JPH01289108A - ヘテロエピタキシャル成長方法 - Google Patents
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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〕
ヘテロエピタキシャル成長方法に係り、特に例えばSi
基板上にm−v族化合物半導体(GaAs等)結晶薄膜
を成長させる方法に関し、 Si基板上にGaAs等のm−v族化合物半導体を成長
させる際にヘテロ界面のストレスを減少させ、反りの少
ないウェハを得るヘテロエピタキシャル成長方法を提供
することを目的とし、 シリコン基板(1)上にnu−V族化合物半導体をヘテ
ロエピタキシャル成長させる方法において、(イ)該シ
リコン基板(1)上に第1の非晶質m−■族化合物半導
体層(2)を形成する工程、(ロ)該非晶質m−v族化
合物半導体層(2)上にm−v族化合物半導体結晶層(
3)を形成する工程、 (ハ)該m−v族化合物半導体結晶層(3)上に所定の
厚さに第2の非晶質m−v族化合物半導体N(4)を形
成する工程、 (ニ)該第2の非晶質m−v族化合物半導体層(4)を
前記m−v族化合物半導体結晶層形成温度以下の温度で
固相エピタキシャル成長させ該第2の非晶質m−v族化
合物半導体H(4)を単結晶層に変化せしめる工程を含
んでなることを構成とする。
基板上にm−v族化合物半導体(GaAs等)結晶薄膜
を成長させる方法に関し、 Si基板上にGaAs等のm−v族化合物半導体を成長
させる際にヘテロ界面のストレスを減少させ、反りの少
ないウェハを得るヘテロエピタキシャル成長方法を提供
することを目的とし、 シリコン基板(1)上にnu−V族化合物半導体をヘテ
ロエピタキシャル成長させる方法において、(イ)該シ
リコン基板(1)上に第1の非晶質m−■族化合物半導
体層(2)を形成する工程、(ロ)該非晶質m−v族化
合物半導体層(2)上にm−v族化合物半導体結晶層(
3)を形成する工程、 (ハ)該m−v族化合物半導体結晶層(3)上に所定の
厚さに第2の非晶質m−v族化合物半導体N(4)を形
成する工程、 (ニ)該第2の非晶質m−v族化合物半導体層(4)を
前記m−v族化合物半導体結晶層形成温度以下の温度で
固相エピタキシャル成長させ該第2の非晶質m−v族化
合物半導体H(4)を単結晶層に変化せしめる工程を含
んでなることを構成とする。
本発明はへテロエピタキシャル成長方法に係り、特に例
えばSi基板上にm−v族化合物半導体(GaAs等)
結晶薄膜を成長させる方法に関する。
えばSi基板上にm−v族化合物半導体(GaAs等)
結晶薄膜を成長させる方法に関する。
従来Si基板上にGaAs等のm−v族化合物半導体結
晶薄膜をヘテロエピタキシャル成長はMOCVD法(有
機金属化学的気相成長法)あるいはMBE法で行なわれ
る。
晶薄膜をヘテロエピタキシャル成長はMOCVD法(有
機金属化学的気相成長法)あるいはMBE法で行なわれ
る。
Si基板とGaAsとは結晶格子定数において約4%(
St:5.43人、 GaAs : 5.65人)と異
なり、又熱膨張係数も大きく異なる( S i: 2.
6 X 10−”C−’。
St:5.43人、 GaAs : 5.65人)と異
なり、又熱膨張係数も大きく異なる( S i: 2.
6 X 10−”C−’。
GaAs : 5.9 Xl0−”C−’)ためにSi
基板上にGaAsを上記MOCVD法を用いて成長した
場合ポリクリスタル(多結晶)状に成長してしまう。そ
こでシリコン基板上に約450℃の温度でアモルファス
(非晶質)状のGaAsを100〜200人の厚さに成
長しアモルファスGaAs層2を形成した後、700〜
750℃の温度で結晶賞状のGaAsを3〜5I!mの
厚さに成長してGaAs結晶層を形成する2段階GaA
s成長方法によって、格子定数のミスマツチをSi /
GaAs界面に発生する欠陥によってGaAs単結晶薄
膜を得ていた。
基板上にGaAsを上記MOCVD法を用いて成長した
場合ポリクリスタル(多結晶)状に成長してしまう。そ
こでシリコン基板上に約450℃の温度でアモルファス
(非晶質)状のGaAsを100〜200人の厚さに成
長しアモルファスGaAs層2を形成した後、700〜
750℃の温度で結晶賞状のGaAsを3〜5I!mの
厚さに成長してGaAs結晶層を形成する2段階GaA
s成長方法によって、格子定数のミスマツチをSi /
GaAs界面に発生する欠陥によってGaAs単結晶薄
膜を得ていた。
上記2段階成長方法によってSi基板上にGaAs成長
させてもSi とGaAsとの熱膨張係数の差により、
GaAs成長後基板を室温に戻した際、基板は第5図に
示すように成長したGaAs表面を凹にして大きく反り
、3I!m以上の厚さにGaAsが成長した際、I X
10’dyn/cd以上の強い引張性のストレスが発生
ずる* 3tnaより以上の厚さに成長させたり、その
後の熱処理の際に格子欠陥(転位)が発生し、クラック
10を生じるためにSi基板上のGaAs層の形成は実
用化がなされていない。第5図においてlはシリコン基
板、2は非晶質GaAsJ!i、 3はGaAs結晶層
である。
させてもSi とGaAsとの熱膨張係数の差により、
GaAs成長後基板を室温に戻した際、基板は第5図に
示すように成長したGaAs表面を凹にして大きく反り
、3I!m以上の厚さにGaAsが成長した際、I X
10’dyn/cd以上の強い引張性のストレスが発生
ずる* 3tnaより以上の厚さに成長させたり、その
後の熱処理の際に格子欠陥(転位)が発生し、クラック
10を生じるためにSi基板上のGaAs層の形成は実
用化がなされていない。第5図においてlはシリコン基
板、2は非晶質GaAsJ!i、 3はGaAs結晶層
である。
本発明は例えばSi基板上にGaAs等のm−v族化合
物半導体を成長させる際にヘテロ界面のストレスを減少
させ、反りの少ないウェハを得るヘテロエピタキシャル
成長方法を提供することを目的とする。
物半導体を成長させる際にヘテロ界面のストレスを減少
させ、反りの少ないウェハを得るヘテロエピタキシャル
成長方法を提供することを目的とする。
上記課題は本発明によればシリコン基板上(1)にII
I−V族化合物半導体をヘテロエピタキシャル成長させ
る方法において、 (イ)該シリコン基板(1)上に第1の非晶質■−■族
化合物半導体N(2)を形成する工程、(ロ)該非晶質
m−v族化合物半導体層(2)上にm−v族化合物半導
体結晶層(3)を形成する工程、 (ハ)21m−v族化合物半導体結晶層(3)上に所定
の厚さに第2の非晶zm−v族化合物半導体N(4)を
形成する工程、 (ニ)該第2の非晶質m−v族化合物半導体層(4)を
前記m−v族化合物半厚体結晶層形成温度以下の温度で
固相エピタキシャル成長させ該第2の非晶質m−v族化
合物半導体層(4)を単結晶層に変化せしめる工程を含
んでなるヘテロエピタキシャル成長方法によって解決さ
れる。
I−V族化合物半導体をヘテロエピタキシャル成長させ
る方法において、 (イ)該シリコン基板(1)上に第1の非晶質■−■族
化合物半導体N(2)を形成する工程、(ロ)該非晶質
m−v族化合物半導体層(2)上にm−v族化合物半導
体結晶層(3)を形成する工程、 (ハ)21m−v族化合物半導体結晶層(3)上に所定
の厚さに第2の非晶zm−v族化合物半導体N(4)を
形成する工程、 (ニ)該第2の非晶質m−v族化合物半導体層(4)を
前記m−v族化合物半厚体結晶層形成温度以下の温度で
固相エピタキシャル成長させ該第2の非晶質m−v族化
合物半導体層(4)を単結晶層に変化せしめる工程を含
んでなるヘテロエピタキシャル成長方法によって解決さ
れる。
本発明によれば非晶質m−v族半導体層を形成した後に
結晶成長温度以下の温度で固相エピタキシャル成長を行
なうのでウェハの反り、ストレス量が緩和される。
結晶成長温度以下の温度で固相エピタキシャル成長を行
なうのでウェハの反り、ストレス量が緩和される。
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1A図から第1D図は本発明の1実施例を示す工程断
面図である。
面図である。
まず第1A図に示すように、2インチのSt基板1上に
MOCVD法を用いて従来同様に450℃の温度で10
0〜200人の厚さに第1の非晶質(アモルファス)
GaAsN 2を形成する。
MOCVD法を用いて従来同様に450℃の温度で10
0〜200人の厚さに第1の非晶質(アモルファス)
GaAsN 2を形成する。
次に第1B図に示すように700〜750℃の温度で1
000〜2000人の厚さにGaAs結晶N3を形成す
る。
000〜2000人の厚さにGaAs結晶N3を形成す
る。
次に第1C図に示すように再び450℃の温度で約3〜
5μの厚さに第2の非晶質(アモルファス)GaAs結
晶層を形成する。
5μの厚さに第2の非晶質(アモルファス)GaAs結
晶層を形成する。
上記MOCVD法による成長条件は、常圧で使用ガスを
Asl+2.450cc/分、トリメチルガリウム(T
MG) 15 cc/分、H2IO17分とし高周波加
熱とした。
Asl+2.450cc/分、トリメチルガリウム(T
MG) 15 cc/分、H2IO17分とし高周波加
熱とした。
第2図に本実施例で使用したMOCVD装置の反応主要
部概略図を示す。
部概略図を示す。
第2図ではMOCVD反応容器5内に設けたカーボンサ
セプター6上にSi基板(ウェハ)1が設けられており
、加熱用コイル7で加熱される。
セプター6上にSi基板(ウェハ)1が設けられており
、加熱用コイル7で加熱される。
第1C図で説明した第2のアモルファスGaAsN4を
形成した後、GaAs結晶層3を成長させた700〜7
50℃の温度よりも低い温度(約500〜650℃)で
、ASHa 100cc/分及び11/分のH2雰囲気
中でアニールし上記GaAs結晶層3から固相エピタキ
シャル成長がなされ第1D図に示すようにアモルファス
GaAs層4の下部はアモルファス状から結晶状に変化
せしめられる。その結果ウェハの反りは従来の601℃
mから20−程度に改善された。またGaAs中のスト
レスは第3図に示すように固相エピタキシャル成長温度
650℃以下の場合引張性応力がI XlO”dyn/
−と低い値が得られている。
形成した後、GaAs結晶層3を成長させた700〜7
50℃の温度よりも低い温度(約500〜650℃)で
、ASHa 100cc/分及び11/分のH2雰囲気
中でアニールし上記GaAs結晶層3から固相エピタキ
シャル成長がなされ第1D図に示すようにアモルファス
GaAs層4の下部はアモルファス状から結晶状に変化
せしめられる。その結果ウェハの反りは従来の601℃
mから20−程度に改善された。またGaAs中のスト
レスは第3図に示すように固相エピタキシャル成長温度
650℃以下の場合引張性応力がI XlO”dyn/
−と低い値が得られている。
また第4図には本発明に係る固相エピタキシャル成長速
度を示すグラフであり、500℃未満の温度では固相エ
ピタキシャル成長速度が急に低下する。
度を示すグラフであり、500℃未満の温度では固相エ
ピタキシャル成長速度が急に低下する。
本発明の実施例ではMOCVD法によりGaAsをSi
基板上に成長させる方法を説明したがMB2法でも同様
に使用可能であり、しかもGaAs成長のみならず、他
のm−v族生導体化合物例えばGap 。
基板上に成長させる方法を説明したがMB2法でも同様
に使用可能であり、しかもGaAs成長のみならず、他
のm−v族生導体化合物例えばGap 。
GaAsx PI−11+ Inx Gap−、As
、 In、 Ga、−、Asx P、−XあるいはIn
Pについても実施される。
、 In、 Ga、−、Asx P、−XあるいはIn
Pについても実施される。
以上説明したように本発明によれば例えばSi基板上に
GaAs等のへテロエピタキシャル成長において得られ
たウェハは反り、ストレスが緩和され半導体デバイスの
電気的特性、特にMES FETのスレッシュオールド
電圧(Vth)のシフト防止等に良好な効果をもたらす
。
GaAs等のへテロエピタキシャル成長において得られ
たウェハは反り、ストレスが緩和され半導体デバイスの
電気的特性、特にMES FETのスレッシュオールド
電圧(Vth)のシフト防止等に良好な効果をもたらす
。
第1A図から第1D図は本発明の1実施例を示す工程断
面図であり、 第2図は本実施例で使用したMOCVD装置の反応主要
部概略図を示し、 第3図にGaAs中のストレス(引張性応力)と固相エ
ピタキシャル成長温度との関係を示すグラフであり、 第4図は固相エピタキシャル成長速度を固相エピタキシ
ャル成長温度(450°〜700℃)で測定した結果を
示すグラフであり、 第5図は従来例を説明するための断面図である。 1・・・シリコン(S i)基板、 2・・・非晶質GaAsji、 3−GaAs結晶層、
4・・・非晶質GaAs層、 4a・・・GaAs結晶
層、6・・・カーボンサセプタ、 7・・・加熱用コイル。
面図であり、 第2図は本実施例で使用したMOCVD装置の反応主要
部概略図を示し、 第3図にGaAs中のストレス(引張性応力)と固相エ
ピタキシャル成長温度との関係を示すグラフであり、 第4図は固相エピタキシャル成長速度を固相エピタキシ
ャル成長温度(450°〜700℃)で測定した結果を
示すグラフであり、 第5図は従来例を説明するための断面図である。 1・・・シリコン(S i)基板、 2・・・非晶質GaAsji、 3−GaAs結晶層、
4・・・非晶質GaAs層、 4a・・・GaAs結晶
層、6・・・カーボンサセプタ、 7・・・加熱用コイル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、シリコン基板(1)上にIII−V族化合物半導体を
ヘテロエピタキシャル成長させる方法において、 (イ)該シリコン基板(1)上に第1の非晶質III−V
族化合物半導体層(2)を形成する工程、(ロ)該非晶
質III−V族化合物半導体層(2)上にIII−V族化合物
半導体結晶層(3)を形成する工程、 (ハ)該III−V族化合物半導体結晶層(3)上に所定
の厚さに第2の非晶質III−V族化合物半導体層(4)
を形成する工程、 (ニ)該第2の非晶質III−V族化合物半導体層(4)
を前記III−V族化合物半導体結晶層形成温度以下の温
度で固相エピタキシャル成長させ該第2の非晶質III−
V族化合物半導体層(4)を単結晶層に変化せしめる工
程 を含んでなることを特徴とするヘテロエピタキシャル成
長方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63118224A JPH01289108A (ja) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | ヘテロエピタキシャル成長方法 |
US07/346,455 US5019529A (en) | 1988-05-17 | 1989-05-02 | Heteroepitaxial growth method |
DE68917021T DE68917021T2 (de) | 1988-05-17 | 1989-05-16 | Herstellung eines Halbleiterplättchens, das eine III-V-Gruppen-Halbleiterverbindungsschicht auf einem Siliziumsubstrat aufweist. |
EP89304953A EP0342937B1 (en) | 1988-05-17 | 1989-05-16 | Manufacturing a semiconductor wafer having a III-V group semiconductor compound layer on a silicon substrate |
KR1019890006558A KR920008121B1 (ko) | 1988-05-17 | 1989-05-17 | 헤테로 에피택셜 성장법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63118224A JPH01289108A (ja) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | ヘテロエピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01289108A true JPH01289108A (ja) | 1989-11-21 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63118224A Pending JPH01289108A (ja) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | ヘテロエピタキシャル成長方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
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EP (1) | EP0342937B1 (ja) |
JP (1) | JPH01289108A (ja) |
KR (1) | KR920008121B1 (ja) |
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US6447605B1 (en) * | 1999-11-17 | 2002-09-10 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Method for preparing heteroepitaxial thin film |
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US6477285B1 (en) | 2000-06-30 | 2002-11-05 | Motorola, Inc. | Integrated circuits with optical signal propagation |
US6501973B1 (en) | 2000-06-30 | 2002-12-31 | Motorola, Inc. | Apparatus and method for measuring selected physical condition of an animate subject |
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US6709989B2 (en) | 2001-06-21 | 2004-03-23 | Motorola, Inc. | Method for fabricating a semiconductor structure including a metal oxide interface with silicon |
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US6646293B2 (en) | 2001-07-18 | 2003-11-11 | Motorola, Inc. | Structure for fabricating high electron mobility transistors utilizing the formation of complaint substrates |
US6693298B2 (en) | 2001-07-20 | 2004-02-17 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating epitaxial semiconductor on insulator (SOI) structures and devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form same |
US6472694B1 (en) | 2001-07-23 | 2002-10-29 | Motorola, Inc. | Microprocessor structure having a compound semiconductor layer |
US20030016567A1 (en) * | 2001-07-23 | 2003-01-23 | Motorola, Inc. | Apparatus including a memory system that utilizes independently accessible arrays for transaction based on processing |
US6667196B2 (en) | 2001-07-25 | 2003-12-23 | Motorola, Inc. | Method for real-time monitoring and controlling perovskite oxide film growth and semiconductor structure formed using the method |
US6585424B2 (en) | 2001-07-25 | 2003-07-01 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating an electro-rheological lens |
US6639249B2 (en) | 2001-08-06 | 2003-10-28 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabrication for a solid-state lighting device |
US6589856B2 (en) | 2001-08-06 | 2003-07-08 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for controlling anti-phase domains in semiconductor structures and devices |
US6462360B1 (en) | 2001-08-06 | 2002-10-08 | Motorola, Inc. | Integrated gallium arsenide communications systems |
US6673667B2 (en) | 2001-08-15 | 2004-01-06 | Motorola, Inc. | Method for manufacturing a substantially integral monolithic apparatus including a plurality of semiconductor materials |
US9520394B1 (en) | 2015-05-21 | 2016-12-13 | International Business Machines Corporation | Contact structure and extension formation for III-V nFET |
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---|---|---|---|---|
JPS6012724A (ja) * | 1983-07-01 | 1985-01-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 化合物半導体の成長方法 |
US4632712A (en) * | 1983-09-12 | 1986-12-30 | Massachusetts Institute Of Technology | Reducing dislocations in semiconductors utilizing repeated thermal cycling during multistage epitaxial growth |
JPS60202952A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-14 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPS61189621A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-23 | Sharp Corp | 化合物半導体装置 |
GB8504726D0 (en) * | 1985-02-23 | 1985-03-27 | Standard Telephones Cables Ltd | Integrated circuits |
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JPS62291914A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-18 | Sharp Corp | 化合物半導体層の形成方法 |
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-
1988
- 1988-05-17 JP JP63118224A patent/JPH01289108A/ja active Pending
-
1989
- 1989-05-02 US US07/346,455 patent/US5019529A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-16 DE DE68917021T patent/DE68917021T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-16 EP EP89304953A patent/EP0342937B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-17 KR KR1019890006558A patent/KR920008121B1/ko not_active IP Right Cessation
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---|---|
EP0342937A1 (en) | 1989-11-23 |
US5019529A (en) | 1991-05-28 |
DE68917021T2 (de) | 1994-11-17 |
EP0342937B1 (en) | 1994-07-27 |
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KR900019143A (ko) | 1990-12-24 |
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