JPS62283899A - ＩｎＰ単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
ＩｎＰ単結晶薄膜の製造方法Info
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- JPS62283899A JPS62283899A JP12772886A JP12772886A JPS62283899A JP S62283899 A JPS62283899 A JP S62283899A JP 12772886 A JP12772886 A JP 12772886A JP 12772886 A JP12772886 A JP 12772886A JP S62283899 A JPS62283899 A JP S62283899A
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Landscapes
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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】
３ 発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明は、Ｓｌ基板上にＩｎＰの単結晶薄膜を形成する
方法に関するものである。
方法に関するものである。
〔従来技術・発明が解決しようとする問題点〕ＩｎＰは
、波−＊１，３μ属帯の半導体レーザ用材料として欠く
ことのできないものであり、また、鏝近は、太陽電池、
特に、耐放射線性に優ｎｆｃ宇宙用太陽゛１ｔｔ池用の
材料としてｔ要視されるようにたつ之。
、波−＊１，３μ属帯の半導体レーザ用材料として欠く
ことのできないものであり、また、鏝近は、太陽電池、
特に、耐放射線性に優ｎｆｃ宇宙用太陽゛１ｔｔ池用の
材料としてｔ要視されるようにたつ之。
もし、ＩｎＰの単結晶薄膜がＳｉ基板上に形成でき九な
らば、Ｓｉのメモリ素子、倫理素子とＩｎＰ系の発光、
受光素子とのモノリシックな央漬化が可１毛となり、光
−電子実績回路（ＯＥＩＣ）が実現できることになる。
らば、Ｓｉのメモリ素子、倫理素子とＩｎＰ系の発光、
受光素子とのモノリシックな央漬化が可１毛となり、光
−電子実績回路（ＯＥＩＣ）が実現できることになる。
また、太陽電池に関しても、Ｓｉ−基板のｆｌＪ用は、
大幅な低コスト化、軽量化をもたらすことになり、その
メリットは極めて太さい。
大幅な低コスト化、軽量化をもたらすことになり、その
メリットは極めて太さい。
しかしながら、従来、ＳＬ、１ｔｌｒ板状への単結晶状
ＩｎＰ膜の形成は、ＳｉとＩｎＰの＆Ｖ−％もの格子不
整合の丸めに、不可能と考えらｎ、検討された例はなか
った。
ＩｎＰ膜の形成は、ＳｉとＩｎＰの＆Ｖ−％もの格子不
整合の丸めに、不可能と考えらｎ、検討された例はなか
った。
本発明は、有機金属熱分解気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を
用いてＳｉＭ板上へのＩｎＰ膜の成長に関する詳細な検
討を行った拮果実・尾さｒＬ走ものであり、その目的は
、Ｓｉ基板上に高品質のＩｎＰ ｊ！ｉ結晶膜を形成す
る方法を提供することにある。
用いてＳｉＭ板上へのＩｎＰ膜の成長に関する詳細な検
討を行った拮果実・尾さｒＬ走ものであり、その目的は
、Ｓｉ基板上に高品質のＩｎＰ ｊ！ｉ結晶膜を形成す
る方法を提供することにある。
Ｗ、１図は、本発明の方法を用いてＳｉ基板上にＩｎＰ
単結晶薄膜を形成する場合の温度プログラムである。ａ
の・領域はＳｉ基板の清浄化処理、ｂの領域はＩｎＰの
膜成長である。なお、ＩｎＰの膜成長の方法として、ま
ず低温で薄いＩｎＰ膜の予備成長（ｂｌの領域）を行っ
た後、本成長（ｂ２の領域）を行なうという方法が考え
らｎる（例えばｌｙｌ 、 Ａｋｉ ｙａｍａｅｔａｌ
、、 Ｊｐｎ Ｊ 、 Ａｐｐｌ 、 Ｐｈｙｓ 、
２Ｂ 、 Ｌ ８ｉ（１９８４））がこｎは本発明にお
いては本質的ではなく、通常の一段階成長（ｂ）ならび
に、上記の二段階成長（ｂｌ＋ｂ２）の双方に本発明は
通用できる。
単結晶薄膜を形成する場合の温度プログラムである。ａ
の・領域はＳｉ基板の清浄化処理、ｂの領域はＩｎＰの
膜成長である。なお、ＩｎＰの膜成長の方法として、ま
ず低温で薄いＩｎＰ膜の予備成長（ｂｌの領域）を行っ
た後、本成長（ｂ２の領域）を行なうという方法が考え
らｎる（例えばｌｙｌ 、 Ａｋｉ ｙａｍａｅｔａｌ
、、 Ｊｐｎ Ｊ 、 Ａｐｐｌ 、 Ｐｈｙｓ 、
２Ｂ 、 Ｌ ８ｉ（１９８４））がこｎは本発明にお
いては本質的ではなく、通常の一段階成長（ｂ）ならび
に、上記の二段階成長（ｂｌ＋ｂ２）の双方に本発明は
通用できる。
さて、本発明の本質は、単一ドメインのＩｎｐ膜を形成
する之めに、まず、Ｓｉ？！ｉ板の清浄化処理（ａｌの
条件を最適化するとともに、Ｉｎｐ膜成長（ｂあるいは
ｂｌ＋ｂ２）の条件を最適化することである。、Ｓｌ基
板の清浄化処理としては、ｌ ） ５１表面の自然酸化
膜が完全に除去されること、ｉｔ ） Ｓｉ 基板表面
の原子ステップがＩＡ数の原子ステップになること、ｉ
ｉｉ ）自然酸化膜が除去”、５Ｂ活性になったＳｉ基
板表面を、ＭＯＣＶＤ装置反応管壁から飛来するＩｎ＊
風などの汚染から守ることである。Ｉｎｐ ＠の成長に
おける主要条件としては、Ｓｉ基板表面にホスフィンの
熱分解によって形成さｎるす／（Ｐ）を十分に供給する
ことである。
する之めに、まず、Ｓｉ？！ｉ板の清浄化処理（ａｌの
条件を最適化するとともに、Ｉｎｐ膜成長（ｂあるいは
ｂｌ＋ｂ２）の条件を最適化することである。、Ｓｌ基
板の清浄化処理としては、ｌ ） ５１表面の自然酸化
膜が完全に除去されること、ｉｔ ） Ｓｉ 基板表面
の原子ステップがＩＡ数の原子ステップになること、ｉ
ｉｉ ）自然酸化膜が除去”、５Ｂ活性になったＳｉ基
板表面を、ＭＯＣＶＤ装置反応管壁から飛来するＩｎ＊
風などの汚染から守ることである。Ｉｎｐ ＠の成長に
おける主要条件としては、Ｓｉ基板表面にホスフィンの
熱分解によって形成さｎるす／（Ｐ）を十分に供給する
ことである。
本発明は、有機金属熱分解気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を
用いてＳｉ基板上へＩｎｐ嗅結晶膜を製造する方法であ
り、その裂造工穆に２いて次のような特徴を有する。
用いてＳｉ基板上へＩｎｐ嗅結晶膜を製造する方法であ
り、その裂造工穆に２いて次のような特徴を有する。
Ｓｉ基板清浄化処理における不発明の特徴は、前述ｉ）
、ｉｔ）の要求を膚たすために水素雰囲気中でＳｉ基板
を１００θ℃以上で夕方間以上加熱し、さらにｆｉｔ）
の要求を満たすために、加熱と同時に３１／汁以上の水
素ガスを流すことである。
、ｉｔ）の要求を膚たすために水素雰囲気中でＳｉ基板
を１００θ℃以上で夕方間以上加熱し、さらにｆｉｔ）
の要求を満たすために、加熱と同時に３１／汁以上の水
素ガスを流すことである。
Ｉｎｐ膜成長における本発明の特徴は、ＲＨ，／ＴＥＩ
比を２００以上と非常に大きくすることである。
比を２００以上と非常に大きくすることである。
従来のＩｎｐ基板上へＩｎｐ膜を成長させる場合、反応
管に導入さｎたホスフィンの熱分解はＩｎｐ基板が触媒
として働くため非常に促進さｎる。この之め、ＰＨ，／
ＴＥＩ比が７θ程度と小さくしても、ホスフィンの熱分
解量が多くリンの供給が十分に行われる之めに良質のＩ
ｎｐ膜を得ることができた。
管に導入さｎたホスフィンの熱分解はＩｎｐ基板が触媒
として働くため非常に促進さｎる。この之め、ＰＨ，／
ＴＥＩ比が７θ程度と小さくしても、ホスフィンの熱分
解量が多くリンの供給が十分に行われる之めに良質のＩ
ｎｐ膜を得ることができた。
一方、Ｓｉ基板を用いる場合には、ホスフィン分解に対
するＳｉ基板の触媒効果は小さくＰＨ，／ＴＥＩ比が７
θ程度ではホスフィンの分解行が少なくリンの供給が不
十分となり良質なＩｎｐ ｉ％を得ることができない。
するＳｉ基板の触媒効果は小さくＰＨ，／ＴＥＩ比が７
θ程度ではホスフィンの分解行が少なくリンの供給が不
十分となり良質なＩｎｐ ｉ％を得ることができない。
本発明では、ＰＨ，／ＴＥＩ比を２００以上とすること
でυ／哄袷投の増加を図り、良質のＩｎｐ ｊｌｉ結晶
膜を得るものである。
でυ／哄袷投の増加を図り、良質のＩｎｐ ｊｌｉ結晶
膜を得るものである。
実施例１
第を図における実線は本発明の第−実施列を説明する図
であり、一段階成長によってＩｎｐ単結晶ｉ膜を得る温
度プログラムである。まず５Ｌ（１０Ｏ）基板をトリク
ロルエチレン等による脱脂、ＨＦ水ｆ＋液による表面酸
化膜除去の化学処理を施した後、ＭＯＣＶＤ成長装置の
反応管内に挿てんした。次に、Ｓｉ基板清浄化（ａ）を
以下のように行つ之。反応管内を４／気圧に保ちなから
り８７分の水素ガスを流した状態で、Ｓ【基板を１分［
…当り約１００度の割合で１０コθ°Ｃまで昇温し、こ
の温度を夕方間維持し、ＳｉＭ５板清浄板金浄化九。そ
の後、所定の成長ｉ１展（６００℃）まで１分１司当り
１００度の割合で降温した。次に、６００℃の一定温度
でＩｎｐ膜の一段階成長（ｂｌを行った。まず反応管内
に水増ガス（り１７分）と濃度２０％のＰ Ｈ，（りＱ
Ｏｃｃ１分）とを流す。この状態で、３０℃に推持さｎ
ｆＣＴＥＩ内に夕００ｃｃ１分の割合でバブルした水素
ガスを反応管内に流しこみ成長を開始した。
であり、一段階成長によってＩｎｐ単結晶ｉ膜を得る温
度プログラムである。まず５Ｌ（１０Ｏ）基板をトリク
ロルエチレン等による脱脂、ＨＦ水ｆ＋液による表面酸
化膜除去の化学処理を施した後、ＭＯＣＶＤ成長装置の
反応管内に挿てんした。次に、Ｓｉ基板清浄化（ａ）を
以下のように行つ之。反応管内を４／気圧に保ちなから
り８７分の水素ガスを流した状態で、Ｓ【基板を１分［
…当り約１００度の割合で１０コθ°Ｃまで昇温し、こ
の温度を夕方間維持し、ＳｉＭ５板清浄板金浄化九。そ
の後、所定の成長ｉ１展（６００℃）まで１分１司当り
１００度の割合で降温した。次に、６００℃の一定温度
でＩｎｐ膜の一段階成長（ｂｌを行った。まず反応管内
に水増ガス（り１７分）と濃度２０％のＰ Ｈ，（りＱ
Ｏｃｃ１分）とを流す。この状態で、３０℃に推持さｎ
ｆＣＴＥＩ内に夕００ｃｃ１分の割合でバブルした水素
ガスを反応管内に流しこみ成長を開始した。
この侍のＰＨ，／ＴＥＩのモル比は２１０であつ、１゜
２時間’＆ＴＥＩバブル水素ガスの供給を上め成長を終
了し、直ちに降温し、壱板が夕００°Ｃ以下になってか
ら水素ガスおよびＰ Ｈ，の供給を止めた。
２時間’＆ＴＥＩバブル水素ガスの供給を上め成長を終
了し、直ちに降温し、壱板が夕００°Ｃ以下になってか
ら水素ガスおよびＰ Ｈ，の供給を止めた。
こうして得られたＩｎｐ膜は、厚さｉμ鶏で、鏡面を持
ち、１″′Ｌ′Ｌ子線どによって単結晶膜であることが
４吃さ：ｒＬ九。ま之、硫醜：過酸化水飛水：水（／ｊ
／：／）のエツチング液によってＩｎｐ ｇのエッチビ
ットのべ察を行った結果、エッチピットの向きが面内で
すべて（／１０）方向にそろっており、アンチ−フェー
ズ・バクンダリーを含まない凰−ドメイン膜であつ°±
。
ち、１″′Ｌ′Ｌ子線どによって単結晶膜であることが
４吃さ：ｒＬ九。ま之、硫醜：過酸化水飛水：水（／ｊ
／：／）のエツチング液によってＩｎｐ ｇのエッチビ
ットのべ察を行った結果、エッチピットの向きが面内で
すべて（／１０）方向にそろっており、アンチ−フェー
ズ・バクンダリーを含まない凰−ドメイン膜であつ°±
。
実施例２
第１図における点線は本発明の第二の実施例を説明する
図でちり、二段階成長によってＩｎｐ単結晶薄膜を得る
温度プログラムである。Ｓ１基板清浄化までは実施例１
と同様である。Ｓｉ基板清浄化の後、弘ｏｏ”ｃまで降
温し反応管に水嵩ガス（ｒｔ／分）と濃度２０％のＰ
Ｂ （Ｉ ００ ｃｃ／ ｅ）を流す。この状梱で３０
℃に維持さまたＴＥＩ内に、２りＯｃｃ ／分の“網金
でバブルした水素ガスを反応管内に流しこみ３分間の低
温成長（ｂＬ）でユ００ＡのＩｎｐ膜を得−１ｔ０ 引
き続き、基板を１．００℃まで昇温し、ＴＥＩをバブル
する水素ガスをり０Ｏｃｃ／分とし、コ時間の高温成長
（ｂ２）を行つ九。
図でちり、二段階成長によってＩｎｐ単結晶薄膜を得る
温度プログラムである。Ｓ１基板清浄化までは実施例１
と同様である。Ｓｉ基板清浄化の後、弘ｏｏ”ｃまで降
温し反応管に水嵩ガス（ｒｔ／分）と濃度２０％のＰ
Ｂ （Ｉ ００ ｃｃ／ ｅ）を流す。この状梱で３０
℃に維持さまたＴＥＩ内に、２りＯｃｃ ／分の“網金
でバブルした水素ガスを反応管内に流しこみ３分間の低
温成長（ｂＬ）でユ００ＡのＩｎｐ膜を得−１ｔ０ 引
き続き、基板を１．００℃まで昇温し、ＴＥＩをバブル
する水素ガスをり０Ｏｃｃ／分とし、コ時間の高温成長
（ｂ２）を行つ九。
この時のＰＨ，／ＴＥＩ比は、低温、高温成長でそ１ぞ
ｎ３’ｌｓＯ，２ｔＯであつ±。こうして得らｎたＩｎ
ｐ漢の厚さはｔμ鶏であり、実施例１と同様革−ドメイ
ン膜であつ九。
ｎ３’ｌｓＯ，２ｔＯであつ±。こうして得らｎたＩｎ
ｐ漢の厚さはｔμ鶏であり、実施例１と同様革−ドメイ
ン膜であつ九。
実施例３
第２図は、本発明の方法により作成したＩｎｐ単結晶薄
膜を用いたＩｎｐ薄膜太陽電池の構造図で、■はｎ ｆ
ＪＩ Ｓｉ基板、２はｎ型ＩｎｐａＬ ８はｐＷＩｎｐ
膜、４は長面を甑、５はくし槃剋極、６は反射防止膜で
ある。
膜を用いたＩｎｐ薄膜太陽電池の構造図で、■はｎ ｆ
ＪＩ Ｓｉ基板、２はｎ型ＩｎｐａＬ ８はｐＷＩｎｐ
膜、４は長面を甑、５はくし槃剋極、６は反射防止膜で
ある。
まず、実施例ｔと同様に、Ｓｉ基板清浄化を行つ；・ｔ
０欠に、１．００℃で水素ガス（りＬ／分）、濃度２０
％ホスフィン（ｒ００ｃｃ１分）およびＴＥＩバブル水
素ガス（５００ｃｃ１分）（この時ｐ Ｈｌ ／ＴＥＩ
比は２ざ０）を反応管に流し、２時間の成長で厚さりμ
痛のｎ型Ｉｎｐ膜２を成長し、引き続＠１１０００ｐｐ
ジメチル亜％（ｌＯθｃｃ ／ ’ｉｔ ）を導入し１
０分間の成長で厚さａりμ馬のｐ ＪＭＩｎｐ膜８を成
長した。Ｉｎｐ膜を成長し±Ｓｉ基板は、真空蒸着によ
ってｋｕ（２０００Ａ）の裏面電咀４を形成し、Ａｕ
−Ｚｎ （：Ｚ ０００Ａ）の蒸着およびフォトリン工
程によって＜ ｔ、ａｔ電極を形成し、最後に真空蒸着
によって５ｉＯｔの反射防止膜６をつけ太陽電池とじ九
。このようにして卦ら几たＳｉ基板上のＩｎｐ太陽電池
はＡＭＯの光照射下で１％の効率を示した。電池構造の
最適化を行えば、本発明での成長方法によってｆ２％以
上の効率の太陽電池の実現は十分に可能である。
０欠に、１．００℃で水素ガス（りＬ／分）、濃度２０
％ホスフィン（ｒ００ｃｃ１分）およびＴＥＩバブル水
素ガス（５００ｃｃ１分）（この時ｐ Ｈｌ ／ＴＥＩ
比は２ざ０）を反応管に流し、２時間の成長で厚さりμ
痛のｎ型Ｉｎｐ膜２を成長し、引き続＠１１０００ｐｐ
ジメチル亜％（ｌＯθｃｃ ／ ’ｉｔ ）を導入し１
０分間の成長で厚さａりμ馬のｐ ＪＭＩｎｐ膜８を成
長した。Ｉｎｐ膜を成長し±Ｓｉ基板は、真空蒸着によ
ってｋｕ（２０００Ａ）の裏面電咀４を形成し、Ａｕ
−Ｚｎ （：Ｚ ０００Ａ）の蒸着およびフォトリン工
程によって＜ ｔ、ａｔ電極を形成し、最後に真空蒸着
によって５ｉＯｔの反射防止膜６をつけ太陽電池とじ九
。このようにして卦ら几たＳｉ基板上のＩｎｐ太陽電池
はＡＭＯの光照射下で１％の効率を示した。電池構造の
最適化を行えば、本発明での成長方法によってｆ２％以
上の効率の太陽電池の実現は十分に可能である。
以上説明したように、本発明の！！！遣方法は、Ｓｉ基
板上にＩｎｐ ！Ｉｖ、を成長する場合に、成長に先立
つＳｊ基板の清浄化を効果的に行い、°！た、触媒効果
の小さいＳｉ基板上に成長する際のＰＨ，／ＴＥＩ比を
ｉ：＆適化したものであるから、３１１板上へＩｎｐ単
結晶薄膜成長を容為に’ｘ、蝿できることに利点がある
。
板上にＩｎｐ ！Ｉｖ、を成長する場合に、成長に先立
つＳｊ基板の清浄化を効果的に行い、°！た、触媒効果
の小さいＳｉ基板上に成長する際のＰＨ，／ＴＥＩ比を
ｉ：＆適化したものであるから、３１１板上へＩｎｐ単
結晶薄膜成長を容為に’ｘ、蝿できることに利点がある
。
本発明の方法は、実施例として示したＩｎｐ太陽或池の
みならず、Ｓｉのメモリ、論理素子上に発光、受光素子
を集積化し走光−電子＄、積回路の実現に大きく寄与す
るものである。
みならず、Ｓｉのメモリ、論理素子上に発光、受光素子
を集積化し走光−電子＄、積回路の実現に大きく寄与す
るものである。
第ｆ図は本発明の方法を用いてＳｉ基板上にＩｎｐ単結
晶薄膜を形成する場合の温度プログラムを示す図、第２
図は本発明を用いて製作したＳｉ基板上Ｉｎｐ太陽框池
の断面図である。 ■・・・・・・ｎ匿Ｓｉ＄板、２・・・・・・ｎ ＃１
Ｉｎｐ膜、８・・・・・・ｐ型Ｉｎｐ膜、４・・・・・
・裏面電極、５・・・・・・くし型′電極、６・・・・
・・反射防止膜。
晶薄膜を形成する場合の温度プログラムを示す図、第２
図は本発明を用いて製作したＳｉ基板上Ｉｎｐ太陽框池
の断面図である。 ■・・・・・・ｎ匿Ｓｉ＄板、２・・・・・・ｎ ＃１
Ｉｎｐ膜、８・・・・・・ｐ型Ｉｎｐ膜、４・・・・・
・裏面電極、５・・・・・・くし型′電極、６・・・・
・・反射防止膜。
Claims (1)
- 有機金属熱分解気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、Ｓ
ｉ基板上にＩｎＰ単結晶薄膜を製造する方法において、
Ｓｉ基板を、８ｌ／分以上の水素ガス気流中で１，００
０℃以上の温度で５分間以上加熱したのち、その基板上
に、反応管内に導入するホスフィン（ＰＨ＿３）とトリ
エチルインジウム（ＴＥＩ）とのモル比ＰＨ＿３／ＴＥ
Ｉが２００以上の条件下でＩｎＰを成長させることを特
徴とするＩｎＰ単結晶薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12772886A JPS62283899A (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | ＩｎＰ単結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12772886A JPS62283899A (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | ＩｎＰ単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62283899A true JPS62283899A (ja) | 1987-12-09 |
Family
ID=14967230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12772886A Pending JPS62283899A (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | ＩｎＰ単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62283899A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4965224A (en) * | 1988-02-16 | 1990-10-23 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Process for fabricating an INP semiconductor thin film on silicon |
| JP2014511815A (ja) * | 2011-04-07 | 2014-05-19 | エヌアーエスペー スリー／ヴィー ゲーエムベーハー | ＩＩＩ／ＶＳｉテンプレートの製造方法 |
| US9595438B2 (en) | 2011-09-12 | 2017-03-14 | Nasp Iii/V Gmbh | Method for producing a III/V Si template |
-
1986
- 1986-06-02 JP JP12772886A patent/JPS62283899A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4965224A (en) * | 1988-02-16 | 1990-10-23 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Process for fabricating an INP semiconductor thin film on silicon |
| JP2014511815A (ja) * | 2011-04-07 | 2014-05-19 | エヌアーエスペー スリー／ヴィー ゲーエムベーハー | ＩＩＩ／ＶＳｉテンプレートの製造方法 |
| US9595438B2 (en) | 2011-09-12 | 2017-03-14 | Nasp Iii/V Gmbh | Method for producing a III/V Si template |
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