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Info
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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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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 43
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 9
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Landscapes
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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】
〔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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
た。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
４を結成Ｉ４場合に限定されないことは言うまでもない
。
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、。
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。
用化を促進する効果がある。
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。
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)
- （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）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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9624188A JPH01268019A (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | 半導体基板およびその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9624188A JPH01268019A (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | 半導体基板およびその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01268019A true JPH01268019A (ja) | 1989-10-25 |
Family
ID=14159735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9624188A Pending JPH01268019A (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | 半導体基板およびその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01268019A (ja) |
-
1988
- 1988-04-19 JP JP9624188A patent/JPH01268019A/ja active Pending
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