JPH03255617A - ＧａＡｓ基板上にＩｎＰ層を結晶成長させる方法 - Google Patents
ＧａＡｓ基板上にＩｎＰ層を結晶成長させる方法Info
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- JPH03255617A JPH03255617A JP5401090A JP5401090A JPH03255617A JP H03255617 A JPH03255617 A JP H03255617A JP 5401090 A JP5401090 A JP 5401090A JP 5401090 A JP5401090 A JP 5401090A JP H03255617 A JPH03255617 A JP H03255617A
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
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）
この発明は、ＧａＡｓ基板上に転位（欠陥）の少ないＩ
ｎＰ層を結晶成長させる方法に関するものである。
ｎＰ層を結晶成長させる方法に関するものである。
（従来の技術）
ＧａＡｓとＩｎＰは格子定数、熱膨張係数等の物理定数
か違うため、ＧａＡｓ基板上にｌｎＰを結晶成長させた
場合、ＩｎＰ結晶威長成長に転位（欠陥）か多数発生し
、ＩｎＰデバイスを作成した場合、その欠陥により良好
な特性のデバイスな得ることかてきないという問題があ
った。
か違うため、ＧａＡｓ基板上にｌｎＰを結晶成長させた
場合、ＩｎＰ結晶威長成長に転位（欠陥）か多数発生し
、ＩｎＰデバイスを作成した場合、その欠陥により良好
な特性のデバイスな得ることかてきないという問題があ
った。
転位を低減するために従来は、第４図に示すように、Ｇ
ａＡｓ基板（１）上に約４３０℃の温度てＧａＡｓバッ
ファ層（７）を約２００人の厚さに結晶成長させ、該Ｇ
ａＡｓバッファ層（７）上に約５５０°Ｃの温度てｌｎ
Ｐバッファ層（８）を約３００人の厚さに結晶成長させ
た後、約６３０°Ｃの温度てＩｎＰ層（９）を結晶成長
させていた。ＩｎＰ層（９）は膜厚か約９ド■てＸ線回
折ピーク半値幅２００秒か得られた。
ａＡｓ基板（１）上に約４３０℃の温度てＧａＡｓバッ
ファ層（７）を約２００人の厚さに結晶成長させ、該Ｇ
ａＡｓバッファ層（７）上に約５５０°Ｃの温度てｌｎ
Ｐバッファ層（８）を約３００人の厚さに結晶成長させ
た後、約６３０°Ｃの温度てＩｎＰ層（９）を結晶成長
させていた。ＩｎＰ層（９）は膜厚か約９ド■てＸ線回
折ピーク半値幅２００秒か得られた。
（発明か解決しようとする課題）
上記のような従来の方法によれば、ＧａＡｓバッファ層
（７）およびＩｎＰバッファ層（８）かＧａＡｓ基板（
１）上にＩｎＰが島状に成長するのを抑えることかてき
、これによってＩｎＰ結晶層（９）に転位か発生するの
をある程度抑えることかてきる。しかしながら、ＧａＡ
ｓとＩｎＰは格子定数、熱膨張係数等の物理定数か本質
的に異なるため、転位を充分に減らすことかできず、］
ｎＰデバイスを製造する上てなお問題かあった。
（７）およびＩｎＰバッファ層（８）かＧａＡｓ基板（
１）上にＩｎＰが島状に成長するのを抑えることかてき
、これによってＩｎＰ結晶層（９）に転位か発生するの
をある程度抑えることかてきる。しかしながら、ＧａＡ
ｓとＩｎＰは格子定数、熱膨張係数等の物理定数か本質
的に異なるため、転位を充分に減らすことかできず、］
ｎＰデバイスを製造する上てなお問題かあった。
この発明は上記のような従来のＩｎＰ結晶威長成長欠点
を解消し、ＧａＡｓとＩｎＰとの物理定数の違いによる
転位を抑制し、転位（欠陥）の少ない高品質のＩｎＰ結
晶威長成長形成することのてきる改良されたＩｎＰ結晶
成長方法を得ることを目的とするものである。
を解消し、ＧａＡｓとＩｎＰとの物理定数の違いによる
転位を抑制し、転位（欠陥）の少ない高品質のＩｎＰ結
晶威長成長形成することのてきる改良されたＩｎＰ結晶
成長方法を得ることを目的とするものである。
（課題を解決するための手段）
この発明によるＧａＡｓ基板・上にＩｎＰ層を結晶成長
させる方法は、ＧａＡｓ基板上に第１のＩｎＰ層を結晶
成長させる工程と、該第１のＩｎＰ層が結晶成長された
ＧａＡｓ基板を所定の高温に加熱し、次いて所定の低温
に冷却する熱サイクルアニールを施を工８と、その後上
記第１のＩｎＰ層上に結晶組成の異なる超薄膜層を複数
層結晶成長させる工程と、上記超薄膜層上に第２のＩｎ
Ｐ結晶層をエピタキシャル成長させる工程とを含んてい
る。
させる方法は、ＧａＡｓ基板上に第１のＩｎＰ層を結晶
成長させる工程と、該第１のＩｎＰ層が結晶成長された
ＧａＡｓ基板を所定の高温に加熱し、次いて所定の低温
に冷却する熱サイクルアニールを施を工８と、その後上
記第１のＩｎＰ層上に結晶組成の異なる超薄膜層を複数
層結晶成長させる工程と、上記超薄膜層上に第２のＩｎ
Ｐ結晶層をエピタキシャル成長させる工程とを含んてい
る。
（作 用）
この発明によれば、熱サイクルアニールによりＩｎＰ結
晶層に熱応力をかけてＩｎＰ結晶層中の転位を合体させ
、また、超薄膜層により転位を横方向に曲げることによ
り、上記転位か上部のＩｎＰ結晶層に伝播するのを防止
し、これによってＩｎＰ結晶層における転位の数を低減
する。
晶層に熱応力をかけてＩｎＰ結晶層中の転位を合体させ
、また、超薄膜層により転位を横方向に曲げることによ
り、上記転位か上部のＩｎＰ結晶層に伝播するのを防止
し、これによってＩｎＰ結晶層における転位の数を低減
する。
（実施例）
以下、図を参照しつつこの発明の詳細な説明する。
第１図はこの発明の方法の一実施例により形成されたＩ
ｎＰ結晶威長成長断面構造を概略的に示した図、第２図
はＧａＡｓ基板上にＩｎＰ層、超薄膜層をそれぞれ結晶
成長させるシーケンスを示す図である。
ｎＰ結晶威長成長断面構造を概略的に示した図、第２図
はＧａＡｓ基板上にＩｎＰ層、超薄膜層をそれぞれ結晶
成長させるシーケンスを示す図である。
ＧａＡｓ基板（１）を例えば高周波誘導加熱ＭＯＣＶＤ
反応装置中に配置し、第２図に示すように上記ＧａＡｓ
基板（１）を約１０分間、約６５０℃の温度に加熱する
。このとき、反応装置中にＡｓＨ，、を流１して上記Ｇ
ａＡｓ基板（１）の表面を清浄化する。
反応装置中に配置し、第２図に示すように上記ＧａＡｓ
基板（１）を約１０分間、約６５０℃の温度に加熱する
。このとき、反応装置中にＡｓＨ，、を流１して上記Ｇ
ａＡｓ基板（１）の表面を清浄化する。
次にＧａＡｓ基板（１）の温度を約５００℃に低下させ
、ＩｎＰ低温バッファ層（２）を約３００人の厚みにエ
ピタキシャル成長させる。このＩｎＰ低温バッファ層（
２）は、Ｖ／ｍ比か例えば４５０（Ｐの原料であるホス
フィン（ＰＨ：＋）とＩｎの原料であるトリメチルイン
ジウム（ＴＭＩ）の気相比が例えば４５０）の雰囲気中
て気相結晶成長させる。
、ＩｎＰ低温バッファ層（２）を約３００人の厚みにエ
ピタキシャル成長させる。このＩｎＰ低温バッファ層（
２）は、Ｖ／ｍ比か例えば４５０（Ｐの原料であるホス
フィン（ＰＨ：＋）とＩｎの原料であるトリメチルイン
ジウム（ＴＭＩ）の気相比が例えば４５０）の雰囲気中
て気相結晶成長させる。
次にＧａＡｓ基板（１）の温度を約６００℃に上昇させ
、上記１ｎＰ低温バッファ層（２）上にＩｎＰ第１層（
３）を約５１Ｌｍの厚みに結晶成長させる。このＩｎＰ
第１層°（３）は、Ｖ／ｍ比が例えば８０の雰囲気中で
気相結晶成長する。
、上記１ｎＰ低温バッファ層（２）上にＩｎＰ第１層（
３）を約５１Ｌｍの厚みに結晶成長させる。このＩｎＰ
第１層°（３）は、Ｖ／ｍ比が例えば８０の雰囲気中で
気相結晶成長する。
ＩｎＰ第１層（３）か所定の厚みに成長した後、熱サイ
クルアニール（Ｔ ＣＡ ： ｔｈｅｒ■ａｌ ｃｙｃ
ｌｉｃａｎｎｅａ Ｉ ）処理を行う。熱サイクルアニ
ールは各ＩｎＰ層を含むＧａＡｓ基板（］）を、ＰＨ：
＋尋養善の雰囲気中て約１０分間約７００℃に加熱し、
次いて約２００°Ｃに冷却する処理を１サイクルとして
、この処理を数サイクル、例えば４サイクル繰返すこと
によって行なう。熱サイクルアニールをＰＨ，の雰囲気
中て行うのは、ＩｎＰ第１層（３）のＰか熱サイクルア
ニール中に離脱するのを抑えるためである。
クルアニール（Ｔ ＣＡ ： ｔｈｅｒ■ａｌ ｃｙｃ
ｌｉｃａｎｎｅａ Ｉ ）処理を行う。熱サイクルアニ
ールは各ＩｎＰ層を含むＧａＡｓ基板（］）を、ＰＨ：
＋尋養善の雰囲気中て約１０分間約７００℃に加熱し、
次いて約２００°Ｃに冷却する処理を１サイクルとして
、この処理を数サイクル、例えば４サイクル繰返すこと
によって行なう。熱サイクルアニールをＰＨ，の雰囲気
中て行うのは、ＩｎＰ第１層（３）のＰか熱サイクルア
ニール中に離脱するのを抑えるためである。
熱サイクルアニール処理が終了すると、次に約６００°
Ｃの温度て、上記］ｎＰ第１層（３）の形成時と同様な
条件でＩｎＰ第２層（４）を約０．１ ｐ、ｖｒの厚み
にエピタキシャル成長させる。
Ｃの温度て、上記］ｎＰ第１層（３）の形成時と同様な
条件でＩｎＰ第２層（４）を約０．１ ｐ、ｖｒの厚み
にエピタキシャル成長させる。
次にＩｎＰ第２層（４）上に約６００℃の温度で、約１
０ｎｍの厚みのＩｎ、９Ｇａ、、 、Ｐ ／約］Ｏｎｍ
の厚みのＩｎＰを１周期とする歪超格子層（Ｓ Ｌ Ｓ
：５ｔｒａｉｎｅｄ−Ｌａｙｅｒ ５ｕｐｅｒｌａｔ
ｔｉｃｅ）と称される超薄膜層（５）を例えば５周期結
晶成長させる。このＩｎｏ、 ９ｃａＯ，、ｐ／ＩｎＰ
超薄層（５）を設けることにより、転位は横方向に曲げ
られ、転位か上方に伝播するのか可及的に防止される。
０ｎｍの厚みのＩｎ、９Ｇａ、、 、Ｐ ／約］Ｏｎｍ
の厚みのＩｎＰを１周期とする歪超格子層（Ｓ Ｌ Ｓ
：５ｔｒａｉｎｅｄ−Ｌａｙｅｒ ５ｕｐｅｒｌａｔ
ｔｉｃｅ）と称される超薄膜層（５）を例えば５周期結
晶成長させる。このＩｎｏ、 ９ｃａＯ，、ｐ／ＩｎＰ
超薄層（５）を設けることにより、転位は横方向に曲げ
られ、転位か上方に伝播するのか可及的に防止される。
最後に上記超薄膜層（５）上に同しく約６００°Ｃの温
度て、ＩｎＰ第３層（６）を約２μｍの厚みに結晶成長
させる。その後、反応装置内の温度を室温にまで低下さ
せて、ＧａＡｓ基板上に各１ｎＰ結晶層が結晶成長され
た製品を取出す。
度て、ＩｎＰ第３層（６）を約２μｍの厚みに結晶成長
させる。その後、反応装置内の温度を室温にまで低下さ
せて、ＧａＡｓ基板上に各１ｎＰ結晶層が結晶成長され
た製品を取出す。
第３図はこの発明の方法によって形成されたＩｎＰ結晶
成長層の転位の数（・）を、ＧａＡｓ基板上にＩｎＰ低
温バッファ層を形成し、その上にＩｎＰ層を結晶成長さ
せたもの（■印） 、 ＧａＡｓ基板上にＩｎＰ低温バ
ッファ層を形成し、ＩｎＰ層を結晶成長させた後熱サイ
クルアニールを４回施したもの（ム印）とそれぞれ比較
した結果を示す。同図から明らかなように、ＩｎＰ結晶
成長層の転位（欠陥）密度の目安となるエッチピット密
度は、ＩｎＰ層の膜厚か７ＩＬ園のとき、低温バッファ
層のみを挿入した場合には、■印て示すように、約６×
１０’ ［ｃｍ−２］てあった。ＧａＡｓ基板上にＩｎ
Ｐ低温バッファ層を形成し、ＩｎＰ層を結晶成長させた
後熱サイクルアニールを４回施したものては、同し膜厚
７終■て、エッチピット密度はム印で示すように、約３
ｘ １０’ ［ｃｍ−２］と約１／２に減少した。
成長層の転位の数（・）を、ＧａＡｓ基板上にＩｎＰ低
温バッファ層を形成し、その上にＩｎＰ層を結晶成長さ
せたもの（■印） 、 ＧａＡｓ基板上にＩｎＰ低温バ
ッファ層を形成し、ＩｎＰ層を結晶成長させた後熱サイ
クルアニールを４回施したもの（ム印）とそれぞれ比較
した結果を示す。同図から明らかなように、ＩｎＰ結晶
成長層の転位（欠陥）密度の目安となるエッチピット密
度は、ＩｎＰ層の膜厚か７ＩＬ園のとき、低温バッファ
層のみを挿入した場合には、■印て示すように、約６×
１０’ ［ｃｍ−２］てあった。ＧａＡｓ基板上にＩｎ
Ｐ低温バッファ層を形成し、ＩｎＰ層を結晶成長させた
後熱サイクルアニールを４回施したものては、同し膜厚
７終■て、エッチピット密度はム印で示すように、約３
ｘ １０’ ［ｃｍ−２］と約１／２に減少した。
方、この発明の方法によって形成されたＩｎＰ結晶威長
成長は、同し膜厚７終■で、エッチピット密度は・印で
示すように、約１ ｘ １０’ ［ｃｍ−２］にまて大
幅に減少した。膜厚をさらに厚くすると、エッチピット
密度は一層減少する。なお、このときのＸ線半値幅は１
３４秒てあった。上記の実施例では、５ド嘗の厚みのＩ
ｎＰ第１層（３）、Ｉｎｏ、 ｇＧａｏ１Ｐ／ＩｎＰの
超薄膜層（５）を形成した場合について説明したか、１
ｇｍ以上の厚みのＩｎＰ第１層を形成し、超薄膜層とし
てＩｎｘＧａ＋−ｘＰ ／ ｌｎＰ 、 ＩｎｙＡｌ＋
−ｙＡｓ／ ｌｎＰ 、 ＩｎｚＧａ、−ｚＡｓ／ Ｉ
ｎＰ 、 ＩｎＸＧａ＋−ｘＰ ／ ＩｎａＧａ＋＜Ｐ
、 Ｉｎ、／Ａｌ、−ｙＡｓ／ Ｉｒ＋ｐＡＩ＋−４
Ａｓ、Ｉｎ、Ｇａ＋−ｚＡｓ／ＩｎｙＧａ＋−ｚＡｓ、
（０＜ｘ、 ｙ、 ｚ、α、β、γ〈１）を用いて
も同様の効果かある。
成長は、同し膜厚７終■で、エッチピット密度は・印で
示すように、約１ ｘ １０’ ［ｃｍ−２］にまて大
幅に減少した。膜厚をさらに厚くすると、エッチピット
密度は一層減少する。なお、このときのＸ線半値幅は１
３４秒てあった。上記の実施例では、５ド嘗の厚みのＩ
ｎＰ第１層（３）、Ｉｎｏ、 ｇＧａｏ１Ｐ／ＩｎＰの
超薄膜層（５）を形成した場合について説明したか、１
ｇｍ以上の厚みのＩｎＰ第１層を形成し、超薄膜層とし
てＩｎｘＧａ＋−ｘＰ ／ ｌｎＰ 、 ＩｎｙＡｌ＋
−ｙＡｓ／ ｌｎＰ 、 ＩｎｚＧａ、−ｚＡｓ／ Ｉ
ｎＰ 、 ＩｎＸＧａ＋−ｘＰ ／ ＩｎａＧａ＋＜Ｐ
、 Ｉｎ、／Ａｌ、−ｙＡｓ／ Ｉｒ＋ｐＡＩ＋−４
Ａｓ、Ｉｎ、Ｇａ＋−ｚＡｓ／ＩｎｙＧａ＋−ｚＡｓ、
（０＜ｘ、 ｙ、 ｚ、α、β、γ〈１）を用いて
も同様の効果かある。
以上のように、この発明によれば、ＧａＡｓ基板とＩｎ
Ｐ層の熱膨張係数の違いを利用して熱応力をＩｎＰ結晶
威長成長かけて転位を合体させ、歪超格子層と称される
超薄膜層により転位を横方向に曲げることにより、この
転位か上方に伝播するのを抑えることかてき、ＩｎＰ第
３層（６）の転位（欠陥）密度か極めて少なくなるとい
う効果か得られる。よって、この発明の方法によって形
成されたＩｎＰ結晶威長成長用いると、従来得られなか
った良好な特性をもったデバイスを作成することかてき
る。
Ｐ層の熱膨張係数の違いを利用して熱応力をＩｎＰ結晶
威長成長かけて転位を合体させ、歪超格子層と称される
超薄膜層により転位を横方向に曲げることにより、この
転位か上方に伝播するのを抑えることかてき、ＩｎＰ第
３層（６）の転位（欠陥）密度か極めて少なくなるとい
う効果か得られる。よって、この発明の方法によって形
成されたＩｎＰ結晶威長成長用いると、従来得られなか
った良好な特性をもったデバイスを作成することかてき
る。
第１図はこの発明の方法によってＧａＡｓ基板上に形成
されたＩｎＰ結晶威長成長構造を示す概略図、第２図は
ＧａＡｓ基板上に第１図に示すＩｎＰ結晶威長成長形成
する成長シーケンスを説明する図、第３図はこの発明の
方法によって形成されたＩｎＰ結晶威長成長転位密度の
目安となるエッチピット密度と膜厚との関係を、この発
明の方法以外の方法によって形成されたＩｎＰ結晶威長
成長それと比較して示す図、第４図は従来の方法によっ
てＧａＡｓ基板上に形成されたＩｎＰ結晶威長成長構造
を示す概略図である。 （１）・・・ＧａＡｓ基板、（５）・・・超薄膜層、代
理 人 大 岩 増 雄 拓 １ 図 猶 目 ｎＰ 陣犀（ｕｎ） 噛 帖 亮 目
されたＩｎＰ結晶威長成長構造を示す概略図、第２図は
ＧａＡｓ基板上に第１図に示すＩｎＰ結晶威長成長形成
する成長シーケンスを説明する図、第３図はこの発明の
方法によって形成されたＩｎＰ結晶威長成長転位密度の
目安となるエッチピット密度と膜厚との関係を、この発
明の方法以外の方法によって形成されたＩｎＰ結晶威長
成長それと比較して示す図、第４図は従来の方法によっ
てＧａＡｓ基板上に形成されたＩｎＰ結晶威長成長構造
を示す概略図である。 （１）・・・ＧａＡｓ基板、（５）・・・超薄膜層、代
理 人 大 岩 増 雄 拓 １ 図 猶 目 ｎＰ 陣犀（ｕｎ） 噛 帖 亮 目
Claims (3)
- （１）ＧａＡｓ基板上に第１のＩｎＰ層を結晶成長させ
る工程と、該第１のＩｎＰ層が結晶成長されたＧａＡｓ
基板を所定の高温に加熱し、次いで所定の低温に冷却す
る熱サイクルアニールを施す工程と、次に上記第１のＩ
ｎＰ層上に結晶組成の異なる超薄膜層を複数層成長させ
る工程と、該超薄膜層上に第２のＩｎＰ層を結晶成長さ
せる工程とからなるＧａＡｓ基板上にＩｎＰ層を結晶成
長させる方法。 - （２）複数層の超薄膜層は、２つの異なる結晶組成を周
期的に成長させたものであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のＧａＡｓ基板上にＩｎＰ層を結晶成
長させる方法。 - （３）複数層の超薄膜層は、格子定数が異なる２つの結
晶組成を周期的に成長させたものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のＧａＡｓ基板上にＩｎＰ
層を結晶成長させる方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2054010A JP2522428B2 (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | ＧａＡｓ基板上にＩｎＰ層を結晶成長させる方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2054010A JP2522428B2 (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | ＧａＡｓ基板上にＩｎＰ層を結晶成長させる方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03255617A true JPH03255617A (ja) | 1991-11-14 |
| JP2522428B2 JP2522428B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=12958618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2054010A Expired - Lifetime JP2522428B2 (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | ＧａＡｓ基板上にＩｎＰ層を結晶成長させる方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2522428B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005136421A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Sharp Corp | 半導体デバイスの製造 |
-
1990
- 1990-03-05 JP JP2054010A patent/JP2522428B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005136421A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Sharp Corp | 半導体デバイスの製造 |
| JP4521719B2 (ja) * | 2003-10-28 | 2010-08-11 | シャープ株式会社 | 半導体デバイスの製造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2522428B2 (ja) | 1996-08-07 |
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