JPH0566357B2 - - Google Patents
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- JPH0566357B2 JPH0566357B2 JP14726885A JP14726885A JPH0566357B2 JP H0566357 B2 JPH0566357 B2 JP H0566357B2 JP 14726885 A JP14726885 A JP 14726885A JP 14726885 A JP14726885 A JP 14726885A JP H0566357 B2 JPH0566357 B2 JP H0566357B2
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- semiconductor substrate
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、単元素半導体基板上に化合物半導体
を気相エピタキシヤル成長させる方法の改良に関
するものである。
を気相エピタキシヤル成長させる方法の改良に関
するものである。
（従来技術とその問題点）
近年、−族化合物半導体を用いた光発光素
子、光受光素子や高速動作する電界効果トランジ
スタが実用化され広く利用されている。他方、単
元素半導体特にSi、Ge等を用いた論理回路ICや
LSIも広く利用されている。最近、これら２種の
半導体デバイスの特徴を生かし、かつ新しい機能
を有した光−電子集積デバイスの開発を指向し
て、単元素半導体上に化合物半導体を成長させる
研究が行われるようになつた。このような研究を
別の角度から見ると、化合物半導体基板に比べ極
めて安価な単元素半導体基板を用いるという点
で、将来光−電子集積デバイスを低価格化するこ
とを目指していると考えることができる。
子、光受光素子や高速動作する電界効果トランジ
スタが実用化され広く利用されている。他方、単
元素半導体特にSi、Ge等を用いた論理回路ICや
LSIも広く利用されている。最近、これら２種の
半導体デバイスの特徴を生かし、かつ新しい機能
を有した光−電子集積デバイスの開発を指向し
て、単元素半導体上に化合物半導体を成長させる
研究が行われるようになつた。このような研究を
別の角度から見ると、化合物半導体基板に比べ極
めて安価な単元素半導体基板を用いるという点
で、将来光−電子集積デバイスを低価格化するこ
とを目指していると考えることができる。
最近、比較的良質なGaAsをSi基板上に成長さ
せる気相成長方法が報告された（ジヤパニーズ・
ジヤーナル・オブ・アプライド・フイジツクス
（Japanese Journal of Applied Physics）、23巻
11号、1984年、L843〜L845頁）。この方法は、Si
基板の前処理としてHFの化学エツチングを行
い、その後基板を成長反応管内に配置し、900℃
以上で10分間族ガス（この場合、AsH3）を流
しながら熱処理し、その後低温（400〜450℃）と
通常の温度（700℃）でGaAs成長を行うもので
ある。しかしながら、この方法によれば、前処理
後の単元素半導体基板の表面に付着したFe、Ni、
Cuなどの不純物は、高温で熱処理しただけでは
除去することが難しく、その不純物は、基板上に
成長された化合物半導体に取りこまれる。このよ
うに基板の前処理方法や表面の清浄度の違いによ
り、成長した化合物半導体の純度が変化し、その
結果、成長した膜の発光特性も左右されるという
欠点がある。
せる気相成長方法が報告された（ジヤパニーズ・
ジヤーナル・オブ・アプライド・フイジツクス
（Japanese Journal of Applied Physics）、23巻
11号、1984年、L843〜L845頁）。この方法は、Si
基板の前処理としてHFの化学エツチングを行
い、その後基板を成長反応管内に配置し、900℃
以上で10分間族ガス（この場合、AsH3）を流
しながら熱処理し、その後低温（400〜450℃）と
通常の温度（700℃）でGaAs成長を行うもので
ある。しかしながら、この方法によれば、前処理
後の単元素半導体基板の表面に付着したFe、Ni、
Cuなどの不純物は、高温で熱処理しただけでは
除去することが難しく、その不純物は、基板上に
成長された化合物半導体に取りこまれる。このよ
うに基板の前処理方法や表面の清浄度の違いによ
り、成長した化合物半導体の純度が変化し、その
結果、成長した膜の発光特性も左右されるという
欠点がある。
（発明の目的）
本発明の目的は、単元素半導体基板の前処理方
法に左右されず、かつ、高純度の化合物半導体を
単元素半導体基板上にエピタキシヤル成長させる
気相成長方法を提供することにある。
法に左右されず、かつ、高純度の化合物半導体を
単元素半導体基板上にエピタキシヤル成長させる
気相成長方法を提供することにある。
（発明の構成）
上記目的を達成するために、本発明は、単元素
半導体基板上に化合物半導体をエピタキシヤル成
長させる工程と、反応性ガスを用いて前記成長さ
せた化合物半導体をエツチングして除去する工程
と、前記単元素半導体基板を900℃以上で熱処理
する工程と、熱処理後の前記単元素半導体基板上
に化合物半導体を再度エピタキシヤル成長させる
工程とを、順次同一反応管内で行うようにしたも
のである。
半導体基板上に化合物半導体をエピタキシヤル成
長させる工程と、反応性ガスを用いて前記成長さ
せた化合物半導体をエツチングして除去する工程
と、前記単元素半導体基板を900℃以上で熱処理
する工程と、熱処理後の前記単元素半導体基板上
に化合物半導体を再度エピタキシヤル成長させる
工程とを、順次同一反応管内で行うようにしたも
のである。
（構成の詳細な説明）
本発明の気相エピタキシヤル成長方法によれ
ば、前処理後の単元素半導体基板の表面に付着し
た前処理では取り除けなかつた多くの不純物は、
初めに成長した化合物半導体中に取り込まれる。
その後、連続して反応性ガスを用いて成長した化
合物半導体を完全に除去するため、不純物のない
単元素半導体基板表面が現われる。ここで化合物
半導体の反応性ガスとして一般に使用されるハラ
イド系ガスは、高温でもほとんど単元素半導体基
板をエツチングしないので、基板表面が荒れた
り、表面ダメージ層が形成されることはない。さ
らにその後、900℃以上で表面浄化された基板を
熱処理することにより、単元素半導体表面の数原
子層が、その後の化合物半導体の成長を容易に行
われるような表面再配列現象を生じる。このよう
に本発明の成長方法によれば、従来技術では問題
であつたような単元素半導体基板の前処理条件に
より成長した化合物半導体の膜質が左右されるこ
とはなく、かつ、高純度の成長膜が得られる。
ば、前処理後の単元素半導体基板の表面に付着し
た前処理では取り除けなかつた多くの不純物は、
初めに成長した化合物半導体中に取り込まれる。
その後、連続して反応性ガスを用いて成長した化
合物半導体を完全に除去するため、不純物のない
単元素半導体基板表面が現われる。ここで化合物
半導体の反応性ガスとして一般に使用されるハラ
イド系ガスは、高温でもほとんど単元素半導体基
板をエツチングしないので、基板表面が荒れた
り、表面ダメージ層が形成されることはない。さ
らにその後、900℃以上で表面浄化された基板を
熱処理することにより、単元素半導体表面の数原
子層が、その後の化合物半導体の成長を容易に行
われるような表面再配列現象を生じる。このよう
に本発明の成長方法によれば、従来技術では問題
であつたような単元素半導体基板の前処理条件に
より成長した化合物半導体の膜質が左右されるこ
とはなく、かつ、高純度の成長膜が得られる。
（実施例）
以下、図面を用いて詳細に説明する。第１図
は、本発明の一実施例の工程図である。試みられ
た気相成長装置は、反応管が横型の低圧有機金属
気相成長装置（LP−MOCVD）である。単元素
半導体基板１１としてSi基板を選定し、成長面方
位は（100）面±0.5°を用いた。まず、基板１１
の前処理として基板１１を沸騰したHNO3に３回
入れて表面の汚れおよび不純物１２をできるだけ
除去した後、水洗し乾燥させた（第１図ａ）。直
ちにSi基板１１をLP−MOCVD反応管に設置し、
H2雰囲気中で圧力100Torrに設定し、通常の
GaAs成長の時と同様に、AsH3を流しながら700
℃まで昇温し、族原料ガスにトリメチルガリウ
ム（TMG；Ga（CH3）3）を使用して、化合物半
導体としてGaAs１３を50nｍ成長させた（第１
図ｂ）。その後、反応性ガスとしてAsCl3を用い
て成長したGaAs１３をガスエツチングにより除
去した（第１図ｃ）。その後AsH3を流しながら、
直ちに900℃まで基板１１を昇温し、５分間熱処
理した。その後、700℃まで降温し、GaAs１４
を3μｍエピタキシヤル成長させた（第１図ｄ）。
その時のGaAs１４の成長速度は0.8μｍ／ｈであ
つた。得られたGaAs１４の表面は鏡面であり、
77Kにおける電子の移動度も40000cm2／Ｖ・Ｓが
得られた。
は、本発明の一実施例の工程図である。試みられ
た気相成長装置は、反応管が横型の低圧有機金属
気相成長装置（LP−MOCVD）である。単元素
半導体基板１１としてSi基板を選定し、成長面方
位は（100）面±0.5°を用いた。まず、基板１１
の前処理として基板１１を沸騰したHNO3に３回
入れて表面の汚れおよび不純物１２をできるだけ
除去した後、水洗し乾燥させた（第１図ａ）。直
ちにSi基板１１をLP−MOCVD反応管に設置し、
H2雰囲気中で圧力100Torrに設定し、通常の
GaAs成長の時と同様に、AsH3を流しながら700
℃まで昇温し、族原料ガスにトリメチルガリウ
ム（TMG；Ga（CH3）3）を使用して、化合物半
導体としてGaAs１３を50nｍ成長させた（第１
図ｂ）。その後、反応性ガスとしてAsCl3を用い
て成長したGaAs１３をガスエツチングにより除
去した（第１図ｃ）。その後AsH3を流しながら、
直ちに900℃まで基板１１を昇温し、５分間熱処
理した。その後、700℃まで降温し、GaAs１４
を3μｍエピタキシヤル成長させた（第１図ｄ）。
その時のGaAs１４の成長速度は0.8μｍ／ｈであ
つた。得られたGaAs１４の表面は鏡面であり、
77Kにおける電子の移動度も40000cm2／Ｖ・Ｓが
得られた。
続いてSi基板１１の前処理方法を変えて同一実
験を試みた。１つはHFにより１分エツチング
し、もう１つはヨウ素を含む氷酢酸混合液により
３分エツチングして用意した。以上、３種類の前
処理を行つたSi基板１１上にそれぞれ成長した
GaAs１４の77Kにおけるホトルミネツセンス特
性を調べたところ、ホトルミネツセンス強度に差
はなく、かつGaAs基板上に成長したGaAsのホ
トルミネツセンス強度の約７〜８割程度であり、
従来の方法でSi基板上に成長したGaAsが約５〜
６割程度の強度であるのに対し大幅に改善され
た。又、前処理の違いによる差は認められず、本
発明の効果が充分に確認できた。
験を試みた。１つはHFにより１分エツチング
し、もう１つはヨウ素を含む氷酢酸混合液により
３分エツチングして用意した。以上、３種類の前
処理を行つたSi基板１１上にそれぞれ成長した
GaAs１４の77Kにおけるホトルミネツセンス特
性を調べたところ、ホトルミネツセンス強度に差
はなく、かつGaAs基板上に成長したGaAsのホ
トルミネツセンス強度の約７〜８割程度であり、
従来の方法でSi基板上に成長したGaAsが約５〜
６割程度の強度であるのに対し大幅に改善され
た。又、前処理の違いによる差は認められず、本
発明の効果が充分に確認できた。
本実施例では、単元素半導体基板としてSiを用
い、化合物半導体をGaAsとしたが、本発明はこ
れらに限定されず、単元素半導体基板にGeを用
い、化合物半導体に他の−族化合物半導体例
えばGaP、InPやInGaAsP、AlGaAsの多元混
晶、又、−族化合物半導体等を設ける場合に
も適用できる。また本実施例では、気相成長装置
に低圧有機金属気相成長装置を用いたがこれに限
定する必要はなく、常圧有機金属気相成長装置、
ハライド系気相成長装置を用いても良い。さらに
反応性ガスもAsCl3に限定されず、HCl、Cl2、
Br、I2等他の反応性エツチングガスでも良い。
い、化合物半導体をGaAsとしたが、本発明はこ
れらに限定されず、単元素半導体基板にGeを用
い、化合物半導体に他の−族化合物半導体例
えばGaP、InPやInGaAsP、AlGaAsの多元混
晶、又、−族化合物半導体等を設ける場合に
も適用できる。また本実施例では、気相成長装置
に低圧有機金属気相成長装置を用いたがこれに限
定する必要はなく、常圧有機金属気相成長装置、
ハライド系気相成長装置を用いても良い。さらに
反応性ガスもAsCl3に限定されず、HCl、Cl2、
Br、I2等他の反応性エツチングガスでも良い。
（発明の効果）
以上、詳細に述べたように、本発明の気相エピ
タキシヤル成長方法は、従来の成長方法に比べ、
成長した化合物半導体の膜質が基板の前処理方法
や条件に依存せず容易に再現性よく得られる。
又、膜の発光強度は、従来の方法で得られたもの
に比べ強く、高純度の成長膜が得られる。
タキシヤル成長方法は、従来の成長方法に比べ、
成長した化合物半導体の膜質が基板の前処理方法
や条件に依存せず容易に再現性よく得られる。
又、膜の発光強度は、従来の方法で得られたもの
に比べ強く、高純度の成長膜が得られる。
第１図ａ〜ｄは本発明の一実施例の成長工程を
説明するための断面図である。１１……Si基板、
１２……不純物、１３，１４……GaAs。
説明するための断面図である。１１……Si基板、
１２……不純物、１３，１４……GaAs。
Claims (1)
- １ 単元素半導体基板上に化合物半導体をエピタ
キシヤル成長させる工程と、反応性ガスを用いて
前記成長させた化合物半導体をエツチングして除
去する工程と、前記単元素半導体基板を900℃以
上で熱処理する工程と、熱処理後の前記単元素半
導体基板上に化合物半導体を再度エピタキシヤル
成長させる工程とを、順次同一反応管内で行うこ
とを特徴とする化合物半導体の気相エピタキシヤ
ル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14726885A JPS627700A (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | 化合物半導体の気相エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14726885A JPS627700A (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | 化合物半導体の気相エピタキシヤル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS627700A JPS627700A (ja) | 1987-01-14 |
| JPH0566357B2 true JPH0566357B2 (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=15426377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14726885A Granted JPS627700A (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | 化合物半導体の気相エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS627700A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2753523B2 (ja) * | 1988-11-21 | 1998-05-20 | 株式会社ジャパンエナジー | ▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 |
-
1985
- 1985-07-03 JP JP14726885A patent/JPS627700A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS627700A (ja) | 1987-01-14 |
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