JPS63281420A - 化合物半導体基板の製造方法 - Google Patents
化合物半導体基板の製造方法Info
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- JPS63281420A JPS63281420A JP11661287A JP11661287A JPS63281420A JP S63281420 A JPS63281420 A JP S63281420A JP 11661287 A JP11661287 A JP 11661287A JP 11661287 A JP11661287 A JP 11661287A JP S63281420 A JPS63281420 A JP S63281420A
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は化合物半導体基板の製造方法に関し、更に詳し
くは単結晶基板上にそれとは異なる格子定数を有する化
合物半導体の単結晶層を形成する結晶成長、いわゆるヘ
テロエピタキシーを用いた化合物半導体基板の形成に関
するものである。
くは単結晶基板上にそれとは異なる格子定数を有する化
合物半導体の単結晶層を形成する結晶成長、いわゆるヘ
テロエピタキシーを用いた化合物半導体基板の形成に関
するものである。
（ロ）従来の技術
近年、ヘテロエピタキシーを用いることにより単結晶基
板上に化合物半導体単結晶を成長させる研究か活発に行
われている。
板上に化合物半導体単結晶を成長させる研究か活発に行
われている。
すなわち、単結晶Ｓｉ基板上に非晶質のＧａＡｓあるい
はＩｎＰ等の化合物半導体を結晶成長させ、単結晶のＧ
ａＡｓあるいはＩｎＰ基板を形成するものである。
はＩｎＰ等の化合物半導体を結晶成長させ、単結晶のＧ
ａＡｓあるいはＩｎＰ基板を形成するものである。
第２図は、Ｓｉ基板上にＧａＡｓを成長させる従来のへ
テロエピタキシー法を示す。
テロエピタキシー法を示す。
第２図において、単結晶Ｓｉ基板ｌ〔第２図（ａ）参照
〕」二に気相成長により薄い非晶質のＧａＡｓ層９を形
成する〔第２図（ｂ）参照〕。次に、第２図（ｃ）に示
すように、気相成長によりＧａＡｓが結晶化する基板温
度にてＧａＡｓ単結晶層１３を形成する。この際、非晶
質のＧａＡｓ層９は、初期成長過程において部分的に結
晶化し、ＳｉとＧａＡｓとの格子定数差や熱膨張率差に
よる歪みによる欠陥を含む部分１０とほとんど欠陥を含
まない単結晶部分１１とに分離し、初期成長層１２を形
成するとともに、単結晶部分１１は格子定数差や熱膨張
率差による歪みが欠陥を含む部分ｌＯを形成することに
より緩和されてほとんど欠陥を含まないものとなる。こ
れ以後、初期成長層１２における欠陥をほとんど含まな
い単結晶部分１１を種結晶にしてＧａＡｓが気相エピタ
キシャル成長し、その結果、欠陥をほとんど含まないＧ
ａＡｓ単結晶層１３が形成される。
〕」二に気相成長により薄い非晶質のＧａＡｓ層９を形
成する〔第２図（ｂ）参照〕。次に、第２図（ｃ）に示
すように、気相成長によりＧａＡｓが結晶化する基板温
度にてＧａＡｓ単結晶層１３を形成する。この際、非晶
質のＧａＡｓ層９は、初期成長過程において部分的に結
晶化し、ＳｉとＧａＡｓとの格子定数差や熱膨張率差に
よる歪みによる欠陥を含む部分１０とほとんど欠陥を含
まない単結晶部分１１とに分離し、初期成長層１２を形
成するとともに、単結晶部分１１は格子定数差や熱膨張
率差による歪みが欠陥を含む部分ｌＯを形成することに
より緩和されてほとんど欠陥を含まないものとなる。こ
れ以後、初期成長層１２における欠陥をほとんど含まな
い単結晶部分１１を種結晶にしてＧａＡｓが気相エピタ
キシャル成長し、その結果、欠陥をほとんど含まないＧ
ａＡｓ単結晶層１３が形成される。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
しかるに、上記のような方法では、非晶質のＧａＡｓ層
９が結晶化する際、このＧａＡｓ層の結晶化速度は比較
的遅いために初期成長層１２に形成された単結晶部分１
１では結晶化が不十分となり、これによりその後にこの
単結晶部分１１を種結晶として気相成長した単結晶のＧ
ａＡｓ層１３には微細な欠陥が導入されて、結晶性の不
良を招くことになる。従ってこの単結晶のＧａＡｓ層を
基板として、ＭＩ Ｓ ＦＥＴ、ＭＥＳ ＦＥＴな
どのデバイスを作成しても、微細な欠陥による特性劣化
、例えば、転位などが存在するためしきい値のバラツキ
が生じるという問題点があった。
９が結晶化する際、このＧａＡｓ層の結晶化速度は比較
的遅いために初期成長層１２に形成された単結晶部分１
１では結晶化が不十分となり、これによりその後にこの
単結晶部分１１を種結晶として気相成長した単結晶のＧ
ａＡｓ層１３には微細な欠陥が導入されて、結晶性の不
良を招くことになる。従ってこの単結晶のＧａＡｓ層を
基板として、ＭＩ Ｓ ＦＥＴ、ＭＥＳ ＦＥＴな
どのデバイスを作成しても、微細な欠陥による特性劣化
、例えば、転位などが存在するためしきい値のバラツキ
が生じるという問題点があった。
本発明は、結晶性の良好な化合物半導体基板を形成でき
る化合物半導体基板の製造方法を提供ずることを目的の
−っとするものである。
る化合物半導体基板の製造方法を提供ずることを目的の
−っとするものである。
（ニ）問題点を解決するための手段及び作用本発明は、
単結晶基板」−にこの基板の表面をエネルギービームに
て部分的に非晶質化して、例えばスポット状あるいは線
状に微細非晶質部分を分散形成し、更に、この単結晶基
板」−に化合物半導体をヘテロエピタキシャル成長させ
て−１−記化合物半導体の単結晶基板を形成することよ
りなる化合物半導体基板の製造方法である。
単結晶基板」−にこの基板の表面をエネルギービームに
て部分的に非晶質化して、例えばスポット状あるいは線
状に微細非晶質部分を分散形成し、更に、この単結晶基
板」−に化合物半導体をヘテロエピタキシャル成長させ
て−１−記化合物半導体の単結晶基板を形成することよ
りなる化合物半導体基板の製造方法である。
すなわち、本発明は、単結晶基板−にに化合物半導体を
ヘテロエピタキシャル成長さＵる前に、あらかじめ」―
記載板の表面をエネルギービームにて部分的に非晶質化
して微細非晶質部分を、例えばスポット状あるいは線状
に分散形成するようにしたので、結晶化に十分な基板温
度により初期成長した化合物半導体のうち種結晶となる
化合物半導体単結晶部分を、格子定数差による歪みを微
細非晶質部分」二に成長された化合物半導体部分にて緩
和して、結晶化が不十分なことに起因ずろ微細な欠陥の
ないものに形成でき、この結果、以後の化合物半導体の
エピタキシャル成長が進行することにより、結晶性の良
好な欠陥を含まない化合物半導体単結晶を形成できる。
ヘテロエピタキシャル成長さＵる前に、あらかじめ」―
記載板の表面をエネルギービームにて部分的に非晶質化
して微細非晶質部分を、例えばスポット状あるいは線状
に分散形成するようにしたので、結晶化に十分な基板温
度により初期成長した化合物半導体のうち種結晶となる
化合物半導体単結晶部分を、格子定数差による歪みを微
細非晶質部分」二に成長された化合物半導体部分にて緩
和して、結晶化が不十分なことに起因ずろ微細な欠陥の
ないものに形成でき、この結果、以後の化合物半導体の
エピタキシャル成長が進行することにより、結晶性の良
好な欠陥を含まない化合物半導体単結晶を形成できる。
この発明によれば、化合物半導体と単結晶基板の組合
せはＧａＡｓ−９ｉの他にＩ ｎＰ −Ｓ ｉも可能で
、である。
せはＧａＡｓ−９ｉの他にＩ ｎＰ −Ｓ ｉも可能で
、である。
本発明では、単結晶基板の表面をスポット状に非晶質化
する際に、ＳｉとＧａＡｓては格子定数が略３９％（格
子定数差の単結晶基板の格子定数に対する割合）異なり
、ＩｎＰではそれが略８．１％異なることに注目して、
例えば３．９％なら、Ｓｉ基板の表面全体の３．９％を
エネルギービームにて部分的に非晶質化して微細非晶質
部分を分散形成し、その後Ｓｉ基板上にＧａＡｓをヘテ
ロエピタキシャル成長させたものである。
する際に、ＳｉとＧａＡｓては格子定数が略３９％（格
子定数差の単結晶基板の格子定数に対する割合）異なり
、ＩｎＰではそれが略８．１％異なることに注目して、
例えば３．９％なら、Ｓｉ基板の表面全体の３．９％を
エネルギービームにて部分的に非晶質化して微細非晶質
部分を分散形成し、その後Ｓｉ基板上にＧａＡｓをヘテ
ロエピタキシャル成長させたものである。
そして、ＧａＡｓが結晶化する基板温度は、６００℃〜
８００℃か好ましく、７００℃がより好ましい。
８００℃か好ましく、７００℃がより好ましい。
ＩｎＰでは６００°Ｃが好ましい。
さらに、本発明における比較的遠した半導体の組合せと
して、Ｓｉ（単結晶基板）」−に以下の化合物半導体を
エピタキシャル成長させることも可能である。
して、Ｓｉ（単結晶基板）」−に以下の化合物半導体を
エピタキシャル成長させることも可能である。
ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＡＩＮ、ＡＬＰ、ＡｌＡｓ。
ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＡ
ｓ。
ｓ。
Ｉ ｎ Ｓ ｂ 、 Ａ ｌ ｘ Ｇ ａ ＋ −ｘ
Ａ ｓ 、Δ１ｘＧａ＋−ｘＰ＋Ｇ ａＡｓ＋−ｘＰ
Ｘ、 Ｉ ｎ＋−ｘＧ ａｘＡｓｙＰ’＋−ｙ等。
Ａ ｓ 、Δ１ｘＧａ＋−ｘＰ＋Ｇ ａＡｓ＋−ｘＰ
Ｘ、 Ｉ ｎ＋−ｘＧ ａｘＡｓｙＰ’＋−ｙ等。
なお、本発明は気相エピタキシーに限定されるもので、
はなく、液相又は分子線エピタキシーによっても実施可
能である。
はなく、液相又は分子線エピタキシーによっても実施可
能である。
（ホ）実施例
以下図面を参照しながら本発明の一実施例を詳述する。
なお、これによって本発明が限定されるものではない。
第１図において、単結晶Ｓｉ基板（以下、基板と称す）
上にＧａＡｓの化合物半導体基板を結晶成長させるには
、先ず、第１図（ａ）に示すように、基板Ｉを形成した
後、第１図（ｂ）に示すように、エネルギービームとし
てＳｌ゛の集束イオンビーム２を用いて基板ｌの一部分
を図示六方向に順次非晶質化して、スポット状あるいは
線状に微細非晶質部分３を基板１の表面全体に均一に分
散形成する。この非晶質化は、以後のＧａＡｓのへテロ
エピタキシーにおける歪みを緩和できる」；う微細なも
のである。すなわち、ＳｉとＧａＡｓＦは格子定数が略
３．９％異なるものであり、基板１の表面全体の３．９
％を部分的に非晶質化し、また、微細非晶質部分３間の
ピソヂをＳｌ゛ヒーム２の最小ビーム径により決定した
ものである。この際、単結晶部分４がそれぞれ微細非晶
質部分３の間に形成される。
上にＧａＡｓの化合物半導体基板を結晶成長させるには
、先ず、第１図（ａ）に示すように、基板Ｉを形成した
後、第１図（ｂ）に示すように、エネルギービームとし
てＳｌ゛の集束イオンビーム２を用いて基板ｌの一部分
を図示六方向に順次非晶質化して、スポット状あるいは
線状に微細非晶質部分３を基板１の表面全体に均一に分
散形成する。この非晶質化は、以後のＧａＡｓのへテロ
エピタキシーにおける歪みを緩和できる」；う微細なも
のである。すなわち、ＳｉとＧａＡｓＦは格子定数が略
３．９％異なるものであり、基板１の表面全体の３．９
％を部分的に非晶質化し、また、微細非晶質部分３間の
ピソヂをＳｌ゛ヒーム２の最小ビーム径により決定した
ものである。この際、単結晶部分４がそれぞれ微細非晶
質部分３の間に形成される。
次に、第１図（ｃ）に示すように、上記微細非晶質部分
３と単結晶部分４を持つ基板表面にＧａＡｓを結晶化さ
せる訳であるが、このＧａＡｓが結晶化する基板温度（
７００℃）にて気相成長法によりエピタキシャル成長さ
せて単結晶のＧａＡｓを形成する。すなイっち、このエ
ピタキシャル成長初期において、微細非晶質部分３上で
はＧａＡｓは非晶質あるいは多結晶成長し、非晶質ある
いは多結晶成長部分５が形成され、一方、単結晶部分４
」二ではＧａＡｓは単結晶成長し、単結晶成長部分６が
形成される。
３と単結晶部分４を持つ基板表面にＧａＡｓを結晶化さ
せる訳であるが、このＧａＡｓが結晶化する基板温度（
７００℃）にて気相成長法によりエピタキシャル成長さ
せて単結晶のＧａＡｓを形成する。すなイっち、このエ
ピタキシャル成長初期において、微細非晶質部分３上で
はＧａＡｓは非晶質あるいは多結晶成長し、非晶質ある
いは多結晶成長部分５が形成され、一方、単結晶部分４
」二ではＧａＡｓは単結晶成長し、単結晶成長部分６が
形成される。
この成長過程では、格子定数差及び熱膨張率差による歪
みが非晶質あるいは多結晶成長部分５で緩和され、単結
晶成長部分６には欠陥が入らない。
みが非晶質あるいは多結晶成長部分５で緩和され、単結
晶成長部分６には欠陥が入らない。
このようにして初期成長層７が形成される。
これ以後、欠陥のない単結晶成長部分６を種結晶として
単結晶成長が進行し、欠陥のないＧａＡｓ単結晶層８が
形成される。
単結晶成長が進行し、欠陥のないＧａＡｓ単結晶層８が
形成される。
このように本実施例では、初期成長以後の成長において
、種結晶となる初期成長層７における欠陥のない単結晶
成長部分６は、結晶化に十分な基板温度で単結晶基板か
らのエピタキシャル成長により成長した単結晶であるの
で、従来法のように、単結晶部分６を種結晶として形成
されたＧａＡｓ単結晶層８には従来法におけるような初
期成長層において形成された種結晶の結晶化が不十分な
ことに起因する微細な欠陥は導入されないものであり、
これにより結晶性の良好な欠陥を含まないＧａＡｓ基板
を得ることがてきる。
、種結晶となる初期成長層７における欠陥のない単結晶
成長部分６は、結晶化に十分な基板温度で単結晶基板か
らのエピタキシャル成長により成長した単結晶であるの
で、従来法のように、単結晶部分６を種結晶として形成
されたＧａＡｓ単結晶層８には従来法におけるような初
期成長層において形成された種結晶の結晶化が不十分な
ことに起因する微細な欠陥は導入されないものであり、
これにより結晶性の良好な欠陥を含まないＧａＡｓ基板
を得ることがてきる。
（へ）発明の効果
以」二のように本発明によれば、単結晶基板上に化合物
半導体をヘテロエピタキソヤル成長させる前に、あらか
じめ上記基板の表面をエネルギービームにて部分的に非
晶質化して微細非晶質部分を、例えばスポット状あるい
は線状に分散形成するようにしたので、結晶化に十分な
基板温度により初期成長した化合物半導体のうち種結晶
となる化合物半導体単結晶部分を、格子定数差による歪
みを微細非晶質部分上に成長された化合物半導体部分に
て緩和して結晶化が不十分なことに起因する微細な欠陥
のないものに形成でき、この結果、以後の化合物半導体
のエピタキシャル成長が進行することにより、結晶性の
良好な欠陥を含まない化合物半導体単結晶を形成できる
ものであり、該単結晶基板の特性を向上できるとともに
、従来法よりも材料を堆積する工程を減少でき、さらに
は、エネルギービームを用いていることから、基板にパ
ターンを微細形成できる利点を有するものである。
半導体をヘテロエピタキソヤル成長させる前に、あらか
じめ上記基板の表面をエネルギービームにて部分的に非
晶質化して微細非晶質部分を、例えばスポット状あるい
は線状に分散形成するようにしたので、結晶化に十分な
基板温度により初期成長した化合物半導体のうち種結晶
となる化合物半導体単結晶部分を、格子定数差による歪
みを微細非晶質部分上に成長された化合物半導体部分に
て緩和して結晶化が不十分なことに起因する微細な欠陥
のないものに形成でき、この結果、以後の化合物半導体
のエピタキシャル成長が進行することにより、結晶性の
良好な欠陥を含まない化合物半導体単結晶を形成できる
ものであり、該単結晶基板の特性を向上できるとともに
、従来法よりも材料を堆積する工程を減少でき、さらに
は、エネルギービームを用いていることから、基板にパ
ターンを微細形成できる利点を有するものである。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例を示す工程説
明図、第２図（ａ）〜（ｃ）は従来例を示す工程説明図
である。 ■ ・ 単結晶Ｓｉ基板、 ２− Ｓ ｉ”の集束イオンビーム、 ３・・ Ｓｌの微細非晶質部分、 ４・・・Ｓｌの（１１結晶部分、 ５・・・・・ＧａＡｓの非晶質あるいは多結晶成長部分
、６ ・種結晶となる単結晶成長部分、 ７・・・・ＧａＡｓの初期成長層、 ８・・ＧａＡｓの単結晶層。 （ｂ） （Ｃ）
明図、第２図（ａ）〜（ｃ）は従来例を示す工程説明図
である。 ■ ・ 単結晶Ｓｉ基板、 ２− Ｓ ｉ”の集束イオンビーム、 ３・・ Ｓｌの微細非晶質部分、 ４・・・Ｓｌの（１１結晶部分、 ５・・・・・ＧａＡｓの非晶質あるいは多結晶成長部分
、６ ・種結晶となる単結晶成長部分、 ７・・・・ＧａＡｓの初期成長層、 ８・・ＧａＡｓの単結晶層。 （ｂ） （Ｃ）
Claims (1)
- １、単結晶基板上にこの基板の表面をエネルギービーム
にて部分的に非晶質化して微細非晶質部分を分散形成し
、更に、この単結晶基板上に化合物半導体をヘテロエピ
タキシャル成長させて上記化合物半導体の単結晶基板を
形成することよりなる化合物半導体基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11661287A JPS63281420A (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 化合物半導体基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11661287A JPS63281420A (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 化合物半導体基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281420A true JPS63281420A (ja) | 1988-11-17 |
Family
ID=14691485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11661287A Pending JPS63281420A (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 化合物半導体基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63281420A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5310696A (en) * | 1989-06-16 | 1994-05-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Chemical method for the modification of a substrate surface to accomplish heteroepitaxial crystal growth |
| JP2007036210A (ja) * | 2005-06-15 | 2007-02-08 | Internatl Rectifier Corp | Ｉｉｉ族窒化物半導体デバイスの製造 |
-
1987
- 1987-05-13 JP JP11661287A patent/JPS63281420A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5310696A (en) * | 1989-06-16 | 1994-05-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Chemical method for the modification of a substrate surface to accomplish heteroepitaxial crystal growth |
| JP2007036210A (ja) * | 2005-06-15 | 2007-02-08 | Internatl Rectifier Corp | Ｉｉｉ族窒化物半導体デバイスの製造 |
| US8168000B2 (en) | 2005-06-15 | 2012-05-01 | International Rectifier Corporation | III-nitride semiconductor device fabrication |
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