JPH0434920A - 異種基板上への３―ｖ族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法 - Google Patents
異種基板上への３―ｖ族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法Info
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- JPH0434920A JPH0434920A JP14069390A JP14069390A JPH0434920A JP H0434920 A JPH0434920 A JP H0434920A JP 14069390 A JP14069390 A JP 14069390A JP 14069390 A JP14069390 A JP 14069390A JP H0434920 A JPH0434920 A JP H0434920A
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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〕
本発明はヘテロエピタキシャル成長法に関する。
異種基板上への■−■族化合物半導体の成長は、太陽電
池、光電子集積素子等の応用をめざして広く研究されて
いる。そのうち、基板としてもっとも広く用いられてい
るＳｉ基板と■−■族化合物半導体との間には、例えば
ＧａＡｓにおいては４％、ＩｎＰにおいては８％の格子
不整合が存在する為に直接これらをＳｉ基板上にエピタ
キシャル成長させることは出来ない。また、熱膨張係数
の差により、反りやクラックが入るどういう問題もある
。これらの問題点を解決するために一般に種々のバッフ
ァ層を導入することが行われている。例えば、Ｇ ａ
Ａ ｓ ／ Ｓ ｉにおいては、バッファ層上に成長す
るＧａＡｓの成長温度よりも低温で成長させたＧａＡｓ
（ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フ
ィジックス ２４巻８４３ページ １９８４年）、歪超
格子（アプライド フィジックス レター ４８巻 １
２２３ページ １９８６年）等がバッファ層として用い
られている。また、熱サイクルアニール（アプライド
フィジックス レター ５０巻 ３１ページ １９８７
年）による転位低減効果も報告されている。一方、Ｓｉ
上のＧａＡｓ成長に於てＧａＡｓ中に不純物としてＳｉ
を４ Ｘ １０１８ｃｔａ−”ドーピングすることによ
りアンドープＧａＡｓに比べて約１折紙位密度が低減す
ることが報告されている。これは不純物添加による転位
のピンニングによるものであろうとされている。
池、光電子集積素子等の応用をめざして広く研究されて
いる。そのうち、基板としてもっとも広く用いられてい
るＳｉ基板と■−■族化合物半導体との間には、例えば
ＧａＡｓにおいては４％、ＩｎＰにおいては８％の格子
不整合が存在する為に直接これらをＳｉ基板上にエピタ
キシャル成長させることは出来ない。また、熱膨張係数
の差により、反りやクラックが入るどういう問題もある
。これらの問題点を解決するために一般に種々のバッフ
ァ層を導入することが行われている。例えば、Ｇ ａ
Ａ ｓ ／ Ｓ ｉにおいては、バッファ層上に成長す
るＧａＡｓの成長温度よりも低温で成長させたＧａＡｓ
（ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フ
ィジックス ２４巻８４３ページ １９８４年）、歪超
格子（アプライド フィジックス レター ４８巻 １
２２３ページ １９８６年）等がバッファ層として用い
られている。また、熱サイクルアニール（アプライド
フィジックス レター ５０巻 ３１ページ １９８７
年）による転位低減効果も報告されている。一方、Ｓｉ
上のＧａＡｓ成長に於てＧａＡｓ中に不純物としてＳｉ
を４ Ｘ １０１８ｃｔａ−”ドーピングすることによ
りアンドープＧａＡｓに比べて約１折紙位密度が低減す
ることが報告されている。これは不純物添加による転位
のピンニングによるものであろうとされている。
しかしながら、いずれの方法においても依然としてＩｆ
−Ｖ族化合物半導体成長層中には１０６Ｃ１１””を越
える高密度の残留貫通転位が存在する。
−Ｖ族化合物半導体成長層中には１０６Ｃ１１””を越
える高密度の残留貫通転位が存在する。
本発明は異種基板上に転位の少ない■−■化合物半導体
をヘテロエピタキシャル成長させる方法を提供すること
を目的とする。
をヘテロエピタキシャル成長させる方法を提供すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のヘテロエピタキシャル成長方は、■−■族化合
物半導体成長層を当該半導体成長層以外の異種基板上に
ヘテロエピタキシャル成長させる方法に於て、（００１
）面或は（００１）面近傍からなる表面を有する基板を
用い、Ｓ ｉ ０２をマスクとして（１１１）面からな
る側面と（００１）面或は（００１）面近傍からなる底
面を有する順メサ構造のストライプ溝をエツチングによ
り基板に形成する第１の工程、その溝底面に少なくとも
１層のバッファ層を形成した後、溝を平坦化するまで■
−Ｖ族化合物半導体成長層を選択埋め込み成長する第２
の工程、及びその上に■−■族化合物半導体成長層を積
層させる第３の工程を備えていることを特徴とする。
物半導体成長層を当該半導体成長層以外の異種基板上に
ヘテロエピタキシャル成長させる方法に於て、（００１
）面或は（００１）面近傍からなる表面を有する基板を
用い、Ｓ ｉ ０２をマスクとして（１１１）面からな
る側面と（００１）面或は（００１）面近傍からなる底
面を有する順メサ構造のストライプ溝をエツチングによ
り基板に形成する第１の工程、その溝底面に少なくとも
１層のバッファ層を形成した後、溝を平坦化するまで■
−Ｖ族化合物半導体成長層を選択埋め込み成長する第２
の工程、及びその上に■−■族化合物半導体成長層を積
層させる第３の工程を備えていることを特徴とする。
本発明によるヘテロエピタキシャル成長法では、■−■
族化合物半導体成長層を基板上に形成したＳ ｉ ０２
付きストライプ溝に選択埋め込み成長する。ここでは−
例としてＧ ａ Ａ ｓ ／ Ｓ ｉについて説明する
。有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によるＧａＡｓ
のＳｉ基板上への成長においては、Ｓｉ （００１）面
上への成長速度が（１１１）面上への成長速度に比べて
非常に速いことから同一面上に（００１）面と（１１１
）面が存在すれば、（１１１）面には殆ど成長が起こら
ず（００１）面のみに選択的に成長が起こる。そのため
ＧａＡｓ埋め込み層は（００１）面上への成長層のみで
構成される。この様な場合、第２図に示すように、埋め
込まれたＧａＡｓ（１１１）面と５ｉ（１１１）面の界
面においては、この界面において発生した転位２１は界
面近傍の狭い領域に閉じ込められる。一方、ＧａＡｓ
（００１）面とＳｉ （００１）面との界面からは主と
して（００１）面から約６０°の方向に転位２２が発生
する。しかしながら底面の（００１）面が全体の面積に
比べて小さいため全体としての転位の数は少なくなる。
族化合物半導体成長層を基板上に形成したＳ ｉ ０２
付きストライプ溝に選択埋め込み成長する。ここでは−
例としてＧ ａ Ａ ｓ ／ Ｓ ｉについて説明する
。有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によるＧａＡｓ
のＳｉ基板上への成長においては、Ｓｉ （００１）面
上への成長速度が（１１１）面上への成長速度に比べて
非常に速いことから同一面上に（００１）面と（１１１
）面が存在すれば、（１１１）面には殆ど成長が起こら
ず（００１）面のみに選択的に成長が起こる。そのため
ＧａＡｓ埋め込み層は（００１）面上への成長層のみで
構成される。この様な場合、第２図に示すように、埋め
込まれたＧａＡｓ（１１１）面と５ｉ（１１１）面の界
面においては、この界面において発生した転位２１は界
面近傍の狭い領域に閉じ込められる。一方、ＧａＡｓ
（００１）面とＳｉ （００１）面との界面からは主と
して（００１）面から約６０°の方向に転位２２が発生
する。しかしながら底面の（００１）面が全体の面積に
比べて小さいため全体としての転位の数は少なくなる。
また、第２図の領域２３の部分は６０°転位の数は少な
いため、この部分に発光デバイス等を形成すれば比較的
低転位のＧａＡｓ上に発光デバイス等が製造できる。さ
らにオーバーグロースさせた成長層同士がぶつかる領域
２４においては６０°転位同士の合体が起こり転位の消
滅が期待できる。
いため、この部分に発光デバイス等を形成すれば比較的
低転位のＧａＡｓ上に発光デバイス等が製造できる。さ
らにオーバーグロースさせた成長層同士がぶつかる領域
２４においては６０°転位同士の合体が起こり転位の消
滅が期待できる。
また、本発明によればＳｉ基板上にＧａＡｓを全面に成
長させることも出来れば、ＧａＡｓ同士が合体する前に
オーバーグロースを止めることによって部分的にＧａＡ
ｓを成長させることも出来る。
長させることも出来れば、ＧａＡｓ同士が合体する前に
オーバーグロースを止めることによって部分的にＧａＡ
ｓを成長させることも出来る。
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例を説明する工程説明図である
０本実施例ではＳｉ基板１０として第１図（ａ）に示す
ように（００１）面を用い、この基板上にます熱酸化法
によりＳｉＯ２１１を１０００人形成した０次にホトリ
ングラフイー及び化学エツチングにより深さ５μｍ、幅
８μｍ及び１μｍの順メサ構造の溝を形成したく第１図
（ｂ））、その後この基板を水素キャリアガスを用いて
アルシン（ＡＳＨ３）雰囲気中９８０℃で５分間熱クリ
ーニングを行った後降温し、ＭＯＣＶＤ法によりまず成
長温度４００℃でＧａＡｓバッファ層１２を１１００ｎ
成長させた。その後成長温度を６５０℃に設定しＧａＡ
ｓ層１３をＳｉｏ２をマスクとして平坦化するまで選択
埋め込み成長させた（第１図（Ｃ））。続けてＧａＡｓ
成長層を１０μｍ成長させて基板全面をＧａＡｓ成長層
で覆った後、８００℃と２００”Ｃで２０回熱サイクル
アニールを行った（第１図（ｄ））。
０本実施例ではＳｉ基板１０として第１図（ａ）に示す
ように（００１）面を用い、この基板上にます熱酸化法
によりＳｉＯ２１１を１０００人形成した０次にホトリ
ングラフイー及び化学エツチングにより深さ５μｍ、幅
８μｍ及び１μｍの順メサ構造の溝を形成したく第１図
（ｂ））、その後この基板を水素キャリアガスを用いて
アルシン（ＡＳＨ３）雰囲気中９８０℃で５分間熱クリ
ーニングを行った後降温し、ＭＯＣＶＤ法によりまず成
長温度４００℃でＧａＡｓバッファ層１２を１１００ｎ
成長させた。その後成長温度を６５０℃に設定しＧａＡ
ｓ層１３をＳｉｏ２をマスクとして平坦化するまで選択
埋め込み成長させた（第１図（Ｃ））。続けてＧａＡｓ
成長層を１０μｍ成長させて基板全面をＧａＡｓ成長層
で覆った後、８００℃と２００”Ｃで２０回熱サイクル
アニールを行った（第１図（ｄ））。
本実施例によるヘテロエピタキシャル成長法では上記の
ような効果により転位の少ない部分においてエッチビッ
ト密度４Ｘ１０’ｃｍ−’という従来よりも低転位のＧ
ａＡｓ層が得られた。
ような効果により転位の少ない部分においてエッチビッ
ト密度４Ｘ１０’ｃｍ−’という従来よりも低転位のＧ
ａＡｓ層が得られた。
上記実施例では歪超格子バッファ層は用いていないがこ
のバッファ層を同時に用いても勿論良い 上記実施例においてはＳｉ上のＧａＡｓにつぃて説明し
たが、ＩｎＰでもよく、またＩｎＧａＡｓ、Ｉ ｎＧａ
ＡｓＰ等三元、四元系材料でもよい。
のバッファ層を同時に用いても勿論良い 上記実施例においてはＳｉ上のＧａＡｓにつぃて説明し
たが、ＩｎＰでもよく、またＩｎＧａＡｓ、Ｉ ｎＧａ
ＡｓＰ等三元、四元系材料でもよい。
上記実施例においてはＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓの成
長を行ったが、Ｓｉ （００１）面上と（１１１）面上
の成長速度に大きな差があれば他の成長法でも実現でき
る。
長を行ったが、Ｓｉ （００１）面上と（１１１）面上
の成長速度に大きな差があれば他の成長法でも実現でき
る。
本発明によるヘテロエピタキシャル成長法によればＳｉ
基板とＧａＡｓ成長層との界面において主として発生す
る６０°転位の少ない部分が出来るため、この部分では
異種基板上に成長した■−Ｖ族化合物半導体において低
転位のものが得られる。
基板とＧａＡｓ成長層との界面において主として発生す
る６０°転位の少ない部分が出来るため、この部分では
異種基板上に成長した■−Ｖ族化合物半導体において低
転位のものが得られる。
第１図は本発明の一実施例であるＳｉ基板上へのＧａＡ
ｓの成長方法を示す工程説明図である。 第２図は本発明における成長層中の転位の様子を表す模
式図である０図に於て、 １０・・・Ｓｉ （００１）基板、１１・・・ＳｉＯ□
、１２・・・ＧａＡｓバッファ層、１３・・・ＧａＡｓ
成長層、２１・−ＧａＡｓ （１１１）面と５ｉ（１１
１）面の界面近傍に閉じ込められた転位、２２・・・Ｇ
ａＡｓ （００１）面とＳｉ （００１）面の界面から
発生した６０°転位、２３・・・ＧａＡｓ成長層のうち
６０°転位の少ない部分、２４・・・６０°転位同士の
合体の起こる部分。 （ａ） ／／ＳｉＯ２
ｓの成長方法を示す工程説明図である。 第２図は本発明における成長層中の転位の様子を表す模
式図である０図に於て、 １０・・・Ｓｉ （００１）基板、１１・・・ＳｉＯ□
、１２・・・ＧａＡｓバッファ層、１３・・・ＧａＡｓ
成長層、２１・−ＧａＡｓ （１１１）面と５ｉ（１１
１）面の界面近傍に閉じ込められた転位、２２・・・Ｇ
ａＡｓ （００１）面とＳｉ （００１）面の界面から
発生した６０°転位、２３・・・ＧａＡｓ成長層のうち
６０°転位の少ない部分、２４・・・６０°転位同士の
合体の起こる部分。 （ａ） ／／ＳｉＯ２
Claims (1)
- III−Ｖ族化合物半導体成長層を当該半導体成長層と
は異る組成の基板上にヘテロエピタキシャル成長させる
方法に於て、表面が｛００１｝面或は｛００１｝面近傍
の面からなる基板を用い、ＳｉＯ＿２をマスクとして｛
１１１｝面からなる側面と｛００１｝面或は｛００１｝
面近傍からなる底面を有する順メサ構造のストライプ溝
をエッチングにより前記基板形成する第１の工程、その
溝の底面に少なくとも１層のバッファ層を形成した後、
溝を平坦化するまで上記III−Ｖ族化合物半導体成長層
を選択埋め込み成長する第２の工程、及びその上にIII
−Ｖ族化合物半導体成長層を積層させる第３の工程を備
えていることを特徴とする異種基板上へのIII−Ｖ族化
合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14069390A JPH0434920A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 異種基板上への３―ｖ族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14069390A JPH0434920A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 異種基板上への３―ｖ族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434920A true JPH0434920A (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=15274558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14069390A Pending JPH0434920A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 異種基板上への３―ｖ族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0434920A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5668023A (en) * | 1993-11-01 | 1997-09-16 | Lucent Technologies Inc. | Composition for off-axis growth sites on non-polar substrates |
| WO2003028076A1 (fr) * | 2001-09-27 | 2003-04-03 | Tongji University | Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur ayant une couche tampon composite |
| US6617182B2 (en) | 1998-09-14 | 2003-09-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor substrate, and method for fabricating the same |
| CN110364428A (zh) * | 2018-04-11 | 2019-10-22 | 中国科学院物理研究所 | 一种锗-硅基砷化镓材料及其制备方法和应用 |
-
1990
- 1990-05-30 JP JP14069390A patent/JPH0434920A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5668023A (en) * | 1993-11-01 | 1997-09-16 | Lucent Technologies Inc. | Composition for off-axis growth sites on non-polar substrates |
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| WO2003028076A1 (fr) * | 2001-09-27 | 2003-04-03 | Tongji University | Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur ayant une couche tampon composite |
| US7192872B2 (en) | 2001-09-27 | 2007-03-20 | Tongji University | Method of manufacturing semiconductor device having composite buffer layer |
| CN110364428A (zh) * | 2018-04-11 | 2019-10-22 | 中国科学院物理研究所 | 一种锗-硅基砷化镓材料及其制备方法和应用 |
| CN110364428B (zh) * | 2018-04-11 | 2021-09-28 | 中国科学院物理研究所 | 一种锗-硅基砷化镓材料及其制备方法和应用 |
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