JPH03188619A - 異種基板上への３―５族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法 - Google Patents
異種基板上への３―５族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法Info
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- JPH03188619A JPH03188619A JP32882189A JP32882189A JPH03188619A JP H03188619 A JPH03188619 A JP H03188619A JP 32882189 A JP32882189 A JP 32882189A JP 32882189 A JP32882189 A JP 32882189A JP H03188619 A JPH03188619 A JP H03188619A
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Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は■−ｖ族化合物半導体をＳｉ基板等の異種基板
上にヘテロエピタキシャル成長する方法に関する。
上にヘテロエピタキシャル成長する方法に関する。
異種基板上への■−Ｖ族化合物半導体の成長は、太陽電
池、光電子集積素子等の応用をめざして広く研究されて
いる。この内、基板としてもっとも広く用いられている
Ｓｉ基板と■−Ｖ族化合物半導体との間には、例えばＧ
ａＡｓにおいては４％、ＩｎＰにおいては８％の格子不
整合が存在する為に直接これらをＳｉ基板にエピタキシ
ャル成長させることは出来ない。また、熱膨張係数の差
により、反りやクラックが入るという問題もあ。
池、光電子集積素子等の応用をめざして広く研究されて
いる。この内、基板としてもっとも広く用いられている
Ｓｉ基板と■−Ｖ族化合物半導体との間には、例えばＧ
ａＡｓにおいては４％、ＩｎＰにおいては８％の格子不
整合が存在する為に直接これらをＳｉ基板にエピタキシ
ャル成長させることは出来ない。また、熱膨張係数の差
により、反りやクラックが入るという問題もあ。
る、これらの問題点を解決するために一般に種々のバッ
ファ層を導入することが行われている０例えば、Ｇ ａ
Ａ ｓ ／ Ｓ ｉにおいては、バッファ層上°に成
長するＧａＡｓの成長温度よりも低温で成長させたＧａ
Ａｓ （ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド
フィジックス ２４巻 ８４３ページ １９８４年）
、歪超格子（アプライドフィジックス レターズ ４８
巻 １２２３ベージ 】９８６年）等がバッファ層とし
て用いられている。また、熱サイクルアニール（アプラ
イドフィジックス レターズ ５０巻 ３１ペ一ジ１９
８７年）による転位低減効果も報告されている。
ファ層を導入することが行われている０例えば、Ｇ ａ
Ａ ｓ ／ Ｓ ｉにおいては、バッファ層上°に成
長するＧａＡｓの成長温度よりも低温で成長させたＧａ
Ａｓ （ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド
フィジックス ２４巻 ８４３ページ １９８４年）
、歪超格子（アプライドフィジックス レターズ ４８
巻 １２２３ベージ 】９８６年）等がバッファ層とし
て用いられている。また、熱サイクルアニール（アプラ
イドフィジックス レターズ ５０巻 ３１ペ一ジ１９
８７年）による転位低減効果も報告されている。
しかしながら、いずれの方法においても依然として■ｒ
−ｖ化合物半導体成長層中には１０６ＣＩ１１−’を越
える高密度の残留貫通転位が存在する。
−ｖ化合物半導体成長層中には１０６ＣＩ１１−’を越
える高密度の残留貫通転位が存在する。
本発明は貰種基板上に転位の少ないＩＩＩ−Ｖ化合物半
導体をヘテロエピタキシャル成長させる方法を提供する
ことを目的とする。
導体をヘテロエピタキシャル成長させる方法を提供する
ことを目的とする。
本発明のヘテロエピタキシャル成長法は、■Ｖ族化合物
半導体成長層を１層または多層のバッファ層を介して当
該成長層以外の異種基板上にヘテロエピタキシャル成長
させる方法に於て、カーボンを高濃度にドーピングした
■−Ｖ族化合物半導体で成るバッファ層を成長する工程
を備えていることを特徴としている。
半導体成長層を１層または多層のバッファ層を介して当
該成長層以外の異種基板上にヘテロエピタキシャル成長
させる方法に於て、カーボンを高濃度にドーピングした
■−Ｖ族化合物半導体で成るバッファ層を成長する工程
を備えていることを特徴としている。
本発明によるヘテロエピタキシャル成長法では、まずカ
ーボンを高濃度にドーピングした■−■族化合物半導体
バッファ層を基板上に成長させる０例えばカーボンドー
プではＧａＡｓ中に１０”ｃｍ−’以上ドーピングする
ことが可能である。ＧａＡｓとＳｉ界面で発生した高濃
度の転位はＧａＡｓバッファ層中でこのカーボンによっ
てピンニングされて消滅する。ここでＧａＡｓ中のカー
ボン濃度はホスト原子濃度の数％以上の割合になるため
貫通転位がカーボン不純物に当たる確率が高い、従って
、このバッファ層上に成長したアンドープＧａＡｓ層ま
で貫通する転位は減少し、低転位のＧａＡｓ成長層が得
られる。また力−ボン不純物は拡散係数が小さいため高
濃度にドーピングされたバッファ層からアンドープ層へ
の拡散も小さいためデバイス応用上も優れている。
ーボンを高濃度にドーピングした■−■族化合物半導体
バッファ層を基板上に成長させる０例えばカーボンドー
プではＧａＡｓ中に１０”ｃｍ−’以上ドーピングする
ことが可能である。ＧａＡｓとＳｉ界面で発生した高濃
度の転位はＧａＡｓバッファ層中でこのカーボンによっ
てピンニングされて消滅する。ここでＧａＡｓ中のカー
ボン濃度はホスト原子濃度の数％以上の割合になるため
貫通転位がカーボン不純物に当たる確率が高い、従って
、このバッファ層上に成長したアンドープＧａＡｓ層ま
で貫通する転位は減少し、低転位のＧａＡｓ成長層が得
られる。また力−ボン不純物は拡散係数が小さいため高
濃度にドーピングされたバッファ層からアンドープ層へ
の拡散も小さいためデバイス応用上も優れている。
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例を説明する成長工程図である
。本実施例では＜００１＞方向に２°オフアングルをつ
けたＳｉ （１００）基板１１をます９００°Ｃの高温
で熱処理する。これによってアンチフェイズドメイン（
ａｎｔｉｐｈａｓｅ ｄｏｍａｉｎｓ）の発生を抑える
。この基板上にアンドープＧａＡｓバッファ層１２を３
００℃で１１００ｎ成長させた後、６００°Ｃで１５分
間アニールする（第１図（ａ））、その後４５０℃でア
ンドープＧａＡｓバッファ層１３を１１００ｎ成長させ
、次にカーボン（Ｃ）を５ Ｘ １０ ”ａｍ”ドーピ
ングしたＧａＡｓバッファ層１４を１μｍ成長したく第
１図（ｂ））。その後成長温度を５００℃にしてアンド
ープＧａＡｓ層１５を３μｍ成長させた（第１Ｃドープ
ＧａＡｓバッファ層１４の成長にはトリメチルガリウｌ
ｘ （Ｇａ （ＣＨ３）３ ）とアルシン（ＡｓＨ３）
を用い、アンドープＧａＡｓ層の成長にはトリエチルガ
リウム（Ｇａ（ＣｚＨｌ）３）とアルシンを用いてこれ
らを切り替えて成長した、本実施例では高濃度のカーボ
ンをドーピングしたＧａＡｓバッファ層により転位が低
減される効果によりエッチビット密度が５Ｘ１０５ｃｍ
−’という従来よりも低転位のＧａＡｓ成長層が得られ
た。
。本実施例では＜００１＞方向に２°オフアングルをつ
けたＳｉ （１００）基板１１をます９００°Ｃの高温
で熱処理する。これによってアンチフェイズドメイン（
ａｎｔｉｐｈａｓｅ ｄｏｍａｉｎｓ）の発生を抑える
。この基板上にアンドープＧａＡｓバッファ層１２を３
００℃で１１００ｎ成長させた後、６００°Ｃで１５分
間アニールする（第１図（ａ））、その後４５０℃でア
ンドープＧａＡｓバッファ層１３を１１００ｎ成長させ
、次にカーボン（Ｃ）を５ Ｘ １０ ”ａｍ”ドーピ
ングしたＧａＡｓバッファ層１４を１μｍ成長したく第
１図（ｂ））。その後成長温度を５００℃にしてアンド
ープＧａＡｓ層１５を３μｍ成長させた（第１Ｃドープ
ＧａＡｓバッファ層１４の成長にはトリメチルガリウｌ
ｘ （Ｇａ （ＣＨ３）３ ）とアルシン（ＡｓＨ３）
を用い、アンドープＧａＡｓ層の成長にはトリエチルガ
リウム（Ｇａ（ＣｚＨｌ）３）とアルシンを用いてこれ
らを切り替えて成長した、本実施例では高濃度のカーボ
ンをドーピングしたＧａＡｓバッファ層により転位が低
減される効果によりエッチビット密度が５Ｘ１０５ｃｍ
−’という従来よりも低転位のＧａＡｓ成長層が得られ
た。
上記実施例ではバッファ層及び成長層にケミカルビーム
エピタキシー法を用いたが、有機金属気相成長法、分子
線エピタキシャル成長法等、他の成長法を用いても良い
。
エピタキシー法を用いたが、有機金属気相成長法、分子
線エピタキシャル成長法等、他の成長法を用いても良い
。
上記実施例ではＳｉ基板上のＧａＡｓの成長について述
べたが、ＩｎＰの成長にも適用できる。
べたが、ＩｎＰの成長にも適用できる。
その場合には上記のようにＳｉ基板上にＧａＡｓを成長
した後、そのＧａＡｓ上にカーボンを高濃度ドーピング
したＩｎＰをＧａＡｓとＩｎＰとのバッファ層として挟
み込めば良い。
した後、そのＧａＡｓ上にカーボンを高濃度ドーピング
したＩｎＰをＧａＡｓとＩｎＰとのバッファ層として挟
み込めば良い。
上記実施例では熱サイクルアニールは行っていないが、
この手法も組み合わせて用いても勿論良い 上記実施例では歪超格子バッファ層は用いていないがこ
のバッファ層を同時に用いても勿論良い 上記実施例では不純物としてカーボンをドーピングした
が、他の不純物、例えばシリコン（Ｓｔ）とカーボンを
同時にドーピングしても良い。
この手法も組み合わせて用いても勿論良い 上記実施例では歪超格子バッファ層は用いていないがこ
のバッファ層を同時に用いても勿論良い 上記実施例では不純物としてカーボンをドーピングした
が、他の不純物、例えばシリコン（Ｓｔ）とカーボンを
同時にドーピングしても良い。
本発明によるエピタキシャル成長法は高濃度のカーボン
をＩ［Ｉ−Ｖ族化合物半導体にドーピングしたバッファ
層を形成することにより、格子不整合、熱膨張係数の違
いによる転位を不純物原子がピンニングする効果により
、異種基板上に成長した■−■族化合物半導体において
低転位のものが得られる。
をＩ［Ｉ−Ｖ族化合物半導体にドーピングしたバッファ
層を形成することにより、格子不整合、熱膨張係数の違
いによる転位を不純物原子がピンニングする効果により
、異種基板上に成長した■−■族化合物半導体において
低転位のものが得られる。
第１図は本発明の一実施例であるＳｉ上のＧａＡｓ成長
の工程概略図である。図に於て、１１・・・＜００１＞
方向に２°オフした５ｉ（１００）基板、１２・・・低
温成長アンドープＧａＡｓ層、１３・・・アンドープＧ
ａＡｓ層、１４・・・カーボンドープＧａＡｓ層、１５
・・・アンドープＧａＡｓ層長層をそれぞれ示す。 人埋人弁理上内厚 晋 （α） （ｂ） 閉ｊ
の工程概略図である。図に於て、１１・・・＜００１＞
方向に２°オフした５ｉ（１００）基板、１２・・・低
温成長アンドープＧａＡｓ層、１３・・・アンドープＧ
ａＡｓ層、１４・・・カーボンドープＧａＡｓ層、１５
・・・アンドープＧａＡｓ層長層をそれぞれ示す。 人埋人弁理上内厚 晋 （α） （ｂ） 閉ｊ
Claims (1)
- III−Ｖ族化合物半導体成長層以外の構成元素よりなる
異種基板上に１層または複数層のバッファ層を成長し、
当該バッファ層上にIII−Ｖ族化合物半導体をヘテロエ
ピタキシャル成長させる方法に於て、カーボンを高濃度
にドーピングしたIII−Ｖ族化合物半導体で成るバッフ
ァ層を成長する工程を備えていることを特徴とする異種
基板上へのIII−Ｖ族化合物半導体のヘテロエピタキシ
ャル成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32882189A JPH03188619A (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 異種基板上への３―５族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32882189A JPH03188619A (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 異種基板上への３―５族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03188619A true JPH03188619A (ja) | 1991-08-16 |
Family
ID=18214468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32882189A Pending JPH03188619A (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 異種基板上への３―５族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03188619A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003015141A1 (en) * | 2001-08-06 | 2003-02-20 | Motorola, Inc. | Controlling anti-phase domains in semiconductor structures |
| JP2003101149A (ja) * | 2001-09-19 | 2003-04-04 | Toshiba Corp | 半導体素子及びその製造方法 |
| JP2009514252A (ja) * | 2005-11-01 | 2009-04-02 | マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー | モノリシックに集積化された半導体材料およびデバイス |
-
1989
- 1989-12-18 JP JP32882189A patent/JPH03188619A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003015141A1 (en) * | 2001-08-06 | 2003-02-20 | Motorola, Inc. | Controlling anti-phase domains in semiconductor structures |
| JP2003101149A (ja) * | 2001-09-19 | 2003-04-04 | Toshiba Corp | 半導体素子及びその製造方法 |
| JP2009514252A (ja) * | 2005-11-01 | 2009-04-02 | マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー | モノリシックに集積化された半導体材料およびデバイス |
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