JPH01268019A - 半導体基板およびその形成方法 - Google Patents

半導体基板およびその形成方法

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JPH01268019A
JPH01268019A JP9624188A JP9624188A JPH01268019A JP H01268019 A JPH01268019 A JP H01268019A JP 9624188 A JP9624188 A JP 9624188A JP 9624188 A JP9624188 A JP 9624188A JP H01268019 A JPH01268019 A JP H01268019A
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JP
Japan
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single crystal
gaas
amorphous
thickness
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JP9624188A
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Masataka Hoshino
雅孝 星野
Kuninori Kitahara
邦紀 北原
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 シリコン基板上にガリウム砒素等の単結晶層を形成して
成る半導体基板に関し。
前記単結晶層における転位を減少することを目的とし。
単結晶基板上に形成されたバッファ層と、該単結晶基板
とは異なる格子定数を有する半導体装置から成り該バッ
ファ層上に形成された単結晶層とを有する半導体基板で
あって、該バッファ層は。
各々が該半導体物質から成り且つ所定範囲の厚さを有す
る非結晶層と結晶層が交互に順次形成されて成る積層構
造を備えるように形成することにより構成される。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、シリコン単結晶基板上にガリウム砒素(Ga
As)等の基板とは格子定数の異なる半導体単結晶層を
成長させるGaAs on Si技術に関する。
〔従来の技術〕
GaAs等の化合物半導体を用いる半導体装置の高性能
化、量産性の向上、低コスト化、あるいは。
シリコン基板に形成される半導体装置と化合物半導体基
板に形成される半導体装置から成るモノリシック集積回
路の実現等を目的として、 GaAs onSt技術が
注目を集めている。
Gaps on Si技術は、400℃程度の低温でシ
リコン基板上にアモーファスのGaAsを気相成長させ
、この上に700℃程度の高温で単結晶のGaAsを気
相成長させる2段階成長法により、アンチフェーズドメ
インの形成が回避できることが報告されて以来(M、 
Akiyao+a et am、  ’Jpn、 Jo
ur、 Appl、 Phys。
益(1984) L843)、急速に研究例が多くなっ
た。
〔発明が解決しようとする課題〕
2段階成長法のみでは、 GaAs単結晶層中における
転位密度がl05cm−2台とまだ商いため、2段階成
長法に歪超格子成長法を併用することが提案されている
(例えばT、 Soga et al、、 Appl、
 Phys。
■(1985) 457B、狭山 他、特開昭60−1
2724等)。しかし、いずれの方法を用いても、 G
aAsとSLとの格子不整合による転位密度は10’〜
10’ cta−”程度であり、半導体装置において許
容される10’cn+−2台以下の転位密度は達成され
ていない。
本発明はGaAs on 5itl造の化合物半導体単
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たバッファ層と、
該単結晶基板とは異なる格子定数を有する半導体物質か
ら成り該バッファ層上に形成された単結晶層とを有する
半導体基板であって、該バッファ層は、各々が該半導体
物質から成り且つ所定範囲の厚さを有する非結晶層と結
晶層が交互に順次形成されて成る積層構造を有すること
を特徴とする本発明に係る半導体基板、および、単結晶
基板を成長装置内において第1の所定温度に保持した状
態で、該単結晶基板とは異なる格子定数を有する所望の
半導体物質から成り且つ所定範囲の厚さを有する非結晶
層を該単結晶基板上に生成する第1の工程と、該非結晶
性層が生成された該単結晶基板を該成長装置内において
該第1の所定温度より高い第2の所定温度に保持した状
態で、該半導体物質から成り且つ所定範囲の厚さを有す
る結晶層を該非結晶層上に成長させる第2の工程と。
少なくとも前記第1の工程を繰り返し施行して成る積層
構造を形成する第3の工程と、該積層構造を有する該単
結晶基板を該成長装置内において該第2の所定温度に保
持した状態で、該半導体物質から成り且つ該積層構造に
おける各層の厚さより大きな厚さを有する結晶層を成長
させる第4の工程とを備えたことを特徴とする本発明に
係る半導体基板形成方法によって達成される。
〔作 用〕
通常の2段階成長法により形成される非結晶性のGaA
s層と所望の厚さを有する単結晶GaAs層との間に、
少なくとも2段階成長法における高温において再結晶可
能な厚さ程度の非結晶性GaAs1iと結晶性GaAs
層とが交互に数ないし数十層ずつ形成されて成るバッフ
ァ層を設ける。その結果、シリコン基板とGaAs層と
の格子不整合によって生じる転位は非結晶性GaAs層
と結晶性GaAs層との界面によって■止され、これを
繰り返すことにより最上層の単結晶G’aAsliにお
ける転位密度の低減効果が向上される。
本発明においては、バッファ層はGaAs層のみから形
成されるので、 GaAsとGaAlAsの歪超格子か
ら成るバッファ層を用いる従来の方法Gこ比べ、装置お
よび工程が簡略化でき、また、再現性においても優れて
いる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明に係るGaAs on Si構造の半導
体基板の構造を示す要部断面図であって2例えばシリコ
ンから成る単結晶基板1上に、厚さ3μ制程度の1例え
ばGaAsから成る単結晶層6が形成されている。
単結晶基板1は、 (100)面を<iio>方向に約
2°オフセツトした面が表出されている。この表面に9
通常の2段階成長法におけるのと同様に9例えば気相成
長装置内において、400℃程度の低温で生成された厚
さ非結晶性GaAs[2と、650℃程度の高温で生成
された結晶性GaAs層3を形成する。非結晶性GaA
s層2の厚さは9例えば200人程度とする。また、結
晶性GaAs層3の厚さは9例えば2000人とする。
引続き、−に記気相成長装置内において、結晶性GaA
s層3上に9例えば1000人の厚さを有する非結晶性
GaAs層4を形成する。このようにして非結晶性Ga
As層と結晶性GaAs層とが交互に積層されて成るバ
ッファ層が形成される。バッファ層の効果を高めるため
に、さらに、結晶性GaAsJI51と非結晶性GaA
sJt!52を交互にそれぞれ数ないし数十層ずつ生成
して成るlIN構造5を追加形成してもよい。
」二記において、各々の結晶性GaAs層51の成長は
650℃程度の高温で行う。一方、非形成性GaAsJ
i4および各々の非結晶性GaAs層52の生成は温度
を400℃に下げて行う。
積層構造5に最上層の非結晶性GaAs層52を形成し
たのち、引続いて、上記気相成長装置内において、65
0℃程度の高温でGaAs単結晶層6を成長させる。単
結晶層6の厚さは数μ濯とする。単結晶層6中に半導体
装置を形成するためには、一般に。
3μm程度あるいはそれ以上の厚さが必要である。
上記における非結晶性GaAs1i2と4および52の
厚さは、 GaAs0数分子層ないし数100分子層に
相当する範囲で選ばれる。この下限は転位の伝播に対す
る阻止効果が得られる最小厚さであり、J:限は、結晶
性GaAsJii51およびGaAs単結晶層6が成長
する際の650℃程度の温度において、これらの非結晶
性層が再結晶化できる最大厚さである。結晶性GaAs
層51の厚さのト限は上記非結晶層の場合と同様である
が、上限はとくにない。このように。
結晶性GaAs層3および51と非結晶性GaAsJl
i 4 ;桁よび52のそれぞれは相互に同一・厚さ’
fc仔する必要はない。
なお9本発明はシリコン基板上番ごGaA3jJ結品I
4を結成I4場合に限定されないことは言うまでもない
〔発明の効果〕
本発明によれば、 GaAs on Si構造のGaA
s単結晶層における転位密度を10’cm−”台に低減
可能とし、。
GaAs or+ St技術にもとづく半導体装置の実
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
体基板の要部断面図である。 図において。 1は単結晶基板。 2と4と52は非結晶性GaAs1i。 3と51は結晶性G a A s Jii )5は積層
構造。 6は単結晶層 である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)単結晶基板上に形成されたバッファ層と、該単結
    晶基板とは異なる格子定数を有する半導体物質から成り
    該バッファ層上に形成された単結晶層とを有する半導体
    基板であって、該バッファ層は、各々が該半導体物質か
    ら成り且つ所定範囲の厚さを有する非結晶層と結晶層が
    交互に順次形成されて成る積層構造を有することを特徴
    とする半導体基板。
  2. (2)単結晶基板を成長装置内において第1の所定温度
    に保持した状態で、該単結晶基板とは異なる格子定数を
    有する所望の半導体物質から成り且つ所定範囲の厚さを
    有する非結晶層を該単結晶基板上に生成する第1の工程
    と、 該非結晶性層が生成された該単結晶基板を該成長装置内
    において該第1の所定温度より高い第2の所定温度に保
    持した状態で、該半導体物質から成り且つ所定範囲の厚
    さを有する結晶層を該非結晶層上に成長させる第2の工
    程と、 少なくとも前記第1の工程を繰り返し施行して成る積層
    構造を形成する第3の工程と、 該積層構造を有する該単結晶基板を該成長装置内におい
    て該第2の所定温度に保持した状態で、該半導体物質か
    ら成り且つ該積層構造における各層の厚さより大きな厚
    さを有する結晶層を成長させる第4の工程 とを備えたことを特徴とする半導体基板形成方法。
JP9624188A 1988-04-19 1988-04-19 半導体基板およびその形成方法 Pending JPH01268019A (ja)

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