JPH01215012A - 半導体結晶層の構造およびその形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 ＧａＡｓ　ｏｎ　Ｓｉ構造の半導体結晶層の構造および
その形成方法に関し。

低転位密度のＧａＡｓ単結晶層を形成することを目的と
し。

シリコン単結晶基板上に形成され、　１ｘ１０２１原子
／ｃ１１３乃至１ｘ１０２１原子／ｃ−３６範囲の不純
物をドープされたＧａＡｓ層から成るバッファ層と、前
記不純物ドープＧａＡｓ層上にエピタキシャル成長され
たＧａＡｓ単結晶層を含むことから構成され、該バッフ
ァ層は、該シリコン単結晶基板と該不純物ドープＧａＡ
ｓ層との間に介在するアンドープのＧａＡｓ層を含む場
合と、該アンドープＧａＡｓ層に加えて、該不純物ドー
プＧａＡｓ１と該ＧａＡｓ単結晶層との間に介在する第
２のアンドープＧａＡｓ層を含む場合と、第１および第
２の該アンドープＧａＡｓ層に加えて、該第１のアンド
ープＧａＡｓ層と該不純物ドープＧａＡｓ層との間に介
在する別の不純物ドープＧａＡｓ層とアンドープＧａＡ
ｓ層とから成る組を１以上含む場合を包含する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、　ＧａＡｓ　ｏｎ　Ｓｉ構造の半導体結晶層
の構造およびその形成方法に関する。

〔従来の技術〕

砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶基板は、半導体レーザ
ーあるいは各種の高性能半導体装置の構成要素として重
要であるが、最近、シリコン（Ｓｉ）基板上にＧａＡｓ
等の化合物半導体結晶層を成長する試みが盛んに行われ
ている。

このＧａＡｓ　ｏｎ　Ｓｉ技術によれば。

■ＧａＡｓに比べて廉価であるＳｉ基板上に、必要な厚
さのＧａＡｓ単結晶層を形成することにより、シリコン
基板と同程度の大きさのＧａＡｓ基板が得られる。

したがって、　ＧａＡｓ基板を用いる半導体装置の量産
性が向上でき、かつ、製造コストを引き下げることが可
能である　　　　　　　　・ ■ＧａＡｓ基板に比べて熱伝導が高いＳｉ基板上に形成
されたＧａＡｓ単結晶層を用いてレーザーダイオードや
大電力ＦＥＴ　（電界効果型トランジスタ）等を構成す
ることにより、′これらの半導体装置の放熱効率が高く
なり、動作定格を向上できる　　・■ＧａＡｓ単結晶層
を用いて形成されるレーザーダイオードあるいはｌＩ［
！ＭＴ　（高電子移動度トランジスタ）等の素子とＳｉ
基板を用いて形成される種々の半導体素子とのモノリシ
ック集積回路、とくに。

発光素子または光電変換素子と論理回路およびメモリが
一体化されたオプトエレクトロニック集積回路（ＯｎＩ
Ｃ）の実現の可能性が大きい。

等、顕著な効果が期待できる。

〔発明が解決しようとす、る、課題〕

ＧａＡｓ　ｏｎ　Ｓｉ技術を実用化する・ためには、ま
ず。

Ｓｉ基板上に良好な結晶性を存するＧａＡｓ単結晶層を
成長させる技術の確立が必要である。

ＧａＡｓ単結晶とＳｉ単結晶との間には、約４％の格子
定数の差がある。このため、Ｓｉ基板上に成長したＧａ
Ａｓ単結晶層には、ミスフィツト転位が生じる。

ミスフィツト転位の発生は、格子不整合を緩和するため
に自発的に起こるものであるが、上記の格子定数の差か
ら単純に転位密度を計算すると１０’・２ｃｍ−”程度
の大きさとなる。

Ｓｉ基板上にＧａＡｓ単結晶層を成長させる方法として
、有機金属気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法が多く用いられて
いるが、上記のようなＧａＡｓ単結晶層のミスフィツト
転位を減らすために、第２図（ａ）に示すように。

Ｓｉ基板ｌ上に、４０口ないし４５０℃の低温で多結晶
杖もしくはアモルファス状のＧａＡｓバッファ層２を生
成したのち、７００ないし７５０℃でＧａＡｓ単結晶層
３を成長させるという二段階成長法が提案されている。

（Ｍ、Ａｋｉｙａｎ＋ａ、　ｅｔ　ａｌ、、　Ｊｐｎ、
　Ｊ、　Ａｐｐｌ、　　Ｐｈｙｓ、　、　２３．　（１
９８４）　Ｌ８４３参照）上記二段階成長法により、転
位密度を１０”ｃｍ−”台まで低減できる。さらに、上
記の二段階成長法に、歪超格子成長法や成長後のアニー
ル等の他の技術を併用することにより、転位密度を１０
’ｃｍ−”台まで低減させている。第２図（ｂ）は、　
ＧａＡｓバッファ層２上に１例えば、厚さ２０ｎｏ＋程
度のＧａＡｓ薄層３１と、　ＧａＡｓとは組成の異なる
。　ＧａＡｓＰ等の厚さ２０ｎ＋ｗ程度の異種物質薄層
４とを交互番ミ積層した歪超格子を形成し、その上にＧ
ａＡｓ単結晶層３を成長させた場合である。（Ｔ、Ｓｏ
ｇａ、　ｅｔ　ａｌ、、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ。

を用い、上記二段階成長法等の技術を適用することによ
っても、転位密度を同程度まで低減させることができる
。

しかしながら１通常の半導体装置において許容される転
位密度はＩＱ４ＣＩｌｌ−２程度であり、レーザーダイ
オード等では＋　１０’ｃｍ−”台の転位密度が要求さ
れていることからすれば、なお、−層の改善が必要であ
る。

本発明は＋　ＧａＡｓ　ｏｒｉ　Ｓｉ構造のＧａＡｓ単
結晶層における転位密度を従来より低減可能とすること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、単結晶基板上に形成され、該単結晶基板が
有する格子定数と異なる格子定数を有し。

１ｘ１０２１原子へ−３乃至１ｘ１０２１原子／ｃ１１
３の濃度範囲の不純物をドープされた半導体物質の層か
ら成るバッファ層と、該バッファ層上にエピタキシャル
成長された該半導体物質から成る単結晶層を含むことを
特徴とする本発明に係る半導体結晶層の構造。

および、気相成長法により、単結晶基板上に該単結晶基
板が有する格子定数と異なる格子定数を有する半導体物
質から成る単結晶層を成長させるに際して、成長槽内に
おいて該単結晶基板を第１の所定温度に保持する工程と
、該半導体物質を構成する元素を含有する気体状の半導
体原料物質を該成長槽中に導入して該単結晶基板上に非
結晶性の該半導体物質層を成長させる工程と、該非結晶
性半導体物質層の成長が行われている間に不純物元素を
含有する気体状の不純物原料物質を該成長槽内に導入す
ることにより１ｘ１０２１原子／ｃｍ”乃至１ｘ１０！
１原子／ｃｔａｊの濃度範囲で該不純物元素を含有する
該非結晶性半導体物質層を形成する工程と、該不純物原
料物質の導入を停止したのち、該単結晶基板を前記第１
の所定温度より高い第２の所定温度に昇温保持するとと
もに該気体状の半導体原料物質の導入を続けることによ
り該非結晶性半導体物質層を再結晶化させるとともに再
結晶化した該半導体物質層上に該半導体物質から成る単
結晶層を成長させる工程を含むことを特徴とする本発明
に係る半導体結晶層の形成方法によって達成される。

〔作　用〕

上記二段階成長法により転位密度が低減される理由はま
だ明確ではないが、前の段階から後の段階への温度上昇
の途上で、バッファ層が固相成長と同様の過程で単結晶
化し、この過程において転位が結晶表面へ向かって伝播
することを妨げる機構が存在するものと考えられている
。しかしながら、この方法では、Ｓｉｇ板の格子を核と
してＧａＡｓを成長させていることには変わりはなく、
ミスフィツト転位の発生そのものを防止することができ
ない。

これに対して９本発明は、ドープされた不純物原子や点
欠陥による種々の機構によって転位の移動が妨げられる
結果、結晶の塑性変形を始める応力、すなわち、降伏点
が上昇するという性質を利用したものである。すなわち
、従来の二段階成長法におけるアンドープのＧａＡｓバ
ッファＮ２の代わりに、　Ｇ’ａＡｓバッファ層を生成
する際に、高濃度の不純物をドープすることによって、
　ＧａＡｓｏｆｉ　Ｓｉ構造におけるミスフィツト転位
が結晶表面へ伝播するのを抑えることにより、結晶性の
すぐれたＧａＡｓ単結晶層を形成可能とする。

上記のように９本発明は高濃度の不純物をドープされた
ＧａＡｓバッファ層を、有する半導体結晶層の構造とそ
の形成方法を開示する。さらに、　ＧａＡｓバッファ層
を、高濃度不純物をドープされたＧａＡｓ層亭 とアンドープのＧａＡｓ層とを組合せて構成するとによ
り、より結晶性を向上可能な方法を開示する。

ＧａＡｓバッファ層にドープする不純物としては、Ｓｉ
あるいはゲルマニウム等の■族元素を用いる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を第１図（ａ）ないしくｄ）を参照
して説明する。以下の図面におし：て、既出の図面にお
けるのと同じ部分には同一符号を付しである。

以下の実施例においては、半導体素子が形成されるＧａ
Ａｊ単結晶と上記ＧａＡｓバッファ層とＳｉ基板から構
成されるＧａＡｓ　ｏｎ　５１構造を、　ＭＯＣＶＤ法
を用いて形成する場合を例に説明する。

第１図（ａ）は、　Ｓｉ基板ｌ上に、高濃度の不純物を
ドープされたＧａＡｓ層５から成るバッファ層と、その
上にエピタキシャル成長されたＧａＡｓ単結晶層３とか
ら成る構造を示す。

不純物ドープＧａＡｓ層５の厚さは＋　　５　ｎａｐ〜
１００ｒｖの範囲に選ばれる。厚さの下限は、バッファ
層としての機能を有するために必要な最小厚さであり。

一方、上限は、これ以上では、不純物ドープＧａＡｓＮ
３の再結晶化が困難になる厚さである。

また、　ＧａＡｓ層５にドープされた不純物は１例えば
Ｓｉ原子であり、その濃度は１ｘ１０２１原子／ｃｍ’
ないし１ｘ１０２１原子／ｃＩＩ＋３の範囲に制御され
ている。

この不純物濃度の下限は、上記の厚さの範囲内において
ミスフィツト転位の伝播を阻止可能な最低濃度であり、
一方、上限は、これ以上では、不純物ドープＧａＡｓ層
５の再結晶化し困難になる濃度である。

第１図色）は、不純物ドープされたＧａＡｓ層５とＳｉ
基板ｌとの間に、アンドープのＧａＡｓ層２１が介在し
ており、不純物ドープＧａＡｓ層５とアンドープＧａＡ
ｓ層２１とでバッファ層が構成されている構造を示す。

アンドープＧａＡｓ層２１の厚さは、不純物ドープＧａ
ＡｓＮ３の厚さとほぼ同じで、　３ｎｍないし１１００
ｎの範囲に選ばれている。アンドープＧａＡｓ層２１の
存在により、アンドープ層２１と不純物ドープＮ５との
界面で転位の伝播が阻止される効果が加わる。

第１図（Ｃ）は、第１図（ｂ）の構造において、不純物
ドープＧａＡｓ層５とＧａＡｓ単結晶層３との間に、厚
さ数ｎｌ１１のアンドープのＧａＡｓ層２２が介在争て
おり、不純物ドープＧａＡｓ層５とアンドープＧａＡｓ
層２１および２２とでバッファ層が構成されている構造
を示す。

アンドープＧａＡｓ層２２の厚さは、不純物ドープＧａ
Ａｓ層５と同じ５ｎｍないし１１００ｎの範囲に選ばれ
ている。アンドープＧａＡｓ層２２を追加することによ
り。

さらに、　ＧａＡｓ単結晶層３への不純物の拡散が防止
される効果が生じる。

第１図（ｄ）は、不純物ドープＧａＡｓ層５が複数層設
けられ、各不純物ドープＧａＡｓ層５間にアンドープの
ＧａＡｓ層２３が、また、不純物ドープＧａＡｓ層５と
ＳＬ基板１問および不純物ドープＧａＡｓ層５とＧａＡ
ｓ単結晶層３間に、アンドープＧａＡｓＪｉｉ２１およ
びアンドープＧａＡｓ１ｉ２２がそれぞれ介在しており
、各不純物ドープＧａＡｓＪ１！ｉ５とアンドープＧａ
Ａｓ層２１．２２および２３からバッファ層が構成され
ている構造を示す、各不純物ドープＧａＡｓ層５および
各アンドープＧａＡｓ層２１〜２３の厚さは＋５ｎａな
いし１００ｎ−の範囲に選ばれ、不純物ドープＧａＡｓ
層５における不純物濃度は第１図（ａ）〜（Ｃ）の場合
と同じである。

このように、アンドープＧａＡｓＪｉで分離された複数
の不純物ドープＧａＡｓ層５を設けることにより。

個々の界面で転位の伝播が阻止され、バッファ層の機能
が強化される効果が生じる。

上記において、各アンドープＧａＡｓ層２１．２２およ
び２３の厚さの上限および下限は、前記不純物ドープＧ
ａＡｓ　５に関するのと同じ理由にもとづく。なお。

第１図（ｄ）の構造におい°ζ、アンドープＧａＡｓ層
２２を不純物ドープ層と置き換えても、転位の伝播を阻
止する機能にはなんら変りはない。

また、複数の不純物ドープＧａＡｓ層５の一部およびこ
れに接するアンドープＧａＡｓ層を、　’ＧａＡｓ層と
等価な不純物ドープ半導体物質層およびアンドープ半導
体物Ｍ層で置き換えても同様の効果が得られる。上記Ｇ
ａＡｓ層と等価な半導体物質層としては。

ＧａＡｓと同じ格子定数を有するＧｅ層、＾ＩＧａＡｓ
Ｊｉ！Ｉ、あるいはＩｎｏ、　５Ｇａｏ、　Ｓｐ層を用
いることができる。

第１図（ｄ）の構造は、　Ｇａ１ｎＡｓ／ＧａＡｓ歪超
格子を工。

ピタキシャル成長することにより転位の伝播を阻止する
という従来の方法と伯でいるが＋　ＧａＡｓ単結晶層中
ではなく、多結晶またはアモルファス状のバッファ層中
で不純物濃度の異なる層を交互に成長するという点で本
質的に異なっている。

第３図は、第１図に示した本発明に係る構造の半導体結
晶層を形成するための装置の概要構成を示す模式図であ
って１通常のＭＯＣＶＤ装置と何等変わるところはない
。

本装置の主要部分は、成長槽１１と、成長槽ＩＩ内にお
いてＳｉ基基板台載置するためのサセプタ１２と。

８１基板１上に成長される半導体層およびドープされる
不純物の原料物質を供給するためのガス制御装置１３と
から成る。ガス制御装置１３には、形成される半導体層
および不純物の種類に応じて必要とされる原料ガスボン
ベ１４ａ〜１４ｃが取り付けられている。ＧａＡｓ層を
成長させ、かつ、不純物としてＳｉをドープする場合に
は、原料ガスボンベ１４ａには水素で１０％に希釈され
たアルシン（Ａｓｌｌｓ）が、原料ガスボンベ１４ｂに
は水素でＩＱＯＯｐｐ−に希釈されたモノシラン（Ｓｉ
ｌ１４）が、原料ガスボンベ１４ｃにはトリメチルガリ
ウム（Ｇａ（Ｃｆｌｓ）ｚ；ＴＭＧと略記する）が充填
されている。

トリメチルガリウムは常温では液体であるが。

恒温Ｐ！！１５により原料ガスボンベ１４ｃを所定温度
に加熱し、所定の蒸気圧に保持する。なお、上記原料ガ
スは、ガス制御装置１３内において、供給・停止と流量
の制御が行われる。なお、後述するようにしてＧａＡｓ
バッファ層およびＧａＡｓ単結晶層の成長が行われてい
る期間においては、成長槽ｌｌ内の圧力を約ＩＱＯＴｏ
ｒｒに、キャリヤガスである水素の流量を約５３ＬＨに
保持する。

成長槽１１内は、排気管１７を通じて９図示しない排気
装置によって排気されている。また、サセプタ１２上の
Ｓｉ基板Ｉは９石英から成る成長槽１１の外部に設けら
れた高周波誘導加熱装置１Ｇにより所定温度に加熱され
る。

次に、Ｓｉ基板１上に、上記本発明のＧａＡｓバッファ
層およびＧａＡｓ単結晶層を成長させる工程の実施例を
説明する。

■　Ｓｉ基基板台１０％ＩＩＦ（弗酸）溶液中に３０秒
間浸漬して表面酸化膜を除去し、水洗・乾燥したのち、
ただちにサセプタ１２上に載置し、成長槽１１内を真空
に排気する ■ガス制御装置１３から成長槽１１内に水素ガスを流し
、高周波誘導加熱装置１６によりＳｉ基基板台８５０℃
〜１０００℃に加熱し、　１０分ないし３０分間べ一４
；ングする ■成長槽１１内に、ガス制御装置１３を通じて原料ガス
ボンベ１４ａからＡｓ１１３を供給する。

■Ａｓ１１３を流した状態で＋　Ｓｉ基板１の温度を３
５０℃〜５００℃の間に下げる ■ＳｉＳｉ基板上記の温度に保持されてから、ガス制御
装置１３を通じて原料ガスボンベ１４ｂおよび１４ｃか
らｌ　５１１１４およびＴＭＧを供給する。

■５ｉｌｌｎおよびＴＭＧの供給を５分間行う。これに
より、　Ｓｉ基板ｌ上に、不純物として約１０”／ｃｓ
’のＳｉを含有する厚さ約１５ｎ−の非結晶性の不純物
ドープＧａＡｓ層５が形成される ■５ｉｌ１４の供給を停止する ■ＳｉＳｉ基板部度を６００℃〜８００℃に上げる。

この温度に達してから３０分間保持する。これにより、
非結晶性の不純物ドープＧａＡｓ層５が再結晶し。

単結晶化するとともに、　ＧａＡｓ層５上に厚さ３μｌ
のＧａＡｓ単結晶層３が成長する 上記の工程により、第１図（ａ）に示す構造の半導体結
晶層が形成される。

上記■と■の間に、　ＴＭＧのみを２分間供給する工程
を挿入することにより、Ｓｉ基板１と不純物ドープＧａ
Ａｓ層５間に厚さ６ｎｎ＋のアンドープＧａＡｓ層２１
が介在する。第１図（ｂ）に示す構造の半導体結晶層が
形成される。

上記■と■の間に、１分間の保持期間を設けることによ
り、不純物ドープＧａＡｓＪｉ５とＧａＡｓ単結晶層３
との間にアンドープＧａＡｓ層２２が介在する。第１図
（Ｃ）に示す構造の半導体結晶層が形成される。

上記■と■の間に、　ＴＭＧのみを３分間供給する工程
を挿入するとともに、■と■の間に、３分間の保持期間
を設け、そののち、　５ｉ１１．の供給・停止をそれぞ
れ３分間ずつ、１回ないし複数回反復することにより、
複数の不純物ドープＧａＡｓｆｉ５と。

各不純物ドープＧａＡｓ１５間に介在するアンドープＧ
ａＡｓＷ２３．不純物ドープＧａＡｓ層５とＳｉ基基板
台よび不純物ドープＧａＡｓ層５とＧａＡｓ単結晶層３
間にそれぞれ介在するアンドープＧａＡｓ層２１および
２２を有する。第１図（ｄ）に示す構造の半導体結晶層
が形成される。上記において、　５ｉｌ１４の供給・停
止時間は必ずしも同一である必要はなく１また。供給・
停止を複数回反復する場合における各供給時間または停
止時間は必ずしも同一である必要はない。

上記実施例は第１図に示す構造の半導体結晶層をＭＯＣ
ＶＤ法により形成する場合を例に説明したが。

本発明の構造、とくに、高濃度の不純物をドープされた
バッファ層を、　ＭＩｌＥ法により形成することも可能
である。この場合、上記■ないし■の工程およびその前
または中に付加的に行われる前記諸工程は同じである。

但し、原料物質が異なり、金属状の砒素（八ｓ）＋ガリ
ウム（Ｇａ）およびシリコン（Ｓｉ）が用いられる。ま
た、不純物ドープＧａＡｓＪｉ５およびアンドープＧａ
ＡｓＮ２１〜２３を成長させる時の温度はさらに低くて
もよく、室温以上の温度で可能である。さらにまた、　
ＧａＡｓ単結晶層３の成長も。

５００℃以上の温度で可能である。このような低温成長
は、　ＧａＡｓとＳｉとの熱膨張率の差による半導体層
の反りを小さくする上で有利である。

さらに１本発明は、　ＧａＡｓ　ｏｎ　Ｓｉ以外の化合
物半導体層と基板の組合せに対しても適用可能であり。

また、化合物半導体層以外のゲルマニウム（Ｇｅ）等の
単体半導体層を成長させる場合にも適用可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来の二段階成長法に高濃度の不純物
をドープしたバッファ層を加えることにより、転位密度
を２桁以上低減することができ。

その結果、従来、不可能であったＧａＡｓ　ｏｎ　Ｓｉ
構造によるレーザーダイオードやヘテロバイポーラトラ
ンジスタの形成を可能とし、さらに、　０ＢＩＣの実用
化を促進する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＧａＡｓ　ｏｎ　Ｓｉ構造の半導
体結晶層の構造を示す断面図。 第２図は従来のＧａＡｓ　ｏｎ　５ｉｉｉ造の半導体結
晶層°　　の構造を示す断面図。 第３図は本発明の実施に用いた成長装置の概要構成を示
す模式図 である。 図において。 ｌはＳｉ基板。 ２はＧａＡｓバッファ層。 ３はＧａＡｓ単結晶層。 ４は異種物質薄層。 ５は不純物ドープＧａＡｓ層。 １１は成長槽。 １２はサセプタ。 １３はガス制御装置。 １４ａ　”１４ｃは原料ガスボンベ。 １５は恒温槽。 １６は高周波誘導加熱装置。 １７は排気管。 ２１〜２３はアンドープＧａＡｓ層。 ３１はＧａＡｓ薄層。 である。 （θ）（ｂ） （Ｃ）　　　　　　　　　　　　　（ｄ）７ト免明の０
α７４５ｏｎ　：５；壇拳箒イ木鮎晶屑の畦初５ＬのＣ
ｒａＡｓ　ｏｎ　Ｓ；型謬１布林ｎ品屈の祷博を宋　２
Ｍ 木枯υｎの突先にＨｙ、　＋　Ｆ、戚長恭−五め３Ｍ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）単結晶基板上に形成され、該単結晶基板が有する格
   子定数と異なる格子定数を有し、１ｘ１０＾１＾８原子
   ／ｃｍ＾３乃至１ｘ１０＾２＾１原子／ｃｍ＾３の濃度
   範囲の不純物をドープされた半導体物質の層から成るバ
   ッファ層と、 該バッファ層上にエピタキシャル成長された該半導体物
   質から成る単結晶層 を含むことを特徴とする半導体結晶層の構造。 ２）該バッファ層は該単結晶基板と該不純物ドープ半導
   体物質層との間に介在するアンドープの該半導体物質か
   ら成る層を含むことを特徴とする請求項１の半導体結晶
   層の構造。 ３）該バッファ層は該不純物ドープ半導体物質層と該単
   結晶層との間に介在するアンドープの該半導体物質から
   成る層を含むことを特徴とする請求項１の半導体結晶層
   の構造。 ４）気相成長法により、単結晶基板上に該単結晶基板が
   有する格子定数と異なる格子定数を有する半導体物質か
   ら成る単結晶層を成長させるに際して、 成長槽内において該単結晶基板を第１の所定温度に保持
   する工程と、 該半導体物質を構成する元素を含有する気体状の半導体
   原料物質を該成長槽中に導入して該単結晶基板上に非結
   晶性の該半導体物質層を成長させる工程と、 該非結晶性半導体物質層の成長が行われている間に不純
   物元素を含有する気体状の不純物原料物質を該成長槽内
   に導入することにより１ｘ１０＾１＾８原子／ｃｍ＾３
   乃至１ｘ１０＾２＾１原子／ｃｍ＾３の濃度範囲で該不
   純物元素を含有する非結晶性の該半導体物質層を形成す
   る工程と、 該不純物原料物質の導入を停止したのち、該単結晶基板
   を前記第１の所定温度より高い第２の所定温度に昇温保
   持するとともに該気体状の半導体原料物質の導入を続け
   ることにより該非結晶性の半導体物質層を再結晶化させ
   るとともに再結晶化した該半導体物質層上に該半導体物
   質から成る単結晶層を成長させる工程 を含むことを特徴とする半導体結晶層の形成方法。