JPS62291909A - ＧａＡｓエピタキシヤル成長方法 - Google Patents

ＧａＡｓエピタキシヤル成長方法

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JPS62291909A
JPS62291909A JP13698486A JP13698486A JPS62291909A JP S62291909 A JPS62291909 A JP S62291909A JP 13698486 A JP13698486 A JP 13698486A JP 13698486 A JP13698486 A JP 13698486A JP S62291909 A JPS62291909 A JP S62291909A
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JP
Japan
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gaas
growth
mixed crystal
buffer layer
epitaxial growth
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JP13698486A
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English (en)
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Toshiaki Kinosada
紀之定　俊明
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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  • Materials Engineering (AREA)
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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。

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〉 本発明はシリコン（Ｓｉ）基板上にＧａＡｓをエピタキ
シャル成長させるＧａ’Ａｓエピタキシャル成長方法の
改良に関するものである。
〈従来の技術〉 ＧａＡｓはＳｉに比べて電子易動度が太きいため、高速
デバイスの材料として有用であり、また直接遷移型半導
体であるため、ＬＥＤ、レーザ等の発光素子の材料とし
て用いられるばかってなく、ている。
しかしながら、ＧａＡｓはその比重が大きく、またもろ
いため、Ｓｉに比べてデバイス作製工程う において、非常に取り扱いにくいといん欠点を有してい
る。また比重が大きいためＧ　ａ　、Ａ　ｓを例えば衛
星用太陽電池の材料として用いる際にも間Ｊとなってい
る。更にＧａＡｓばＳｌに比べてコスト高であることも
大きな欠截である。
上記のような問題点を解決し、ＧａＡ　ｓの特長をあま
ずことなく引き出すため、Ｓｉ基板上に良質’ｚＧａＡ
ｓエピタキンヤル膜を形成する試みがなされている。
このＳｉ基板上へのＧａＡｓ膜のエピタキシャル成長は
、現在までにも数多くの検討がなされているが、Ｓｉ基
板上へＧａＡｓｆｆ１エピタキシャル成長させた場合、
両者間の大きな格子不整及び熱膨張率の差により、不整
合転位（ｍｉｓｆｉｔｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）や逆位
相領域（ａｎｔｉｐｈａｓｅｄｏｍａｉｎ）等が発生し
、良質のエピタキシャル膜が出来ない問題点がある、 このような問題点全解決するため、従来、例えば格子定
数がＧａＡｓとＳｉの中間のＧｅをバッファ層として用
いる方法が提案されており、この方法によシ逆位相領域
が無くなり、また不整合転位も低減されている。
また、バッファ層としてＡ　Ｉ　、Ｇ　ａ　Ａｙ’Ｇ　
ａＡｓやＧφｉの超格子を用いることにより、ストレス
を緩和してエピタキシャル成長膜の膜質を向上させる方
法も提案されている。
更に、シリコン基板を（１００）、（１１１）等の通常
用いられている面方位から１°乃至２゜傾けた、いわゆ
るオフ基板上にＧａＡｓを直接成長させる方法は、シン
グルドメイン（ｓｉｎｇｌｅｄｏｍａｉｎ）成長し、良
質のエピタキシャル層を得るための、現在までの最も有
力な成長法として各方面で検討されている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記した従来の方法、あるいはそれらの
方法を組合せた成長法ではシングルドメイン（ｓｉｎｇ
ｌｅ　　ｄｏｍａｉｎ）で比較的転位の少ない比較的良
質のエピタキシャル成長膜を形成することが出来るが、
低転位でかつ電気的特性の面でもＧ　ａＡｓ基板上にＧ
ａＡｓをホモエピタキシャル成長させた膜と同等のもの
が得られていないのが現状である。このことは、従来の
方法では大きな格子不整に対して充分に対処できていな
いことを意味している。
本発明は、上記の点に鑑みて創案されたものであシ、上
記の問題点を解決し、シリコン基板上に良質なＧａＡｓ
エピタキシャル膜を形成し得るＧａＡｓエピタキシｆｆ
７し成長方法を提供することを目的としている。
〈問題点を解決するための手段及び作用〉上記の目的を
達成するため、本発明のＧａＡｓエピタキシャル成長方
法は、シリコン基板上にＧａＡｓ’ｅエピタキシャル成
長させるに際し、ＧａＡｓ成長に先立ち、混晶比の極め
て低いＧａＡｓ系混晶半導体（ＭｘＧａｌ−ｘＡｓ、Ｍ
は混晶をなすために導入した元素）層をバッファ層とし
て成長させ、次にＧａＡｓを成長させるように構成して
いる。
即ち、本発明は一般に半絶縁性のＧａＡｓバルクまたは
エピタキシャル成長において無添加よりもＩ　ｎ　＋　
Ａβ等を添加した方が、高品質化するという事実に基づ
いている。例えばバルクのＧ　ａ　Ａｓ成長ではＩｎを
添加することで半絶縁性の無転位結晶を得ることが出来
ており、エピタキシャル成長においても同様の効果があ
ることが判明した。
本発明は、以上の事実をＳｉ基板上にＧａＡｓをエピタ
キシャル成長させる場合に導入し、バッファ層としてＩ
ｎＧａＡｓ、ＡＪＩ！ＧａＡｓ等のＧａＡｓ系混晶を用
い、その上に改めて無添加のＧａＡｓを成長させて、高
品質のＧａＡｓエピタキシャル膜を得るようにしたもの
である。
この場合の混晶比は、上記の効果が現われるのに必要な
値以上で、また、その混晶バッファ層上に成長させるＧ
ａＡｓとの格子不整が著しくなる値以下であれば良く、
例えばＩｎ、Ａβの場合では、混晶比はｌＸｌ０’以上
、１×１０　以下が適当であり、４．５　Ｘ　１１　’
　（Ｉ　ｎ　：　Ｉ　Ｘ　１０１９ｃｍ　３相当）以上
、９Ｘ１０　　（２Ｘ１０　　ｃｍ　　相当）以下がよ
り好適である。
〈発明の効果〉 以上のように本発明によれば、転位の発生を抑ＧａＡｓ
基板上にＧａＡｓをホモエピタキシャル成長させた嘆と
同等の高品質の特性のＧ　ａ　Ａ　ｓ　嘆をシリコン基
板上にエピタキシャル成長させることが出来、その結果
、ＧａＡｓの持つ重くてもろいという欠点を解消するこ
とが出来る。
〈実施例〉 次に、実施例にもとづき本発明の詳細な説明するが、本
発明はこれら実施例に限定されるものではない。また以
下の実施例はエピタキシャル成長法として、分子線（Ｍ
ＢＥ）法を例に挙げて説明したが、液相法、気相法ある
いは有機金属気相法等の他のエピタキシャル成長法を用
いて実施しても良い。
実施例１ 〜（ＢＥ法により５ｉ（１００）基板１にまずバッファ
層２としてＩ　ｎ）（Ｇａｌ−）（Ａｓ　（Ｘ＝４．５
Ｘ１０　）を０．２μｍ成長させた。成長条件は基板温
度５８０℃、成長レート０．７μｍ／ｈ、Ｇａ分子線強
度を３．２Ｘ１０　ｔｏｒｒ、Ａｓ分子線強度をｌＸｌ
０　ｔｏｒｒ、Ｉｎ分子線強度’ｔ７Ｘ１０−１６ｔｏ
ｒｒに設定して０．２μｍ成長させた。次に続いて無添
加のＧａＡｓ層３を２μｍ成長させた。成長条件は基板
温度５８０℃、成長レート０９７μｍ／１１　。
Ｇａ分子線強度を３．！２Ｘ１０　ｔｏｒｒ　、Ａｓ分
子線強度を　ｉ　Ｘｉ　Ｏｔｏｒｒに設定して２μｍ成
長させた。
このようにして成長させた膜を溶融ＫＯＨ法で調ヘタ結
果、シンク＃Ｆメイ７（ｓｉｎｇｌｅ　　ｄｏｍａｉｎ
）で、かつＥＰＤ＜１０２ｃ＋ｉ２と非常に良質な膜が
得られた。
実施例２ ＭＢＥ法によシ５ｉ（１００）基板１にまずバッファ層
２としてＡｌｙＧａ１　ｙＡｓ　（ｙ＝４．５Ｘ１０−
３）を０．２μｍ成長させた。成長条件は基板温度５８
０℃、成長レート０．７　ｔｔｍ／ｈ　、　Ｇ　ａ分子
線強度を３．２　ＸＩ　Ｏｔｏｒｒ　、　Ａ　ｓ分子線
強度ｔ−＋６ Ｉ　Ｘｉ　Ｏｔｏｒｒ　、　ＡＡ’分子線強度を　７×
１０ｔｏｒｒに設定して０．２μｍ成長させた。次に続
いて無添加のＧａＡｓ層３を２μｍ成長させた。成長条
件は基板温度５８０℃、成長レート０．７１１ｒｎ／ｈ
Ｇａ分子線強度を　３．２Ｘ　１０　ｔｏｒｒ　、　Ａ
　ｓ分子線強度を　１×１°Ｏｔｏｒｒに設定して２μ
ｍ成長させた。
このようにして成長させた膜を溶融ＫＯＨ法で調べた結
果、シングルドメイン（ｓｉｎｇｌｅ　ｄｏｍａｉｎ）
で、かつＥＰＤ！１０２ａａ−２と非常に良質な膜が得
得られた。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明にしたがって作成された半導体基板の構造
を示す断面図である。 １・・・Ｓｉ基板、　２・・・ＧａＡｓ系混晶半導体バ
ッファ層、　　３・・・ＧａＡｓエピタキシャル成長層
。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、シリコン（Ｓｉ）基板上にＧａＡｓをエピタキシャ
    ル成長させるに際し、 ＧａＡｓ成長に先立ち、混晶比の極めて低いＧａＡｓ系
    混晶半導体（Ｍ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ、Ｍは混晶を
    なすために導入した元素）層をバッファ層として成長さ
    せ、 次にＧａＡｓを成長させて 成ることを特徴とするＧａＡｓエピタキシャル成長方法
    。 ２、前記バッファ層を混晶Ｉｎ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡ
    ｓで構成してなることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載のＧａＡｓエピタキシャル成長方法。 ３、前記バッファ層を混晶Ａｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙＡ
    ｓで構成してなることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載のＧａＡｓエピタキシャル成長方法。
JP13698486A 1986-06-11 1986-06-11 ＧａＡｓエピタキシヤル成長方法 Pending JPS62291909A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01184815A (ja) * 1988-01-13 1989-07-24 Fujitsu Ltd 半導体ウエハ及びその製造方法
JPH01215012A (ja) * 1988-02-24 1989-08-29 Fujitsu Ltd 半導体結晶層の構造およびその形成方法
US5130269A (en) * 1988-04-27 1992-07-14 Fujitsu Limited Hetero-epitaxially grown compound semiconductor substrate and a method of growing the same

Cited By (5)

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US5300186A (en) * 1988-04-27 1994-04-05 Fujitsu Limited Hetero-epitaxially grown compound semiconductor substrate and a method of growing the same
US5484664A (en) * 1988-04-27 1996-01-16 Fujitsu Limited Hetero-epitaxially grown compound semiconductor substrate

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