JPH03171617A - シリコン基板上への３―５族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 - Google Patents
シリコン基板上への３―５族化合物半導体のエピタキシャル成長方法Info
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- JPH03171617A JPH03171617A JP31102289A JP31102289A JPH03171617A JP H03171617 A JPH03171617 A JP H03171617A JP 31102289 A JP31102289 A JP 31102289A JP 31102289 A JP31102289 A JP 31102289A JP H03171617 A JPH03171617 A JP H03171617A
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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〕
シリコン基板上のｉｌｌ−Ｖ族化合物半導体のエピタキ
シャル成長方法に関する． 〔従来の技術〕 シリコン単結晶基板上に砒化ガリウム等の■−■族化合
物半導体層を戒長させる際に、表面清浄化が困難である
こと、大きな格子定数差を有すること、シリコンが共有
結合性結晶であるのに対し１ｌ１−Ｖ族化合物半導体が
分極性結晶であること等の問題がある。これらの問題の
ためシリコン基板上に戊長じた化合物半導体層は１０８
ｃｍ−’程度の高い転位密度を有しデバイス作製に充分
な品質を化、歪超格子層からなるバッファ層、基板方位
の傾斜等の方法がある。これらの手法を用いたシリコン
基板上への化合物半導体層のエピタキシャル或長の例が
応用電子物性分科会研究報告（同報告書、ＮＩＬ４２４
，ｐ．１２）に報告されている。この従来例ではシリコ
ン単結晶基板上にＩｎＰ単結晶層を成長させており、エ
ッチピット密度として１０７ｃｍ−３が得られている。
シャル成長方法に関する． 〔従来の技術〕 シリコン単結晶基板上に砒化ガリウム等の■−■族化合
物半導体層を戒長させる際に、表面清浄化が困難である
こと、大きな格子定数差を有すること、シリコンが共有
結合性結晶であるのに対し１ｌ１−Ｖ族化合物半導体が
分極性結晶であること等の問題がある。これらの問題の
ためシリコン基板上に戊長じた化合物半導体層は１０８
ｃｍ−’程度の高い転位密度を有しデバイス作製に充分
な品質を化、歪超格子層からなるバッファ層、基板方位
の傾斜等の方法がある。これらの手法を用いたシリコン
基板上への化合物半導体層のエピタキシャル或長の例が
応用電子物性分科会研究報告（同報告書、ＮＩＬ４２４
，ｐ．１２）に報告されている。この従来例ではシリコ
ン単結晶基板上にＩｎＰ単結晶層を成長させており、エ
ッチピット密度として１０７ｃｍ−３が得られている。
しかしながら、転位に比較的敏感なデバイスである半導
体レーザや発光ダイオードではエッチビット密度を１
０ ５ ＣＩ−３以下に抑える必要があるため、従来の
成長法による結晶品質では発光素子への応用が困難であ
った。
体レーザや発光ダイオードではエッチビット密度を１
０ ５ ＣＩ−３以下に抑える必要があるため、従来の
成長法による結晶品質では発光素子への応用が困難であ
った。
本発明は、シリコン単結晶基板上に転位の少ない化合物
半導体層をエピタキシャル成長させることを目的とする
。
半導体層をエピタキシャル成長させることを目的とする
。
本発明のエピタキシャル或長方法は、シリコン単結晶表
面を一部露出した絶縁膜屑をシリコン単結晶基板上に形
成する第１の工程と、前記基板表面にＩ［−Ｖ族化合物
半導体層を、前記絶縁膜層を選択戒長マスクとしてエピ
タキシャル或長させる第２の工程とからなることを特徴
とする楕或とした． 〔作用〕 本発明によるシリコン基板上への■−Ｖ族化合物半導体
のエピタキシャル成長方法では、第１の工程で形或した
、シリコン単結晶表面を一部露出した絶縁Ｍ層を選択成
長マスクとして用い、第２の工程で化合物半導体層を選
択的にエピタキシャル戒長させる。この結果、デバイス
形成に必要な領域にのみ化合物半導体層を形成すること
になり、従来基板全面にエピタキシャル成長させた場合
に比べ著しく基板表面における化合物半導体層の表面積
の割合が低減できる。その結果、第１に、シリコン基板
と化合物半導体層との熱膨張率の違いによって成長温度
から室温までに下げる間に発生する歪及び転位が著しく
低減される。これは、この転位の原因となる歪の大きさ
がシリコン基板と化合物半導体層との界面の面積に依存
するためである。第２の格子定数差に起因する歪が緩Ｉ
ＪＳ て微少な領域では変化し易いためである。
面を一部露出した絶縁膜屑をシリコン単結晶基板上に形
成する第１の工程と、前記基板表面にＩ［−Ｖ族化合物
半導体層を、前記絶縁膜層を選択戒長マスクとしてエピ
タキシャル或長させる第２の工程とからなることを特徴
とする楕或とした． 〔作用〕 本発明によるシリコン基板上への■−Ｖ族化合物半導体
のエピタキシャル成長方法では、第１の工程で形或した
、シリコン単結晶表面を一部露出した絶縁Ｍ層を選択成
長マスクとして用い、第２の工程で化合物半導体層を選
択的にエピタキシャル戒長させる。この結果、デバイス
形成に必要な領域にのみ化合物半導体層を形成すること
になり、従来基板全面にエピタキシャル成長させた場合
に比べ著しく基板表面における化合物半導体層の表面積
の割合が低減できる。その結果、第１に、シリコン基板
と化合物半導体層との熱膨張率の違いによって成長温度
から室温までに下げる間に発生する歪及び転位が著しく
低減される。これは、この転位の原因となる歪の大きさ
がシリコン基板と化合物半導体層との界面の面積に依存
するためである。第２の格子定数差に起因する歪が緩Ｉ
ＪＳ て微少な領域では変化し易いためである。
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の実施例を説明する工程図であ？．本実
施例ではシリコン単結晶基板上に燐化インジウム単結晶
層をエピタキシャル成長させる場合について説明する。
施例ではシリコン単結晶基板上に燐化インジウム単結晶
層をエピタキシャル成長させる場合について説明する。
まず第１の工程として＜１１０＞方向に２゜傾けた（１
００）面を表面とするシリコン単結晶基板１の上に熱Ｃ
ＶＤ法により厚さ２００ｎｍのＳｉＯ■絶縁膜Ｎ２を積
層したのち、通常のフォトリソグラフィーと化学エッチ
ングの手法によりｌＯμｍＸ１０μｍの窓状に露出させ
たシリコン単結晶表面３を３００μｍ Ｘ ３．０ ０
μｍに１個の割合で形戒した（第ｌ図（ａ））．つぎに
第２の工程としてＳｉ０２絶縁膜層２を選択成長マスク
として用い、Ｓ ｉ０２絶縁膜層２の開口部底部に露出
しているシリコン単結晶表面３に選択的に砒化ガリウム
バッファ層４と燐化インジウム層５を順次エピタキシャ
ル戒長させた（第１図（ｂ））． 本実施例では選択成長特性を有するエピタキシャル成長
方法としてケミカルビームエピタキシャル或長法を用い
た。■族材料にはトリエチルカリウム（略称ＴＥＧ，分
子式（Ｃ２Ｈｑ）ｓＧａ）、およびトリエチルインジウ
ム（略称ＴＥ Ｉ ，分子式（Ｃ２１１，）３１ｎ）を
用い、Ｖ族材料にはアルシン（分子弐＾ｓｌｌ３）及び
ホスフィン（分子式ＰＲ， ）を用い、これらのガスを
高真空中で成長温度に加熱保持されたシリコン単結晶基
板１に照射してエピタキシャル成長させた。砒化ガリウ
ムバッファ層４の成長にはトリエチルガリウムとアルシ
ンを、また、燐化インジウム層５の成長にはトリエチル
インジウムとホスフィンをそ゛れぞれ用いた。転位低減
のための一般的な手法である、高温（１０００℃）での
表面清浄化、砒化ガリウムバッファ層もしくは歪超格子
バッファ層を用いた。
００）面を表面とするシリコン単結晶基板１の上に熱Ｃ
ＶＤ法により厚さ２００ｎｍのＳｉＯ■絶縁膜Ｎ２を積
層したのち、通常のフォトリソグラフィーと化学エッチ
ングの手法によりｌＯμｍＸ１０μｍの窓状に露出させ
たシリコン単結晶表面３を３００μｍ Ｘ ３．０ ０
μｍに１個の割合で形戒した（第ｌ図（ａ））．つぎに
第２の工程としてＳｉ０２絶縁膜層２を選択成長マスク
として用い、Ｓ ｉ０２絶縁膜層２の開口部底部に露出
しているシリコン単結晶表面３に選択的に砒化ガリウム
バッファ層４と燐化インジウム層５を順次エピタキシャ
ル戒長させた（第１図（ｂ））． 本実施例では選択成長特性を有するエピタキシャル成長
方法としてケミカルビームエピタキシャル或長法を用い
た。■族材料にはトリエチルカリウム（略称ＴＥＧ，分
子式（Ｃ２Ｈｑ）ｓＧａ）、およびトリエチルインジウ
ム（略称ＴＥ Ｉ ，分子式（Ｃ２１１，）３１ｎ）を
用い、Ｖ族材料にはアルシン（分子弐＾ｓｌｌ３）及び
ホスフィン（分子式ＰＲ， ）を用い、これらのガスを
高真空中で成長温度に加熱保持されたシリコン単結晶基
板１に照射してエピタキシャル成長させた。砒化ガリウ
ムバッファ層４の成長にはトリエチルガリウムとアルシ
ンを、また、燐化インジウム層５の成長にはトリエチル
インジウムとホスフィンをそ゛れぞれ用いた。転位低減
のための一般的な手法である、高温（１０００℃）での
表面清浄化、砒化ガリウムバッファ層もしくは歪超格子
バッファ層を用いた。
こうして形成した燐化インジウム層５は或長面積及び表
面積が１０μｍＸ１０μｍ及び０．１％程度と非常に小
さいため転位密度は１０’ｃｍ−’以下に低減できる。
面積が１０μｍＸ１０μｍ及び０．１％程度と非常に小
さいため転位密度は１０’ｃｍ−’以下に低減できる。
従って、転位に比較的敏感なデバイスである半導体レー
ザや発光ダイオード等の発光素子への応用が可能となる
。
ザや発光ダイオード等の発光素子への応用が可能となる
。
上記実施例では燐化インジウム層を戒長させたパ゛砒化
ガリウム等、他のｌｌ［−Ｖ族化合物半導体層の場合に
おいても同様の効果が得られる．上記実施例では選択戒
長特性を有する成長方法としてケミカルビームエピタキ
シャル或長法を用いたが、ハイドライド気相成長法等、
選択成長特性を有する他の成長方法を用いてもよい。
ガリウム等、他のｌｌ［−Ｖ族化合物半導体層の場合に
おいても同様の効果が得られる．上記実施例では選択戒
長特性を有する成長方法としてケミカルビームエピタキ
シャル或長法を用いたが、ハイドライド気相成長法等、
選択成長特性を有する他の成長方法を用いてもよい。
本発明によれば、シリコン単結晶基板との熱膨張係数差
、格子不整による転位が微小領域への選択或長によって
低減されるために、従来技術に比べ結晶性が向上する。
、格子不整による転位が微小領域への選択或長によって
低減されるために、従来技術に比べ結晶性が向上する。
第１図は本発明の一実施例を説明する工程図である。
１・・・シリコン単結晶基板、２・・・Ｓｉ０２絶縁膜
層、３・・・シリコン単結晶表面、４・・・砒化ガリウ
ムバッファ層、５・・・燐化インジウム層。
層、３・・・シリコン単結晶表面、４・・・砒化ガリウ
ムバッファ層、５・・・燐化インジウム層。
Claims (1)
- シリコン単結晶表面を一部露出した絶縁膜層をシリコン
単結晶基板上に形成する第１の工程と、前記基板表面に
III−Ｖ族化合物半導体層を、前記絶縁膜層を選択成長
マスクとしてエピタキシャル成長させる第２の工程とか
らなるシリコン単結晶基板上への化合物半導体層の成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31102289A JPH03171617A (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | シリコン基板上への３―５族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31102289A JPH03171617A (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | シリコン基板上への３―５族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03171617A true JPH03171617A (ja) | 1991-07-25 |
Family
ID=18012177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31102289A Pending JPH03171617A (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | シリコン基板上への３―５族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03171617A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6806202B2 (en) | 2002-12-03 | 2004-10-19 | Motorola, Inc. | Method of removing silicon oxide from a surface of a substrate |
-
1989
- 1989-11-29 JP JP31102289A patent/JPH03171617A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6806202B2 (en) | 2002-12-03 | 2004-10-19 | Motorola, Inc. | Method of removing silicon oxide from a surface of a substrate |
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