JPH04106916A - ＧａＡｓ層の形成方法 - Google Patents
ＧａＡｓ層の形成方法Info
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- JPH04106916A JPH04106916A JP22494190A JP22494190A JPH04106916A JP H04106916 A JPH04106916 A JP H04106916A JP 22494190 A JP22494190 A JP 22494190A JP 22494190 A JP22494190 A JP 22494190A JP H04106916 A JPH04106916 A JP H04106916A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、Ｓｉ（シリコン）基板上にＧａＡｓ（ガリ
ウム砒素）層を形成する方法に間する。
ウム砒素）層を形成する方法に間する。
（従来の技術）
従来より、Ｓｉ基板上にＧａＡｓ１ｌｔ成長させる研究
および開発が行われてきでいる。従来の成長技術によれ
ば、通常は、５００〜６００°Ｃ程度以上の適当な成膜
温度で５１基板上にＧａＡｓを成膜した後、室温へ徐冷
を行っている。
および開発が行われてきでいる。従来の成長技術によれ
ば、通常は、５００〜６００°Ｃ程度以上の適当な成膜
温度で５１基板上にＧａＡｓを成膜した後、室温へ徐冷
を行っている。
このような５１基板上に成長させたＧａＡｓ層中の応力
についての研究結果か、文献 「Ｊａｐａｎｅｓｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ、Ｖｏｌ、’２７．Ｎｏ。
についての研究結果か、文献 「Ｊａｐａｎｅｓｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ、Ｖｏｌ、’２７．Ｎｏ。
１０、（１９８８）、ｐ、Ｌ１８（５−Ｌ１Ｓｉ８」に
報告されている。この文献によれば、ｔＺ’ｒＧ ａ
Ａ ｓ成長層の室温での応力は、３５０°Ｃ前後の温度
と室温との間でのＧａＡｓとＳｉとの熱膨張差で決るた
め、ＧａＡｓの成長温度には関係か無く、また、アニー
ルによって変わらないこと、および、 ■成膜後の室温への冷却過程で、３５０℃以上では熱膨
張差により生する成長層内の応力を緩和するために転位
（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）か広か囲にわたり動いたり
新たに発生することか報告されている。
報告されている。この文献によれば、ｔＺ’ｒＧ ａ
Ａ ｓ成長層の室温での応力は、３５０°Ｃ前後の温度
と室温との間でのＧａＡｓとＳｉとの熱膨張差で決るた
め、ＧａＡｓの成長温度には関係か無く、また、アニー
ルによって変わらないこと、および、 ■成膜後の室温への冷却過程で、３５０℃以上では熱膨
張差により生する成長層内の応力を緩和するために転位
（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）か広か囲にわたり動いたり
新たに発生することか報告されている。
（発明か解決しようとする課題）
従って、従来の、Ｓｉ基板上へのＧａＡｓ層の成長技術
では、ＧａＡｓ成長層を３５０°Ｃ以上の成長温度から
室温への冷却過程を回避出来ないのて、上述したように
、応力を緩和するために発生した転位の低減を図ること
力）困難である。
では、ＧａＡｓ成長層を３５０°Ｃ以上の成長温度から
室温への冷却過程を回避出来ないのて、上述したように
、応力を緩和するために発生した転位の低減を図ること
力）困難である。
また、ＧａＡｓ成長層中の転位と度を低減するため、従
来、９００℃前後の温度でアニールそ繰り返したつ、Ｉ
ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ 、／ Ｇ ａ Ａ ｓ等の歪超
格子を導入したつ、或いは、これらを組み合せる試みも
なされでいるか、いずれの方法であっても＋０６／’Ｃ
ｍ２以下の転位と度を得ることは困難であった。
来、９００℃前後の温度でアニールそ繰り返したつ、Ｉ
ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ 、／ Ｇ ａ Ａ ｓ等の歪超
格子を導入したつ、或いは、これらを組み合せる試みも
なされでいるか、いずれの方法であっても＋０６／’Ｃ
ｍ２以下の転位と度を得ることは困難であった。
この発明の目的は、素子を作つ込む表面側て応力か小ざ
く、しかも、転位の密度も小ざい、従って、高品質のＧ
ａＡｓ１ｌを３１基板上に形成する方法を提供すること
にある。
く、しかも、転位の密度も小ざい、従って、高品質のＧ
ａＡｓ１ｌを３１基板上に形成する方法を提供すること
にある。
（課題を解決するための手段）
この目的の達成を図るため、この発明のＧａＡｓ１Ｗの
形成方法によれば、 Ｓｉ基板上に不純物添加ＧａＡｓ層を成長させる工程と
、 この不純物添加ＧａＡｓ層上に不純物無添加ＧａＡｓ層
を成長させる工程と、 この不純物無添加ＧａＡｓ層の成長途中または成長後の
アニール工程と そ含み、 前述の不純物の添加量をＧａＡｓ結晶の硬化そ生しさせ
る量とすること を精微−とする。
形成方法によれば、 Ｓｉ基板上に不純物添加ＧａＡｓ層を成長させる工程と
、 この不純物添加ＧａＡｓ層上に不純物無添加ＧａＡｓ層
を成長させる工程と、 この不純物無添加ＧａＡｓ層の成長途中または成長後の
アニール工程と そ含み、 前述の不純物の添加量をＧａＡｓ結晶の硬化そ生しさせ
る量とすること を精微−とする。
この発明の芙施に当り、好ましくは、不純物を、インジ
ウム（Ｉｎ）、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、窒素
（Ｎ）、テルル（Ｔｅ）、セレン（Ｓｅ）および亜釦（
Ｚｎ）の元素群から選ばれた一種以上の元素とするのか
良い。
ウム（Ｉｎ）、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、窒素
（Ｎ）、テルル（Ｔｅ）、セレン（Ｓｅ）および亜釦（
Ｚｎ）の元素群から選ばれた一種以上の元素とするのか
良い。
ざらに、この発明の実施例によれば、不純物をインジウ
ム（Ｉｎ）としたとき、その添加量を１０１９／ｃｍ３
以上とするのか良い。ざらに好ましくは、Ｉｎ添加量％
１０１９−１０２０／ Ｃｍ３とするのか良い。
ム（Ｉｎ）としたとき、その添加量を１０１９／ｃｍ３
以上とするのか良い。ざらに好ましくは、Ｉｎ添加量％
１０１９−１０２０／ Ｃｍ３とするのか良い。
（作用）
この発明では、Ｓｉ基板上に不純物を添加したＧａＡｓ
層を成膜し、この不純物添加ＧａＡｓ層上に不純物を添
加しなりＧａＡｓ層を成膜する。この不純物添加ＧａＡ
ｓ層と、不純物無添加ＧａＡｓ層とて、この発明のＧａ
Ａｓ層を構成しでいる。そして、使用する不純物は固溶
体を硬化する作用を有する物質であり、その添加量は、
ＧａＡＳ結晶を硬化する程度としている。従って、不純
物添加ＧａＡｓ層１．ｌｔ、この不純物の硬化作用によ
り３５０°Ｃよつも高い温度で転位か動きにくくすると
共に、転位か発生しに〈〈チるので、応力の緩和か小ざ
く、従って、Ｓｉ基板とＧａＡｓ層との熱膨張の差に起
因した応力か、不純物添加ＧａＡｓ層に対し多くかかる
。従って、この不純物添加ＧａＡｓ層上に成長させた不
純物無添加ＧａＡｓ層にかかる応力は減少し、このため
、応力を緩和するために発生していた転位の密度も減少
する。
層を成膜し、この不純物添加ＧａＡｓ層上に不純物を添
加しなりＧａＡｓ層を成膜する。この不純物添加ＧａＡ
ｓ層と、不純物無添加ＧａＡｓ層とて、この発明のＧａ
Ａｓ層を構成しでいる。そして、使用する不純物は固溶
体を硬化する作用を有する物質であり、その添加量は、
ＧａＡＳ結晶を硬化する程度としている。従って、不純
物添加ＧａＡｓ層１．ｌｔ、この不純物の硬化作用によ
り３５０°Ｃよつも高い温度で転位か動きにくくすると
共に、転位か発生しに〈〈チるので、応力の緩和か小ざ
く、従って、Ｓｉ基板とＧａＡｓ層との熱膨張の差に起
因した応力か、不純物添加ＧａＡｓ層に対し多くかかる
。従って、この不純物添加ＧａＡｓ層上に成長させた不
純物無添加ＧａＡｓ層にかかる応力は減少し、このため
、応力を緩和するために発生していた転位の密度も減少
する。
これらの減少量は、不純物無添加ＧａＡｓ層の領域のう
ちＳｉ基板側とは反対側の表面側で特に大となるため、
この不純物無添加ＧａＡｓ層は、能動素子等を作り込む
ために良好な、高品質のＧａＡｓ層となる。
ちＳｉ基板側とは反対側の表面側で特に大となるため、
この不純物無添加ＧａＡｓ層は、能動素子等を作り込む
ために良好な、高品質のＧａＡｓ層となる。
このように、この発明によれば、ＳｉとＧａＡｓの熱膨
張の差に起因して王しる応力を緩和するための冷却過程
で多くの転位が発生しでしまうという問題点の解決を図
ることが出来る。
張の差に起因して王しる応力を緩和するための冷却過程
で多くの転位が発生しでしまうという問題点の解決を図
ることが出来る。
（実施例）
以下、図面を参照しで、この発明の実施例につき説明す
る。
る。
第１図（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の５１基板上に
ＧａＡｓ層を成長させる方法を説明するための工程図で
ある。
ＧａＡｓ層を成長させる方法を説明するための工程図で
ある。
先す、Ｓｉ基板１０上に不純物添加ＧａＡｓ層１２を成
長ぎせる。この実施例ては、成長層１２の膜厚そ０．１
〜１．Ｏｕｍの虻囲内の適当な膜厚とする。添加する不
純物を例えばインジウム（Ｉｎ）とし、その添加濃度は
、ＧａＡｓ層中においで１０１９７ｃｍ３程度以上とす
る。インジウムの場合には、ＧａＡｓ結晶を硬化するに
必要な最小添加濃度か１０１９・′Ｃｍ３程度であるの
で、これよりも多ければ良いか、ＧａＡｓの結晶’ｉ！
！損なわないようにするためには、好ましくは、最大添
加Ｍそ１０”／ｃｒｎ３程度とするのか良い。
長ぎせる。この実施例ては、成長層１２の膜厚そ０．１
〜１．Ｏｕｍの虻囲内の適当な膜厚とする。添加する不
純物を例えばインジウム（Ｉｎ）とし、その添加濃度は
、ＧａＡｓ層中においで１０１９７ｃｍ３程度以上とす
る。インジウムの場合には、ＧａＡｓ結晶を硬化するに
必要な最小添加濃度か１０１９・′Ｃｍ３程度であるの
で、これよりも多ければ良いか、ＧａＡｓの結晶’ｉ！
！損なわないようにするためには、好ましくは、最大添
加Ｍそ１０”／ｃｒｎ３程度とするのか良い。
この不純物添加ＧａＡｓ層の成長は、不純物無添加の、
通常のＧａＡｓ層のＭＯＣＶＤ法による成長と同様に、
プロセスガスとしでトリメチルガリウムおよびアルシン
と、キャＩノアガスとして水素をそれぞれ適当な流量（
ＳＣＣＭ）で、適当な真空度に保持出来る成膜室に供給
すると共に、この発明の実施例ではトリメチルイシジウ
ム！ＧａＡｓ成長層中にインジウムが上述した１０”／
ｃｍ３以上の濃度で添加８来るだけの流量（ＳＣＣＭ）
で供給する。その他の成長条件は、通常用いられている
条件と同様に設定すれば良い。
通常のＧａＡｓ層のＭＯＣＶＤ法による成長と同様に、
プロセスガスとしでトリメチルガリウムおよびアルシン
と、キャＩノアガスとして水素をそれぞれ適当な流量（
ＳＣＣＭ）で、適当な真空度に保持出来る成膜室に供給
すると共に、この発明の実施例ではトリメチルイシジウ
ム！ＧａＡｓ成長層中にインジウムが上述した１０”／
ｃｍ３以上の濃度で添加８来るだけの流量（ＳＣＣＭ）
で供給する。その他の成長条件は、通常用いられている
条件と同様に設定すれば良い。
次に、この不純物添加ＧａＡｓ層１２上に不純物無添加
ＧａＡｓ層１４を成長させる。この実施例では、この膜
厚を３Ｌ１ｍ程度とする。このＧａＡｓ層１４の成長は
、ＭＯＣＶＤ法で通常用いられている成長条件で行えば
良い。
ＧａＡｓ層１４を成長させる。この実施例では、この膜
厚を３Ｌ１ｍ程度とする。このＧａＡｓ層１４の成長は
、ＭＯＣＶＤ法で通常用いられている成長条件で行えば
良い。
この発明では、この不純物無添加ＧａＡｓ層］４の成長
の途中か或いはその成長後にアニ−ルを行う。このアニ
ール工程は、所要に応じて、１回でよ良いか、２回以上
数回に分けで行っても良い、このアニールをこの実施例
では、アルシンガス中で、９００℃の温度で、約３分間
行う。
の途中か或いはその成長後にアニ−ルを行う。このアニ
ール工程は、所要に応じて、１回でよ良いか、２回以上
数回に分けで行っても良い、このアニールをこの実施例
では、アルシンガス中で、９００℃の温度で、約３分間
行う。
Ｓｉ基板１０上に成長させ、高温でアニールしたＧａＡ
ｓの積層体（１２および１４とからなる層）を有する構
造体（ここでは、この構造体をウェハとも称する）を、
室温まで徐冷する。この徐冷過程で、既に説明した通つ
、当然なから３５０°Ｃの温度を通つすぎる。しかしな
から、この発明の実施例のプロセスで得られた層構造に
おいでは、インジウムか添加された、不純物添加ＧａＡ
ｓ層１２てはインジウム添加に起因しでＧａＡｓ結晶の
硬化か起ており、従って、不純物添加ＧａＡｓ層］２中
では転位は動きにくくかつ新たな転位の発生も起りにく
い。このため、基板１０のＳｌとＧａＡｓとの熱膨張の
差による応力はこの不純物添加ＧａＡｓ層１２に対し大
きくかかる。そのため、ウェハの表面側の不純物無添加
のＧａＡｓ層］４中では、全体的に応力が減少し、この
ため、応力を緩和するために生していた転位の２度も減
少する。そして、特に、この減少は、不純物無添加Ｇａ
Ａｓ層１４の表面側で著しく生じ、従って、半導体素子
を作り込むために良好な、高品質なＧａＡｓ層となる。
ｓの積層体（１２および１４とからなる層）を有する構
造体（ここでは、この構造体をウェハとも称する）を、
室温まで徐冷する。この徐冷過程で、既に説明した通つ
、当然なから３５０°Ｃの温度を通つすぎる。しかしな
から、この発明の実施例のプロセスで得られた層構造に
おいでは、インジウムか添加された、不純物添加ＧａＡ
ｓ層１２てはインジウム添加に起因しでＧａＡｓ結晶の
硬化か起ており、従って、不純物添加ＧａＡｓ層］２中
では転位は動きにくくかつ新たな転位の発生も起りにく
い。このため、基板１０のＳｌとＧａＡｓとの熱膨張の
差による応力はこの不純物添加ＧａＡｓ層１２に対し大
きくかかる。そのため、ウェハの表面側の不純物無添加
のＧａＡｓ層］４中では、全体的に応力が減少し、この
ため、応力を緩和するために生していた転位の２度も減
少する。そして、特に、この減少は、不純物無添加Ｇａ
Ａｓ層１４の表面側で著しく生じ、従って、半導体素子
を作り込むために良好な、高品質なＧａＡｓ層となる。
この発明は、上述した実施例にのみ限定されるものでは
なく、多くの変形および変更を行い得ること明らかであ
る。例えば、上述した実施例では、添加する不純物をイ
ンジウム（Ｉｎ）としたか、これに限定されるものでな
く、ＧａＡｓ結晶の固溶体を硬化する性質をもった他の
元素、例えば、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、ｍ素
（Ｎ）、テルル（Ｔｅ）、セレン（Ｓｅ）または亜鉛（
Ｚｎ）の元素等も単体で、或いは、適当に組み合わせて
用いることが出来る。
なく、多くの変形および変更を行い得ること明らかであ
る。例えば、上述した実施例では、添加する不純物をイ
ンジウム（Ｉｎ）としたか、これに限定されるものでな
く、ＧａＡｓ結晶の固溶体を硬化する性質をもった他の
元素、例えば、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、ｍ素
（Ｎ）、テルル（Ｔｅ）、セレン（Ｓｅ）または亜鉛（
Ｚｎ）の元素等も単体で、或いは、適当に組み合わせて
用いることが出来る。
また、不純物をインジウム（Ｉｎ）としたときの添加量
を１０′９／ｃｍ３以上としたが、インジウム以外の不
純物を用いる場合には、それをＧａＡｓ中に添加したと
き硬化が起る程度添加する必要かあるか、その添加濃度
は、個々の不純物によって好適な量を設定すれば良い。
を１０′９／ｃｍ３以上としたが、インジウム以外の不
純物を用いる場合には、それをＧａＡｓ中に添加したと
き硬化が起る程度添加する必要かあるか、その添加濃度
は、個々の不純物によって好適な量を設定すれば良い。
また、不純物添加ＧａＡｓ層および不純物無添加ＧａＡ
ｓ層のその他の成長条件は、上述した実施例にのみ限定
されす、設計に応して適切に設定すれば良い。
ｓ層のその他の成長条件は、上述した実施例にのみ限定
されす、設計に応して適切に設定すれば良い。
（発明の効果）
上述した説明からも明らかなように、この発明のＧａＡ
ｓ層の形成方法によれば、Ｓｉ基板上に、固溶体を硬化
する働きを有する不純物を、実際に硬化する程度の濃度
でＧａＡｓ層に添加した不純物添加ＧａＡｓ＃を形成し
、その上側に不純物を添加しない通常のＧａＡｓ１ｌを
成長させ、アニールを行ってＳｉ基板上にＧａＡｓ層を
成長させる方法であるので、半導体素子を作り込むべき
不純物無添加ＧａＡｓ＠は、従来のＧａＡｓ層と比べて
、層中の応力か減少し、がっ、転位密度も減少するのて
、結果的に従来よりも高品賃のＧａＡｓ層となる。
ｓ層の形成方法によれば、Ｓｉ基板上に、固溶体を硬化
する働きを有する不純物を、実際に硬化する程度の濃度
でＧａＡｓ層に添加した不純物添加ＧａＡｓ＃を形成し
、その上側に不純物を添加しない通常のＧａＡｓ１ｌを
成長させ、アニールを行ってＳｉ基板上にＧａＡｓ層を
成長させる方法であるので、半導体素子を作り込むべき
不純物無添加ＧａＡｓ＠は、従来のＧａＡｓ層と比べて
、層中の応力か減少し、がっ、転位密度も減少するのて
、結果的に従来よりも高品賃のＧａＡｓ層となる。
第１図（Ａ）および（８）は、この発明のＧａＡｓ層の
形成方法の説明に供する工程図である。 ・ １０ ・＝ Ｓ ｉ基板 １２−・・不純物添加ＧａＡｓ層 １４・・・不純物無添加ＧａＡｓ層。
形成方法の説明に供する工程図である。 ・ １０ ・＝ Ｓ ｉ基板 １２−・・不純物添加ＧａＡｓ層 １４・・・不純物無添加ＧａＡｓ層。
Claims (3)
- （１）Ｓｉ基板上にＧａＡｓ層を成長させる方法におい
て、 Ｓｉ基板上に不純物添加ＧａＡｓ層を成長させる工程と
、 該不純物添加ＧａＡｓ層上に不純物無添加 ＧａＡｓ層を成長させる工程と、 該不純物無添加ＧａＡｓ層の成長途中または成長後のア
ニール工程と を含み、 前記不純物の添加量をＧａＡｓ結晶の硬化を生じさせる
量とすること を特徴とするＧａＡｓ層の形成方法。 - （２）請求項１に記載の不純物を、インジウム（Ｉｎ）
、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、窒素（Ｎ）、テル
ル（Ｔｅ）、セレン（Ｓｅ）および亜鉛（Ｚｎ）の元素
群から選ばれた一種以上の元素とすることを特徴とする
ＧａＡｓ層の形成方法。 - （３）請求項１に記載の不純物をインジウム（Ｉｎ）と
したとき、その添加量を１０＾１＾９／ｃｍ＾３以上と
することを特徴とするＧａＡｓ層の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22494190A JPH04106916A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | ＧａＡｓ層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22494190A JPH04106916A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | ＧａＡｓ層の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04106916A true JPH04106916A (ja) | 1992-04-08 |
Family
ID=16821594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22494190A Pending JPH04106916A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | ＧａＡｓ層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04106916A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1109208A2 (en) * | 1999-12-14 | 2001-06-20 | Riken | Method for the formation of semiconductor layer |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63184321A (ja) * | 1987-01-27 | 1988-07-29 | Sharp Corp | 化合物半導体成長法 |
| JPH01143322A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-05 | Hitachi Ltd | 化合物半導体基板 |
| 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 |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP22494190A patent/JPH04106916A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63184321A (ja) * | 1987-01-27 | 1988-07-29 | Sharp Corp | 化合物半導体成長法 |
| JPH01143322A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-05 | Hitachi Ltd | 化合物半導体基板 |
| 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 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1109208A2 (en) * | 1999-12-14 | 2001-06-20 | Riken | Method for the formation of semiconductor layer |
| US6530991B2 (en) | 1999-12-14 | 2003-03-11 | Riken | Method for the formation of semiconductor layer |
| EP1109208A3 (en) * | 1999-12-14 | 2004-03-31 | Riken | Method for the formation of semiconductor layer |
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