JPS61155289A - 化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPS61155289A JPS61155289A JP27687884A JP27687884A JPS61155289A JP S61155289 A JPS61155289 A JP S61155289A JP 27687884 A JP27687884 A JP 27687884A JP 27687884 A JP27687884 A JP 27687884A JP S61155289 A JPS61155289 A JP S61155289A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- layer
- compound semiconductor
- semiconductor single
- dislocations
- 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.)
- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業−１〕の利用分野〕
本発明は集積回路形成用基板として利用される化合物半
導体’Ｊｉ Ｕｙ、をエピタキシャル成長させる方法に
関するものであり、特に、基板結晶の転位を受り紺いで
成長する領域と、転位を受り紺くことなく無転位状態で
成長する領域を１．同時にエピタキシャル成長さ−υる
方法に関するものである。
導体’Ｊｉ Ｕｙ、をエピタキシャル成長させる方法に
関するものであり、特に、基板結晶の転位を受り紺いで
成長する領域と、転位を受り紺くことなく無転位状態で
成長する領域を１．同時にエピタキシャル成長さ−υる
方法に関するものである。
ＧａＡｓのような化合物半導体単結晶に形成される各種
１ランシスタが高速に作動することから、化合物半導体
単結晶に集積回路を形成するごとが近年行われるように
なったが、現在商業的に入手し得るＧ ａ Ａ ｓ単結
晶はＳｉ単結晶に比較して、その内部に包有する転位、
空格子点といった結晶欠陥や不純物原子が多く、形成さ
れる素子の特性に好ましくない影響を及ぼしている。
１ランシスタが高速に作動することから、化合物半導体
単結晶に集積回路を形成するごとが近年行われるように
なったが、現在商業的に入手し得るＧ ａ Ａ ｓ単結
晶はＳｉ単結晶に比較して、その内部に包有する転位、
空格子点といった結晶欠陥や不純物原子が多く、形成さ
れる素子の特性に好ましくない影響を及ぼしている。
更に３ｉ華結晶では、基板背面に故意に損傷を１１えて
熱処理し７、酸素原子や空格子点をゲッタリングするこ
とによって、基板内の結晶欠陥を低減することが出来る
が、Ｇ ａ Ａ ｓ 単結晶の場合は転位密度が１０１
〜ｌ Ｑ ６ ｃ ｍ −２といった高い値であるため
、このような処理は殆ど効果を示さない。
熱処理し７、酸素原子や空格子点をゲッタリングするこ
とによって、基板内の結晶欠陥を低減することが出来る
が、Ｇ ａ Ａ ｓ 単結晶の場合は転位密度が１０１
〜ｌ Ｑ ６ ｃ ｍ −２といった高い値であるため
、このような処理は殆ど効果を示さない。
但し、熱処理によって空格子点のような欠陥が転位にゲ
ッタされ、転位の近傍でごの種の欠陥が減少することは
知られている。従って、素子形成領域以外の部分にのめ
転位が存在する化合物Ｑ結晶が得られれば、熱処理によ
って素子形成領域の結晶欠陥を転位にリーソタさせ、欠
陥の無い領域に素子を形成する、二とが可能になるので
あるが、そのような化合物単結晶を製造する方法は知ら
れていない。
ッタされ、転位の近傍でごの種の欠陥が減少することは
知られている。従って、素子形成領域以外の部分にのめ
転位が存在する化合物Ｑ結晶が得られれば、熱処理によ
って素子形成領域の結晶欠陥を転位にリーソタさせ、欠
陥の無い領域に素子を形成する、二とが可能になるので
あるが、そのような化合物単結晶を製造する方法は知ら
れていない。
ＧａＡｓの如き化合物半導体基板上内の空格子点寸）炭
素原子をゲッタリングする転位を、限られた領域のめに
存在さ・ける技術が開発されれば、化合物半導体を使用
する集積回路の特性向上に資するところ人である。
素原子をゲッタリングする転位を、限られた領域のめに
存在さ・ける技術が開発されれば、化合物半導体を使用
する集積回路の特性向上に資するところ人である。
化合物単結晶内に選択的に転位を存在させることは従来
技術では不可能である。素子形成領域の転位密度を低減
する手段として、エピタキシャル成長によって素子形成
層を得ることが行われているが、転位密度の低域には限
度がある。
技術では不可能である。素子形成領域の転位密度を低減
する手段として、エピタキシャル成長によって素子形成
層を得ることが行われているが、転位密度の低域には限
度がある。
本発明は従来技術では不可能であった、素子形成領域に
は転位か存在せずその周辺領域には転位が存在するよう
な化合物単結晶を、エピタキシャル成長層として実現し
、転位のゲッタリング作用によって欠陥を低減しようと
するものである。
は転位か存在せずその周辺領域には転位が存在するよう
な化合物単結晶を、エピタキシャル成長層として実現し
、転位のゲッタリング作用によって欠陥を低減しようと
するものである。
−１−記の目的は特許請求の範囲の項に記された本発明
の方法によって達成されるものであるが、本発明は、移
出の実施例に従って要約すると、転位を有する化合物半
導体基板上の素子形成領域部分に超格子構造の薄層を成
長さ一υた後、基板全面に化合物半導体単結晶をエピタ
キシャル成長させて成長層内に転位の存在する部分とし
ない部分を形成し、これを熱処理して無転位領域の欠陥
を隣接領域の転位にゲッタリングさ−ｌ”るものである
。
の方法によって達成されるものであるが、本発明は、移
出の実施例に従って要約すると、転位を有する化合物半
導体基板上の素子形成領域部分に超格子構造の薄層を成
長さ一υた後、基板全面に化合物半導体単結晶をエピタ
キシャル成長させて成長層内に転位の存在する部分とし
ない部分を形成し、これを熱処理して無転位領域の欠陥
を隣接領域の転位にゲッタリングさ−ｌ”るものである
。
化合物半導体基板上に形成される超格子構造層は、基板
結晶の転位にば無関係に成長するので転位を含まず、こ
の−ににエピタキシャル成長した層も無転位となる。一
方、超格子構造層を介在さセずにエピタキシャル成長し
た領域は基板の転位を受は継くので、転位密度が高いも
のになる。この状態の基板を熱処理すると無転位エビタ
ギシャル層内の空格子点や炭素原子等は隣接する有転位
エビタキンヤル層内の転位にゲッタされ、欠陥や不純物
が極めて少ない領域が形成される。 ′〔実施例
〕 第１図は本発明の実施例の工程を示す断面図である。
結晶の転位にば無関係に成長するので転位を含まず、こ
の−ににエピタキシャル成長した層も無転位となる。一
方、超格子構造層を介在さセずにエピタキシャル成長し
た領域は基板の転位を受は継くので、転位密度が高いも
のになる。この状態の基板を熱処理すると無転位エビタ
ギシャル層内の空格子点や炭素原子等は隣接する有転位
エビタキンヤル層内の転位にゲッタされ、欠陥や不純物
が極めて少ない領域が形成される。 ′〔実施例
〕 第１図は本発明の実施例の工程を示す断面図である。
ｉａ１図はＧ ａ Ａ ｓ基板上の（１００）面にＳ
＋ Ｏｘマスク２が形成された状態を示す６基板結晶と
してはＬＥＣ法で引き上げられたものを用いるのが好都
合で、この種の単結晶は１０４〜ｌＱ’ｃｍ−２の転位
密度を有するのか通常である。また、マスク材料として
はＳ ｉ Ｏｚの他にＡＩＮが使用可能である。マスク
の形成されていない領域が無転位層をエピタキシャル成
長させる領域で、将来素子形成領域となる部分である。
＋ Ｏｘマスク２が形成された状態を示す６基板結晶と
してはＬＥＣ法で引き上げられたものを用いるのが好都
合で、この種の単結晶は１０４〜ｌＱ’ｃｍ−２の転位
密度を有するのか通常である。また、マスク材料として
はＳ ｉ Ｏｚの他にＡＩＮが使用可能である。マスク
の形成されていない領域が無転位層をエピタキシャル成
長させる領域で、将来素子形成領域となる部分である。
このＪＪ ＋Ｊ、ｉ 、、Ｉ−、ｃこ、（ｂ１図に示す
如く、Ｇ ａ Ａ ｓ層とにａ、ＸＡ ｌ、Ａ ｓ層を
交互に分子線エピタキシャル法（ＭＩＴＩε）によって
成長さ−υる。Ｇ ａ Ａ ｓ層とにａｔ−ｘＡＩｘＡ
ｓ層の個々の厚さはいずれも５０人で、各２５層ずつ
合計５０層を成長さ一ロるので、２５００人の厚めの超
格子構造層３゛が形成されることになる。超格子構造層
としては他にＧａＩＸ△５Ｘｒ）層とＩ ｎ （−ｙ
Ｇ ｉｌ ｙ Ａ Ｓ層の組め合わ−ｌが利用出来る。
如く、Ｇ ａ Ａ ｓ層とにａ、ＸＡ ｌ、Ａ ｓ層を
交互に分子線エピタキシャル法（ＭＩＴＩε）によって
成長さ−υる。Ｇ ａ Ａ ｓ層とにａｔ−ｘＡＩｘＡ
ｓ層の個々の厚さはいずれも５０人で、各２５層ずつ
合計５０層を成長さ一ロるので、２５００人の厚めの超
格子構造層３゛が形成されることになる。超格子構造層
としては他にＧａＩＸ△５Ｘｒ）層とＩ ｎ （−ｙ
Ｇ ｉｌ ｙ Ａ Ｓ層の組め合わ−ｌが利用出来る。
これ等の超格子構造をＧ ａ Ａ ｓ基板上に形成する
のは通常の技術によって可能であり、格別の困勤は無い
。
のは通常の技術によって可能であり、格別の困勤は無い
。
（Ｃ］図は基板−４二のＳ ｉ Ｏ２マスクを弗酸でエ
ツチング除去した状！声を示している。マスクがＡＩＮ
の場合は燐酸でエツチング除去するごとが出来る。
ツチング除去した状！声を示している。マスクがＡＩＮ
の場合は燐酸でエツチング除去するごとが出来る。
マスク」−に１４を積したＣ； ａ Ａ ｓやにａ１−
ＸＡＬＡｓはマスクと一緒に除去される。
ＸＡＬＡｓはマスクと一緒に除去される。
続いてｉｄ１図の如く、Ｇ ａ Ａ ｓ層４を基板全面
にエビタギシャル成長さ一ロる。この時の成長法として
は、通常行われる気相成長法の殆どのものが、ＭＢＥも
含んで、利用可能である。超格子構造層を敷いた部分番
Ｊ成長後の表面かや＼高くなるが、素子形成領域は全て
同し高ざになるので、以後の処理に支障を来すことはな
い。成長層が厚い場合には成長中にこの段差は解消する
。
にエビタギシャル成長さ一ロる。この時の成長法として
は、通常行われる気相成長法の殆どのものが、ＭＢＥも
含んで、利用可能である。超格子構造層を敷いた部分番
Ｊ成長後の表面かや＼高くなるが、素子形成領域は全て
同し高ざになるので、以後の処理に支障を来すことはな
い。成長層が厚い場合には成長中にこの段差は解消する
。
エピタキシャル成長層の厚さや不純物濃度は、該層に形
成する素子によって異なる。また、通常はＧａＡｓ単層
であるが、近年開発された高電子易動度Ｉランジスタ
（ＩＩＥＭ”ｌ”）を形成する場合は最もシンプルなも
のでも、初めにＧ ａ Ａ ｓ層を成長させ、続いてＧ
ａ １− Ｘ Ａ Ｉ Ｘ Ａ ｓ層を成長させた２
層構造となる。
成する素子によって異なる。また、通常はＧａＡｓ単層
であるが、近年開発された高電子易動度Ｉランジスタ
（ＩＩＥＭ”ｌ”）を形成する場合は最もシンプルなも
のでも、初めにＧ ａ Ａ ｓ層を成長させ、続いてＧ
ａ １− Ｘ Ａ Ｉ Ｘ Ａ ｓ層を成長させた２
層構造となる。
、二のようにして形成したエピタキシャル成長層のうら
、超格子構造層−にの部分は、超格子構造層自身が転位
を包有しないため無転位状態に成長しているのに対し、
これに隣接する部分は基板の転位を受心ノ組いて転位密
度の高い状態に成長している。
、超格子構造層−にの部分は、超格子構造層自身が転位
を包有しないため無転位状態に成長しているのに対し、
これに隣接する部分は基板の転位を受心ノ組いて転位密
度の高い状態に成長している。
次にこの基板を、例えば８００°Ｃ，］時間の処理条件
でアニールすると、転位の無い素子形成領域の結晶欠陥
や不純物原子は隣接領域の転位にゲッタされ、結晶欠陥
や〕不純物原子の極めて少ない一１結晶領域が形成され
る。
でアニールすると、転位の無い素子形成領域の結晶欠陥
や不純物原子は隣接領域の転位にゲッタされ、結晶欠陥
や〕不純物原子の極めて少ない一１結晶領域が形成され
る。
本発明は上記実施例の他、次のような材料の組め合わせ
て実施することが可能である。
て実施することが可能である。
基板がＩ ｎ、−、ＩＧａＸＡ ｓでエピタキシャル成
長層がＧ ａ Ａ ｓである場合、転位伝播を□阻止す
る超格子構造として上記実施例と同しくＧａＡｓ基板
ａ ＋ −ｙ Ａ Ｉ ｙ Ａ ｓ又はＧａ、−、Ａｓ
ｚ Ｐ ／ Ｉ ｎ＋−、ＩＧａ、Ａｓが利用出来る。
長層がＧ ａ Ａ ｓである場合、転位伝播を□阻止す
る超格子構造として上記実施例と同しくＧａＡｓ基板
ａ ＋ −ｙ Ａ Ｉ ｙ Ａ ｓ又はＧａ、−、Ａｓ
ｚ Ｐ ／ Ｉ ｎ＋−、ＩＧａ、Ａｓが利用出来る。
このＩ ｎ ｌ−Ｘ Ｇ ａ ｘ Ａ ｓ基板はＧａＡ
ｓ単結晶の転位密度を低減するために少量のＩｎを加え
たもので、Ｘ値は０．０１程度のものである。
ｓ単結晶の転位密度を低減するために少量のＩｎを加え
たもので、Ｘ値は０．０１程度のものである。
更に、エピタキシャル成長層はＧａＡｓ単層ではなく、
他の組成の単結晶層との積層とする場合もある。
他の組成の単結晶層との積層とする場合もある。
同様に、基板がｌｎＰでエピタキシャル層として少なく
も１層のＩｎＰを含む層を成長させる場合、転位伝播阻
止層としてＩ ｎ Ｐ ／ Ｔ ｎ＋−ｘＧａｘＡｓ超
格子構造が利用可能であり、この超格子のＸ値は０．３
〜０．５が適当である。
も１層のＩｎＰを含む層を成長させる場合、転位伝播阻
止層としてＩ ｎ Ｐ ／ Ｔ ｎ＋−ｘＧａｘＡｓ超
格子構造が利用可能であり、この超格子のＸ値は０．３
〜０．５が適当である。
以」二述べた如く、本発明によってエピタキシャル成長
層内に結晶欠陥や不純物原子の少ない領域を形成するこ
とが出来るので、該領域に能動素子を形成することによ
り、高性能の化合物半導体集積回路が実現することにな
る。
層内に結晶欠陥や不純物原子の少ない領域を形成するこ
とが出来るので、該領域に能動素子を形成することによ
り、高性能の化合物半導体集積回路が実現することにな
る。
第１図は本発明の実施例の上程を示す断面図で、図に於
いて ■はＧａＡｓ基板 ２はＳｉＯ□マスク ３は超格子構造層 ４はＧａＡｓエピタキシャル成長層である。
いて ■はＧａＡｓ基板 ２はＳｉＯ□マスク ３は超格子構造層 ４はＧａＡｓエピタキシャル成長層である。
Claims (7)
- （１）主表面で終端する転位を包有する化合物半導体単
結晶の前記主表面上に、選択的に超格子構造層を成長さ
せた後、前記主表面の全面に化合物半導体単結晶を成長
させ、該成長層を熱処理することを特徴とする化合物半
導体単結晶の製造方法。 - （２）前記転位を包有する化合物半導体単結晶がＧａＡ
ｓ単結晶であり、前記主表面の全面に成長させる化合物
半導体単結晶層が少なくも１層のＧａＡｓ層を含むもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化
合物半導体単結晶の製造方法。 - （３）前記転位を包有する化合物半導体単結晶がＩｎ＿
１＿−＿ｘＧａ＿ｘＡｓ単結晶であり、前記主表面の全
面に成長させる化合物半導体単結晶層が少なくも１層の
ＧａＡｓ層を含むものであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の化合物半導体単結晶の製造方法。 - （４）前記超格子構造層がＧａＡｓ層とＧａ＿１＿−＿
ｘＡｌ＿ｘＡｓ層を交互に積層したものであることを特
徴とする特許請求の範囲第２項又は第３項記載の化合物
半導体単結晶の製造方法。 - （５）前記超格子構造層がＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ＿ｘＰ
層とＩｎ＿１＿−＿ｙＧａ＿ｙＡｓ層を交互に積層した
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第２項又は
第３項記載の化合物半導体単結晶の製造方法。 - （６）前記転位を包有する化合物半導体単結晶がＩｎＰ
単結晶であり、前記主表面の全面に成長させる化合物半
導体単結晶層が少なくも１層のＩｎＰ層を含むものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物
半導体単結晶の製造方法。 - （７）前記超格子構造層がＩｎＰ層とＩｎ＿１＿−＿ｘ
Ｇａ＿ｘＡｓ層を交互に積層したものであることを特徴
とする特許請求の範囲第６項記載の化合物半導体単結晶
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27687884A JPS61155289A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27687884A JPS61155289A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61155289A true JPS61155289A (ja) | 1986-07-14 |
Family
ID=17575658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27687884A Pending JPS61155289A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61155289A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0511027U (ja) * | 1991-07-26 | 1993-02-12 | 株式会社タニタ | 体重計の載台 |
| US5456206A (en) * | 1994-12-07 | 1995-10-10 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for two-dimensional epitaxial growth of III-V compound semiconductors |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP27687884A patent/JPS61155289A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0511027U (ja) * | 1991-07-26 | 1993-02-12 | 株式会社タニタ | 体重計の載台 |
| US5456206A (en) * | 1994-12-07 | 1995-10-10 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for two-dimensional epitaxial growth of III-V compound semiconductors |
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