JPH04260321A - ヘテロエピタキシャル層の成長法 - Google Patents
ヘテロエピタキシャル層の成長法Info
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘテロエピタキシャル
層の形成方法に関するものであり、さらに詳しくは半導
体物質の少なくとも１層の薄層を他の型の半導体基板の
上に形成する方法に関するものである。
層の形成方法に関するものであり、さらに詳しくは半導
体物質の少なくとも１層の薄層を他の型の半導体基板の
上に形成する方法に関するものである。
【０００２】本発明は「薄層」分野に関するものであり
、特に他の特性の基板上にエピタキシャル成長された単
結晶薄層の分野に関するものである。
、特に他の特性の基板上にエピタキシャル成長された単
結晶薄層の分野に関するものである。
【０００３】本発明は好ましくはＳｉ上のＧａＡｓ層の
成長に応用され、また結晶／基板界面において発生する
転位をブロッキングによって除去する事を可能にする。
成長に応用され、また結晶／基板界面において発生する
転位をブロッキングによって除去する事を可能にする。
【０００４】
【従来の技術】Ｓｉ上にＧａＡｓをヘテロエピタキシャ
ル成長させる際に、結晶／基板界面に転位が発生し、こ
の転位が蒸着中に薄層中に拡散する。非常に一般的に言
えば、このような転位の存在はＳｉの格子パラメータ（
０．５４ｎｍ）とＧａＡｓの格子パラメータ（０．５６
ｎｍ）との差異およびその熱膨張係数の差異（Ｓｉは２
．３ ×１０−６℃−１、ＧａＡｓは５．６ ×１０−
６℃−１）による。
ル成長させる際に、結晶／基板界面に転位が発生し、こ
の転位が蒸着中に薄層中に拡散する。非常に一般的に言
えば、このような転位の存在はＳｉの格子パラメータ（
０．５４ｎｍ）とＧａＡｓの格子パラメータ（０．５６
ｎｍ）との差異およびその熱膨張係数の差異（Ｓｉは２
．３ ×１０−６℃−１、ＧａＡｓは５．６ ×１０−
６℃−１）による。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらの転位は一度核
形成するとＭＢＥ型またはＭＯＣＶＤ型の通常の成長に
際して実際上除去が困難になるので、Ｓｉ上のＧａＡｓ
のヘテロエピタキシーの実施を大幅に制限する。
形成するとＭＢＥ型またはＭＯＣＶＤ型の通常の成長に
際して実際上除去が困難になるので、Ｓｉ上のＧａＡｓ
のヘテロエピタキシーの実施を大幅に制限する。
【０００６】転位は再結合センターとして作用するので
、小数キャリヤの寿命を著しく短縮させる。その結果、
例えばレーザまたはフォトダイオードなどにおいてＧａ
Ａｓヘテロエピタキシャル成長層の中に双極成分を作る
事が実際上不可能となる。
、小数キャリヤの寿命を著しく短縮させる。その結果、
例えばレーザまたはフォトダイオードなどにおいてＧａ
Ａｓヘテロエピタキシャル成長層の中に双極成分を作る
事が実際上不可能となる。
【０００７】転位のブロッキング法が開発されている（
１９８８年 ４月 ５日出願、フランス特願第８８、０
４４３８号参照）。この方法は実際上無欠陥転位を得る
ために使用する事ができる。この方法の原理（強制成長
法と呼ばれる）は図１に図示されている。この方法の問
題点の１つは、シーディングバンドを形成するために２
つの誘電レベルと２つのマスキングレベルを使用し、ま
た強制エピタキシー相のガスアクセス用バンドを必要と
する事にある（図１参照）。
１９８８年 ４月 ５日出願、フランス特願第８８、０
４４３８号参照）。この方法は実際上無欠陥転位を得る
ために使用する事ができる。この方法の原理（強制成長
法と呼ばれる）は図１に図示されている。この方法の問
題点の１つは、シーディングバンドを形成するために２
つの誘電レベルと２つのマスキングレベルを使用し、ま
た強制エピタキシー相のガスアクセス用バンドを必要と
する事にある（図１参照）。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、単一の誘電層
と単一のマスキングレベルに制限する事によって前記の
方法を大幅に簡単化する事ができる。
と単一のマスキングレベルに制限する事によって前記の
方法を大幅に簡単化する事ができる。
【０００９】従って本発明は、第１型の半導体物質から
成る基板上に第２型の半導体物質から成る単結晶薄層を
蒸気相成長によって形成する方法において、第２型の半
導体物質と同等の化学組成を有する少なくとも１種の種
の成長を開始し、基板そのものの面と前記第２型の半導
体物質と異なる物質から成る閉じ込め層とによって画成
されるスペースの中に、この閉じ込め層上にも前記基板
面上にも半導体物質の核形成または蒸着が存在しないよ
うに前記成長を閉じ込め、得られる半導体の単結晶薄層
の厚さを前記閉じ込めスペースが限定するヘテロエピタ
キシャル層の成長法に関するものである。
成る基板上に第２型の半導体物質から成る単結晶薄層を
蒸気相成長によって形成する方法において、第２型の半
導体物質と同等の化学組成を有する少なくとも１種の種
の成長を開始し、基板そのものの面と前記第２型の半導
体物質と異なる物質から成る閉じ込め層とによって画成
されるスペースの中に、この閉じ込め層上にも前記基板
面上にも半導体物質の核形成または蒸着が存在しないよ
うに前記成長を閉じ込め、得られる半導体の単結晶薄層
の厚さを前記閉じ込めスペースが限定するヘテロエピタ
キシャル層の成長法に関するものである。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を図１乃至図１１について説明
する。
する。
【００１１】図２において、本発明の方法の原理を説明
する。
する。
【００１２】本発明は、ＡｓＣｌ３ ＋Ｇａ型のＶＰＥ
法（いわゆる３塩化法）によって蒸着されたＧａＡｓは
ケイ素の自由面において核形成しないという事が発見さ
れた事実に基づいている。
法（いわゆる３塩化法）によって蒸着されたＧａＡｓは
ケイ素の自由面において核形成しないという事が発見さ
れた事実に基づいている。
【００１３】本発明は以下においてＳｉ上にヘテロエピ
タキシャル成長されたＧａＡｓの例について説明するが
、本発明はこれに限定されない。本発明の方法をＢ物質
上のＡ物質のヘテロエピタキシーに応用するためには、
Ｂ物質上のＡ物質の核形成を防止（少なくとも一時的に
防止）する蒸着法を使用し、あるいはＡ物質が核形成ま
たは蒸着しえないＢ物質を提供すればよい。
タキシャル成長されたＧａＡｓの例について説明するが
、本発明はこれに限定されない。本発明の方法をＢ物質
上のＡ物質のヘテロエピタキシーに応用するためには、
Ｂ物質上のＡ物質の核形成を防止（少なくとも一時的に
防止）する蒸着法を使用し、あるいはＡ物質が核形成ま
たは蒸着しえないＢ物質を提供すればよい。
【００１４】以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１５】−ケイ素（１００） から成る原料基板１
の上にＧａＡｓの薄層２（代表的には０．５〜１μｍ
の厚さ）を形成する（図３）。
の上にＧａＡｓの薄層２（代表的には０．５〜１μｍ
の厚さ）を形成する（図３）。
【００１６】方向＜１００＞に向かってわずかに偏向し
たウエーハは必ずしも使用する必要はない。逆位相領域
境界型の欠陥も下記のようににしてブロックされるから
である。この初歩的ヘテロエピタキシー操作はＭＢＥ（
分子ビームエピタキシー法）、ＭＯＣＶＤ（金属有機化
学蒸着法）、ＭＯＭＢＥ（金属有機分子ビームエピタキ
シー法）、ＣＢＥ（化学ビームエピタキシー法）などに
よって実施される。
たウエーハは必ずしも使用する必要はない。逆位相領域
境界型の欠陥も下記のようににしてブロックされるから
である。この初歩的ヘテロエピタキシー操作はＭＢＥ（
分子ビームエピタキシー法）、ＭＯＣＶＤ（金属有機化
学蒸着法）、ＭＯＭＢＥ（金属有機分子ビームエピタキ
シー法）、ＣＢＥ（化学ビームエピタキシー法）などに
よって実施される。
【００１７】前記のような方法によって調製されたＧａ
Ａｓ層は最適の場合、ｃｍ２ あたり約１０６ の転位
を含む事が公知である（例えば、１９８６年、Ｐｉｔｔ
ｓｂｕｒｇｈ ＰＡ， ＭＲＳＳｙｍｐｏｓｉａ Ｐｒ
ｏｃｅｅｄｉｎｇｓ， Ｎｏ．６７， Ｆａｎ ＆ Ｐ
ｏａｔｅ編集、”Ｈｅｔｅｒｏｅｐｉｔａｘｙ ｏｎ
Ｓｉｌｉｃｏｎ” のＨ．クローマ論文参照）。また
これらのＧａＡｓ層は成長条件に依存してマイクロツィ
ンと逆位相領域境界とを含む。もちろん、このような欠
陥密度を有する層においてはレーザダイオードおよび光
ダイオードの製造は不可能である。
Ａｓ層は最適の場合、ｃｍ２ あたり約１０６ の転位
を含む事が公知である（例えば、１９８６年、Ｐｉｔｔ
ｓｂｕｒｇｈ ＰＡ， ＭＲＳＳｙｍｐｏｓｉａ Ｐｒ
ｏｃｅｅｄｉｎｇｓ， Ｎｏ．６７， Ｆａｎ ＆ Ｐ
ｏａｔｅ編集、”Ｈｅｔｅｒｏｅｐｉｔａｘｙ ｏｎ
Ｓｉｌｉｃｏｎ” のＨ．クローマ論文参照）。また
これらのＧａＡｓ層は成長条件に依存してマイクロツィ
ンと逆位相領域境界とを含む。もちろん、このような欠
陥密度を有する層においてはレーザダイオードおよび光
ダイオードの製造は不可能である。
【００１８】−ＧａＡｓ層の上にＳｉ３ Ｎ４ の均一
層が形成される。この層３は代表的には０．３ 乃至０
．９ μｍ の厚さを有する（図４）。この例において
はＳｉ３ Ｎ４ が選定されたが、次の段階においてエ
ピタキシャル成長される物質（この例においてはＧａＡ
ｓ）の核形成または蒸着を生じない他の任意の物質を使
用する事ができよう。
層が形成される。この層３は代表的には０．３ 乃至０
．９ μｍ の厚さを有する（図４）。この例において
はＳｉ３ Ｎ４ が選定されたが、次の段階においてエ
ピタキシャル成長される物質（この例においてはＧａＡ
ｓ）の核形成または蒸着を生じない他の任意の物質を使
用する事ができよう。
【００１９】−この層Ｓｉ３ Ｎ４ の中に、等間隔平
行バンドの形の一連のアパチュア４を食刻する。
行バンドの形の一連のアパチュア４を食刻する。
【００２０】これらのバンドのアパチュアのサイズは１
ミクロン〜数ミクロン、反復ピッチは代表的には数１０
ミクロンであり、数１００ μｍ に達する場合もある
（図５参照）。
ミクロン〜数ミクロン、反復ピッチは代表的には数１０
ミクロンであり、数１００ μｍ に達する場合もある
（図５参照）。
【００２１】これらのアパチュアバンドは、次に実施さ
れる横方向成長に際して、横方向成長速度を制限する効
果を持つ（１１１）型の単一成長斜面が出現しないよう
に配位される。従ってこれらのアパチュアバンドについ
ては＜１１０＞および ＜１１０＞の方位が
避けられる。満足な結果を生じる方位グループは前記の
方位 ＜１１０＞および＜１１０＞の両側に
１５〜３０゜の範囲内にある。例えば２２．５゜である
。しかしこれは本発明を制限するのでなく、（１１０）
または（１１１）型斜面を導入すべき場合には正確な＜
１１０＞型方位を使用する必要がある。
れる横方向成長に際して、横方向成長速度を制限する効
果を持つ（１１１）型の単一成長斜面が出現しないよう
に配位される。従ってこれらのアパチュアバンドについ
ては＜１１０＞および ＜１１０＞の方位が
避けられる。満足な結果を生じる方位グループは前記の
方位 ＜１１０＞および＜１１０＞の両側に
１５〜３０゜の範囲内にある。例えば２２．５゜である
。しかしこれは本発明を制限するのでなく、（１１０）
または（１１１）型斜面を導入すべき場合には正確な＜
１１０＞型方位を使用する必要がある。
【００２２】−図５の構造が層２の化学腐食のための試
薬の中に浸漬される。例えば、ヘテロエピタキシャル成
長されたＧａＡｓの薄層２の一部の選択的除去のために
はＨ２ Ｏ２ とＨ２ ＳＯ４ の混合物が適当である
。しかし層２の食刻は中央部分２０を残すように停止さ
れなければならない。この中央部分２０はＳｉ３ Ｎ４
層３を支持し、また次の成長操作中に種として作用す
る。従って図６の構造が得られる。
薬の中に浸漬される。例えば、ヘテロエピタキシャル成
長されたＧａＡｓの薄層２の一部の選択的除去のために
はＨ２ Ｏ２ とＨ２ ＳＯ４ の混合物が適当である
。しかし層２の食刻は中央部分２０を残すように停止さ
れなければならない。この中央部分２０はＳｉ３ Ｎ４
層３を支持し、また次の成長操作中に種として作用す
る。従って図６の構造が得られる。
【００２３】−図６の構造を、例えばＡｓＣｌ３ とＧ
ａを材料として使用するＶＰＥ型の反応器の中に導入す
る。通常の蒸着条件において、すなわちＧａが８５０
℃に保持され、ＡｓＣｌ３ のモル分率が１０−３であ
り、基板が７５０ ℃の領域に保持される場合、中央部
分２０上にＧａＡｓの核形成と成長が見られたが、逆に
Ｓｉ３ Ｎ４ の層３の露出面またはＳｉ基板１（１０
０）の上には核形成も成長も見られない。
ａを材料として使用するＶＰＥ型の反応器の中に導入す
る。通常の蒸着条件において、すなわちＧａが８５０
℃に保持され、ＡｓＣｌ３ のモル分率が１０−３であ
り、基板が７５０ ℃の領域に保持される場合、中央部
分２０上にＧａＡｓの核形成と成長が見られたが、逆に
Ｓｉ３ Ｎ４ の層３の露出面またはＳｉ基板１（１０
０）の上には核形成も成長も見られない。
【００２４】同様の選択的成長効果はＭＯＣＶＤ型反応
器を使用して得られた。この場合、プレカーサはもはや
トリエチルまたはトリメチルガリウム型でなく塩化物を
含有する。すなわち塩化ジエチルガリウム（Ｃ２ Ｈ５
）２ ＧａＣｌなどのプレカーサである（１９９０年
６月、１８−２２ 日、ドイツ、アーヘン、ＭＯＶＰ
Ｅに関する第５回国際会議の議事録、Ｋｕｅｃｈほかの
論文参照）。
器を使用して得られた。この場合、プレカーサはもはや
トリエチルまたはトリメチルガリウム型でなく塩化物を
含有する。すなわち塩化ジエチルガリウム（Ｃ２ Ｈ５
）２ ＧａＣｌなどのプレカーサである（１９９０年
６月、１８−２２ 日、ドイツ、アーヘン、ＭＯＶＰ
Ｅに関する第５回国際会議の議事録、Ｋｕｅｃｈほかの
論文参照）。
【００２５】このようにしてＧａＡｓの中心核２０から
の成長は図７に図示のように、基板Ｓｉ（１００）の表
面とＳｉ３ Ｎ４ 層３の下側面との間においてＳｉお
よびＳｉ３ Ｎ４ 上の核形成なしで実施される。
の成長は図７に図示のように、基板Ｓｉ（１００）の表
面とＳｉ３ Ｎ４ 層３の下側面との間においてＳｉお
よびＳｉ３ Ｎ４ 上の核形成なしで実施される。
【００２６】この場合、ＧａＡｓ／Ｓｉ３ Ｎ４ 界面
に対して厳格に平行でないすべての欠陥（転位、マイク
ロツインおよび逆位相領域境界）のブロッキング現象が
見られる。このブロッキングは図８に図示のように、層
３の下側面３０またはＳｉ（１００）基板１の上側面に
おいて実施される。欠陥がブロックされると、中心種２
０の両側において成長が正常に継続し、得られた結晶は
すぐれた品質のものとなる。
に対して厳格に平行でないすべての欠陥（転位、マイク
ロツインおよび逆位相領域境界）のブロッキング現象が
見られる。このブロッキングは図８に図示のように、層
３の下側面３０またはＳｉ（１００）基板１の上側面に
おいて実施される。欠陥がブロックされると、中心種２
０の両側において成長が正常に継続し、得られた結晶は
すぐれた品質のものとなる。
【００２７】次の段階において、層３が除去され、薄層
状のＧａＡｓ半導体素子がケイ素基板上に得られる。
状のＧａＡｓ半導体素子がケイ素基板上に得られる。
【００２８】この技術の変形として、図５の構造を直接
にエピタキシー反応器の中に導入する。つぎにＳｉ３
Ｎ４ 層３の中に形成されたアパチュア４を通してのＧ
ａＡｓ層２の食刻がその場で塩化水素酸ＨＣｌによって
実施される。このＨＣｌは三塩化物反応器の場合にはＡ
ｓＣｌ３ の分解によって発生され（この場合、Ｇａ装
入物を通過しないＡｓＣｌ３ の追加ラインを有する必
要がある）、あるいはＭＯＣＶＤ反応器の場合に前記塩
化水素酸ＨＣｌはボトルから直接に噴射される。このそ
の場での食刻によって得られた構造は図６の構造と同一
であって、その後の段階は不変である。
にエピタキシー反応器の中に導入する。つぎにＳｉ３
Ｎ４ 層３の中に形成されたアパチュア４を通してのＧ
ａＡｓ層２の食刻がその場で塩化水素酸ＨＣｌによって
実施される。このＨＣｌは三塩化物反応器の場合にはＡ
ｓＣｌ３ の分解によって発生され（この場合、Ｇａ装
入物を通過しないＡｓＣｌ３ の追加ラインを有する必
要がある）、あるいはＭＯＣＶＤ反応器の場合に前記塩
化水素酸ＨＣｌはボトルから直接に噴射される。このそ
の場での食刻によって得られた構造は図６の構造と同一
であって、その後の段階は不変である。
【００２９】しかしこのようにして得られた薄層の中央
区域が欠陥を示しこの欠陥が用途によっては問題を生じ
る事が観察された。このような問題点を克服する方法を
下記に説明する。
区域が欠陥を示しこの欠陥が用途によっては問題を生じ
る事が観察された。このような問題点を克服する方法を
下記に説明する。
【００３０】初期の状態を図９に略示する。これは前記
の方法によって得られたものであって、オーバフローを
防止するためにエピタキシャル成長がアパチュア４に達
する以前に囲い込みスペース５の中において故意に停止
させられた。
の方法によって得られたものであって、オーバフローを
防止するためにエピタキシャル成長がアパチュア４に達
する以前に囲い込みスペース５の中において故意に停止
させられた。
【００３１】つぎに層３の縁に対して平行な窓６を層３
の中に開く。これは種２０の区域の上方において実施さ
れる（図１０）。種および欠陥ＧａＡｓの区域を例えば
Ｈ２ Ｏ２ ，Ｈ２ ＳＯ４ の化学腐食によって除去
する（図１１）。またこの欠陥区域は、前記のようにエ
ピタキシー反応器の中でその場での腐食によって除去す
る事ができる。
の中に開く。これは種２０の区域の上方において実施さ
れる（図１０）。種および欠陥ＧａＡｓの区域を例えば
Ｈ２ Ｏ２ ，Ｈ２ ＳＯ４ の化学腐食によって除去
する（図１１）。またこの欠陥区域は、前記のようにエ
ピタキシー反応器の中でその場での腐食によって除去す
る事ができる。
【００３２】欠陥結晶の腐食によって残された間隙部分
を充填するため、選択的エピタキシャル操作を繰り返し
実施する（図１２）。その以前の欠陥結晶の存在した箇
所で両側の成長前端Ｆ１とＦ２が相互に約Δ１＝１μｍ
の間隔（代表的値、しかし非制限的値）に達した時に
この選択的エピタキシーが停止される。
を充填するため、選択的エピタキシャル操作を繰り返し
実施する（図１２）。その以前の欠陥結晶の存在した箇
所で両側の成長前端Ｆ１とＦ２が相互に約Δ１＝１μｍ
の間隔（代表的値、しかし非制限的値）に達した時に
この選択的エピタキシーが停止される。
【００３３】つぎにＳｉ３ Ｎ４ 層２を（例えばＨＦ
腐食により）除去して図１３の構造を得る。
腐食により）除去して図１３の構造を得る。
【００３４】前述のようにそれぞれのアパチュアバンド
が方向＜１１０＞から２２．５゜の方位を有するならば
、ＧａＡｓについては側面前端の成長速度と垂直前端（
この場合、表面の面（１００））の成長速度との間に４
のオーダの比率が観察される。このような条件において
、前端Ｆ１、Ｆ２の間隔Δ１が最小値（代表的には前記
のように１μｍ ）に保持されれば、低垂直成長（代表
的には、成長前端Ｆ１とＦ２間の約Δ１＝１μｍ の初
間隔に対してΔ１／８＝０．１２５ μｍ のオーダの
成長）を実施する事によってこれらの前端を会合させる
事ができる。
が方向＜１１０＞から２２．５゜の方位を有するならば
、ＧａＡｓについては側面前端の成長速度と垂直前端（
この場合、表面の面（１００））の成長速度との間に４
のオーダの比率が観察される。このような条件において
、前端Ｆ１、Ｆ２の間隔Δ１が最小値（代表的には前記
のように１μｍ ）に保持されれば、低垂直成長（代表
的には、成長前端Ｆ１とＦ２間の約Δ１＝１μｍ の初
間隔に対してΔ１／８＝０．１２５ μｍ のオーダの
成長）を実施する事によってこれらの前端を会合させる
事ができる。
【００３５】従ってもし最終厚さｅ２ を得ようとする
ならば、初厚さｅ１ （図９）は下記のように選定され
る：ｅ１ ＝ ｅ２ − Δ１／８これは
、欠陥区域上方のＳｉ３ Ｎ４ 層３の腐食を生じる図
１０の食刻段階において、追加的条件Δ１＜８ｅ２ を
満たす事を必要とする。このようにして、他の型（実施
例の場合、ケイ素）の半導体物質上に特定の型（実施例
の場合、ＧａＡｓ）の無欠陥単結晶半導体物質の層７を
得る。
ならば、初厚さｅ１ （図９）は下記のように選定され
る：ｅ１ ＝ ｅ２ − Δ１／８これは
、欠陥区域上方のＳｉ３ Ｎ４ 層３の腐食を生じる図
１０の食刻段階において、追加的条件Δ１＜８ｅ２ を
満たす事を必要とする。このようにして、他の型（実施
例の場合、ケイ素）の半導体物質上に特定の型（実施例
の場合、ＧａＡｓ）の無欠陥単結晶半導体物質の層７を
得る。
【００３６】アパチュアバンド４に平行なバンドのサイ
ズは基板サイズのみによって制限されると考えられてい
た。この事を図１５について説明すれば、軸線ｙｙ’方
向において、硝化物層３の食刻によって得られたバンド
サイズは無制限である（すなわち基板サイズのみによっ
て制限される）。実際上は、先行技術のＭＢＥ法または
ＭＯＣＶＤ法の実施中にＧａＡｓ結晶が基板Ｓｉ上に核
形成されたシーディングバンド２０における冷却応力（
ＧａＡｓとＳｉの熱膨張係数の差異による応力）を減少
させるために軸線ｙｙ’に沿ったＧａＡｓシーディング
区域を制限する価値がある。このような冷却応力は例え
ば強制成長後のＧａＡｓ膜の末端部分の波形を生じる。
ズは基板サイズのみによって制限されると考えられてい
た。この事を図１５について説明すれば、軸線ｙｙ’方
向において、硝化物層３の食刻によって得られたバンド
サイズは無制限である（すなわち基板サイズのみによっ
て制限される）。実際上は、先行技術のＭＢＥ法または
ＭＯＣＶＤ法の実施中にＧａＡｓ結晶が基板Ｓｉ上に核
形成されたシーディングバンド２０における冷却応力（
ＧａＡｓとＳｉの熱膨張係数の差異による応力）を減少
させるために軸線ｙｙ’に沿ったＧａＡｓシーディング
区域を制限する価値がある。このような冷却応力は例え
ば強制成長後のＧａＡｓ膜の末端部分の波形を生じる。
【００３７】従って本発明の他の実施態様においては、
まず基板上にヘテロエピタキシャル成長された層２（Ｇ
ａＡｓ）の中に絶縁バンド８を食刻する。
まず基板上にヘテロエピタキシャル成長された層２（Ｇ
ａＡｓ）の中に絶縁バンド８を食刻する。
【００３８】これらの絶縁バンド８の反復ピッチは代表
的には５０〜１００ μｍ 、またこれらのバンド８の
幅は代表的には１乃至数ミクロンである（図１６参照）
。これらのバンドは前述のように（図１６のｘｘ’軸線
に沿って）方向＜１１０＞または ＜１１０
＞に対して約２２．５゜の角度に配位される事が好まし
い。
的には５０〜１００ μｍ 、またこれらのバンド８の
幅は代表的には１乃至数ミクロンである（図１６参照）
。これらのバンドは前述のように（図１６のｘｘ’軸線
に沿って）方向＜１１０＞または ＜１１０
＞に対して約２２．５゜の角度に配位される事が好まし
い。
【００３９】つぎにＳｉ３ Ｎ４ 層３を前記の食刻さ
れた表面上に蒸着させる。図１７はこの層３の蒸着後の
軸線ｙｙ’に沿った断面図である。
れた表面上に蒸着させる。図１７はこの層３の蒸着後の
軸線ｙｙ’に沿った断面図である。
【００４０】このＳｉ３ Ｎ４ 層３の代表的厚さは０
．５〜１μｍ である。
．５〜１μｍ である。
【００４１】図５の場合と同様に第２バンド９がＳｉ３
Ｎ４ 層３の中に食刻される。この第２バンドシステ
ム９は第１バンド、すなわち図１８のバンド８に対して
好ましくは垂直とする事ができる。
Ｎ４ 層３の中に食刻される。この第２バンドシステ
ム９は第１バンド、すなわち図１８のバンド８に対して
好ましくは垂直とする事ができる。
【００４２】これらのバンドは代表的には１〜１０μｍ
の幅を有し、その反復ピッチは数１０乃至数１００
ミクロンの範囲内である。
の幅を有し、その反復ピッチは数１０乃至数１００
ミクロンの範囲内である。
【００４３】次に図６乃至図７について述べた操作を繰
り返す。これらの図６および図７は図１８の軸線ｘｘ’
に沿った断面図とみなす事ができる。
り返す。これらの図６および図７は図１８の軸線ｘｘ’
に沿った断面図とみなす事ができる。
【００４４】このようにして層３の強制成長と除去後に
、中央シーディング区域２０以外は無欠陥のＧａＡｓブ
ロックが得られる（図１９）。種２０と欠陥バンドは図
９乃至図１４に関連して説明したようにして除去する事
ができる。
、中央シーディング区域２０以外は無欠陥のＧａＡｓブ
ロックが得られる（図１９）。種２０と欠陥バンドは図
９乃至図１４に関連して説明したようにして除去する事
ができる。
【００４５】そのためには、層３の除去前の図２０に図
示のように、方向ｙｙ’に沿って層３の中に窓６を食刻
し、それぞれの種２０の上方にアパチュアを形成する。 この操作は図１０の操作に対応する。つぎに図１１に図
示のように、種２０および欠陥半導体部分に対して化学
腐食を実施する。つぎにバンド７（ＧａＡｓ）と同一物
質のエピタキシーが実施され、Ｓｉ３ Ｎ４ 層が除去
され、無欠陥半導体物質から成る図２１に図示のような
ブロックが得られる。
示のように、方向ｙｙ’に沿って層３の中に窓６を食刻
し、それぞれの種２０の上方にアパチュアを形成する。 この操作は図１０の操作に対応する。つぎに図１１に図
示のように、種２０および欠陥半導体部分に対して化学
腐食を実施する。つぎにバンド７（ＧａＡｓ）と同一物
質のエピタキシーが実施され、Ｓｉ３ Ｎ４ 層が除去
され、無欠陥半導体物質から成る図２１に図示のような
ブロックが得られる。
【００４６】従ってもし必要ならば、２ブロック１７と
２０を連結するように（図１４について述べたと同様に
して）これらのブロック上に半導体物質（ＧａＡｓ）を
成長させる事ができる。
２０を連結するように（図１４について述べたと同様に
して）これらのブロック上に半導体物質（ＧａＡｓ）を
成長させる事ができる。
【００４７】
【発明の効果】また本発明によれば、エピタキシャル成
長された層１５（図７）の組成を変更し、またはこの層
１５をドーピングする事ができる（フランス特願第９、
０４２５７号に記載のように同一型の変更されたまたは
変更されないドーピング、あるいは他の型のドーピング
）。
長された層１５（図７）の組成を変更し、またはこの層
１５をドーピングする事ができる（フランス特願第９、
０４２５７号に記載のように同一型の変更されたまたは
変更されないドーピング、あるいは他の型のドーピング
）。
【００４８】また得られた層１５を次のエピタキシーの
ための出発基板として使用し、このようなプロセスを続
けてエピタキシャル成長層の重畳体、または相異なる面
に配置された成分の重畳体を得る事ができる。
ための出発基板として使用し、このようなプロセスを続
けてエピタキシャル成長層の重畳体、または相異なる面
に配置された成分の重畳体を得る事ができる。
【００４９】本発明の方法は、無定形または多結晶絶縁
体上に半導体物質の単結晶薄層を形成するために使用さ
れる。またこの方法は特殊構造（ダブルゲート電界効果
トランジスタ、透過性ベーストランジスタ、ヘテロ構造
および側面超格子など）の製造を可能とする。
体上に半導体物質の単結晶薄層を形成するために使用さ
れる。またこの方法は特殊構造（ダブルゲート電界効果
トランジスタ、透過性ベーストランジスタ、ヘテロ構造
および側面超格子など）の製造を可能とする。
【００５０】従って本発明の方法によれば、相異なる特
性の半導体の成長を実施し、しかも相異なる層が単結晶
であって転移も欠陥面も示さないヘテロエピタキシャル
構造を得るために使用する事ができる。
性の半導体の成長を実施し、しかも相異なる層が単結晶
であって転移も欠陥面も示さないヘテロエピタキシャル
構造を得るために使用する事ができる。
【００５１】本発明は前記の説明のみに限定されるもの
でなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施でき
る。数値は説明のために与えられたにすぎない。また前
記のような半導体ベース構造に対する本発明の応用は例
にすぎず、他の物質も使用できる。
でなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施でき
る。数値は説明のために与えられたにすぎない。また前
記のような半導体ベース構造に対する本発明の応用は例
にすぎず、他の物質も使用できる。
【図１】先行技術のヘテロエピタキシャル層成長法を示
す概略断面図。
す概略断面図。
【図２】本発明による成長法の基本概念を示す概略断面
図。
図。
【図３】本発明によるヘテロエピタキシャル成長法の各
段階を示す概略断面図。
段階を示す概略断面図。
【図４】本発明によるヘテロエピタキシャル成長法の各
段階を示す概略断面図。
段階を示す概略断面図。
【図５】本発明によるヘテロエピタキシャル成長法の各
段階を示す概略断面図。
段階を示す概略断面図。
【図６】本発明によるヘテロエピタキシャル成長法の各
段階を示す概略断面図。
段階を示す概略断面図。
【図７】本発明によるヘテロエピタキシャル成長法の各
段階を示す概略断面図。
段階を示す概略断面図。
【図８】本発明によるヘテロエピタキシャル成長法の各
段階を示す概略断面図。
段階を示す概略断面図。
【図９】本発明による方法の他の実施態様の各段階を示
す概略断面図。
す概略断面図。
【図１０】本発明による方法の他の実施態様の各段階を
示す概略断面図。
示す概略断面図。
【図１１】本発明による方法の他の実施態様の各段階を
示す概略断面図。
示す概略断面図。
【図１２】本発明による方法の他の実施態様の各段階を
示す概略断面図。
示す概略断面図。
【図１３】本発明による方法の他の実施態様の各段階を
示す概略断面図。
示す概略断面図。
【図１４】本発明による方法の他の実施態様の各段階を
示す概略断面図。
示す概略断面図。
【図１５】本発明の方法の中間構造を示す斜視図。
【図１６】本発明の方法の追加段階を示す斜視図。
【図１７】図１６のｙｙ’線に沿った断面図。
【図１８】図１６の段階から本発明のヘテロエピタキシ
ャル成長法の各段階を示す斜視図。
ャル成長法の各段階を示す斜視図。
【図１９】図１６の段階から本発明のヘテロエピタキシ
ャル成長法の各段階を示す斜視図。
ャル成長法の各段階を示す斜視図。
【図２０】図１６の段階から本発明のヘテロエピタキシ
ャル成長法の各段階を示す斜視図。
ャル成長法の各段階を示す斜視図。
【図２１】図１６の段階から本発明のヘテロエピタキシ
ャル成長法の各段階を示す斜視図。
ャル成長法の各段階を示す斜視図。
１ 基板
２ ＧａＡｓ層
３ Ｓｉ３ Ｎ４ 層
４ アパチュア
５ 閉じ込めスペース
６ アパチュア
７ 無欠陥単ケーシングＧａＡｓ層
８ 絶縁バンド
２０ 核
Claims (9)
- 【請求項１】第１型の半導体物質から成る基板上に第２
型の半導体物質から成る単結晶薄層を蒸気相成長によっ
て形成する方法において、第２型の半導体物質と同等の
化学組成を有する少なくとも１種の種の成長を開始し、
基板そのものの面と前記第２型の半導体物質と異なる物
質から成る閉じ込め層とによって画成されるスペースの
中に、この閉じ込め層上にも前記基板面上にも半導体物
質の核形成または蒸着が存在しないように前記成長を閉
じ込め、得られる半導体の単結晶薄層の厚さを前記閉じ
込めスペースが限定する事を特徴とするヘテロエピタキ
シャル層の成長法。 - 【請求項２】前記種が前記閉じ込めスペースの中に含ま
れる事を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】ａ）単結晶半導体基板層上に第２型の半導
体物質の第１層を形成する第１段階と、ｂ）前記第２型
の物質の核形成も蒸着も存在できないような物質から成
る閉じ込め層を前記第２型物質の第１層の上に形成する
第２段階と、ｃ）前記第２層の中に、前記半導体物質の
第１層に達する少なくとも１つの第１アパチュアを食刻
する第３段階と、ｄ）前記アパチュアから前記第１半導
体物質層を化学腐食して、前記第２層と前記基板との間
に前記第２型の半導体物質の少なくとも１つの種を残し
また閉じ込めスペースを形成する第４段階と、ｅ）前記
閉じ込めスペースの中の第２型の単結晶半導体物質を蒸
気相エピタキシーによって第１成長方向に成長させる第
５段階とを含む事を特徴とする請求項１に記載のヘテロ
エピタキシャル層の成長法。 - 【請求項４】閉じ込め層を除去する第６段階を含む事を
特徴とする請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】前記蒸気相エピタキシーによる第５成長段
階に続いて、前記種の上方位置において前記第２層の中
に少なくとも１つの第２アパチュアを食刻する段階と、
つぎに前記第２アパチュアを通して、前記種とこの種の
両側に配置され欠陥を有する半導体部分全体とを化学腐
食する段階とを含む事を特徴とする請求項３に記載の方
法。 - 【請求項６】前記の段階後に、前記第２アパチュアを通
して前記第２型の物質の蒸気相エピタキシーを実施する
段階を含む事を特徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】前記の段階後に、第２層を除去する段階と
、つぎに蒸気相エピタキシー段階とを含む事を特徴とす
る請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】前記第２段階の前に前記第１層の中に第１
層の断絶を成すバンドを食刻する段階を含み、前記第３
段階の食刻中に作られた前記第１アパチュアのバンドは
これらの第１層中に作られたバンドに対して平行でない
事を特徴とする請求項３に記載の方法。 - 【請求項９】前記第１アパチュアのバンドは前記第１層
中に作られたバンドに対して垂直である事を特徴とする
請求項８に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9012443 | 1990-10-09 | ||
| FR9012443A FR2667617B1 (fr) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | Procede de croissance de couches heteroepitaxiales. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04260321A true JPH04260321A (ja) | 1992-09-16 |
| JP3117755B2 JP3117755B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=9401062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03262279A Expired - Lifetime JP3117755B2 (ja) | 1990-10-09 | 1991-10-09 | ヘテロエピタキシャル層の成長法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5262348A (ja) |
| EP (1) | EP0480804B1 (ja) |
| JP (1) | JP3117755B2 (ja) |
| DE (1) | DE69106478T2 (ja) |
| FR (1) | FR2667617B1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2682128B1 (fr) * | 1991-10-08 | 1993-12-03 | Thomson Csf | Procede de croissance de couches heteroepitaxiales. |
| FR2689680B1 (fr) * | 1992-04-02 | 2001-08-10 | Thomson Csf | Procédé de réalisation de couches minces hétéroépitaxiales et de dispositifs électroniques. |
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