JPH01179788A - Ｓｉ基板上への３−５族化合物半導体結晶の成長方法 - Google Patents
Ｓｉ基板上への３−５族化合物半導体結晶の成長方法Info
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- JPH01179788A JPH01179788A JP146888A JP146888A JPH01179788A JP H01179788 A JPH01179788 A JP H01179788A JP 146888 A JP146888 A JP 146888A JP 146888 A JP146888 A JP 146888A JP H01179788 A JPH01179788 A JP H01179788A
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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〕
本発明はＳｉの（００１）ジャスト基板上に■−Ｖ族化
合物半導体結晶を成長する方法に関するものである。
合物半導体結晶を成長する方法に関するものである。
近年、Ｓｉ基板上に■−Ｖ族化合物半導体結晶を成長さ
せる試みがなされており、特に■−Ｖ族化合物半導体結
晶の中でもＧａＡｓについて最も活発に研究開発が行わ
れている（ジャパニーズジャーナル オブ アプライド
フィジックス（Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ）２
３ （１９８４）Ｌ８４３）。
せる試みがなされており、特に■−Ｖ族化合物半導体結
晶の中でもＧａＡｓについて最も活発に研究開発が行わ
れている（ジャパニーズジャーナル オブ アプライド
フィジックス（Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ）２
３ （１９８４）Ｌ８４３）。
ところでＳｉ基板上の■−Ｖ族化合物半導体結晶の転位
、積層欠陥等の結晶性は、成長直前のＳｉ基板の表面状
態に大きく依存している。
、積層欠陥等の結晶性は、成長直前のＳｉ基板の表面状
態に大きく依存している。
特にアンチフェイズドメインについてはＳｉ基板表面の
影響が直接反映される。
影響が直接反映される。
ところで−船釣なアンチフェイズドメインのないＳｉ基
板状のＩ［［−Ｖ族化合物半導体の成長方法としては（
００１）面からＯ１５°以上傾けた基板を用いて９００
〜１０００℃の高温で十数分程度熱処理したのち、■−
Ｖ族化合物半導体結晶を成長するとこである。Ｓｉ基板
のオフ アングルが０．２°程度以下の場合にはこの程
度の熱処理ではアンチ フェイズ ドメインが発生して
しまう（Ｊ、Ｃｒｙｓｔ、Ｇｒｏｗｄｈ ７７．１９８
６ Ｐ、４９０−４９７＞。
板状のＩ［［−Ｖ族化合物半導体の成長方法としては（
００１）面からＯ１５°以上傾けた基板を用いて９００
〜１０００℃の高温で十数分程度熱処理したのち、■−
Ｖ族化合物半導体結晶を成長するとこである。Ｓｉ基板
のオフ アングルが０．２°程度以下の場合にはこの程
度の熱処理ではアンチ フェイズ ドメインが発生して
しまう（Ｊ、Ｃｒｙｓｔ、Ｇｒｏｗｄｈ ７７．１９８
６ Ｐ、４９０−４９７＞。
Ｓｉ基板の高温熱処理の効果としてＳ ｉ ０２自然酸
化膜を除去することとＳｉ基板表面にパイレイヤーステ
ップを形成することにある。
化膜を除去することとＳｉ基板表面にパイレイヤーステ
ップを形成することにある。
Ｓｉ基板表面のパイレイヤーステップはＳｉ基板が高温
で熱処理されることにより表面リコンストラクションが
起こりステップが移動することによって形成される（Ｓ
ｕｒｆ、Ｓｃｉ、９３．１９３ＯＰ、１４５）。ところ
でＳｉ３°オフ基板（基板面が（００１）面から３°傾
いている基板）の場合、１原子ステツプ（２，７人）に
対するテラスの長さは１９原子（５１人）となり、この
距離をステップが移動することによってパイレイヤース
テップは形成される。とことでオフ アングルの少ない
（００１）面上にパイレイヤーステップを形成するため
にはステップは極めて長いテラス上を移動しなければな
らず、オフ基板以上に高温長時間の熱処理を必要とする
（Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、２５１９８６ Ｌ
、７ｇ）。
で熱処理されることにより表面リコンストラクションが
起こりステップが移動することによって形成される（Ｓ
ｕｒｆ、Ｓｃｉ、９３．１９３ＯＰ、１４５）。ところ
でＳｉ３°オフ基板（基板面が（００１）面から３°傾
いている基板）の場合、１原子ステツプ（２，７人）に
対するテラスの長さは１９原子（５１人）となり、この
距離をステップが移動することによってパイレイヤース
テップは形成される。とことでオフ アングルの少ない
（００１）面上にパイレイヤーステップを形成するため
にはステップは極めて長いテラス上を移動しなければな
らず、オフ基板以上に高温長時間の熱処理を必要とする
（Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、２５１９８６ Ｌ
、７ｇ）。
ところでＳｉデバイスに用いられる一般的な基板はジャ
スト基板（基板面が結晶面に、一致（±０１°以内）し
ている基板）であり、オフ基板はあまり用いられない。
スト基板（基板面が結晶面に、一致（±０１°以内）し
ている基板）であり、オフ基板はあまり用いられない。
これはイオン注入等のデバイスプロセスが確立している
ためで、Ｓｉ基板上の■−Ｖ族化合物半導体の成長にも
ジャスト基板を用いることが望ましい。
ためで、Ｓｉ基板上の■−Ｖ族化合物半導体の成長にも
ジャスト基板を用いることが望ましい。
Ｓｉジャスト基板を用いてアンチ フェイズドメインの
ない■−■族化合物結晶を成長させるためには上記の様
な高温長時間の熱処理を必要とし、この様な熱処理はＳ
ｉ基板上にすでに構造を有するデバイスの場合には熱拡
散によりデバイスプロファイルの劣化を生じさせてしま
う。
ない■−■族化合物結晶を成長させるためには上記の様
な高温長時間の熱処理を必要とし、この様な熱処理はＳ
ｉ基板上にすでに構造を有するデバイスの場合には熱拡
散によりデバイスプロファイルの劣化を生じさせてしま
う。
本発明の結晶成長方法は、シリコン（Ｓｉ）の（００１
）ジャスト基板上にＩ−Ｖ族化合物半導体結晶層をエピ
タキシャル成長させる成長方法において、結晶成長開始
に先立って、水素雰囲気においてＳｉ基板加熱中にＨＣ
１！を供給することを特徴としている。
）ジャスト基板上にＩ−Ｖ族化合物半導体結晶層をエピ
タキシャル成長させる成長方法において、結晶成長開始
に先立って、水素雰囲気においてＳｉ基板加熱中にＨＣ
１！を供給することを特徴としている。
Ｓｉ基板の表面は通常数原子レベルのステップが存在し
、Ｓｉジャスト基板といえども原子レベルでのアトミッ
クフラットな表面にはなっていない。この為アンチ フ
ェイズ ドメインのない■−Ｖ族化合物半導体結晶を成
長させるためにはパイレイヤーステップを形成する必要
がある。ところが従来の技術の項でも述べたようにＳｉ
ジャスト基板の場合には極めて広いテラスをステップが
移動しなければならない。そこでＳｉ○２酸化膜を除去
した後、高温水素雰囲気中でＨＣｆｆを供給することに
よって、Ｓｉ基板表面をエツチングし、基板表面に数原
子レベルの凹凸を形成する。
、Ｓｉジャスト基板といえども原子レベルでのアトミッ
クフラットな表面にはなっていない。この為アンチ フ
ェイズ ドメインのない■−Ｖ族化合物半導体結晶を成
長させるためにはパイレイヤーステップを形成する必要
がある。ところが従来の技術の項でも述べたようにＳｉ
ジャスト基板の場合には極めて広いテラスをステップが
移動しなければならない。そこでＳｉ○２酸化膜を除去
した後、高温水素雰囲気中でＨＣｆｆを供給することに
よって、Ｓｉ基板表面をエツチングし、基板表面に数原
子レベルの凹凸を形成する。
このエツチング処理によりテラスの長さは大幅に縮小し
、オフ基板兼の熱処理でパイレイヤーステップを形成す
ることが可能となる。
、オフ基板兼の熱処理でパイレイヤーステップを形成す
ることが可能となる。
本実施例ではハロゲン輸送法に基づ＜Ｓｉ基板上のＧａ
Ａｓ原子層エピタキシー（ＡＬＥ）成長について述べる
。成長装置の概略を第１図に示しな。なお多成長室を有
するＡＬＥ成長装置については碓井等によってジャパニ
ーズ ジャーナルオブ アプライド フィジックス（Ｊ
ａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ）２５．１９８６．ｐｐ、Ｌ２１２−
２１４、に報告されている。この成長装置では、下段の
成長室１１の上流にＧａソースポート１２を置き、その
上流がらＨ２キャリアガスと共にＨＣＩ！ガスを供給す
る。この結果、ＧａＣｆが生成され下流に輸送される。
Ａｓ原子層エピタキシー（ＡＬＥ）成長について述べる
。成長装置の概略を第１図に示しな。なお多成長室を有
するＡＬＥ成長装置については碓井等によってジャパニ
ーズ ジャーナルオブ アプライド フィジックス（Ｊ
ａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ）２５．１９８６．ｐｐ、Ｌ２１２−
２１４、に報告されている。この成長装置では、下段の
成長室１１の上流にＧａソースポート１２を置き、その
上流がらＨ２キャリアガスと共にＨＣＩ！ガスを供給す
る。この結果、ＧａＣｆが生成され下流に輸送される。
一方上段の成長室１３にはＡｓの水素化物であるＡ ｓ
Ｈ２とＨＣＪガスをＨ２キャリアガスと共に供給出来
る。基板結晶１４としては２インチ５ｉ（００１）ジャ
スト（＋０．１°）基板を用いた。
Ｈ２とＨＣＪガスをＨ２キャリアガスと共に供給出来
る。基板結晶１４としては２インチ５ｉ（００１）ジャ
スト（＋０．１°）基板を用いた。
反応管の温度は抵抗加熱炉により制御し、第２図に示す
様なプログラムで基板温度を変化させた。まず水素雰囲
気中で昇温し基板温度が９５０℃に達したところで５分
間ＨＣｌを５ｓｅｃｍ供給し、水素雰囲気中でさらに１
ｏ分間熱処理をおこなった。しがる後、４５０’ＣでＡ
ＬＥ−ＧａＡｓ成長を行った。
様なプログラムで基板温度を変化させた。まず水素雰囲
気中で昇温し基板温度が９５０℃に達したところで５分
間ＨＣｌを５ｓｅｃｍ供給し、水素雰囲気中でさらに１
ｏ分間熱処理をおこなった。しがる後、４５０’ＣでＡ
ＬＥ−ＧａＡｓ成長を行った。
ガス流量条件は次のとおりである。
ガ ス 種 流 量まず下段の成
長室１１でＧａＣｆｆを基板上に吸着させ、基板を上段
の成長室１３へ移動して、ＡＳＨ３を供給し、ＧａＡｓ
層を一分子層成長した。これら操゛作を５００回繰り返
した。
長室１１でＧａＣｆｆを基板上に吸着させ、基板を上段
の成長室１３へ移動して、ＡＳＨ３を供給し、ＧａＡｓ
層を一分子層成長した。これら操゛作を５００回繰り返
した。
この結果、鏡面性に優れたエピタキシャル層が得られ、
成長膜厚から単分子成長が実現されていることを確認し
た。
成長膜厚から単分子成長が実現されていることを確認し
た。
またＲＨＥＥＤ観察により単結晶スポットのみが観測さ
れた。さらに断面ＴＥＭ観察により結晶欠陥の極めて少
ないＧａＡｓエピタキシャル層が確認された。
れた。さらに断面ＴＥＭ観察により結晶欠陥の極めて少
ないＧａＡｓエピタキシャル層が確認された。
これらのことよりＡＬＥ成長によるＳｉ基板上のＧａＡ
ｓの成長では、９５０℃でＨＣｆｆを供給することによ
って、オフ基板兼の熱処理でＳｉ基板との界面から結晶
性の良好な単結晶エピタキシャル層を成長出来ることが
確認された。
ｓの成長では、９５０℃でＨＣｆｆを供給することによ
って、オフ基板兼の熱処理でＳｉ基板との界面から結晶
性の良好な単結晶エピタキシャル層を成長出来ることが
確認された。
以上述べたように、Ｓｉジャスト基板上の■−Ｖ族化合
物半導体結晶層をエピタキシャル成長させる成長方法に
おいて、水素雰囲気においてＳｉ基板加熱中にＨＣｆｆ
を供給することをによって熱処理時間を縮少化できるこ
とがわかり、上記熱処理方法によるＳｉジャスト基板表
面上に成長した■−Ｖ族化合物半導体エピタキシャル層
はアンチフェイズ ドメインのない良好な結晶性を有し
ていることがわかった。
物半導体結晶層をエピタキシャル成長させる成長方法に
おいて、水素雰囲気においてＳｉ基板加熱中にＨＣｆｆ
を供給することをによって熱処理時間を縮少化できるこ
とがわかり、上記熱処理方法によるＳｉジャスト基板表
面上に成長した■−Ｖ族化合物半導体エピタキシャル層
はアンチフェイズ ドメインのない良好な結晶性を有し
ていることがわかった。
第１図は本発明の詳細な説明するためのハロゲン輸送法
に基づく原子層エピタキシャル成長装置の概略図を示す
。第２図は本発明の詳細な説明するための基板温度プロ
グラムを示す。 図中の番号は、１１・・・下段成長室、１２・・・Ｇａ
ソースポート、１３・・・上段成長室、１４・・・結晶
基板を示す。
に基づく原子層エピタキシャル成長装置の概略図を示す
。第２図は本発明の詳細な説明するための基板温度プロ
グラムを示す。 図中の番号は、１１・・・下段成長室、１２・・・Ｇａ
ソースポート、１３・・・上段成長室、１４・・・結晶
基板を示す。
Claims (1)
- 原料ガスを供給してシリコン（Ｓｉ）の（００１）ジ
ャスト基板上にIII−Ｖ族化合物半導体結晶層をエピタ
キシャル成長させる成長工程に先立つて、ＨＣｌを含有
する水素雰囲気中でＳｉ基板を加熱する工程を有するこ
とを特徴とするＳｉ基板上へのIII−Ｖ族化合物半導体
結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP146888A JPH01179788A (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | Ｓｉ基板上への３−５族化合物半導体結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP146888A JPH01179788A (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | Ｓｉ基板上への３−５族化合物半導体結晶の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01179788A true JPH01179788A (ja) | 1989-07-17 |
Family
ID=11502294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP146888A Pending JPH01179788A (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | Ｓｉ基板上への３−５族化合物半導体結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01179788A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002050579A (ja) * | 2000-05-25 | 2002-02-15 | Wacker Siltronic G Fuer Halbleitermaterialien Ag | 半導体基板の製造方法及びその使用 |
| JP2014511815A (ja) * | 2011-04-07 | 2014-05-19 | エヌアーエスペー スリー／ヴィー ゲーエムベーハー | ＩＩＩ／ＶＳｉテンプレートの製造方法 |
| US9595438B2 (en) | 2011-09-12 | 2017-03-14 | Nasp Iii/V Gmbh | Method for producing a III/V Si template |
-
1988
- 1988-01-06 JP JP146888A patent/JPH01179788A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002050579A (ja) * | 2000-05-25 | 2002-02-15 | Wacker Siltronic G Fuer Halbleitermaterialien Ag | 半導体基板の製造方法及びその使用 |
| JP2014511815A (ja) * | 2011-04-07 | 2014-05-19 | エヌアーエスペー スリー／ヴィー ゲーエムベーハー | ＩＩＩ／ＶＳｉテンプレートの製造方法 |
| US9595438B2 (en) | 2011-09-12 | 2017-03-14 | Nasp Iii/V Gmbh | Method for producing a III/V Si template |
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