JPS63266812A - 半導体結晶成長法 - Google Patents
半導体結晶成長法Info
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- JPS63266812A JPS63266812A JP10270487A JP10270487A JPS63266812A JP S63266812 A JPS63266812 A JP S63266812A JP 10270487 A JP10270487 A JP 10270487A JP 10270487 A JP10270487 A JP 10270487A JP S63266812 A JPS63266812 A JP S63266812A
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は半導体結晶成長法、特に化合物半導体の基板
上に、有機金属気相成長法、または分子線エピタキシー
法などの気相成長法により、高品位の化合物半導体の結
晶層を安定に形成させる方法に関亥るものである。
上に、有機金属気相成長法、または分子線エピタキシー
法などの気相成長法により、高品位の化合物半導体の結
晶層を安定に形成させる方法に関亥るものである。
化合物半導体の結晶を成長させる方法において、従来、
気相成長法としての有機金属気相成長法（以下、単にＭ
ＯＣＶＤ法と略記する）または分子線エピタキシー法（
以下、単にＭＢＥ法と略記する）は、適確な膜厚制御に
よって、高品位で、均一な結晶層を得ることに用いられ
ている。
気相成長法としての有機金属気相成長法（以下、単にＭ
ＯＣＶＤ法と略記する）または分子線エピタキシー法（
以下、単にＭＢＥ法と略記する）は、適確な膜厚制御に
よって、高品位で、均一な結晶層を得ることに用いられ
ている。
更に、結晶の多相膜形成においても、その各層間の界面
に急峻な結晶組成が形成されるものとして、液相結晶成
長法（以下、単にＬＰＥ法と略記する）に代る方法とし
て応用が進められ、種々なデバイス構造の実現に用いら
れている。
に急峻な結晶組成が形成されるものとして、液相結晶成
長法（以下、単にＬＰＥ法と略記する）に代る方法とし
て応用が進められ、種々なデバイス構造の実現に用いら
れている。
次に、ＭＯＣＶＤ法とＬＰＥ法により形成された化合物
半導体結晶の典型的な相異の 例として、ＡｌＸＧａ、
ＸＡｇ結晶について説明する。第３図（ａ）、（ｂ）は
へＩＸＧ、、、、Ａ、結晶のダブル・ヘテロ（以下、単
ＤＨと略記する）構造における結晶組成比Ｘの変化状態
の実測値を示したものであや。即ち、第３図（ａ）はＭ
ＯＣＶＤ法により形成されたＡｌＸＧａ、、八、結晶の
ＤＨ構造における実測値であって、第３図（ｂ）はＬＰ
Ｅ法により形成されたＡｌＸＧａ、□へ、結晶のＤＨ構
造における実測値を示すものである。
半導体結晶の典型的な相異の 例として、ＡｌＸＧａ、
ＸＡｇ結晶について説明する。第３図（ａ）、（ｂ）は
へＩＸＧ、、、、Ａ、結晶のダブル・ヘテロ（以下、単
ＤＨと略記する）構造における結晶組成比Ｘの変化状態
の実測値を示したものであや。即ち、第３図（ａ）はＭ
ＯＣＶＤ法により形成されたＡｌＸＧａ、、八、結晶の
ＤＨ構造における実測値であって、第３図（ｂ）はＬＰ
Ｅ法により形成されたＡｌＸＧａ、□へ、結晶のＤＨ構
造における実測値を示すものである。
図において、（Ｉ）は結晶組成比Ｘが０．５の場合のＡ
ｌＸＧａｌ−ＸＡｓ結晶の第１層、（ＩＩ ）は結晶組
成比Ｘが０．１の場合のＡｌＸＧａ、ＸＡ、結晶の第２
層、また（ＩＩＩ）は結晶組成比Ｘが０．５の場合のＡ
ＩＸＧ、、、ＸＡ、結晶の第３層であって、それぞれの
実測値を示すものである。さらに、（ＩＶ）はＡｌｘＧ
ａ１−ｘＡｓ結晶のへテロ接合界面の遷移領域を示し、
その結晶組成比Ｘが入れ換る遷移領域を示すものである
。
ｌＸＧａｌ−ＸＡｓ結晶の第１層、（ＩＩ ）は結晶組
成比Ｘが０．１の場合のＡｌＸＧａ、ＸＡ、結晶の第２
層、また（ＩＩＩ）は結晶組成比Ｘが０．５の場合のＡ
ＩＸＧ、、、ＸＡ、結晶の第３層であって、それぞれの
実測値を示すものである。さらに、（ＩＶ）はＡｌｘＧ
ａ１−ｘＡｓ結晶のへテロ接合界面の遷移領域を示し、
その結晶組成比Ｘが入れ換る遷移領域を示すものである
。
第３図（ａ）と第３図（ｂ）を対比すると、ＭＯＣＶＤ
法により形成されたＡｌＸＧａ、ＸＡｓ結晶は、各層に
おける結晶組成の均一性とへテロ接合界面における急峻
性が、ＬＰＥ法により形成されたＡｌＸＧａ１−、Ａｓ
結晶より優れていることがわかる。
法により形成されたＡｌＸＧａ、ＸＡｓ結晶は、各層に
おける結晶組成の均一性とへテロ接合界面における急峻
性が、ＬＰＥ法により形成されたＡｌＸＧａ１−、Ａｓ
結晶より優れていることがわかる。
ＬＰＥ法により形成されたＡＩＸＧ、、ＸＡ、結晶は、
結晶成長の条件により差異が生ずるが、一般に数百λ程
度の広い遷移領域が観測されている。これに対し、ＭＯ
ＣＶＤ法またはＭＢＥ法により、適正な条件下で形成さ
れたＡｌＸＧａ、ＸＡ３結晶は、ヘテロ接合界面の乱れ
が数十子層程度以下の領域まで適正に制御されることが
可能である。即ち、ＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法は、結
晶成長層の膜厚の制御性に特に優れていて、各結晶層の
厚さが数十原子層程度の超格子構造の形成に活用される
。
結晶成長の条件により差異が生ずるが、一般に数百λ程
度の広い遷移領域が観測されている。これに対し、ＭＯ
ＣＶＤ法またはＭＢＥ法により、適正な条件下で形成さ
れたＡｌＸＧａ、ＸＡ３結晶は、ヘテロ接合界面の乱れ
が数十子層程度以下の領域まで適正に制御されることが
可能である。即ち、ＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法は、結
晶成長層の膜厚の制御性に特に優れていて、各結晶層の
厚さが数十原子層程度の超格子構造の形成に活用される
。
しかしながら、上記のような従来の化合物半導体基板上
に形成されるＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法による結晶は
、用いる基板表面の性状に極めて敏感であるばかりか、
基板表面に付着した塵または基板表面の化学的な汚染な
どに対しても影響を受は易く、エピタキシャル結晶成長
層に、ピンホールまたは異常な結晶の成長などが発生す
る問題があった。また、基板表面の処理が不適切であっ
て、基板表面の結晶の性状が悪い場合は、その基板上に
形成させる結晶成長層の性状が低下することもあり、基
板−Ｆにエピタキシャル結晶成長を多量生産する場合、
特に、その品質の安定性に欠ける問題があった。
に形成されるＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法による結晶は
、用いる基板表面の性状に極めて敏感であるばかりか、
基板表面に付着した塵または基板表面の化学的な汚染な
どに対しても影響を受は易く、エピタキシャル結晶成長
層に、ピンホールまたは異常な結晶の成長などが発生す
る問題があった。また、基板表面の処理が不適切であっ
て、基板表面の結晶の性状が悪い場合は、その基板上に
形成させる結晶成長層の性状が低下することもあり、基
板−Ｆにエピタキシャル結晶成長を多量生産する場合、
特に、その品質の安定性に欠ける問題があった。
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、化合物半導体の基板表面の性状の影響を抑制して
、ＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法の特性を最大限に活用し
、品質の安定した高品位のエピタキシャル結晶成長を基
板上に形成させることができる半導体結晶成長法を得る
ことを目的とするものである。
ので、化合物半導体の基板表面の性状の影響を抑制して
、ＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法の特性を最大限に活用し
、品質の安定した高品位のエピタキシャル結晶成長を基
板上に形成させることができる半導体結晶成長法を得る
ことを目的とするものである。
この発明に係る半導体結晶成長法は、化合物半導体の基
板表面に、予め、ＬＰＥ法により、膜厚が略０．０５μ
ｍ以上の化合物半導体の結晶層を形成しておき、この結
晶層の表面に、気相成長法により、化合物半導体の結晶
を成長させる方法としたものである。
板表面に、予め、ＬＰＥ法により、膜厚が略０．０５μ
ｍ以上の化合物半導体の結晶層を形成しておき、この結
晶層の表面に、気相成長法により、化合物半導体の結晶
を成長させる方法としたものである。
この発明における半導体結晶成長法は、化合物半導体の
基板表面が劣化していても、ｆめ、ＬＰＥ法により、化
合物半導体の結晶層を形成して、劣化した基板表面を正
常な結晶面に回復させるので、その基板−トに、気相成
長法により、高品位の安定した結晶層を形成させること
ができる。
基板表面が劣化していても、ｆめ、ＬＰＥ法により、化
合物半導体の結晶層を形成して、劣化した基板表面を正
常な結晶面に回復させるので、その基板−トに、気相成
長法により、高品位の安定した結晶層を形成させること
ができる。
半導体素子の結晶成長に用いられる基板は、結晶成長さ
せたインゴット状の母体から、薄板状に切断した後、研
磨とエツチングなどの処理により、鏡面状に加工された
ものが用いられている。
せたインゴット状の母体から、薄板状に切断した後、研
磨とエツチングなどの処理により、鏡面状に加工された
ものが用いられている。
こわらの基板は、結晶方位と結晶欠陥などの厳しい管理
のもとで生産され、高品位で安定性のあるものが提供さ
れている。しかし、特に化合物半導体では、特にその結
晶表面の性状が、表面処理の方法によって影響を受は易
く、基板表面の結晶性に問題を生ずることがあるが、Ｌ
ＰＥ法により、適正な条件ｔ−で結晶を成長させた場合
は、極めて品質の良い安定した結晶が得られる。ＭＯＣ
ＶＤ法またはＭＢＥ法と異なって、ＬＰＥ法によると、
用いる基板の表面の性状に比較的影響を受けることが少
なく、基板表面が、ある程度、その結晶が劣化していて
も、一定膜厚以上の結晶をＬＰＥ法により成長させた場
合は、その基板表面の結晶の性状が正常に回復されて、
極めて良好な結晶層が実現さねていることが確認されて
いる。
のもとで生産され、高品位で安定性のあるものが提供さ
れている。しかし、特に化合物半導体では、特にその結
晶表面の性状が、表面処理の方法によって影響を受は易
く、基板表面の結晶性に問題を生ずることがあるが、Ｌ
ＰＥ法により、適正な条件ｔ−で結晶を成長させた場合
は、極めて品質の良い安定した結晶が得られる。ＭＯＣ
ＶＤ法またはＭＢＥ法と異なって、ＬＰＥ法によると、
用いる基板の表面の性状に比較的影響を受けることが少
なく、基板表面が、ある程度、その結晶が劣化していて
も、一定膜厚以上の結晶をＬＰＥ法により成長させた場
合は、その基板表面の結晶の性状が正常に回復されて、
極めて良好な結晶層が実現さねていることが確認されて
いる。
このＬＰＥ法による効果を活用することにより、基板表
面に、一層安定したエピタキシャル結晶成長をＭＯＣＶ
Ｄ法またはＭＢＥ法によって、実現することか可能であ
る。
面に、一層安定したエピタキシャル結晶成長をＭＯＣＶ
Ｄ法またはＭＢＥ法によって、実現することか可能であ
る。
次に、この発明の−・実施例を結晶成長層の評価例を参
照して説明する。
照して説明する。
第１図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は転位による多くのエッ
チ・ピットの欠陥か存在するＰ型ＧａＡｓ、基板につい
てのラマン・スペクトルを示す図であり、第１図（ａ）
がＬＰＥ法により、欠陥の存在する基板上に膜Ｊ７約１
μｍの結晶を成長させたＰ型Ｇ、Ａｓ結晶について示し
、また、第１図（ｂ）がＭＯＣＶＤ法により、欠陥の存
在する基板上に１膜厚約１μｍの結晶を成長させたＰ型
しＡｓ結晶について示すものである。第１図（Ｃ）は欠
陥の存在するＰ型しＡ、、基板表面のラマン・スペクト
ルを示したものである。
チ・ピットの欠陥か存在するＰ型ＧａＡｓ、基板につい
てのラマン・スペクトルを示す図であり、第１図（ａ）
がＬＰＥ法により、欠陥の存在する基板上に膜Ｊ７約１
μｍの結晶を成長させたＰ型Ｇ、Ａｓ結晶について示し
、また、第１図（ｂ）がＭＯＣＶＤ法により、欠陥の存
在する基板上に１膜厚約１μｍの結晶を成長させたＰ型
しＡｓ結晶について示すものである。第１図（Ｃ）は欠
陥の存在するＰ型しＡ、、基板表面のラマン・スペクト
ルを示したものである。
第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は正常なＰ型Ｇ、Ａｓ基
板についてのラマン・スペクトルを示す図であって、第
２図（ａ）がＩ−Ｐ Ｅ法により、正常な基板表面に膜
厚約１μｍの結晶を成長させたＰ型ＧａＡｓ結晶につい
て示し、また、第２図（ｂ）がＭＯＣＶＤ法により、正
常な基板表面に膜厚約１μｍの結晶を成長させたＰ型Ｇ
、、Ａ、結晶について示すものである。第２図（Ｃ）は
正常なＰ型ＧａＡｓ。
板についてのラマン・スペクトルを示す図であって、第
２図（ａ）がＩ−Ｐ Ｅ法により、正常な基板表面に膜
厚約１μｍの結晶を成長させたＰ型ＧａＡｓ結晶につい
て示し、また、第２図（ｂ）がＭＯＣＶＤ法により、正
常な基板表面に膜厚約１μｍの結晶を成長させたＰ型Ｇ
、、Ａ、結晶について示すものである。第２図（Ｃ）は
正常なＰ型ＧａＡｓ。
基板表面のラマン・スペクトルを示したものである。
」二足のラマン・スペクトルは、（００１）しＡ３結晶
面に対して、垂直に八、＋−レーザの４８８０人線を照
射した場合の後方散乱の強度を測定したもので、正常な
（００１）Ｇａ八、結晶面では、ラマン・シフト量２９
２ ｃｍ−’の位置に、Ｇ、Ａ、、結晶のフォノン線が
観察される。
面に対して、垂直に八、＋−レーザの４８８０人線を照
射した場合の後方散乱の強度を測定したもので、正常な
（００１）Ｇａ八、結晶面では、ラマン・シフト量２９
２ ｃｍ−’の位置に、Ｇ、Ａ、、結晶のフォノン線が
観察される。
第１図（ａ）と第２図（ａ）に示されるようにＬＰＥ法
により、基板表面に形成されたＧａΔ８結晶の成長層は
、基板表面の性状の良否に拘らず正常なし八、結晶のフ
ォノン線が観察されるのに対し、ＭＯＣＶＤ法により形
成されたしＡ３結晶の成長層は、第１図（ｂ）と第２図
（ｂ）に示されるように、その基板表面の性状に大きく
影響され、基板表面にエッチ・ビットなどの欠陥がある
と、その悪影響を受けることが示されている。
により、基板表面に形成されたＧａΔ８結晶の成長層は
、基板表面の性状の良否に拘らず正常なし八、結晶のフ
ォノン線が観察されるのに対し、ＭＯＣＶＤ法により形
成されたしＡ３結晶の成長層は、第１図（ｂ）と第２図
（ｂ）に示されるように、その基板表面の性状に大きく
影響され、基板表面にエッチ・ビットなどの欠陥がある
と、その悪影響を受けることが示されている。
なお、上記実施例では化合物半導体がＧａＡｓ結晶の場
合について説明したが、１ｏ１）結晶についても同様で
あって、ＩｏＰ基板−トに、ＬＰＥ法により、予め、■
ｎＰの結晶層を形成し、欠陥のある■ｎＰ基板表面を正
常に回復させて、その正常になったＪ ｏｌ）基板］−
にＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法などにより高品位で安定
した結晶層を成長させることができる。
合について説明したが、１ｏ１）結晶についても同様で
あって、ＩｏＰ基板−トに、ＬＰＥ法により、予め、■
ｎＰの結晶層を形成し、欠陥のある■ｎＰ基板表面を正
常に回復させて、その正常になったＪ ｏｌ）基板］−
にＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法などにより高品位で安定
した結晶層を成長させることができる。
この発明は以上説明したように、化合物゛ｒ−導体の基
板上に、予め、ＬＰＥ法により、化合物半導体の結晶層
を形成して、基板表面の劣化した結晶面を正常な結晶面
に回復させるので、この正常に回復した結晶面にＭＯＣ
ＶＤ法またはＭＢＥ法により、高品位でかつ安定した結
晶を成長させることができる。
板上に、予め、ＬＰＥ法により、化合物半導体の結晶層
を形成して、基板表面の劣化した結晶面を正常な結晶面
に回復させるので、この正常に回復した結晶面にＭＯＣ
ＶＤ法またはＭＢＥ法により、高品位でかつ安定した結
晶を成長させることができる。
第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び第２図（ａ）、（ｂ
）、（ｃ）はＧ、Ａ、基板についてのラマン・スペクト
ルの実測値を示す図、第３図（ａ）、（ｂ）はへ］ＸＧ
、、□Ａ、結晶のＤＨ構造における結晶組成の実測値を
示す図である。
）、（ｃ）はＧ、Ａ、基板についてのラマン・スペクト
ルの実測値を示す図、第３図（ａ）、（ｂ）はへ］ＸＧ
、、□Ａ、結晶のＤＨ構造における結晶組成の実測値を
示す図である。
Claims (3)
- （１）化合物半導体の基板の表面に、有機金属気相成長
法及び分子線エピタキシー法などの気相成長法により、
化合物半導体の結晶を成長させる方法において、化合物
半導体の基板の表面に、予め、液相成長法により、膜厚
が略０．０５μｍ以上の化合物半導体の結晶層を形成し
ておき、この結晶層の表面に、気相成長法により、化合
物半導体の結晶を成長させることを特徴とする半導体結
晶成長法。 - （２）上記化合物半導体は、ＧａＡｓ結晶であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体結晶成長
法。 - （３）上記化合物半導体は、ＩｎＰ結晶であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体結晶成長法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270487A JPS63266812A (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | 半導体結晶成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270487A JPS63266812A (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | 半導体結晶成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63266812A true JPS63266812A (ja) | 1988-11-02 |
Family
ID=14334654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10270487A Pending JPS63266812A (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | 半導体結晶成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63266812A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016009660A1 (ja) * | 2014-07-17 | 2016-01-21 | 住友電気工業株式会社 | ＧａＡｓ結晶 |
-
1987
- 1987-04-23 JP JP10270487A patent/JPS63266812A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016009660A1 (ja) * | 2014-07-17 | 2016-01-21 | 住友電気工業株式会社 | ＧａＡｓ結晶 |
| CN106536795A (zh) * | 2014-07-17 | 2017-03-22 | 住友电气工业株式会社 | GaAs晶体 |
| JPWO2016009660A1 (ja) * | 2014-07-17 | 2017-04-27 | 住友電気工業株式会社 | ＧａＡｓ結晶 |
| US10301744B2 (en) | 2014-07-17 | 2019-05-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | GaAs crystal |
| US10829867B2 (en) | 2014-07-17 | 2020-11-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | GaAs crystal |
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