JPH03253021A - 異種基板上への３―ｖ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―ｖ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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- JPH03253021A JPH03253021A JP2050915A JP5091590A JPH03253021A JP H03253021 A JPH03253021 A JP H03253021A JP 2050915 A JP2050915 A JP 2050915A JP 5091590 A JP5091590 A JP 5091590A JP H03253021 A JPH03253021 A JP H03253021A
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Classifications
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Photovoltaic Devices (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〕
本発明はヘテロエピタキシャル成長法に関する。
「従来の技術〕
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。そのうち、基板としてもつとも広く用いられてい
るＳｉ基板とＩ［−Ｖ族化合物半導体との間には、例え
ばＧ ａ Ａ Ｓにおいては４％、ＩｎＰにおいては８
？５の格子不整合か存在する為に直接これらをＳｉ基板
上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か行われている。例えば、
Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｓ’ ｉにおいては、成長温度よ
りも低温で成長させたＧａＡｓ （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 ４８巻１２２３ページ １９８６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 ５０
巻３１ページ １９８７竿）による転位低減効果も報告
されている。一方 Ｓｉ上のＧ ａ Ａ ｓ成長に於て
ＧａＡｓ中に不純物Ｓ１を４ Ｘ １０ ”’ｃｍ−３
ドーピンクすることによりアンドープＧａＡｓ４ｍ比べ
て約１桁転位密度か低減することが報告されている。こ
れは不純物添加による転位のピンニングによるものであ
ろうとされている。
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。そのうち、基板としてもつとも広く用いられてい
るＳｉ基板とＩ［−Ｖ族化合物半導体との間には、例え
ばＧ ａ Ａ Ｓにおいては４％、ＩｎＰにおいては８
？５の格子不整合か存在する為に直接これらをＳｉ基板
上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か行われている。例えば、
Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｓ’ ｉにおいては、成長温度よ
りも低温で成長させたＧａＡｓ （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 ４８巻１２２３ページ １９８６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 ５０
巻３１ページ １９８７竿）による転位低減効果も報告
されている。一方 Ｓｉ上のＧ ａ Ａ ｓ成長に於て
ＧａＡｓ中に不純物Ｓ１を４ Ｘ １０ ”’ｃｍ−３
ドーピンクすることによりアンドープＧａＡｓ４ｍ比べ
て約１桁転位密度か低減することが報告されている。こ
れは不純物添加による転位のピンニングによるものであ
ろうとされている。
しかしながら、いずれの方法においても依然として■−
■族化合物半導体成長層中には１０６ｃｍ−３を起える
高密度の残留貫通転位が存在する。
■族化合物半導体成長層中には１０６ｃｍ−３を起える
高密度の残留貫通転位が存在する。
本発明は異種基板上に転位の少ないＩ−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。
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てあって、基板として＋
００１）面或は＋００１１面近傍からそる斜面の有する
段差をら−）：〕１１）面基板を用い、斜面の’００１
＋面或は（００１：面近傍力みに選択的に■−Ｖ族化合
物半導体を成長させることを特徴としている。
物半導体成長層を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てあって、基板として＋
００１）面或は＋００１１面近傍からそる斜面の有する
段差をら−）：〕１１）面基板を用い、斜面の’００１
＋面或は（００１：面近傍力みに選択的に■−Ｖ族化合
物半導体を成長させることを特徴としている。
５作用：
本発明によるヘテロエピタキシャル成長法では基板とし
て（００１）面からなる斜面を有する段差をもつ（１１
１）基板を用い、斜面の（００１）面のみに選択的にＩ
−Ｖ族化合物半導体を成長させ、横方向からの成長を行
う。ここてはＧ ａ Ａ ｓ ／ Ｓ ｉを例にとって
説明する。この様な（００１）面への選択成長は、有機
金属気相成長法（Ｍ ＯＣＶ Ｄ法）によるＧａＡｓの
Ｓｉ基板上への成長においてＳｉ （００１）面上への
成長速度か（１１１）面上への成長速度に比べて非常に
速いことから同一面上に（００１）面と（１１１）面が
存在すれば、（１１１）面には殆ど成長が起こらず５ｉ
０２等のマスクを用いることなしに（００１）面上にの
み選択的に成長が起こるという事実を利用する。この様
な横方向の（００１）面からの成長により（１１］、
）面を覆うと、第２１２Ｉに示すように、■−ｖ族化合
物半導体２５の（１１１）面とＳ１基板２０の（１１，
１）面２１の界面においては、二の界面において発生し
た転位２４は界面近傍の狭い領域に閉じ込められる。一
方、斜面のＳｉ （００１）面２２ての界面においては
主としてこの（００１）面から約６０°の方向に転位２
３か発生し、（１１１）界面に対してほぼ平行にのびる
。しかしながら、（００１）面は（１１１）面に比べて
面積か非常に小さいことから全体として転位の数は少な
くなる。また、膜厚３０μｍ以下では転位密度は膜厚に
反比例して減少し、膜厚５０μｍ以上成長させれは膜厚
に対して転位密度か指数関数的に減少することが報告さ
れており、本発明に於て横方向５０μｍ以上成長させる
ことによりこの厚膜化による転位低減効果も期待でき、
かつ（１１１）界面からのひた転位があれはこの転位と
の合体による削減も期待できる。
て（００１）面からなる斜面を有する段差をもつ（１１
１）基板を用い、斜面の（００１）面のみに選択的にＩ
−Ｖ族化合物半導体を成長させ、横方向からの成長を行
う。ここてはＧ ａ Ａ ｓ ／ Ｓ ｉを例にとって
説明する。この様な（００１）面への選択成長は、有機
金属気相成長法（Ｍ ＯＣＶ Ｄ法）によるＧａＡｓの
Ｓｉ基板上への成長においてＳｉ （００１）面上への
成長速度か（１１１）面上への成長速度に比べて非常に
速いことから同一面上に（００１）面と（１１１）面が
存在すれば、（１１１）面には殆ど成長が起こらず５ｉ
０２等のマスクを用いることなしに（００１）面上にの
み選択的に成長が起こるという事実を利用する。この様
な横方向の（００１）面からの成長により（１１］、
）面を覆うと、第２１２Ｉに示すように、■−ｖ族化合
物半導体２５の（１１１）面とＳ１基板２０の（１１，
１）面２１の界面においては、二の界面において発生し
た転位２４は界面近傍の狭い領域に閉じ込められる。一
方、斜面のＳｉ （００１）面２２ての界面においては
主としてこの（００１）面から約６０°の方向に転位２
３か発生し、（１１１）界面に対してほぼ平行にのびる
。しかしながら、（００１）面は（１１１）面に比べて
面積か非常に小さいことから全体として転位の数は少な
くなる。また、膜厚３０μｍ以下では転位密度は膜厚に
反比例して減少し、膜厚５０μｍ以上成長させれは膜厚
に対して転位密度か指数関数的に減少することが報告さ
れており、本発明に於て横方向５０μｍ以上成長させる
ことによりこの厚膜化による転位低減効果も期待でき、
かつ（１１１）界面からのひた転位があれはこの転位と
の合体による削減も期待できる。
さらにＧａＡｓによりＳｉ （１１１）面を覆りた後の
成長はＧ ａ Ａ ｓ （１１１）面上ｆ＼のＧａＡｓ
のホモエピタキシャル成長となるため、より低転位の成
長層が得られる。
成長はＧ ａ Ａ ｓ （１１１）面上ｆ＼のＧａＡｓ
のホモエピタキシャル成長となるため、より低転位の成
長層が得られる。
Ｃ実施例〕
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工程説明図である
。本実施例ではＳｉ基板として第１図（ａ＞に示すよう
に（Ｏ○１）面１２を斜面とする段差を有するＳｉ （
１１１）基板１０を用いる。
。本実施例ではＳｉ基板として第１図（ａ＞に示すよう
に（Ｏ○１）面１２を斜面とする段差を有するＳｉ （
１１１）基板１０を用いる。
この基板を水素キャリアカスを用いてアルシン（ＡＳＨ
３）雰囲気中９８０℃で５分間熱クリーニングを行った
後降温し、ＭＯＣＶＤ法によります成長温度４００℃で
ＧａＡｓバッファ層１３を１１００ｎ成長させる。その
後成長温度を６５０℃に設定しＧａＡｓ１４の横方向へ
の成長を行った（第１図（ｂ））。最後に５ｉ（１１１
）面を全てＧａＡｓで覆った後、８００℃と２００℃で
２０回熱サイクルアニールを行った（第１図（（））。
３）雰囲気中９８０℃で５分間熱クリーニングを行った
後降温し、ＭＯＣＶＤ法によります成長温度４００℃で
ＧａＡｓバッファ層１３を１１００ｎ成長させる。その
後成長温度を６５０℃に設定しＧａＡｓ１４の横方向へ
の成長を行った（第１図（ｂ））。最後に５ｉ（１１１
）面を全てＧａＡｓで覆った後、８００℃と２００℃で
２０回熱サイクルアニールを行った（第１図（（））。
本実施例によるヘテロエピタキシャル成長性ては上記の
ような効果によりエッチピット密度５ Ｘ １．０５ｃ
ｍ−３という従来よりも低転位のＧａＡｓ層が得られた
。
ような効果によりエッチピット密度５ Ｘ １．０５ｃ
ｍ−３という従来よりも低転位のＧａＡｓ層が得られた
。
上記実施例では歪超格子バッファ層は用いていないか′
このバッファ層を同時に用いても勿論良い 上記実施例においてはＳｉ上のＧａＡｓについて説明し
たか、ＩｎＰでもよく、またＩ ｎＧａＡｓ、ＩｎＧａ
ＡｓＰ等三元、四元系材料でもよい 上記実施例においてはＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓの成
長を行ったか、Ｓｉ ｆｏｏｌ）面上と＋ １１１．
）面上の成長速度に大きな差があれば他の成長法でも実
現できる。
このバッファ層を同時に用いても勿論良い 上記実施例においてはＳｉ上のＧａＡｓについて説明し
たか、ＩｎＰでもよく、またＩ ｎＧａＡｓ、ＩｎＧａ
ＡｓＰ等三元、四元系材料でもよい 上記実施例においてはＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓの成
長を行ったか、Ｓｉ ｆｏｏｌ）面上と＋ １１１．
）面上の成長速度に大きな差があれば他の成長法でも実
現できる。
本発明によるヘテロエピタキシャル成長性は成長層中に
転位ののびるＳｉ （００１）面とＧａＡｓ（１１１）
面の界面の面積が全体の面積に比べて小さいことや転位
同士の合体による転位低減効果により、異種基板上に成
長したＩ−Ｖ族化合物半導体に３いて低転位のものか得
られる。
転位ののびるＳｉ （００１）面とＧａＡｓ（１１１）
面の界面の面積が全体の面積に比べて小さいことや転位
同士の合体による転位低減効果により、異種基板上に成
長したＩ−Ｖ族化合物半導体に３いて低転位のものか得
られる。
第１図は本発明の一実施例であるＳｉ基板上へのＧａＡ
ｓの成長方法を示す工程説明図である。 第２図は本発明に３ける成長層中の転位の様子を表す模
式図である。図に於て、 １０・・Ｓｉ基板、１２・・・Ｓｊ （００１）面、１
３−ＧａＡｓバッファ層、１４ ・・Ｇ ａ 、Ａ ｓ
成長層、２０・・・Ｓ】基板、２１・・Ｓｉ （１１１
）面、２２＝−３ｉ（００１）面、２３−ＧａＡｓ （
００１）、Ｓｉ （００１）界面からのびた転位、２４
・・ＧａＡｓ （１１１）、Ｓｉ （１１１）界面近傍
に閉じ込められた転位、２５・・・ＧａＡｓ成長層。
ｓの成長方法を示す工程説明図である。 第２図は本発明に３ける成長層中の転位の様子を表す模
式図である。図に於て、 １０・・Ｓｉ基板、１２・・・Ｓｊ （００１）面、１
３−ＧａＡｓバッファ層、１４ ・・Ｇ ａ 、Ａ ｓ
成長層、２０・・・Ｓ】基板、２１・・Ｓｉ （１１１
）面、２２＝−３ｉ（００１）面、２３−ＧａＡｓ （
００１）、Ｓｉ （００１）界面からのびた転位、２４
・・ＧａＡｓ （１１１）、Ｓｉ （１１１）界面近傍
に閉じ込められた転位、２５・・・ＧａＡｓ成長層。
Claims (1)
- III−Ｖ族化合物半導体成長層を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であって
、基板として｛００１｝面或は｛００１｝面近傍からな
る斜面の有する段差をもつ｛１１１｝面基板を用い、斜
面の｛００１｝面或は｛００１｝面近傍のみに選択的に
III−Ｖ族化合物半導体を成長させ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 |
|---|---|---|---|
| JP2050915A JPH03253021A (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 異種基板上への３―ｖ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 |
|---|---|---|---|
| JP2050915A JPH03253021A (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 異種基板上への３―ｖ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 |
|---|---|
| JPH03253021A true JPH03253021A (ja) | 1991-11-12 |
Family
ID=12872083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2050915A Pending JPH03253021A (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 異種基板上への３―ｖ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) | JPH03253021A (ja) |
-
1990
- 1990-03-02 JP JP2050915A patent/JPH03253021A/ja active Pending
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