JPS6126216A - 化合物半導体の成長方法 - Google Patents

化合物半導体の成長方法

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JPS6126216A
JPS6126216A JP59146012A JP14601284A JPS6126216A JP S6126216 A JPS6126216 A JP S6126216A JP 59146012 A JP59146012 A JP 59146012A JP 14601284 A JP14601284 A JP 14601284A JP S6126216 A JPS6126216 A JP S6126216A
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temperature
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Masahiro Akiyama
秋山　正博
Yoshihiro Kawarada
河原田　美裕
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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】 （産業上の利用分野） 本発明は８１基板上にＧａＡｓ等の■−■族化合物半導
体ｅエピタキシャル成長させる化合物半導体の成長方法
に関する。
（従来の技術） 一般にＧａＡ　ｓ等の■−■族半導体はＳｉよシも格子
定数が大きく、直接Ｓｉ基板上にエピタキシャル成長さ
せると多結晶が成長し、良質の単結晶層を得ることはで
きない。そのため、Ｓｌ基板と■−■族半導体の成長層
の間に何等かのバッファ層が必要であった。従来、この
ような分野の技術としてＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　、　３８　（１０）　、　１５　
Ｍａｙ１９８１　（米）　Ｐ、７７９に記載されるもの
があり、そこではＧａＡｓの成長層を目的とする場合に
はＧａＡｓと格子定数の近いＧｅ膜をバッファ層として
用いることが記載されている。また他の従来技術として
本願出願人が特願昭５８−１１８０７８号として提案し
た技術があシ、そこでは成長を目的易する■−■族化合
物半導体を基板上で充分にはマイグレーシ。
ヨンできないような低温でまず数百Ｘ成長させ、その後
で通常の成長温度まで昇温して目的とする半導体とこれ
に格子定数の近い他の半導体の薄膜を交互に成長させて
バッファ層を形成したものであシ、ＧａＡｓの成長層を
目的とする場合にはＧａＡｓとＧａＡｔＡｓとを交互に
成長させてそのバッファ層としていた。
（発明が解決しようとする問題点） これ等のバッファ層を介することによってＳｌ上に表面
が鏡面の比較的高品質の■−■族半導体の結晶層を成長
させることが可能であるが、８１基板の（１００）面上
に成長させるとアンティフェイズドメイン構造の結晶層
が成長しやすいという欠点があった。
本発明はこの欠点を除去しＳｉ基板の（１００）面上に
単一のドメインからなるＩ−Ｖ族化合物半導本発明はＳ
ｉ基板を水素中で８００℃以上の高温で′を形成する工
程と、前記■−■族化合物半導体の通常の成長温度か、
それ以上の温度に昇温して・ぐッファ層をアニールする
工程と、前記・々ツファ層上にバッファ層と同一物質の
■−■族化合物半導体を通常の成長温度で成長させる工
程とを用いてＳｉ基紅に■−■族化合物半導体をエピタ
キシャル成長させるものである。
（作用） 本発明によれば、■−■族化合物半導体の成長に先だっ
てＳｉ基板を高温で熱処理し、しかる後に温度を下げて
化合物半導体の原子が充分にはマイグレーションできな
い低温で２０００　Ｘ以下の膜厚に■−■族化合物半導
体を成長させ、これを通常の成長温度かそれ以上の温度
でアニールすることにより良好なバッファ層として機能
す淋。さらに、このバッファ層上にバッファ層と同一の
ｍ　−Ｖ族化合物半導体を通常の成長温度で成長させる
ことにより、単一のドメインからなる■−■族化合物半
導体の成長層を得るものである。
（実施例） 以下、本発明の１実施例につき説明する。本実施例では
、Ｓｉ基板の（１００）面上にＧａＡｓ層を有機金属化
合物〔例えばトリメチルガリウム（以下、ＴＭＧと称す
）〕とアルシン（ｈｓＨｓ　）を用いる気相成長法（以
下ＭＯＣＶＤ法という）によシエビタキシアル成長させ
る場合について説明する。
まず、８１基板を洗浄後、弗酸（ＨＦ　）に浸すことに
よシ表面酸化膜を除去する。そして水洗した後このＳｉ
基板を成長炉の反応管中にセットする。次に成長炉中で
バッファ層の成長および目的とする成長層（以下目的層
と称す）の成長を行うのであるが、成長炉中での工程を
第１図に基づき説明する。第１図は成長炉中での各工程
１，２，３．４における時間と温度との関係を示した図
であシ、工程１ではバッファ層および目的層の成長に先
だってＳｉ基板の水素中での熱処理を行い、工程２では
バッファ層となる層を成長させ、工程３ではバッファ層
をアニールして良好なバッファ層とし、工程４゛では目
的層を成長させる。更に詳しく述べると、工程１では水
素を流しながら昇温してゆき、８００℃以上の温度で所
定の時間Ｓｉ基板の熱処理を行う。その温度および時間
は例えば８００℃であれば３０分程度、９００℃であれ
ば５〜１０分′を下げてゆき、温度を４００〜６００℃
として、輸送ガスである水素に加えてアルシン、ＴＭＧ
の原料ガスを流して、バッファ層となるＧａＡｓ層をＳ
ｉ基板の（１００）面上に成長させる。この時の温度４
００〜６００℃は構成原子が結晶表面で充分にはマイグ
レーションできない低い温度として設定される。
また成長される膜厚は数百Ｘで充分であり、約２０００
Ｘ以下であればバッファ層としての効果がある。このよ
うにしてバッファ層を成長させた後、ＴＭＧのみ流すこ
とをやめることにより、バッファ層の成長を止め、次の
工程３に移る。工程３ではアルシンと水素ガスを流しな
がら５〜１０分程度温度を上昇させ７００〜７５０℃の
温度あるいはそれ以上とするが、ここで工程２で成長し
た結晶性の悪い、または多結晶のＧａＡｓ薄膜が７００
〜７５０℃まで昇温しでいる間にアニールされて、単一
のドメインのＧａＡｓをその上に成長させるための良好
なバッファ層としてはたらくようになる。す碌わち、低
温（４００〜６００℃）で成長したバッファ層となるＧ
ａＡｓ層はアニールされている間にＳｉこれ以上の膜厚
となるとＳｉ基板の影響による膜全体の結晶性の改善が
行われにくいためバッファ層としての効果がなくなる。
さて、昇温させてゆき温度が７００〜７５０℃、あるい
はそれ以上となシパッファ層のアニールが終了すると、
次の工程４に移る。工程４では、再びＴＭＧガスを流し
、通常の成長温度（７００〜７５０℃）にてバッファ層
上にＧａＡａの目的層を成長させる。このようにして表
面が鏡面状態で、単一ドメインの目的層をＳｉ基板の（
−１００）面上に成長させることができる。第２図にこ
のようにして成長したＳｉ基板上のＧａＡｓ層の断面図
を示す。第２図において、５はＳｉ基板であシ、６は成
長させアニールしたＧａＡｓのバッファ層であり、７は
このバッファ層６上に成長させた単一ドメインのＧａＡ
ｓの目的層である。
以上、Ｓｉ基板上にＧａＡｓをＭＯＣＶＤ法によって成
長させる場合について述べたが、他のＩ−Ｖ族化合物半
導体として格子定数の近いＧａＰはいうにおよはず、Ｉ
ｎＰ等についてもその成長させる温度は温で成長させた
薄膜を通常の成長温度またはそれ以上の温度まで昇温す
ることによってアニール、して・ぐツファ層とすること
によシ、良好な特性を有する目的層ヲＳｌ基板上に成長
させることができる。
（発明の効果） 本発明は以上説明したようにＳｉ基板上に結晶性のよい
■−Ｖ族化合物半導体を成長炉中でバッファ層を含め連
続的に成長させることができるという利点があシ、廉価
で大面積のＳｉ基板上に化合物半導体を形成できるので
、廉価高性能の太陽電池、表示・ぐネル等に利用するこ
とができる。またＳｉは■−■族化合物半導体に比較し
て熱伝導率が大きいので、化合物半導体を用いた電力素
子には有利である。さらに、Ｓｉの素子とｍ−ｖ族化合
物半導体の素子を同一チラノ上に構成することも可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例の工程の説明図、第２図は本
発明の１実施例にょるＧａＡｓの成長を示す断面図であ
る。 １・・・工程１．２・・・工程２．３・・・工程３．４
・・・工４．５・・・Ｓｉ基板、６・・・バッファ層、
２・・・目的層。 特許出願人　工業技術院長　用田裕部 第１図 時　間

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Ｓｉ基板の（１００）面上にIII−Ｖ族化合物半導体を
    エピタキシャル成長させる化合物半導体の成長方法にお
    いて、 Ｓｉ基板を水素中で８００℃以上の高温で熱処理を行う
    工程と、温度を下げＳｉ基板の（１００）面上に２００
    ０Å以下の膜厚に成長させバッファ層を形成する工程と
    、前記III−Ｖ族化合物半導体の通常の成長温度か、そ
    れ以上の温度に昇温させバッファ層をアニールする工程
    と、前記バッファ層上にバッファ層と同一のIII−Ｖ族
    化合物半導体を通常の成長温度で成長させる工程とを有
    することを特徴とする化合物半導体の成長方法
JP59146012A 1984-07-16 1984-07-16 化合物半導体の成長方法 Granted JPS6126216A (ja)

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