JPH047819A - ＧａＡｓ薄膜 - Google Patents
ＧａＡｓ薄膜Info
- Publication number
- JPH047819A JPH047819A JP10929890A JP10929890A JPH047819A JP H047819 A JPH047819 A JP H047819A JP 10929890 A JP10929890 A JP 10929890A JP 10929890 A JP10929890 A JP 10929890A JP H047819 A JPH047819 A JP H047819A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- growth
- substrate
- thin film
- gaas
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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】
［産業上の利用分野］
本発明は、ＧａＡｓ薄膜に係り、より詳細にはシリコン
基板上に形成されたＧａＡ３化合物半導体単結晶薄膜に
関するものである。
基板上に形成されたＧａＡ３化合物半導体単結晶薄膜に
関するものである。
［従来の技術］
ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体はその優れた特徴を
活かして、高性能、高機能デバイスに利用されつつある
。しかし化合物半導体は一般に高価であり、また大面積
の高品質基板結晶を得にくい等の問題点がある。このよ
うな問題点を克服するための試みとして、安価で、良買
、軽量、大面積のシリコンを基板とし、このシリコン基
板上に化合物半導体を積層し、この化合物半導体層にデ
バイスを製造することが行われている。
活かして、高性能、高機能デバイスに利用されつつある
。しかし化合物半導体は一般に高価であり、また大面積
の高品質基板結晶を得にくい等の問題点がある。このよ
うな問題点を克服するための試みとして、安価で、良買
、軽量、大面積のシリコンを基板とし、このシリコン基
板上に化合物半導体を積層し、この化合物半導体層にデ
バイスを製造することが行われている。
しかし、ＳｉとＧａＡｓとの格子定数は４％異なるため
通常のエピタキシャル成長方法では良好な品質のＧａＡ
ｓの単結晶薄膜（例えば転位密度が低い単結晶薄膜）は
得られない。
通常のエピタキシャル成長方法では良好な品質のＧａＡ
ｓの単結晶薄膜（例えば転位密度が低い単結晶薄膜）は
得られない。
そこで、低温成長と高温成長とからなる二段階成長法が
考案されている。二段階成長法は、格子定数が大きく異
なる基板への単結晶薄膜の成長に広く採用され、良好な
品質を有する単結晶薄膜の成長に成功している。この二
段階成長においては低温成長層の厚みは約１００人が最
適とされていた（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔｅ
ｒ ５１巻 ３６ページ）。
考案されている。二段階成長法は、格子定数が大きく異
なる基板への単結晶薄膜の成長に広く採用され、良好な
品質を有する単結晶薄膜の成長に成功している。この二
段階成長においては低温成長層の厚みは約１００人が最
適とされていた（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔｅ
ｒ ５１巻 ３６ページ）。
しかしながら、Ｓｉ基板上へのＧａＡｓ薄膜の成長にお
いては、基板と成長薄膜との格子定数および熱膨張係数
の差はいかんともし難く、高品質のＧａＡｓ薄膜は得ら
れるには至っていない。
いては、基板と成長薄膜との格子定数および熱膨張係数
の差はいかんともし難く、高品質のＧａＡｓ薄膜は得ら
れるには至っていない。
ＧａＡｓ薄膜の高品質化を図るためには、Ｓｉ基板上に
成長するＧａＡｓ薄膜の成長モードが問題とされる。成
長には２次元的な成長と３次元的な成長がある。３次元
的な成長では基板の随所でＧａＡｓの核が発生し、成長
過程で多くの核から基板に垂直方向および水平な方向に
広がり会合しながら膜が成長していく、それに対し、２
次元的な成長では基板に到達した原子は基板上を動き回
り基板のステップ（未完成の一原子層の端）のキンクに
順次到達しながら基板の水平方向に成長することを繰り
返しながら、全体として成長して行く、この２ｆ！類の
成長モードの差異は、３次元成長ではそれぞれの核から
成長し、会合する際その境界から転位が発生するとされ
ているのに対し、理想的な２次元的な成長では会合する
核が存在しないため転位の発生がないとされている。
成長するＧａＡｓ薄膜の成長モードが問題とされる。成
長には２次元的な成長と３次元的な成長がある。３次元
的な成長では基板の随所でＧａＡｓの核が発生し、成長
過程で多くの核から基板に垂直方向および水平な方向に
広がり会合しながら膜が成長していく、それに対し、２
次元的な成長では基板に到達した原子は基板上を動き回
り基板のステップ（未完成の一原子層の端）のキンクに
順次到達しながら基板の水平方向に成長することを繰り
返しながら、全体として成長して行く、この２ｆ！類の
成長モードの差異は、３次元成長ではそれぞれの核から
成長し、会合する際その境界から転位が発生するとされ
ているのに対し、理想的な２次元的な成長では会合する
核が存在しないため転位の発生がないとされている。
したがって、２次元的な成長を行わせるための方策が種
々提案されてきた。そのひとつが原子層エピタキシャル
成長法であり、もう−っがＭｌ：Ｆ：。
々提案されてきた。そのひとつが原子層エピタキシャル
成長法であり、もう−っがＭｌ：Ｆ：。
（Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｅｐ’１ｔ
ａｘｙ）法である。しかしながら、これらの方法はいず
れも成長速度が極端に遅いこと、原料Ｇａと原料Ａｓと
を交互に供給するため成長装置上特別の工夫が必要なこ
と、さらにこのような努力の割には膜質が改善されない
ことなどの問題点であった。
ａｘｙ）法である。しかしながら、これらの方法はいず
れも成長速度が極端に遅いこと、原料Ｇａと原料Ａｓと
を交互に供給するため成長装置上特別の工夫が必要なこ
と、さらにこのような努力の割には膜質が改善されない
ことなどの問題点であった。
［発明が解決しようとする課題］
本発明の目的は、Ｓｉ基板上に簡易に形成可能であり、
クラックや欠陥の無い高品質のＧａＡｓ薄膜を提供する
ことにある。
クラックや欠陥の無い高品質のＧａＡｓ薄膜を提供する
ことにある。
［課題を解決するための手段］
本発明のＧａＡｓ薄膜は、二段階成長法によりＳｉ基板
上に形成されたＧａＡｓ薄膜において、低温成長層の厚
さが３０００Å以上であることを特徴とする。
上に形成されたＧａＡｓ薄膜において、低温成長層の厚
さが３０００Å以上であることを特徴とする。
また、二段階成長法によりＳｉ基板上に形成されたＧａ
Ａｓ薄膜において、低温成長層の厚さが３０００Å以上
であり、かつ高温成長層は高温成長において作製した歪
超格子層を含むことを特徴とする。
Ａｓ薄膜において、低温成長層の厚さが３０００Å以上
であり、かつ高温成長層は高温成長において作製した歪
超格子層を含むことを特徴とする。
なお、低温成長層は３５０〜４５０℃で成長せしめた層
とし、高温成長層は６５０〜７５０℃で成長せしめた層
とすることが好ましい。
とし、高温成長層は６５０〜７５０℃で成長せしめた層
とすることが好ましい。
［作用］
本発明においては、低温成長の膜厚を３０００Å以上と
することにより、薫た低温成長層をこのように厚くする
と同時にＩ ｎＧａＡｓとＧａＡｓとの歪超格子を導入
することによりＳｉ基板上のＧａＡｓ膜の高品質化を実
現するものである。
することにより、薫た低温成長層をこのように厚くする
と同時にＩ ｎＧａＡｓとＧａＡｓとの歪超格子を導入
することによりＳｉ基板上のＧａＡｓ膜の高品質化を実
現するものである。
［実施例］
（実施例１）
減圧（７０Ｔｏｒｒ）のＭ ＯＣＶ Ｄ （ｍｅｔａｌ
ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ：有機金属化学気相堆積）法により
ＧａＡｓの成長を行った。以下にその詳細を説明する。
ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ：有機金属化学気相堆積）法により
ＧａＡｓの成長を行った。以下にその詳細を説明する。
トリクロルエチレンおよびアセトンで単結晶Ｓｉ基板を
脱脂した後、このＳｉ基板をＭＯＣＶＤ装置にセットし
、真空引きをし約１０””Ｔｏｒｒとした。その後、Ｓ
ｉ基板を成長室に移動し、水素雰囲気中で熱処理を行い
表面酸化物の除去を行フた。なお、この熱処理は約９０
０℃で５分間行った。その後二段階成長の低温成長を行
うために４００℃に冷却した。この過程で約６００℃に
温度が下がった時点でＡｓＨ。
脱脂した後、このＳｉ基板をＭＯＣＶＤ装置にセットし
、真空引きをし約１０””Ｔｏｒｒとした。その後、Ｓ
ｉ基板を成長室に移動し、水素雰囲気中で熱処理を行い
表面酸化物の除去を行フた。なお、この熱処理は約９０
０℃で５分間行った。その後二段階成長の低温成長を行
うために４００℃に冷却した。この過程で約６００℃に
温度が下がった時点でＡｓＨ。
を導入した。このＡｓＨ，の流量は低温成長の時に流す
量と同じとし、４００ｔ：に温度が安定するまで待った
後トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を流しはじめて成長を
開始した。低温成長層を成長した後７００℃で約３ミク
ロンＧａＡｓを成長した。第１図に低温成長層の膜厚と
Ｘ線半値幅との関・係を低温成長層を成長するときのＶ
族とＩＨ族の流量比（以下Ｖ −ＩＩＩ比と表す）をパ
ラメータとして示す。Ｖ −ＩＩＩ比を小さくすると低
温成長層は厚さが大きくなフても鏡面状のＧａＡｓ膜が
得られ、それぞれのＶ −ＩＩＩ比で、Ｘ１ｌＡ半値幅
が最小となる低温成長層の厚さが存在する。低温成長層
を５：１のＶ −ＩＩＩ比で約０．７ミクロン成長した
時のエッチピット密度は５Ｘ１０’／ａｍ２となリ、ａ
ｓ−ｇｒｏｗｎ （例えば、後処理としてのアニールを
行なわない結晶成長のままの状態）ではこれまで報告さ
れている中でもっとも低い値となり、膜質の顕著な改善
が明らかとなった。
量と同じとし、４００ｔ：に温度が安定するまで待った
後トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を流しはじめて成長を
開始した。低温成長層を成長した後７００℃で約３ミク
ロンＧａＡｓを成長した。第１図に低温成長層の膜厚と
Ｘ線半値幅との関・係を低温成長層を成長するときのＶ
族とＩＨ族の流量比（以下Ｖ −ＩＩＩ比と表す）をパ
ラメータとして示す。Ｖ −ＩＩＩ比を小さくすると低
温成長層は厚さが大きくなフても鏡面状のＧａＡｓ膜が
得られ、それぞれのＶ −ＩＩＩ比で、Ｘ１ｌＡ半値幅
が最小となる低温成長層の厚さが存在する。低温成長層
を５：１のＶ −ＩＩＩ比で約０．７ミクロン成長した
時のエッチピット密度は５Ｘ１０’／ａｍ２となリ、ａ
ｓ−ｇｒｏｗｎ （例えば、後処理としてのアニールを
行なわない結晶成長のままの状態）ではこれまで報告さ
れている中でもっとも低い値となり、膜質の顕著な改善
が明らかとなった。
これは４００℃で成長した低温成長層の膜質が良いほど
７００℃で成長する膜質が良くなることを示している。
７００℃で成長する膜質が良くなることを示している。
４００℃で成長した低温成長層は７００℃に上昇する過
程でＳｔ基板とＧａＡｓとの熱膨張係数の違いにより圧
縮応力を受ける７この圧縮応力は低温成長層の膜質が良
いほど犬きくなる。この圧縮応力により、ＳｉとＧ ａ
Ａ ｓとの界面で発生した、格子定数の差により発生
したミスフィツト転位の多くが消滅し転位密度が減少す
るものと考えられる。
程でＳｔ基板とＧａＡｓとの熱膨張係数の違いにより圧
縮応力を受ける７この圧縮応力は低温成長層の膜質が良
いほど犬きくなる。この圧縮応力により、ＳｉとＧ ａ
Ａ ｓとの界面で発生した、格子定数の差により発生
したミスフィツト転位の多くが消滅し転位密度が減少す
るものと考えられる。
（実施例２）
実施例１で述べた５二１のＶ −ＩＩＩ比で低温成長層
を０．７ミクロン成長し、７００℃で１ミクロン成長し
た後、同じ温度でＩｎＧａＡＳとＧａＡｓの歪超格子を
相互に各１０層（各層の厚さはそれぞれ０．１ミクロン
）導入しさらに、ＧａＡｓ層を１ミクロン成長した。こ
うして得たＧａＡｓ層のＸ線半値幅は９０秒、エッチビ
ット。
を０．７ミクロン成長し、７００℃で１ミクロン成長し
た後、同じ温度でＩｎＧａＡＳとＧａＡｓの歪超格子を
相互に各１０層（各層の厚さはそれぞれ０．１ミクロン
）導入しさらに、ＧａＡｓ層を１ミクロン成長した。こ
うして得たＧａＡｓ層のＸ線半値幅は９０秒、エッチビ
ット。
密度は５ Ｘ １０’ ／ Ｃｍ”となり大幅に膜質が
改善された。
改善された。
［発明の効果］
本発明によれば、高品質のＧａＡｓ層腹を提供すること
ができる。
ができる。
第１図は本実施例で得られた結果を示すグラフであり、
縦軸はＧａＡｓｆｆ膜（低温成長を行った後７００℃で
約３ミクロン成長した）のＸ線半値幅、横軸は低温成長
層の厚ざである。
縦軸はＧａＡｓｆｆ膜（低温成長を行った後７００℃で
約３ミクロン成長した）のＸ線半値幅、横軸は低温成長
層の厚ざである。
Claims (2)
- （１）二段階成長法によりＳｉ基板上に形成されたＧａ
Ａｓ薄膜において、低温成長層の厚さが３０００Å以上
であることを特徴とするＧａＡｓ薄膜。 - （２）二段階成長法によりＳｉ基板上に形成されたＧａ
Ａｓ薄膜において、低温成長層の厚さが３０００Å以上
であり、かつ高温成長層は高温成長において作製した歪
超格子層を含むことを特徴とするＧａＡｓ薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10929890A JPH047819A (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | ＧａＡｓ薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10929890A JPH047819A (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | ＧａＡｓ薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH047819A true JPH047819A (ja) | 1992-01-13 |
Family
ID=14506638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10929890A Pending JPH047819A (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | ＧａＡｓ薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH047819A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5492860A (en) * | 1992-04-17 | 1996-02-20 | Fujitsu Limited | Method for growing compound semiconductor layers |
| US9724251B2 (en) | 2010-01-20 | 2017-08-08 | The Procter & Gamble Company | Refastenable absorbent article |
-
1990
- 1990-04-25 JP JP10929890A patent/JPH047819A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5492860A (en) * | 1992-04-17 | 1996-02-20 | Fujitsu Limited | Method for growing compound semiconductor layers |
| US9724251B2 (en) | 2010-01-20 | 2017-08-08 | The Procter & Gamble Company | Refastenable absorbent article |
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