JPH02132819A - 単結晶３−ｖ族化合物半導体層の形成法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

■産業上の利用分野】 本発明は、単結晶シリコン基板上に、重結晶■−ｖ族化
合物半導体層を形成する方法の改良に関する。

【従来の技術】

従来、第２図を伴って次に述べる単結晶■−ｖｉ化合物
半導体層の形成法が提案されている。 すなわち、単結晶シリコン基板１を予め用意し（第２図
Ａ）、それに、例えばＧａＡｓでなる単結晶ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を堆積形成し得る温度以下の比較的低
い温度を与えた状態で、例えばＧａＡｓでなる化合物半
導体層を堆積形成する処理を行うことによって、単結晶
シリコン基板１上に、非晶賀■一Ｖ族化合物半導体層２
を堆積形成する（第２図Ｂ）。 次に、単結晶シリコン基板１に、単結晶１［［−■族化
合物半導体層２を堆積形成する工程《第２図》における
よりも十分な比較的高い温度を与えることによって、非
晶質ｍ−ｖ族化合物半導体１１２を、単結晶■一Ｖ族化
合物半導体層２に単結晶化させる（第２図Ｃ）。 次に、引続いて、単結晶シリコン基板１に同じ温麿を与
えた状態で、単結晶■−Ｖ族化合物半導体層２′と同じ
ＧａＡＳでなる■一Ｖ族化合物半導体層を堆積形成する
処理を行うことによって、単結晶シリコン層２′上に、
目的とするＧａＡＳでなる単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層３を堆積形成する〈第２図Ｄ）。 以上が、従来提案されている単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の形成法である。 このような甲結晶１１Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の形成法
によれば、廉価に入手し得且つ比較的軽い単結晶シリコ
ン基板１上に、高機能、高性能を有する半導体装置を構
成し得る単結晶■−ｖ族化合物半導体層３を、単結晶シ
リコン基板１との間に格子定数の差（約４％）があって
も、それが単結晶■−Ｖ族化合物半導体層２′によって
緩和されることによって、比較的容易に、形成すること
ができる、という特徴を有する。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、第２図に示す従来の単結晶■Ｖ族化合物
半導体層の形成法の場合、目的とする単結晶■−ｖ族化
合物半導体層３が単結晶シリコン基板１との間に格子定
数の差を有しているのを緩和している甲結晶■−ｖ族化
合物半導体層２′もまた、目的とする単結晶ｍ−ｖｉ化
合物半導体層３の場合と同様に、単結晶シリコン基板１
との間に格子定数の差を有することから、単結晶■−ｖ
族化合物半導体層２′が、ミスフィット転位や、員通転
位などの転位などを多量に含んで形成されるため、その
転位などが、単結晶■−ｖ族化合物半導体層３を堆積形
成するときに、単結晶■−Ｖ族化合物半導体層３内に無
視し得ない吊導入される。 このため、第２図で上述した従来の単結晶■Ｖ族化合物
半導体層の形成法の場合、単結晶シリコン基板１上に、
目的とする単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層３を、高
い品質を有するものとして形成することができない、と
いう欠点を有していた。 よって、本発明は、上述した欠点のない、新規な単結晶
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の形成法を提案せんとする
ものである。

【課題を解決するための手段】

本発明による単結品ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の形成
法は、■単結晶シリコン基板上に、非晶質シリコン層を
堆積形成する工程と、■上記非晶質シリコン層上に、非
晶質■−ｖ族化合物半導体層を堆積形成する工程と、■
上記単結晶シリコン基板に、上記非晶質シリコン層及び
上記非晶質１［−Ｖ族化合物半導体層をＭ１稙形成する
工程におけるよりも高い温度を与えることによって、上
記非晶質シリコン層及び上記非晶質シリコン層を、それ
ぞれ単結晶シリコン層及び単結晶１１１−Ｖ族化合物半
導体層に単結晶化させる工程と、■上記単結晶■−ｖ族
化合物半導体層上に、目的とする単結晶［［１−Ｖ族化
合物半導体層を堆積形成する工程とを有する。

【作用・効果】

本発明による単結晶■−ｖ族化合物半導体層の形成法に
よれば、第２図で上述した従来の単結晶■−ｖ族化合物
半導体層の形成法の場合に準じて、廉価に入手し得且つ
比較的軽い単結晶シリコン基板上に、高橢能、高性能を
有する半導体装置を構成し得る単結晶■−Ｖ族化合物半
導体層を，単結晶シリコン基板との間に格子定数の差（
約４％）があっても、それが堆積形成されて得られた単
結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層によって緩和されるこ
とによって、比較的容易に、形成することができる、と
いう特徴を有づる。 しかしながら、本発明による単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の形成法の場合、目的とする単結晶ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層が単結晶シリコン基板との間に格子定
数の差を有しているのを緩和している単結晶化されて得
られる単結晶■−Ｖ族化合物半導体層が、目的とする単
結晶ｍ一Ｖ族化合物半導体層の場合と同様に、単結晶シ
リコン基板との間に格子定数の差を有することから、そ
の単結晶化されて得られる単結晶ｍ−Ｖ族化合物半導体
層が、ミスフィット転位や貫通転位などの転位などを含
んで形成されるとしても、その転位などが、単結晶化さ
れて得られる単結晶■−Ｖ族化合物半導体層と同時的に
単結晶化されて得られる単結晶シリコン層に分散するた
め、単結晶化されて得られる単結晶ｍ−Ｖ族化合物半導
体層が、転位などを第２図で上述した従来の中結晶■−
ｖ族化合物半導体層の形成法の場合に比し格段的に少な
い量しか含んでいないものとしてしか形成されない。　
このため、本発明による単結晶■−ｖ族化合物半導体層
の形成法によれば、目的とする単結晶ｍ−Ｖ族化合物半
導体層を、第２図で上述した従来の単結晶■−ｖ族化合
物半導体層の形成法の場合に比し格段的に高い品質を有
するものとして、容易に形成することができる。 また、単結晶シリコン基板上に、第２図で上述した従来
の単結晶■−ｖ族化合物半導体層の形成法の場合と同様
に、直接、非晶質ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を堆積形
成し、その非晶質ｍ一Ｖ族化合物半導体層を単結晶化さ
せて甲結晶■一Ｖ族化合物半導体層を形成する場合は、
単結晶シリコン基板が非極性結晶でなり、一方、単結晶
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が極性結晶でなることから
、非晶質■−ｖ族化合物半導体層を、単結晶■−ｖ族化
合物半導体層に単結晶化させるのに困難を伴うので、単
結晶化されて得られる単結晶■−ｖ族化合物半導体層を
良質に得るのに困難を伴うが、本発明による単結晶■−
ｖ族化合物半導体層の形成法によれば、単結晶シリコン
基板上に、非晶質シリコン層を介して非晶質■−ｖ族化
合物半導体層を形成し、そして、その状態で、非晶質Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を、単結晶シリコン基板との
間に介挿されている非晶質シリコン層と同時的に単結晶
化させて、単結晶■−ｖ族化合物半導体層を形成するの
で、非晶質１−Ｖ族化合物半導体層を、単結晶■−Ｖ族
化合物半導体層に単結晶化させるのが、第２図で上述し
た従来の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の形成法の
場合に比し容易であり、このため、単結晶化されて得ら
れる単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を第２図で上述
した従来の単結晶ｍ−ｖ族化合物半導体層の形成法の場
合に比し良質に得ることが、第２図で上述した従来の単
結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の形成法の場合に比し
容易である。 このため、目的とする単結晶■−ｖ族化合物半導体層を
、第２図で上述した従来の単結晶■−Ｖ族化合物半導体
頑の形成法の場合に比しより高い品質を有するものとし
て、容易に得ることができる。 さらに、本発明による単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層の形成法によれば、単結晶■−ｖ族化合物半導体層を
形成している生結晶シリコン基板が、それと単結晶■−
ｖ族化合物半導体層との間に堆積形成されて得られた単
結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の外、単結晶シリコン
層を介挿して得られるので、単結晶■−ｖ族化合物半導
体層を形成している単結晶シリコン基板を、．第２図で
上述した従来の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半？体層の形
成法によって得られる単結晶シリコン基板に比し、反り
間の格段的に少ないものとして得ることができる。

【実施例１】 次に、第１図を伴って本発明による単結晶■一Ｖ族化合
物半導体層の形成法の実施例を述べよう。 第１図において、第２図との対応部分には同一符号が付
されている。 第１図に示す本発明による単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層の形成法は、次に述べる順次の工程をとって、目
的とする単結晶■−ｖ族化合物半導体層を形成する。 すなわち、第２図で上述した従来の単結晶■−Ｖ族化合
物■半導体層の形成法の場合と同様に、単結晶シリコン
基板１を予め用意し（第１図Ａ）、それに、単結晶シリ
コン層・を堆積形成し得る温度以下の比較的低い例えば
室温程度の温度を与えた状態で、シリコン層を分子線エ
ビタキシ一方によって堆積形成する処理を行うことによ
って、単結晶シリコン基板１上に、非晶質シリコン層４
を、１〜１Ｑｎｍの厚さに堆積形成する（第１図Ｂ）。 次に、単結晶シリコン基板１に、単結晶シリコン層及び
例えばＧａＡＳでなる単結晶１１Ｉ−Ｖ族化合物半導体
層を堆積形成し得る温度以下の比較的低い渇度（非晶質
■−ｖ族化合物半導体層４を形成するときの温度と同じ
であってもよい》を与えた状態で、ＧａＡｓでなる化合
物半導体層を分子線エビタキシー法によって堆積形成す
る処理を行うことによって、非晶質シリコン層４上に、
非晶質■−ｖ族化合物半導体層２を、１〜２Ｑｎｍの厚
さに堆積形成する（第１図Ｃ）。 次に、単結晶シリコン基板１に、非晶質シリコン層４及
び非晶質■一Ｖ族化合物半導体層２を形成する工程（第
１図Ｂ及びＣ）におけるよりも高い、単結晶シリコン層
及び単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を堆積形成し得
るに十分な４００〜７００℃の温度を与えることによっ
て、非晶質シリコン層４及び非晶質■−Ｖ族化合物半導
体層２を、固相エビタキシー機構で、それぞれ単結晶シ
リコン層４′及び単結晶■−ｖ族化合物半導体層２′に
、ともに単結晶化させる（第１図Ｄ）。 次に、引続いて、単結晶シリコン基板１に同じ温度を与
えた状態で、例えば中結晶■−ｖ族化合物半導体層２′
と同じＧａＡＳでなる化合物半導体層を分子線エビタキ
シー法によって堆積形成する処理を行うことによって、
単結晶■−Ｖ族化合物半導体層２′上に、目的とする単
結晶ｍ−ｖ１！ｋ化合物半導体層３を形成する（第１図
Ｅ）。 以上が、本発明による単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層の形成法の実施例である。 このような本発明による単結晶１１１−Ｖ族化合物半導
体層の形成法によれば、第２図で上述した従来の単結晶
■−ｖ族化合物半導体層の形成法の場合に準じて、廉価
に入手し得且つ比較的軽い単結晶シリコン基板１上に、
高機能、高性能を有する半導体装置を構成し得る単結晶
ｍ−Ｖ族化合物半導体層３を、単結晶シリコン基板１と
の間に格子定数の差（約４％）があっても、それが単結
晶シリコン層４′及び単結晶■−ｖ族化合物半導体層２
′によって緩和されることによって、比較的容易に、形
成することができる。 しかしながら、本発明による単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の形成法の場合、目的とする単結晶ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層３が単結晶シリコン基板１との間に格
子定数の差を有しているのを緩和している単結晶化され
て得られる単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ＦＦＩ２’
が、目的とする単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１１３
の場合と同様に、単結晶シリコン基板１との間に格子定
数の差を有することから、その単結晶化されて得られる
単結晶１［［−Ｖ族化合物半導体層２′が、ミスフィッ
ト転位や貝通転位などの転位などを含んで形成されると
しても、その転位などが、単結晶化されて得られる単結
晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層２′と同時的に単結晶化
されて得られる単結晶シリコン層４′に分散するため、
単結晶化されて得られる単結晶■−ｖ族化合物半導体層
２が、転位などを、第２図で上述した従来の単結晶■−
Ｖ族化合物半導体層の形成法の場合に比し格段的に少な
い聞しか含んでいないものとしてしか形成されない。 このため、第１図に示す本発明による単結晶Ｉ−Ｖ族化
合物半導体層の形成法によれば、目的とする単結晶■−
ｖ族化合物半導体層３を、第２図で上述した従来の単結
晶■−ｖ族化合物半導体層の形成法の場合に比し格段的
に高い品質を有するものとして、容易に形成することが
できる。 また、第２図に示す本発明による単結晶ｍ−Ｖ族化合物
半導体層の形成法によれば、単結晶■−Ｖ族化合物半導
体層３を形成している単結晶シリコン基板１が、それと
単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層３との間に、堆積形
成されて得られた単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層２
′の外、単結晶シリコン層４′を介挿して得られるので
、単結晶■−ｖ族化合物半導体層３を形成している単結
晶シリコン基板１を、第２図で上述した従来の単結晶Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の形成法によって得られる単
結晶シリコン基板に比し反り量の格段的に少ないものと
して得ることができる。 ちなみに、本発明によって目的とする単結晶ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層３を、単結晶シリコン基板１に６００
℃の温度を与えた状態で、３μｍの厚さに形成し、その
目的とする単結晶ｍ−Ｖ族化合物半導体層３の表面近傍
の転位密度を測定したところ、その転位密度が、同じ単
結晶シリコン基板１の温度条件で、同じ厚さに、第２図
で上述した従来の単結晶■−ｖ族化合物半導体層の形成
法によって形成した目的とする単結晶■−ｖ族化合物半
導体層３のそれに比し、１０〜５０％低いという結果が
得られた。 また、本発明によって上述したと同様に目的とする単結
晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を形成した単結晶シリコ
ン基板１の反り量を測定したところ、その反り量が、第
２図で上述した従来の単結晶■−ｖ族化合物半導体層の
形成法によって同様に目的とする単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を形成した単結晶シリコン基板１のそれの
約１／２に過ぎなかった。 なお、上述においては、目的とする単結晶■一Ｖ族化合
物半導体層３をＧａＡＳでなるものとして形成する場合
につき述べたが、他のｌｎＰ，ＧａＡＳでなるものとし
て形成することもでき、また、単結晶化されて得られる
単結晶■一Ｖ族化合物半導体１！！２’を、ＧａＡＳ１
　■ｎＰ，ＩｎＡＳでなるものとして形成することもで
き、さらに、非晶質シリコンＪｉｆ４を蒸着法、スパツ
タ法、化学気相堆積法（ＣＶＤ法》のいずれかによって
形成することもでき、さらに、非晶質■−ｖ族化合物半
導体層２を光ＣＶＤ法によって形成することもでき、ま
た、単結晶■−Ｖ族化合物半導体１１１ｉ３を有機金属
熱分解法（ＭＯＣＶＤ法》で形成することもでき、その
他、本発明の精神を脱することなしに、種々の変型、変
更をなし得るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｅは、本発明によるＩＩ１結晶ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層の形成法の実施例を示す順次の工程にお
ける略線的断面図である。 第２図Ａ−Ｄは、従来の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層の形成法を示す順次の工程における略線的断面図で
ある。 １・・・・・・・・・生結晶シリコン基板２′・・・・
・・単結晶シリコン層 ２・・・・・・・・・非晶質シリコン層３・・・・・・
・・・単結晶ｍ　−　ｖ　ｔ＊化合物半導体層４・・・
・・・・・・非晶質ｍ−ｖ＊化合物半１３’抹層４′・
・・・・・・・・単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層第
１図 出願人　　日本電信電話株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 単結晶シリコン基板上に、非晶質シリコン層を堆積形成
   する工程と、 上記非晶質シリコン層上に、非晶質III−Ｖ族化合物半
   導体層を堆積形成する工程と、 上記単結晶シリコン基板に、上記非晶質シリコン層及び
   上記非晶質III−Ｖ族化合物半導体層を堆積形成する工
   程におけるよりも高い温度を与えることによって、上記
   非晶質シリコン層及び上記非晶質シリコン層を、それぞ
   れ単結晶シリコン層及び単結晶III−Ｖ族化合物半導体
   層に単結晶化させる工程と、 上記単結晶III−Ｖ族化合物半導体層上に、目的とする
   単結晶III−Ｖ族化合物半導体層を堆積形成する工程と
   を有することを特徴とする単結晶III−Ｖ族化合物半導
   体層の形成法。