JPH01128516A - 半導体結晶成長法 - Google Patents
半導体結晶成長法Info
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- JPH01128516A JPH01128516A JP28653287A JP28653287A JPH01128516A JP H01128516 A JPH01128516 A JP H01128516A JP 28653287 A JP28653287 A JP 28653287A JP 28653287 A JP28653287 A JP 28653287A JP H01128516 A JPH01128516 A JP H01128516A
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- semiconductor layer
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- Pending
Links
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、半導体結晶成長法に関するものである。
（従来の技術）
従来性なわれて来た半導体の結晶成長法としての１つに
、分子線結晶成長法有機金属気相成長法、原子層エピタ
キシアル成長法などがあり、半導体レーザなどのデバイ
ス特性を高める上で超格子からなるバッファー層が広く
作られていた。（アプライド・フィジックス・レターズ
［Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、］１１９８４年
４４巻、２１７ページ）。
、分子線結晶成長法有機金属気相成長法、原子層エピタ
キシアル成長法などがあり、半導体レーザなどのデバイ
ス特性を高める上で超格子からなるバッファー層が広く
作られていた。（アプライド・フィジックス・レターズ
［Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、］１１９８４年
４４巻、２１７ページ）。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、超格子からなるバッファー層に捕えられ
ない不純物によるデバイス特性のばらつき、さらにまた
、超格子に捕えられた不純物が、固相拡散によって移動
する事により引き起こされるデバイス特性の劣化という
欠点を有していた。
ない不純物によるデバイス特性のばらつき、さらにまた
、超格子に捕えられた不純物が、固相拡散によって移動
する事により引き起こされるデバイス特性の劣化という
欠点を有していた。
（問題を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、半導体基板上に、第１半導体材料からなる第１半導体
層を結晶成長する第１工程と、これに続く前記第１半導
体材料に比べ結合力の弱い第２半導体材料からなる第２
半導体層を数原子層結晶成長する第２工程と、前記第１
半導体層が再蒸発しない範囲で前記半導体基板を加熱し
て、前記第２半導体層をエツチングする第３工程とを少
なくとも一回以上含むことを特徴とする。
、半導体基板上に、第１半導体材料からなる第１半導体
層を結晶成長する第１工程と、これに続く前記第１半導
体材料に比べ結合力の弱い第２半導体材料からなる第２
半導体層を数原子層結晶成長する第２工程と、前記第１
半導体層が再蒸発しない範囲で前記半導体基板を加熱し
て、前記第２半導体層をエツチングする第３工程とを少
なくとも一回以上含むことを特徴とする。
（作用）
半導体基板に付着していた不純物及び成長雰囲気からの
不純物は、第１工程において、一部第１半導体層内に取
り込まれ、一部結晶表面に偏析する。第２工程において
は、第２半導体材料の結合力が弱いために、第１半導体
層表面に偏析していた不純物の大部分は、第２半導体層
中に溶解し、溶解度の小さい不純物は、第２半導体層表
面に偏析する。
不純物は、第１工程において、一部第１半導体層内に取
り込まれ、一部結晶表面に偏析する。第２工程において
は、第２半導体材料の結合力が弱いために、第１半導体
層表面に偏析していた不純物の大部分は、第２半導体層
中に溶解し、溶解度の小さい不純物は、第２半導体層表
面に偏析する。
第３工程において、基板を加熱する事により、第２半導
体材料は、再蒸発し、同時に第２半導体層中に溶解して
いた不純物、及び第２半導体層表面に偏析していた不純
物も蒸発する。第２半導体層はたかだか数原子層であり
、加熱による半導体基板の劣化は非常に少ない。また、
第１半導体材料の結合力が強いために、第２半導体層が
再蒸発した後に、平坦で安定した第１半導体層表面が得
られる。この第１半導体層の表面は、不純物が非常に少
なく、この上に結晶成長した半導体層の結晶性は、非常
に優れたものとなり、優れた特性のデバイスを得る事が
できる。
体材料は、再蒸発し、同時に第２半導体層中に溶解して
いた不純物、及び第２半導体層表面に偏析していた不純
物も蒸発する。第２半導体層はたかだか数原子層であり
、加熱による半導体基板の劣化は非常に少ない。また、
第１半導体材料の結合力が強いために、第２半導体層が
再蒸発した後に、平坦で安定した第１半導体層表面が得
られる。この第１半導体層の表面は、不純物が非常に少
なく、この上に結晶成長した半導体層の結晶性は、非常
に優れたものとなり、優れた特性のデバイスを得る事が
できる。
（実施例）
続いて図面を参照して本発明の実施例について説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例を実行した時の工程を示す模
式図である。
式図である。
実施例１゜
分子線結晶成長装置を用い、ＧａＡｓからなる基板１０
上に、第１半導体材料であるＡＩ。、５Ｇａｏ、５Ａｓ
からなる第１半導体層１１（厚さ２００人）を基板温度
６００°Ｃで結晶成長した（第１工程、第１図（ａ））
。この時、基板１０表面に付着していた多量の炭素やシ
リコンなどの不純物は、一部第１半導体層１１に取り込
まれ、一部は第１半導体層１１表面に偏析する。
上に、第１半導体材料であるＡＩ。、５Ｇａｏ、５Ａｓ
からなる第１半導体層１１（厚さ２００人）を基板温度
６００°Ｃで結晶成長した（第１工程、第１図（ａ））
。この時、基板１０表面に付着していた多量の炭素やシ
リコンなどの不純物は、一部第１半導体層１１に取り込
まれ、一部は第１半導体層１１表面に偏析する。
第１半導体層１１上に第２半導体材料であるＩｎｏｌＧ
ａｏ、Ａｓからなる第２半導体°層１２（厚さ１０人）
を基板温度６００°Ｃで結晶成長した（第２工程、第１
図（ｂ））。
ａｏ、Ａｓからなる第２半導体°層１２（厚さ１０人）
を基板温度６００°Ｃで結晶成長した（第２工程、第１
図（ｂ））。
ＡＩ。、５Ｇａ、５ＡｓとＩｎ。、１Ｇａｏ、、Ａｓと
は措定数が異なるが、第２半導体層１２が１０人と非常
に薄いため、良好な結晶成長を行なうことができる。第
１半導体材料と第２半導体材料の化学的特性の違いによ
り、第１工程で第１半導体層１１の表面に偏析していた
不純物の大部分は、第２半導体層１２に溶解し、溶解度
の小さい不純物のみ、第２半導体層１２表面に偏析する
。
は措定数が異なるが、第２半導体層１２が１０人と非常
に薄いため、良好な結晶成長を行なうことができる。第
１半導体材料と第２半導体材料の化学的特性の違いによ
り、第１工程で第１半導体層１１の表面に偏析していた
不純物の大部分は、第２半導体層１２に溶解し、溶解度
の小さい不純物のみ、第２半導体層１２表面に偏析する
。
基板１０を加熱し、基板温度を７２０°Ｃにし、Ａｓ分
子線を照射しながら、５分間保持し、第２半導体層１２
をエツチングした（第３工程、第１図（Ｃ））。７２０
°Ｃでは、結合力の弱い第２半導体材料は基板ｌＯから
蒸発していき、同時に第２半導体層１２中に溶解してい
た不純物及び第２半導体層１２表面に偏析していた不純
物も基板１０から蒸発する。第１半導体層１１は７２０
°Ｃでも安定であり、エツチングは、第１半導体層１１
の表面で止まる。この第１半導体層１１の表面は不純物
が非常に少ない状態となる。
子線を照射しながら、５分間保持し、第２半導体層１２
をエツチングした（第３工程、第１図（Ｃ））。７２０
°Ｃでは、結合力の弱い第２半導体材料は基板ｌＯから
蒸発していき、同時に第２半導体層１２中に溶解してい
た不純物及び第２半導体層１２表面に偏析していた不純
物も基板１０から蒸発する。第１半導体層１１は７２０
°Ｃでも安定であり、エツチングは、第１半導体層１１
の表面で止まる。この第１半導体層１１の表面は不純物
が非常に少ない状態となる。
続いて基板温度を６００°ＣとしてＧａＡｓ層１３を２
００人結晶成長した（第４工程、第１図（ｄ））。Ｇａ
Ａｓは、Ａｌｏ５Ｇａｏ、５Ａｓとに比べ表面マイグレ
ーションが大きく、結晶表面を平坦化する効果がある。
００人結晶成長した（第４工程、第１図（ｄ））。Ｇａ
Ａｓは、Ａｌｏ５Ｇａｏ、５Ａｓとに比べ表面マイグレ
ーションが大きく、結晶表面を平坦化する効果がある。
第１から第４までの工程を５回繰り返した後に、ＡＩｏ
５Ｇａｏ、５Ａｓからなるバリア層１４（厚さ１０００
人）と、ＧａＡｓからなる量子井戸１５（厚さ８０人）
を基板温度６００°Ｃで結晶成長した（第１図（ｅ））
。
５Ｇａｏ、５Ａｓからなるバリア層１４（厚さ１０００
人）と、ＧａＡｓからなる量子井戸１５（厚さ８０人）
を基板温度６００°Ｃで結晶成長した（第１図（ｅ））
。
このようにして得られた量子井戸層１５は基板からの不
純物が非常に少なく、ＰＬ（ホトルミネッセンス）発光
強度が従来に比べて１０倍大きくなった。
純物が非常に少なく、ＰＬ（ホトルミネッセンス）発光
強度が従来に比べて１０倍大きくなった。
また、第１半導体層１１、ＧａＡｓ層１３に含まれる不
純物が少ないために経年的な特性の変化が小さく、劣化
しにくくなった。
純物が少ないために経年的な特性の変化が小さく、劣化
しにくくなった。
実施例２゜
以上、分子線結晶成長方法により本発明を実施した例を
示したが１次に、有機金属気相成長法により実施例１と
同じ構造の量子井戸層を作製した例について説明する。
示したが１次に、有機金属気相成長法により実施例１と
同じ構造の量子井戸層を作製した例について説明する。
まず、ＧａＡｓからなる基板１０上に第１半導体材料で
あるＡｌｏ５Ｇａｏ、５Ａｓからなる第１半導体層１１
（厚さ２００人）を基板温度７００°Ｃで成長した。
あるＡｌｏ５Ｇａｏ、５Ａｓからなる第１半導体層１１
（厚さ２００人）を基板温度７００°Ｃで成長した。
次いで第２半導体層１２（厚さ１０人）を基板７００°
Ｃで結晶成長した。次に基板１０を加熱し、基板温度を
８００°Ｃに保ちアルシン雰囲気中で３分間保持し、第
２半導体層１２をエツチングした。続いて、基板温度を
７００°ＣにしてＧａＡｓ層１３を２００人成長した。
Ｃで結晶成長した。次に基板１０を加熱し、基板温度を
８００°Ｃに保ちアルシン雰囲気中で３分間保持し、第
２半導体層１２をエツチングした。続いて、基板温度を
７００°ＣにしてＧａＡｓ層１３を２００人成長した。
以上の工程を５回繰り返した後に、第１図（ｅ）に示し
たバリア層１４と量子井戸層１５を基板温度７００°Ｃ
で成長した。
たバリア層１４と量子井戸層１５を基板温度７００°Ｃ
で成長した。
このようにして得られた量子井戸層１５は実施例１と同
様不純物が少く、良好な特性を示した。
様不純物が少く、良好な特性を示した。
本実施例では、量子井戸構造のバッファー層として本発
明を用いたがこれに限らず、電子デバイス、発光デバイ
ス等に用いることができる。
明を用いたがこれに限らず、電子デバイス、発光デバイ
ス等に用いることができる。
上述の実施例ではＡｌＧａＡｓ系及びＩｎＧａＡｓ系の
半導体材料を用いたがこれに限らず、■族生導体や、Ｉ
ＬＶＩ族化合物半導体などを用いてもよい。また結晶成
長法としては分子線結晶成長法、有機金属気相成長法を
用いたが、他の結晶成長方法例えば原子層エピタキシア
ル成長法やハイ゛ドライド気相成長法などを用いても良
い。
半導体材料を用いたがこれに限らず、■族生導体や、Ｉ
ＬＶＩ族化合物半導体などを用いてもよい。また結晶成
長法としては分子線結晶成長法、有機金属気相成長法を
用いたが、他の結晶成長方法例えば原子層エピタキシア
ル成長法やハイ゛ドライド気相成長法などを用いても良
い。
（発明の効果）
上述のように本発明を用いれば、不純物の少ない高品質
の半導体結晶を得る事ができ、劣化の少ないデバイスを
作製する事ができる。
の半導体結晶を得る事ができ、劣化の少ないデバイスを
作製する事ができる。
第１図は本発明の一実施例を実行した時の行程図を示す
模式図である。
模式図である。
Claims (1)
- 半導体基板上に、第１半導体材料からなる第１半導体
層を結晶成長する第１工程と、これに続く前記第１半導
体材料に比べ結合力の弱い第２半導体材料からなる第２
半導体層を数原子層結晶成長する第２工程と、前記第１
半導体が再蒸発しない範囲で前記半導体基板を加熱して
、前記第２半導体層をエッチングする第３工程を含むこ
とを特徴とする半導体結晶成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28653287A JPH01128516A (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 半導体結晶成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28653287A JPH01128516A (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 半導体結晶成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01128516A true JPH01128516A (ja) | 1989-05-22 |
Family
ID=17705627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28653287A Pending JPH01128516A (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 半導体結晶成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01128516A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04245417A (ja) * | 1991-01-31 | 1992-09-02 | Sharp Corp | 化合物半導体層の形成方法 |
-
1987
- 1987-11-13 JP JP28653287A patent/JPH01128516A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04245417A (ja) * | 1991-01-31 | 1992-09-02 | Sharp Corp | 化合物半導体層の形成方法 |
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