JPH04299525A - 素子の製造法 - Google Patents
素子の製造法Info
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- JPH04299525A JPH04299525A JP8601991A JP8601991A JPH04299525A JP H04299525 A JPH04299525 A JP H04299525A JP 8601991 A JP8601991 A JP 8601991A JP 8601991 A JP8601991 A JP 8601991A JP H04299525 A JPH04299525 A JP H04299525A
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- Japan
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は単結晶基板上に単結晶物
質で形成したモノリシックな素子の製造法に関する。
質で形成したモノリシックな素子の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高い信頼性を持っているＳｉ製造
技術を中心としてこれに絶縁物上への半導体の体積すな
はちＳＯＩ（ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＯｎ Ｉｎｓ
ｕｌａｔｏｒ）技術を組み合わせることにより各種セン
サの組み込みやＭＯＳ型とバイポーラ型の複合化が達成
され、さらにこれに化合物半導体を合体させることによ
って複合情報処理機構を有する素子が得られるものとき
たいされている。
技術を中心としてこれに絶縁物上への半導体の体積すな
はちＳＯＩ（ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＯｎ Ｉｎｓ
ｕｌａｔｏｒ）技術を組み合わせることにより各種セン
サの組み込みやＭＯＳ型とバイポーラ型の複合化が達成
され、さらにこれに化合物半導体を合体させることによ
って複合情報処理機構を有する素子が得られるものとき
たいされている。
【０００３】従来、このようなモノリシックな素子を製
造するために堆積法再結晶化法、エピタキシャル堆積法
、単結晶分離法が研究されている。例えばＳｉ基板上へ
の直接ＧａＡｓを成長させる技術はＳｉ基板の特性（大
面積が可能、機械的に堅牢、高熱伝導率、軽重量、低価
格）とＳｉにはない電気光学効果（高移動度、直接遷移
型バンドギャップ）を有するＧａＡｓの特性との組合せ
を可能にするものとして注目されているがＳｉとＧａＡ
ｓの約４％の格子不整合に由来するミスフィット転位が
その上の堆積層の結晶性に影響を及ぼすので素子として
の適用範囲を狭くしている。
造するために堆積法再結晶化法、エピタキシャル堆積法
、単結晶分離法が研究されている。例えばＳｉ基板上へ
の直接ＧａＡｓを成長させる技術はＳｉ基板の特性（大
面積が可能、機械的に堅牢、高熱伝導率、軽重量、低価
格）とＳｉにはない電気光学効果（高移動度、直接遷移
型バンドギャップ）を有するＧａＡｓの特性との組合せ
を可能にするものとして注目されているがＳｉとＧａＡ
ｓの約４％の格子不整合に由来するミスフィット転位が
その上の堆積層の結晶性に影響を及ぼすので素子として
の適用範囲を狭くしている。
【０００４】回路素子を再現性良く堆積層中に組み込む
ためには第１に良質な結晶性を有する堆積層を形成する
ことが必要であり、第２にはすでに堆積層の下部層に形
成されている素子に損傷を与えることなく堆積層成長を
行なう低温成長技術が必要である。本発明者らはこれら
の課題を解決するためにすでに特開平１−１６１８２２
の方法を提案している。すなわち、単結晶基板上に気相
成長法により単結晶物質を堆積させる工程、前記単結晶
物質の表面に窓付のマスク層を堆積させる工程および液
相成長法により前記マスク層の窓から単結晶物質を成長
させる工程からなる素子の製造法である。
ためには第１に良質な結晶性を有する堆積層を形成する
ことが必要であり、第２にはすでに堆積層の下部層に形
成されている素子に損傷を与えることなく堆積層成長を
行なう低温成長技術が必要である。本発明者らはこれら
の課題を解決するためにすでに特開平１−１６１８２２
の方法を提案している。すなわち、単結晶基板上に気相
成長法により単結晶物質を堆積させる工程、前記単結晶
物質の表面に窓付のマスク層を堆積させる工程および液
相成長法により前記マスク層の窓から単結晶物質を成長
させる工程からなる素子の製造法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記した技術を例えば
Ｓｉ基板上にＧａＡｓをエピタキシャル成長させる場合
に適用すると格子不整合によるミスフィット転移の影響
を受けることなくマスク層の窓からマスク層上に液相成
長により単結晶層をエピタキシャル成長させることがで
きる。 この液相成長は図１に示すように、垂直方向Ｖと水平方
向Ｈに進行するが水平方向に行なわれる時、その結晶性
はその下層の影響を受けない。これは単結晶基板の面方
位に、最後の液相成長において単結晶液相成長層がファ
ッセット化する面方位（例えばＧａＡｓの場合｛１１１
｝や｛１００ ｝）を用いることにより、基板に対し
て垂直方向と横方向の成長速度差を誘発し、水平方向Ｈ
に比較的大きな成長を実現することができることによる
。
Ｓｉ基板上にＧａＡｓをエピタキシャル成長させる場合
に適用すると格子不整合によるミスフィット転移の影響
を受けることなくマスク層の窓からマスク層上に液相成
長により単結晶層をエピタキシャル成長させることがで
きる。 この液相成長は図１に示すように、垂直方向Ｖと水平方
向Ｈに進行するが水平方向に行なわれる時、その結晶性
はその下層の影響を受けない。これは単結晶基板の面方
位に、最後の液相成長において単結晶液相成長層がファ
ッセット化する面方位（例えばＧａＡｓの場合｛１１１
｝や｛１００ ｝）を用いることにより、基板に対し
て垂直方向と横方向の成長速度差を誘発し、水平方向Ｈ
に比較的大きな成長を実現することができることによる
。
【０００６】しかしながら、実際には水平方向成長端が
割合早い時期に低指数面になるため十分大きな成長層が
得られず、各種素子に適用するのは困難であるという問
題があり、更に大きな成長層を得る方法が必要とされて
いる。本発明者はこの問題点に鑑み、液相成長の水平方
向の結晶成長速度を大きくする方法について、鋭意検討
した結果、本発明を完成するに至った。すなはち、本発
明の目的は液相成長時の水平方向の結晶成長速度を大き
くすることによって、各種の素子に適用できる良質の結
晶性を有する大面積の素子を作成することにある。
割合早い時期に低指数面になるため十分大きな成長層が
得られず、各種素子に適用するのは困難であるという問
題があり、更に大きな成長層を得る方法が必要とされて
いる。本発明者はこの問題点に鑑み、液相成長の水平方
向の結晶成長速度を大きくする方法について、鋭意検討
した結果、本発明を完成するに至った。すなはち、本発
明の目的は液相成長時の水平方向の結晶成長速度を大き
くすることによって、各種の素子に適用できる良質の結
晶性を有する大面積の素子を作成することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は以下
を要旨とするものである。単結晶基板上に気相成長法に
より単結晶物質を堆積させる工程、前記単結晶物質の表
面に窓付のマスク層を堆積させる工程および液相成長法
により前記マスク層の窓から単結晶物質を成長させる工
程からなる素子の製造法において、前記液相成長法によ
り、単結晶物質を成長させる際に、溶液中に不純物を添
加することを特徴とする素子の製造方法
を要旨とするものである。単結晶基板上に気相成長法に
より単結晶物質を堆積させる工程、前記単結晶物質の表
面に窓付のマスク層を堆積させる工程および液相成長法
により前記マスク層の窓から単結晶物質を成長させる工
程からなる素子の製造法において、前記液相成長法によ
り、単結晶物質を成長させる際に、溶液中に不純物を添
加することを特徴とする素子の製造方法
【０００８】以
下、本発明について図１を用いてさらに詳細に説明する
。図１は本発明の実施例１の素子の斜視図であり、その
前面は断面を示す。本発明において単結晶物質とはＳｉ
，Ｇｅ などの一元物質、あるいはＧａＡｓ，ＧａＰ，
ＩｎＰ，ＩｎＡｓ，ＡｌＡｓ，ＡｌＳｂ，ＧａＳｂ，Ｇ
ａＡｌＡｓ，ＧａＡｌＰ，ＧａＡｓＰ，ＩｎＧａＡｓ，
ＧａＡｓＳｂ，ＩｎＧａＡｓＰ などの２元〜多元系物
質から形成されるているものをいう。図１に示すように
まず単結晶基板例えばＳｉ基板１のうえに有機金属気相
成長法により単結晶物質気相成長層２、例えばＧａＡｓ
単結晶を成長させる。気相成長法としては有機金属気相
成長法以外に分子線エピタキシャル成長法、あるいはこ
れに類する方法を使用することができる。
下、本発明について図１を用いてさらに詳細に説明する
。図１は本発明の実施例１の素子の斜視図であり、その
前面は断面を示す。本発明において単結晶物質とはＳｉ
，Ｇｅ などの一元物質、あるいはＧａＡｓ，ＧａＰ，
ＩｎＰ，ＩｎＡｓ，ＡｌＡｓ，ＡｌＳｂ，ＧａＳｂ，Ｇ
ａＡｌＡｓ，ＧａＡｌＰ，ＧａＡｓＰ，ＩｎＧａＡｓ，
ＧａＡｓＳｂ，ＩｎＧａＡｓＰ などの２元〜多元系物
質から形成されるているものをいう。図１に示すように
まず単結晶基板例えばＳｉ基板１のうえに有機金属気相
成長法により単結晶物質気相成長層２、例えばＧａＡｓ
単結晶を成長させる。気相成長法としては有機金属気相
成長法以外に分子線エピタキシャル成長法、あるいはこ
れに類する方法を使用することができる。
【０００９】次に、単結晶物質気相成長層２の表面にマ
スク層３を堆積させる。マスク層の材質としてはＳｉＯ
２や ＳｉＮｘ をもちい、プラズマＣＶＤ やス
パッタリング等の方法によって厚さ２００ｎｍ 程度の
膜を堆積させる。その後フォトリソグラフィー技術によ
り目的とする素子のパターンに応じて窓４を形成する。 このようにして得られた単結晶気相成長層の上に窓を通
して単結晶物質液相成長層５を液相エピタキシャル成長
法などによって成長させる。
スク層３を堆積させる。マスク層の材質としてはＳｉＯ
２や ＳｉＮｘ をもちい、プラズマＣＶＤ やス
パッタリング等の方法によって厚さ２００ｎｍ 程度の
膜を堆積させる。その後フォトリソグラフィー技術によ
り目的とする素子のパターンに応じて窓４を形成する。 このようにして得られた単結晶気相成長層の上に窓を通
して単結晶物質液相成長層５を液相エピタキシャル成長
法などによって成長させる。
【００１０】この液相成長による単結晶物質の成長は垂
直方向Ｖと水平方向Ｈに進行するが、単結晶基板の面方
位に液相成長層がファセット化する面方位（例えばＧａ
Ａｓの場合｛１１１ ｝や｛１００ ｝）を用いること
により水平方向の成長速度を大きくすることによって、
この単結晶物質の下に堆積されている単結晶物質の結晶
欠陥や歪みの影響を受けない良質で大面積の単結晶物質
を成長させることが可能となる。ここで液相成長時に溶
液中に不純物を添加することにより、垂直方向に対する
水平方向の成長速度の比がさらに増大し、その効果は一
段と著しいものとなる。ここでいう不純物とは、Ｓｉ，
Ｇｅ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｃｄ，Ｂ，Ｓｅ，Ｓ，Ｔｅ，Ｍ
ｎ など、溶媒として用いるＳｎやＧａなどに溶ける単
体物質である。なお、単結晶基板、単結晶物質気相成長
層および単結晶液相成長層に用いる単結晶物質は互いに
同一物質である必要はなく、目的の素子の構造に応じて
異種物質を組み合わせることができる。
直方向Ｖと水平方向Ｈに進行するが、単結晶基板の面方
位に液相成長層がファセット化する面方位（例えばＧａ
Ａｓの場合｛１１１ ｝や｛１００ ｝）を用いること
により水平方向の成長速度を大きくすることによって、
この単結晶物質の下に堆積されている単結晶物質の結晶
欠陥や歪みの影響を受けない良質で大面積の単結晶物質
を成長させることが可能となる。ここで液相成長時に溶
液中に不純物を添加することにより、垂直方向に対する
水平方向の成長速度の比がさらに増大し、その効果は一
段と著しいものとなる。ここでいう不純物とは、Ｓｉ，
Ｇｅ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｃｄ，Ｂ，Ｓｅ，Ｓ，Ｔｅ，Ｍ
ｎ など、溶媒として用いるＳｎやＧａなどに溶ける単
体物質である。なお、単結晶基板、単結晶物質気相成長
層および単結晶液相成長層に用いる単結晶物質は互いに
同一物質である必要はなく、目的の素子の構造に応じて
異種物質を組み合わせることができる。
【００１１】
【実施例及び比較例】本発明の実施例について添付の図
面を参照して具体的に説明する。
面を参照して具体的に説明する。
【００１２】（実施例１）図１は本発明の実施例に係る
素子の斜視図であり、その前面は断面を示す。Ｓｉ単結
晶の（１００） 面からなる２インチウエハを有機洗浄
し、ＨＦにより酸化膜を除去して単結晶基板１とし、こ
の上に分子線エピタキシャル成長法によりＧａＡｓ気相
成長単結晶層２を３．５ μｍ 成長させた。成長条件
は、基板温度６００ ℃、成長速度１．４ μｍ／時間
であった。ついで、プラズマＣＶＤ により厚さ２００
ｎｍ のＳｉＯ２ からなるマスク層３を堆積させ、
９ｍｍ ×１４ ｍｍの大きさにスクライブし、フォ
トリソグラフィ技術により該マスク層に幅５μｍ のラ
イン状の窓４をあけた。次に、スライドボート型の液相
エピタキシャル装置を用いて、気相成長ＧａＡｓ単結晶
の窓を通して、マスク上に液相エピタキシャル成長を行
った。この液相エピタキシャル成長は溶媒としてＧａを
用い水素雰囲気下で２相スーパークーリング法で行った
。Ｇａメルトは３ｇ、ＧａＡｓソースは１ｇ、不純物と
してＳｉを０．０１５ｇ加えた。 成長条件は飽和温度６００℃、初期過飽和０．８℃、平
均冷却速度０．３℃／分、成長時間６０分であった。そ
の結果、水平方向成長幅１００ μｍ 、垂直方向成長
幅１０μｍ で上面は鏡面の液相成長単結晶層が得られ
た。
素子の斜視図であり、その前面は断面を示す。Ｓｉ単結
晶の（１００） 面からなる２インチウエハを有機洗浄
し、ＨＦにより酸化膜を除去して単結晶基板１とし、こ
の上に分子線エピタキシャル成長法によりＧａＡｓ気相
成長単結晶層２を３．５ μｍ 成長させた。成長条件
は、基板温度６００ ℃、成長速度１．４ μｍ／時間
であった。ついで、プラズマＣＶＤ により厚さ２００
ｎｍ のＳｉＯ２ からなるマスク層３を堆積させ、
９ｍｍ ×１４ ｍｍの大きさにスクライブし、フォ
トリソグラフィ技術により該マスク層に幅５μｍ のラ
イン状の窓４をあけた。次に、スライドボート型の液相
エピタキシャル装置を用いて、気相成長ＧａＡｓ単結晶
の窓を通して、マスク上に液相エピタキシャル成長を行
った。この液相エピタキシャル成長は溶媒としてＧａを
用い水素雰囲気下で２相スーパークーリング法で行った
。Ｇａメルトは３ｇ、ＧａＡｓソースは１ｇ、不純物と
してＳｉを０．０１５ｇ加えた。 成長条件は飽和温度６００℃、初期過飽和０．８℃、平
均冷却速度０．３℃／分、成長時間６０分であった。そ
の結果、水平方向成長幅１００ μｍ 、垂直方向成長
幅１０μｍ で上面は鏡面の液相成長単結晶層が得られ
た。
【００１３】（実施例２）平均冷却速度０．１ ℃／分
， 成長速度６０分であることを以外は実施例１とまっ
たく同様な方法で行った結果、水平方向成長幅１２０
μｍ 、垂直方向成長幅１５μｍ で上面は鏡面の液相
成長単結晶層が得られた。
， 成長速度６０分であることを以外は実施例１とまっ
たく同様な方法で行った結果、水平方向成長幅１２０
μｍ 、垂直方向成長幅１５μｍ で上面は鏡面の液相
成長単結晶層が得られた。
【００１４】（比較例１）液相成長法により単結晶を成
長させる時に、不純物を加えないこと以外は実施例１と
まったく同様な方法で行った結果、水平方向成長幅３５
μｍ 、垂直方向成長幅３０μｍ で上面は鏡面の液相
成長単結晶層が得られた。
長させる時に、不純物を加えないこと以外は実施例１と
まったく同様な方法で行った結果、水平方向成長幅３５
μｍ 、垂直方向成長幅３０μｍ で上面は鏡面の液相
成長単結晶層が得られた。
【００１５】（比較例２）液相成長法により単結晶を成
長させる時に不純物を加えないこと以外は実施例２とま
ったく同様な方法で行った結果、水平方向成長幅４０μ
ｍ、垂直方向成長幅２５μｍで上面は鏡面の液相成長単
結晶層が得られた。
長させる時に不純物を加えないこと以外は実施例２とま
ったく同様な方法で行った結果、水平方向成長幅４０μ
ｍ、垂直方向成長幅２５μｍで上面は鏡面の液相成長単
結晶層が得られた。
【００１６】
【発明の効果】前述したように、単結晶基板上に堆積さ
れた単結晶物質を介して液相成長法によって単結晶物質
を成長させ素子を製造する際に、溶液中に不純物を加え
ることによって、垂直方向の成長速度が抑えられ逆に水
平方向の成長速度が促進されるため結果的に少ない成長
量で大面積の単結晶層を得ることができる。また垂直方
向に大きく成長させることができるので、所定の面積の
液相成長層を形成する際、マスク層にあける窓の数や面
積を小さくすることができ、液相成長による単結晶層の
下層である、格子不整合に由来するミスフィット転位等
を有する気相成長層の影響を受けることがない。従って
本発明の製造法によれば単結晶基板上へ単結晶物質から
なる異種構造半導体層を低転位密度でかつ大きな面積で
堆積することができ良質の素子を提供できるという効果
を奏する。
れた単結晶物質を介して液相成長法によって単結晶物質
を成長させ素子を製造する際に、溶液中に不純物を加え
ることによって、垂直方向の成長速度が抑えられ逆に水
平方向の成長速度が促進されるため結果的に少ない成長
量で大面積の単結晶層を得ることができる。また垂直方
向に大きく成長させることができるので、所定の面積の
液相成長層を形成する際、マスク層にあける窓の数や面
積を小さくすることができ、液相成長による単結晶層の
下層である、格子不整合に由来するミスフィット転位等
を有する気相成長層の影響を受けることがない。従って
本発明の製造法によれば単結晶基板上へ単結晶物質から
なる異種構造半導体層を低転位密度でかつ大きな面積で
堆積することができ良質の素子を提供できるという効果
を奏する。
【図１】
図１は本発明の実施例１の素子の斜視図であり、その全
面は断面を示す。 １；単結晶基板 ２；単結晶物質気相成長層 ３；マスク層 ４；窓 ５；単結晶物質液相成長層 Ｖ；垂直方向 Ｈ；水平方向
面は断面を示す。 １；単結晶基板 ２；単結晶物質気相成長層 ３；マスク層 ４；窓 ５；単結晶物質液相成長層 Ｖ；垂直方向 Ｈ；水平方向
Claims (1)
- 【請求項１】 単結晶基板上に気相成長法により単結
晶物質を堆積させる工程、前記単結晶物質の表面に窓付
のマスク層を堆積させる工程および液相成長法により前
記マスク層の窓から単結晶物質を成長させる工程からな
る素子の製造法において、前記液相成長法により、単結
晶物質を成長させる際に、溶液中に不純物を添加するこ
とを特徴とする素子の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8601991A JPH04299525A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 素子の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8601991A JPH04299525A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 素子の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04299525A true JPH04299525A (ja) | 1992-10-22 |
Family
ID=13874958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8601991A Pending JPH04299525A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 素子の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04299525A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103764881A (zh) * | 2011-05-17 | 2014-04-30 | 麦克马斯特大学 | 通过横向扩散液相外延的半导体形成 |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP8601991A patent/JPH04299525A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103764881A (zh) * | 2011-05-17 | 2014-04-30 | 麦克马斯特大学 | 通过横向扩散液相外延的半导体形成 |
| US9824892B2 (en) | 2011-05-17 | 2017-11-21 | Mcmaster University | Semiconductor formation by lateral diffusion liquid phase epitaxy |
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