JPH05291153A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH05291153A JPH05291153A JP4095635A JP9563592A JPH05291153A JP H05291153 A JPH05291153 A JP H05291153A JP 4095635 A JP4095635 A JP 4095635A JP 9563592 A JP9563592 A JP 9563592A JP H05291153 A JPH05291153 A JP H05291153A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、シリコン基板にＧａＡｓ膜をヘテロ
エピタキシャル成長する半導体装置の製造方法に関し、
シリコン基板上に平坦度及び結晶性の良いＧａＡｓ膜を
形成することができる半導体装置の製造方法の提供を目
的とする。 【構成】シリコン基板上に、ＧａＡｓ膜を成長する半導
体装置の製造方法において、IIIＢ族元素を含むガス雰
囲気中でシリコン基板を加熱する工程と、処理後のシリ
コン基板の成長面にＧａＡｓ膜を成長する工程とを含み
構成する。
エピタキシャル成長する半導体装置の製造方法に関し、
シリコン基板上に平坦度及び結晶性の良いＧａＡｓ膜を
形成することができる半導体装置の製造方法の提供を目
的とする。 【構成】シリコン基板上に、ＧａＡｓ膜を成長する半導
体装置の製造方法において、IIIＢ族元素を含むガス雰
囲気中でシリコン基板を加熱する工程と、処理後のシリ
コン基板の成長面にＧａＡｓ膜を成長する工程とを含み
構成する。
Description
【０００１】（目次） ・産業上の利用分野 ・従来の技術（図８） ・発明が解決しようとする課題 ・課題を解決するための手段 ・作用 ・実施例（図１〜図７） ・発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、更に詳しく言えば、シリコン基板にＧａＡｓ膜
をヘテロエピタキシャル成長する半導体装置の製造方法
に関する。
に関し、更に詳しく言えば、シリコン基板にＧａＡｓ膜
をヘテロエピタキシャル成長する半導体装置の製造方法
に関する。
【０００３】
【従来の技術】ＧａＡｓ−ｏｎ−Ｓｉ基板は、ＧａＡｓ
バルク基板と比較して機械的強度が強く、かつ、大口径
化が容易であるため、取扱が容易で、大量生産に適して
おり、ＧａＡｓ−ｏｎ−Ｓｉ基板に対する実用化の要望
が大きい。しかし、Ｓｉ基板とＧａＡｓ成長膜との結晶
格子定数が異なる（Ｓｉ：5.4307Å，GaAs：5.6537Å）
ため、ＭＯＣＶＤ法等により形成されたＧａＡｓ成長膜
に欠陥を含む場合が多い。従って、このような問題を解
決し、成長膜の結晶性の向上を図ることができるＧａＡ
ｓ成長膜の形成方法が望まれている。
バルク基板と比較して機械的強度が強く、かつ、大口径
化が容易であるため、取扱が容易で、大量生産に適して
おり、ＧａＡｓ−ｏｎ−Ｓｉ基板に対する実用化の要望
が大きい。しかし、Ｓｉ基板とＧａＡｓ成長膜との結晶
格子定数が異なる（Ｓｉ：5.4307Å，GaAs：5.6537Å）
ため、ＭＯＣＶＤ法等により形成されたＧａＡｓ成長膜
に欠陥を含む場合が多い。従って、このような問題を解
決し、成長膜の結晶性の向上を図ることができるＧａＡ
ｓ成長膜の形成方法が望まれている。
【０００４】図８は、従来例の、シリコン基板にＧａＡ
ｓ膜を形成する半導体装置の製造方法について説明する
工程図である。まず、ＭＯＣＶＤ装置のチャンバ内の載
置台に、（１００）面から〔０１１〕方向、又は〔０１
０〕方向へ１°〜４°、この場合２°傾斜させた成長面
を有するＳｉ基板を載置した後、減圧する。所定の圧力
に達したら、流量１２ＳＬＭの水素（Ｈ2 ）ガス，流量
０．０５ＳＬＭのアルシン（ＡｓＨ3 ）ガスをチャンバ
内に導入し、圧力を７６Ｔｏｒｒに保持する。
ｓ膜を形成する半導体装置の製造方法について説明する
工程図である。まず、ＭＯＣＶＤ装置のチャンバ内の載
置台に、（１００）面から〔０１１〕方向、又は〔０１
０〕方向へ１°〜４°、この場合２°傾斜させた成長面
を有するＳｉ基板を載置した後、減圧する。所定の圧力
に達したら、流量１２ＳＬＭの水素（Ｈ2 ）ガス，流量
０．０５ＳＬＭのアルシン（ＡｓＨ3 ）ガスをチャンバ
内に導入し、圧力を７６Ｔｏｒｒに保持する。
【０００５】次いで、Ｓｉ基板の成長面の自然酸化膜を
除去するため、ＡｓＨ3 ガス雰囲気中，温度1000℃で１
０分間加熱処理を行う。次に、Ｓｉ基板の成長面に成長
核を形成するため、Ｓｉ基板の温度を４００℃に下げた
後、流量１２ＳＬＭのＨ2 ガスと、流量０．４ＳＬＭの
ＡｓＨ3 ガスと、温度１５℃のトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）液を通過させた流量１００ＳＣＣＭの水素ガスと
をチャンバ内に導入する。約４分後、成長核となる膜厚
約１００ÅのＧａＡｓ膜が成長する。
除去するため、ＡｓＨ3 ガス雰囲気中，温度1000℃で１
０分間加熱処理を行う。次に、Ｓｉ基板の成長面に成長
核を形成するため、Ｓｉ基板の温度を４００℃に下げた
後、流量１２ＳＬＭのＨ2 ガスと、流量０．４ＳＬＭの
ＡｓＨ3 ガスと、温度１５℃のトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）液を通過させた流量１００ＳＣＣＭの水素ガスと
をチャンバ内に導入する。約４分後、成長核となる膜厚
約１００ÅのＧａＡｓ膜が成長する。
【０００６】次いで、ＧａＡｓ単結晶層を形成するた
め、Ｓｉ基板の温度を上げ、６５０℃に保持する。続い
て、流量１２ＳＬＭのＨ2 ガスと、流量０．４ＳＬＭの
ＡｓＨ 3 ガスと、温度１５℃のトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）液を通過させた流量１００ＳＣＣＭのＨ2 ガスと
をチャンバ内に導入する。約４２分後、膜厚３μｍの単
結晶のＧａＡｓ膜が成長する。
め、Ｓｉ基板の温度を上げ、６５０℃に保持する。続い
て、流量１２ＳＬＭのＨ2 ガスと、流量０．４ＳＬＭの
ＡｓＨ 3 ガスと、温度１５℃のトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）液を通過させた流量１００ＳＣＣＭのＨ2 ガスと
をチャンバ内に導入する。約４２分後、膜厚３μｍの単
結晶のＧａＡｓ膜が成長する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
成長された単結晶のＧａＡｓ膜の表面を原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）で観察すると、凹凸が大きく、平坦度が良く
ない。また、表面をエッチングしてエッチピットを観察
すると、積層欠陥が多く、結晶性も良くない。このた
め、素子作成上大きな障害となるという問題がある。
成長された単結晶のＧａＡｓ膜の表面を原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）で観察すると、凹凸が大きく、平坦度が良く
ない。また、表面をエッチングしてエッチピットを観察
すると、積層欠陥が多く、結晶性も良くない。このた
め、素子作成上大きな障害となるという問題がある。
【０００８】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
て創作されたものであり、シリコン基板上に平坦度及び
結晶性の良いＧａＡｓ膜を形成することができる半導体
装置の製造方法の提供を目的とする。
て創作されたものであり、シリコン基板上に平坦度及び
結晶性の良いＧａＡｓ膜を形成することができる半導体
装置の製造方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第１に、シ
リコン基板上に、ＧａＡｓ膜を成長する半導体装置の製
造方法において、III Ｂ族元素を含むガス雰囲気中で前
記シリコン基板を加熱する工程と、前記処理後のシリコ
ン基板の成長面にＧａＡｓ膜を成長する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法によって達成さ
れ、第２に、前記成長方法は、有機金属化学気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）
又はアトミックレイヤエピタキシ法（ＡＬＥ法）である
ことを特徴とする第１の発明に記載の半導体装置によっ
て達成され、第３に、前記III Ｂ族元素を含むガスは、
水素化物，塩化物又は有機物からなるガスであることを
特徴とする第１又は第２の発明に記載の半導体装置によ
って達成され、第４に、前記III Ｂ族元素はガリウム
（Ｇａ）であり、有機物からなるガスはトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）であることを特徴とする第３の発明に記
載の半導体装置によって達成される。
リコン基板上に、ＧａＡｓ膜を成長する半導体装置の製
造方法において、III Ｂ族元素を含むガス雰囲気中で前
記シリコン基板を加熱する工程と、前記処理後のシリコ
ン基板の成長面にＧａＡｓ膜を成長する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法によって達成さ
れ、第２に、前記成長方法は、有機金属化学気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）
又はアトミックレイヤエピタキシ法（ＡＬＥ法）である
ことを特徴とする第１の発明に記載の半導体装置によっ
て達成され、第３に、前記III Ｂ族元素を含むガスは、
水素化物，塩化物又は有機物からなるガスであることを
特徴とする第１又は第２の発明に記載の半導体装置によ
って達成され、第４に、前記III Ｂ族元素はガリウム
（Ｇａ）であり、有機物からなるガスはトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）であることを特徴とする第３の発明に記
載の半導体装置によって達成される。
【００１０】なお、上記のシリコン基板の結晶方向を示
す記号〔０１（−１）〕のうち（−１）は該当する結晶
軸上負の方向を示す。
す記号〔０１（−１）〕のうち（−１）は該当する結晶
軸上負の方向を示す。
【００１１】
【作 用】本願発明者は、シリコン基板の成長面の表面
状態が、成長面に形成されるＧａＡｓ膜の平坦度及び結
晶性の善し悪しを決定するため、シリコン基板の成長面
の処理方法について種々実験した。
状態が、成長面に形成されるＧａＡｓ膜の平坦度及び結
晶性の善し悪しを決定するため、シリコン基板の成長面
の処理方法について種々実験した。
【００１２】最初に、本発明のシリコン基板の成長面の
処理方法により試料を作成する方法について説明する。
まず、（１００）面から〔０１１〕方向へ１°〜４°傾
斜させた成長面を有するシリコン基板の成長面を、III
Ｂ族元素、例えばガリウム（Ｇａ）を含むガス、例えば
トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガス雰囲気中、1000の温
度でシリコン基板を加熱する。次に、処理後のシリコン
基板の成長面にＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓ膜を成長す
る。
処理方法により試料を作成する方法について説明する。
まず、（１００）面から〔０１１〕方向へ１°〜４°傾
斜させた成長面を有するシリコン基板の成長面を、III
Ｂ族元素、例えばガリウム（Ｇａ）を含むガス、例えば
トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガス雰囲気中、1000の温
度でシリコン基板を加熱する。次に、処理後のシリコン
基板の成長面にＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓ膜を成長す
る。
【００１３】このＧａＡｓ膜についてＡＦＭ（原子間力
顕微鏡）により平坦度を、Ｘ線回折により結晶性をそれ
ぞれ調査した結果、従来と比較して良い結果を得た（表
１，表２）。これは、ＴＭＧガス雰囲気中で熱処理する
ことにより、従来と異なる適正な成長面が表出し、これ
に成長温度が適合したためだと考えられるが、明確な理
由は現在のところ不明である。
顕微鏡）により平坦度を、Ｘ線回折により結晶性をそれ
ぞれ調査した結果、従来と比較して良い結果を得た（表
１，表２）。これは、ＴＭＧガス雰囲気中で熱処理する
ことにより、従来と異なる適正な成長面が表出し、これ
に成長温度が適合したためだと考えられるが、明確な理
由は現在のところ不明である。
【００１４】次に、ＧａＡｓ膜の平坦度及び結晶性の善
し悪しを決定する一つの目安を得るべく、成長したＧａ
Ａｓ膜の結晶の積層構造を調べるため、過硫酸（Ｈ2 Ｏ
2 ／Ｈ2 ＳＯ4 ）溶液を用いたウエットエッチングによ
り、シリコン基板の〔０１１〕方向及び〔０１（−
１）〕方向に沿ってＧａＡｓ膜に帯状の溝を形成した。
し悪しを決定する一つの目安を得るべく、成長したＧａ
Ａｓ膜の結晶の積層構造を調べるため、過硫酸（Ｈ2 Ｏ
2 ／Ｈ2 ＳＯ4 ）溶液を用いたウエットエッチングによ
り、シリコン基板の〔０１１〕方向及び〔０１（−
１）〕方向に沿ってＧａＡｓ膜に帯状の溝を形成した。
【００１５】その結果、〔０１１〕方向では、溝の底部
の幅が上部の幅よりも狭くなる。即ち、順メサ状にな
る。また、〔０１（−１）〕方向では、溝の底部の幅が
上部の幅よりも広くなる。即ち、逆メサ状になる。な
お、従来の場合には、同様な溝を形成すると、上記と逆
の形状になる。即ち、〔０１１〕方向では、溝の底部の
幅が上部の幅よりも広くなり、かつ〔０１（−１）〕方
向では、溝の底部の幅が上部の幅よりも狭くなる。
の幅が上部の幅よりも狭くなる。即ち、順メサ状にな
る。また、〔０１（−１）〕方向では、溝の底部の幅が
上部の幅よりも広くなる。即ち、逆メサ状になる。な
お、従来の場合には、同様な溝を形成すると、上記と逆
の形状になる。即ち、〔０１１〕方向では、溝の底部の
幅が上部の幅よりも広くなり、かつ〔０１（−１）〕方
向では、溝の底部の幅が上部の幅よりも狭くなる。
【００１６】従って、シリコン基板の〔０１１〕方向及
び〔０１（−１）〕方向に沿ってＧａＡｓ膜に形成され
た帯状の溝の形状を観察することにより、ＧａＡｓ膜の
平坦度及び結晶性の善し悪しを判断することが可能であ
ると考えられる。
び〔０１（−１）〕方向に沿ってＧａＡｓ膜に形成され
た帯状の溝の形状を観察することにより、ＧａＡｓ膜の
平坦度及び結晶性の善し悪しを判断することが可能であ
ると考えられる。
【００１７】
【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。 （１）試料を作成する方法 （ａ）試料の作成に用いるＭＯＣＶＤ装置の説明 図７は試料の作成に用いられるＭＯＣＶＤ装置の構成に
ついて説明する図である。
ついて説明する。 （１）試料を作成する方法 （ａ）試料の作成に用いるＭＯＣＶＤ装置の説明 図７は試料の作成に用いられるＭＯＣＶＤ装置の構成に
ついて説明する図である。
【００１８】１はチャンバ、２は開閉自在のバルブ１２
を介してチャンバ１と連接されたロードロック室で、シ
リコン基板（ウエハ）をチャンバ１内から出し入れする
際、チャンバ１内部の圧力と等しくなるようにしてチャ
ンバ１内部の圧力を保持しておくことができる。
を介してチャンバ１と連接されたロードロック室で、シ
リコン基板（ウエハ）をチャンバ１内から出し入れする
際、チャンバ１内部の圧力と等しくなるようにしてチャ
ンバ１内部の圧力を保持しておくことができる。
【００１９】３はチャンバ１内に設けられ、ＧａＡｓ膜
の成長が行われる、断面が方形状の筒形のリアクタ（成
長室）で、一端が反応ガスを導入するガス導入口４とな
っている。また、リアクタ３の他端は、リアクタ３内に
ウエハ１１を搬入したり、搬出したりするウエハ出入口
５となっているとともに、反応済の反応ガスをリアクタ
３の外部であって、チャンバ１内に放出する。６は、チ
ャンバ１内部及びリアクタ３内部を排気するとともに、
ウエハ出入口５から放出された反応ガスをチャンバ１の
外部に排気する排気口で、排気ポンプ７が接続されてい
る。８はリアクタ３の下側に設けられ、ウエハ１１の載
置されたウエハトレイ１０を載置し、加熱するサセプタ
である。
の成長が行われる、断面が方形状の筒形のリアクタ（成
長室）で、一端が反応ガスを導入するガス導入口４とな
っている。また、リアクタ３の他端は、リアクタ３内に
ウエハ１１を搬入したり、搬出したりするウエハ出入口
５となっているとともに、反応済の反応ガスをリアクタ
３の外部であって、チャンバ１内に放出する。６は、チ
ャンバ１内部及びリアクタ３内部を排気するとともに、
ウエハ出入口５から放出された反応ガスをチャンバ１の
外部に排気する排気口で、排気ポンプ７が接続されてい
る。８はリアクタ３の下側に設けられ、ウエハ１１の載
置されたウエハトレイ１０を載置し、加熱するサセプタ
である。
【００２０】９は、ウエハ１１の載置されたウエハトレ
イ１０をロードロック室２から搬出入するための基板搬
送装置である。 （ｂ）本発明の実施例のＧａＡｓ−ｏｎ−Ｓｉ基板の作
成方法の説明 図１は本発明の実施例のＧａＡｓ−ｏｎ−Ｓｉ基板の作
成方法について説明するフローチャート、図２はプリベ
ークからＧａＡｓ膜の形成までの温度シーケンスについ
て示す図、図３（ａ）〜（ｄ），図４（ｅ）は作成方法
について説明する断面図である。
イ１０をロードロック室２から搬出入するための基板搬
送装置である。 （ｂ）本発明の実施例のＧａＡｓ−ｏｎ−Ｓｉ基板の作
成方法の説明 図１は本発明の実施例のＧａＡｓ−ｏｎ−Ｓｉ基板の作
成方法について説明するフローチャート、図２はプリベ
ークからＧａＡｓ膜の形成までの温度シーケンスについ
て示す図、図３（ａ）〜（ｄ），図４（ｅ）は作成方法
について説明する断面図である。
【００２１】図３（ａ）は、（１００）面から〔０１
１〕方向へ２°傾斜させた成長面を有するＳｉ基板（ウ
エハ）１１である。なお、図３（ａ）の下の図は、前処
理前のＳｉ基板１１の成長面の拡大断面図を示す。所定
の周期で段差２１を有し、ＧａＡｓ膜の単結晶はこの段
差２１から成長すると考えられている。
１〕方向へ２°傾斜させた成長面を有するＳｉ基板（ウ
エハ）１１である。なお、図３（ａ）の下の図は、前処
理前のＳｉ基板１１の成長面の拡大断面図を示す。所定
の周期で段差２１を有し、ＧａＡｓ膜の単結晶はこの段
差２１から成長すると考えられている。
【００２２】まず、このようなＳｉ基板１１を、ＭＯＣ
ＶＤ装置のチャンバ１内のサセプタ８上であってリアク
タ（成長室）３内に載置した後、減圧する。所定の圧力
に達したら、Ｓｉ基板１１の成長面に形成された新たな
シリコン酸化膜２２を除去するため、図２の温度シーケ
ンスに従ってプリベークを行う。即ち、III Ｂ族元素を
含むガスとして、温度１５℃に保持されている液状のＴ
ＭＧ中を通過させた流量１００ＳＣＣＭの水素（Ｈ2 ）
ガスをチャンバ１内に導入し、圧力を７６Ｔｏｒｒに保
持した後、温度1000℃の条件で１０分間Ｓｉ基板１１を
加熱する（図３（ｂ））。
ＶＤ装置のチャンバ１内のサセプタ８上であってリアク
タ（成長室）３内に載置した後、減圧する。所定の圧力
に達したら、Ｓｉ基板１１の成長面に形成された新たな
シリコン酸化膜２２を除去するため、図２の温度シーケ
ンスに従ってプリベークを行う。即ち、III Ｂ族元素を
含むガスとして、温度１５℃に保持されている液状のＴ
ＭＧ中を通過させた流量１００ＳＣＣＭの水素（Ｈ2 ）
ガスをチャンバ１内に導入し、圧力を７６Ｔｏｒｒに保
持した後、温度1000℃の条件で１０分間Ｓｉ基板１１を
加熱する（図３（ｂ））。
【００２３】次に、Ｓｉ基板１１の成長面に成長核を形
成するため、図２の温度シーケンスに従ってＳｉ基板１
１の温度を４００℃に下げた後、流量１２ＳＬＭのＨ2
ガスと、流量０．４ＳＬＭのＡｓＨ3 ガスと、温度１５
℃のＴＭＧ液を通過させた流量１００ＳＣＣＭのＨ2 ガ
スとをチャンバ内に導入する。約４分後、成長核となる
膜厚約１００ÅのＧａＡｓ膜２３が成長する（図３
（ｃ））。
成するため、図２の温度シーケンスに従ってＳｉ基板１
１の温度を４００℃に下げた後、流量１２ＳＬＭのＨ2
ガスと、流量０．４ＳＬＭのＡｓＨ3 ガスと、温度１５
℃のＴＭＧ液を通過させた流量１００ＳＣＣＭのＨ2 ガ
スとをチャンバ内に導入する。約４分後、成長核となる
膜厚約１００ÅのＧａＡｓ膜２３が成長する（図３
（ｃ））。
【００２４】次いで、単結晶のＧａＡｓ膜を形成するた
め、図２の温度シーケンスに従ってＳｉ基板１１の温度
を上げ、６５０℃に保持する。続いて、流量１２ＳＬＭ
のＨ 2 ガスと、流量０．４ＳＬＭのＡｓＨ3 ガスと、温
度１５℃のＴＭＧ液を通過させた流量１４ＳＣＣＭのＨ
2 ガスとをチャンバ１内に導入する。約４２分後、膜厚
３μｍの単結晶のＧａＡｓ膜２４が成長する（図３
（ｄ））。
め、図２の温度シーケンスに従ってＳｉ基板１１の温度
を上げ、６５０℃に保持する。続いて、流量１２ＳＬＭ
のＨ 2 ガスと、流量０．４ＳＬＭのＡｓＨ3 ガスと、温
度１５℃のＴＭＧ液を通過させた流量１４ＳＣＣＭのＨ
2 ガスとをチャンバ１内に導入する。約４２分後、膜厚
３μｍの単結晶のＧａＡｓ膜２４が成長する（図３
（ｄ））。
【００２５】なお、実施例では、（１００）面から〔０
１１〕方向へ２°傾斜させた成長面を有するＳｉ基板１
１を用いているが、（１００）面から〔０１１〕方向、
又は〔０１０〕方向へ１°〜４°傾斜させた成長面を有
する、従来通りのＳｉ基板を用いることができる。
１１〕方向へ２°傾斜させた成長面を有するＳｉ基板１
１を用いているが、（１００）面から〔０１１〕方向、
又は〔０１０〕方向へ１°〜４°傾斜させた成長面を有
する、従来通りのＳｉ基板を用いることができる。
【００２６】また、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成
長）法を用いているが、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）
法又はＡＬＥ（アトミックレイヤエピタキシ）法を用い
ることもできる。
長）法を用いているが、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）
法又はＡＬＥ（アトミックレイヤエピタキシ）法を用い
ることもできる。
【００２７】更に、III Ｂ族元素としてＧａを、Ｇａを
含むガスとして有機物からなるガス（ＴＭＧ）を用いて
いるが、他のIII Ｂ族元素を用いてもよいし、III Ｂ族
元素を含む塩素化物からなるガスや水素化物からなるガ
スを用いてもよい。
含むガスとして有機物からなるガス（ＴＭＧ）を用いて
いるが、他のIII Ｂ族元素を用いてもよいし、III Ｂ族
元素を含む塩素化物からなるガスや水素化物からなるガ
スを用いてもよい。
【００２８】（２）ＧａＡｓ膜の平坦度及び結晶性の調
査 （ａ）平坦度の調査 上記のようにして形成されたＧａＡｓ膜について平坦度
を調査した。
査 （ａ）平坦度の調査 上記のようにして形成されたＧａＡｓ膜について平坦度
を調査した。
【００２９】調査は、ＡＦＭによりＧａＡｓ膜の表面の
観察を行った。結果を表１に示す。表１の数字は、基準
仮想平面上の突起の高さの標準偏差を示す。
観察を行った。結果を表１に示す。表１の数字は、基準
仮想平面上の突起の高さの標準偏差を示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１によれば、従来と比較して突起の高さ
が低くなっており、平坦度が増していることを示す。 （ｂ）結晶性の調査 また、同じＧａＡｓ膜について結晶性を調査した。
が低くなっており、平坦度が増していることを示す。 （ｂ）結晶性の調査 また、同じＧａＡｓ膜について結晶性を調査した。
【００３２】調査は、Ｘ線二結晶回折によりＧａＡｓ膜
の格子歪みの程度を示す（４００）ピーク半値幅を測定
することにより行った。結果を、表２に示す。表２の数
字は（４００）ピーク半値幅を示す。
の格子歪みの程度を示す（４００）ピーク半値幅を測定
することにより行った。結果を、表２に示す。表２の数
字は（４００）ピーク半値幅を示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】表２によれば、従来と比較して（４００）
ピーク半値幅が小さくなっており、格子歪みが改善され
ていることを示す。 （３）ＧａＡｓ膜の結晶構造の調査 （ａ）エッチピットの調査 上記プリベークの各温度条件で作成したＧａＡｓ膜の表
層を温度３７０℃のＫＯＨ液を用いたウエットエッチン
グにより１５秒間エッチングし、エッチピットを観察し
た。
ピーク半値幅が小さくなっており、格子歪みが改善され
ていることを示す。 （３）ＧａＡｓ膜の結晶構造の調査 （ａ）エッチピットの調査 上記プリベークの各温度条件で作成したＧａＡｓ膜の表
層を温度３７０℃のＫＯＨ液を用いたウエットエッチン
グにより１５秒間エッチングし、エッチピットを観察し
た。
【００３５】結果について、図４（ａ）に示す。なお、
図４（ｂ）に従来の場合のエッチピットを示す。その結
果によれば、Ｓｉ基板の結晶軸の〔０１１〕方向に沿っ
て縦長の菱形状のエッチピットがＧａＡｓ膜24ａ全面に
現れた。なお、従来の場合、〔０１１〕方向と直交する
Ｓｉ基板１１の結晶軸の〔０１（−１）〕方向に沿って
縦長の菱形状のエッチピットが部分的に現れた。
図４（ｂ）に従来の場合のエッチピットを示す。その結
果によれば、Ｓｉ基板の結晶軸の〔０１１〕方向に沿っ
て縦長の菱形状のエッチピットがＧａＡｓ膜24ａ全面に
現れた。なお、従来の場合、〔０１１〕方向と直交する
Ｓｉ基板１１の結晶軸の〔０１（−１）〕方向に沿って
縦長の菱形状のエッチピットが部分的に現れた。
【００３６】このように、エッチピットの形成状態によ
り、シリコン基板上にヘテロエピタキシャル成長された
ＧａＡｓ膜24ａの良否を判定することが可能であること
が分かった。
り、シリコン基板上にヘテロエピタキシャル成長された
ＧａＡｓ膜24ａの良否を判定することが可能であること
が分かった。
【００３７】（ｂ）溝の形状の調査 次に、ＧａＡｓ膜２４の平坦度及び結晶性の善し悪しを
決定する一つの目安を得るべく、成長したＧａＡｓ膜２
４の結晶構造を調べるため、過硫酸（Ｈ2 Ｏ2／Ｈ2 Ｓ
Ｏ4 ）溶液を用いたウエットエッチングにより、Ｓｉ基
板１１の〔０１１〕方向及び〔０１（−１）〕方向に沿
って成長されたＧａＡｓ膜２４に帯状の溝２５を形成し
た。なお、上記のＳｉ基板１１の結晶軸方向を示す記号
〔０１（−１）〕のうち（−１）は該当する結晶軸上負
の方向を示す。以下、同様である。
決定する一つの目安を得るべく、成長したＧａＡｓ膜２
４の結晶構造を調べるため、過硫酸（Ｈ2 Ｏ2／Ｈ2 Ｓ
Ｏ4 ）溶液を用いたウエットエッチングにより、Ｓｉ基
板１１の〔０１１〕方向及び〔０１（−１）〕方向に沿
って成長されたＧａＡｓ膜２４に帯状の溝２５を形成し
た。なお、上記のＳｉ基板１１の結晶軸方向を示す記号
〔０１（−１）〕のうち（−１）は該当する結晶軸上負
の方向を示す。以下、同様である。
【００３８】その結果、図５に示すように、Ｓｉ基板１
１の〔０１１〕方向では、ＧａＡｓ膜２４に形成された
帯状の溝25ａの底部の幅が上部の幅よりも狭くなる。即
ち、順メサ状になる。また、〔０１（−１）〕方向で
は、溝25ｂの底部の幅が上部の幅よりも広くなる。即
ち、逆メサ状になる。
１の〔０１１〕方向では、ＧａＡｓ膜２４に形成された
帯状の溝25ａの底部の幅が上部の幅よりも狭くなる。即
ち、順メサ状になる。また、〔０１（−１）〕方向で
は、溝25ｂの底部の幅が上部の幅よりも広くなる。即
ち、逆メサ状になる。
【００３９】なお、図６に示す従来の場合には、同様な
溝33ａ, 33ｂを形成すると、上記と逆の形状になる。即
ち、Ｓｉ基板３１の〔０１１〕方向では、ＧａＡｓ膜３
２に形成された帯状の溝33ａの底部の幅が上部の幅より
も広くなり、かつ〔０１（−１）〕方向では、溝33ｂの
底部の幅が上部の幅よりも狭くなる。
溝33ａ, 33ｂを形成すると、上記と逆の形状になる。即
ち、Ｓｉ基板３１の〔０１１〕方向では、ＧａＡｓ膜３
２に形成された帯状の溝33ａの底部の幅が上部の幅より
も広くなり、かつ〔０１（−１）〕方向では、溝33ｂの
底部の幅が上部の幅よりも狭くなる。
【００４０】従って、Ｓｉ基板１１の〔０１１〕方向及
び〔０１（−１）〕方向に沿ってＧａＡｓ膜２４に形成
された帯状の溝25ａ，25ｂの形状を観察することによ
り、ＧａＡｓ膜２４の平坦度及び結晶性の善し悪しを判
断することが可能であると考えられる。
び〔０１（−１）〕方向に沿ってＧａＡｓ膜２４に形成
された帯状の溝25ａ，25ｂの形状を観察することによ
り、ＧａＡｓ膜２４の平坦度及び結晶性の善し悪しを判
断することが可能であると考えられる。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置の製
造方法によれば、III Ｂ族元素を含むガス雰囲気中で前
記シリコン基板を加熱した後、処理後のシリコン基板の
成長面にＧａＡｓ膜を成長することにより、良好な結晶
性を有する結晶構造と対応するエッチピットの形状や溝
の形状が得られるため、ＧａＡｓ膜の平坦度及び結晶性
を改善することができる。
造方法によれば、III Ｂ族元素を含むガス雰囲気中で前
記シリコン基板を加熱した後、処理後のシリコン基板の
成長面にＧａＡｓ膜を成長することにより、良好な結晶
性を有する結晶構造と対応するエッチピットの形状や溝
の形状が得られるため、ＧａＡｓ膜の平坦度及び結晶性
を改善することができる。
【図１】本発明の実施例のＧａＡｓ−ｏｎ−Ｓｉ基板の
作成方法について説明するフローチャートである。
作成方法について説明するフローチャートである。
【図２】本発明の実施例のＧａＡｓ膜の成長方法におけ
る温度シーケンスについて説明する図である。
る温度シーケンスについて説明する図である。
【図３】本発明の実施例のＧａＡｓ−ｏｎ−Ｓｉ基板の
作成方法について説明する断面図である。
作成方法について説明する断面図である。
【図４】本発明の実施例の作成方法により成長されたＧ
ａＡｓ膜のエッチピットの観察結果について比較説明す
る平面図である。
ａＡｓ膜のエッチピットの観察結果について比較説明す
る平面図である。
【図５】本発明の実施例の作成方法により成長されたＧ
ａＡｓ膜の溝の形状についての比較説明図（その１）で
ある。
ａＡｓ膜の溝の形状についての比較説明図（その１）で
ある。
【図６】本発明の実施例の作成方法により成長されたＧ
ａＡｓ膜の溝の形状についての比較説明図（その２）で
ある。
ａＡｓ膜の溝の形状についての比較説明図（その２）で
ある。
【図７】本発明の実施例の試料作成に用いられるＭＯＣ
ＶＤ装置の構成図である。
ＶＤ装置の構成図である。
【図８】従来例のＧａＡｓ−ｏｎ−Ｓｉ基板の作成方法
について説明するフローチャートである。
について説明するフローチャートである。
１ チャンバ、 ２ ロードロック室、 ３ リアクタ（成長室）、 ４ ガス導入口、 ５ ウエハ出入口、 ６ 排気口、 ７ 排気ポンプ、 ８ サセプタ、 ９ 基板搬送装置、 １０ ウエハトレイ、 １１，３１ Ｓｉ基板（ウエハ）、 １２ バルブ、 ２１ 段差、 ２２ シリコン酸化膜、 ２３，２４，24ａ，24ｂ，３２ ＧａＡｓ膜、 25ａ，25ｂ 溝。
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン基板上に、ＧａＡｓ膜を成長す
る半導体装置の製造方法において、 III Ｂ族元素を含むガス雰囲気中で前記シリコン基板を
加熱する工程と、 前記処理後のシリコン基板の成長面にＧａＡｓ膜を成長
する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項２】 前記成長方法は、有機金属化学気相成長
法（ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ
法）又はアトミックレイヤエピタキシ法（ＡＬＥ法）で
あることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記III Ｂ族元素を含むガスは、水素化
物，塩化物又は有機物からなるガスであることを特徴と
する請求項１又は請求項２記載の半導体装置。 - 【請求項４】 前記III Ｂ族元素はガリウム（Ｇａ）で
あり、有機物からなるガスはトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）であることを特徴とする請求項３記載の半導体装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095635A JPH05291153A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 半導体装置の製造方法 |
| US08/045,174 US5397738A (en) | 1992-04-15 | 1993-04-13 | Process for formation of heteroepitaxy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095635A JPH05291153A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291153A true JPH05291153A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14142981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4095635A Withdrawn JPH05291153A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5397738A (ja) |
| JP (1) | JPH05291153A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001127326A (ja) * | 1999-08-13 | 2001-05-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体基板及びその製造方法、並びに、この半導体基板を用いた太陽電池及びその製造方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5443685A (en) * | 1993-11-01 | 1995-08-22 | At&T Corp. | Composition and method for off-axis growth sites on nonpolar substrates |
| TW406303B (en) * | 1997-03-24 | 2000-09-21 | Shinetsu Handotai Kk | Silicon semiconductor single crystal and the method of manufacturing the same |
| US20060167331A1 (en) * | 1999-10-20 | 2006-07-27 | Mason J B | Single stage denitration |
| US20050148162A1 (en) * | 2004-01-02 | 2005-07-07 | Huajie Chen | Method of preventing surface roughening during hydrogen pre-bake of SiGe substrates using chlorine containing gases |
| US6958286B2 (en) * | 2004-01-02 | 2005-10-25 | International Business Machines Corporation | Method of preventing surface roughening during hydrogen prebake of SiGe substrates |
| JP5529420B2 (ja) * | 2009-02-09 | 2014-06-25 | 住友電気工業株式会社 | エピタキシャルウエハ、窒化ガリウム系半導体デバイスを作製する方法、窒化ガリウム系半導体デバイス、及び酸化ガリウムウエハ |
| CN105624792B (zh) * | 2016-03-24 | 2019-07-05 | 中国科学院半导体研究所 | 一种硅基GaAs单晶薄膜及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0691020B2 (ja) * | 1986-02-14 | 1994-11-14 | 日本電信電話株式会社 | 気相成長方法および装置 |
| JPH01212296A (ja) * | 1988-02-19 | 1989-08-25 | Nec Corp | Ｓｉ基板上への３―５族化合物半導体結晶の成長方法 |
| JPH01245512A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-09-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ３−ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 |
| JPH071755B2 (ja) * | 1988-09-29 | 1995-01-11 | 三菱電機株式会社 | エピタキシャル成長方法 |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP4095635A patent/JPH05291153A/ja not_active Withdrawn
-
1993
- 1993-04-13 US US08/045,174 patent/US5397738A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001127326A (ja) * | 1999-08-13 | 2001-05-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体基板及びその製造方法、並びに、この半導体基板を用いた太陽電池及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5397738A (en) | 1995-03-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |