JPS5821820B2 - 半導体結晶の選択成長方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばＧａＡｓなどの化合物半導体の半導体
結晶の選択成長方法に関するものである。

詳しく言えば、基板表面の任意の部分に任意の形状のエ
ピタキシャル層を選択的に成長させる方法に関するもの
である。

まず従来法について簡単に説明する。

第１図、第２図は従来法による基板結晶を説明する図で
第１図は半導体結晶の一部を拡大して見た断面図、・第
２図は窓のあいた保護膜例えばシリコン酸化膜（以下Ｓ
ｉＯ□膜と称する）を表面にもつ結晶全体を見た平面図
を示す〇 図において、１は例えばひ化カリウムＧａ、〜Ｓ単結晶
、２は５ｉ０２膜である。

第１図又は第２図・のような基板を作る方法としては、
例えば、５ｉ０２膜２をＧａＡｓ結晶１上に全面にわた
って形成し、しかる後写真蝕刻法により５ｉ０２膜２の
一部を除去し、窓３を形成する。

５ｉ０２膜２の形成法としては、例えばスパッタ法、あ
るいはＣＶＤ）法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）がある。

さて、第１図のような基板を用いて、スライド法、ネル
リン法、あるいはディッピング法などの通常の液相エピ
タキシャル層により結晶成長を行・なうと、ＳｉＯ２膜
２のついている部分には結晶成長はせずに、窓３の部分
にのみ選択的にエピタキシャル成長し、第３図に示すよ
うなエビクキシャル結晶成長層４が得られる。

ところが、上述の従来法の場合、第３図に示すような、
良好な選択酸；長が常にできるとは限らず、場合によっ
ては全く結晶成長しなかったり、第４図に示すように成
長すべき部分全面にわたっては成長せずに局部的に成長
が起ることがしばしばあった。

第４図において４Ｌ４２は局部的にエピタキシャル成長
しまた部分を示す。

従来法において上記のような事が生じる理由は、基板を
成長用融液に接続させた時、基板表面の半導体が露出し
ている部分に融液が均一になじまないため、あるいは基
板と融液のぬれが悪いためであると考えられる。

基板と融液のぬれを良くする検討の過程でます基板に錫
Ｓｎを蒸着し、この状態で成長用融液とこれを接触させ
、結晶成長を行なってみた。

第５図はＳｉＯ□膜２のない部分にのみＳｎ５を付けた
例であり、第６図は全面にＳｎ ５１を付けたものであ
る。

ここでＳｎを付けた理由はＳｎがＧａ Ａ ｓに対して
ドナーとなるためである。

もしＰ型の成長層を得ようとする場合はアクセプタとな
る亜鉛Ｚｎを付ける。

このようにＳｎなどの金属を蒸着（メッキでも良い）す
ることにより、融液と基板のぬれは良くなり、従来法に
比べてかなりの改善が見られた。

しかしながら第４図に示されるような局部的な成長が時
々見られた。

その理由は、蒸着されたＳｎが、基板と融液を接触させ
る前に加熱されることにより、第７図に示す如く玉状成
長領域５２になる（ボールアップ）ことによると考えら
れる。

本発明はこれまで述べた欠点をなくし良好な選択成長層
を得ることを目的とするものである。

以下この発明の一実施例について第８図を用いて説明す
る。

第８図において、６１は第１の金属層、６２は第２の金
属層である。

基板上にＳｎやＺｎのように比較的低融点で、ＧａＡｓ
になじみやすい第１の金属層６１を付着させ、次いで比
較的高融点で、上記第１の金属がボールアップすること
を防ぐ第２の金属層６２を付着させ、然る後、成長用融
液と接触させ結晶成長を行なうものである。

金属層を付着させる部分は、第８図に示すように少くと
も５ｉＯｚの窓の部分に付ける必要があるが、基板全面
に付いていても良い。

本発明を実施した工程例について述べるとまずＧａＡｓ
単結晶ウェハを鏡面研磨し、次いで化学エツチングによ
り表面を清浄にした後、スパッタ法によりＳｉＯ□膜を
ウェハ表面に形成する。

ＳｉＯ□膜の厚さは約２０００人とした。

次に、写真蝕刻法により５１０２膜に窓あけをする。

窓あけされた基板を蒸着装置に入れ、Ｓｎを１０００人
、ニッケルＮｉを１０００人連続的に蒸着した。

このウェハを用いてスライド法によるＧ ａ Ａ ｓの
液相成長を行なったところ、ウェハのほぼ全面にわたっ
て第３図に示すような均一で良好な成長層４が得られた
。

本発明はＧａＡｓだけでなく、カリウムリンＧａＰなど
他の化合物半導体に対しても利用できることはいうまで
もない。

また高融点金属はＮｉの他クロムＣｒを用いてもよいし
、両者を同時に蒸着あるいはスパッタして用いることも
できる。

以上、本発明によれば、基板上に低融点金属層と高融点
金属層をもうけ結晶成長を行なうことにより均一で良好
な選択成長層を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は従来の液相選択成長法を示す図、第８
図は本発明の一実施例の工程で高融金属層と低融点金属
層を基板上にもうけたものの断面を示す図、図中１は半
導体基板結晶、２は保護膜、３は保護膜のない半導体の
主表面、４は選択成長層、６１は低融点金属層、６２は
高融点金属層を示す。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 化合物半導体の主表面の一部に保護膜を形成し、残
   された化合物半導体の主表面にエピタキシャル成長を行
   うものにおいて、少なくとも上記残された化合物半導体
   の主表面に低融点金属層を形成する工程、上記低融点金
   属層上に高融点金属層を形成する工程、上記高融点金属
   層の上に成長用融液を接融させエピタキシャル成長を行
   う工程を含む半導体結晶の選択成長方法。 ２ 低融点金属層を形成する金属は錫Ｓｎ又は亜鉛Ｚｎ
   のいづれかであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の半導体結晶の選択成長方法。 ３ 高融点金属層を形成する金属はニッケルＮｉ又はク
   ロムＣｒあるいは両者で構成されたものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体
   結晶の選択成長方法。