近のPL強度が比較例1のサンプルの表面付近の
PL強度と比べて高くなっている。これは、従来より
も、表面付近の転位密度を低減することができたという
ことを意味しており、結晶性が向上しているということ
を示唆している。また、PL強度の相対強度が比較例1
よりも大きくなっている。これは、内部方向へのPL強
度の減衰の割合が小さいということを示す。内部方向
は、転位が発生するSi基板と他の層との界面へ向かう
方向である。内部方向へのPL強度の減衰が小さいとい
うことは、界面に近いGaAs層内の部分においても転
位が少なくなっていることを意味する。
In the sample of the first embodiment,
The PL intensity near the surface is higher than the PL intensity near the surface of the sample of Comparative Example 1. This means that the dislocation density in the vicinity of the surface could be reduced as compared with the conventional case, suggesting that the crystallinity has been improved. In addition, the relative intensity of the PL intensity is comparative example 1
Is bigger than. This indicates that the rate of attenuation of the PL intensity in the inward direction is small. The internal direction is a direction toward the interface between the Si substrate where dislocation occurs and another layer. The fact that the attenuation of the PL intensity in the inward direction is small means that dislocations are reduced even in a portion of the GaAs layer near the interface.

【0043】したがって、Si基板上にGaAs層をエ
ピタキシャル成長させるに当たり、Si基板上に通常の
V /III 比の値よりも高い値でGaAs中間層を形成
し、このGaAs中間層上にGaAs層を成長させれ
ば、結晶性の高いGaAs層が得られる。そして、この
GaAs中間層は、他のGaAs層と同じ温度で、転位
を消滅させる、あるいは転位の進行方向を変換させるこ
とのできる程度の、適当な厚さに形成する。このため、
GaAs中間層は、V /III 比を制御するだけで、容易
に形成できる。また、このGaAs中間層上へはGaA
s層を通常通りに形成すればよい。これにより、結晶性
の高いGaAs層を簡便な方法で形成することができ
る。
Therefore, when epitaxially growing a GaAs layer on a Si substrate, a normal GaAs layer is formed on the Si substrate.
If a GaAs intermediate layer is formed with a value higher than the value of the V / III ratio, and a GaAs layer is grown on the GaAs intermediate layer, a GaAs layer with high crystallinity can be obtained. The GaAs intermediate layer is formed at an appropriate temperature at the same temperature as the other GaAs layers so that the dislocations can be eliminated or the direction of the dislocations can be changed. For this reason,
The GaAs intermediate layer can be easily formed only by controlling the V / III ratio. Also, GaAs is deposited on the GaAs intermediate layer.
The s layer may be formed as usual. Thereby, a GaAs layer having high crystallinity can be formed by a simple method.

【0044】<第2の実施の形態>この発明の第2の実
施の形態として、第1の実施の形態と同様にして、Si
基板上に、GaAsバッファ層と、オーミックコンタク
ト層と、BSF層と、GaAs中間層とを、この順にM
OCVD法を用いて形成する。そして、この実施の形態
では、GaAs層を、GaAs中間層上に形成した後
で、3回熱処理を行う。
<Second Embodiment> As a second embodiment of the present invention, the same as in the first embodiment,
On a substrate, a GaAs buffer layer, an ohmic contact layer, a BSF layer, and a GaAs intermediate layer are formed in this order by M.
It is formed using an OCVD method. In this embodiment, the heat treatment is performed three times after the GaAs layer is formed on the GaAs intermediate layer.

【0045】以下、図2を参照して、第1の実施の形態
と相違する点につき説明し、第1の実施の形態と同様の
点についてはその詳細な説明を省略する。
Hereinafter, differences from the first embodiment will be described with reference to FIG. 2, and detailed description of the same points as those in the first embodiment will be omitted.

【0046】図2は、第2の実施の形態のSi基板とG
aAs層とを具えた構造体の概略的な構造図である。ま
た、図2は断面の切り口で示してある。
FIG. 2 shows the Si substrate of the second embodiment and G
FIG. 2 is a schematic structural diagram of a structure including an aAs layer. FIG. 2 is shown by a cross-section.

【0047】第1の実施の形態と同様にして、n+ −S
i基板11上にn+ −GaAsバッファ層13を20〜
50nmの厚さに低温(430℃)成長させる。続いて
+−GaAsバッファ層13上にオーミックコンタク
ト層15としてn+ −GaAs層を0.2μmの厚さに
形成する。さらにn+ −GaAs層15上に、BSF層
17としてn+ −AlGaAs層を0.3μmの厚さに
形成する。次に、V /III 比の値を第1の実施の形態と
同様に97として、n+ −AlGaAs層17上に、n
−GaAs中間層19を0.5μmの厚さに形成する。
これら、n+ −GaAs層15、n+ −AlGaAs層
17およびn−GaAs中間層19は、基板温度を72
0℃にして形成する。
As in the first embodiment, n + -S
An n + -GaAs buffer layer 13 of 20 to
It is grown at a low temperature (430 ° C.) to a thickness of 50 nm. Followed by forming a n + -GaAs layer as an ohmic contact layer 15 on the n + -GaAs buffer layer 13 to a thickness of 0.2 [mu] m. Further, an n + -AlGaAs layer having a thickness of 0.3 μm is formed on the n + -GaAs layer 15 as the BSF layer 17. Next, the 97 values of the V / III ratio as in the first embodiment, on the n + -AlGaAs layer 17, n
Forming the GaAs intermediate layer 19 to a thickness of 0.5 μm;
These n + -GaAs layer 15, n + -AlGaAs layer 17, and n-GaAs intermediate layer 19 have a substrate temperature of 72.
It is formed at 0 ° C.

【0048】次に、GaAs層31を形成する。Next, a GaAs layer 31 is formed.

【0049】この例では、基板温度720℃で、V /II
I 比の値を19にしてn−GaAs層31を3μmエピ
タキシャル成長させる(図2)。このn−GaAs層3
1の不純物濃度は2×1017(原子)/cm3 とする。
In this example, at a substrate temperature of 720 ° C., V / II
The n-GaAs layer 31 is epitaxially grown to 3 .mu.m with the value of the I ratio set to 19 (FIG. 2). This n-GaAs layer 3
The impurity concentration of 1 is 2 × 10 17 (atoms) / cm 3 .

【0050】その後、このn−GaAs層31が形成さ
れた構造体に対して、900℃で3分間1回目のアニー
リングを行う。その後、基板温度を450℃にまで下げ
た後、900℃で3分間、2回目のアニーリングを行
う。その後、同様に基板温度を450℃でまで下げた
後、900℃で3分間3回目のアニーリングを行う。こ
のようにして、n−GaAs層31の成長後に、3回の
アニーリング処理を連続して行う。
After that, the structure on which the n-GaAs layer 31 is formed is subjected to first annealing at 900 ° C. for 3 minutes. Then, after lowering the substrate temperature to 450 ° C., a second annealing is performed at 900 ° C. for 3 minutes. Thereafter, similarly, after lowering the substrate temperature to 450 ° C., a third annealing is performed at 900 ° C. for 3 minutes. Thus, after the growth of the n-GaAs layer 31, the annealing process is performed three times continuously.

【0051】これにより、Si基板11上に、GaAs
バッファ層13と、オーミックコンタクト層15と、B
SF層17と、GaAs中間層19と、GaAs層31
とがこの順に積層された、太陽電池製造用の下地20が
得られる(図2)。
Thus, GaAs is formed on the Si substrate 11.
Buffer layer 13, ohmic contact layer 15, B
SF layer 17, GaAs intermediate layer 19, and GaAs layer 31
Are laminated in this order to obtain a base 20 for manufacturing a solar cell (FIG. 2).

【0052】(比較例2)比較例2として、第2の実施
の形態とほとんど同様にして、Si基板上にGaAsバ
ッファ層と、オーミックコンタクト層と、BSF層と、
GaAs中間層と、GaAs層とをこの順に具えた構造
体を形成する。ただし、この比較例では、GaAs中間
層を形成するときに、V /III 比の値を、通常のGaA
s層の形成のときよりも低い、9.7とする。
Comparative Example 2 As Comparative Example 2, a GaAs buffer layer, an ohmic contact layer, a BSF layer and a GaAs buffer layer were formed on a Si substrate in almost the same manner as in the second embodiment.
A structure having a GaAs intermediate layer and a GaAs layer in this order is formed. However, in this comparative example, when the GaAs intermediate layer is formed, the value of the V / III ratio is changed to the normal GaAs.
9.7, which is lower than when the s layer is formed.

【0053】(比較例3)比較例3として、比較例2と
同様の構造体を形成する。この例では、GaAs中間層
を形成するときに、V /III 比の値を通常のGaAs層
の形成のときと同じ19とする。
Comparative Example 3 As Comparative Example 3, a structure similar to that of Comparative Example 2 is formed. In this example, when the GaAs intermediate layer is formed, the value of the V / III ratio is set to 19, which is the same as when forming a normal GaAs layer.

【0054】(比較例4)比較例4として、比較例2お
よび比較例3と同様の構造体を形成する。この例では、
GaAs中間層を形成するときに、V /III 比の値を通
常のGaAs層の形成のときよりも高く、かつ第2の実
施の形態のGaAs中間層の形成のときよりも低い、5
2とする。
Comparative Example 4 As Comparative Example 4, a structure similar to Comparative Examples 2 and 3 is formed. In this example,
When the GaAs intermediate layer is formed, the value of the V / III ratio is set higher than that of the normal GaAs layer and lower than that of the GaAs intermediate layer of the second embodiment.
Let it be 2.

【0055】次に、第2の実施の形態で形成したGaA
s層および比較例2〜4で形成したGaAs層それぞれ
の結晶性を比較する。
Next, the GaAs formed in the second embodiment is used.
The crystallinities of the s layer and the GaAs layers formed in Comparative Examples 2 to 4 are compared.

【0056】ここでは、Ar+ レーザ励起による、77
Kにおけるフォトルミネッセンスの強度(PL強度)を
測定する。なお、GaAs層の表面付近のPL強度を測
定するために、各サンプルのGaAs層に対してエッチ
ングを行って、0.2μmの深さの部分を露出させて、
表面付近の測定箇所とする。また、GaAs層の内部の
PL強度を測定するために、各サンプルのGaAs層に
対してエッチングを行って、2.0μmの深さの部分を
露出させて、この部分を内部の測定箇所とする。エッチ
ングは、4H24 /H22 /H2 Oをエッチング液
として用いるウェットエッチング法により行う。また、
測定精度を高めるために、同一サンプル(GaAs層)
内において異なる4箇所に対して測定を行い、その平均
および標準偏差をとって測定結果とする。また、再現性
があり、強度の大きいn+ −GaAs層の(100)面
の発光強度を基準にして、それぞれのサンプルの測定値
を求めている。
[0056] Here, by Ar + laser excitation, 77
The photoluminescence intensity (PL intensity) at K is measured. In order to measure the PL intensity near the surface of the GaAs layer, the GaAs layer of each sample was etched to expose a 0.2 μm deep portion.
It is a measurement point near the surface. In order to measure the PL intensity inside the GaAs layer, the GaAs layer of each sample was etched to expose a 2.0 μm deep portion, and this portion was used as an internal measurement point. . The etching is performed by a wet etching method using 4H 2 O 4 / H 2 O 2 / H 2 O as an etching solution. Also,
Same sample (GaAs layer) to improve measurement accuracy
The measurement is performed at four different points, and the average and standard deviation are taken as the measurement result. The measured value of each sample is determined based on the emission intensity of the (100) plane of the n + -GaAs layer having high reproducibility and high intensity.

【0057】第2の実施の形態のGaAs層および比較
例2〜4のGaAs層のPL強度の測定結果を表2に示
す。表2において、PL強度に表面付近の測定結果を
示し、PL強度に内部の測定結果を示す。さらに相対
強度/として、PL強度に対するPL強度の割
合を示す。この相対強度は、内部方向への強度の減衰状
態を示している。
Table 2 shows the measurement results of the PL intensities of the GaAs layer of the second embodiment and the GaAs layers of Comparative Examples 2 to 4. In Table 2, the PL intensity shows the measurement results near the surface, and the PL intensity shows the internal measurement results. Further, the ratio of PL intensity to PL intensity is shown as relative intensity /. This relative intensity indicates a state of attenuation of the intensity in the inward direction.

【0058】[0058]

【表2】 [Table 2]

【0059】この結果、表2を参照すると、第2の実施
の形態のGaAs層においては、表面付近でのPL強度
は68.7で、内部のPL強度は43.6であった。ま
た、相対強度は0.64であった。
As a result, referring to Table 2, in the GaAs layer of the second embodiment, the PL intensity near the surface was 68.7 and the PL intensity inside was 43.6. Further, the relative strength was 0.64.

【0060】また、比較例2のGaAs層においては、
表面付近のPL強度は17.9で、内部のPL強度は1
3.4であった。この相対強度は0.75であった。
In the GaAs layer of Comparative Example 2,
The PL intensity near the surface is 17.9, and the PL intensity inside is 1
3.4. This relative strength was 0.75.

【0061】また、比較例3のGaAs層においては、
表面付近のPL強度は45.5で、内部のPL強度は2
5.8であった。この相対強度は0.57であった。
In the GaAs layer of Comparative Example 3,
The PL intensity near the surface was 45.5, and the PL intensity inside was 25.5.
5.8. This relative intensity was 0.57.

【0062】また、比較例4のGaAs層においては、
表面付近のPL強度は40.4で、内部のPL強度は1
6.3であった。この相対強度は0.40であった。
In the GaAs layer of Comparative Example 4,
The PL intensity near the surface is 40.4 and the PL intensity inside is 1
6.3. This relative intensity was 0.40.

【0063】また、V /III 比の値に対するPL強度の
変化特性を、図3に示す。図3において、横軸にV /II
I 比をとり、縦軸にPL強度をとって示してある。この
V /III 比の値は、第2の実施の形態および比較例2〜
4のサンプルのGaAs中間層を形成するときに、それ
ぞれ設定した値である。V /III 比の値を9.7(比較
例2)、19(比較例3)、52(比較例4)、および
97(第2の実施の形態)にして、それぞれ形成したG
aAs中間層上に設けられたGaAs層の表面付近およ
び内部のPL強度が示されている。また、白丸は、表面
付近のPL強度を示していて、黒丸は、表面から2.0
μmの深さの部分である内部のPL強度を示している。
また、各測定値において縦軸方向に幅をとって示してあ
るが、これは、PL強度の測定時に各サンプルの異なる
4箇所について測定した、測定値のばらつきを示してお
り、上端は測定値の最大値であり、下端は測定値の最低
値である。そして、白丸および黒丸で表されている値
が、表2に示した値である。
FIG. 3 shows a change characteristic of the PL intensity with respect to the value of the V / III ratio. In FIG. 3, V / II is plotted on the horizontal axis.
The I ratio is shown, and the PL axis is shown on the vertical axis. this
The value of the V / III ratio was determined according to the second embodiment and Comparative Examples 2 to 3.
These values were set when the GaAs intermediate layer of the sample No. 4 was formed. The values of the V / III ratio were set to 9.7 (Comparative Example 2), 19 (Comparative Example 3), 52 (Comparative Example 4), and 97 (Second Embodiment), and G was formed.
The PL intensity near and inside the surface of the GaAs layer provided on the aAs intermediate layer is shown. The white circles indicate the PL intensity near the surface, and the black circles indicate the PL intensity from the surface.
The PL intensity inside the portion at a depth of μm is shown.
Also, the width of each measured value is shown in the direction of the vertical axis, which indicates the dispersion of the measured values measured at four different points of each sample at the time of measuring the PL intensity. Is the maximum value, and the lower end is the minimum value of the measured values. The values represented by white circles and black circles are the values shown in Table 2.

【0064】表2および図3を参照すると、比較例2
は、PL強度の相対強度が小さいが、表面付近において
も内部においてもPL強度は低く、転位密度が高い。標
準試料である比較例3では、比較例2よりもGaAs層
の表面付近および内部における転位密度を低くすること
ができる。また、比較例4においては、表面付近におい
ても、内部においても、転位密度の低減は見られない。
比較例3と実質的には同程度である。そして、第2の実
施の形態のGaAs層においては、表面付近および内部
のPL強度は格段に高くなっており、転位密度の低減を
図ることができた。また、この実施の形態のGaAs層
においては、PL強度の相対強度も他の比較例と比べて
大きい(比較例2を除いて)。よって、GaAs層全体
の転位の数を減らすことができたと考えられる。
Referring to Table 2 and FIG. 3, Comparative Example 2
Although the relative intensity of PL intensity is small, the PL intensity is low near the surface and inside, and the dislocation density is high. In Comparative Example 3, which is a standard sample, the dislocation density near and inside the surface of the GaAs layer can be lower than in Comparative Example 2. In Comparative Example 4, no reduction in the dislocation density was observed near the surface or inside.
It is substantially the same as Comparative Example 3. In the GaAs layer of the second embodiment, the PL intensity near the surface and inside was significantly higher, and the dislocation density could be reduced. Further, in the GaAs layer of this embodiment, the relative intensity of the PL intensity is larger than that of the other comparative examples (except for Comparative Example 2). Therefore, it is considered that the number of dislocations in the entire GaAs layer could be reduced.

【0065】このため、Si基板上にGaAs層をエピ
タキシャル成長させるにあたり、Si基板上に、通常の
V /III 比の値(19)よりも高い値、好ましくは60
以上程度、より好ましくは80以上の値でGaAs中間
層を形成し、このGaAs中間層上にGaAs層を成長
させれば、結晶性の高いGaAsを得ることができる。
また、Asの原料であるアルシンは高価な材料であるた
め、製造コストを抑えるためにV /III 比の値は150
以下にするのが好ましい。
Therefore, when epitaxially growing a GaAs layer on a Si substrate, a normal GaAs layer is formed on the Si substrate.
A value higher than the value of the V / III ratio (19), preferably 60
If a GaAs intermediate layer is formed with a value of about the above, more preferably 80 or more, and a GaAs layer is grown on the GaAs intermediate layer, GaAs having high crystallinity can be obtained.
In addition, since arsine, which is a raw material of As, is an expensive material, the value of the V / III ratio is set to 150 in order to suppress the production cost.
It is preferable to set the following.

【0066】また、GaAs層の成長の際、結晶成長の
途中で熱処理を行う熱サイクルアニール法を用いなくて
も、この実施の形態のように成長後に、GaAs層に対
してアニーリングを行っても、十分結晶性の高いGaA
s層が得られる。従って、GaAs層を設けるGaAs
中間層の形成時に、V /III 比の値を制御するだけで、
Si基板上に結晶性の高いGaAs層をより容易に形成
することができる。
In the growth of the GaAs layer, the thermal anneal method of performing a heat treatment during the crystal growth may not be used, and the GaAs layer may be annealed after the growth as in this embodiment. GaAs with high crystallinity
An s layer is obtained. Therefore, GaAs provided with a GaAs layer
By controlling the value of V / III ratio when forming the intermediate layer,
A GaAs layer with high crystallinity can be more easily formed on a Si substrate.

【0067】また、第1および第2の実施の形態におい
て、GaAs層の成長をMOCVD法を用いて行った
が、これに限らず、MBE(分子線エピタキシー)法を
用いてもよい。ただし、MBE法を用いる場合、GaA
s層を設けるGaAs中間層には転位を消滅あるいは転
位の進行方向を変換させるようなGaの空孔が含まれて
いるようにする。
In the first and second embodiments, the GaAs layer is grown by MOCVD. However, the present invention is not limited to this, and MBE (Molecular Beam Epitaxy) may be used. However, when the MBE method is used, GaA
The GaAs intermediate layer on which the s layer is provided contains Ga vacancies that annihilate dislocations or change the direction of the dislocations.

【0068】また、GaAs中間層の代わりに、Gaを
含むAl1-x Gax As層(但し、xは混晶比であって
0<x<1を満たす値とする。)を中間層として用いて
もよい。この場合、中間層形成の際、原料ガス中のV 族
元素濃度であるAs濃度と、III 族元素濃度の和、すな
わちGa濃度とAl濃度との和のモル比([As]/
[Ga]+[Al])を、80以上、150以下の範囲
内の値に設定すればよい。
Instead of the GaAs intermediate layer, an Al 1-x Ga x As layer containing Ga (where x is a mixed crystal ratio and a value satisfying 0 <x <1) is used as the intermediate layer. May be used. In this case, when forming the intermediate layer, the molar ratio of the sum of the As concentration, which is the group V element concentration in the source gas, and the group III element concentration, ie, the sum of the Ga concentration and the Al concentration ([As] /
[Ga] + [Al]) may be set to a value within the range of 80 to 150.

【0069】[0069]

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明のGaAs層の形成方法によれば、Si基板上に転
位を消滅させる、あるいは転位の進行方向を変換させる
ようなGaの空孔を含む中間層を形成する工程と、この
GaAs中間層の表面にGaAs層を形成する工程とを
含んでいる。
As is apparent from the above description, according to the method of forming a GaAs layer of the present invention, Ga vacancies that dissipate dislocations or change the traveling direction of dislocations are formed on a Si substrate. And a step of forming a GaAs layer on the surface of the GaAs intermediate layer.

【0070】Si基板の上側に形成されるGaAs中間
層は、Gaの空孔を含んでいる。このため、Si基板と
接する層との界面付近で発生して、このGaAs中間層
にまで達した転位を、空孔によって消滅させることがで
きる。また、このGaの空孔は、進行してきた転位の進
行方向を、それまで進行してきた方向とは異なる方向へ
変換させることができる。よって、このGaAs中間層
の表面にGaAs層を形成すれば、転位の低減した良品
質のGaAs層が得られる。
The GaAs intermediate layer formed on the upper side of the Si substrate contains Ga vacancies. For this reason, dislocations generated near the interface with the layer in contact with the Si substrate and reaching the GaAs intermediate layer can be eliminated by the vacancies. In addition, the Ga vacancies can change the traveling direction of the traveling dislocation to a direction different from the traveling direction. Therefore, if a GaAs layer is formed on the surface of the GaAs intermediate layer, a GaAs layer of good quality with reduced dislocations can be obtained.

【0071】このようなGaの空孔を多く含むGaAs
中間層は、V /III 比の値が最小でも19よりも高くな
るようにした条件で形成する。ただし、V /III 比は、
供給するIII 族元素に対するV 族元素のモル比とする。
これにより、形成されるGaAs中間層中に、Gaの空
孔を多く含有させることができる。また、このGaAs
中間層は、V /III 比を通常のV /III 比の値である1
9よりも高くして形成するだけで、温度や膜厚等の成長
条件を変える必要はないため、より簡便に形成すること
ができる。また、GaAs層は、このGaAs中間層の
表面に通常の方法を用いて成長させることによって、転
位の低減された良品質の層として得られる。よって、従
来よりも簡便な方法で、Si基板上へ良品質のGaAs
層を形成することができる。
GaAs containing a large number of such Ga vacancies
The intermediate layer is formed under the condition that the value of the V / III ratio is at least higher than 19. However, the V / III ratio is
The molar ratio of the Group V element to the Group III element to be supplied.
Thereby, a large amount of Ga vacancies can be contained in the formed GaAs intermediate layer. In addition, this GaAs
The intermediate layer has a V / III ratio of 1 which is a normal V / III ratio value.
Since it is not necessary to change the growth conditions such as the temperature and the film thickness just by forming the film at a height higher than 9, the film can be formed more easily. The GaAs layer can be obtained as a high-quality layer with reduced dislocations by growing the GaAs intermediate layer on the surface of the GaAs intermediate layer using a normal method. Therefore, GaAs of good quality can be deposited on a Si substrate by a simpler method than before.
Layers can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態の説明に供する、太陽電池製
造用の下地の概略的な構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a base for manufacturing a solar cell, for explanation of a first embodiment.

【図2】第2の実施の形態の説明に供する、太陽電池製
造用の下地の概略的な構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a base for manufacturing a solar cell, for explanation of a second embodiment.

【図3】第2の実施の形態の説明に供する、V /III 比
の値に対するPL強度の変化特性図である。
FIG. 3 is a graph showing a change characteristic of a PL intensity with respect to a value of a V / III ratio, which is used for describing a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20:下地 11:Si基板(n+ −Si基板、基板) 13:n+ −GaAsバッファ層(GaAsバッファ
層) 15:n+ −GaAs層(オーミックコンタクト層) 17:n+ −AlGaAs層(BSF層) 19:n−GaAs中間層(GaAs中間層) 21,31:n−GaAs層(GaAs層) 21a:第1n−GaAs膜(第1膜) 21b:第2n−GaAs膜(第2膜) 21c:第3n−GaAs膜(第3膜)
10, 20: Underlayer 11: Si substrate (n + -Si substrate, substrate) 13: n + -GaAs buffer layer (GaAs buffer layer) 15: n + -GaAs layer (ohmic contact layer) 17: n + -AlGaAs layer (BSF layer) 19: n-GaAs intermediate layer (GaAs intermediate layer) 21, 31: n-GaAs layer (GaAs layer) 21a: first n-GaAs film (first film) 21b: second n-GaAs film (second film) Film) 21c: 3rd n-GaAs film (3rd film)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F045 AA04 AB10 AB17 AC01 AC08 AD08 AD11 AE25 AF03 AF13 BB07 BB12 CA13 CB02 DA53 EE12 HA16 5F052 AA11 DA05 DB01 DB06 EA11 GC03 JA09 KA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F045 AA04 AB10 AB17 AC01 AC08 AD08 AD11 AE25 AF03 AF13 BB07 BB12 CA13 CB02 DA53 EE12 HA16 5F052 AA11 DA05 DB01 DB06 EA11 GC03 JA09 KA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Si基板の上側に、気相成長法を用いて
GaAs層を形成するにあたり、 前記Si基板上側に、転位を消滅させる、あるいは転位
の進行方向を変換させるようなGaの空孔を含むGaA
s中間層を形成する工程と、 該GaAs中間層の表面に、前記GaAs層を形成する
工程とを含むことを特徴とするGaAs層の形成方法。
When forming a GaAs layer on a Si substrate by vapor phase growth, Ga vacancies on the Si substrate are used to eliminate dislocations or to change the direction of the dislocations. GaAs containing
A method for forming a GaAs layer, comprising: forming an s intermediate layer; and forming the GaAs layer on a surface of the GaAs intermediate layer.
【請求項2】 請求項1に記載のGaAs層の形成方法
において、 前記GaAs中間層は、原料ガス中のV /III 比(供給
する原料ガス中のIII族元素に対するV 族元素のモル
比)の値が最小でも19よりも高くなるようにした条件
で形成することを特徴とするGaAs層の形成方法。
2. The method for forming a GaAs layer according to claim 1, wherein the GaAs intermediate layer has a V / III ratio in a source gas (a molar ratio of a group V element to a group III element in a source gas supplied). Is formed under the condition that the value of is at least higher than 19.
【請求項3】 請求項2記載のGaAs層の形成方法に
おいて、 前記V /III 比の値を、80以上で、かつ150以下の
範囲内の値とすることを特徴とすることを特徴とするG
aAs層の形成方法。
3. The method of forming a GaAs layer according to claim 2, wherein the value of said V / III ratio is set to a value within a range of 80 or more and 150 or less. G
Method for forming aAs layer.
【請求項4】 請求項1〜3のうちのいずれか一項に記
載のGaAs層の形成方法において、 前記GaAs中間層を形成する工程の前に、 前記Si基板上にGaAsバッファ層を形成する工程を
含んでいることを特徴とするGaAs層の形成方法。
4. The method for forming a GaAs layer according to claim 1, wherein a GaAs buffer layer is formed on the Si substrate before the step of forming the GaAs intermediate layer. A method for forming a GaAs layer, comprising the steps of:
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