JPS6288317A - 化合物半導体基板 - Google Patents
化合物半導体基板Info
- Publication number
- JPS6288317A JPS6288317A JP23061685A JP23061685A JPS6288317A JP S6288317 A JPS6288317 A JP S6288317A JP 23061685 A JP23061685 A JP 23061685A JP 23061685 A JP23061685 A JP 23061685A JP S6288317 A JPS6288317 A JP S6288317A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- gaas
- grown
- gap
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- Pending
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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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、Ｓｉ を基板としてその上に成長させたＧａ
Ａｓ層を有する化合物半導体基板に関するものである。
Ａｓ層を有する化合物半導体基板に関するものである。
〈従来の技術〉
■族のＢ、 Ａ４ Ｇ ａ ＋ Ｉ ｎ とＶ族のＮ
Ｉ ＰＩ Ａ Ｓ ｌｓｂから適宜選んで成る２元素系
または、３元素系の化合物半導体は、単元素半導体に比
べて移動度、禁止帯幅の選択性に優れるだけでなく直接
遷移を示すものがあることから、オプトエレクトロニク
ス高速デバイス用の材料として近年注目を集めている。
Ｉ ＰＩ Ａ Ｓ ｌｓｂから適宜選んで成る２元素系
または、３元素系の化合物半導体は、単元素半導体に比
べて移動度、禁止帯幅の選択性に優れるだけでなく直接
遷移を示すものがあることから、オプトエレクトロニク
ス高速デバイス用の材料として近年注目を集めている。
なかでもＧａＡＳ半導体は、レーザー。
太陽電池、ＦＥＴ等の高性能デバイスの作製に広く用い
られている。
られている。
従来から開発されているこの種のＧａＡｓ半導体デバイ
スは、基板として通常ＧａＡｓを利用し、これに半導体
素子を作製するための半導体層を適宜エピタキシャル成
長によって形成したものが用いられている。
スは、基板として通常ＧａＡｓを利用し、これに半導体
素子を作製するための半導体層を適宜エピタキシャル成
長によって形成したものが用いられている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
このように従来のＧａＡｓ半導体デバイスは、半導体領
域作製のだめの層を含め下地となる基板までもＧａＡＳ
が用いられているため、高価になることは避けられず、
需要の拡大とともにより安価なＧａＡｓ半導体デバイス
のだめの基板供給が強く求められている。そのためＧａ
Ａｓに代えて基板としてＳｉを用いる試みがなされてい
る。
域作製のだめの層を含め下地となる基板までもＧａＡＳ
が用いられているため、高価になることは避けられず、
需要の拡大とともにより安価なＧａＡｓ半導体デバイス
のだめの基板供給が強く求められている。そのためＧａ
Ａｓに代えて基板としてＳｉを用いる試みがなされてい
る。
ＧａＡｓの格子定数とＳｉの格子定数は約４％異なるた
め、Ｓｉ基板ヤ僑ちに高品質のＧａＡｓ層を成長させる
ことは困難である。この問題を解決すべく、８１基板と
Ｇ ａ Ａ ｓ層の間にＧｅ層を挾む方法〔たとえばＢ
−ＹＴｓａｕｒ 他著ｒＥＦｒ；ｒｃｒＥＮｒＧａＡ
ｓ／Ｇｅ／Ｓｉ ５ＯＬＡＲＣＥＬＬＳＪ （１６ｔ
ｈＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ５ｐｅｃｉ
ａｌｉｓｔｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ 、 １９８２年
、１１４３−１１４８頁）〕、或いはＳｉ基板上に低温
で薄い第１ ＧａＡｓ層を形成し、その後通常の成長温
度で第２ＧａＡＳ層を成長する２段階成長法〔たとえば
Ｍ、 Ａｋｉｙａｍａ他著ｒＧＲＯＷＴＨＯＦ ５Ｉ
ＮＧＬＥ ＤＯＭＡＩＮ ＧａＡｓＬＡＹＥＲＯＮ
（＋００）−０ＲＩＥＮＴＥＤ ５ｉＳＵＢＳＴＲ
ＡＴＥ ＢＹ ＭＯＣＶＤＪ、（Ｊｐｎ、 Ｊ、 Ａ
ｐｐＬ。
め、Ｓｉ基板ヤ僑ちに高品質のＧａＡｓ層を成長させる
ことは困難である。この問題を解決すべく、８１基板と
Ｇ ａ Ａ ｓ層の間にＧｅ層を挾む方法〔たとえばＢ
−ＹＴｓａｕｒ 他著ｒＥＦｒ；ｒｃｒＥＮｒＧａＡ
ｓ／Ｇｅ／Ｓｉ ５ＯＬＡＲＣＥＬＬＳＪ （１６ｔ
ｈＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ５ｐｅｃｉ
ａｌｉｓｔｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ 、 １９８２年
、１１４３−１１４８頁）〕、或いはＳｉ基板上に低温
で薄い第１ ＧａＡｓ層を形成し、その後通常の成長温
度で第２ＧａＡＳ層を成長する２段階成長法〔たとえば
Ｍ、 Ａｋｉｙａｍａ他著ｒＧＲＯＷＴＨＯＦ ５Ｉ
ＮＧＬＥ ＤＯＭＡＩＮ ＧａＡｓＬＡＹＥＲＯＮ
（＋００）−０ＲＩＥＮＴＥＤ ５ｉＳＵＢＳＴＲ
ＡＴＥ ＢＹ ＭＯＣＶＤＪ、（Ｊｐｎ、 Ｊ、 Ａ
ｐｐＬ。
Ｐｈｙｓ、 ＬｅＬＬ ＶｏＬ、 ２３ （＋９８４
）、 Ｌ８４．３−Ｌ８４５頁）〕が試みられている。
）、 Ｌ８４．３−Ｌ８４５頁）〕が試みられている。
しかし、両方法とも成長したＧａＡｓ層の結晶欠陥密度
はＩＯ’ｃ１ｎ−２程度発生しており、半導体デバイス
のため基板として実用化するためにはより高品質化が求
められていた。
はＩＯ’ｃ１ｎ−２程度発生しており、半導体デバイス
のため基板として実用化するためにはより高品質化が求
められていた。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明はこのような現状に鑑み、ｓＩ基板」二に成長さ
せた高品質のＧａＡＢ層を有する化合物半導体基板を提
供することである。
せた高品質のＧａＡＢ層を有する化合物半導体基板を提
供することである。
そのため本発明のＧａＡｓ半導体基板はｓｉを基板とし
て、半導体素子領域となるＧａＡｓ層との間に、通常の
成長温度より低い温度で成長させたＧａＰ層及び通常の
温度で成長させたＧ ａ Ａ ｓ Ｐ系化合物からなる
超格子を介挿して化合物半導体を構成する。
て、半導体素子領域となるＧａＡｓ層との間に、通常の
成長温度より低い温度で成長させたＧａＰ層及び通常の
温度で成長させたＧ ａ Ａ ｓ Ｐ系化合物からなる
超格子を介挿して化合物半導体を構成する。
〈実施例〉
第１図において、Ｓｉ基板＋１Ｊｃは通常の成長温度（
６００℃）より低い温度で成長させたＧａＰ層２、続い
てＧａＡｓＰ系化合物からなる超格子３、ＧａＡｓ層４
が順次堆積されている。」−記各層の成長は、従来公知
のＭＯＣＶＤ或いはＭＢＥを適用して行われる。
６００℃）より低い温度で成長させたＧａＰ層２、続い
てＧａＡｓＰ系化合物からなる超格子３、ＧａＡｓ層４
が順次堆積されている。」−記各層の成長は、従来公知
のＭＯＣＶＤ或いはＭＢＥを適用して行われる。
ここでＧａＰ層２は６００℃以下の低温で成長させるこ
とにより結晶核の合体が抑制された膜が作製され、Ｓｉ
基板上のＧａＰ結晶核密度を高める効果を持つ。このよ
うな高い結晶核密度は、ＧａＰ層２上に次に形成する層
の均一化に寄与する。上記ＧａＰ層ｌｄ成長直後は多結
晶質であるが、６００〜８００°Ｃの通常の成長温度に
保持することにより再配列し単結晶化する。尚この層２
は膜厚が厚いと再配列が困難になるため、層厚は数百オ
ングストロームにする必要がある。ＧａＰの格子定数は
Ｓｉの格子定数に近いことから、Ｓｉ基板Ｉ上に成長さ
せたＧａＰ層２は、Ｓｉ基板１と格子整合した状態にあ
る。
とにより結晶核の合体が抑制された膜が作製され、Ｓｉ
基板上のＧａＰ結晶核密度を高める効果を持つ。このよ
うな高い結晶核密度は、ＧａＰ層２上に次に形成する層
の均一化に寄与する。上記ＧａＰ層ｌｄ成長直後は多結
晶質であるが、６００〜８００°Ｃの通常の成長温度に
保持することにより再配列し単結晶化する。尚この層２
は膜厚が厚いと再配列が困難になるため、層厚は数百オ
ングストロームにする必要がある。ＧａＰの格子定数は
Ｓｉの格子定数に近いことから、Ｓｉ基板Ｉ上に成長さ
せたＧａＰ層２は、Ｓｉ基板１と格子整合した状態にあ
る。
以上のようにして成長させたＧａＰ層２上にＧａＡＳ層
４を成長させるにあたり、ＧａＰとＧａＡｓの格子不整
合に伴うミスフィツト転位の発生を防ぐだめ、ＧａＡｓ
Ｐ系化合物からなる超格子３を予め形成する。超格子３
はＧａＡｓ−ＧａＰ、 ＧａＰ−ＧａＡｓｘＰ＋−ＸＩ
ＧａＡｓｙ ＰＨ−ｙ−ＧａＡｓｚ ＰＩ−７＋ Ｇａ
Ａｓ ＧａＡＳｗＰＩ７ｗの組み合わせのような２種
類の化合物を周期的に繰返し積層した多層薄膜からなり
、その組成及び厚さを制御することにより、格子不整合
を超格子内で緩和させることができ適切な組成及び厚さ
の層が形成される。該超格子３は６００°Ｃ以上の温度
で作製されるためこの間に」二記ＧａＰ層３Ｆ／′ｉ再
結晶化されて単結晶化される。
４を成長させるにあたり、ＧａＰとＧａＡｓの格子不整
合に伴うミスフィツト転位の発生を防ぐだめ、ＧａＡｓ
Ｐ系化合物からなる超格子３を予め形成する。超格子３
はＧａＡｓ−ＧａＰ、 ＧａＰ−ＧａＡｓｘＰ＋−ＸＩ
ＧａＡｓｙ ＰＨ−ｙ−ＧａＡｓｚ ＰＩ−７＋ Ｇａ
Ａｓ ＧａＡＳｗＰＩ７ｗの組み合わせのような２種
類の化合物を周期的に繰返し積層した多層薄膜からなり
、その組成及び厚さを制御することにより、格子不整合
を超格子内で緩和させることができ適切な組成及び厚さ
の層が形成される。該超格子３は６００°Ｃ以上の温度
で作製されるためこの間に」二記ＧａＰ層３Ｆ／′ｉ再
結晶化されて単結晶化される。
超格子３内の組成変化の一例を第２図に示す。
組成比を選ぶことによって超格子の平均格子定数をＧａ
Ｐに近い値からＧａＡｓに近い値へ順次変化させ、ミス
フィツト転位がより発生しにくいようにしている。また
一層の厚さは数１００オングストロームである。上記の
ように作製した超格子３を介することにより、Ｓｉ基板
１との格子不整合が超格子３内で滑らかに緩和され、超
格子３」−に成長したＧａＡＳ層４は高品質となる。こ
のＧ ａ Ａ、 ｓ層４を用いてＧａＡＳ半導体デバイ
スが作製される。
Ｐに近い値からＧａＡｓに近い値へ順次変化させ、ミス
フィツト転位がより発生しにくいようにしている。また
一層の厚さは数１００オングストロームである。上記の
ように作製した超格子３を介することにより、Ｓｉ基板
１との格子不整合が超格子３内で滑らかに緩和され、超
格子３」−に成長したＧａＡＳ層４は高品質となる。こ
のＧ ａ Ａ、 ｓ層４を用いてＧａＡＳ半導体デバイ
スが作製される。
上記基板はＭＯＣＶＤ法による成長方法を用いた場合に
ついて説明したが、成長方法が異なる場合ＫＦｉ各層の
形成温度条件が異なる。
ついて説明したが、成長方法が異なる場合ＫＦｉ各層の
形成温度条件が異なる。
〈発明の効果〉
以上の説明で明らかなように、本発明のＧａＡｓ半導体
基板は、Ｓｉを基板として高品質Ｇ ａ Ａ ｓ層を有
する半導体基板を得ることができ、高性能なＧａＡＳ半
導体経済性よく得ることができる。またＳｉ基板との格
子定数の差等に基づく歪は中間に介挿された層に滑らか
に吸収され、安定した高品位Ｇ ａ Ａ、 ｓ半導体基
板を得ることができ、ＧａＡｓ半導体デバイスの信頼性
を一層高め得る。
基板は、Ｓｉを基板として高品質Ｇ ａ Ａ ｓ層を有
する半導体基板を得ることができ、高性能なＧａＡＳ半
導体経済性よく得ることができる。またＳｉ基板との格
子定数の差等に基づく歪は中間に介挿された層に滑らか
に吸収され、安定した高品位Ｇ ａ Ａ、 ｓ半導体基
板を得ることができ、ＧａＡｓ半導体デバイスの信頼性
を一層高め得る。
第１図は本発明の一実施例を示す半導体基板断面図、第
２図は同実施例における超格子内の組成変化の一例を示
す図である。 １・・・Ｓｉ基板 ２・・・ＧａＰ層３・・・
ＧａＡｓＰ系化合物からなる超格子４・・・ＧａＡｓ層
２図は同実施例における超格子内の組成変化の一例を示
す図である。 １・・・Ｓｉ基板 ２・・・ＧａＰ層３・・・
ＧａＡｓＰ系化合物からなる超格子４・・・ＧａＡｓ層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）Ｓｉ基板と、 該Ｓｉ基板上に形成したＧａＰ層と、 該ＧａＰ層上に形成したＧａＡｓＰ系化合物からなる超
格子層と、 該超格子層上に形成したＧａＡｓ層とからなり、該Ｇａ
Ａｓ層に能動素子を形成することを特徴とする化合物半
導体基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23061685A JPS6288317A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 化合物半導体基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23061685A JPS6288317A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 化合物半導体基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6288317A true JPS6288317A (ja) | 1987-04-22 |
Family
ID=16910554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23061685A Pending JPS6288317A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 化合物半導体基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6288317A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02150019A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-08 | Kyocera Corp | 半導体素子の製造方法 |
| US5011550A (en) * | 1987-05-13 | 1991-04-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Laminated structure of compound semiconductors |
| US5019529A (en) * | 1988-05-17 | 1991-05-28 | Fujitsu Limited | Heteroepitaxial growth method |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP23061685A patent/JPS6288317A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5011550A (en) * | 1987-05-13 | 1991-04-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Laminated structure of compound semiconductors |
| US5019529A (en) * | 1988-05-17 | 1991-05-28 | Fujitsu Limited | Heteroepitaxial growth method |
| JPH02150019A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-08 | Kyocera Corp | 半導体素子の製造方法 |
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