JPH04198095A - 化合物半導体薄膜成長方法 - Google Patents
化合物半導体薄膜成長方法Info
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- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
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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】
〔概 要〕
基板上に、この基板とは格子定数を異にする化合物半導
体薄膜をヘテロエピタキシャル成長させる方法に関し、 格子欠陥を減少させることを目的とし、ヘテロエピタキ
シャル成長させた後に、基板に降温と昇温との熱処理サ
イクルを１回以上反復しながら基板の温度を室温まで降
下させる工程を含むように構成する。
体薄膜をヘテロエピタキシャル成長させる方法に関し、 格子欠陥を減少させることを目的とし、ヘテロエピタキ
シャル成長させた後に、基板に降温と昇温との熱処理サ
イクルを１回以上反復しながら基板の温度を室温まで降
下させる工程を含むように構成する。
本発明は、基板上に、この基板とは格子定数を異にする
化合物半導体薄膜をヘテロエピタキシャル成長させる方
法に関する。
化合物半導体薄膜をヘテロエピタキシャル成長させる方
法に関する。
近年、高速動作が可能な電子デバイスとして、Ｓｌより
高い電子移動度を有するＧａＡｓ系の電子デバイスが要
求されている。しかしＧａＡｓ自身は、大直径の基板を
得ることが困難であり、かつ機械的な強度にも乏しいた
め、Ｓｉ基板上にＧａＡｓ層を工ビクキシャル成長させ
る試みがなされている。
高い電子移動度を有するＧａＡｓ系の電子デバイスが要
求されている。しかしＧａＡｓ自身は、大直径の基板を
得ることが困難であり、かつ機械的な強度にも乏しいた
め、Ｓｉ基板上にＧａＡｓ層を工ビクキシャル成長させ
る試みがなされている。
基板上に化合物半導体薄膜を成長させる方法として、有
機金属化学気相成長方法または分子ビームエピタキシャ
ル成長方法が行われているが、いずれの方法によっても
、Ｓｌ とＧａＡｓ半導体との格子定数の相違にもとづ
いて結晶欠陥が生成する。
機金属化学気相成長方法または分子ビームエピタキシャ
ル成長方法が行われているが、いずれの方法によっても
、Ｓｌ とＧａＡｓ半導体との格子定数の相違にもとづ
いて結晶欠陥が生成する。
これを低減させるためには、特開平１−２４６８１８が
開示するように、化学気相成長の過程またはその終了後
に、基板の温度を成長温度より、高くし次に低くする熱
サイクルアニールを１回以上反復することが知られてい
る。
開示するように、化学気相成長の過程またはその終了後
に、基板の温度を成長温度より、高くし次に低くする熱
サイクルアニールを１回以上反復することが知られてい
る。
他方、Ｍ、 Ｔａｃｈｉｋａｗａ、 Ｈ，ＭｏｒｉのＡ
ｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ。
ｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ。
しｅｔｔ、５６ （２２） ２２２５ （１９９０）
に記載する論文によれば、基板温度を成長温度より常温
まで降下させるときに、ＧａＡｓ薄膜から結晶格子の転
位が発生し、そのためエッチピット密度が１０６〜１０
１０７Ｏ”に達することが知られている。
に記載する論文によれば、基板温度を成長温度より常温
まで降下させるときに、ＧａＡｓ薄膜から結晶格子の転
位が発生し、そのためエッチピット密度が１０６〜１０
１０７Ｏ”に達することが知られている。
このような結晶欠陥は、基板温度を降下させるときに、
ＳｌとＧａＡｓとの熱膨張係数の相違にもとづいて発生
する熱応力がＧａＡｓ薄膜に加わり、これを緩和させよ
うとする格子転位が発生し、温度の変化に伴って転位が
移動する。温度が常温に近づくと、転位が停止して、熱
応力もそのまま残留するが、降温中に発生した転位がＧ
ａＡｓ薄膜中の格子転位を支配する。
ＳｌとＧａＡｓとの熱膨張係数の相違にもとづいて発生
する熱応力がＧａＡｓ薄膜に加わり、これを緩和させよ
うとする格子転位が発生し、温度の変化に伴って転位が
移動する。温度が常温に近づくと、転位が停止して、熱
応力もそのまま残留するが、降温中に発生した転位がＧ
ａＡｓ薄膜中の格子転位を支配する。
本発明は、基板上の化合物半導体薄膜中に従来の熱サイ
クルアニールを行った後に、成長温度から常温に冷却す
る過程で、エッチピット密度１０６〜１０７ｃｍ−２の
転位が発生することを減少させて、低転位の化合物半導
体薄膜を得ることを目的とする。
クルアニールを行った後に、成長温度から常温に冷却す
る過程で、エッチピット密度１０６〜１０７ｃｍ−２の
転位が発生することを減少させて、低転位の化合物半導
体薄膜を得ることを目的とする。
上記課題は、基板上に、この基板とは格子定数を異にす
る化合物半導体薄膜をヘテロエピタキシャル成長させる
方法において、ヘテロエピタキシャル成長させた後に、
基板に降温と昇温との熱処理サイクルを１回以上反復し
ながら、基板の温度を室温まで降下させる工程を含むこ
とを一時停止する、方法によって解決することができる
。
る化合物半導体薄膜をヘテロエピタキシャル成長させる
方法において、ヘテロエピタキシャル成長させた後に、
基板に降温と昇温との熱処理サイクルを１回以上反復し
ながら、基板の温度を室温まで降下させる工程を含むこ
とを一時停止する、方法によって解決することができる
。
化合物半導体薄膜の成長後に、常温まで基板を冷却する
過程において、基板温度を降温、昇温させながら降下さ
せる。これによって、熱応力が交互に逆方向に作用する
ので、熱応力を緩和させようとして基板と化合物薄膜と
の界面から新たな格子転位が発生しても、合体して消滅
することが起り易い。従って室温に達したときの化合物
薄膜に残留する格子転位が減少する。なお降温または昇
温中に、温度変化を一時停止することが有利である。
過程において、基板温度を降温、昇温させながら降下さ
せる。これによって、熱応力が交互に逆方向に作用する
ので、熱応力を緩和させようとして基板と化合物薄膜と
の界面から新たな格子転位が発生しても、合体して消滅
することが起り易い。従って室温に達したときの化合物
薄膜に残留する格子転位が減少する。なお降温または昇
温中に、温度変化を一時停止することが有利である。
基板はたとえばＳｉ２化合物半導体はたとえば■−■族
のＧａＡｓ、、 ＡβＧａＡｓ、 ＩｎＧａＡｓもし
くはＩｎＰ。
のＧａＡｓ、、 ＡβＧａＡｓ、 ＩｎＧａＡｓもし
くはＩｎＰ。
またはＩＩ−Ｖｌ族のＺｎＳｅもしくは２ｎＳとするこ
とができる。
とができる。
実施例１
図１は本発明による化合物半導体薄膜成長の熱処理プロ
グラムを示す。まず常法の２段成長方法と公知の熱サイ
クルアニルとを組合せて、Ｓｉ基板上にＧａＡｓ薄膜を
ヘテロエピタキシャル成長させた。
グラムを示す。まず常法の２段成長方法と公知の熱サイ
クルアニルとを組合せて、Ｓｉ基板上にＧａＡｓ薄膜を
ヘテロエピタキシャル成長させた。
Ｓｉ基板温度を１０００℃とし、流量が１２３℃ＭのＨ
２を１０分間流して、自然酸化膜を除去し、４５０℃で
８．９ＳＣＣＭの（ＣＨ３） 、Ｇａ、 ｏ、 ２ＳＬ
ＭのＡＳＨ３を流して、ＧａＡｓ単結晶層を１００人成
長させた後に、７００℃で２．５ ＳＣＣＭの（Ｃ）１
３）３Ｇａ、 ０．ＩＳＬＭのＡｓＨ３を流してＧａＡ
ｓ層を約１〜２ｐ成長させた。
２を１０分間流して、自然酸化膜を除去し、４５０℃で
８．９ＳＣＣＭの（ＣＨ３） 、Ｇａ、 ｏ、 ２ＳＬ
ＭのＡＳＨ３を流して、ＧａＡｓ単結晶層を１００人成
長させた後に、７００℃で２．５ ＳＣＣＭの（Ｃ）１
３）３Ｇａ、 ０．ＩＳＬＭのＡｓＨ３を流してＧａＡ
ｓ層を約１〜２ｐ成長させた。
さらに、９００℃に昇温し、５分間保持した後２００℃
まで降温させる熱サイクルアニール工程を３回反復した
後に、７００℃でさきと同様にＧａＡｓ層を約１〜２−
成長させた。本発明によって、７００℃から５００℃に
降温し、８００℃に昇温させ、続いて降温幅４００℃、
昇温幅３００℃とする熱サイクルアニールを３回反復し
ながら、室温まで冷却した。
まで降温させる熱サイクルアニール工程を３回反復した
後に、７００℃でさきと同様にＧａＡｓ層を約１〜２−
成長させた。本発明によって、７００℃から５００℃に
降温し、８００℃に昇温させ、続いて降温幅４００℃、
昇温幅３００℃とする熱サイクルアニールを３回反復し
ながら、室温まで冷却した。
得られたＧａＡｓ薄膜は溶融ＫＯＨによるエッチピット
密度が７．９ Ｘ１０５０ｍ−”であった。
密度が７．９ Ｘ１０５０ｍ−”であった。
実施例２
冷却工程において、各降温幅の中程で、５分間降温を停
止したことの他は、実施例１と同様に操作した。得られ
たＧａＡｓ薄膜のエッチピット密度は５、６ ＸＩＯ’
、ｃｍ−２であった。
止したことの他は、実施例１と同様に操作した。得られ
たＧａＡｓ薄膜のエッチピット密度は５、６ ＸＩＯ’
、ｃｍ−２であった。
比較例
図２に示すように、本発明の冷却工程を行わないことの
他は、実施例１と同様に操作したとき、エッチピット密
度は９． ＯＸＩＯ６Ｃｍ−２であった。
他は、実施例１と同様に操作したとき、エッチピット密
度は９． ＯＸＩＯ６Ｃｍ−２であった。
本発明の化合物半導体薄膜成長方法によれば、半導体薄
膜中の格子欠陥の発生を低減することができる。
膜中の格子欠陥の発生を低減することができる。
第１図は本発明の化合物半導体薄膜成長の熱処理プログ
ラムを示すグラフであり、 第２図は従来技術の同様な熱処理プログラムを示すグラ
フである。
ラムを示すグラフであり、 第２図は従来技術の同様な熱処理プログラムを示すグラ
フである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板上に、この基板とは格子定数を異にする化合物
半導体薄膜をヘテロエピタキシャル成長させる方法にお
いて、 ヘテロエピタキシャル成長させた後に、基板に降温と昇
温との熱処理サイクルを１回以上反復しながら、基板の
温度を室温まで降下させる工程を含むことを特徴とする
方法。 ２、降温または昇温の途中において、降温または昇温の
温度変化を一時停止する、請求項１記載の方法。 ３、基板がＳｉであり、化合物半導体がIII−Ｖ族のＧ
ａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓもしくはＩｎＰ、
またはII−VI族のＺｎＳｅもしくはＺｎＳである、請求
項１または２記載の方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2322634A JPH04198095A (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 化合物半導体薄膜成長方法 |
| US07/796,442 US5252173A (en) | 1990-11-28 | 1991-11-22 | Process for growing semiconductor layer on substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2322634A JPH04198095A (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 化合物半導体薄膜成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04198095A true JPH04198095A (ja) | 1992-07-17 |
Family
ID=18145900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2322634A Pending JPH04198095A (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 化合物半導体薄膜成長方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5252173A (ja) |
| JP (1) | JPH04198095A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3274246B2 (ja) * | 1993-08-23 | 2002-04-15 | コマツ電子金属株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
| US5834362A (en) * | 1994-12-14 | 1998-11-10 | Fujitsu Limited | Method of making a device having a heteroepitaxial substrate |
| US6188090B1 (en) | 1995-08-31 | 2001-02-13 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having a heteroepitaxial substrate |
| US6107653A (en) | 1997-06-24 | 2000-08-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Controlling threading dislocation densities in Ge on Si using graded GeSi layers and planarization |
| WO2001054175A1 (en) * | 2000-01-20 | 2001-07-26 | Amberwave Systems Corporation | Low threading dislocation density relaxed mismatched epilayers without high temperature growth |
| WO2004019391A2 (en) | 2002-08-23 | 2004-03-04 | Amberwave Systems Corporation | Semiconductor heterostructures having reduced dislocation pile-ups and related methods |
| US7594967B2 (en) | 2002-08-30 | 2009-09-29 | Amberwave Systems Corporation | Reduction of dislocation pile-up formation during relaxed lattice-mismatched epitaxy |
| WO2004068556A2 (en) | 2003-01-27 | 2004-08-12 | Amberwave Systems Corporation | Semiconductor structures with structural homogeneity |
| US8157914B1 (en) | 2007-02-07 | 2012-04-17 | Chien-Min Sung | Substrate surface modifications for compositional gradation of crystalline materials and associated products |
| US7799600B2 (en) * | 2007-05-31 | 2010-09-21 | Chien-Min Sung | Doped diamond LED devices and associated methods |
| KR101971597B1 (ko) * | 2011-10-26 | 2019-04-24 | 엘지이노텍 주식회사 | 웨이퍼 및 박막 제조 방법 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3729348A (en) * | 1970-09-29 | 1973-04-24 | Bell Telephone Labor Inc | Method for the solution growth of more perfect semiconductor crystals |
| US4863877A (en) * | 1987-11-13 | 1989-09-05 | Kopin Corporation | Ion implantation and annealing of compound semiconductor layers |
| JPH01246818A (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 熱処理方法 |
| US5011794A (en) * | 1989-05-01 | 1991-04-30 | At&T Bell Laboratories | Procedure for rapid thermal annealing of implanted semiconductors |
| JPH0377329A (ja) * | 1989-08-19 | 1991-04-02 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP2322634A patent/JPH04198095A/ja active Pending
-
1991
- 1991-11-22 US US07/796,442 patent/US5252173A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5252173A (en) | 1993-10-12 |
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