JPS63194322A - 化合物半導体基板 - Google Patents
化合物半導体基板Info
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- JPS63194322A JPS63194322A JP2760887A JP2760887A JPS63194322A JP S63194322 A JPS63194322 A JP S63194322A JP 2760887 A JP2760887 A JP 2760887A JP 2760887 A JP2760887 A JP 2760887A JP S63194322 A JPS63194322 A JP S63194322A
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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〉
本発明は半導体基板上に化合物半導体層を形成した化合
物半導体基板の構造に関し、特には転位密度の低い化合
物半導体基板の構造に関する。
物半導体基板の構造に関し、特には転位密度の低い化合
物半導体基板の構造に関する。
〈従来の技術〉
化合物半導体の優れた特徴を活かして、高機能、高性能
デバイスが工業化されつつある。しめづ〜化合物半導体
結晶は一般に高価であり、大面積の高品質基板結晶を得
にくい等の欠点を有している。
デバイスが工業化されつつある。しめづ〜化合物半導体
結晶は一般に高価であり、大面積の高品質基板結晶を得
にくい等の欠点を有している。
そこで、安価で良質、軽量なＳｉ基板上に化合物半導体
結晶を形成してなる化合物半導体基板が広く用いられて
いる。
結晶を形成してなる化合物半導体基板が広く用いられて
いる。
Ｓｉ基板上にＧａＡｓ層を形成する化合物半導体基板に
は、Ｓｉ基板上に分子線エビタキシ法（ＭＢＥ）または
有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いて、直接Ｇａ
Ａｓ層を形成してなる第１の構造がある。
は、Ｓｉ基板上に分子線エビタキシ法（ＭＢＥ）または
有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いて、直接Ｇａ
Ａｓ層を形成してなる第１の構造がある。
ところがこの第１の構造ではＧａＡｓ化合物半導体とＳ
ｉ半導体との格子定数及び熱膨張係数の差により、Ｇａ
Ａｓ層の格子欠陥特に転位密度が実用に向かない程高く
なるという問題がある。
ｉ半導体との格子定数及び熱膨張係数の差により、Ｇａ
Ａｓ層の格子欠陥特に転位密度が実用に向かない程高く
なるという問題がある。
この問題を解決するためにＧａＡｓとＳｉとの間に何ら
かの中間層を介挿し、この中間層で格子欠陥を緩和する
試みがなされている。即ち、Ｓｉ基板に電子ビーム蒸着
法（ＥＢ）、イオンクラスタビーム法（Ｉ ＣＢ ）、
分子線エピタキシー嶽ＭＢＥ）。
かの中間層を介挿し、この中間層で格子欠陥を緩和する
試みがなされている。即ち、Ｓｉ基板に電子ビーム蒸着
法（ＥＢ）、イオンクラスタビーム法（Ｉ ＣＢ ）、
分子線エピタキシー嶽ＭＢＥ）。
または気相成長法（ＣＶＤ）を用いて単結晶ゲルマニウ
ム（Ｇｅ）層からなる中間層を形成したのちに、分子線
エピタキシー法（ＭＢＥ）ｔたは有機金属気相成長法（
ＭＯＣＶＤ）を用いてＧａＡｓ層を形成してなる第２の
構造である。
ム（Ｇｅ）層からなる中間層を形成したのちに、分子線
エピタキシー法（ＭＢＥ）ｔたは有機金属気相成長法（
ＭＯＣＶＤ）を用いてＧａＡｓ層を形成してなる第２の
構造である。
〈発明が解決しようとする問題点〉
上述の如く、化合物半導体基板としてＳｉ基板上に直接
ＧａＡＳ層を形成してなる第１の構造はもちろんのこと
、Ｓｉ基板上にＧｅ等の中間層を介してＧａＡｓ層を形
成してなる第２の構造を採っても、ＧａＡＳ化合物半導
体とＳｉ半導体との格子定数及び熱膨張係数の差によっ
て起こるＧａＡＳ層の格子欠陥特に転位密度を実用に供
し得る程度にまで低減させることができない。このため
特性の良い化合物半導体素子をかかる化合物半導体基板
上に形成することは困難であるという問題がある。
ＧａＡＳ層を形成してなる第１の構造はもちろんのこと
、Ｓｉ基板上にＧｅ等の中間層を介してＧａＡｓ層を形
成してなる第２の構造を採っても、ＧａＡＳ化合物半導
体とＳｉ半導体との格子定数及び熱膨張係数の差によっ
て起こるＧａＡＳ層の格子欠陥特に転位密度を実用に供
し得る程度にまで低減させることができない。このため
特性の良い化合物半導体素子をかかる化合物半導体基板
上に形成することは困難であるという問題がある。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明は上述する問題点を解決するためになされたもの
で、（２１）乃至（Ｉｌｌ）±４゜の面方位を有する半
導体基板上に第１の添加物を含む■−ｖ族化合物半導体
層と、第２の添加物を含む■−ｖ族化合物半導体層とを
順次形成してなる化合物半導体基板を提供するものであ
る。
で、（２１）乃至（Ｉｌｌ）±４゜の面方位を有する半
導体基板上に第１の添加物を含む■−ｖ族化合物半導体
層と、第２の添加物を含む■−ｖ族化合物半導体層とを
順次形成してなる化合物半導体基板を提供するものであ
る。
本発明は第１の添加物が亜鉛（Ｚｎ）からなり、第２の
添加物がインジウム（Ｉｎ）からなる２層の■−ｖ族化
合物半導体層を有する化合物半導体基板を提供するもの
である。
添加物がインジウム（Ｉｎ）からなる２層の■−ｖ族化
合物半導体層を有する化合物半導体基板を提供するもの
である。
く作用〉
本発明により、化合物半導体基板のうち素子作製に必要
な化合物半導体層表面近傍のみについて転位密度が低減
でき、特性の良い化合物半導体素子を係る化合物半導体
基板上に形成することが可能になる。
な化合物半導体層表面近傍のみについて転位密度が低減
でき、特性の良い化合物半導体素子を係る化合物半導体
基板上に形成することが可能になる。
本発明によりＧａＡｓ成長層の表面近傍における転位密
度が低減される機構を、以下に説明する。
度が低減される機構を、以下に説明する。
５ｉ（１１１）基板上に形成したＧａＡＳ単結晶は、（
２＋）面を表面とする結晶方位に成長する。ところで、
ＧａＡｓ等のジンクブレンド型の結晶では、（ｔｔｌ）
面が滑り面であり、結晶の転位はこの滑り面内に多く発
生する。ＧａＡｓとＳｉの格子定数および熱膨張係数の
相違によるＧａＡｓ結晶内の内部応力は、いずれも表面
に平行であり、表面に平行に転位は発生しようとする。
２＋）面を表面とする結晶方位に成長する。ところで、
ＧａＡｓ等のジンクブレンド型の結晶では、（ｔｔｌ）
面が滑り面であり、結晶の転位はこの滑り面内に多く発
生する。ＧａＡｓとＳｉの格子定数および熱膨張係数の
相違によるＧａＡｓ結晶内の内部応力は、いずれも表面
に平行であり、表面に平行に転位は発生しようとする。
従って、はとんどの転位が表面に平行な（Ｉｌｌ）面上
に発生するっこのためにＧＩＡｓ結晶表面に向かう転位
は少ない。比較のために５ｉ（１００）基板に成長し７
’（ＧａＡＳ結晶を考えると、滑り面である（Ｉｌｌ）
面は総て表面にたいして約５５°であるので転位は表面
に平行にならず、ＧａＡｓ層を横切るように存在する。
に発生するっこのためにＧＩＡｓ結晶表面に向かう転位
は少ない。比較のために５ｉ（１００）基板に成長し７
’（ＧａＡＳ結晶を考えると、滑り面である（Ｉｌｌ）
面は総て表面にたいして約５５°であるので転位は表面
に平行にならず、ＧａＡｓ層を横切るように存在する。
このためにＧａＡｓ表面に向かう欠陥が多くなる。
Ｚｎを添加したＧａＡｓ結晶は無添加のＧａＡＳに比べ
て、小さな応力で降伏する。降伏により結晶内には多く
の転位が導入され、その転位が動き回り、内部応力は緩
和される。一方、Ｉｎを添加したＧａＡｓ結晶は逆に降
伏しにくく、転位が発生しにくいＯＳｉ基板の上に、Ｚ
ｎ添加のＧａＡｓ、 Ｉｎ添加のＧａＡｓを順に形成す
ることにより、Ｚｎ添加のＧａＡＳ層に於いて、ＧａＡ
ｓとＳｉの格子定数および熱膨張係数の相違による内部
応力を緩和し、Ｉｎ添加のＧａＡｓ層の転位密度を少な
くすることが可能になる。
て、小さな応力で降伏する。降伏により結晶内には多く
の転位が導入され、その転位が動き回り、内部応力は緩
和される。一方、Ｉｎを添加したＧａＡｓ結晶は逆に降
伏しにくく、転位が発生しにくいＯＳｉ基板の上に、Ｚ
ｎ添加のＧａＡｓ、 Ｉｎ添加のＧａＡｓを順に形成す
ることにより、Ｚｎ添加のＧａＡＳ層に於いて、ＧａＡ
ｓとＳｉの格子定数および熱膨張係数の相違による内部
応力を緩和し、Ｉｎ添加のＧａＡｓ層の転位密度を少な
くすることが可能になる。
上記の二つの作用は同時に行うことにより、非常に効果
的となる。その理由を以下に図を用いて説明する。第２
図の如く、Ｓｉ（＋１１）基板１上にＧａＡＳ層２のみ
を形成した場合、ＧａＡＳ層２の強度は均一であるため
に、たとえ表面に平行であっても表面近傍に転位３を導
入することになる。
的となる。その理由を以下に図を用いて説明する。第２
図の如く、Ｓｉ（＋１１）基板１上にＧａＡＳ層２のみ
を形成した場合、ＧａＡＳ層２の強度は均一であるため
に、たとえ表面に平行であっても表面近傍に転位３を導
入することになる。
また、第３図の如く、５ｉ（Ｉｌｌ）基板以外の基板、
例えば、５ｉ（１００）基板４にＺｎ添加ＧａＡｓ層５
とＩｎ添加ＧａＡｓ層６を順に形成した場合、転位３が
Ｚｎ添加層５のみで発生したとしても（ＳＺ）面上を運
動してＩｎ添加層６を貫通し、表面近傍に達する。第１
図の如く、５ｉ（１１１）基板１上にＺｎ添加ＧａＡｓ
層５、Ｉｎ添加ＧａＡｓ層６を形成した場合、転位３０
発生はＺｎ添加ＧａＡＳ層５だけであり、しかも内部応
力による転位３の運動は表面に平行な（１１１）面に限
られるために、Ｉｎ添加ＧａＡｓ層６には転位が入らな
い。
例えば、５ｉ（１００）基板４にＺｎ添加ＧａＡｓ層５
とＩｎ添加ＧａＡｓ層６を順に形成した場合、転位３が
Ｚｎ添加層５のみで発生したとしても（ＳＺ）面上を運
動してＩｎ添加層６を貫通し、表面近傍に達する。第１
図の如く、５ｉ（１１１）基板１上にＺｎ添加ＧａＡｓ
層５、Ｉｎ添加ＧａＡｓ層６を形成した場合、転位３０
発生はＺｎ添加ＧａＡＳ層５だけであり、しかも内部応
力による転位３の運動は表面に平行な（１１１）面に限
られるために、Ｉｎ添加ＧａＡｓ層６には転位が入らな
い。
〈実施例〉
第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。
（１１１）の面方位を有するＳｉ基板１上に■層性にて
ＧａＡｓ層を以下の如く形成する。アルシンとトリメチ
ルガリウムとを原料ガスとし、圧力１００ Ｔｏｒｒ
＋基板温度４００℃にてＧａＡｓ層７を２００λの膜厚
に形成する。次に上記原料ガスにジエチルジンクを添加
し、圧力＋ ００ ＴＯｒｒ＋基板温度７００℃、レー
ト０．０４μｍ／ｍｉｎにてＺｎ添加ＧａＡｓ層５を２
μｍ形成する。最後に上記原料ガスにトリメチルインジ
ウムを添加し、圧力１００Ｔｏｒｒ、基板温度７００℃
、レート０．０４ ｐ ｍ／ｍｉ ｎにてＩｎ添加Ｇａ
Ａｓ層６を２μｍ形成する。この時Ｚｎは少なくともｌ
Ｑ １Ｂａ−３＋ Ｉ ｎは少なくとも１０１９−
４添加される。このような構造をもつＧａＡｓ化合物半
導体基板においては、表面近傍のＩｎ添加ＧａＡｓ層６
は素子を形成しても影響のない程度の転位密度となる。
ＧａＡｓ層を以下の如く形成する。アルシンとトリメチ
ルガリウムとを原料ガスとし、圧力１００ Ｔｏｒｒ
＋基板温度４００℃にてＧａＡｓ層７を２００λの膜厚
に形成する。次に上記原料ガスにジエチルジンクを添加
し、圧力＋ ００ ＴＯｒｒ＋基板温度７００℃、レー
ト０．０４μｍ／ｍｉｎにてＺｎ添加ＧａＡｓ層５を２
μｍ形成する。最後に上記原料ガスにトリメチルインジ
ウムを添加し、圧力１００Ｔｏｒｒ、基板温度７００℃
、レート０．０４ ｐ ｍ／ｍｉ ｎにてＩｎ添加Ｇａ
Ａｓ層６を２μｍ形成する。この時Ｚｎは少なくともｌ
Ｑ １Ｂａ−３＋ Ｉ ｎは少なくとも１０１９−
４添加される。このような構造をもつＧａＡｓ化合物半
導体基板においては、表面近傍のＩｎ添加ＧａＡｓ層６
は素子を形成しても影響のない程度の転位密度となる。
上記実施例において、ＧａＡｓ層成長法としてＭＯＣＶ
Ｄ法を用いたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ＭＢＥ法等他の方法を適用してもよい。
Ｄ法を用いたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ＭＢＥ法等他の方法を適用してもよい。
上記実施例において、添加物のないＧａＡｓ層７を形成
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｇｅ
層或いはＧｅ−５ｉ混晶層等の中間層を形成してもよい
。
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｇｅ
層或いはＧｅ−５ｉ混晶層等の中間層を形成してもよい
。
上記実施例において、半導体基板としてＳｉ基板を用い
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｇｅ基
板等他の半導体基板を適用してもよい。
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｇｅ基
板等他の半導体基板を適用してもよい。
〈発明の効果〉
本発明により、半導体基板上に、表面近傍に転位の少な
い化合物半導体層を形成した化合物半導体基板が得られ
る。この基板を化合物半導体素子形成用基板として用い
ることにより、高品質で且つ軽量な化合物半導体装置の
製造が可能となる。
い化合物半導体層を形成した化合物半導体基板が得られ
る。この基板を化合物半導体素子形成用基板として用い
ることにより、高品質で且つ軽量な化合物半導体装置の
製造が可能となる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は従来
の実施例を示す断面図、第３図は本発明の詳細な説明す
るための断面図である。 Ｉ ５ｉ（１１１）基板 ２ ＧａＡｓ層 ３転位
４ ５ｉ（１００）基板 ５ Ｚｎ添加ＧａＡｓ層
６ Ｉｎ添加ＧａＡＳ層 Ｔ ＧａＡｓ層代理人
弁理士 杉 山 毅 至（他１名）第 １ 図 ・第２ ｘ 第３ 図
の実施例を示す断面図、第３図は本発明の詳細な説明す
るための断面図である。 Ｉ ５ｉ（１１１）基板 ２ ＧａＡｓ層 ３転位
４ ５ｉ（１００）基板 ５ Ｚｎ添加ＧａＡｓ層
６ Ｉｎ添加ＧａＡＳ層 Ｔ ＧａＡｓ層代理人
弁理士 杉 山 毅 至（他１名）第 １ 図 ・第２ ｘ 第３ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．）半導体基板と、該基板上に形成したIII−Ｖ族化
合物半導体層とからなる化合物半導体基板において、 （１１１）乃至（１１１）±４゜の面方位を有する半導
体基板上に、 第１の添加物を含むIII−Ｖ族化合物半導体層と、 第２の添加物を含むIII−Ｖ族化合物半導体層とを順次
形成してなることを特徴とする化合物半導体基板。 ２．）上記第１の添加物が亜鉛であり、上記第２の添加
物がインジウム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基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2760887A JPS63194322A (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 化合物半導体基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2760887A JPS63194322A (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 化合物半導体基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63194322A true JPS63194322A (ja) | 1988-08-11 |
Family
ID=12225640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2760887A Pending JPS63194322A (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 化合物半導体基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63194322A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02275619A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体結晶層の形成法 |
| US5302232A (en) * | 1992-01-31 | 1994-04-12 | Fujitsu Limited | (111) Group II-VI epitaxial layer grown on (111) silicon substrate |
-
1987
- 1987-02-09 JP JP2760887A patent/JPS63194322A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02275619A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体結晶層の形成法 |
| US5302232A (en) * | 1992-01-31 | 1994-04-12 | Fujitsu Limited | (111) Group II-VI epitaxial layer grown on (111) silicon substrate |
| US5394826A (en) * | 1992-01-31 | 1995-03-07 | Fujitsu Limited | Method of (111) group II-VI epitaxial layer grown on (111) silicon substrate |
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