JPH06177046A - Hetero-epitaxial growth method - Google Patents

Hetero-epitaxial growth method

Info

Publication number
JPH06177046A
JPH06177046A JP8391393A JP8391393A JPH06177046A JP H06177046 A JPH06177046 A JP H06177046A JP 8391393 A JP8391393 A JP 8391393A JP 8391393 A JP8391393 A JP 8391393A JP H06177046 A JPH06177046 A JP H06177046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound semiconductor
epitaxial layer
layer
semiconductor epitaxial
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8391393A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3270945B2 (en
Inventor
Satoshi Okubo
聡 大久保
Norimitsu Takagi
敬光 高木
Kazuaki Takai
一章 高井
Takashi Eshita
隆 恵下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP08391393A priority Critical patent/JP3270945B2/en
Publication of JPH06177046A publication Critical patent/JPH06177046A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3270945B2 publication Critical patent/JP3270945B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To reduce a surface pit of a compound semiconductor hetero-epitaxial layer, upgrade the evenness of the layer and reduce carrier concentration in terms of a hetero-epitaxial layer growth method for GaAs or the like on a silicon substrate. CONSTITUTION:A natural oxide film on a silicon substrate is removed and a compound semiconductor low temperature growth layer 2 required to generate a growth core is formed thereon. Then, a first compound semiconductor epitaxial layer 3 is formed at a temperature of 600 deg.C or higher but less than 700 deg.C. A second compound semiconductor epitaxial layer 4, which minimizes the number of pits is formed thereon at a temperature of 700 deg.C or higher where a third compound semiconductor epitaxial layer 5 whose carrier concentration is low, is formed at a temperature lower than 700 deg.C. V/III ratio, annealing temperature, annealing atmosphere and raw material gas of Ga or the like are optimized during the formation of each compound semiconductor epitaxial layer, which makes it possible to reduce the number of pits and enhance the evenness of the surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、Si基板上にGaAs
等の化合物半導体エピタキシャル層を成長する方法に関
する。近年、衛星通信、移動通信技術等の高度化が進
み、低雑音高周波増幅器としてGaAs等の化合物半導
体を用いたHEMT等の半導体装置の需要が高まり、そ
の生産性を向上するため大口径のGaAs基板の開発が
要求されている。
The present invention relates to GaAs on a Si substrate.
Etc. of a compound semiconductor epitaxial layer. In recent years, as satellite communication and mobile communication technology have advanced, demand for semiconductor devices such as HEMTs using compound semiconductors such as GaAs as low-noise high-frequency amplifiers has increased, and large-diameter GaAs substrates have been developed to improve their productivity. Development is required.

【0002】しかし、GaAs等の化合物半導体は、機
械的に脆弱であるため製造工程中に割れやすく、また、
大口径の単結晶を製造することが困難である。そこで、
機械的に強く、大口径の結晶を製造し易いSi基板の上
に化合物半導体層を成長し、これを化合物半導体基板と
して用いる方法が開発されている。
However, since compound semiconductors such as GaAs are mechanically fragile, they are easily broken during the manufacturing process, and
It is difficult to produce a large diameter single crystal. Therefore,
A method has been developed in which a compound semiconductor layer is grown on a Si substrate that is mechanically strong and is easy to manufacture a large-diameter crystal, and this is used as a compound semiconductor substrate.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来から知られているSi基板上にGa
As等の化合物半導体エピタキシャル層を成長する方法
においては、Si基板を加熱してSi基板の表面上に形
成されている自然酸化膜を除去した後、400〜450
℃の低温でアモルファス状の低温成長層(成長核形成
層、成長初期層とも称されている)を形成し、625〜
750℃に昇温して、その温度で化合物半導体エピタキ
シャル層を成長する二段階成長法(二温度成長法とも称
されている)が採用されている。
2. Description of the Related Art Ga is formed on a conventionally known Si substrate.
In the method of growing a compound semiconductor epitaxial layer of As or the like, after heating the Si substrate to remove the natural oxide film formed on the surface of the Si substrate, 400 to 450
An amorphous low temperature growth layer (also called a growth nucleation layer or a growth initial layer) is formed at a low temperature of ℃
A two-step growth method (also referred to as a two-temperature growth method) of raising the temperature to 750 ° C. and growing a compound semiconductor epitaxial layer at that temperature is adopted.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の二段階成長法によると、化合物半導体エピタキシャ
ル層の表面に多数のピットが発生し、かつ、その表面の
凹凸が大きいため表面平坦性が悪く、また、高温で成長
を行うとピットは低減するが、キャリア濃度が上昇する
という問題があった。本発明は、化合物半導体エピタキ
シャル層の表面のピットを低減し、平坦性を向上し、キ
ャリア濃度を低減する、ヘテロエピタキシャル成長方法
を提供することを目的とする。
However, according to the conventional two-step growth method described above, a large number of pits are formed on the surface of the compound semiconductor epitaxial layer, and the surface unevenness is large, resulting in poor surface flatness. Further, when the growth is performed at a high temperature, the pits are reduced, but there is a problem that the carrier concentration is increased. An object of the present invention is to provide a heteroepitaxial growth method that reduces pits on the surface of a compound semiconductor epitaxial layer, improves flatness, and reduces carrier concentration.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明にかかるヘテロエ
ピタキシャル成長方法においては、Si基板等のIV族
基板上に化合物半導体エピタキシャル層を形成するヘテ
ロエピタキシャル成長において、このIV族基板上に化
合物半導体低温成長層を形成した後に昇温して第1の化
合物半導体エピタキシャル層を形成し、次いでさらに昇
温して第2の化合物半導体エピタキシャル層を形成し、
次いで降温して第3の化合物半導体エピタキシャル層を
形成する工程を採用した。
In a heteroepitaxial growth method according to the present invention, a compound semiconductor low temperature growth layer is formed on a group IV substrate in heteroepitaxial growth in which a compound semiconductor epitaxial layer is formed on a group IV substrate such as a Si substrate. After forming, the temperature is raised to form a first compound semiconductor epitaxial layer, and then the temperature is further raised to form a second compound semiconductor epitaxial layer,
Then, the step of lowering the temperature to form the third compound semiconductor epitaxial layer was adopted.

【0006】この場合、第1の化合物半導体エピタキシ
ャル層を、600℃以上700℃未満で形成し、第2の
化合物半導体エピタキシャル層を700℃以上で形成
し、第3の化合物半導体エピタキシャル層を700℃未
満で形成することができる。
In this case, the first compound semiconductor epitaxial layer is formed at 600 ° C. or more and less than 700 ° C., the second compound semiconductor epitaxial layer is formed at 700 ° C. or more, and the third compound semiconductor epitaxial layer is 700 ° C. Can be formed in less than.

【0007】またこの場合、第1の化合物半導体エピタ
キシャル層を形成する場合のV/III比を、第2の化
合物半導体エピタキシャル層を形成する場合のV/II
I比より低くすることができる。
In this case, the V / III ratio when the first compound semiconductor epitaxial layer is formed is changed to the V / II ratio when the second compound semiconductor epitaxial layer is formed.
It can be lower than the I ratio.

【0008】またこの場合、第1の化合物半導体エピタ
キシャル層の成長中のV/III比および第2の化合物
半導体エピタキシャル層を成長する場合のV/III比
を、第3の化合物半導体エピタキシャル層を形成する場
合のV/III比よりも低く、例えば20以下にする工
程を採用した。
In this case, the V / III ratio during the growth of the first compound semiconductor epitaxial layer and the V / III ratio during the growth of the second compound semiconductor epitaxial layer are set to the third compound semiconductor epitaxial layer. The V / III ratio is lower than that in the case of, for example, 20 or less.

【0009】また、Si基板等のIV族基板上に化合物
半導体エピタキシャル層を形成するヘテロエピタキシャ
ル成長方法において、このIV族基板上に化合物半導体
低温成長層を形成した後に昇温して第1の化合物半導体
エピタキシャル層を形成し、第1の化合物半導体エピタ
キシャル層を、反応管内圧力76Torr、V族原料ガ
ス分圧0.35Torrの点Aと、反応管内圧力760
Torr、V族原料ガス分圧0.6Torrの点Bと、
反応管内圧力760Torr、V族原料ガス分圧5.7
Torrの点Cと、反応管内圧力76Torr、V族原
料ガス分圧1.3Torrの点Dとで囲まれる領域の条
件でアニールして、第1の化合物半導体エピタキシャル
層の結晶性および表面平坦性を改善する工程を採用し
た。
In the heteroepitaxial growth method for forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate such as a Si substrate, the compound semiconductor low-temperature growth layer is formed on the group IV substrate and then heated to raise the temperature of the first compound semiconductor. An epitaxial layer is formed, and the first compound semiconductor epitaxial layer is formed at a point A at a reaction tube internal pressure of 76 Torr, a group V source gas partial pressure of 0.35 Torr, and a reaction tube internal pressure of 760.
Torr, point B of group V source gas partial pressure 0.6 Torr,
Reaction tube internal pressure 760 Torr, Group V source gas partial pressure 5.7
Annealing is performed under the condition of a region surrounded by a point C of Torr and a point D of a reaction tube internal pressure of 76 Torr and a group V source gas partial pressure of 1.3 Torr to improve crystallinity and surface flatness of the first compound semiconductor epitaxial layer. Adopted a process to improve.

【0010】また、Si基板等のIV族基板上に化合物
半導体エピタキシャル層を形成するヘテロエピタキシャ
ル成長方法において、このIV族基板上に化合物半導体
低温成長層を成長し、その上に第1の化合物半導体エピ
タキシャル層をトリエチルガリウムを原料として化合物
半導体低温成長層を成長する場合の温度よりも高温で成
長し、その上に第1の化合物半導体エピタキシャル層を
成長する場合の温度より高温で第2の化合物半導体エピ
タキシャル層を成長する工程を採用した。
In the heteroepitaxial growth method for forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate such as a Si substrate, a compound semiconductor low temperature growth layer is grown on this group IV substrate and a first compound semiconductor epitaxial layer is grown thereon. The layer is grown from triethylgallium as a raw material at a temperature higher than that for growing the compound semiconductor low-temperature growth layer, and the second compound semiconductor epitaxial layer is grown at a temperature higher than that for growing the first compound semiconductor epitaxial layer. The process of growing layers was adopted.

【0011】また、Si基板等のIV族基板上に化合物
半導体エピタキシャル層を形成するヘテロエピタキシャ
ル成長方法において、このIV族基板上にまず化合物半
導体低温成長層を成長し、次に化合物半導体エピタキシ
ャル層を成長した後に化合物半導体エピタキシャル層に
研磨を加えて平坦化し、次いで化合物半導体エピタキシ
ャル層を成長する場合の温度よりも高い温度でアニール
を行い、その上にアニール温度よりも低い温度で化合物
半導体エピタキシャル層を成長する工程を採用した。
In the heteroepitaxial growth method of forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate such as a Si substrate, a compound semiconductor low temperature growth layer is first grown on this group IV substrate, and then a compound semiconductor epitaxial layer is grown. After that, the compound semiconductor epitaxial layer is polished and flattened, then annealed at a temperature higher than the temperature for growing the compound semiconductor epitaxial layer, and then the compound semiconductor epitaxial layer is grown at a temperature lower than the annealing temperature. The process of doing is adopted.

【0012】また、(100)から〔011〕方向へ傾
斜したSi基板等のIV族基板上に化合物半導体エピタ
キシャル層を形成するヘテロエピタキシャル成長方法に
おいて、このIV族基板の加熱による自然酸化膜の除去
をV族元素含有雰囲気中で875℃以下で行い、このI
V族基板上に化合物半導体低温成長層を形成した後に昇
温して化合物半導体エピタキシャル層を形成する工程を
有し、さらに化合物半導体エピタキシャル層の成長中、
あるいは成長後のアニールをSi基板の自然酸化膜を除
去する工程以下の温度で行う工程を採用した。
In addition, in the heteroepitaxial growth method of forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate such as a Si substrate which is tilted from (100) in the [011] direction, the native oxide film is removed by heating the group IV substrate. This is performed at 875 ° C. or lower in an atmosphere containing a Group V element.
A step of forming a compound semiconductor low-temperature growth layer on a group V substrate and then raising the temperature to form a compound semiconductor epitaxial layer, and during the growth of the compound semiconductor epitaxial layer,
Alternatively, a step of performing annealing after growth at a temperature equal to or lower than the step of removing the natural oxide film of the Si substrate is adopted.

【0013】また、Si基板等のIV族基板上に化合物
半導体エピタキシャル層を形成するヘテロエピタキシャ
ル成長方法において、化合物半導体エピタキシャル層の
成長を開始する前に反応管および反応管内の部品を酸素
を含む雰囲気中でアニールする工程を採用した。
Further, in the heteroepitaxial growth method of forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate such as a Si substrate, the reaction tube and the parts in the reaction tube are exposed to an atmosphere containing oxygen before starting the growth of the compound semiconductor epitaxial layer. The process of annealing is adopted.

【0014】[0014]

【作用】本発明のように、化合物半導体低温成長層の形
成後に比較的低温で第1の化合物エピタキシャル層を形
成すると、化合物半導体の成長核が集中して塊状に成長
する、いわゆるコアレッセンスを抑制することができ、
第1の化合物半導体エピタキシャル層の形成温度より高
い温度で第2の化合物半導体エピタキシャル層を形成す
ることによりピットを抑制し、平坦性を改善することが
可能になる。
When the first compound epitaxial layer is formed at a relatively low temperature after the formation of the compound semiconductor low temperature growth layer as in the present invention, the growth nucleus of the compound semiconductor concentrates and grows in a lump, so-called coalescence is suppressed. You can
By forming the second compound semiconductor epitaxial layer at a temperature higher than the formation temperature of the first compound semiconductor epitaxial layer, it is possible to suppress pits and improve flatness.

【0015】また、第2の化合物半導体エピタキシャル
層を高温で形成するとキャリア濃度が上昇するが、その
上に温度を下げて第3の化合物半導体エピタキシャル層
を形成すると、この層のキャリア濃度を抑制することが
できる。
Further, when the second compound semiconductor epitaxial layer is formed at a high temperature, the carrier concentration increases, but when the temperature is lowered to form the third compound semiconductor epitaxial layer, the carrier concentration of this layer is suppressed. be able to.

【0016】また、第1の化合物半導体エピタキシャル
層を形成する場合のV/III比を、第2の化合物半導
体エピタキシャル層を形成する場合のV/III比より
低くすると、その原因は現在のところ解明されていない
が、ピット数が減少する。
Further, if the V / III ratio in the case of forming the first compound semiconductor epitaxial layer is made lower than the V / III ratio in the case of forming the second compound semiconductor epitaxial layer, the cause is currently clarified. Not done, but the number of pits will decrease.

【0017】また、Si基板等のIV族基板上に化合物
半導体低温成長層を形成した後に昇温して第1の化合物
半導体エピタキシャル層を形成し、第1の化合物半導体
エピタキシャル層を、反応管内圧力76Torr、V族
原料ガス分圧0.35Torrの点Aと、反応管内圧力
760Torr、V族原料ガス分圧0.6Torrの点
Bと、反応管内圧力760Torr、V族原料ガス分圧
5.7Torrの点Cと、反応管内圧力76Torr、
V族原料ガス分圧1.3Torrの点Dとで囲まれる領
域の条件でアニールすると、第1の化合物半導体エピタ
キシャル層の結晶性および表面平坦性を改善することが
できる。
Further, after forming the compound semiconductor low-temperature growth layer on the group IV substrate such as the Si substrate, the temperature is raised to form the first compound semiconductor epitaxial layer, and the first compound semiconductor epitaxial layer is subjected to the pressure in the reaction tube. 76 Torr, point A of group V source gas partial pressure 0.35 Torr, reaction tube internal pressure 760 Torr, group V source gas partial pressure 0.6 Torr Point B, reaction tube internal pressure 760 Torr, group V source gas partial pressure 5.7 Torr Point C, the pressure in the reaction tube is 76 Torr,
When the annealing is performed under the condition of the region surrounded by the group D source gas partial pressure of 1.3 Torr and the point D, the crystallinity and surface flatness of the first compound semiconductor epitaxial layer can be improved.

【0018】また、Si基板等のIV族基板上に化合物
半導体低温成長層を成長し、その上に第1の化合物半導
体エピタキシャル層を、トリエチルガリウムを原料とし
て化合物半導体低温成長層を成長する場合の温度よりも
高温で成長すると、化合物半導体低温成長層の粗れを低
減することができる。
In the case where a compound semiconductor low temperature growth layer is grown on a group IV substrate such as a Si substrate, a first compound semiconductor epitaxial layer is grown on the compound semiconductor low temperature growth layer, and a compound semiconductor low temperature growth layer is grown from triethylgallium as a raw material. Growing at a temperature higher than the temperature can reduce roughness of the compound semiconductor low temperature growth layer.

【0019】また、Si基板等のIV族基板上に化合物
半導体エピタキシャル層を形成するヘテロエピタキシャ
ル成長方法において、このIV族基板の上にまず化合物
低温成長層を成長し、続いて化合物半導体エピタキシャ
ル層を成長した後に化合物半導体エピタキシャル層に研
磨を加えて平坦化し、次いで化合物半導体エピタキシャ
ル層を成長する温度よりも高い温度、例えば800℃以
上でアニールを行い、その上にアニール温度よりも低い
温度で化合物半導体エピタキシャル層を成長するとピッ
ト密度を低減することができる。
In the heteroepitaxial growth method for forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate such as a Si substrate, a low temperature compound growth layer is first grown on this group IV substrate, and then a compound semiconductor epitaxial layer is grown. After that, the compound semiconductor epitaxial layer is polished to be flattened, and then annealed at a temperature higher than the temperature for growing the compound semiconductor epitaxial layer, for example, 800 ° C. or higher, and the compound semiconductor epitaxial layer is further annealed at a temperature lower than the annealing temperature. Growing the layer can reduce the pit density.

【0020】また、(100)から〔011〕方向へ傾
斜したSi基板等のIV族基板上に化合物半導体エピタ
キシャル層を形成するヘテロエピタキシャル成長方法に
おいて、このIV族基板の加熱による自然酸化膜の除去
をV族元素含有雰囲気中で875℃以下で行い、このI
V族基板の上に化合物半導体低温成長層を形成後に昇温
して化合物半導体エピタキシャル層形成する工程を有
し、さらに化合物半導体結晶エピタキシャル層の成長
中、あるいは成長後のアニールを、このIV族基板の自
然酸化膜を除去する工程以下の温度で行うと、化合物半
導体結晶エピタキシャル層の平坦性と結晶性を改善する
ことができる。
In addition, in the heteroepitaxial growth method of forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate such as a Si substrate inclined from the (100) direction to the [011] direction, the native oxide film is removed by heating the group IV substrate. This is performed at 875 ° C. or lower in an atmosphere containing a Group V element.
A step of forming a compound semiconductor low-temperature growth layer on a group V substrate and then raising the temperature to form a compound semiconductor epitaxial layer; and annealing the compound semiconductor crystal epitaxial layer during or after the growth. When the temperature is lower than the step of removing the natural oxide film, the flatness and crystallinity of the compound semiconductor crystal epitaxial layer can be improved.

【0021】また、化合物半導体層の成長を開始する前
に反応管および反応管内の部品を酸素を含む雰囲気中で
アニールすると、GaAs成分がチャンバー内壁に堆積
し、成長層上に落下して汚染するのを防ぐことができ
る。
When the reaction tube and the parts inside the reaction tube are annealed in an atmosphere containing oxygen before starting the growth of the compound semiconductor layer, the GaAs component is deposited on the inner wall of the chamber and drops on the growth layer to contaminate it. Can be prevented.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (第1実施例)図1は、第1実施例によって成長したG
aAsヘテロエピタキシャル層の構成説明図である。こ
の図において、1はSi基板、2は化合物半導体低温成
長層、3は第1の化合物半導体エピタキシャル層、4は
第2の化合物半導体エピタキシャル層、5は第3の化合
物半導体エピタキシャル層である。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. (First Embodiment) FIG. 1 shows G grown according to the first embodiment.
It is a structure explanatory view of an aAs heteroepitaxial layer. In this figure, 1 is a Si substrate, 2 is a compound semiconductor low temperature growth layer, 3 is a first compound semiconductor epitaxial layer, 4 is a second compound semiconductor epitaxial layer, and 5 is a third compound semiconductor epitaxial layer.

【0023】第1実施例によって形成されたGaAsヘ
テロエピタキシャル層はこの図に示されているように、
Si基板1の上に、GaAsからなる化合物半導体低温
成長層2が形成され、その上にMOCVD(metal
organic chemical vapor de
position)によってGaAsからなる第1の化
合物半導体エピタキシャル層3、GaAsからなる第2
の化合物半導体エピタキシャル層4、GaAsからなる
第3の化合物半導体エピタキシャル層5が形成されてい
る。この図に示されるGaAsヘテロエピタキシャル層
は下記の成長方法によって形成される。
The GaAs heteroepitaxial layer formed according to the first embodiment, as shown in this figure,
A compound semiconductor low temperature growth layer 2 made of GaAs is formed on a Si substrate 1, and MOCVD (metal) is formed thereon.
organic chemical vapor de
The first compound semiconductor epitaxial layer 3 made of GaAs and the second compound semiconductor made of GaAs
The compound semiconductor epitaxial layer 4 and the third compound semiconductor epitaxial layer 5 made of GaAs are formed. The GaAs heteroepitaxial layer shown in this figure is formed by the following growth method.

【0024】図2は、第1実施例のGaAsヘテロエピ
タキシャル成長方法の成長温度プロファイルである。こ
の成長温度プロファイルを参照して、この実施例のGa
Asヘテロエピタキシャル成長方法を説明する。
FIG. 2 is a growth temperature profile of the GaAs heteroepitaxial growth method of the first embodiment. With reference to this growth temperature profile, Ga of this example
The As heteroepitaxial growth method will be described.

【0025】第1段階(図2中のイ参照) Si基板1を還元性雰囲気中で1000℃で約10分間
熱処理して、自然酸化膜を除去する。
First stage (see a in FIG. 2) The Si substrate 1 is heat-treated at 1000 ° C. for about 10 minutes in a reducing atmosphere to remove the natural oxide film.

【0026】第2段階(図2中のロ参照) Si基板1の上に、350〜500℃の温度で、5分間
MOCVDすることによって成長核を形成する厚さ10
0ÅのGaAsからなる化合物半導体低温成長層2を成
長する。
Second Step (See B in FIG. 2) A thickness 10 for forming growth nuclei by MOCVD on the Si substrate 1 at a temperature of 350 to 500 ° C. for 5 minutes.
A compound semiconductor low temperature growth layer 2 made of 0Å GaAs is grown.

【0027】第3段階(図2中のハ参照) その上に、600℃以上700℃未満に昇温して約10
分間MOCVDすることによって、厚さ0.5μmのG
aAsからなる第1の化合物半導体エピタキシャル層3
を成長する。 この温度範囲において成長することによ
って、コアレッセンスを抑制して平坦性を改善すること
ができる。
Third stage (see C in FIG. 2) Further, the temperature is raised to 600 ° C. or higher and lower than 700 ° C.
By MOCVD for 0.5 min
First compound semiconductor epitaxial layer 3 made of aAs
To grow. By growing in this temperature range, coalescence can be suppressed and flatness can be improved.

【0028】第4段階(図2中のニ参照) その上に、700℃以上に昇温して、約40分間MOC
VDすることによって厚さ2.0μmのGaAsからな
る第2の化合物半導体エピタキシャル層4を成長する。
GaAsからなる第2の化合物半導体エピタキシャル層
を700℃以上で形成すると、ピットを低減することが
できる。
Fourth stage (see D in FIG. 2) Then, the temperature is raised to 700 ° C. or higher and MOC is performed for about 40 minutes.
The second compound semiconductor epitaxial layer 4 made of GaAs and having a thickness of 2.0 μm is grown by VD.
The pits can be reduced by forming the second compound semiconductor epitaxial layer made of GaAs at 700 ° C. or higher.

【0029】第5段階(図2中のホ参照) その上に、700℃未満に降温して、約10分間MOC
VDすることによって厚さ0.5μmのGaAsからな
る第3の化合物半導体エピタキシャル層5を成長する。
Fifth step (see E in FIG. 2) Then, the temperature is lowered to less than 700 ° C., and MOC is performed for about 10 minutes.
By VD, the third compound semiconductor epitaxial layer 5 made of GaAs and having a thickness of 0.5 μm is grown.

【0030】図3は、従来と第1実施例の成長方法によ
るGaAsエピタキシャル層の表面の顕微鏡写真で
(A)は従来のMOCVDによって成長した場合の、
(B)は第1実施例成長方法によって成長した場合の表
面を示している。これらの写真は、原子間力顕微鏡(A
FM)写真である。図3(A)は従来のMOCVDによ
って成長したGaAs層の表面を示し、20個のピット
が観察される。また、図3(B)は、本発明の成長方法
によるGaAs層の表面を示し、僅かに4個のピットが
観察されるだけである。
FIG. 3 is a photomicrograph of the surface of the GaAs epitaxial layer according to the conventional and the growth method of the first embodiment, where (A) shows the case of the conventional MOCVD growth.
(B) shows the surface when grown by the growth method of the first embodiment. These photographs are atomic force microscope (A
FM) photograph. FIG. 3A shows the surface of a GaAs layer grown by conventional MOCVD, and 20 pits are observed. Further, FIG. 3B shows the surface of the GaAs layer by the growth method of the present invention, and only 4 pits are observed.

【0031】図4は、従来と第1実施例の成長方法によ
るGaAsエピタキシャル層の表面のピット数の比較図
である。この図の横軸は、従来の二段階成長法(成長温
度650℃と700℃)と第1実施例による四段階成長
法によって成長したGaAsエピタキシャル層を示し、
縦軸はそれらの表面のピット数を示している。
FIG. 4 is a comparison diagram of the number of pits on the surface of the GaAs epitaxial layer by the conventional and the growth method of the first embodiment. The horizontal axis of this figure shows a GaAs epitaxial layer grown by the conventional two-step growth method (growth temperatures of 650 ° C. and 700 ° C.) and the four-step growth method of the first embodiment.
The vertical axis represents the number of pits on those surfaces.

【0032】この比較図に示されているように、従来の
二段階成長法においては、成長温度が650℃の場合は
ピット数が最も多く、成長温度が700℃の場合は大き
く減少し、本発明の四段階成長法によるとピット数が数
分の1に減少していることが観察される。
As shown in this comparative diagram, in the conventional two-step growth method, the number of pits is the largest when the growth temperature is 650 ° C., and it is greatly reduced when the growth temperature is 700 ° C. It is observed that the number of pits is reduced to a fraction by the inventive four-step growth method.

【0033】図5は、従来と第1実施例の成長方法によ
るGaAsエピタキシャル層の表面の平坦性の比較図で
ある。この図の横軸は、従来の二段階成長法(成長温度
650℃と700℃)と第1実施例による四段階成長法
によって成長したGaAsエピタキシャル層を示し、縦
軸はそれらの表面の平坦性を原子間力顕微鏡によって測
定した凹凸の標準偏差値(nm)を示している。当然の
ことながら、標準偏差値が小さいほど表面の凹凸は小さ
く、平坦性はよいことを示している。
FIG. 5 is a comparison diagram of the surface flatness of the GaAs epitaxial layer by the conventional and the growth method of the first embodiment. The horizontal axis of this figure shows the GaAs epitaxial layers grown by the conventional two-step growth method (growth temperatures of 650 ° C. and 700 ° C.) and the four-step growth method of the first embodiment, and the vertical axis shows the flatness of their surface. Shows the standard deviation value (nm) of irregularities measured by an atomic force microscope. As a matter of course, the smaller the standard deviation value, the smaller the surface irregularities and the better the flatness.

【0034】この比較図に示されているように、従来の
二段階成長法においては、成長温度が650℃の場合は
平坦性が悪く、成長温度が700℃の場合はやや改善さ
れ、本発明の四段階成長法によると平坦性が顕著に改善
されていることがわかる。
As shown in this comparative diagram, in the conventional two-step growth method, the flatness is poor when the growth temperature is 650 ° C., and it is slightly improved when the growth temperature is 700 ° C. It can be seen that the flatness is remarkably improved by the four-step growth method.

【0035】図6は、第1実施例の成長方法によるGa
Asエピタキシャル層の成長温度とピット数の関係図で
ある。この図の横軸は第3の化合物半導体エピタキシャ
ル層であるGaAsエピタキシャル層の成長温度を示
し、縦軸はピット数を示している。この関係図による
と、最上層のGaAsエピタキシャル層の成長温度を低
くするほどピット数が減少し、特に、700℃未満でピ
ット数が減少することが観察される。
FIG. 6 shows the Ga according to the growth method of the first embodiment.
It is a relational diagram of the growth temperature of As epitaxial layer and the number of pits. The horizontal axis of this figure shows the growth temperature of the GaAs epitaxial layer which is the third compound semiconductor epitaxial layer, and the vertical axis shows the number of pits. According to this relationship diagram, it is observed that the number of pits decreases as the growth temperature of the uppermost GaAs epitaxial layer decreases, and in particular, the number of pits decreases below 700 ° C.

【0036】上記の実施例においては、GaAsエピタ
キシャル層を成長する場合について説明したが、例え
ば、GaAs,AlAs,InAs,GaP,AlP,
InPおよびこれらの混晶等、他の化合物半導体ヘテロ
エピタキシャル層の成長においても上記と同様の効果を
奏する。
In the above embodiment, the case of growing a GaAs epitaxial layer has been described, but for example, GaAs, AlAs, InAs, GaP, AlP,
In the growth of other compound semiconductor heteroepitaxial layers such as InP and their mixed crystals, the same effect as described above can be obtained.

【0037】(第2実施例)上記の第1実施例の化合物
半導体のヘテロエピタキシャル成長方法においては、S
i基板1上への、GaAsからなる化合物半導体低温成
長層2、GaAsからなる第1の化合物半導体エピタキ
シャル層3、GaAsからなる第2の化合物半導体エピ
タキシャル層4、GaAsからなる第3の化合物半導体
エピタキシャル層5は、すべて同じV/III比で成長
した(図1、図2参照)。
(Second Embodiment) In the heteroepitaxial growth method of the compound semiconductor of the first embodiment, S
Compound semiconductor low temperature growth layer 2 made of GaAs, first compound semiconductor epitaxial layer 3 made of GaAs, second compound semiconductor epitaxial layer 4 made of GaAs, and third compound semiconductor epitaxial made of GaAs on the i substrate 1. Layer 5 was all grown at the same V / III ratio (see Figures 1 and 2).

【0038】第1実施例のヘテロエピタキシャル成長方
法では、第1の化合物半導体エピタキシャル層3は、化
合物半導体低温成長層2のコアレッセンスを抑制して表
面粗れを低減することを目的として形成されるが、コア
レッセンスの抑制が充分でないために表面粗れが残るこ
とが分かった。また、第2の化合物半導体エピタキシャ
ル層4はピットを低減するために成長する層であるが、
ピットを大幅に低減するには至っていないことも分かっ
た。
In the heteroepitaxial growth method of the first embodiment, the first compound semiconductor epitaxial layer 3 is formed for the purpose of suppressing coalescence of the compound semiconductor low temperature growth layer 2 and reducing surface roughness. It was found that surface roughness remains because the suppression of coalescence is not sufficient. Further, the second compound semiconductor epitaxial layer 4 is a layer grown to reduce pits,
It was also found that the number of pits had not been reduced significantly.

【0039】図7は、第2実施例のGaAsヘテロエピ
タキシャル成長方法の成長温度プロファイルである。こ
の成長温度プロファイルを参照して、この実施例のGa
Asヘテロエピタキシャル成長方法を説明する。なお、
Si基板1、GaAsからなる化合物半導体低温成長層
2、GaAsからなる第1の化合物半導体エピタキシャ
ル層3、GaAsからなる第2の化合物半導体エピタキ
シャル層4、GaAsからなる第3の化合物半導体エピ
タキシャル層5は図1を参照する。
FIG. 7 is a growth temperature profile of the GaAs heteroepitaxial growth method of the second embodiment. With reference to this growth temperature profile, Ga of this example
The As heteroepitaxial growth method will be described. In addition,
The Si substrate 1, the compound semiconductor low temperature growth layer 2 made of GaAs, the first compound semiconductor epitaxial layer 3 made of GaAs, the second compound semiconductor epitaxial layer 4 made of GaAs, and the third compound semiconductor epitaxial layer 5 made of GaAs are Please refer to FIG.

【0040】第1段階(図7中のイ参照) Si基板1を還元性雰囲気中で1000℃で約10分間
加熱して表面に形成されている自然酸化膜を除去する。
First Step (See B in FIG. 7) The Si substrate 1 is heated in a reducing atmosphere at 1000 ° C. for about 10 minutes to remove the natural oxide film formed on the surface.

【0041】第2段階(図7中のロ参照) 次いで、Si基板の温度を350〜500℃に降温し
て、約5分間MOCVDすることによって成長核を形成
する厚さ100ÅのGaAsからなる化合物半導体低温
成長層2を成長する。
Second stage (see B in FIG. 7) Next, the temperature of the Si substrate is lowered to 350 to 500 ° C. and MOCVD is performed for about 5 minutes to form growth nuclei. The semiconductor low temperature growth layer 2 is grown.

【0042】第3段階(図7中のハ参照) 次いで、基板温度を600℃以上700℃未満に昇温
し、V/III比を13にして、約10分間MOCVD
することによって厚さ0.5μmのGaAsからなる第
1の化合物半導体エピタキシャル層3を成長する。
Third stage (see C in FIG. 7) Next, the substrate temperature is raised to 600 ° C. or higher and lower than 700 ° C., the V / III ratio is set to 13, and MOCVD is performed for about 10 minutes.
By doing so, the first compound semiconductor epitaxial layer 3 made of GaAs and having a thickness of 0.5 μm is grown.

【0043】第4段階(図7中のニ参照) 次いで、Si基板温度を700℃以上に昇温してV/I
II比を13に維持して約40分間MOCVDすること
によって厚さ2.0μmの第2のGaAsからなる第2
の化合物半導体エピタキシャル層4を成長する。
Fourth stage (see D in FIG. 7) Next, the temperature of the Si substrate is raised to 700 ° C. or higher to increase V / I.
A second GaAs layer having a thickness of 2.0 μm was formed by performing MOCVD for about 40 minutes while maintaining the II ratio at 13.
The compound semiconductor epitaxial layer 4 is grown.

【0044】第5段階(図7中のホ参照) 最後にSi基板温度を700℃未満に降温し、V/II
I比を27にして約10分間MOCVDすることによっ
て、第3のGaAsからなる化合物半導体エピタキシャ
ル層5を成長する。
Fifth Step (See E in FIG. 7) Finally, the temperature of the Si substrate is lowered to less than 700 ° C., and V / II is set.
The compound semiconductor epitaxial layer 5 made of the third GaAs is grown by MOCVD with the I ratio set to 27 for about 10 minutes.

【0045】図8は、従来と第2実施例の成長方法によ
るGaAsエピタキシャル層の状態の比較図で、(A)
は表面凹凸標準偏差、(B)はピット密度を示してい
る。この図に示されているように、この実施例のヘテロ
エピタキシャル成長方法によると、GaAsからなる第
1の化合物半導体エピタキシャル層を成長する際のV/
III比を低くすることによって、GaAsからなる化
合物半導体低温成長層2のコアレッセンスが有効に抑制
されて、表面凹凸標準偏差は従来の二段階成長法に比較
して、3.1nmから2.7nmに低減している。ま
た、GaAsからなる第2の化合物半導体エピタキシャ
ル層4を成長する際のX/III比を低くすることによ
って、ピット密度は、従来の二段階成長法に比較して5
×105 cm-2から3×105 cm-2に低減している。
FIG. 8 is a comparison diagram of the states of the GaAs epitaxial layer by the conventional and the growth method of the second embodiment.
Indicates the surface unevenness standard deviation, and (B) indicates the pit density. As shown in this figure, according to the heteroepitaxial growth method of this embodiment, V / when growing the first compound semiconductor epitaxial layer made of GaAs
By lowering the III ratio, the coalescence of the compound semiconductor low temperature growth layer 2 made of GaAs is effectively suppressed, and the surface unevenness standard deviation is 3.1 nm to 2.7 nm as compared with the conventional two-step growth method. Has been reduced to. Further, by lowering the X / III ratio at the time of growing the second compound semiconductor epitaxial layer 4 made of GaAs, the pit density becomes 5 compared with the conventional two-step growth method.
It is reduced from × 10 5 cm -2 to 3 × 10 5 cm -2 .

【0046】この実施例の化合物半導体ヘテロエピタキ
シャル成長方法においては、Si基板上に化合物半導体
低温成長層を形成し、その上に第1の化合物半導体エピ
タキシャル層を成長する際のV/III比および第2の
化合物半導体エピタキシャル層を成長する際のV/II
I比を、第3の化合物半導体エピタキシャル層を成長中
する際のV/III比よりも低い値、特に20以下にす
ることによって、表面粗れとピット密度を低減する効果
を有している。
In the compound semiconductor hetero-epitaxial growth method of this embodiment, the compound semiconductor low temperature growth layer is formed on the Si substrate, and the V / III ratio and the second ratio when the first compound semiconductor epitaxial layer is grown on the compound semiconductor low temperature growth layer are formed. V / II when growing the compound semiconductor epitaxial layer
By setting the I ratio to a value lower than the V / III ratio during the growth of the third compound semiconductor epitaxial layer, particularly 20 or less, the surface roughness and the pit density are reduced.

【0047】(第3実施例)この実施例の化合物半導体
ヘテロエピタキシャル成長方法は、Si基板上に化合物
半導体成長初期層を成長し、その上に成長した第1の化
合物半導体エピタキシャル層を種々の条件によってアニ
ールすることによって半導素子あるいは集積回路を形成
する最上層の化合物半導体エピタキシャル層の表面を平
坦化する条件を見出したものである。
(Third Embodiment) In the compound semiconductor heteroepitaxial growth method of this embodiment, a compound semiconductor growth initial layer is grown on a Si substrate, and the first compound semiconductor epitaxial layer grown thereon is subjected to various conditions. The inventors have found conditions for flattening the surface of the uppermost compound semiconductor epitaxial layer forming a semiconductor device or an integrated circuit by annealing.

【0048】Si基板上に化合物半導体成長初期層を堆
積した後、化合物半導体エピタキシャル層を成長する
際、或る範囲の反応管内圧力とV族原料ガス分圧の雰囲
気中でその成長温度まで昇温すると、化合物半導体成長
初期層の表面平坦性が改善されることは既に知られてい
る。この実施例の化合物半導体ヘテロエピタキシャル成
長方法においては、Si基板上に化合物半導体成長初期
層を成長し、その上に成長した化合物半導体エピタキシ
ャル層を所定の範囲の反応管内圧力とV族原料ガス分圧
の雰囲気中でアニールすることによって、さらにその上
に成長する化合物半導体エピタキシャル層の表面を平坦
化することを特徴とする。
After the compound semiconductor growth initial layer is deposited on the Si substrate, when the compound semiconductor epitaxial layer is grown, the temperature is raised to the growth temperature in the atmosphere of the reaction tube internal pressure and the group V source gas partial pressure within a certain range. Then, it is already known that the surface flatness of the compound semiconductor growth initial layer is improved. In the compound semiconductor hetero-epitaxial growth method of this embodiment, a compound semiconductor growth initial layer is grown on a Si substrate, and the compound semiconductor epitaxial layer grown on the Si semiconductor substrate is subjected to a predetermined range of reaction tube internal pressure and group V source gas partial pressure. It is characterized in that the surface of the compound semiconductor epitaxial layer further grown thereon is flattened by annealing in the atmosphere.

【0049】発明者らは、種々の実験によって、この化
合物半導体成長初期層を成長した後にSi基板を昇温す
る際の平坦性を改善する雰囲気の条件が、化合物半導体
成長初期層の上に成長した化合物半導体エピタキシャル
層をアニールする際にも有効であることを発見した。
According to various experiments, the inventors have found that the condition of the atmosphere for improving the flatness when the temperature of the Si substrate is raised after growing the compound semiconductor growth initial layer is grown on the compound semiconductor growth initial layer. It was discovered that it is also effective when annealing the compound semiconductor epitaxial layer.

【0050】図9は、第3実施例の化合物半導体ヘテロ
エピタキシャル成長方法のアニール条件の説明図であ
る。この図の横軸はV族原料ガス分圧、縦軸は反応管内
圧力を示している。この図の、反応管内圧力76Tor
r、V族原料ガス分圧0.35Torrの点Aと、反応
管内圧力760Torr、V族原料ガス分圧0.6To
rrの点Bと、反応管内圧力760Torr、V族原料
ガス分圧5.7Torrの点Cと、反応管内圧力76T
orr、V族原料ガス分圧1.3Torrの点Dとで囲
まれる領域の条件下でSi基板上に成長した化合物半導
体成長初期層の上に成長した化合物半導体エピタキシャ
ル層をアニールすると、さらにその上に形成する化合物
半導体エピタキシャル層の表面平坦性が大きく改善さ
れ、半導体素子や集積回路を形成するのに適した化合物
半導体エピタキシャル層が得られる。
FIG. 9 is an explanatory diagram of annealing conditions of the compound semiconductor heteroepitaxial growth method of the third embodiment. In this figure, the horizontal axis represents the group V source gas partial pressure, and the vertical axis represents the reaction tube internal pressure. The pressure in the reaction tube in this figure is 76 Tor
r, point A of group V source gas partial pressure of 0.35 Torr, reaction tube internal pressure 760 Torr, group V source gas partial pressure of 0.6 Tor
rr point B, reaction tube internal pressure 760 Torr, group V source gas partial pressure 5.7 Torr point C, and reaction tube internal pressure 76 T
When the compound semiconductor epitaxial layer grown on the compound semiconductor growth initial layer grown on the Si substrate is annealed under the condition of the region surrounded by orr and the group D source gas partial pressure of 1.3 Torr and point D, The surface flatness of the compound semiconductor epitaxial layer formed in step 1 is greatly improved, and a compound semiconductor epitaxial layer suitable for forming a semiconductor element or an integrated circuit can be obtained.

【0051】ここで、この実施例の化合物半導体ヘテロ
エピタキシャル成長方法において、MOCVDによって
Si基板の上にGaAsをエピタキシャル成長する実験
例を説明する。
An experimental example of epitaxially growing GaAs on a Si substrate by MOCVD in the compound semiconductor heteroepitaxial growth method of this embodiment will now be described.

【0052】〔第1の実験〕 第1段階 反応管中にH2 を12slm、AsH3 を34sccm
導入し、反応管内圧力を76Torrとし、Si基板を
1000℃で10分間加熱して自然酸化膜を除去した。
以後の工程において、H2 の流量は変わらない。反応管
内圧力もアニール工程以外では変わらない。また、Ga
Asを成長する工程以外は反応管の内部に付着したGa
Asが分解するのを防ぐためにAsH3 を34sccm
導入した。
[First Experiment] First Stage In the reaction tube, H 2 of 12 slm and AsH 3 of 34 sccm were used.
After the introduction, the pressure in the reaction tube was set to 76 Torr and the Si substrate was heated at 1000 ° C. for 10 minutes to remove the natural oxide film.
The flow rate of H 2 does not change in the subsequent steps. The pressure in the reaction tube does not change except in the annealing process. Also, Ga
Ga attached inside the reaction tube except the process of growing As
AsH 3 is added at 34 sccm to prevent As from decomposing.
Introduced.

【0053】第2段階 Si基板の温度を400℃程度に降温し、AsH3 を2
66sccm、トリメチルガリウム(trimethy
lgallium TMG)を18sccm導入してG
aAs低温成長層を10nm程度堆積させた。
Second stage The temperature of the Si substrate is lowered to about 400 ° C. and AsH 3 is added to 2
66 sccm, trimethylgallium
lgallium TMG) is introduced at 18 sccm and G
An aAs low temperature growth layer was deposited to a thickness of about 10 nm.

【0054】第3段階 次に、Si基板を昇温し、この上に650℃でAsH3
を67sccm、TMGを2.5sccm導入して厚さ
0.5μmの第1のGaAsエピタキシャル層を成長し
た。
Third Stage Next, the temperature of the Si substrate is raised, and AsH 3 is placed on it at 650 ° C.
Of 67 sccm and 2.5 sccm of TMG were introduced to grow a first GaAs epitaxial layer having a thickness of 0.5 μm.

【0055】第4段階 第1のGaAsエピタキシャル層の成長を中断し、Si
基板を900℃まで昇温し15分間アニールを行った。
この際、反応管内圧力を76Torrとし、AsH3
圧を0.1〜1.6Torrの範囲で変化した。この反
応管内圧力とAsH3 分圧の範囲は、図9において直線
A−Dで示されている。
Step 4 The growth of the first GaAs epitaxial layer is interrupted and Si
The substrate was heated to 900 ° C. and annealed for 15 minutes.
At this time, the pressure in the reaction tube was set to 76 Torr, and the AsH 3 partial pressure was changed in the range of 0.1 to 1.6 Torr. The range of the pressure inside the reaction tube and the partial pressure of AsH 3 is shown by a straight line A-D in FIG. 9.

【0056】第5段階 このあと、Si基板を再び降温し、650℃でAsH3
を67sccm、TMGを2.5sccm導入して厚さ
2.5μmの上層の第2のGaAsエピタキシャル層を
成長した。
Fifth Step After that, the temperature of the Si substrate is lowered again, and AsH 3 is added at 650 ° C.
Of 67 sccm and TMG of 2.5 sccm were introduced to grow an upper second GaAs epitaxial layer having a thickness of 2.5 μm.

【0057】図10は、アルシン分圧とGaAsエピタ
キシャル層の表面平坦性の関係図(1)である。この図
の横軸はアルシン分圧、縦軸は第2のGaAsエピタキ
シャル層の表面凹凸標準偏差を示している。そしてこの
表面凹凸標準偏差は、GaAsエピタキシャル層の表面
を原子間力顕微鏡で観察して定量化しており、この数値
が小さいほど表面は平坦である。
FIG. 10 is a relationship diagram (1) between the partial pressure of arsine and the surface flatness of the GaAs epitaxial layer. The abscissa of this figure shows the partial pressure of arsine, and the ordinate shows the standard deviation of the surface roughness of the second GaAs epitaxial layer. The surface irregularity standard deviation is quantified by observing the surface of the GaAs epitaxial layer with an atomic force microscope, and the smaller the value, the flatter the surface.

【0058】Si基板上に成長したGaAs低温成長層
の上に成長した第1のGaAsエピタキシャル層をアニ
ールしなかった場合の、最上層の第2のGaAsエピタ
キシャル層を観察すると、この図に示されているよう
に、RMSは4.0nmであった。RMSが4.0nm
以下となり、アニールによる表面平坦性の改善がみられ
るのは、AsH3 分圧が0.35〜1.3Torrの条
件であることがわかる。
Observation of the second uppermost GaAs epitaxial layer, when the first GaAs epitaxial layer grown on the GaAs low temperature growth layer grown on the Si substrate was not annealed, is shown in this figure. As can be seen, the RMS was 4.0 nm. RMS is 4.0 nm
Below, it is understood that the improvement of the surface flatness by annealing is observed under the condition of AsH 3 partial pressure of 0.35 to 1.3 Torr.

【0059】〔第2の実験〕 第1段階 反応管中にH2 を12slm、AsH3 を34sccm
導入し、反応管内圧力を76Torrとし、Si基板を
1000℃で10分間加熱して自然酸化膜を除去した。
以後の工程において、H2 の流量は変わらない。反応管
内圧力もアニール工程以外では変わらない。また、Ga
Asを成長する工程以外は反応管の内部に付着したGa
Asが分解するのを防ぐためにAsH3 を34sccm
導入した。
[Second Experiment] First Stage In the reaction tube, H 2 was 12 slm and AsH 3 was 34 sccm.
After the introduction, the pressure in the reaction tube was set to 76 Torr and the Si substrate was heated at 1000 ° C. for 10 minutes to remove the natural oxide film.
The flow rate of H 2 does not change in the subsequent steps. The pressure in the reaction tube does not change except in the annealing process. Also, Ga
Ga attached inside the reaction tube except the process of growing As
AsH 3 is added at 34 sccm to prevent As from decomposing.
Introduced.

【0060】第2段階 Si基板の温度を400℃程度に降温し、AsH3 を2
66sccm、TMGを18sccm導入してGaAs
低温成長層を10nm程度堆積させた。
Second stage The temperature of the Si substrate is lowered to about 400 ° C., and AsH 3 is added to 2
Introducing 66 sccm and 18 sccm of TMG to GaAs
A low temperature growth layer was deposited on the order of 10 nm.

【0061】第3段階 次に、Si基板を昇温し、この上に650℃でAsH3
を67sccm、TMGを2.5sccm導入して厚さ
0.5μmの第1のGaAsエピタキシャル層を成長し
た。
Third Step Next, the temperature of the Si substrate is raised, and AsH 3 is placed on the Si substrate at 650 ° C.
Of 67 sccm and 2.5 sccm of TMG were introduced to grow a first GaAs epitaxial layer having a thickness of 0.5 μm.

【0062】第4段階 第1のGaAsエピタキシャル層の成長を中断し、Si
基板を900℃まで昇温し15分間アニールを行った。
この際、反応管内圧力を760Torrとし、AsH3
分圧を0〜10Torrの範囲で変化した。この反応管
内圧力とAsH3 分圧の範囲は、図9において直線B−
Cで示されている。
Step 4 The growth of the first GaAs epitaxial layer is interrupted and Si
The substrate was heated to 900 ° C. and annealed for 15 minutes.
At this time, the pressure in the reaction tube was set to 760 Torr and AsH 3
The partial pressure was changed in the range of 0 to 10 Torr. The range of the pressure in the reaction tube and the partial pressure of AsH 3 is a straight line B- in FIG.
Indicated by C.

【0063】第5段階 このあと、Si基板を再び降温し、650℃でAsH3
を67sccm、TMGを2.5sccm導入して厚さ
2.5μmの上層の第2のGaAsエピタキシャル層を
成長した。
Fifth Step After that, the temperature of the Si substrate is lowered again, and the AsH 3 is heated at 650 ° C.
Of 67 sccm and TMG of 2.5 sccm were introduced to grow an upper second GaAs epitaxial layer having a thickness of 2.5 μm.

【0064】図11は、アルシン分圧とGaAsエピタ
キシャル層の表面平坦性の関係図(2)である。この図
の横軸はアルシン分圧、縦軸はGaAsエピタキシャル
層の表面凹凸標準偏差を示している。RMSが4.0n
m以下となり、アニールによる表面平坦化の改善がみら
れるのは、AsH3 分圧が0.6〜5.7Torrの条
件であることがわかる。
FIG. 11 is a relationship diagram (2) between the partial pressure of arsine and the surface flatness of the GaAs epitaxial layer. The abscissa of this figure shows the partial pressure of arsine, and the ordinate shows the standard deviation of the surface roughness of the GaAs epitaxial layer. RMS is 4.0n
It can be seen that the condition where the AsH 3 partial pressure is 0.6 to 5.7 Torr is the reason why the surface flattening by the annealing is improved.

【0065】〔第3の実験〕 第1段階 反応管中にH2 を12slm、AsH3 を34sccm
導入し、反応管内圧力を76Torrとし、Si基板を
1000℃で10分間加熱して自然酸化膜を除去した。
以後の工程において、H2 の流量は変わらない。反応管
内圧力もアニール工程以外では変わらない。また、Ga
Asを成長する工程以外は反応管の内部に付着したGa
Asが分解するのを防ぐためにAsH3 を34sccm
導入した。
[Third Experiment] First Stage: 12 slm of H 2 and 34 sccm of AsH 3 in the reaction tube.
After the introduction, the pressure in the reaction tube was set to 76 Torr and the Si substrate was heated at 1000 ° C. for 10 minutes to remove the natural oxide film.
The flow rate of H 2 does not change in the subsequent steps. The pressure in the reaction tube does not change except in the annealing process. Also, Ga
Ga attached inside the reaction tube except the process of growing As
AsH 3 is added at 34 sccm to prevent As from decomposing.
Introduced.

【0066】第2段階 Si基板の温度を400℃程度に降温し、AsH3 を2
66sccm、TMGを18sccm導入してGaAs
低温成長層を10nm程度堆積させた。
Second stage The temperature of the Si substrate is lowered to about 400 ° C., and AsH 3 is changed to 2
Introducing 66 sccm and 18 sccm of TMG to GaAs
A low temperature growth layer was deposited on the order of 10 nm.

【0067】第3段階 次に、Si基板を昇温し、この上に650℃でAsH3
を67sccm、TMGを2.5sccm導入して厚さ
0.5μmの第1のGaAsエピタキシャル層を成長し
た。
Third Step Next, the temperature of the Si substrate is raised, and AsH 3 is applied at 650 ° C.
Of 67 sccm and 2.5 sccm of TMG were introduced to grow a first GaAs epitaxial layer having a thickness of 0.5 μm.

【0068】第4段階 第1のGaAsエピタキシャル層の成長を中断し、Si
基板を900℃まで昇温し15分間アニールを行った。
この際、AsH3 流量を34sccmとし、反応管内圧
力を50〜760Torrの範囲で変化した。このと
き、AsH3 分圧は0.14〜2.1Torrの範囲で
あった。
Step 4 The growth of the first GaAs epitaxial layer is stopped, and Si
The substrate was heated to 900 ° C. and annealed for 15 minutes.
At this time, the AsH 3 flow rate was set to 34 sccm, and the pressure in the reaction tube was changed within the range of 50 to 760 Torr. At this time, the AsH 3 partial pressure was in the range of 0.14 to 2.1 Torr.

【0069】第5段階 このあと、Si基板を再び降温し、650℃でAsH3
を67sccm、TMGを2.5sccm導入して厚さ
2.5μmの上層の第2のGaAsエピタキシャル層を
成長した。
Fifth Step After this, the temperature of the Si substrate is lowered again, and AsH 3 is added at 650 ° C.
Of 67 sccm and TMG of 2.5 sccm were introduced to grow an upper second GaAs epitaxial layer having a thickness of 2.5 μm.

【0070】図12は、反応管内圧力とGaAsエピタ
キシャル層の表面平坦性の関係図である。この図の横軸
は反応管内圧力、縦軸はGaAsエピタキシャル層の表
面凹凸標準偏差を示している。RMSが4.0nm以下
となり、アニールによる表面平坦化の改善がみられるの
は、反応管内圧力が220Torr以上の条件、AsH
3 分圧が0.62以上の条件であることがわかる。これ
は図9の領域ABCDに含まれる。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the pressure in the reaction tube and the surface flatness of the GaAs epitaxial layer. The horizontal axis of this figure shows the pressure in the reaction tube, and the vertical axis shows the standard deviation of the surface roughness of the GaAs epitaxial layer. The RMS is 4.0 nm or less, and the improvement of the surface flattening by annealing can be seen when the pressure in the reaction tube is 220 Torr or more
It can be seen that the 3 partial pressure is 0.62 or more. This is contained in the area ABCD of FIG.

【0071】上記の実施例においては、GaAs低温成
長層、第1のGaAsエピタキシャル層、上層の第2の
GaAsエピタキシャル層を成長する際の管内圧力を7
6Torrとしたが、110Torr以下であれば上記
と同様の平坦な表面を有する上層の第2のGaAsエピ
タキシャル層を得ることができた。この実施例において
は、化合物半導体としてGaAs,AlAs,InA
s,GaP,AlP,InPまたはこれらの混晶を用い
ることができる。
In the above embodiment, the in-tube pressure during the growth of the GaAs low temperature growth layer, the first GaAs epitaxial layer and the upper second GaAs epitaxial layer was 7
Although the pressure is set to 6 Torr, if it is 110 Torr or less, an upper second GaAs epitaxial layer having a flat surface similar to the above can be obtained. In this embodiment, GaAs, AlAs, InA are used as compound semiconductors.
s, GaP, AlP, InP or a mixed crystal thereof can be used.

【0072】(第4実施例)前記のように従来から、S
i基板の上に400〜500℃程度の低温で化合物半導
体低温成長層を成長し、その上に600〜750℃程度
の高温で所望の化合物半導体エピタキシャル層を成長す
る2段階成長法、または、この化合物半導体低温成長層
の上にそれよりやや高い温度でバッファーとなる化合物
半導体層を成長し、その上にさらに高い温度で所望の化
合物半導体エピタキシャル層を成長する3段階成長法が
知られている。
(Fourth Embodiment) As described above, the conventional S
A two-step growth method in which a compound semiconductor low temperature growth layer is grown on an i substrate at a low temperature of about 400 to 500 ° C., and a desired compound semiconductor epitaxial layer is grown thereon at a high temperature of about 600 to 750 ° C., or A three-step growth method is known in which a compound semiconductor layer serving as a buffer is grown on the compound semiconductor low temperature growth layer at a temperature slightly higher than that, and a desired compound semiconductor epitaxial layer is grown thereon at a higher temperature.

【0073】ところが、前記の2段階成長法において
は、化合物半導体低温成長層を成長した後に所望の化合
物半導体エピタキシャル成長層の成長温度まで昇温する
際、化合物半導体低温成長層の表面が荒れ、その上に成
長するエピタキシャル成長層の表面の平坦性が悪くなる
という問題があった。
However, in the above-mentioned two-step growth method, when the temperature of the compound semiconductor low temperature growth layer is raised to the desired growth temperature of the compound semiconductor low temperature growth layer after the growth of the compound semiconductor low temperature growth layer, the surface of the compound semiconductor low temperature growth layer becomes rough and There is a problem that the flatness of the surface of the epitaxially grown layer becomes poor.

【0074】このように低温成長層の表面が荒れる前
に、通常の所望のエピタキシャル成長層の成長温度より
も低温でバッファー層を成長する3段階成長法を用いる
ことによってある程度の改善がみられる。しかし、この
際、Ga原料としてトリメチルガリウム(TMG)を用
いると、TMGの分解温度が高いため、化合物半導体低
温成長層の上に成長するバッファー層の成長温度を充分
に低温化することができない。
Before the surface of the low temperature growth layer is thus roughened, some improvement can be seen by using the three-step growth method in which the buffer layer is grown at a temperature lower than the normal desired growth temperature of the epitaxial growth layer. However, at this time, when trimethylgallium (TMG) is used as a Ga raw material, the decomposition temperature of TMG is high, so that the growth temperature of the buffer layer grown on the compound semiconductor low temperature growth layer cannot be sufficiently lowered.

【0075】この実施例のヘテロエピタキシャル成長方
法は、Gaの原料として、前記のトリメチルガリウム
(TMG)より分解温度が低く、低温で成長することが
できるトリエチルガリウム(TEG)を用いて化合物半
導体低温成長層の上に化合物半導体のバッファー層を成
長する点を特徴とする。
In the heteroepitaxial growth method of this embodiment, triethylgallium (TEG), which has a lower decomposition temperature than that of trimethylgallium (TMG) and can be grown at a low temperature, is used as a Ga source, and the compound semiconductor low temperature growth layer is formed. Is characterized in that a buffer layer of a compound semiconductor is grown on top of it.

【0076】Ga原料としてTMGを用いる場合より低
温でバッファー層を成長することにより、化合物半導体
低温成長層を成長した後に目的とする化合物半導体エピ
タキシャル成長層を成長する温度まで昇温する際に生じ
ていた低温成長層の表面の荒れを防ぐことができ、この
上に成長する目的とする化合物半導体エピタキシャル層
の表面の平坦性を改善することができる。また、バッフ
ァー層を成長する際のGaの原料として成長速度の遅い
トリエチルガリウム(TEG)を用い、化合物半導体低
温成長層や目的とする化合物半導体エピタキシャル層等
の他の層を成長する際には、成長速度の速いトリメチル
ガリウム(TMG)を用いることによって工程全体が長
時間化するのを防ぐことができる。
This occurs when the buffer layer is grown at a lower temperature than when TMG is used as the Ga raw material, and then the temperature is raised to the temperature at which the desired compound semiconductor epitaxial growth layer is grown after the compound semiconductor low temperature growth layer is grown. The surface of the low temperature growth layer can be prevented from being roughened, and the flatness of the surface of the target compound semiconductor epitaxial layer grown thereon can be improved. Further, when triethylgallium (TEG) having a slow growth rate is used as a Ga source for growing the buffer layer, and when another layer such as the compound semiconductor low temperature growth layer or the target compound semiconductor epitaxial layer is grown, By using trimethylgallium (TMG) having a high growth rate, it is possible to prevent the entire process from being prolonged.

【0077】この実施例においては、MOCVDによっ
てSi基板上にGaAsエピタキシャル層を成長する工
程を説明する。
In this example, a step of growing a GaAs epitaxial layer on a Si substrate by MOCVD will be described.

【0078】第1段階 反応管中にH2 を12slm、AsH3 を34sccm
の流量で導入し、反応管内圧力を76Torrとし、S
i基板を1000℃に加熱して10分間維持して自然酸
化膜を除去する。以後の工程において、H2 の流量は変
わらず、反応管内圧力はアニール工程以外では変わらな
い。また、成長以外のときは反応管の内部に付着したG
aAsが分解するのを防ぐため、AsH3 を34scc
m導入する。
First stage 12 slm of H 2 and 34 sccm of AsH 3 in the reaction tube.
Is introduced at a flow rate of
The i substrate is heated to 1000 ° C. and maintained for 10 minutes to remove the natural oxide film. In the subsequent steps, the flow rate of H 2 does not change, and the pressure inside the reaction tube does not change except in the annealing step. In addition, the G adhering to the inside of the reaction tube at times other than growth
To prevent the decomposition of aAs, add 34 sccc of AsH 3 .
Introduce m.

【0079】第2段階 Si基板の温度を400℃程度に降温し、AsH3 を2
66sccm、TMGを18sccm導入してGaAs
低温成長層を10nm程度成長する。
Second step The temperature of the Si substrate is lowered to about 400 ° C., and AsH 3 is added to 2
Introducing 66 sccm and 18 sccm of TMG to GaAs
The low temperature growth layer is grown to about 10 nm.

【0080】第3段階 次に、Si基板を昇温し、次の条件でバッファー層を成
長する。 AsH3 流量 67sccm TMG流量 2.5sccm TEG流量 2.6sccm バッファー層の成長温度(℃)およびGa原料 450℃ TEG 500℃ TEG 520℃ TEG 550℃ TMG,TEG 570℃ TMG,TEG 600℃ TMG 650℃ TMG,TEG 膜圧 5000Å
Third Step Next, the temperature of the Si substrate is raised and a buffer layer is grown under the following conditions. AsH 3 flow rate 67 sccm TMG flow rate 2.5 sccm TEG flow rate 2.6 sccm Buffer layer growth temperature (° C.) and Ga raw material 450 ° C. TEG 500 ° C. TEG 520 ° C. TEG 550 ° C. TMG, TEG 570 ° C. TMG, TEG 600 ° C. TMG 650 ° C. TMG , TEG Transmembrane pressure 5000 Å

【0081】第4段階 Si基板の温度を650℃に昇温し、反応管内にAsH
3 を67sccm、TMGを2.5sccmの流量で導
入して厚さ2.5μmのGaAsエピタキシャル層を成
長する。
Fourth stage The temperature of the Si substrate is raised to 650 ° C. and AsH is introduced into the reaction tube.
3 is introduced at a flow rate of 67 sccm and TMG at a flow rate of 2.5 sccm to grow a GaAs epitaxial layer having a thickness of 2.5 μm.

【0082】図13は、第4実施例のGaAsエピタキ
シャル層の平坦性とバッファー層成長温度関係図で、
(A)はピット密度、(B)は平坦性を示している。こ
の図13(A),(B)にみられるように、Ga原料と
してTMGを用いた場合は、570℃以下でバッファー
層を成長すると、急激に低温成長層表面のピット密度と
平坦性の劣化する。しかし、Ga原料としてTEGを用
いた場合は、570℃以下でバッファー層を成長しても
500℃程度まではバッファー層の表面のピット密度と
平坦性の劣化は生じない。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the flatness of the GaAs epitaxial layer of the fourth embodiment and the growth temperature of the buffer layer.
(A) shows the pit density, and (B) shows the flatness. As shown in FIGS. 13 (A) and 13 (B), when TMG is used as a Ga raw material, when the buffer layer is grown at 570 ° C. or lower, the pit density and the flatness of the surface of the low temperature growth layer rapidly deteriorate. To do. However, when TEG is used as a Ga raw material, even if the buffer layer is grown at 570 ° C. or lower, the pit density and flatness of the surface of the buffer layer do not deteriorate up to about 500 ° C.

【0083】このように、GaAs低温成長層の表面荒
れを抑制することによってより表面が平坦なGaAsエ
ピタキシャル層が得られた。これらの実験結果から、成
長温度は490℃から580℃程度が適当であることが
わかる。この実施例における化合物半導体は、GaA
s,AlAs,InAs,GaP,AlP,InPおよ
びこれらの混晶等とすることができる。
As described above, by suppressing the surface roughness of the GaAs low temperature growth layer, a GaAs epitaxial layer having a flatter surface was obtained. From these experimental results, it can be seen that the growth temperature of 490 ° C. to 580 ° C. is appropriate. The compound semiconductor in this example is GaA.
s, AlAs, InAs, GaP, AlP, InP and mixed crystals thereof can be used.

【0084】(第5実施例)従来から、Si基板等のI
V族基板上にGaAs等の化合物半導体エピタキシャル
層を形成する場合、IV族基板上にまず化合物半導体低
温成長層を成長し、続いて成長した化合物半導体エピタ
キシャル層の表面の凹凸を研磨して平坦化した後に化合
物半導体エピタキシャル層を成長して、この化合物半導
体エピタキシャル層の表面を平坦化することが試みられ
ていた。ところが、この方法によって表面の凹凸の少な
い化合物半導体エピタキシャル層を得ることができる
が、この化合物半導体エピタキシャル層の表面上にピッ
トが多く発生するという問題が生じる。これはピットの
発生原因である積層欠陥を、研磨によって無くすること
ができないためである。
(Fifth Embodiment) Conventionally, I of a Si substrate or the like has been used.
When a compound semiconductor epitaxial layer such as GaAs is formed on a group V substrate, a compound semiconductor low-temperature growth layer is first grown on a group IV substrate, and then the unevenness of the surface of the grown compound semiconductor epitaxial layer is polished to be flattened. After that, an attempt has been made to grow a compound semiconductor epitaxial layer and flatten the surface of the compound semiconductor epitaxial layer. However, this method can provide a compound semiconductor epitaxial layer having less surface irregularities, but has a problem that many pits are generated on the surface of the compound semiconductor epitaxial layer. This is because the stacking fault that causes the pits cannot be eliminated by polishing.

【0085】この実施例のヘテロエピタキシャル成長方
法は、Si基板等のIV族基板の上に化合物半導体低温
成長層を成長し、続いて成長した化合物半導体エピタキ
シャル層の表面の凹凸を研磨して平坦化した後に、後に
成長する化合物半導体エピタキシャル層を成長する温度
よりも高い温度でアニールして積層欠陥を低減し、それ
によって化合物半導体エピタキシャル層の表面のピット
を低減し、結晶性を改善することを特徴とする。この実
施例のヘテロエピタキシャル成長方法によって、Si基
板の上にGaAs層を成長する工程を説明する。
In the hetero-epitaxial growth method of this embodiment, a compound semiconductor low-temperature growth layer is grown on a group IV substrate such as a Si substrate, and subsequently, the unevenness of the surface of the grown compound semiconductor epitaxial layer is polished and flattened. Later, the compound semiconductor epitaxial layer to be grown later is annealed at a temperature higher than the growth temperature to reduce stacking faults, thereby reducing pits on the surface of the compound semiconductor epitaxial layer and improving crystallinity. To do. A process of growing a GaAs layer on a Si substrate by the heteroepitaxial growth method of this embodiment will be described.

【0086】図14は、第5実施例のヘテロエピタキシ
ャル成長方法の工程説明図で、(A)〜(C)は各工程
を示している。この図において、11はSi基板、12
はGaAs低温成長層、13はGaAsエピタキシャル
層、14もGaAsエピタキシャル層である。この工程
説明図によってこの実施例のヘテロエピタキシャル成長
方法を説明する。
FIG. 14 is a process explanatory view of the heteroepitaxial growth method of the fifth embodiment, and (A) to (C) show each process. In this figure, 11 is a Si substrate, 12
Is a GaAs low temperature growth layer, 13 is a GaAs epitaxial layer, and 14 is a GaAs epitaxial layer. The hetero-epitaxial growth method of this embodiment will be described with reference to the process explanatory drawing.

【0087】第1段階(図14(A)参照) Si基板11の上にMOCVD等の成長方法によって、
厚さ100ÅのGaAs低温成長層12を成長し、続い
て厚さ3μmのGaAsエピタキシャル層13を成長す
る。
First stage (see FIG. 14 (A)) By a growth method such as MOCVD on the Si substrate 11,
A GaAs low temperature growth layer 12 having a thickness of 100 Å is grown, and then a GaAs epitaxial layer 13 having a thickness of 3 μm is grown.

【0088】第2段階(図14(B)参照) GaAsエピタキシャル層13の凹凸を有する表面を約
1μm研磨して厚さ2μmの平坦なGaAsエピタキシ
ャル層13を残す。
Second stage (see FIG. 14B) The surface of the GaAs epitaxial layer 13 having irregularities is polished by about 1 μm to leave a flat GaAs epitaxial layer 13 having a thickness of 2 μm.

【0089】第3段階(図14(C)参照) 平坦化したGaAsエピタキシャル層13の上に、65
0℃で再度GaAsを成長してGaAsエピタキシャル
層14を形成する。
Third stage (see FIG. 14C) On the flattened GaAs epitaxial layer 13, 65
GaAs is grown again at 0 ° C. to form a GaAs epitaxial layer 14.

【0090】図15は、第5実施例のヘテロエピタキシ
ャル成長方法によって成長したGaAs層表面の原子間
力顕微鏡写真であり、(A)は従来の成長方法で成長し
た場合、(B)はこの実施例の成長方法で成長した場合
を示している。図15(A)は、Si基板11の上にM
OCVD等の成長方法によって、厚さ100ÅのGaA
s低温成長層12を成長し、続いて厚さ3μmのGaA
sエピタキシャル層13を成長し、その表面を約1μm
研磨して平坦化した後に650℃でGaAsエピタキシ
ャル層を成長した場合の表面を示しているが、表面上に
は多くのピットが存在していることがわかる。
FIG. 15 is an atomic force microscope photograph of the surface of a GaAs layer grown by the heteroepitaxial growth method of the fifth embodiment. (A) shows the case where the conventional growth method is used, and (B) shows the case of this embodiment. Shows the case of growing by the growth method of. FIG. 15 (A) shows M on the Si substrate 11.
GaA with a thickness of 100Å is grown by the growth method such as OCVD
s low-temperature growth layer 12 is grown, followed by 3 μm thick GaA
s epitaxial layer 13 is grown and its surface is about 1 μm
The surface of the case where a GaAs epitaxial layer is grown at 650 ° C. after being polished and flattened is shown, and it can be seen that many pits are present on the surface.

【0091】図15(B)は、Si基板11の上にMO
CVD等の成長方法によって、厚さ100ÅのGaAs
低温成長層12を成長し、続いて厚さ3μmのGaAs
エピタキシャル層13を成長し、その表面を約1μm研
磨して平坦化した後に650℃でアニールを施し、その
後に650℃でGaAsエピタキシャル層を成長した場
合の表面を示しているが、アニールを加えることによっ
てピットが消失していることがわかる。
FIG. 15B shows the MO on the Si substrate 11.
GaAs with a thickness of 100 Å by a growth method such as CVD
A low temperature growth layer 12 is grown, followed by GaAs having a thickness of 3 μm.
The epitaxial layer 13 is grown, the surface thereof is polished to about 1 μm and flattened, then annealed at 650 ° C., and then the GaAs epitaxial layer is grown at 650 ° C. The surface is shown. It can be seen that the pit has disappeared.

【0092】また、この実施例のヘテロエピタキシャル
成長方法によるGaAs層のX線回折半値幅は170s
ecであり、従来法(X線回折半値幅220sec)に
比べて結晶性が向上していることがわかった。この実施
例のヘテロエピタキシャル成長方法によると、前記のG
aAsの他に化合物半導体一般についても同様の効果を
生じることかわかった。また、このGaAsエピタキシ
ャル層13を研磨した後のアニール温度は、800℃以
上であると上記と同様の効果を生じることがわかった。
また、化合物半導体エピタキシャル層13を研磨した後
のアニールを、V族原料ガス雰囲気中で行うと、蒸気圧
の高いV族元素の蒸発を防ぐことができる。上記V族原
料ガスとしては、V族のハイドライド系ガス、ハライド
系ガスを用いることができ、また、有機物や固体砒素蒸
気を用いることができる。
Further, the X-ray diffraction half-value width of the GaAs layer by the heteroepitaxial growth method of this embodiment is 170 s.
It was ec, and it was found that the crystallinity was improved as compared with the conventional method (X-ray diffraction half-value width 220 sec). According to the heteroepitaxial growth method of this embodiment, the G
It was found that the same effect can be obtained with general compound semiconductors in addition to aAs. Further, it was found that the same effect as described above is produced when the annealing temperature after polishing the GaAs epitaxial layer 13 is 800 ° C. or higher.
Further, if the annealing after polishing the compound semiconductor epitaxial layer 13 is performed in a group V source gas atmosphere, it is possible to prevent evaporation of a group V element having a high vapor pressure. As the group V source gas, a group V hydride-based gas or a halide-based gas can be used, or an organic substance or solid arsenic vapor can be used.

【0093】(第6実施例)従来、Si基板上にMOC
VDによってGaAs等の化合物半導体エピタキシャル
層を成長する場合、(100)−〔011〕2°off
Si基板を用いて二段成長法によって成長していた。
(Sixth Embodiment) Conventionally, MOC is formed on a Si substrate.
When a compound semiconductor epitaxial layer such as GaAs is grown by VD, (100)-[011] 2 ° off
It was grown by a two-step growth method using a Si substrate.

【0094】図16は、従来のアニール工程を有するG
aAsヘテロエピタキシャル成長方法の成長温度プロフ
ァイル(1)である。この方法においては、Si基板を
AsH3 雰囲気中で通常1000℃程度で10分間プリ
ベークし(イ)、400℃で厚さ100Åの成長核を形
成するためのGaAs低温成長層を成長し(ロ)、最後
に650℃で厚さ3.0μmの単結晶のGaAsエピタ
キシャル層を成長している(ハ)が、この成長方法で、
Si基板上のGaAs低温成長層の上に成長したGaA
sエピタキシャル層は、Si基板における〔011〕方
向にストライプエッチした場合に逆メサになり、〔01
−1〕方向にストライプエッチした場合に順メサになる
位相を持っている。なお、上記の〔01−1〕の〔−
1〕は通常は〔1〕の上にバーを付して表記する結晶方
位を示している。
FIG. 16 shows G having a conventional annealing process.
It is a growth temperature profile (1) of an aAs heteroepitaxial growth method. In this method, a Si substrate is prebaked in an AsH 3 atmosphere at a temperature of usually 1000 ° C. for 10 minutes (a), and a GaAs low temperature growth layer for forming a growth nucleus of 100 Å is grown at 400 ° C. (b). Finally, a single crystal GaAs epitaxial layer with a thickness of 3.0 μm was grown at 650 ° C. (c).
GaA grown on GaAs low temperature growth layer on Si substrate
The s epitaxial layer becomes an inverted mesa when stripe etching is performed in the [011] direction on the Si substrate.
It has a phase which becomes a forward mesa when stripe etching is performed in the −1] direction. In addition, in the above [01-1] [-
1] indicates a crystal orientation usually indicated by adding a bar on [1].

【0095】また、Si基板をNH4 OH/H2 2
液で前処理した後、Si基板のプリベークを875℃以
下のAsH3 雰囲気で行うことによって、Si基板にお
ける〔01−1〕方向にストライプエッチした場合に逆
メサに、〔011〕方向にストライプエッチした場合に
順メサになる位相をもつ単結晶のGaAsエピタキシャ
ル層が得られる。そして、この結晶は、前記の通常のG
aAs結晶に比較して結晶性や表面平坦性が良いことが
わかっている。
Further, by pre-treating the Si substrate with an NH 4 OH / H 2 O 2 solution, pre-baking the Si substrate in an AsH 3 atmosphere at 875 ° C. or lower is carried out in the [01-1] direction on the Si substrate. A single-crystal GaAs epitaxial layer having a phase which becomes an inverted mesa when stripe-etched and a forward mesa when stripe-etched in the [011] direction is obtained. And this crystal is the same as the normal G
It is known that the crystallinity and surface flatness are better than those of aAs crystals.

【0096】この結晶方位の変化は、Si基板のプリベ
ーク温度が1000℃の場合は、Si−Asの強いジン
クブレンド結合ができるのに対して、875℃以下の場
合にはSi−Asの結合は無く、成長核形成時に第1層
目がGa原子層に置き換えられことに起因すると考えら
れる。
This change in crystal orientation shows that a strong zinc-blend bond of Si-As can be formed when the pre-baking temperature of the Si substrate is 1000 ° C., whereas a bond of Si-As is not formed when the pre-baking temperature of the Si substrate is 875 ° C. or less. It is considered that the first layer is replaced with a Ga atomic layer during the formation of growth nuclei.

【0097】また、875℃以下でプリベークした方
が、GaAsの結晶性や表面平坦性において優れている
原因は、Si−Ga結合が弱いボンドである上、第2層
目のAs層との化学的ボンドが無いため、Si/GaA
sの格子不整合が緩和されることにあると考えられる。
また、一般に、GaAs結晶成長中、あるいは成長後に
アニール工程を導入すると、GaAs結晶中の欠陥を抑
制でき、表面平坦性を改善できることがわかっている。
The reason why pre-baking at 875 ° C. or lower is more excellent in the crystallinity and surface flatness of GaAs is that the bond between Si and Ga is weak, and the chemical reaction with the second As layer is used. Since there is no static bond, Si / GaA
It is considered that the lattice mismatch of s is relaxed.
Further, it is generally known that introduction of an annealing step during or after the GaAs crystal growth can suppress defects in the GaAs crystal and improve the surface flatness.

【0098】図17は、従来のアニール工程を有するG
aAsヘテロエピタキシャル成長方法の成長温度プロフ
ァイル(2)である。この方法においては、Si基板を
AsH3 雰囲気中で1000℃で10分間プリベークし
(イ)、400℃で厚さ100Åの成長核を形成するた
めのGaAs低温成長層を成長し(ロ)、500℃で厚
さ1.5μmの単結晶のGaAsエピタキシャル層を成
長し(ハ)、900℃、10分間のアニールを行い
(ニ)、再び、500℃で厚さ1.5μmの単結晶のG
aAsエピタキシャル層を成長している。この単結晶G
aAs層を成長する途中のアニールによって、欠陥を抑
制し、表面の平坦性を改善することができる。
FIG. 17 shows G having a conventional annealing process.
It is a growth temperature profile (2) of an aAs heteroepitaxial growth method. In this method, a Si substrate is pre-baked in an AsH 3 atmosphere at 1000 ° C. for 10 minutes (a), and a GaAs low temperature growth layer for forming a growth nucleus of 100 Å is grown at 400 ° C. (b), 500 A single-crystal GaAs epitaxial layer having a thickness of 1.5 μm is grown at ℃ (C), annealing is performed at 900 ° C. for 10 minutes (D), and a single-crystal G having a thickness of 1.5 μm at 500 ° C. is again formed.
The aAs epitaxial layer is growing. This single crystal G
By annealing during the growth of the aAs layer, defects can be suppressed and the surface flatness can be improved.

【0099】図18は、従来のアニール工程を有するG
aAsヘテロエピタキシャル成長方法の成長温度プロフ
ァイル(3)である。この方法においては、Si基板を
AsH3 雰囲気中で1000℃で10分間プリベークし
(イ)、400℃で厚さ100Åの成長核を形成するた
めのGaAs低温成長層を成長し(ロ)、500℃で厚
さ1.5μmの単結晶GaAsエピタキシャル層を成長
し(ハ)、900℃のアニールを3回繰り返すサーマル
サイクルアニールを行い(ニ)、再び、500℃で厚さ
1.5μmの単結晶のGaAsエピタキシャル層を成長
している。この単結晶のGaAsエピタキシャル層を成
長する途中のアニールによって、欠陥を抑制し、表面の
平坦性をさらに改善することができる。
FIG. 18 shows G having a conventional annealing process.
4 is a growth temperature profile (3) of the aAs heteroepitaxial growth method. In this method, a Si substrate is pre-baked in an AsH 3 atmosphere at 1000 ° C. for 10 minutes (a), and a GaAs low temperature growth layer for forming a growth nucleus of 100 Å is grown at 400 ° C. (b), 500 A single-crystal GaAs epitaxial layer having a thickness of 1.5 μm is grown at ℃ (C), and thermal cycle annealing is repeated to repeat annealing at 900 ° C. three times (D). Is growing a GaAs epitaxial layer. By annealing during the growth of this single crystal GaAs epitaxial layer, defects can be suppressed and the surface flatness can be further improved.

【0100】ところが、Si基板をNH4 OH/H2
2 溶液で前処理した後、Si基板のプリベークを875
℃以下のAsH3 雰囲気中で行った場合、前記の従来の
技術と同様の温度でアニールやサーマルサイクルアニー
ルを行うと、GaAs結晶が多結晶化し、Si基板上に
平坦性や結晶性のよいGaAs単結晶層を得ることがで
きず、この単結晶層の上に半導体素子を形成する上で障
害となる。この原因は、875℃以上でアニールを行う
と極く初期に形成されるSi−Gaのボンドが切れ、S
i−Asの強いジンクブレンド構造が形成されることに
起因するものと考えられる。
However, the Si substrate was replaced with NH 4 OH / H 2 O.
After pretreatment with 2 solutions, pre-bak the Si substrate to 875
When performed in an AsH 3 atmosphere at a temperature of ℃ or less, when anneal or thermal cycle anneal is performed at the same temperature as in the above-mentioned conventional technique, the GaAs crystal is polycrystallized, and GaAs having good flatness and crystallinity on the Si substrate. A single crystal layer cannot be obtained, which is an obstacle to forming a semiconductor element on this single crystal layer. The reason for this is that if annealing is performed at 875 ° C. or higher, the bond of Si—Ga that is formed very early is broken, and S
It is considered that this is due to the formation of a strong zinc blend structure of i-As.

【0101】この実施例は、(100)から〔011〕
方向に傾斜させたSi基板上における化合物半導体エピ
タキシャル層の成長において、Si基板の加熱による酸
化膜除去をV族元素ガス雰囲気中で875℃以下で行う
工程を有し、さらに化合物半導体エピタキシャル層を成
長する途中、あるいは成長後のアニールを、Si基板の
自然酸化膜を除去する工程の温度以下で行い、Si基板
上に、従来技術によって形成したものに比較して平坦性
や結晶性が著しく改善されたGaAs層を得ることを特
徴とする。
In this embodiment, (100) to [011]
In the growth of the compound semiconductor epitaxial layer on the Si substrate tilted in the direction, there is a step of removing the oxide film by heating the Si substrate in a group V element gas atmosphere at 875 ° C. or lower, and further growing the compound semiconductor epitaxial layer. Annealing during or after growth is performed below the temperature of the step of removing the native oxide film on the Si substrate, and the flatness and crystallinity are remarkably improved as compared with those formed by the conventional technique on the Si substrate. It is characterized by obtaining a GaAs layer.

【0102】以下、Si基板上に化合物半導体層を成長
する従来の方法とこの実施例の方法を対比して説明す
る。 〔従来のSi基板上への化合物半導体層の成長方法〕
I プリベーク工程(成長温度プロファイルは図16参照) (100)−〔011〕2°off Si基板を用い、 管内圧力 76Torr 温度 1000℃、10分間 H2 12slm AsH3 0.05slm
The conventional method of growing the compound semiconductor layer on the Si substrate and the method of this embodiment will be described below in comparison. [Conventional Method for Growing Compound Semiconductor Layer on Si Substrate]
I Pre-baking step (see FIG. 16 for growth temperature profile) (100)-[011] 2 ° off Si substrate, tube pressure 76 Torr temperature 1000 ° C., 10 minutes H 2 12 slm AsH 3 0.05 slm

【0103】成長核形成層形成工程 管内圧力 76Torr 温度 400℃ H2 12slm TMG (15℃) H2 バブリングガス100
sccm AsH3 0.40slm 成長レート 25Å/分 膜厚 100Å
Growth Nucleation Layer Forming Step Tube Pressure 76 Torr Temperature 400 ° C. H 2 12 slm TMG (15 ° C.) H 2 Bubbling Gas 100
sccm AsH 3 0.40 slm Growth rate 25Å / min Film thickness 100Å

【0104】GaAs単結晶層形成工程 管内圧力 76Torr 温度 650℃ H2 12slm TMG (15℃) H2 バブリングガス14s
ccm AsH3 0.10slm 成長レート 710Å/分 膜厚 3.0μm
GaAs single crystal layer forming step Tube pressure 76 Torr Temperature 650 ° C. H 2 12 slm TMG (15 ° C.) H 2 bubbling gas 14 s
ccm AsH 3 0.10 slm Growth rate 710 Å / min Film thickness 3.0 μm

【0105】〔従来のSi基板上への化合物半導体層
の成長方法〕II NH4 OH/H2 2 ウェット処理を施したSi基板を
用いて、プリベーク工程を875℃、60分間、0.0
5slmの条件で行う。これにより、GaAs on
SiのGaAs結晶の位相が〔従来のSi基板上への化
合物半導体層の成長方法〕Iのものと比べて90°ずれ
る。
[Conventional Method for Growing Compound Semiconductor Layer on Si Substrate] II Using a NH 4 OH / H 2 O 2 wet-treated Si substrate, prebaking step was performed at 875 ° C. for 60 minutes at 0.0
It is performed under the condition of 5 slm. This allows GaAs on
The phase of the GaAs crystal of Si is shifted by 90 ° from that of [Conventional method for growing compound semiconductor layer on Si substrate] I.

【0106】〔従来のSi基板上への化合物半導体層
の成長方法〕III 上記の〔従来のSi基板上への化合物半導体層の成長方
法〕Iの工程において、GaAs層を1.5μm成長し
た後、900℃のアニールを20分間行い、再びGaA
s層を1.5μm成長する(成長温度プロファイルは図
17参照)。
[Conventional Method for Growing Compound Semiconductor Layer on Si Substrate] III After growing the GaAs layer by 1.5 μm in the above step [Method for growing compound semiconductor layer on Si substrate] I , Anneal at 900 ℃ for 20 minutes, and again GaA
The s layer is grown by 1.5 μm (see FIG. 17 for the growth temperature profile).

【0107】〔従来のSi基板上への化合物半導体層
の成長方法〕IV 上記の〔従来のSi基板上への化合物半導体層の成長方
法〕Iの工程において、GaAs層を1.5μm成長し
た後、サーマルサイクルアニールを300−900℃×
3回行い、再びGaAs層を1.5μm成長する。(成
長温度プロファイルは図18参照)
[Conventional Method for Growing Compound Semiconductor Layer on Si Substrate] IV In the above step [Method for growing compound semiconductor layer on Si substrate] I, after growing the GaAs layer by 1.5 μm , Thermal cycle annealing at 300-900 ° C
This is repeated three times, and the GaAs layer is grown again to 1.5 μm. (See FIG. 18 for growth temperature profile)

【0108】〔従来のSi基板上への化合物半導体層
の成長方法〕V 上記の〔従来のSi基板上への化合物半導体層の成長方
法〕IIにおいて、GaAs層を1.5μm成長した
後、アニールを900℃20分間行い、再びGaAs層
を1.5μm成長する。
[Conventional Method for Growing Compound Semiconductor Layer on Si Substrate] V In the above [Method for growing compound semiconductor layer on conventional Si substrate] II, after growing the GaAs layer by 1.5 μm, anneal Is carried out at 900 ° C. for 20 minutes, and a GaAs layer is grown again to 1.5 μm.

【0109】〔従来のSi基板上への化合物半導体層
の成長方法〕VI 上記の〔従来のSi基板上への化合物半導体層の成長方
法〕IIの工程において、GaAs層を1.5μm成長
した後、300−900℃の温度を3回かけるサーマル
サイクルアニールを行い、再びGaAs層を1.5μm
成長させる。
[Conventional Method for Growing Compound Semiconductor Layer on Si Substrate] VI After growing the GaAs layer by 1.5 μm in the above step [Method for growing compound semiconductor layer on conventional Si substrate] II , Thermal cycle annealing is performed by applying a temperature of 300 to 900 ° C. three times, and the GaAs layer is again formed to a thickness of 1.5 μm.
Grow.

【0110】〔この実施例のSi基板上への化合物半
導体層の成長方法〕I 上記の〔従来のSi基板上への化合物半導体層の成長方
法〕Vにおいて、アニール温度を875℃にする。
[Method of growing compound semiconductor layer on Si substrate of this embodiment] I In [Conventional method of growing compound semiconductor layer on Si substrate] V, the annealing temperature is set to 875 ° C.

【0111】〔この実施例のSi基板上への化合物半
導体層の成長方法〕II 上記の〔従来のSi基板上への化合物半導体層の成長方
法〕VIにおいて、サーマルサイクルアニールの上限温
度を875℃にする。
[Method for growing compound semiconductor layer on Si substrate in this example] II In the above-mentioned [Method for growing compound semiconductor layer on conventional Si substrate] VI, the upper limit temperature of thermal cycle annealing is 875 ° C. To

【0112】上記の従来による成長法とこの実施例によ
る成長法によって形成されたSi基板の上に形成された
GaAsエピタシャル層の表面をAFM(原子間力顕微
鏡)によって観察することによって得られた表面荒れの
標準偏差とX線二結晶回折(400)ピーク半値幅を以
下に示す。
A surface obtained by observing the surface of the GaAs epitaxial layer formed on the Si substrate formed by the above-described conventional growth method and the growth method according to this embodiment with an AFM (atomic force microscope). The standard deviation of roughness and the full width at half maximum of the X-ray double crystal diffraction (400) peak are shown below.

【0113】 表面荒れの標準偏差 σ(nm) 従来 3.90〜4.10 3.30〜3.50 3.40〜3.60 3.20〜3.40 10以上 10以上 本発明 2.50〜2.70 2.30〜2.50Standard deviation of surface roughness σ (nm) Conventional 3.90 to 4.10 3.30 to 3.50 3.40 to 3.60 3.20 to 3.40 10 or more 10 or more The present invention 2.50 to 2.70 2.30 to 2.50

【0114】 X線二結晶回折(400)ピーク半値幅(″) 従来 240 〜250 220 〜230 200 〜220 180 〜190 300以上 300以上 本発明 180 〜200 160 〜180 X-ray double crystal diffraction (400) Peak half-width (″) Conventional 240 to 250 220 to 230 200 to 220 180 to 190 300 or more 300 or more Present invention 180 to 200 160 to 180

【0115】以上の結果から、この実施例のヘテロエピ
タキシャル成長方法によりSi基板の上に形成したGa
As層の結晶性と平坦性がかなり改善されていることが
わかる。これにより、Si基板の上に形成したGaAs
層に形成されたHEMT,MESFETなどの諸特性や
歩留りが向上する。
From the above results, the Ga formed on the Si substrate by the heteroepitaxial growth method of this embodiment
It can be seen that the crystallinity and flatness of the As layer are considerably improved. As a result, the GaAs formed on the Si substrate
The characteristics and yield of the HEMT, MESFET, etc. formed on the layer are improved.

【0116】なお、この実施例のヘテロエピタキシャル
成長方法において、Si基板を加熱して自然酸化膜をV
族元素含有雰囲気中で875℃以下の温度で行う理由
は、実験的に875℃以下のプリヒート温度によって初
めて良質な結晶のシングルドメイン化ができることに由
来する。また、GaAs単結晶層のアニール温度をこの
プリヒート温度をより高くするとシングルドメインの状
態が崩れ、GaAs単結晶層が白濁してしまうことも実
験的にわかっている。
In the hetero-epitaxial growth method of this embodiment, the Si substrate is heated to remove the natural oxide film from V.
The reason why the temperature is set to 875 ° C. or lower in the group-element-containing atmosphere is that experimentally, a high quality crystal can be formed into a single domain only by a preheating temperature of 875 ° C. or lower. Further, it has been experimentally known that when the annealing temperature of the GaAs single crystal layer is made higher than this preheat temperature, the state of the single domain is destroyed and the GaAs single crystal layer becomes cloudy.

【0117】また、Si基板の前処理をHFで行っても
プリヒート温度を低温化することは可能であるが、SI
MSデータによると、HF処理をしたSi基板の上に形
成したGaAs層は欠陥が多く不安定な状態であった。
これに比較して、この実施例のようにアンモニア・過酸
化水素水によって処理した場合は長時間安定であった。
この実施例においては、MOCVD、MBE法、または
これらと類似の結晶成長法を採用することができる。
Although it is possible to lower the preheating temperature even if the Si substrate is pretreated with HF, it is possible to reduce the SI
According to the MS data, the GaAs layer formed on the HF-treated Si substrate had many defects and was in an unstable state.
In contrast, when treated with ammonia / hydrogen peroxide solution as in this example, it was stable for a long time.
In this embodiment, MOCVD, MBE, or a crystal growth method similar to these can be adopted.

【0118】また、V族原料ガスとしてハイドライド
系、ハライド系、有機物、および固体砒素蒸気を用いる
ことができる。また、この実施例のヘテロエピタキシャ
ル成長方法を、GaAs,AlAs,InAs,Ga
P,AlP,InP等のIII−V族化合物半導体、あ
るいはこれらの混晶に適用することができる。
Further, as the group V source gas, hydride series, halide series, organic matter, and solid arsenic vapor can be used. Further, the heteroepitaxial growth method of this embodiment is applied to GaAs, AlAs, InAs, Ga.
It can be applied to III-V group compound semiconductors such as P, AlP and InP, or mixed crystals thereof.

【0119】(第7実施例)この実施例は、Si基板の
上に成長したGaAs等の化合物半導体エピタキシャル
層の汚染を低減し、このGaAsエピタキシャル成長層
に形成する半導体素子の特性を向上する点を特徴とす
る。
(Seventh Embodiment) In this embodiment, the contamination of the compound semiconductor epitaxial layer such as GaAs grown on the Si substrate is reduced, and the characteristics of the semiconductor device formed in this GaAs epitaxial growth layer are improved. Characterize.

【0120】図19は、化合物半導体層のMOCVD成
長装置の構成説明図である。この図において、21はチ
ャンバー、22はサセプター、23はSi基板、24は
ゲートバルブ、25はガス導入管、26は排気ポンプ、
27は高周波コイル、28は搬送装置である。従来の化
合物半導体層のMOCVD成長装置を用いてGaAsエ
ピタキシャル層を成長する場合、石英製のチャンバー2
1のサセプター22の上にSi基板23をセットし、ガ
ス導入管25からH2 ,AsH3 ,TMGを流量制御し
て導入し、排気ポンプ26によって排気し、高周波コイ
ル27によってSi基板23を500〜700℃の範囲
の所定の温度に昇温して、Si基板23の上にGaAs
層を成長する。なお、ゲートバルブ24を開閉し、搬送
装置28によってSi基板23を搬送するようになって
いる。
FIG. 19 is a diagram showing the structure of a MOCVD growth apparatus for compound semiconductor layers. In this figure, 21 is a chamber, 22 is a susceptor, 23 is a Si substrate, 24 is a gate valve, 25 is a gas introduction pipe, 26 is an exhaust pump,
27 is a high frequency coil, and 28 is a carrier. When the GaAs epitaxial layer is grown using the conventional MOCVD growth apparatus for compound semiconductor layers, the quartz chamber 2 is used.
The Si substrate 23 is set on the susceptor 22 of No. 1, and H 2 , AsH 3 , and TMG are introduced from the gas introduction pipe 25 while controlling the flow rate, exhausted by the exhaust pump 26, and the Si substrate 23 is 500 by the high frequency coil 27. The temperature is raised to a predetermined temperature in the range of up to 700 ° C., and GaAs is deposited on the Si substrate 23.
Grow layers. The gate valve 24 is opened and closed, and the Si substrate 23 is transferred by the transfer device 28.

【0121】ところが、GaAs層を成長する過程でサ
セプターおよびチャンバー内壁のSi基板23の上部に
堆積したGaAs成分が次のSi基板にGaAs層を成
長する過程で蒸発して成長するGaAs層を汚染すると
いう問題が生じた。そのため通常、GaAs層を成長す
る前に、水素雰囲気中で800〜1000℃程度の温度
で空焼きを行い、サセプター周辺部に堆積したGaAs
を除去するなどの対策を講じている。
However, in the process of growing the GaAs layer, the GaAs component deposited on the upper portion of the Si substrate 23 on the inner wall of the susceptor and the chamber evaporates in the process of growing the GaAs layer on the next Si substrate and contaminates the growing GaAs layer. The problem arises. Therefore, normally, before growing the GaAs layer, calcination is performed in a hydrogen atmosphere at a temperature of about 800 to 1000 ° C. to deposit GaAs deposited on the periphery of the susceptor.
Take measures such as removing.

【0122】ところが、水素雰囲気中で空焼きを行って
もGaAs成分は充分に蒸発せず、GaAs層の成長を
重ねるごとにGaAsの堆積物が大きくなってサセプタ
ーおよびチャンバー内壁のSi基板上部に残留し、最終
的にはGaAs層を成長するSi基板上に落下してGa
As層を汚染し、その層に半導体素子を形成する上で大
きな障害になることがわかった。この実施例のヘテロエ
ピタキシャル成長方法は、前記の空焼きを、酸素を含む
雰囲気、例えば、アルゴン−酸素雰囲気中で行うことを
特徴とする。この実施例によると、セサプターおよびチ
ャンバー内壁のSi基板上部の残留GaAs成分は酸化
ガリウムとなって容易に蒸発し、GaAsエピタキシャ
ル基板の汚染は著しく改善される。この実施例のヘテロ
エピタキシャル成長方法において、GaAs層を成長す
る場合を説明する。
However, even when air-baked in a hydrogen atmosphere, the GaAs component does not evaporate sufficiently, and the GaAs deposit grows as the GaAs layer grows, and remains on the Si substrate above the susceptor and the chamber inner wall. Finally, it falls onto the Si substrate on which the GaAs layer is grown and Ga
It has been found that the As layer is contaminated and becomes a major obstacle in forming a semiconductor device on the layer. The heteroepitaxial growth method of this embodiment is characterized in that the above-mentioned baking is performed in an atmosphere containing oxygen, for example, an argon-oxygen atmosphere. According to this embodiment, the residual GaAs component on the upper part of the Si substrate on the inner wall of the sesater and the chamber becomes gallium oxide and is easily evaporated, and the contamination of the GaAs epitaxial substrate is remarkably improved. In the heteroepitaxial growth method of this embodiment, a case of growing a GaAs layer will be described.

【0123】図18に示されたMOCVD装置のサセプ
ター22の上にSi基板23をセットしてGaAs層を
成長する。GaAs層の成長条件は下記の通りである。 管内圧力 76Torr 温度 650℃ H2 12slm TMG(15℃)14sccm AsH3 0.10slm 成長レート 710Å/min 膜厚 3.0μm
A Si substrate 23 is set on the susceptor 22 of the MOCVD apparatus shown in FIG. 18 to grow a GaAs layer. The growth conditions for the GaAs layer are as follows. Tube pressure 76 Torr Temperature 650 ° C. H 2 12 slm TMG (15 ° C.) 14 sccm AsH 3 0.10 slm Growth rate 710 Å / min Film thickness 3.0 μm

【0124】従来のGaAs層を成長する場合は、一回
GaAs層を成長するごとにアルゴンと水素の雰囲気中
で1000℃に加熱して1時間程アニールしていた。と
ころが、この実施例では、水素の代わりにアルゴン−酸
素雰囲気を用いてアニールした。
When growing a conventional GaAs layer, each time the GaAs layer was grown, it was heated to 1000 ° C. in an atmosphere of argon and hydrogen and annealed for about 1 hour. However, in this example, annealing was performed using an argon-oxygen atmosphere instead of hydrogen.

【0125】従来の方法とこの実施例のヘテロエピタキ
シャル成長方法を用いた場合の3インチGaAsエピタ
キシャル基板表面を光学顕微鏡で観察して得られたゴミ
の数は次のとおりであるが、Si基板周辺部からの汚染
が減少したことがわかる。 従来のもの 200〜300(個/3インチ基板) 本発明のもの 30〜40(個/3インチ基板) この実施例におけるGaAs層のエピタキシャル成長方
法は、MOCVD装置あるいはMBE装置を用いて行う
ことができる。また、この実施例のエピタキシャル成長
方法は、GaAs,AlAs,InAs,GaP,Al
P,InPおよびこれらの混晶の層にも同様に適用する
ことができる。
The number of dust particles obtained by observing the surface of the 3-inch GaAs epitaxial substrate with an optical microscope using the conventional method and the heteroepitaxial growth method of this embodiment is as follows. It can be seen that the pollution from Conventional type 200 to 300 (piece / 3 inch substrate) Inventive type 30 to 40 (piece / 3 inch substrate) The epitaxial growth method of the GaAs layer in this embodiment can be performed by using a MOCVD apparatus or an MBE apparatus. . In addition, the epitaxial growth method of this embodiment uses GaAs, AlAs, InAs, GaP, Al.
The same can be applied to P, InP and mixed crystal layers thereof.

【0126】[0126]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
ピットが少なく、かつ、表面平坦性がよく、キャリア濃
度が低い化合物半導体ヘテロエピタキシャル層を表面に
有する成長用基板を提供することができ、化合物半導体
を用いた高速半導体装置の実用化に寄与するところが大
きい。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a growth substrate having a compound semiconductor heteroepitaxial layer having a small number of pits, good surface flatness, and a low carrier concentration on the surface, which contributes to the practical application of a high-speed semiconductor device using a compound semiconductor. large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1実施例によって成長したGaAsヘテロエ
ピタキシャル層の構成説明図である。
FIG. 1 is a structural explanatory view of a GaAs heteroepitaxial layer grown according to a first embodiment.

【図2】第1実施例のGaAsヘテロエピタキシャル成
長方法の成長温度プロファイルである。
FIG. 2 is a growth temperature profile of the GaAs heteroepitaxial growth method of the first embodiment.

【図3】従来と第1実施例の成長方法によるGaAsエ
ピタキシャル層の表面の顕微鏡写真で(A)は従来のM
OCVDによって成長した場合の、(B)は第1実施例
成長方法によって成長した場合の表面を示している。
FIG. 3 is a photomicrograph of the surface of a GaAs epitaxial layer formed by the conventional and the growth methods of the first embodiment.
In the case of growing by OCVD, (B) shows the surface when grown by the growing method of the first embodiment.

【図4】従来と第1実施例の成長方法によるGaAsエ
ピタキシャル層の表面のピット数の比較図である。
FIG. 4 is a comparison diagram of the number of pits on the surface of a GaAs epitaxial layer according to the conventional and the growth methods of the first embodiment.

【図5】従来と第1実施例の成長方法によるGaAsエ
ピタキシャル層の表面の平坦性の比較図である。
FIG. 5 is a comparison diagram of the surface flatness of the GaAs epitaxial layer by the conventional and the growth method of the first embodiment.

【図6】第1実施例の成長方法によるGaAsエピタキ
シャル層の成長温度とピット数の関係図である。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the growth temperature of a GaAs epitaxial layer and the number of pits according to the growth method of the first embodiment.

【図7】第2実施例のGaAsヘテロエピタキシャル成
長方法の成長温度プロファイルである。
FIG. 7 is a growth temperature profile of the GaAs heteroepitaxial growth method of the second embodiment.

【図8】従来と第2実施例の成長方法によるGaAsエ
ピタキシャル層の状態の比較図で、(A)は表面粗さ、
(B)はピット密度を示している。
FIG. 8 is a comparison diagram of the states of the GaAs epitaxial layer by the conventional and the growth method of the second embodiment, in which (A) is the surface roughness,
(B) shows the pit density.

【図9】第3実施例の化合物半導体ヘテロエピタキシャ
ル成長方法のアニール条件の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of annealing conditions of the compound semiconductor heteroepitaxial growth method of the third embodiment.

【図10】第3実施例のアルシン分圧とGaAsエピタ
キシャル層の表面平坦性の関係図(1)である。
FIG. 10 is a relationship diagram (1) between arsine partial pressure and surface flatness of a GaAs epitaxial layer in the third embodiment.

【図11】第3実施例のアルシン分圧とGaAsエピタ
キシャル層の表面平坦性の関係図(2)である。
FIG. 11 is a diagram (2) showing the relationship between the partial pressure of arsine and the surface flatness of the GaAs epitaxial layer in the third embodiment.

【図12】反応管内圧力とGaAsエピタキシャル層の
表面平坦性の関係図である。
FIG. 12 is a relationship diagram between the pressure in the reaction tube and the surface flatness of the GaAs epitaxial layer.

【図13】第4実施例のGaAsエピタキシャル層の平
坦性とバッファー層成長温度関係図で、(A)はピット
密度、(B)は平坦性を示している。
FIG. 13 is a relationship diagram of the flatness of the GaAs epitaxial layer and the growth temperature of the buffer layer in the fourth embodiment. (A) shows the pit density and (B) shows the flatness.

【図14】第5実施例のヘテロエピタキシャル成長方法
の工程説明図で、(A)〜(C)は各工程を示してい
る。
FIG. 14 is a process explanatory view of the heteroepitaxial growth method of the fifth embodiment, and (A) to (C) show each process.

【図15】第5実施例のヘテロエピタキシャル成長方法
によって成長したGaAs層表面の原子間力顕微鏡写真
であり、(A)は従来の成長方法で成長した場合、
(B)はこの実施例の成長方法で成長した場合を示して
いる。
FIG. 15 is an atomic force microscope photograph of the surface of a GaAs layer grown by the heteroepitaxial growth method of the fifth embodiment, where (A) shows the case where the conventional growth method is used.
(B) shows the case of growing by the growing method of this embodiment.

【図16】従来のアニール工程を有するGaAsヘテロ
エピタキシャル成長方法の成長温度プロファイル(1)
である。
FIG. 16: Growth temperature profile (1) of a GaAs heteroepitaxial growth method having a conventional annealing step
Is.

【図17】従来のアニール工程を有するGaAsヘテロ
エピタキシャル成長方法の成長温度プロファイル(2)
である。
FIG. 17: Growth temperature profile of GaAs heteroepitaxial growth method with conventional annealing process (2)
Is.

【図18】従来のアニール工程を有するGaAsヘテロ
エピタキシャル成長方法の成長温度プロファイル(3)
である。
FIG. 18: Growth temperature profile (3) of a GaAs heteroepitaxial growth method having a conventional annealing step
Is.

【図19】化合物半導体層のMOCVD成長装置の構成
説明図である。
FIG. 19 is a structural explanatory view of a MOCVD growth apparatus for a compound semiconductor layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 化合物半導体低温成長層 3 第1の化合物半導体エピタキシャル層 4 第2の化合物半導体エピタキシャル層 5 第3の化合物半導体エピタキシャル層 11 Si基板 12 GaAs低温成長層 13 GaAsエピタキシャル層 14 GaAsエピタキシャル層 21 チャンバー 22 サセプター 23 Si基板 24 ゲートバルブ 25 ガス導入管 26 排気ポンプ 27 高周波コイル 28 搬送装置 1 Si Substrate 2 Compound Semiconductor Low Temperature Growth Layer 3 First Compound Semiconductor Epitaxial Layer 4 Second Compound Semiconductor Epitaxial Layer 5 Third Compound Semiconductor Epitaxial Layer 11 Si Substrate 12 GaAs Low Temperature Growth Layer 13 GaAs Epitaxial Layer 14 GaAs Epitaxial Layer 21 Chamber 22 Susceptor 23 Si substrate 24 Gate valve 25 Gas introduction pipe 26 Exhaust pump 27 High frequency coil 28 Transfer device

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年7月14日[Submission date] July 14, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図3[Name of item to be corrected] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図3】従来と第1実施例の成長方法によるGaAsエ
ピタキシャル層の表面の結晶構造の顕微鏡写真で
(A)は従来のMOCVDによって成長した場合、
(B)はこの実施例の成長方法によって成長した場合の
表面を示している。
FIG. 3 is a graph showing a GaAs layer formed by the conventional and the growth methods of the first embodiment.
Of the surface of the epitaxial layerCrystal structureIn micrograph,
When (A) is grown by conventional MOCVD,
(B) isthisWhen grown by the growth method of the example
Shows the surface.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図15[Correction target item name] Figure 15

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図15】第5実施例のヘテロエピタキシャル成長方法
によって成長したGaAs層表面の結晶構造の原子間力
顕微鏡写真であり、(A)は従来の成長方法で成長した
場合、(B)はこの実施例の成長方法で成長した場合を
示している。
FIG. 15 is an atomic force microscope photograph of the crystal structure of the surface of a GaAs layer grown by the heteroepitaxial growth method of the fifth embodiment, where (A) shows the case where the conventional growth method is used and (B) shows the case of this embodiment. Shows the case of growing by the growth method of.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図3[Name of item to be corrected] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図3】 ─────────────────────────────────────────────────────
[Figure 3] ─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年7月15日[Submission date] July 15, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Name of item to be corrected] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0030】図3は、従来と第1実施例の成長方法によ
るGaAsエピタキシャル層の表面の結晶構造の顕微鏡
写真で(A)は従来のMOCVDによって成長した場
合、(B)はこの実施例の成長方法によって成長した場
合の表面を示している。これらの写真は、原子間力顕微
鏡(AFM)写真である。図3(A)は従来のMOCV
Dによって成長したGaAs層の表面を示し、20個の
ピットが観察される。また、図3(B)は、この実施例
の成長方法によるGaAs層の表面を示し、僅かに4個
のピットが観察されるだけである。
FIG. 3, by conventional growth method of the first embodiment in micrographs of the crystal structure of the surface of the GaAs epitaxial layer, (A) if grown by conventional MOCVD, (B) is in this embodiment The surface when grown by the growth method is shown. These pictures are atomic force microscope (AFM) pictures. FIG. 3A shows a conventional MOCV.
The surface of the GaAs layer grown by D is shown, and 20 pits are observed. Further, FIG. 3B shows the surface of the GaAs layer by the growth method of this embodiment, and only 4 pits are observed.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0090[Correction target item name] 0090

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0090】図15は、第5実施例の従来のヘテロエピ
タキシャル成長方法によって成長したGaAs層の表面
結晶構造の原子間力顕微鏡写真であり、(A)は従来
の成長方法で成長した場合、(B)はこの実施例の成長
方法で成長した場合を示している。図15(A)は、S
i基板11の上にMOCVD等の成長方法によって、厚
さ100ÅのGaAs低温成長層12を成長し、続いて
厚さ3μmのGaAsエピタキシャル層13を成長し、
その表面を約1μm研磨して平坦化した後に650℃で
GaAsエピタキシャル層を成長した場合の表面を示し
ているが、表面上には多くのピットが存在していること
がわかる。
FIG. 15 is an atomic force microscope photograph of the crystal structure of the surface of the GaAs layer grown by the conventional hetero-epitaxial growth method of the fifth embodiment. FIG. B) shows the case of growing by the growing method of this embodiment. FIG. 15A shows S
A 100 Å-thick GaAs low-temperature growth layer 12 is grown on the i-substrate 11 by a growth method such as MOCVD, and then a 3 μm-thick GaAs epitaxial layer 13 is grown.
The surface is shown when the GaAs epitaxial layer is grown at 650 ° C. after polishing the surface by about 1 μm and flattening, and it is understood that many pits are present on the surface.

フロントページの続き (72)発明者 恵下 隆 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内Front page continued (72) Inventor Takashi Eshita 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 IV族基板上に化合物半導体エピタキシ
ャル層を形成するヘテロエピタキシャル成長方法におい
て、IV族基板上に化合物半導体低温成長層を形成した
後に昇温して第1の化合物半導体エピタキシャル層を形
成し、次いでさらに昇温して第2の化合物半導体エピタ
キシャル層を形成し、次いで降温して第3の化合物半導
体エピタキシャル層を形成することを特徴とするヘテロ
エピタキシャル成長方法。
1. In a heteroepitaxial growth method for forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate, a compound semiconductor low temperature growth layer is formed on a group IV substrate and then heated to form a first compound semiconductor epitaxial layer. Then, the temperature is further raised to form a second compound semiconductor epitaxial layer, and then the temperature is lowered to form a third compound semiconductor epitaxial layer, which is a heteroepitaxial growth method.
【請求項2】 第1の化合物半導体エピタキシャル層
を、600℃以上700℃未満で形成し、第2の化合物
半導体エピタキシャル層を700℃以上で形成し、第3
の化合物半導体エピタキシャル層を700℃未満で形成
することを特徴とする請求項1に記載されたヘテロエピ
タキシャル成長方法。
2. A first compound semiconductor epitaxial layer is formed at 600 ° C. or higher and lower than 700 ° C., a second compound semiconductor epitaxial layer is formed at 700 ° C. or higher, and a third compound semiconductor epitaxial layer is formed.
2. The hetero-epitaxial growth method according to claim 1, wherein the compound semiconductor epitaxial layer is formed at a temperature lower than 700.degree.
【請求項3】 第1の化合物半導体エピタキシャル層を
形成する場合のV/III比を、第2の化合物半導体エ
ピタキシャル層を形成する場合のV/III比より低く
することを特徴とする請求項1または請求項2に記載さ
れたヘテロエピタキシャル成長方法。
3. The V / III ratio in the case of forming the first compound semiconductor epitaxial layer is lower than the V / III ratio in the case of forming the second compound semiconductor epitaxial layer. Alternatively, the heteroepitaxial growth method according to claim 2.
【請求項4】 第1の化合物半導体エピタキシャル層の
成長中のV/III比および第2の化合物半導体エピタ
キシャル層を成長する場合のV/III比を、第3の化
合物半導体エピタキシャル層を形成する場合のV/II
I比よりも低くすることを特徴とするヘテロエピタキシ
ャル成長方法。
4. The V / III ratio during the growth of the first compound semiconductor epitaxial layer and the V / III ratio during the growth of the second compound semiconductor epitaxial layer are set to the V / III ratio when the third compound semiconductor epitaxial layer is formed. V / II
A heteroepitaxial growth method characterized in that the ratio is lower than the I ratio.
【請求項5】 第1の化合物半導体エピタキシャル層を
形成する場合のV/III比および第2の化合物半導体
エピタキシャル層を形成する場合のV/III比を20
以下にすることを特徴とする請求項4に記載されたヘテ
ロエピタキシャル成長方法。
5. The V / III ratio when forming the first compound semiconductor epitaxial layer and the V / III ratio when forming the second compound semiconductor epitaxial layer are 20.
The heteroepitaxial growth method according to claim 4, wherein:
【請求項6】 IV族基板上に化合物半導体エピタキシ
ャル層を形成するヘテロエピタキシャル成長方法におい
て、IV族基板上に化合物半導体低温成長層を形成した
後に昇温して第1の化合物半導体エピタキシャル層を形
成し、第1の化合物半導体エピタキシャル層を、反応管
内圧力76Torr、V族原料ガス分圧0.35Tor
rの点Aと、反応管内圧力760Torr、V族原料ガ
ス分圧0.6Torrの点Bと、反応管内圧力760T
orr、V族原料ガス分圧5.7Torrの点Cと、反
応管内圧力76Torr、V族原料ガス分圧1.3To
rrの点Dとで囲まれる領域の条件でアニールして、第
1の化合物半導体エピタキシャル層の結晶性および表面
平坦性を改善することを特徴とするヘテロエピタキシャ
ル成長方法。
6. A heteroepitaxial growth method for forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate, wherein the compound semiconductor low-temperature growth layer is formed on the group IV substrate and then heated to form a first compound semiconductor epitaxial layer. , The first compound semiconductor epitaxial layer has a reaction tube internal pressure of 76 Torr and a group V source gas partial pressure of 0.35 Torr.
Point A of r, reaction tube internal pressure of 760 Torr, point V of group V source gas partial pressure of 0.6 Torr, reaction tube internal pressure of 760 T
Orr, point C of group V source gas partial pressure of 5.7 Torr, reaction tube internal pressure 76 Torr, group V source gas partial pressure of 1.3 Tor
A heteroepitaxial growth method characterized by annealing under the condition of a region surrounded by the point D of rr and improving crystallinity and surface flatness of the first compound semiconductor epitaxial layer.
【請求項7】 化合物半導体エピタキシャル層を成長す
る工程における反応管内圧力を110Torr以下とす
ることを特徴とする請求項6に記載されたヘテロエピタ
キシャル成長方法。
7. The hetero-epitaxial growth method according to claim 6, wherein the pressure in the reaction tube in the step of growing the compound semiconductor epitaxial layer is set to 110 Torr or less.
【請求項8】 IV族基板上に化合物半導体エピタキシ
ャル層を形成するヘテロエピタキシャル成長方法におい
て、IV族基板上に化合物半導体低温成長層を成長し、
その上に第1の化合物半導体エピタキシャル層をトリエ
チルガリウムを原料として化合物半導体低温成長層を成
長する場合の温度よりも高温で成長し、その上に第1の
化合物半導体エピタキシャル層を成長する場合の温度よ
り高温で第2の化合物半導体エピタキシャル層を成長す
ることを特徴とするヘテロエピタキシャル成長方法。
8. A heteroepitaxial growth method for forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate, wherein a compound semiconductor low temperature growth layer is grown on the group IV substrate,
The first compound semiconductor epitaxial layer is grown thereon at a temperature higher than that for growing the compound semiconductor low temperature growth layer using triethylgallium as a raw material, and the temperature for growing the first compound semiconductor epitaxial layer thereon. A heteroepitaxial growth method comprising growing a second compound semiconductor epitaxial layer at a higher temperature.
【請求項9】 化合物半導体低温成長層および第2の化
合物半導体エピタキシャル層の成長をトリメチルガリウ
ムを用いて行うことを特徴とする請求項8に記載された
ヘテロエピタキシャル成長方法。
9. The heteroepitaxial growth method according to claim 8, wherein the compound semiconductor low temperature growth layer and the second compound semiconductor epitaxial layer are grown using trimethylgallium.
【請求項10】 第1の化合物半導体薄エピタキシャル
層を成長する場合の温度を490〜580℃とすること
を特徴とする請求項8または請求項9に記載されたヘテ
ロエピタキシャル成長方法。
10. The heteroepitaxial growth method according to claim 8, wherein the temperature when growing the first compound semiconductor thin epitaxial layer is set to 490 to 580 ° C.
【請求項11】 IV族基板上に化合物半導体エピタキ
シャル層を形成するヘテロエピタキシャル成長方法にお
いて、IV族基板上にまず化合物半導体低温成長層を成
長し、次に化合物半導体エピタキシャル層を成長した後
に化合物半導体エピタキシャル層に研磨を加えて平坦化
し、次いで化合物半導体エピタキシャル層を成長する場
合の温度よりも高い温度でアニールを行い、その上に、
アニール温度よりも低い温度で化合物半導体エピタキシ
ャル層を成長することを特徴とするヘテロエピタキシャ
ル成長方法。
11. A hetero-epitaxial growth method for forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate, wherein a compound semiconductor low temperature growth layer is first grown on a group IV substrate, and then a compound semiconductor epitaxial layer is grown and then compound semiconductor epitaxial is grown. The layer is polished and flattened, and then annealed at a temperature higher than that for growing the compound semiconductor epitaxial layer, and then,
A heteroepitaxial growth method comprising growing a compound semiconductor epitaxial layer at a temperature lower than an annealing temperature.
【請求項12】 化合物半導体エピタキシャル層を研磨
した後のアニール温度を800℃以上にすることを特徴
とする請求項11に記載されたヘテロエピタキシャル成
長方法。
12. The heteroepitaxial growth method according to claim 11, wherein the annealing temperature after polishing the compound semiconductor epitaxial layer is set to 800 ° C. or higher.
【請求項13】 化合物半導体エピタキシャル層を研磨
した後のアニールをV族原料ガス雰囲気中で行うことを
特徴とする請求項11または請求項12に記載されたヘ
テロエピタキシャル成長方法。
13. The hetero-epitaxial growth method according to claim 11, wherein the annealing after polishing the compound semiconductor epitaxial layer is performed in a group V source gas atmosphere.
【請求項14】 (100)から〔011〕方向へ傾斜
したIV族基板上に化合物半導体エピタキシャル層を形
成するヘテロエピタキシャル成長方法において、IV族
基板の加熱による自然酸化膜の除去をV族原料含有雰囲
気中で875℃以下で行い、IV族基板上に化合物半導
体低温成長層を形成した後に昇温して化合物半導体エピ
タキシャル層を形成する工程を有し、さらに化合物半導
体エピタキシャル層の成長中、あるいは、成長後のアニ
ールをIV族基板の自然酸化膜を除去する工程以下の温
度で行うことを特徴とするヘテロエピタキシャル成長方
法。
14. In a heteroepitaxial growth method for forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate tilted from (100) in the [011] direction, the removal of the natural oxide film by heating the group IV substrate is performed in a group V source-containing atmosphere. And forming a compound semiconductor low temperature growth layer on a group IV substrate and then raising the temperature to form a compound semiconductor epitaxial layer, and during or during the growth of the compound semiconductor epitaxial layer. A heteroepitaxial growth method, characterized in that the subsequent annealing is performed at a temperature equal to or lower than the step of removing the native oxide film of the group IV substrate.
【請求項15】 IV族基板上に化合物半導体エピタキ
シャル層を形成するヘテロエピタキシャル成長方法にお
いて、化合物半導体エピタキシャル層の成長を開始する
前に反応管および反応管内の部品を酸素を含む雰囲気中
でアニールすることを特徴とするヘテロエピタキシャル
成長方法。
15. In a heteroepitaxial growth method for forming a compound semiconductor epitaxial layer on a group IV substrate, annealing the reaction tube and components in the reaction tube in an atmosphere containing oxygen before starting the growth of the compound semiconductor epitaxial layer. A heteroepitaxial growth method characterized by:
【請求項16】 IV族基板がSi基板であることを特
徴とする請求項1から請求項3まで、請求項6から請求
項15までのいずれか1項に記載されたヘテロエピタキ
シャル成長方法。
16. The heteroepitaxial growth method according to claim 1, wherein the group IV substrate is a Si substrate.
【請求項17】 V族原料がV族ハイドライド系である
ことを特徴とする請求項6、請求項13、請求項14の
いずれか1項に記載されたヘテロエピタキシャル成長方
法。
17. The heteroepitaxial growth method according to claim 6, wherein the group V source material is a group V hydride system.
【請求項18】 V族原料がV族ハライド系であること
を特徴とする請求項6、請求項13および請求項14の
いずれか1項に記載されたヘテロエピタキシャル成長方
法。
18. The hetero-epitaxial growth method according to claim 6, wherein the group V raw material is a group V halide system.
【請求項19】 V族原料が有機物であることを特徴と
する請求項6、請求項13および請求項14のいずれか
1項に記載されたヘテロエピタキシャル成長方法。
19. The hetero-epitaxial growth method according to claim 6, wherein the group V source material is an organic material.
【請求項20】 V族原料が固体砒素蒸気であることを
特徴とする請求項6、請求項13および請求項14のい
ずれか1項に記載されたヘテロエピタキシャル成長方
法。
20. The hetero-epitaxial growth method according to claim 6, 13 or 14, wherein the group V source material is solid arsenic vapor.
【請求項21】 化合物半導体がGaAs,AlAs,
InAs,GaP,AlP,InPおよびこれらの混晶
であることを特徴とする請求項1から請求項15までの
いずれか1項に記載されたヘテロエピタキシャル成長方
法。
21. The compound semiconductor is GaAs, AlAs,
The hetero-epitaxial growth method according to any one of claims 1 to 15, wherein the hetero-epitaxial growth method is InAs, GaP, AlP, InP, or a mixed crystal thereof.
【請求項22】 化合物半導体エピタキシャル層の成長
法として、MOCVD,MBEまたはこれらの類似の方
法を用いることを特徴とする請求項1から請求項15ま
でのいずれか1項に記載されたヘテロエピタキシャル成
長方法。
22. The hetero-epitaxial growth method according to claim 1, wherein MOCVD, MBE or a method similar to these is used as a method for growing the compound semiconductor epitaxial layer. .
JP08391393A 1992-06-04 1993-03-19 Heteroepitaxial growth method Expired - Fee Related JP3270945B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08391393A JP3270945B2 (en) 1992-06-04 1993-03-19 Heteroepitaxial growth method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4-168257 1992-06-04
JP16825792 1992-06-04
JP08391393A JP3270945B2 (en) 1992-06-04 1993-03-19 Heteroepitaxial growth method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06177046A true JPH06177046A (en) 1994-06-24
JP3270945B2 JP3270945B2 (en) 2002-04-02

Family

ID=26424946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08391393A Expired - Fee Related JP3270945B2 (en) 1992-06-04 1993-03-19 Heteroepitaxial growth method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3270945B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004070800A1 (en) * 2003-02-04 2004-08-19 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation Semiconductor substrate, field-effect transistor, and their production methods
WO2004112111A1 (en) * 2003-06-13 2004-12-23 Sumitomo Chemical Company, Limited Compound semiconductor, method for producing same and compound semiconductor device
JP2009177169A (en) * 2007-12-28 2009-08-06 Sumitomo Chemical Co Ltd Semiconductor substrate and method of manufacturing the same
CN109524292A (en) * 2018-10-30 2019-03-26 江苏晶曌半导体有限公司 A method of growing high-quality gallium nitride film on a silicon substrate

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004070800A1 (en) * 2003-02-04 2004-08-19 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation Semiconductor substrate, field-effect transistor, and their production methods
US7405142B2 (en) 2003-02-04 2008-07-29 Sumco Corporation Semiconductor substrate and field-effect transistor, and manufacturing method for same
WO2004112111A1 (en) * 2003-06-13 2004-12-23 Sumitomo Chemical Company, Limited Compound semiconductor, method for producing same and compound semiconductor device
JP2009177169A (en) * 2007-12-28 2009-08-06 Sumitomo Chemical Co Ltd Semiconductor substrate and method of manufacturing the same
CN109524292A (en) * 2018-10-30 2019-03-26 江苏晶曌半导体有限公司 A method of growing high-quality gallium nitride film on a silicon substrate

Also Published As

Publication number Publication date
JP3270945B2 (en) 2002-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3093904B2 (en) Method for growing compound semiconductor crystal
JP2691721B2 (en) Semiconductor thin film manufacturing method
JPH01289108A (en) Heteroepitaxy
JPH05291140A (en) Growth method of compound semiconductor thin film
US5834362A (en) Method of making a device having a heteroepitaxial substrate
JP2004111848A (en) Sapphire substrate, epitaxial substrate using it, and its manufacturing method
JP2576766B2 (en) Semiconductor substrate manufacturing method
JP3270945B2 (en) Heteroepitaxial growth method
JP3369304B2 (en) Method for growing compound semiconductor crystal layer
JPH04233219A (en) Manufacture of products comprising semiconductor devices
US6188090B1 (en) Semiconductor device having a heteroepitaxial substrate
JPS6170715A (en) Growing method of compound semiconductor
JP3078927B2 (en) Method for growing compound semiconductor thin film
CN112735943B (en) Preparation method for growing nitrogen polar III nitride semiconductor film on silicon substrate
JPH0794409A (en) Formation of iii-v compound semiconductor thin film
JPH0822800B2 (en) III-Method of forming group V compound semiconductor thin film
JPH02139918A (en) Manufacture of hetero structure
JP2743351B2 (en) Vapor phase epitaxy growth method
JPH047819A (en) Gaas thin film
JPH08167576A (en) Forming method of heteroepitaxial semiconductor substrate, compound semiconductor device provided therewith, and manufacture thereof
JPH09213635A (en) Formation of heteroepitaxial semiconductor substrate, compound semiconductor device having the substrate and its manufacture
JPH05283336A (en) Formation of compound semiconductor layer
JPH03270236A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH05299358A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0414214A (en) Manufacture of compound semiconductor substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20011218

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees