JPS6066811A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置の製造方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明は化合物半導体装置の製造力θくに関し、特にシ
リコン基板を用いて、この基板」−に化合物半導体を積
層した半導体装置の熱処理に関するも 。
リコン基板を用いて、この基板」−に化合物半導体を積
層した半導体装置の熱処理に関するも 。
のである。
〈従来技術〉
ＧａＡｓ等の化合物半導体はその優れた１゛テ徴を活し
て高機能、高性能デバイスに利用されつつあ（川。
て高機能、高性能デバイスに利用されつつあ（川。
しかし、化合物半導体結晶は一般に１雷価であり、コン
を基板とし、このシリコン基板（以下Ｓ ｉ Ｊ、１板
という）」二に化合物半導体層を積層し°Ｃデバイスを
構成するための化合物半導体装；Ｐｌを製造する方法が
従来からいくつか提案されている。しかし未だ結晶品位
等の点でバルク結晶に劣るのか現状である。
を基板とし、このシリコン基板（以下Ｓ ｉ Ｊ、１板
という）」二に化合物半導体層を積層し°Ｃデバイスを
構成するための化合物半導体装；Ｐｌを製造する方法が
従来からいくつか提案されている。しかし未だ結晶品位
等の点でバルク結晶に劣るのか現状である。
例えば、Ｓｉ基板］二にＧａＡｓ層を形成する試みＯこ
は太きく ３）けて２ｉｍりの方法かある。
は太きく ３）けて２ｉｍりの方法かある。
第１の方法は８１基板上に分子制（エピタキシーい■Ｂ
Ｅ）、又は有機金属熱分解法（？ｔ、ｆＯＣＶＤ）を用
いて直接ＧａＡｓ層をＪｉｔ成する方法である。第１図
は８１基板１］−への化合物半導体２のエピタキシャル
成長の第１の方法例である。Ｓｉ基板１とＧ ａ Ａ
ｓ結晶２間の格子定数の大きな相違（４％）のため、１
−記従来の方法では品質の優れた結晶層をイＩＪること
は不ＩＴＪ能であり、多結晶しか得られていない。又Ｓ
１とＧ ａ Ａ ｓ界面の接着力も弱く熱膨張係数の差
による応力のためはかれ易い等の問題かあり、良質なＧ
ａＡｓ単結晶の形成には成功してい乙Ｊ゛いのか現状で
ある。
Ｅ）、又は有機金属熱分解法（？ｔ、ｆＯＣＶＤ）を用
いて直接ＧａＡｓ層をＪｉｔ成する方法である。第１図
は８１基板１］−への化合物半導体２のエピタキシャル
成長の第１の方法例である。Ｓｉ基板１とＧ ａ Ａ
ｓ結晶２間の格子定数の大きな相違（４％）のため、１
−記従来の方法では品質の優れた結晶層をイＩＪること
は不ＩＴＪ能であり、多結晶しか得られていない。又Ｓ
１とＧ ａ Ａ ｓ界面の接着力も弱く熱膨張係数の差
による応力のためはかれ易い等の問題かあり、良質なＧ
ａＡｓ単結晶の形成には成功してい乙Ｊ゛いのか現状で
ある。
第２のＪｊ／、！、はＳｉとＧａＡｓの中間の格子定数
をもつ／１１１品系を利用するものである。例えば５ｉ
Ｇｅ。
をもつ／１１１品系を利用するものである。例えば５ｉ
Ｇｅ。
ＧＨＩＡｓｌ”ｊｉの混品用成をわずかずつ変化させた
格子整合層を、ＳｌとＧａＡｓとの間に形成し、格子歪
°整合による結晶性への影若ゝを少なくするものである
。第２図は、８１基板３」二への格子整合層４をイＪす
る化合物半導体５のエピタキシャル成長の第２の方法例
である。この方法では格子整合層４の格子定数の変化率
は可能な限り小さく゛」−る心安があるため成長の制御
が複卸になる。」５た格Ｊ′整合層４中の内部応力によ
る影響を抑制する１旧杓−Ｃ格子整合層４の厚さを大き
くとる必要がｊ７）る。ＳｌとＧａＡｓの場合、以上の
要Ｊ［５を満足するために必要な格子整合層は数十μＩ
ｎ程度とされており、（＝れは通常化合物半導体素子を
機能させるために必要な活性層厚の数倍ないし数十（−
Ｈｌｔ、に相当し、低価格、軽量化の条件に反する方法
である。
格子整合層を、ＳｌとＧａＡｓとの間に形成し、格子歪
°整合による結晶性への影若ゝを少なくするものである
。第２図は、８１基板３」二への格子整合層４をイＪす
る化合物半導体５のエピタキシャル成長の第２の方法例
である。この方法では格子整合層４の格子定数の変化率
は可能な限り小さく゛」−る心安があるため成長の制御
が複卸になる。」５た格Ｊ′整合層４中の内部応力によ
る影響を抑制する１旧杓−Ｃ格子整合層４の厚さを大き
くとる必要がｊ７）る。ＳｌとＧａＡｓの場合、以上の
要Ｊ［５を満足するために必要な格子整合層は数十μＩ
ｎ程度とされており、（＝れは通常化合物半導体素子を
機能させるために必要な活性層厚の数倍ないし数十（−
Ｈｌｔ、に相当し、低価格、軽量化の条件に反する方法
である。
〈発明の目的〉
本発明［ｊ上記従来の化合物半導体装１；ｔの製造方法
の欠点を除去し、シリコン単結晶を基板４Ａ’ ４’ｌ
とし、ＩＩＩ−Ｖ族の混晶系単結晶を活性層とするｒＩ
Ｓ合物半導体装簡において、基板と化合物産導体層との
間に存在する格子不整合による結晶性への影響及び熱膨
張係数の相違に基ずく結晶；１・を吸収゛＝Ｉ−る緩価
層を設けることにより高品質、低価格か一刀ＩＩｒ量化
を可能とする化合物半導体装置の製造ＪＪ法を提供する
。
の欠点を除去し、シリコン単結晶を基板４Ａ’ ４’ｌ
とし、ＩＩＩ−Ｖ族の混晶系単結晶を活性層とするｒＩ
Ｓ合物半導体装簡において、基板と化合物産導体層との
間に存在する格子不整合による結晶性への影響及び熱膨
張係数の相違に基ずく結晶；１・を吸収゛＝Ｉ−る緩価
層を設けることにより高品質、低価格か一刀ＩＩｒ量化
を可能とする化合物半導体装置の製造ＪＪ法を提供する
。
〈実施例〉
本発明は８１基板」二に化合物半導体層を形成する場合
に、新らたに格子の不整合を緩和する層を設けた構造の
化合物半導装置の製造に際し、予めＳ１基板を融点直下
の温度に保持する第１の熱処理を施こし第１の熱処理を
行なった基板上にＧｅ１ｉｉね１１品薄ＩＪ位を彫成し
、これに引き続いて第２の熱処理を施こい第１の熱処理
と第２の熱処理によりＳｌとＧｅの４［１互拡散層を形
成して化合物半導体装置の製造するものである。
に、新らたに格子の不整合を緩和する層を設けた構造の
化合物半導装置の製造に際し、予めＳ１基板を融点直下
の温度に保持する第１の熱処理を施こし第１の熱処理を
行なった基板上にＧｅ１ｉｉね１１品薄ＩＪ位を彫成し
、これに引き続いて第２の熱処理を施こい第１の熱処理
と第２の熱処理によりＳｌとＧｅの４［１互拡散層を形
成して化合物半導体装置の製造するものである。
以下第３図を用いて、本発明を一実施例を挙げて説明す
る。
る。
Ｊ、［板６として面方位（＋００）の８１単結晶を使用
する。このＳ ｉ ４Ｊ板６をＩＱ ”Ｔｏｒｒ以下の
真空中で１３００’Ｃの温度に３０分間保持しく第１熱
処理）室温まで急冷する。基板酸化膜を除く程度にＩＩ
ＣＥて気相コーッヂングした後、ｓｌ基板表面にＧｅ
７を約５００Ａエビタギシヤル気相成長させる。
する。このＳ ｉ ４Ｊ板６をＩＱ ”Ｔｏｒｒ以下の
真空中で１３００’Ｃの温度に３０分間保持しく第１熱
処理）室温まで急冷する。基板酸化膜を除く程度にＩＩ
ＣＥて気相コーッヂングした後、ｓｌ基板表面にＧｅ
７を約５００Ａエビタギシヤル気相成長させる。
コｊＪ） とＱ゛ノ成長１’；ｌｌ’１度は７０Ｃｒｃ
とした。その後、Ｈ２゛、１７囲気中てＱ （ｌ Ｏ’
Ｃ６０分間の第２熱処理を施こしたのち７００°Ｃまで
徐冷し、その温度でＧａＡｓ８を約１μｍエピタキシャ
ル気相成長させて化合物−′１′導体を形成する。ここ
で」−記第２の熱処理に」、すＳｉ基板６とＧｅ層７と
の間には後述するように相互に拡散が行われ、拡散層を
形成しているとちえられる。
とした。その後、Ｈ２゛、１７囲気中てＱ （ｌ Ｏ’
Ｃ６０分間の第２熱処理を施こしたのち７００°Ｃまで
徐冷し、その温度でＧａＡｓ８を約１μｍエピタキシャ
ル気相成長させて化合物−′１′導体を形成する。ここ
で」−記第２の熱処理に」、すＳｉ基板６とＧｅ層７と
の間には後述するように相互に拡散が行われ、拡散層を
形成しているとちえられる。
上記工程を経て製造した化合物半導体（以ｌ−Ａ試料と
いう）の効果を検討するため、比軸σ以・ｊ象として第
１熱処理をせずに８１基板」−に直ちに５００ＡのＧｅ
単結晶薄層を形成し、第２熱処理のみ行なった後、Ｇａ
Ａｓ単結晶層をエビクギシャル気相成長した試料を作製
した（以Ｉ： １３試Ｍ′ｌという）。
いう）の効果を検討するため、比軸σ以・ｊ象として第
１熱処理をせずに８１基板」−に直ちに５００ＡのＧｅ
単結晶薄層を形成し、第２熱処理のみ行なった後、Ｇａ
Ａｓ単結晶層をエビクギシャル気相成長した試料を作製
した（以Ｉ： １３試Ｍ′ｌという）。
」−記Ａ、Ｂ試料の断面を走査形電子顕ｉ）＆鏡により
観察すると、Ｂ試料では５ｉ−Ｇｅ界而面くにｉＨ；ｔ
ｌ。
観察すると、Ｂ試料では５ｉ−Ｇｅ界而面くにｉＨ；ｔ
ｌ。
細なりラック、界面でのき裂か見られるのにスＪしてＡ
試料ではそのような欠陥は観察され／４−か−、た。
試料ではそのような欠陥は観察され／４−か−、た。
またＢ試料ではき裂の端から応力集中に」：り発／ｌ。
した転位によるものと思われる多数のす・＼り線か成長
層方向に伝播しているのか観察された。、以１のような
界面イ］近での欠陥ＧＪ１第１熱処理をＴ」／＋い第２
熱処理を欠いた試料についても観察された。
層方向に伝播しているのか観察された。、以１のような
界面イ］近での欠陥ＧＪ１第１熱処理をＴ」／＋い第２
熱処理を欠いた試料についても観察された。
このことはＡ試料ては９００°Ｃ６０分間の第２熱処狸
中に、予め１３００°０の第１熱処理で導入された空孔
を介してＳｌとＧｅの相互拡散層が形成され、この相互
拡散層によって熱膨張係数の差異に基づく格子歪か緩和
されているためと考えられる。
中に、予め１３００°０の第１熱処理で導入された空孔
を介してＳｌとＧｅの相互拡散層が形成され、この相互
拡散層によって熱膨張係数の差異に基づく格子歪か緩和
されているためと考えられる。
８１とＧｅの相互拡散層」二に形成されたＧａＡｓ層中
にはずへり線、少傾角粒界等の欠陥は見られず、人ｌ自
１の一゛１′１ｕな成表層が得られた。
にはずへり線、少傾角粒界等の欠陥は見られず、人ｌ自
１の一゛１′１ｕな成表層が得られた。
３１とＧｃの相互拡散層上に形成する化合物体’＋ｊ、
を体単右！１品層はＧ ｒ＋ Ａ ｓに限られずＧａＰ
等の二元化合物、さらにＧａＡ、（Ａｓ、ＩｎＧａＰ、
ＧａＡｓＰ等の王ハコ糸及び１ｎＧａＡｓＰ等の多元系
の化合物であっても同様に形成することができる。また
第１熱処理は、温ｊ夏を１３００”ｃとしたがこの温度
に限らす）１（板融点の９０・も以上の温度範囲であれ
ばよく、−その１ｌｉｉ′ｉ囲内のｌ：ｕ’＋度で３０
分程度保持すれば十分で３１・〕る。史に第２熱処理で
相互拡散層を形成する条ｆ’ｌとしては、７００〜９０
０°Ｃの温度で相互拡散するのに１′分／Ｃ時間保持ず
ればよく、７００°Ｃ以下の温度でも保持時間を長くす
ることによって同し効１ｋを得ることかできる。８１基
板に形成するＧｅ中結晶薄層は格子歪を緩和するのに十
分な柑ｌＩ−拡ｆｆ！Ｊ。
を体単右！１品層はＧ ｒ＋ Ａ ｓに限られずＧａＰ
等の二元化合物、さらにＧａＡ、（Ａｓ、ＩｎＧａＰ、
ＧａＡｓＰ等の王ハコ糸及び１ｎＧａＡｓＰ等の多元系
の化合物であっても同様に形成することができる。また
第１熱処理は、温ｊ夏を１３００”ｃとしたがこの温度
に限らす）１（板融点の９０・も以上の温度範囲であれ
ばよく、−その１ｌｉｉ′ｉ囲内のｌ：ｕ’＋度で３０
分程度保持すれば十分で３１・〕る。史に第２熱処理で
相互拡散層を形成する条ｆ’ｌとしては、７００〜９０
０°Ｃの温度で相互拡散するのに１′分／Ｃ時間保持ず
ればよく、７００°Ｃ以下の温度でも保持時間を長くす
ることによって同し効１ｋを得ることかできる。８１基
板に形成するＧｅ中結晶薄層は格子歪を緩和するのに十
分な柑ｌＩ−拡ｆｆ！Ｊ。
層を形成する必要上、３００〜７００Ａ ６．度の厚さ
であればよい。また、相互拡散層りに形成する１１ ’
Ｆ７物半物体導体単結晶層要に応じた厚さに形成できる
ことは言うまでもない。
であればよい。また、相互拡散層りに形成する１１ ’
Ｆ７物半物体導体単結晶層要に応じた厚さに形成できる
ことは言うまでもない。
上記の予め高温熱処理を施こしたＳＩ基板Ｉ（・Ｇｅ層
を形成し、その後に再度熱処理を施こして形成したｌｌ
ｌ−〜ｒ族化合物半導体６ｊ１各種？［εｆテバイスの
半導体基板として利用することができ、特に」−配化合
物半導体にＰＮ接合を形成して太陽電池を構成すること
によりすぐれた効果を示ず３．即ち受光面側は光電変換
効率の高いＧ ａ Ａ、 ｓ層を用いて構成し、このＧ
ａＡｓ層を支持する基板を比較的軽い８１基板を用いて
構成することかでき、効率及、び重量の点で非常に有利
な太１場電池を７（Ｉることかできる。
を形成し、その後に再度熱処理を施こして形成したｌｌ
ｌ−〜ｒ族化合物半導体６ｊ１各種？［εｆテバイスの
半導体基板として利用することができ、特に」−配化合
物半導体にＰＮ接合を形成して太陽電池を構成すること
によりすぐれた効果を示ず３．即ち受光面側は光電変換
効率の高いＧ ａ Ａ、 ｓ層を用いて構成し、このＧ
ａＡｓ層を支持する基板を比較的軽い８１基板を用いて
構成することかでき、効率及、び重量の点で非常に有利
な太１場電池を７（Ｉることかできる。
〈効 果〉
以上のように本発明に」二り８１〕、１板Ｉ−に格ｆ−
ｑＨ′／−舎外のよいＧａＡｓ、ＧａＡｐ、ΔＳ等のＩ
ＩＩ −ｖＩｊ５′化合物＋１１結晶ｊ・カを形成する
ことがてき、高品質、低価格かつ軽量な化合物半導体装
置の製造がｉＴＪ能となり化合物半導体装置の高機能化
、高性能化に寄与ずろことかできる。
ｑＨ′／−舎外のよいＧａＡｓ、ＧａＡｐ、ΔＳ等のＩ
ＩＩ −ｖＩｊ５′化合物＋１１結晶ｊ・カを形成する
ことがてき、高品質、低価格かつ軽量な化合物半導体装
置の製造がｉＴＪ能となり化合物半導体装置の高機能化
、高性能化に寄与ずろことかできる。
第１図及び第２図は従来の化合物半導体装置のｉ１′Ｊ
ｉ而図、第面図は本発明による一実施例を説明ずろため
の断面図である。 ６．８１基板 ７ Ｇｅ単結晶層 ８ Ｇ：１Ａｓ単結晶層
ｉ而図、第面図は本発明による一実施例を説明ずろため
の断面図である。 ６．８１基板 ７ Ｇｅ単結晶層 ８ Ｇ：１Ａｓ単結晶層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ）シリコン基板上に化合物半導体層を形成する方法に
おいて、シリコン基板を融点直下の温度で保持する第１
の熱処理工程と、第１の熱処理を行った基板」−にゲル
マニウム薄層を形成する工程と、形成されたゲルマニウ
ム薄層とシリコン基板間に相Ｊ−Ｌ拡散を導く第２の熱
処理を施こす」二押と、１１に第２の熱処理後に化合物
半導体層を成ト、コさゼることを特徴とする化合物半導
体装置の製造方法。 ２）前記化合物半導体巻輪基層はＧａＡｓ５又はＧａＡ
ｊ！Ａｓ単結晶であることを特徴とする特許請求の範σ
（（第１項記載の化合物半導体装置の製ｊ青力υ、。 ３）前記化合物半導体結晶層がＧａＰ、ＧａＡｓＰ。 Ｉ ｎ：Ｇ ｉｌ Ｐ又はＩｎＧａＡｓＰ単結晶である
ことを特？：ｔどするギＩ’ ：！’ｌ’ 請求の範囲
第１項記載の化合物半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58177478A JPS6066811A (ja) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58177478A JPS6066811A (ja) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066811A true JPS6066811A (ja) | 1985-04-17 |
Family
ID=16031610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58177478A Pending JPS6066811A (ja) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6066811A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5326716A (en) * | 1986-02-11 | 1994-07-05 | Max Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V. | Liquid phase epitaxial process for producing three-dimensional semiconductor structures by liquid phase expitaxy |
| US8686472B2 (en) | 2008-10-02 | 2014-04-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor substrate, electronic device and method for manufacturing semiconductor substrate |
| CN105089792A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-11-25 | 成都博世德能源科技股份有限公司 | 一种高效循环利用的消声空气过滤装置 |
| US20160010557A1 (en) * | 2013-03-15 | 2016-01-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine silencer, and gas turbine provided with same |
-
1983
- 1983-09-24 JP JP58177478A patent/JPS6066811A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5326716A (en) * | 1986-02-11 | 1994-07-05 | Max Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V. | Liquid phase epitaxial process for producing three-dimensional semiconductor structures by liquid phase expitaxy |
| US5397736A (en) * | 1986-02-11 | 1995-03-14 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften | Liquid epitaxial process for producing three-dimensional semiconductor structures |
| US8686472B2 (en) | 2008-10-02 | 2014-04-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor substrate, electronic device and method for manufacturing semiconductor substrate |
| US20160010557A1 (en) * | 2013-03-15 | 2016-01-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine silencer, and gas turbine provided with same |
| CN105089792A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-11-25 | 成都博世德能源科技股份有限公司 | 一种高效循环利用的消声空气过滤装置 |
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