JPH03188620A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH03188620A JPH03188620A JP32605989A JP32605989A JPH03188620A JP H03188620 A JPH03188620 A JP H03188620A JP 32605989 A JP32605989 A JP 32605989A JP 32605989 A JP32605989 A JP 32605989A JP H03188620 A JPH03188620 A JP H03188620A
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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〕
基板と格子定数を異にするエビタキンヤル成長化合物半
導体結晶層をもつ半導体装置及びその製造方法に関し、 従来のバッファ層又は中間層を用いる技術の欠点を解消
することを目的とし、 ８１半導体基板の上にＧａ膜とＰ膜とを交互に積層して
ＧａＰハソファ層を形成し、該ＧａＰハンファ層の上に
Ａｌｆｉを組成として含む中間層を形成し、該中間層の
上にＧａＡｓ又はＩｎＰ或いはそれらと格子定数が等し
い化合物半導体結晶からなる動作層を形成するよう構成
する。
導体結晶層をもつ半導体装置及びその製造方法に関し、 従来のバッファ層又は中間層を用いる技術の欠点を解消
することを目的とし、 ８１半導体基板の上にＧａ膜とＰ膜とを交互に積層して
ＧａＰハソファ層を形成し、該ＧａＰハンファ層の上に
Ａｌｆｉを組成として含む中間層を形成し、該中間層の
上にＧａＡｓ又はＩｎＰ或いはそれらと格子定数が等し
い化合物半導体結晶からなる動作層を形成するよう構成
する。
［産業上の利用分野］
本発明は、基板と格子定数を異にするエビタキソヤル成
長化合物半導体結晶層をもつ半導体装置及びその製造方
法に関する。
長化合物半導体結晶層をもつ半導体装置及びその製造方
法に関する。
超高速コンピュータや光通信技術の発達に伴って、Ｃｙ
ａＡｓを始めとする■−■族化合物半導体を用いた半導
体装置の集積度向上或いは量産性向上が希求されている
。この為、口径の大きさ、強度、価格などの面で優れた
特徴をもつＳｉを基板とし、その上に高速動作や光機能
などの利点をもつＧａＡｓ層を成長させた、所謂、Ｇａ
ＡｓオンＳｉからなる半導体ウェハについての開発が盛
んである。
ａＡｓを始めとする■−■族化合物半導体を用いた半導
体装置の集積度向上或いは量産性向上が希求されている
。この為、口径の大きさ、強度、価格などの面で優れた
特徴をもつＳｉを基板とし、その上に高速動作や光機能
などの利点をもつＧａＡｓ層を成長させた、所謂、Ｇａ
ＡｓオンＳｉからなる半導体ウェハについての開発が盛
んである。
然しながら、ＧａＡｓはＳｉに比較すると格子定数が４
〔％］大きいこと、また、Ｓｉのような極性がないノン
ポーラ（ｎｏｎｐｏｌａｒ）結晶にＧａＡｓのような極
性があるポーラ（ｐｏｌａｒ）結晶を一体化させるのは
困難であり、エピタキシャル成長させたＧａＡｓなど化
合物半導体結晶層中己こ高密度の転位や欠陥が発生した
り、表面の平坦性が悪くなる。
〔％］大きいこと、また、Ｓｉのような極性がないノン
ポーラ（ｎｏｎｐｏｌａｒ）結晶にＧａＡｓのような極
性があるポーラ（ｐｏｌａｒ）結晶を一体化させるのは
困難であり、エピタキシャル成長させたＧａＡｓなど化
合物半導体結晶層中己こ高密度の転位や欠陥が発生した
り、表面の平坦性が悪くなる。
そこで、ＣａＡｓオンＳｉ或いは光集積回路用の結晶材
料として期待されているｌｎＰオンＳｉからなる半導体
ウェハを実用に供する乙こは、既存のＧａＡｓバルク結
晶或いはＩｎＰバルク結晶と同程度に転位が少なく、且
つ、表面が平坦となる結晶成長技術の実現が必要である
。
料として期待されているｌｎＰオンＳｉからなる半導体
ウェハを実用に供する乙こは、既存のＧａＡｓバルク結
晶或いはＩｎＰバルク結晶と同程度に転位が少なく、且
つ、表面が平坦となる結晶成長技術の実現が必要である
。
一般に、Ｓｉ基板上にＧａＡｓ層をエピタキシャル成長
させる技術は、基本的に二つに分けることができる。
させる技術は、基本的に二つに分けることができる。
第３図は従来の基本的技術の一つを説明する為の半導体
ウェハの要部切断側面図を表している。
ウェハの要部切断側面図を表している。
図に於いて、
ｌはＳｉ半導体基板、
２は当初はアモルファスであったＧａＡｓ層、３はＧａ
Ａｓ動作層 をそれぞれ示している。
Ａｓ動作層 をそれぞれ示している。
この半導体装置を製造するには、Ｓｉ半導体基板１上に
低温、例えば４５０（’Ｃ）で厚さ例えば１０（ｎｍ：
１程度の薄いＧａＡｓアモルファス層を形成し、次に、
高温、例えば６５０（’Ｃ）の熱処理を行ってＣａＡｓ
アモルファス層を単結晶化してＧａＡｓ層２となし、次
に、ＧａＡｓ動作層３を形成する、所謂、「二段階成長
」と呼ばれる技法を採る。
低温、例えば４５０（’Ｃ）で厚さ例えば１０（ｎｍ：
１程度の薄いＧａＡｓアモルファス層を形成し、次に、
高温、例えば６５０（’Ｃ）の熱処理を行ってＣａＡｓ
アモルファス層を単結晶化してＧａＡｓ層２となし、次
に、ＧａＡｓ動作層３を形成する、所謂、「二段階成長
」と呼ばれる技法を採る。
第４図は従来の基本的技術のもう一つを説明する為の半
導体ウェハの要部切断側面図を表し、第３図に於いて用
いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持
つものとする。
導体ウェハの要部切断側面図を表し、第３図に於いて用
いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持
つものとする。
図に於いて、
４はＧａＰバッファ層、
５はＧａＡｓＰ中間層
をそれぞれ示している。
本例の半導体装置を製造するには、Ｓｉ半導体基板１上
に格子定数が略等しいＧａＰバッファ層４を成長させて
からＧａＡｓＰ中間Ｎ５を介してＧａＡｓ動作層３を形
成するものである。
に格子定数が略等しいＧａＰバッファ層４を成長させて
からＧａＡｓＰ中間Ｎ５を介してＧａＡｓ動作層３を形
成するものである。
ここでＧａＡｓＰ中間層５は、ＧａＰバッファ層４の上
に格子定数を異にするＧａＡｓ動作層３を直接に成長さ
せると三次元的な島状成長が起こったり、或いは、高密
度の転位が発生するので、それを防止する為に用いてい
る。
に格子定数を異にするＧａＡｓ動作層３を直接に成長さ
せると三次元的な島状成長が起こったり、或いは、高密
度の転位が発生するので、それを防止する為に用いてい
る。
第３図について説明した従来の技術では、ポーラ・ノン
ポーラの不整合と格子不整合とを一挙に解決しようとす
るものであるが、第４図について説明した従来の技術で
は、先ず、ポーラ・ノンポーラの不整合を解消してから
、格子不整合を解消しようとする点で、比較的、無理が
ない手段といえる。然しなから、第４図について説明し
た従来の技術に於いて、ＧａＰバッファ層４を成長させ
るには、分子線エピタキシャル成長（ｍｏ Ｉ ｅ ｃ
ｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法
を適用することが困難であり、有機金属化学気相堆ｖｉ
（ｍｅｃａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｕｒ ｄｅｐｏｓｉｊ、ｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ
）法に依存せざるを得す、その場合も９００（’Ｃ）の
高温でないと成長が行なわれない為、界面に大きな乱れ
を生ずる旨の問題がある。
ポーラの不整合と格子不整合とを一挙に解決しようとす
るものであるが、第４図について説明した従来の技術で
は、先ず、ポーラ・ノンポーラの不整合を解消してから
、格子不整合を解消しようとする点で、比較的、無理が
ない手段といえる。然しなから、第４図について説明し
た従来の技術に於いて、ＧａＰバッファ層４を成長させ
るには、分子線エピタキシャル成長（ｍｏ Ｉ ｅ ｃ
ｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法
を適用することが困難であり、有機金属化学気相堆ｖｉ
（ｍｅｃａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｕｒ ｄｅｐｏｓｉｊ、ｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ
）法に依存せざるを得す、その場合も９００（’Ｃ）の
高温でないと成長が行なわれない為、界面に大きな乱れ
を生ずる旨の問題がある。
この界面の乱れは、転位の低減を妨げるばがりが、成長
層表面のモホロジ（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）を悪化させ
る原因になる。また、ＧａＰバッファ層４からＧａＡｓ
動作層３へと格子定数を徐々に変える目的でＧａＡｓＰ
中間層５を介挿しているので成長層全体が不必要に厚い
ものとなってしまう。
層表面のモホロジ（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）を悪化させ
る原因になる。また、ＧａＰバッファ層４からＧａＡｓ
動作層３へと格子定数を徐々に変える目的でＧａＡｓＰ
中間層５を介挿しているので成長層全体が不必要に厚い
ものとなってしまう。
前記したようなことから、現在、多少の問題はあるが、
第３図について説明した技術が多用されている。
第３図について説明した技術が多用されている。
本発明は、第４図について説明した技術、即ち、バッフ
ァ層及び中間層を用いる技術の欠点を解消しようとする
。
ァ層及び中間層を用いる技術の欠点を解消しようとする
。
本発明に依る半導体装置及びその製造方法に於いては、
Ｓｉ半導体基板（例えばＳｉ半導体基板上）上にＧａ膜
とＰ膜とを交互に積層して形成されたＧａＰバッファ層
（例えばＧａＰバッファ層７）と、該ｃｒａＰバッファ
層上に形成され、１１を組成として含む中間層（例えば
Ａ／！Ａｓ中間層８）と、該中間層上に形成されＧａＡ
ｓ或いはそれと格子定数が等しい化合物半導体結晶から
なる動作層（例えばＧａＡｓ動作層３）とを備えてなる
が、或いは、Ｓｉ半導体基板とＧａＰバッファ層との間
にＡｌ、Ａｓ、Ｇａ、Ｐなど界面の原子配列を揃えるの
に有効な単一原子層（例えば単一原子層６）を介在させ
てなるか、或いは、Ｓｉ半導体基板上にＧａ膜の成長原
料（例えばＴＭＯなど）とＰ膜の成長原料（例えばＰＨ
３など）とを時間をずらせて交互に供給して（例えばＡ
ＬＥ法の実施）ＧａＰバッファ層を成長させる工程と、
次いで、酸ＧａＰバッファ層上にＡｌＡｓ或いはＡｌＧ
ａＡｓなどＡｌｆｉを組成として含む中間層を成長させ
る工程と、次いで、該中間層上にＧａＡｓ或いはそれと
格子定数が等しい化合物半導体結晶（例えばＡｌＧａＡ
ｓなど）からなる動作層を成長させる工程とを含んでな
るか、或いは、Ｓｉ半導体基板上にＧａＰバッファ層を
成長させる前の段階でＡｌ膜、Ａｓ膜、Ｇａ膜、Ｐ膜な
ど界面の原子配列を揃えるのに有効な膜の成長原料（例
えばＴＭＡ、Ａｓ Ｈｘ 、ＴＭＧ、ＰＨ：ｌなど）を
供給して単一原子層を成長させる工程が介挿されてなる
か、或いは、ＧａＰバッファ層の上にＡｊ２Ａｓ或いは
Ａ１ＧａＡｓなどＡｌを組成として含む中間層を成長さ
せる工程に於いて、Ａｌを含有する成長原料（例えばＴ
ＭＡなど）及び他の物質を含有する成長原料（例えばＡ
ｓＨ，或いはＴＭＧなど）を時間をずらせて交互に供給
する。
Ｓｉ半導体基板（例えばＳｉ半導体基板上）上にＧａ膜
とＰ膜とを交互に積層して形成されたＧａＰバッファ層
（例えばＧａＰバッファ層７）と、該ｃｒａＰバッファ
層上に形成され、１１を組成として含む中間層（例えば
Ａ／！Ａｓ中間層８）と、該中間層上に形成されＧａＡ
ｓ或いはそれと格子定数が等しい化合物半導体結晶から
なる動作層（例えばＧａＡｓ動作層３）とを備えてなる
が、或いは、Ｓｉ半導体基板とＧａＰバッファ層との間
にＡｌ、Ａｓ、Ｇａ、Ｐなど界面の原子配列を揃えるの
に有効な単一原子層（例えば単一原子層６）を介在させ
てなるか、或いは、Ｓｉ半導体基板上にＧａ膜の成長原
料（例えばＴＭＯなど）とＰ膜の成長原料（例えばＰＨ
３など）とを時間をずらせて交互に供給して（例えばＡ
ＬＥ法の実施）ＧａＰバッファ層を成長させる工程と、
次いで、酸ＧａＰバッファ層上にＡｌＡｓ或いはＡｌＧ
ａＡｓなどＡｌｆｉを組成として含む中間層を成長させ
る工程と、次いで、該中間層上にＧａＡｓ或いはそれと
格子定数が等しい化合物半導体結晶（例えばＡｌＧａＡ
ｓなど）からなる動作層を成長させる工程とを含んでな
るか、或いは、Ｓｉ半導体基板上にＧａＰバッファ層を
成長させる前の段階でＡｌ膜、Ａｓ膜、Ｇａ膜、Ｐ膜な
ど界面の原子配列を揃えるのに有効な膜の成長原料（例
えばＴＭＡ、Ａｓ Ｈｘ 、ＴＭＧ、ＰＨ：ｌなど）を
供給して単一原子層を成長させる工程が介挿されてなる
か、或いは、ＧａＰバッファ層の上にＡｊ２Ａｓ或いは
Ａ１ＧａＡｓなどＡｌを組成として含む中間層を成長さ
せる工程に於いて、Ａｌを含有する成長原料（例えばＴ
ＭＡなど）及び他の物質を含有する成長原料（例えばＡ
ｓＨ，或いはＴＭＧなど）を時間をずらせて交互に供給
する。
前記手段を採ることに依り、従来の技術に比較して温か
に低温でＧａＰバッファ層を形成することができ、その
上に格子定数が異なるＧａＡｓなどの動作層を二次元的
、即ち、平坦に形成することが可能となり、また、ｌｅ
を組成に含む中間層は薄くて済むので、積層された半導
体層全体の厚さが不必要に厚くなる虞もないことから、
品質が良好なＧａＡｓ或いはＩｎＰなど化合物半導体結
晶からなるエピタキシャル成長層をもつＳｉ半導体を基
板とする半導体ウェハを容易に得ることができ、化合物
半導体ウェハの大口径化、強度の向上、コスト低下が実
現され、その結果、特性良好な化合物半導体装置を安価
に供給することができる。
に低温でＧａＰバッファ層を形成することができ、その
上に格子定数が異なるＧａＡｓなどの動作層を二次元的
、即ち、平坦に形成することが可能となり、また、ｌｅ
を組成に含む中間層は薄くて済むので、積層された半導
体層全体の厚さが不必要に厚くなる虞もないことから、
品質が良好なＧａＡｓ或いはＩｎＰなど化合物半導体結
晶からなるエピタキシャル成長層をもつＳｉ半導体を基
板とする半導体ウェハを容易に得ることができ、化合物
半導体ウェハの大口径化、強度の向上、コスト低下が実
現され、その結果、特性良好な化合物半導体装置を安価
に供給することができる。
第１図は本発明一実施例を説明する為の半導体ウェハの
要部切断側面図を表し、第３図及び第４図に於いて用い
た記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つ
ものとする。
要部切断側面図を表し、第３図及び第４図に於いて用い
た記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つ
ものとする。
図に於いて、６は単一原子層、７はＣ，ａＰバッファ層
、８はＡｌＡｓ中間層をそれぞれ示している。
、８はＡｌＡｓ中間層をそれぞれ示している。
本実施例では、Ｓｉ半導体基板１上にＧａＰバッファ層
７を形成する為、その間に単一原子層６を介挿するもの
であり、この場合の単一原子としては、Ｇａ Ａｓ、
Ａ／！、Ｐのうちから一つを選択するものとし、また、
ＧａＰバッファ層７は一原子層ずつ成長させるものとす
る。尚、この単一原子層６は本発明にとって必須のもの
ではない。
７を形成する為、その間に単一原子層６を介挿するもの
であり、この場合の単一原子としては、Ｇａ Ａｓ、
Ａ／！、Ｐのうちから一つを選択するものとし、また、
ＧａＰバッファ層７は一原子層ずつ成長させるものとす
る。尚、この単一原子層６は本発明にとって必須のもの
ではない。
ここで、Ｓｉ半導体基板１上に結晶性が良好なＧａＡｓ
動作層３を成長させる為の三つの重要な因子について説
明する。
動作層３を成長させる為の三つの重要な因子について説
明する。
（１）ＧａＰバッファ層７を成長させる場合、成長原料
であるトリメチルガリウム（ＴＭＧ：（ＣＨ３）ｚＧａ
）とフォスフイン（ＰＨ３）は、ＭＯＣＶＤ法の場合の
ように同時に供給することはせずに、時間をずらせて交
互に供給し、所謂、原子層エピタキシ（ａｔｏｍｉｃ
１ａｙｅｒ ｅｐｉｔａｘｙ：ＡＬＥ）法を実施し
、これに依って成長温度を５００（’Ｃ）以下に低下さ
せる。
であるトリメチルガリウム（ＴＭＧ：（ＣＨ３）ｚＧａ
）とフォスフイン（ＰＨ３）は、ＭＯＣＶＤ法の場合の
ように同時に供給することはせずに、時間をずらせて交
互に供給し、所謂、原子層エピタキシ（ａｔｏｍｉｃ
１ａｙｅｒ ｅｐｉｔａｘｙ：ＡＬＥ）法を実施し
、これに依って成長温度を５００（’Ｃ）以下に低下さ
せる。
（２）最初に供給するガスを前記したＴＭＧ及びＰＨ１
の他にトリメチルアルミニウム（Ｔ、ＭＡ：（ＣＨ：＋
）ｚＡり、アルシン（ＡｓＨ３）の中から適宜選択して
供給することに依って、界面に於ける原子配列を揃え、
ＧａＰバッファ層７を成長させ易くする。尚、原子配列
を揃えるには、Ａｓが最も好ましい。
の他にトリメチルアルミニウム（Ｔ、ＭＡ：（ＣＨ：＋
）ｚＡり、アルシン（ＡｓＨ３）の中から適宜選択して
供給することに依って、界面に於ける原子配列を揃え、
ＧａＰバッファ層７を成長させ易くする。尚、原子配列
を揃えるには、Ａｓが最も好ましい。
（３）ＧａＡｓＰ中間層５の上にＧａＡｓ動作層３を直
接に成長させるのではなくＡＩ！、ＡＳ中間層８を介在
させることに依り、ＧａＰバッファ層７とＧａＡｓ動作
層３との間の４〔％）の格子不整合に起因する三次元的
な島状成長を防止する。尚、この場合、ＡｌＡｓに限ら
ず、／ｌを組成に含むと、結晶の柔軟性が増加するので
転位の発生や島状成長を防ぐことができる。
接に成長させるのではなくＡＩ！、ＡＳ中間層８を介在
させることに依り、ＧａＰバッファ層７とＧａＡｓ動作
層３との間の４〔％）の格子不整合に起因する三次元的
な島状成長を防止する。尚、この場合、ＡｌＡｓに限ら
ず、／ｌを組成に含むと、結晶の柔軟性が増加するので
転位の発生や島状成長を防ぐことができる。
第２図は第１図に見られる半導体ウェハを得る為に諸半
導体層を成長させる場合について解説する為の線図であ
り、縦軸に温度を、そして、横軸に時間をそれぞれ採っ
てあり、以下、この図を随時参照しつつ説明する。
導体層を成長させる場合について解説する為の線図であ
り、縦軸に温度を、そして、横軸に時間をそれぞれ採っ
てあり、以下、この図を随時参照しつつ説明する。
（１） （０１１）方向に３°オフした（１００）面
をもったＳｉ半導体基板１を反応装置中にセットし、温
度を１０００〔°Ｃ〕、そして、時間を２０〔分〕とし
て熱処理することに依って表面のクリーニングを行なう
。
をもったＳｉ半導体基板１を反応装置中にセットし、温
度を１０００〔°Ｃ〕、そして、時間を２０〔分〕とし
て熱処理することに依って表面のクリーニングを行なう
。
（２）Ｓｉ半導体基板ｌの温度を５００（”Ｃ）に低下
させ、次いで、ＡＬＥ法を適用することに依って、 ソース・ガス： ＴＭＡ キャリヤ・ガス：Ｈ２ 反応装置内圧カニ２０［Ｔｏｒｒ］ ガス流量：２（ＳＬＭ） なる条件で、単一原子層６を形成する。
させ、次いで、ＡＬＥ法を適用することに依って、 ソース・ガス： ＴＭＡ キャリヤ・ガス：Ｈ２ 反応装置内圧カニ２０［Ｔｏｒｒ］ ガス流量：２（ＳＬＭ） なる条件で、単一原子層６を形成する。
（３）同じ＜ＡＬＥ法を適用することに依り、ＴＭＧと
ＰＨ，とを時間をずらせて交互に供給し、ＧａＰバッフ
ァ層７を形成する。
ＰＨ，とを時間をずらせて交互に供給し、ＧａＰバッフ
ァ層７を形成する。
この場合の原料ガスの供給量は、Ｓｉ半導体基板ｌ上で
ＧａＰがＡＬＥ成長の１サイクル当たり１分子層が成長
する条件に設定する。
ＧａＰがＡＬＥ成長の１サイクル当たり１分子層が成長
する条件に設定する。
このＡＬＥ成長を３０サイクル、即ち、３０層（約８
（ｎｍ））行なってから、次の工程に移行する。
（ｎｍ））行なってから、次の工程に移行する。
（４）引き続き、ＡＬＥ法を適用することに依り、ＴＭ
ＡとＡＳＨ，とを時間をずらせて交互に供給し、Ａｌｆ
ｉＡｓ中間層８を形成する。
ＡとＡＳＨ，とを時間をずらせて交互に供給し、Ａｌｆ
ｉＡｓ中間層８を形成する。
この場合の原料ガスの供給量は、Ｓｉ半導体基板１上で
ＡＬＥ成長の１サイクル当たり２分子層が成長する条件
に設定する。この理由は、ＡｌｆｉＡｓが最も安定にＡ
ＬＥ成長するのが２分子層／サイクルであることに依る
。
ＡＬＥ成長の１サイクル当たり２分子層が成長する条件
に設定する。この理由は、ＡｌｆｉＡｓが最も安定にＡ
ＬＥ成長するのが２分子層／サイクルであることに依る
。
このＡＬＥ成長を３０サイクル、即ち、６０層（約１８
（ｎｍ））行なってから、次の工程に移行する。
（ｎｍ））行なってから、次の工程に移行する。
（５） 引き続き、ＡＬＥ法を適用することに依り、
ＴＭＧとＡｓＨ，とを時間をずらせて交互に供給し、Ｃ
＋ａＡｓ動作層３を形成する。
ＴＭＧとＡｓＨ，とを時間をずらせて交互に供給し、Ｃ
＋ａＡｓ動作層３を形成する。
このＧａＡｓ動作層３の厚さは用途に依って異なるが、
約３〔μｍ〕が標準である。
約３〔μｍ〕が標準である。
（６） この後、通常の技法を通用することに依り、
ＭＥＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃＬ
ｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ）からなるＳＲＡＭ （ｓ ｔ ａｔｉｃ
ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ
）を作り込んだ。
ＭＥＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃＬ
ｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ）からなるＳＲＡＭ （ｓ ｔ ａｔｉｃ
ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ
）を作り込んだ。
本発明では、前記実施例の他に、多くの改変を行なうこ
とができ、例えば、ＧａＡｓ動作層３はＡＬＥ法以外に
ＭＯＣＶＤ法を適用して成長させることもでき、その場
合の条件としては、反応装置：ＡＬＥの場合と同し 基板温度：６００Ｃ’ｃ） ソース・ガス： ＴＭＧ及びＡｓＨｉ キャリヤ・ガス：Ｈ２ 反応装置内圧カニ２０ＣＴｏｒｒ） ガスンＡ量：２［ＳＬＭ） ■−■比：４０ として良い。
とができ、例えば、ＧａＡｓ動作層３はＡＬＥ法以外に
ＭＯＣＶＤ法を適用して成長させることもでき、その場
合の条件としては、反応装置：ＡＬＥの場合と同し 基板温度：６００Ｃ’ｃ） ソース・ガス： ＴＭＧ及びＡｓＨｉ キャリヤ・ガス：Ｈ２ 反応装置内圧カニ２０ＣＴｏｒｒ） ガスンＡ量：２［ＳＬＭ） ■−■比：４０ として良い。
また、ＡｌＡｓ中間層８に代え、Ａｌｉを組成として含
む、例えばＡｌＧａＡｓ結晶層などを用いても良い。更
にまた、動作層３の材料としては、ＧａＡｓに限ること
なく、ＧａＡｓと格子定数が等しい、例えば、Ａｌｆｉ
ＧａＡｓ、或いは、これ等の組み合わせでも良い。斯か
る組み合わせに依って、Ｓｉ半導体基板を用いた高電子
移動度トランジスタ（ｈｉｇｈ ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＨＥＭ
Ｔ）或いは半導体レーザなどを製造することが可能にな
る。尚、単一原子層６は、／ｌだけでなく、Ａｓ、Ｐ、
Ｃａでも良く、それぞれの原料ガスは、ＡｓがＡｓＨ＝
、ＰはＰＨｘ、ＧａはＴＭＧであり、ＡｓやＰの場合、
ＡｓＨｘ或いはＰＨ，を供給する温度を適切に選択すれ
ば、Ａｌを用いた場合よりも、二次元に近い成長、即ち
、平坦な成長が可能な場合がある。
む、例えばＡｌＧａＡｓ結晶層などを用いても良い。更
にまた、動作層３の材料としては、ＧａＡｓに限ること
なく、ＧａＡｓと格子定数が等しい、例えば、Ａｌｆｉ
ＧａＡｓ、或いは、これ等の組み合わせでも良い。斯か
る組み合わせに依って、Ｓｉ半導体基板を用いた高電子
移動度トランジスタ（ｈｉｇｈ ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＨＥＭ
Ｔ）或いは半導体レーザなどを製造することが可能にな
る。尚、単一原子層６は、／ｌだけでなく、Ａｓ、Ｐ、
Ｃａでも良く、それぞれの原料ガスは、ＡｓがＡｓＨ＝
、ＰはＰＨｘ、ＧａはＴＭＧであり、ＡｓやＰの場合、
ＡｓＨｘ或いはＰＨ，を供給する温度を適切に選択すれ
ば、Ａｌを用いた場合よりも、二次元に近い成長、即ち
、平坦な成長が可能な場合がある。
前記したところでは、主として、最上層がＧａＡｓであ
るものについて説明したが、この他に、ＩｎＰ、或いは
、これ等と格子定数が等しい化合物半導体を実施対象に
することができ、その場合は、ＧａＡｓに代えて［ｎＰ
を成長させる手段、及び、ＧａＡｓを成長させた上にＩ
ｎＰを成長させる手段の二通りがある。
るものについて説明したが、この他に、ＩｎＰ、或いは
、これ等と格子定数が等しい化合物半導体を実施対象に
することができ、その場合は、ＧａＡｓに代えて［ｎＰ
を成長させる手段、及び、ＧａＡｓを成長させた上にＩ
ｎＰを成長させる手段の二通りがある。
ＩｎＰを成長させる場合、原料としては、トリメチルイ
ンジウム（ＴＭ Ｉ ： （ＣＨ：ｌ ） ３ Ｉ
ｎ ）とＰＨ，を用いる。前記実施例と同様にしてＳ
ｉ基板上に成長させたＣａＡｓ層或いはＡｊ２Ａｓ層を
Ａ ｓ Ｈ３雰囲気中で４００（’Ｃ）まで降温し、前
記ＴＭＩ及びＰＨ□を供給してＩｎＰの成長を開始する
。原料の供給方法としては、両者を同時に供給する場合
、及び、ＰＨ，をＴＭＩより２〜３〔分〕好ましくは約
１〔分〕程さきに供給する場合の二通りがあり、後者の
方が、良好な結晶性を得ることができる。約２０ （ｎ
ｍ）のアモルファス状の薄膜を成長させてから、ＰＨ３
雰囲気中で６００（”Ｃ）まで昇温しで２〜５〔分］好
ましくは約３〔分〕程そのままの状態を維持すると、そ
の間に単結晶化が進行する。次いで、この温度で、Ｉｎ
Ｐを所要の厚さ、例えば、３［μｍ］成長させる。この
場合、Ｐ／Ｉｎのモル比としては３５０程度が適当であ
る。尚、４００（”Ｃ）に降温してから、薄膜を成長さ
せる過程を経ることなく、いきなり６００（”Ｃ）でＩ
ｎＰの単結晶を成長させることも可能であるが、表面の
平坦性及び結晶性は劣ることになる。
ンジウム（ＴＭ Ｉ ： （ＣＨ：ｌ ） ３ Ｉ
ｎ ）とＰＨ，を用いる。前記実施例と同様にしてＳ
ｉ基板上に成長させたＣａＡｓ層或いはＡｊ２Ａｓ層を
Ａ ｓ Ｈ３雰囲気中で４００（’Ｃ）まで降温し、前
記ＴＭＩ及びＰＨ□を供給してＩｎＰの成長を開始する
。原料の供給方法としては、両者を同時に供給する場合
、及び、ＰＨ，をＴＭＩより２〜３〔分〕好ましくは約
１〔分〕程さきに供給する場合の二通りがあり、後者の
方が、良好な結晶性を得ることができる。約２０ （ｎ
ｍ）のアモルファス状の薄膜を成長させてから、ＰＨ３
雰囲気中で６００（”Ｃ）まで昇温しで２〜５〔分］好
ましくは約３〔分〕程そのままの状態を維持すると、そ
の間に単結晶化が進行する。次いで、この温度で、Ｉｎ
Ｐを所要の厚さ、例えば、３［μｍ］成長させる。この
場合、Ｐ／Ｉｎのモル比としては３５０程度が適当であ
る。尚、４００（”Ｃ）に降温してから、薄膜を成長さ
せる過程を経ることなく、いきなり６００（”Ｃ）でＩ
ｎＰの単結晶を成長させることも可能であるが、表面の
平坦性及び結晶性は劣ることになる。
本発明に依る半導体装置並びにその製造方法に於いては
、Ｓｉ半導体基板の上にＧａ膜とＰ膜とを交互に積層し
てＧａＰバッファ層を形成し、該ＧａＰバッファ層の上
に／ｌを組成として含む中間層を形成し、咳中間層の上
にＧａＡｓ或いはそれと格子定数が等しい化合物半導体
結晶からなる動作層を形成する。
、Ｓｉ半導体基板の上にＧａ膜とＰ膜とを交互に積層し
てＧａＰバッファ層を形成し、該ＧａＰバッファ層の上
に／ｌを組成として含む中間層を形成し、咳中間層の上
にＧａＡｓ或いはそれと格子定数が等しい化合物半導体
結晶からなる動作層を形成する。
前記構成を採ることに依り、従来の技術に比較して温か
に低温でＧａＰバッファ層を形成することができ、その
上に格子定数が異なるＧａＡｓなどの動作層を二次元的
、即ち、平坦に形成することが可能となり、また、Ａ２
を組成に含む中間層は薄くて済むので、積層された半導
体層全体の厚さが不必要に厚くなる虞もないことから、
品質が良好なＣａＡｓ或いはＩｎＰなど化合物半導体結
晶からなるエピタキシャル成長層をもつＳｉ半導体を基
板とする半導体ウェハを容易に得ることができ、化合物
半導体ウェハの大口径化、強度の向上、コスト低下が実
現され、その結果、特性良好な化合物半導体装置を安価
に供給することができる。
に低温でＧａＰバッファ層を形成することができ、その
上に格子定数が異なるＧａＡｓなどの動作層を二次元的
、即ち、平坦に形成することが可能となり、また、Ａ２
を組成に含む中間層は薄くて済むので、積層された半導
体層全体の厚さが不必要に厚くなる虞もないことから、
品質が良好なＣａＡｓ或いはＩｎＰなど化合物半導体結
晶からなるエピタキシャル成長層をもつＳｉ半導体を基
板とする半導体ウェハを容易に得ることができ、化合物
半導体ウェハの大口径化、強度の向上、コスト低下が実
現され、その結果、特性良好な化合物半導体装置を安価
に供給することができる。
第１図は本発明一実施例を説明する為の半導体ウェハの
要部切断側面図、第２図は第１図に見られる半導体ウェ
ハを得る為に諸手導体層を成長させる場合について解説
する為の線図、第３図は従来の基本的技術の一つを説明
する為の半導体ウェハの要部切断側面図、第４図は従来
の基本的技術のもう一つを説明する為の半導体ウェハの
要部切断側面図をそれぞれ表している。 図に於いて、１はＳｉ半導体基板、２は当初はアモルフ
ァスであったＣ、ａＡｓｌｌｉ５．３はＧａＡｓ動作層
、４はＧａＰバッファ層、５はＧａＡｓＰ中間層、６は
単一原子層、７はＣ，ａＰバッファ層、８はＡｌｆｉＡ
ｓ中間層をそれぞれ示している。
要部切断側面図、第２図は第１図に見られる半導体ウェ
ハを得る為に諸手導体層を成長させる場合について解説
する為の線図、第３図は従来の基本的技術の一つを説明
する為の半導体ウェハの要部切断側面図、第４図は従来
の基本的技術のもう一つを説明する為の半導体ウェハの
要部切断側面図をそれぞれ表している。 図に於いて、１はＳｉ半導体基板、２は当初はアモルフ
ァスであったＣ、ａＡｓｌｌｉ５．３はＧａＡｓ動作層
、４はＧａＰバッファ層、５はＧａＡｓＰ中間層、６は
単一原子層、７はＣ，ａＰバッファ層、８はＡｌｆｉＡ
ｓ中間層をそれぞれ示している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）Ｓｉ半導体基板上にＧａ膜とＰ膜とを交互に積層
して形成されたＧａＰバッファ層と、 該ＧａＰバッファ層上に形成されＡｌを組成として含む
中間層と、 該中間層上に形成されＧａＡｓ又はＩｎＰ或いはそれら
と格子定数が等しい化合物半導体結晶からなる動作層と を備えてなることを特徴とする半導体装置。 （２）Ｓｉ半導体基板とＧａＰバッファ層との間にＡｌ
、Ａｓ、Ｇａ、Ｐなど界面の原子配列を揃えるのに有効
な単一原子層を介在させてなることを特徴とする請求項
１記載の半導体装置、（３）Ｓｉ半導体基板上にＧａ膜
の成長原料とＰ膜の成長原料とを時間をずらせて交互に
供給してＧａＰバッファ層を成長させる工程と、 次いで、該ＧａＰバッファ層上にＡｌＡｓ或いはＡｌＧ
ａＡｓなどＡｌを組成として含む中間層を成長させる工
程と、 次いで、該中間層上にＧａＡｓ又はＩｎＰ或いはそれら
と格子定数が等しい化合物半導体結晶からなる動作層を
成長させる工程と を含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 （４）Ｓｉ半導体基板上にＧａＰバッファ層を成長させ
る前の段階でＡｌ膜、Ａｓ膜、Ｇａ膜、Ｐ膜など界面の
原子配列を揃えるのに有効な膜の成長原料を供給して単
一原子層を成長させる工程 が介挿されてなることを特徴とする請求項３記載の半導
体装置の製造方法。 （５）ＧａＰバッファ層の上にＡｌＡｓ或いはＡｌＧａ
ＡｓなどＡｌを組成として含む中間層を成長させる工程
に於いて、 Ａｌを含有する成長原料及び他の物質を含有する成長原
料を時間をずらせて交互に供給すること を特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32605989A JPH03188620A (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32605989A JPH03188620A (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03188620A true JPH03188620A (ja) | 1991-08-16 |
Family
ID=18183652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32605989A Pending JPH03188620A (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03188620A (ja) |
-
1989
- 1989-12-18 JP JP32605989A patent/JPH03188620A/ja active Pending
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