JPH04372122A - エピタキシャル結晶層の形成方法 - Google Patents
エピタキシャル結晶層の形成方法Info
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- JPH04372122A JPH04372122A JP3177388A JP17738891A JPH04372122A JP H04372122 A JPH04372122 A JP H04372122A JP 3177388 A JP3177388 A JP 3177388A JP 17738891 A JP17738891 A JP 17738891A JP H04372122 A JPH04372122 A JP H04372122A
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- crystal layer
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- epitaxial crystal
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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、ある結晶形のエピタキ
シャル結晶層上に異なる結晶形のエピタキシャル結晶層
を形成して発光ダイオード又は耐環境性素子等の素子を
作製するときのエピタキシャル結晶層の形成方法に関す
る。
シャル結晶層上に異なる結晶形のエピタキシャル結晶層
を形成して発光ダイオード又は耐環境性素子等の素子を
作製するときのエピタキシャル結晶層の形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ある結晶形Ａのエピタキシャル結
晶層上に異なる結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を形成
する場合には、結晶形Ａのジャスト面上に結晶形Ｂのエ
ピタキシャル層を成長させていた。例えばＪｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ６３，
２６４５ （１９８８） に報告されているように、
６Ｈ炭化ケイ素（０００１）ジャスト基板上に３Ｃ炭化
ケイ素をエピタキシャル成長させていた。
晶層上に異なる結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を形成
する場合には、結晶形Ａのジャスト面上に結晶形Ｂのエ
ピタキシャル層を成長させていた。例えばＪｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ６３，
２６４５ （１９８８） に報告されているように、
６Ｈ炭化ケイ素（０００１）ジャスト基板上に３Ｃ炭化
ケイ素をエピタキシャル成長させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところがこの方法では
３Ｃ炭化ケイ素層に積層順序が異なる２つのドメインが
でき、ドメインバウンダリ（二重位置境界）が発生する
という問題があった。ドメインバウンダリが発生すると
、電子及び正孔の散乱並びに電子・正孔の非発光結合等
が生じ、結晶の品質及び電気的特性等の点からデバイス
へ応用する上での問題となっていた。
３Ｃ炭化ケイ素層に積層順序が異なる２つのドメインが
でき、ドメインバウンダリ（二重位置境界）が発生する
という問題があった。ドメインバウンダリが発生すると
、電子及び正孔の散乱並びに電子・正孔の非発光結合等
が生じ、結晶の品質及び電気的特性等の点からデバイス
へ応用する上での問題となっていた。
【０００４】本発明は斯かる事情に鑑みなされたもので
あり、小さいジャスト面からなる第１領域と、１原子層
又は１分子層のステップからなる第２領域とから構成さ
れている基板上に、結晶形Ａのジャスト基板上に結晶形
Ｂのエピタキシャル結晶層を成長させる条件でエピタキ
シャル成長させることにより、ドメインバウンダリがな
い結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を形成する方法を提
供することを目的とする。
あり、小さいジャスト面からなる第１領域と、１原子層
又は１分子層のステップからなる第２領域とから構成さ
れている基板上に、結晶形Ａのジャスト基板上に結晶形
Ｂのエピタキシャル結晶層を成長させる条件でエピタキ
シャル成長させることにより、ドメインバウンダリがな
い結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を形成する方法を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のエピタキシャル
結晶層の形成方法は、基板上に該基板と同一の材料及び
同一の結晶形Ａの第１エピタキシャル結晶層を形成し、
該第１エピタキシャル結晶層上に該第１エピタキシャル
結晶層と同一の材料及び異なる結晶形Ｂの第２エピタキ
シャル結晶層を形成する方法において、エピタキシャル
成長させる基面が、結晶形Ａのジャスト基板上に結晶形
Ｂのエピタキシャル結晶層を成長したときに発生するド
メインより小さい面積のジャスト面からなる第１領域と
、１原子層又は１分子層のステップからなる第２領域と
から構成されている基板上に、結晶形Ａのジャスト基板
上に結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を成長させる条件
と同一の条件でエピタキシャル成長させて前記基板に第
１エピタキシャル結晶層及び第２エピタキシャル結晶層
を形成することを特徴とする。
結晶層の形成方法は、基板上に該基板と同一の材料及び
同一の結晶形Ａの第１エピタキシャル結晶層を形成し、
該第１エピタキシャル結晶層上に該第１エピタキシャル
結晶層と同一の材料及び異なる結晶形Ｂの第２エピタキ
シャル結晶層を形成する方法において、エピタキシャル
成長させる基面が、結晶形Ａのジャスト基板上に結晶形
Ｂのエピタキシャル結晶層を成長したときに発生するド
メインより小さい面積のジャスト面からなる第１領域と
、１原子層又は１分子層のステップからなる第２領域と
から構成されている基板上に、結晶形Ａのジャスト基板
上に結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を成長させる条件
と同一の条件でエピタキシャル成長させて前記基板に第
１エピタキシャル結晶層及び第２エピタキシャル結晶層
を形成することを特徴とする。
【０００６】
【作用】以下、６Ｈ炭化ケイ素の基板に６Ｈ炭化ケイ素
の第１エピタキシャル結晶層及び３Ｃ炭化ケイ素の第２
エピタキシャル結晶層を形成する場合を例に挙げて説明
する。図４はケイ素原子のみに注目して６Ｈ炭化ケイ素
（０００１）面又は３Ｃ炭化ケイ素（１１１）面を上か
ら見た場合の模式図である。Ａの位置にケイ素原子があ
るとき、その上の層ではＢ又はＣの位置にケイ素原子を
置くことができる。結晶形６Ｈの６Ｈ炭化ケイ素はＡＢ
ＣＡＣＢの順序でケイ素原子が積層したものであり、結
晶形３Ｃの３Ｃ炭化ケイ素はＡＢＣＡＢＣの順序でケイ
素原子が積層したものである。
の第１エピタキシャル結晶層及び３Ｃ炭化ケイ素の第２
エピタキシャル結晶層を形成する場合を例に挙げて説明
する。図４はケイ素原子のみに注目して６Ｈ炭化ケイ素
（０００１）面又は３Ｃ炭化ケイ素（１１１）面を上か
ら見た場合の模式図である。Ａの位置にケイ素原子があ
るとき、その上の層ではＢ又はＣの位置にケイ素原子を
置くことができる。結晶形６Ｈの６Ｈ炭化ケイ素はＡＢ
ＣＡＣＢの順序でケイ素原子が積層したものであり、結
晶形３Ｃの３Ｃ炭化ケイ素はＡＢＣＡＢＣの順序でケイ
素原子が積層したものである。
【０００７】図５は本発明に係る基板４の縦断面図であ
る。基板４の上面は、６Ｈ炭化ケイ素の（０００１）ジ
ャスト面からなる第１領域１と、１原子層又は１分子層
のステップである第２領域２とからなる。図６は基板４
の上部を示した模式図である。基板４は６Ｈ炭化ケイ素
であるからＡＢＣＡＣＢの順序でケイ素原子が積層して
いる。図７は基板４に３Ｃ炭化ケイ素を成長させる条件
で炭化ケイ素を０．５層成長させたときの模式図であり
、白抜きの矩形の部分が今回成長した炭化ケイ素である
。図８はさらに炭化ケイ素を０．５層成長させたときの
模式図である。黒の矩形の部分が成長済みの炭化ケイ素
、白抜きの矩形の部分が今回成長した炭化ケイ素である
。炭化ケイ素は合計して１層成長した。図９はさらに炭
化ケイ素を０．５層成長させたときの模式図である。 炭化ケイ素は合計して１．５層成長した。図１０はさら
に炭化ケイ素を０．５層成長させたときの模式図である
。炭化ケイ素は合計して２層成長した。図１１はさらに
炭化ケイ素を１層成長させたときの模式図である。炭化
ケイ素は合計して３層成長した。
る。基板４の上面は、６Ｈ炭化ケイ素の（０００１）ジ
ャスト面からなる第１領域１と、１原子層又は１分子層
のステップである第２領域２とからなる。図６は基板４
の上部を示した模式図である。基板４は６Ｈ炭化ケイ素
であるからＡＢＣＡＣＢの順序でケイ素原子が積層して
いる。図７は基板４に３Ｃ炭化ケイ素を成長させる条件
で炭化ケイ素を０．５層成長させたときの模式図であり
、白抜きの矩形の部分が今回成長した炭化ケイ素である
。図８はさらに炭化ケイ素を０．５層成長させたときの
模式図である。黒の矩形の部分が成長済みの炭化ケイ素
、白抜きの矩形の部分が今回成長した炭化ケイ素である
。炭化ケイ素は合計して１層成長した。図９はさらに炭
化ケイ素を０．５層成長させたときの模式図である。 炭化ケイ素は合計して１．５層成長した。図１０はさら
に炭化ケイ素を０．５層成長させたときの模式図である
。炭化ケイ素は合計して２層成長した。図１１はさらに
炭化ケイ素を１層成長させたときの模式図である。炭化
ケイ素は合計して３層成長した。
【０００８】図６〜図１１に示した如く、第２領域２に
おいてはエピタキシャル結晶層はステップフロー成長し
、ステップの面に沿って順次積層されていくので、各ス
テップが図面の右側から左側へ横方向に次第に延長され
ていく形になる。従ってエピタキシャル結晶層の積層順
位は基板４の積層順位と変わらず、第１領域１の延長面
を境界面としたその下側には基板４と同一の結晶形であ
る６Ｈ炭化ケイ素の第１エピタキシャル結晶層が成長す
ることになる。一方、第１領域１においては、３Ｃ炭化
ケイ素のエピタキシャル結晶層が成長する条件でエピタ
キシャル成長させているので、その上側には３Ｃ炭化ケ
イ素の第２エピタキシャル結晶層が成長する。このとき
第１領域１は、６Ｈ炭化ケイ素のジャスト基板上に３Ｃ
炭化ケイ素のエピタキシャル結晶層を成長したときに発
生するドメインより小さい面積のジャスト面にしている
ので、第１領域１の上側には３Ｃ炭化ケイ素の第２エピ
タキシャル結晶層が単一ドメインで成長する。最終的に
エピタキシャル結晶層がステップフロー成長して、第１
領域１の延長面を境界面としたその上側に第２エピタキ
シャル結晶層が形成される。第２エピタキシャル結晶層
は単一のドメインであるから、ドメインバウンダリはな
い。
おいてはエピタキシャル結晶層はステップフロー成長し
、ステップの面に沿って順次積層されていくので、各ス
テップが図面の右側から左側へ横方向に次第に延長され
ていく形になる。従ってエピタキシャル結晶層の積層順
位は基板４の積層順位と変わらず、第１領域１の延長面
を境界面としたその下側には基板４と同一の結晶形であ
る６Ｈ炭化ケイ素の第１エピタキシャル結晶層が成長す
ることになる。一方、第１領域１においては、３Ｃ炭化
ケイ素のエピタキシャル結晶層が成長する条件でエピタ
キシャル成長させているので、その上側には３Ｃ炭化ケ
イ素の第２エピタキシャル結晶層が成長する。このとき
第１領域１は、６Ｈ炭化ケイ素のジャスト基板上に３Ｃ
炭化ケイ素のエピタキシャル結晶層を成長したときに発
生するドメインより小さい面積のジャスト面にしている
ので、第１領域１の上側には３Ｃ炭化ケイ素の第２エピ
タキシャル結晶層が単一ドメインで成長する。最終的に
エピタキシャル結晶層がステップフロー成長して、第１
領域１の延長面を境界面としたその上側に第２エピタキ
シャル結晶層が形成される。第２エピタキシャル結晶層
は単一のドメインであるから、ドメインバウンダリはな
い。
【０００９】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は本発明に係る基板を示す縦
断面図であり、図２はその平面図である。図中４は基板
であり、基板４は６Ｈ炭化ケイ素から構成されている。 基板４の上面は、（０００１）ジャスト面からなる第１
領域１と、１原子層又は１分子層のステップである第２
領域２とからなる。第１領域１の大きさは略１０μｍ２
である。第２領域２は＜１，１，−２，０＞方向へ３
度傾斜させている。第２領域２は、３度傾斜した斜面を
研磨して作製する。
き具体的に説明する。図１は本発明に係る基板を示す縦
断面図であり、図２はその平面図である。図中４は基板
であり、基板４は６Ｈ炭化ケイ素から構成されている。 基板４の上面は、（０００１）ジャスト面からなる第１
領域１と、１原子層又は１分子層のステップである第２
領域２とからなる。第１領域１の大きさは略１０μｍ２
である。第２領域２は＜１，１，−２，０＞方向へ３
度傾斜させている。第２領域２は、３度傾斜した斜面を
研磨して作製する。
【００１０】この基板上に、基板温度１６８３から１８
２３Ｋで化学気相エピタキシャル成長法により、３Ｃ炭
化ケイ素を成長させる条件でエピタキシャル成長させた
。図３はこのときのエピタキシャル結晶層を示す図面で
あり、図中、図１と同一の符号を付したものは同一部分
を示す。基板４上面の第２領域２の上側には、エピタキ
シャル結晶がステップフロー成長して、基板４と同一の
６Ｈ炭化ケイ素からなる第１エピタキシャル結晶層５が
形成される。基板４上面の第１領域１の上側には、エピ
タキシャル結晶がステップフロー成長して、単一ドメイ
ンの３Ｃ炭化ケイ素からなる第２エピタキシャル結晶層
６が形成される。最終的に第１領域１の延長面を境界面
として、第１エピタキシャル結晶層５の上に単一ドメイ
ンで第２エピタキシャル結晶層６を形成することができ
る。第２エピタキシャル結晶層６にはドメインバウンダ
リがない。
２３Ｋで化学気相エピタキシャル成長法により、３Ｃ炭
化ケイ素を成長させる条件でエピタキシャル成長させた
。図３はこのときのエピタキシャル結晶層を示す図面で
あり、図中、図１と同一の符号を付したものは同一部分
を示す。基板４上面の第２領域２の上側には、エピタキ
シャル結晶がステップフロー成長して、基板４と同一の
６Ｈ炭化ケイ素からなる第１エピタキシャル結晶層５が
形成される。基板４上面の第１領域１の上側には、エピ
タキシャル結晶がステップフロー成長して、単一ドメイ
ンの３Ｃ炭化ケイ素からなる第２エピタキシャル結晶層
６が形成される。最終的に第１領域１の延長面を境界面
として、第１エピタキシャル結晶層５の上に単一ドメイ
ンで第２エピタキシャル結晶層６を形成することができ
る。第２エピタキシャル結晶層６にはドメインバウンダ
リがない。
【００１１】本発明の実施例における第１領域１の面積
及び第２領域２のステップの傾斜角度は何ら限定される
ものではなく、第１領域１の大きさは結晶形Ａのジャス
ト基板上に結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を成長した
ときに発生するドメインの面積より小さければよく、第
２領域２のステップの傾斜角度はエピタキシャル成長さ
せるときの温度でステップフロー成長が生じる角度であ
ればよい。また、本発明の実施例においては、６Ｈ炭化
ケイ素上に３Ｃ炭化ケイ素をエピタキシャル成長させる
場合につき説明したが何らこれに限定されるものではな
く、３Ｃ炭化ケイ素上に、さらに６Ｈ炭化ケイ素を成長
させる条件でエピタキシャル成長させて６Ｈ炭化ケイ素
、３Ｃ炭化ケイ素、６Ｈ炭化ケイ素の３層構造にしても
よい。このように、本発明方法により、６Ｈ炭化ケイ素
、４Ｈ炭化ケイ素、２Ｈ炭化ケイ素、３Ｃ炭化ケイ素を
任意に組み合わせてエピタキシャル成長させることがで
きる。さらに、本発明の実施例においては、炭化ケイ素
をエピタキシャル成長させる場合につき説明したが何ら
これに限定されるものではなく、硫化亜鉛、セレン化亜
鉛等の他の材料に適用することもできる。例えば六方硫
化亜鉛の上に立方硫化亜鉛をエピタキシャル成長させる
ことができる。
及び第２領域２のステップの傾斜角度は何ら限定される
ものではなく、第１領域１の大きさは結晶形Ａのジャス
ト基板上に結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を成長した
ときに発生するドメインの面積より小さければよく、第
２領域２のステップの傾斜角度はエピタキシャル成長さ
せるときの温度でステップフロー成長が生じる角度であ
ればよい。また、本発明の実施例においては、６Ｈ炭化
ケイ素上に３Ｃ炭化ケイ素をエピタキシャル成長させる
場合につき説明したが何らこれに限定されるものではな
く、３Ｃ炭化ケイ素上に、さらに６Ｈ炭化ケイ素を成長
させる条件でエピタキシャル成長させて６Ｈ炭化ケイ素
、３Ｃ炭化ケイ素、６Ｈ炭化ケイ素の３層構造にしても
よい。このように、本発明方法により、６Ｈ炭化ケイ素
、４Ｈ炭化ケイ素、２Ｈ炭化ケイ素、３Ｃ炭化ケイ素を
任意に組み合わせてエピタキシャル成長させることがで
きる。さらに、本発明の実施例においては、炭化ケイ素
をエピタキシャル成長させる場合につき説明したが何ら
これに限定されるものではなく、硫化亜鉛、セレン化亜
鉛等の他の材料に適用することもできる。例えば六方硫
化亜鉛の上に立方硫化亜鉛をエピタキシャル成長させる
ことができる。
【００１２】
【発明の効果】以上の如く本発明においては、エピタキ
シャル成長させる基面が、結晶形Ａのジャスト基板上に
結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を成長したときに発生
するドメインより小さい面積のジャスト面からなる第１
領域と、１原子層又は１分子層のステップからなる第２
領域とから構成されている基板上に、結晶形Ａのジャス
ト基板上に結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を成長させ
る条件でエピタキシャル成長させるので、単一ドメイン
の結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を結晶形Ａのエピタ
キシャル結晶層上に成長させることができる。従って、
ドメインバウンダリが原因で生じる電子及び正孔の散乱
並びに電子・正孔の非発光結合を抑制することができ、
高速動作可能な電子デバイス及び高発光効率の光デバイ
スを実現することができる等、本発明は優れた効果を奏
するものである。
シャル成長させる基面が、結晶形Ａのジャスト基板上に
結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を成長したときに発生
するドメインより小さい面積のジャスト面からなる第１
領域と、１原子層又は１分子層のステップからなる第２
領域とから構成されている基板上に、結晶形Ａのジャス
ト基板上に結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を成長させ
る条件でエピタキシャル成長させるので、単一ドメイン
の結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を結晶形Ａのエピタ
キシャル結晶層上に成長させることができる。従って、
ドメインバウンダリが原因で生じる電子及び正孔の散乱
並びに電子・正孔の非発光結合を抑制することができ、
高速動作可能な電子デバイス及び高発光効率の光デバイ
スを実現することができる等、本発明は優れた効果を奏
するものである。
【図１】本発明に係る基板を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る基板を示す平面図である。
【図３】本発明方法により形成したエピタキシャル結晶
層を示す縦断面図である。
層を示す縦断面図である。
【図４】ケイ素原子のみに注目して６Ｈ炭化ケイ素（０
００１）面又は３Ｃ炭化ケイ素（１１１）面を上から見
た場合の模式図である。
００１）面又は３Ｃ炭化ケイ素（１１１）面を上から見
た場合の模式図である。
【図５】本発明に係る基板を示す縦断面図である。
【図６】基板の上部を示した模式図である。
【図７】基板に炭化ケイ素を０．５層成長させたときの
模式図である。
模式図である。
【図８】基板に炭化ケイ素を１層成長させたときの模式
図である。
図である。
【図９】基板に炭化ケイ素を１．５層成長させたときの
模式図である。
模式図である。
【図１０】基板に炭化ケイ素を２層成長させたときの模
式図である。
式図である。
【図１１】基板に炭化ケイ素を３層成長させたときの模
式図である。
式図である。
１ 第１領域
２ 第２領域
４ 基板
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に該基板と同一の材料及び同一
の結晶形Ａの第１エピタキシャル結晶層を形成し、該第
１エピタキシャル結晶層上に該第１エピタキシャル結晶
層と同一の材料及び異なる結晶形Ｂの第２エピタキシャ
ル結晶層を形成する方法において、エピタキシャル成長
させる基面が、結晶形Ａのジャスト基板上に結晶形Ｂの
エピタキシャル結晶層を成長したときに発生するドメイ
ンより小さい面積のジャスト面からなる第１領域と、１
原子層又は１分子層のステップからなる第２領域とから
構成されている基板上に、結晶形Ａのジャスト基板上に
結晶形Ｂのエピタキシャル結晶層を成長させる条件と同
一の条件でエピタキシャル成長させて前記基板に第１エ
ピタキシャル結晶層及び第２エピタキシャル結晶層を形
成することを特徴とするエピタキシャル結晶層の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3177388A JPH04372122A (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | エピタキシャル結晶層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3177388A JPH04372122A (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | エピタキシャル結晶層の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04372122A true JPH04372122A (ja) | 1992-12-25 |
Family
ID=16030070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3177388A Pending JPH04372122A (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | エピタキシャル結晶層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04372122A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999010919A1 (en) * | 1997-08-27 | 1999-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Silicon carbide substrate, process for producing the same, and semiconductor element containing silicon carbide substrate |
| JP2003234301A (ja) * | 2001-10-25 | 2003-08-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体基板、半導体素子及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-06-20 JP JP3177388A patent/JPH04372122A/ja active Pending
Cited By (4)
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