JPS60210831A - 化合物半導体結晶基板の製造方法 - Google Patents

化合物半導体結晶基板の製造方法

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JPS60210831A
JPS60210831A JP59065828A JP6582884A JPS60210831A JP S60210831 A JPS60210831 A JP S60210831A JP 59065828 A JP59065828 A JP 59065828A JP 6582884 A JP6582884 A JP 6582884A JP S60210831 A JPS60210831 A JP S60210831A
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JP
Japan
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compound semiconductor
substrate
gaas
distorsion
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Toshio Nonaka
野中　敏夫
Masahiro Akiyama
秋山　正博
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Agency of Industrial Science and Technology
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はシリコン系の基板上に格子定数の異なる多層構
造を形成することによって化合物半導体結晶基板を製造
する方法に関するものである。
（技術的背景） 化合物半導体素子は、シリコン（Ｓｌ）およびゲ・に当
り、例えばＳｉ基板のような単体元素の基板を用い、最
終的にヒ化ガリウム（ＧａＡｓ　）成長層を設けて成る
多層構造の化合物半導体結晶基板を形成し、この結晶基
板のＧａＡｓ層に高速動作可能な素子を形成しようとす
る場合、８１基板とＧａＡｓ層の格子定数の差（Ｓｉ　
＝　５．４３１　、　ＧａＡｓ　＝　５．６５　Ａ　）
から、直接単結晶層のＧａＡｓをＳｉ基板上に形成する
ことは極めて困難である。そこで、ＧａＡｓ層と８１基
板との中間層として比較的単結晶化し易いＧｅ層（格子
定数Ｇｅ　＝　５．６６　Ａ　）を設け、このＧｅ層の
格子定数がＧａＡｓ層の格子定数に近いことを利用して
、Ｇｅ層上にＧａＡｓ層を成長させることが考えられる
。しかしながら、この場合には８１基板上へ所謂格子定
数の明らかに相違する結晶を成長させるため、その結晶
界面における歪は、その成長層の結晶性が良好であれば
ある程大きくなる。
従って、製造工程の途中などでの熱処理のたびに、各層
の膨張係数（Ｓｉ　＝　０．４２　Ｘ　１Ｏ−Ｉｓ／ｄ
ｅ、ｇ　。
になる。これがため、この様な多層構造を有する積層結
晶基板を利用してＧａＡｓのような化合物半導体素子を
形成するには、その素子を形成するのに必要な部分の結
晶基板領域だけを単結晶化し、その他の部分の結晶基板
領域で歪応力を吸収する手段を講じる必要がある。
（発明の目的） 本発明の目的は結晶界面にて生ずる歪応力を除去して、
Ｓｉ基板上へ良好な化合物半導体素子を均一に形成出来
る、多層構造を有する化合物半導体結晶基板の製造方法
を提供することにある。
つぎに前記単結晶および多結晶Ｇｅ層の上にＭＯＣＶＤ
法またはＭＢＥ法により化合物半導体層を成長させるこ
とによって前記多結晶化されたＧｅ層上に成長される化
合物半導体層を多結晶化させると共に、前記半導体素子
形成予定能動領域における化合物半導体層を単結晶化さ
せる工程とを含むことを特徴とする。
（実施例の説明） 以下図面につき本発明を説明する。
第１〜８図は本発明による化合物半導体結晶基板の製造
方法における順次の製造段階での断面図である。まず第
１図に示すように、シリコン（Ｓｌ）Ｇｅ層８ａは固相
成長により単結晶となるが、絶縁膜２上のＧｅ層３ｂは
多結晶となる。絶縁膜２上と’Ｈ’＋’ｐぎに第２図に
示すように、第１図の工程段階で形成したＧｅ層８の上
にＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法により化合物半導体層で
ある、例えば、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ　）半絶縁層４
　（４ａ、４ｂ）を７００℃の温度で２〜８μｍ程度の
厚さに成長させる。この際、自然に、単結晶Ｇｅ層８ａ
および多結晶Ｇｅ層８ｂ上のＧａＡｓ層はそれぞれ単結
晶ＧａＡｓ層４ａおよび多結晶ＧａＡｓ層４ｂとなる。
前述したように、格子定数の異なる（Ｓｉ＝５．４８Ａ
　、　Ｇｅ−５，６６Ａ　、　ＧａＡｓ層５．６５Ａ　
）結晶成長による結晶界面における歪は、その成長層の
結晶性が良好であればある程太き（なり、従って製造工
程の途中での熱処理のたびに各層の膨張係数の差に°よ
る歪応力が結晶界面に生ずるが、このような歪応力は非
能動領域の上述した多結晶Ｇｅ層８ｂおよび多結晶Ｇａ
Ａｓ層４ｂにより適切に吸収される。
上述したような多層構造の化合物半導体結晶基Ｚ’ｎＳ
　ｅ、或いは、その上の化合物半導体層としてＧａＡｓ
層の代わりにＺｎ５ｅを用いることも出来ると思われる
。
さらに、上述した各層の形成条件や寸法等は設計に応じ
て適切な条件・寸法を選定出来ること明らかである。
（発明の効果） 本発明は、上述したように格＋宙数の異なる多２Ｉ・層
構造を有する化合物半導体結晶基板を用いた半導体素子
の製造に当り、基板内に発生する歪応力を、選択的に多
結晶領域を有する部分を設けることにより吸収せしめる
と云う作製手段を用いているため、単結晶化合物半導体
層（例えばＧａＡｓ層）にＧａ４５のような化合物半導
体能動素子を均一に形成し得ると云う利点がある。さら
に、基板として大口径化および高品質化が可能なＳ１ウ
エハをうな元素半導体素子では実現できない光半導体や
、・　第１．２および８図はそれぞれ本発明による化合
物半導体結晶基板の製造方法における順次の製造工程の
断面図である。
ｌ・・・Ｓｉ基板　２・・・絶縁膜 ８・・・Ｇｅ層　８ａ・・・Ｇｅ単結晶層３ｂ・・・Ｇ
ｅ多結晶層　会・・・化合物半導体層４ａ・・・化合物
半導体単結晶層 ４ｂ・・・化合物半導体多結晶層 ５・・・化合物半導体能動素子。
特許出願人　工業技術院長 第１崗 第２図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　シリコン基板上に格子定数の異なる多層構造を形成
    することによって化合物半導体結晶基板を製造するに当
    り、 化合物半導体素子形成予定能動領域以外の部分の前記シ
    リコン基板上に絶縁膜を選択的に形成する工程と、 ついで前記シリコン基板および前記絶縁膜上に中間層と
    してゲルマニウム層を被着形成することにより前記シリ
    コン基板上のゲルマニウム層を単結晶化させると共に、
    前記絶縁膜上のゲルマニウム層を多結晶化させる工程と
    、 つぎに前記単結晶および多結晶ゲルマニウム層上にＭＯ
    ＯＶＤ法またはＭＢＥ法により化合物半導体層を成長さ
    せることによって前記多結晶化されたゲルマニウム層の
    上に成長される化合物半導体層を多結晶化させると共に
    、前記化合物半導体素子形成予定能動領域における化合
    物半導体層を単結晶化させる工程とを含むことを特徴と
    する化合物半導体結晶基板の製造方法。
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