JP4293604B2 - 化合物半導体及びその製造方法 - Google Patents
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このように、高濃度のB及びPのガス原料がSi単結晶基板内に拡散するのが防止されるのは、3C−SiC単結晶層がSi単結晶基板に比べて緻密であることにより、3C−SiC単結晶層におけるB及びPの拡散速度がSi単結晶基板における拡散速度より大幅に遅いためと考えられる。
又、c−BP単結晶層及び3C−SiC単結晶の積層セットが複数セット形成されるので、ミスフィット転位が抑制され、化合物半導体を高品質のものとすることができる。
Si単結晶基板上に形成される3C−SiC単結晶層の厚さが、1nm未満であると、高濃度のB及びPの原料ガスがSi単結晶基板の内部に拡散するのを防止できない。一方、10μmを超えると、原料の浪費となる。
Si単結晶基板上に形成される3C−SiC単結晶層の厚さは、5nm〜5μmが好ましく、より好ましくは、10nm〜1μmである。
c−BP単結晶層の厚さが、1nm未満であると、無緩衝となる。一方、10μmを超えると、原料の浪費となる。
c−BP単結晶層の厚さは、5nm〜5μmが好ましく、より好ましくは10nm〜1μmである。
c−BP単結晶層上に形成される化合物半導体単結晶層の厚さが、1nm未満であると、化合物半導体の物性が発現しないこととなる。一方、500μmを超えると、原料の浪費となる。
c−BP単結晶層上に形成される化合物半導体単結晶層の厚さは、5nm〜400μmが好ましく、より好ましくは、10nm〜300μmである。
又、3C−SiC単結晶層及びc−BP単結晶層のこの順での形成を1セットとするセット数が、1セットであると、ミスフィット転位の発生抑制効果がない。一方、100セットを超える(合計膜厚が1000μmを超える)と、原料の浪費となる。
3C−SiC単結晶層及びc−BP単結晶層のこの順での形成を1セットとするセット数は、2〜50セットが好ましくは、より好ましくは3〜10セットである。
3C−SiC単結晶層の気相成長用の原料としては、CH3SiH3(MMS、モノメチルシラン)、又はC3H8(プロパン)及びSiH4(モノシラン)、その他が用いられる。
c−BP単結晶層の気相成長用の原料としては、B2H6(ジボラン)及びPH3(ホスフィン)又はBH3Cl1、BH2Cl2、BHCl3、BCl4等のボロン化物及びPH2Cl1、PHCl2、PCl3等のリン化物、その他が用いられる。
2H−GaN及びc−GaN単結晶層の気相成長の原料としては、Ga(CH3)3(TMG、トリメチルガリウム)及びNH3(アンモニア)、その他が用いられる。
なお、原料ガスのキャリアガスとしてはH2(水素ガス)が用いられる。
次に、CH3SiH3ガスを原料として(図2(a)参照)、Si単結晶基板2上に3C−SiC単結晶層3(図2(b)参照)を1μm程度の厚さに気相成長により積層した。 次いで、B2H6及びPH3をB及びPのガス原料として(図2(b)参照)、3C−SiC単結晶層3上に、c−BP単結晶層4(図2(c)参照)を、1μm程度の厚さに気相成長により積層した。
最後に、再度CH3SiH3を原料として(図2(c)参照)、c−BP単結晶層4上に3C−SiCからなる化合物半導体単結晶層5(図1参照)を10μm程度の厚さに気相成長により積層した。
あるいは、最後に、Ga(CH3)3及びNH3を原料として(図示せず)、最終サイクルのc−BP単結晶層4上に2H−GaNあるいはc−GaNからなる化合物半導体単結晶層5(図1参照)を10μm程度の厚さに気相成長により積層した。
なお、原料ガスのキャリアガスとしてH2を用いた。
がこの順での形成を1セットSとして2セットS形成され、かつ、最上セットSのc−BP単結晶層9上に、厚さ10μmの化合物半導体単結晶層10が形成されているものである。
次に、CH3SiH3ガスを原料として(図4(a)参照)、Si単結晶基板7上に3C−SiC単結晶層8(図4(b)参照)を1μm程度の厚さに気相成長により積層した。
次いで、B2H6及びPH3をB及びPのガス原料として(図4(b)参照)、3C−SiC単結晶層8上にc−BP単結晶層9(図4(c)参照)を1μm程度の厚さに気相成長により積層した。
そして、上述した3C−SiC単結晶層8及びc−BP単結晶層9をこの順での積層を1サイクルとしてもう1サイクル気相成長により積層した(図4(c)及び(d)参照)。
最後に、再度CH3SiH3を原料として(図4(e)参照)、最終サイクルのc−BP単結晶層9上に、3C−SiCからなる化合物半導体単結晶層10(図3参照)を、10μm程度の厚さに気相成長により積層した。
あるいは、最後に、Ga(CH3)3及びNH3を原料として(図示せず)、最終サイクルのc−BP単結晶層9上に2H−GaNあるいはc−GaNからなる化合物半導体単結晶層10(図3参照)を10μm程度の厚さに気相成長により積層した。
なお、原料ガスのキャリアガスとしてH2を用いた。
3 3C−SiC単結晶層
4 c−BP単結晶層
5 化合物半導体単結晶層
7 Si単結晶基板
8 3C−SiC単結晶層
9 c−BP単結晶層
10 化合物半導体単結晶層
S セット
Claims (4)
- Si単結晶基板上に厚さ1nm〜10μmの3C−SiC単結晶層が形成され、この3C−SiC単結晶層上に厚さ1nm〜10μmのc−BP単結晶層及び厚さ1nm〜500μmの化合物半導体単結晶層がこの順で形成され、化合物半導体は3C−SiC、c−GaN及び2H−GaNの何れか1又は2以上を含むことを特徴とする化合物半導体。
- Si単結晶基板上に厚さ1nm〜10μmの3C−SiC単結晶層及び厚さ1nm〜10μmのc−BP単結晶層がこの順での形成を1セットとして2〜100セット形成され、最上セットのc−BP単結晶層上に厚さ1nm〜500μmの化合物半導体単結晶層が形成され、化合物半導体は3C−SiC、c−GaN及び2H−GaNの何れか1又は2以上を含むことを特徴とする化合物半導体。
- Si単結晶基板上に1nm〜10μmの厚さの3C−SiC単結晶層を気相成長により積層した後、この3C−SiC単結晶層上に1nm〜10μmの厚さのc−BP単結晶層及び1nm〜500μmの厚さの化合物半導体単結晶層をこの順で気相成長により積層し、化合物半導体は3C−SiC、c−GaN及び2H−GaNの何れか1又は2以上を含むことを特徴とする化合物半導体の製造方法。
- Si単結晶基板上に1nm〜10μmの厚さの3C−SiC単結晶層及び1nm〜10μmの厚さc−BP単結晶層をこの順での積層を1サイクルとして2〜100サイクル気相成長により積層した後、最終サイクルのc−BP単結晶層上に1nm〜500μmの厚さの化合物半導体単結晶層を気相成長により積層し、化合物半導体は3C−SiC、c−GaN及び2H−GaNの何れか1又は2以上を含むことを特徴とする化合物半導体の製造方法。
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