JPH076958A - Ｓｉ基板上へのＧａＡｓ膜の形成方法 - Google Patents
Ｓｉ基板上へのＧａＡｓ膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH076958A JPH076958A JP10599292A JP10599292A JPH076958A JP H076958 A JPH076958 A JP H076958A JP 10599292 A JP10599292 A JP 10599292A JP 10599292 A JP10599292 A JP 10599292A JP H076958 A JPH076958 A JP H076958A
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- film
- gaas
- epitaxial
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｓｉ基板上に鏡面かつ電気的特性の優れたＧ
ａＡｓ膜を形成する方法を提案することである。 【構成】 反応管１内のＳｉ基板２は高周波誘導加熱装
置８によりトリエチルガリウムが供給されている状態で
加熱される。即ち、低温エピタキシャル成長温度５５０
℃で一段目のＧａＡｓのエピタキシャル膜を形成し、そ
の後、高温エピタキシャル温度６５０℃で二段目のＧａ
Ａｓ膜の成長を行なわせる。
ａＡｓ膜を形成する方法を提案することである。 【構成】 反応管１内のＳｉ基板２は高周波誘導加熱装
置８によりトリエチルガリウムが供給されている状態で
加熱される。即ち、低温エピタキシャル成長温度５５０
℃で一段目のＧａＡｓのエピタキシャル膜を形成し、そ
の後、高温エピタキシャル温度６５０℃で二段目のＧａ
Ａｓ膜の成長を行なわせる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＳｉ基板上にＧａＡｓ膜
を形成する方法の改良に関する。
を形成する方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｓｉ基板上にＧａＡｓ膜をヘテロエピタ
キシャル成長させる場合、従来の方法では一般的には、
まず基板上に４００℃以下の成長温度でアモルファスバ
ッファ層を堆積しその後、エピタキシャル層が成長する
成長温度で所望の厚みのエピタキシャル膜を堆積する。
この理由は従来の方法で直接エピタキシャル層を堆積し
ようとすると、Ｓｉ基板上で三次元的に島状成長が起こ
り、表面が荒れて鏡面のエピタキシャル膜が得られない
からである。ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）を用いて
４００℃以下の低温でエピタキシャル成長させると、初
期成長段階での三次元成長を抑えることができ、鏡面を
得ることはできるが、電気的特性は良くない。ＭＯＣＶ
Ｄ（有機金属熱分解化学的気相成長法）では上記の二段
階成長法でしか鏡面のエピタキシャル膜は得られていな
かった。また、上記の方法で作成されたＳｉ基板上のＧ
ａＡｓ膜はショットキー逆バイアス特性のリーク電流が
大きく、電気的特性はかなり悪い。
キシャル成長させる場合、従来の方法では一般的には、
まず基板上に４００℃以下の成長温度でアモルファスバ
ッファ層を堆積しその後、エピタキシャル層が成長する
成長温度で所望の厚みのエピタキシャル膜を堆積する。
この理由は従来の方法で直接エピタキシャル層を堆積し
ようとすると、Ｓｉ基板上で三次元的に島状成長が起こ
り、表面が荒れて鏡面のエピタキシャル膜が得られない
からである。ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）を用いて
４００℃以下の低温でエピタキシャル成長させると、初
期成長段階での三次元成長を抑えることができ、鏡面を
得ることはできるが、電気的特性は良くない。ＭＯＣＶ
Ｄ（有機金属熱分解化学的気相成長法）では上記の二段
階成長法でしか鏡面のエピタキシャル膜は得られていな
かった。また、上記の方法で作成されたＳｉ基板上のＧ
ａＡｓ膜はショットキー逆バイアス特性のリーク電流が
大きく、電気的特性はかなり悪い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本件出願人は先
に一段階減圧ＭＯＣＶＤ法によるIII−Ｖ族化合物半導
体薄膜のエピタキシャル成長法を提案したが、この方法
は、Ｓｉ基板上に低温バッファー層なしで直接鏡面のエ
ピタキシャル膜を得る方法である。しかしこの従来の方
法はエピタキシャル成長が起こる成長温度範囲内では、
低温側ほど鏡面のエピタキシャル膜が得られるが、電気
的特性が悪くなり、高温側ほどエピタキシャル膜の表面
が荒れやすいが、電気的特性は改善されると言う結果が
得られている。これは上記一段階減圧ＭＯＣＶＤ法で
は、低温ほど二次元的な成長が起き易く鏡面が得られる
が、低温なため結晶欠陥もまた多くなることと、高温側
では三次元的成長が起こり易く表面の凹凸が多くなる代
わりに結晶欠陥が少なくなるためと考えられる。
に一段階減圧ＭＯＣＶＤ法によるIII−Ｖ族化合物半導
体薄膜のエピタキシャル成長法を提案したが、この方法
は、Ｓｉ基板上に低温バッファー層なしで直接鏡面のエ
ピタキシャル膜を得る方法である。しかしこの従来の方
法はエピタキシャル成長が起こる成長温度範囲内では、
低温側ほど鏡面のエピタキシャル膜が得られるが、電気
的特性が悪くなり、高温側ほどエピタキシャル膜の表面
が荒れやすいが、電気的特性は改善されると言う結果が
得られている。これは上記一段階減圧ＭＯＣＶＤ法で
は、低温ほど二次元的な成長が起き易く鏡面が得られる
が、低温なため結晶欠陥もまた多くなることと、高温側
では三次元的成長が起こり易く表面の凹凸が多くなる代
わりに結晶欠陥が少なくなるためと考えられる。
【０００４】本発明の目的は、Ｓｉ基板上に鏡面かつ電
気的特性の優れたＧａＡｓ薄膜を形成する方法を提案す
ることにある。
気的特性の優れたＧａＡｓ薄膜を形成する方法を提案す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】エピタキシャル成長温度
範囲で、低温側で電気的特性は多少悪いが鏡面が得られ
る成長条件で一段目のＧａＡｓのエピタキシャル層を形
成し、その後温度を上げて、ＧａＡｓのエピタキシャル
成長を行なう。
範囲で、低温側で電気的特性は多少悪いが鏡面が得られ
る成長条件で一段目のＧａＡｓのエピタキシャル層を形
成し、その後温度を上げて、ＧａＡｓのエピタキシャル
成長を行なう。
【０００６】
【作用】高温側での成長は一段目の鏡面状態を受け継い
で成長が進むため、二段目のエピタキシャル層は鏡面か
つ電気的特性の優れた膜となる。これは本減圧ＭＯＣＶ
Ｄ法において一旦鏡面状態が達成されると、鏡面上では
二次元的な成長が主におきるためと考えられる。
で成長が進むため、二段目のエピタキシャル層は鏡面か
つ電気的特性の優れた膜となる。これは本減圧ＭＯＣＶ
Ｄ法において一旦鏡面状態が達成されると、鏡面上では
二次元的な成長が主におきるためと考えられる。
【０００７】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。 （Ｓｉ基板上にＧａＡｓエピタキシャル膜を成長させる
場合）図１は本発明の方法を実行するためのＭＯＣＶＤ
装置の一実施例である。同図において、１は反応管、２
はＳｉ基板、３はバイパスライン、４はフィードスル
ー、５はゲートバルブ、６は圧力調整バルブ、７はバラ
トロン圧力計、Ｖ１〜Ｖ７はバルブ、ＭＦＣ１〜ＭＦＣ
５はマスフローコントローラ、ＲＰ１及びＲＰ２はロー
タリーポンプ、ＴＭＰはターボモレキュラーポンプ、Ｍ
ＢＰはメカニカルブースターポンプ、１２は基板導入機
構、１１は基板交換機構兼サセプタ支持機構、１３は熱
電対温度計、１０はオプチカルパイロメーター、９はサ
セプタ、８は高周波誘導加熱装置、ＣＴは高周波電源、
１４はガスミキサーである。
る。 （Ｓｉ基板上にＧａＡｓエピタキシャル膜を成長させる
場合）図１は本発明の方法を実行するためのＭＯＣＶＤ
装置の一実施例である。同図において、１は反応管、２
はＳｉ基板、３はバイパスライン、４はフィードスル
ー、５はゲートバルブ、６は圧力調整バルブ、７はバラ
トロン圧力計、Ｖ１〜Ｖ７はバルブ、ＭＦＣ１〜ＭＦＣ
５はマスフローコントローラ、ＲＰ１及びＲＰ２はロー
タリーポンプ、ＴＭＰはターボモレキュラーポンプ、Ｍ
ＢＰはメカニカルブースターポンプ、１２は基板導入機
構、１１は基板交換機構兼サセプタ支持機構、１３は熱
電対温度計、１０はオプチカルパイロメーター、９はサ
セプタ、８は高周波誘導加熱装置、ＣＴは高周波電源、
１４はガスミキサーである。
【０００８】成長条件はＧａＡｓの、例えば、低温エピ
タキシャル成長温度５５０℃、高温エピタキシャル温度
は６５０℃、成長圧力は３torrに固定して、Ｓｉ基板２
に対するＧａＡｓ膜の一段目及び二段目のエピタキシャ
ル成長を行なわせた。原料ガスとしてはトリエチルガリ
ウムをＧａＡｓ膜成長のための主原料として用いた。ま
たｎ型ドーパントとしてシランを用いた。Ｖ族原料とし
てアルシン、キャリアガスとして水素を用いた。
タキシャル成長温度５５０℃、高温エピタキシャル温度
は６５０℃、成長圧力は３torrに固定して、Ｓｉ基板２
に対するＧａＡｓ膜の一段目及び二段目のエピタキシャ
ル成長を行なわせた。原料ガスとしてはトリエチルガリ
ウムをＧａＡｓ膜成長のための主原料として用いた。ま
たｎ型ドーパントとしてシランを用いた。Ｖ族原料とし
てアルシン、キャリアガスとして水素を用いた。
【０００９】電気的特性を評価するために、上記方法で
得られたＧａＡｓ膜のＡｕ−ＧａＡｓ：Ｓｉ／ｎ++−Ｓ
ｉのショットキー特性を測定した。
得られたＧａＡｓ膜のＡｕ−ＧａＡｓ：Ｓｉ／ｎ++−Ｓ
ｉのショットキー特性を測定した。
【００１０】図２のＳｉ基板上にＧａＡｓの低温エピタ
キシャル層を３μｍ、高温エピタキシャル層を２μｍ積
層した場合の表面状態を、図３にＩ−Ｖ特性によるショ
ットキー逆バイアス特性を示す。Ｃ−Ｖ特性から測定し
たキャリア密度は１．２×１０16／cm3であった。
キシャル層を３μｍ、高温エピタキシャル層を２μｍ積
層した場合の表面状態を、図３にＩ−Ｖ特性によるショ
ットキー逆バイアス特性を示す。Ｃ−Ｖ特性から測定し
たキャリア密度は１．２×１０16／cm3であった。
【００１１】図４に低温エピタキシャル層のみ、図５に
高温エピタキシャル層のみの表面状態を示す。低温エピ
タキシャル層は表面状態は極めて良好であるが、ショッ
トキー逆バイアスでのリーク電流が大きく、電気的特性
は良くない。高温エピタキシャル層はその逆の特性を示
している。
高温エピタキシャル層のみの表面状態を示す。低温エピ
タキシャル層は表面状態は極めて良好であるが、ショッ
トキー逆バイアスでのリーク電流が大きく、電気的特性
は良くない。高温エピタキシャル層はその逆の特性を示
している。
【００１２】本発明による図２及び図３に示すＧａＡｓ
膜は両者の特質がうまく組み合わさっており、表面状態
と電気的特性の両面で良好な特性が得られている。本方
法が低温ＧａＡｓ鏡面エピタキシャル膜上の高温ＧａＡ
ｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等の三元、四元系III−Ｖ族化
合物半導体エピタキシャル膜の作成に応用可能であるの
は自明である。
膜は両者の特質がうまく組み合わさっており、表面状態
と電気的特性の両面で良好な特性が得られている。本方
法が低温ＧａＡｓ鏡面エピタキシャル膜上の高温ＧａＡ
ｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等の三元、四元系III−Ｖ族化
合物半導体エピタキシャル膜の作成に応用可能であるの
は自明である。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、表
面状態が良好でかつ従来より電気的特性の優れたＳｉ基
板上のIII−Ｖ族化合物半導体膜を作成することができ
る。
面状態が良好でかつ従来より電気的特性の優れたＳｉ基
板上のIII−Ｖ族化合物半導体膜を作成することができ
る。
【図１】本発明の方法を実施するための装置の概略構成
図である。
図である。
【図２】本発明の方法により形成したＧａＡｓ膜の表面
状態を示す写真である。
状態を示す写真である。
【図３】上記ＧａＡｓ膜のショットキー逆バイアス特性
を示す図である。
を示す図である。
【図４】従来の方法によるＧａＡｓ膜の低温エピタキシ
ャル膜の表面状態を示す写真である。
ャル膜の表面状態を示す写真である。
【図５】従来の方法によるＧａＡｓ膜の高温エピタキシ
ャル膜の表面状態を示す写真である。
ャル膜の表面状態を示す写真である。
１ 反応管 ２ Ｓｉ基板 ３ バイパスライン ４ フィードスルー ５ ゲートバルブ ６ 圧力調整バルブ ７ バラトロン圧力計 ８ 高周波誘導加熱装置 ９ サセプタ １０ オプチカルパイロメーター １１，１２ トランスファーロッド １３ サセプタ指示ロッド １４ ガスミキサー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１０月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するための装置の概略構成
図である。
図である。
【図２】本発明の方法により形成したＧａＡｓ膜の表面
の結晶構造を示す写真である。
の結晶構造を示す写真である。
【図３】上記ＧａＡｓ膜のショットキー逆バイアス特性
を示す図である。
を示す図である。
【符号の説明】 １ 反応管 ２ Ｓｉ基板 ３ バイパスライン ４ フィードスルー ５ ゲートバルブ ６ 圧力調整バルブ ７ バラトロン圧力計 ８ 高周波誘導加熱装置 ９ サセプタ １０ オプチカルパイロメーター １１，１２ トランスファーロッド １３ サセプタ指示ロッド １４ ガスミキサー
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｓｉ基板上に低温で鏡面のＧａＡｓエピ
タキシャル膜を形成し、その後、電気的特性の良い成長
温度でＧａＡｓ膜を成長させることを特徴とするＳｉ基
板上へのＧａＡｓ膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10599292A JPH076958A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Ｓｉ基板上へのＧａＡｓ膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10599292A JPH076958A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Ｓｉ基板上へのＧａＡｓ膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH076958A true JPH076958A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=14422224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10599292A Pending JPH076958A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Ｓｉ基板上へのＧａＡｓ膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076958A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001516960A (ja) * | 1997-09-11 | 2001-10-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 気化・堆積装置および方法 |
| US6472089B1 (en) | 2000-06-13 | 2002-10-29 | Eveready Battery Company, Inc. | Bottom cover design for battery with reverse protection |
| CN102618922A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-08-01 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种在Si基片上外延生长GaAs薄膜的方法 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP10599292A patent/JPH076958A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001516960A (ja) * | 1997-09-11 | 2001-10-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 気化・堆積装置および方法 |
| US6472089B1 (en) | 2000-06-13 | 2002-10-29 | Eveready Battery Company, Inc. | Bottom cover design for battery with reverse protection |
| CN102618922A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-08-01 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种在Si基片上外延生长GaAs薄膜的方法 |
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