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JPH0484418A - 異種基板上への3―v族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法 - Google Patents

異種基板上への3―v族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法

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Publication number
JPH0484418A
JPH0484418A JP19964290A JP19964290A JPH0484418A JP H0484418 A JPH0484418 A JP H0484418A JP 19964290 A JP19964290 A JP 19964290A JP 19964290 A JP19964290 A JP 19964290A JP H0484418 A JPH0484418 A JP H0484418A
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JP
Japan
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development
growth
substrate
gaas
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP19964290A
Other languages
English (en)
Inventor
Naotaka Kuroda
尚孝 黒田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH0484418A publication Critical patent/JPH0484418A/ja
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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〕 本発明はへテロエピタキシャル成長法に関する。
〔従来の技術〕
異種基板上への■−v族化合物半導体の成長は、太陽電
池、光電子累積素子等の応用をめざして広く研究されて
いる。そのうち、基板としてもっとも広く用いられてい
るSi基板と■−V族化合物半導体との間には、例えば
GaAsにおいては4%、InPにおいては8%の格子
不整合が存在する為に直接これらをSi基板上にエピタ
キシャル成長させることは出来ない。また、熱膨張係数
の差により反りやクラックが入るという問題もある。こ
れらの問題点を解決するために一般に種々のバッファ層
を導入することが行われている。
例えば、G a A s / S iにおいては、40
0℃程度の低温で成長させたGaAs (ジャパニーズ
ジャーナル オブ アプライド フィジックス24巻 
843ページ、1984年)、歪超格子(アプライド 
フィジックス レター 48巻1223ページ 198
6年)等がバッファ層として用いられている。また、熱
サイクルアニール(アプライド フィジックス レター
 50巻31ページ 1987年)による転位低減効果
も報告されている。一方、Si上のGaAs成長に於て
分子線エピタキシャル成長法(MBE)によりGaAs
層を形成した後、SiO2をマスクとしてライン状の窓
をあけ液相エピタキシャル成長法(LPE)によりGa
Asの横方向成長を用いて非常に低転位のGaAsを得
たという報告がある(第49回秋季応用物理学会予稿集
 NO31296ページ 1988年)。これはS i
 O2が転位遮断層として働いている為である。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、MBE/LPE成長による横方向成長以
外は依然として■−V族化合物半導体成長層中には10
6cm−3を越える高密度の残留貫通転位が存在する。
またMBE/LPE成長ではSi基板の侵食の問題や三
日成長となり製造工程が複雑である等の問題がある。
本発明の目的は異種基板上に転位の少ないI[r−V族
化合物半導体を一回成長でヘテロエピタキシャル成長さ
せる方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のへテロエピタキシャル成長法は、■−V族化合
物半導体成長層を当該成長層とは異なる組成の基板上に
ヘテロエピタキシャル成長させる方法であって、(11
1)面或は(111)面近傍よりなる基板を用い、誘電
体膜を形成した後[112]方向或は[112]方向近
傍へストライブ状に上記誘電体膜を除去する第一の工程
、ハライド系気相成長法により少なくとも1層のバッフ
ァ層を形成した後に■−V族化合物半導体成長層を(1
11}B面の成長速度が(110)面の成長速度に比べ
て充分大きな条件で成長する第二の工程、上記成長法で
+111面の成長速度がfl14}B面の成長速度に比
べて充分大きな条件でラテラル成長を平坦化するまで行
う第三の工程、■−v族化合物半導体成長層を上記成長
法で?1111B面の成長速度が充分に大きい条件で全
面に成長する第四の工程を含むことを特徴とする成長方
法である。
〔作用〕
本発明によるヘテロエピタキシャル成長法では基板と成
長層の間に誘電体膜、例えばS i 02が挟まれてお
り、これが転位遮断層として働くことが転位低減に重要
な役割を果たす、即ち、種結晶としてSi基板表面が出
ている部分の上のGaAs成長層は数多くの転位を含ん
でいるが、全面積の大部分を占めるS i 02上のG
aAs層上には殆ど転位が出来ないため全体として非常
に低転位のGaAs成長層が得られる。また、これまで
はLPE法で横方向成長を行っていたためSi基板のG
a融液による侵食等の問題があったが本発明では全気相
成長法で成長を行なうためLPEで見られるような問題
がなく、また製造工程が一回成長になり簡略化される。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第一図は本発明の一実施例を説明する工程説明図である
。本実施例では基板10としてSi (111)面を用
いる。この基板上にまず第一工程として熱酸化法により
5iOzllを200nm形成し、次にホトリソグラフ
ィーにより<112>方向にストライブ状に5i02膜
11を除去し幅3μmのストライブ窓を形成してSi表
面を露出させた(第一図(a))。
第二工程としてこの基板を水素キャリアガスを用いてア
ルシン(AsH3)雰囲気中900″Cで5分間熱クリ
ーニングを行った後降温し、ハイドライド気相成長法(
VPE)によりアンドープGaAsバッファ層12を4
00°Cで1100n成長した。その後GaAs 13
を<111> B方向の成長速度が<110>方向の成
長速度に比べて十分大きい条件(基板温度690℃、H
2流量:351m  InCl流量:6secm  P
H8流量:6secm)で成長し、矩形にGaAs 1
3を2μm成長した(第一図(b))。第三工程として
<110>方向の成長速度が<111> B方向の成長
速度に比べて十分大きい条件(基板温度690℃、H2
流量:351m  InCl流量: 11 sccm 
 PH3流量:11sccm)で<110>方向へのG
aAs14のラテラル成長を行った(第一図(C))。
第四工程として(111)8面上の成長速度が十分大き
い条件でGaAs15を5μm成長した(第一図(d)
)。
このような手法を用いることによりエッチピット密度3
X10’cm−’程度の低転位のGaAs層が一回成長
で得られる。
本実施例においてはSi上のGaAsについて説明した
が、InPでもよく、またI nGaAs、InGaA
sP等三元、四元系材料でもよい また、基板もSi以
外、例えばGeでもよい。さらに、基板に形成する誘電
体膜も5i02に限らず窒化膜等、他の組成のものでも
よい。
本実施例においては熱サイクルアニールやボストアニー
ルは行っていないが、これらを行っても勿論よい。
本実施例においてはハイドライド気相成長法を用いたが
、クロライド気相成長法を用いても勿論実現できる。
〔発明の効果〕
本発明によるヘテロエピタキシャル成長法は誘電体膜が
転位遮断層として働くため■−v族化合物半導体成長層
において非常に低転位のものが一回の気相成長法で得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第一図は本発明の一実施例であるSi基板上へのGaA
sの成長方法を示す工程説明図である。 図に於て、 10・・・5i(111)基板、11・・・5i02膜
、12・・・GaAsバッファ層、13・・・矩形Ga
As成長層、14・・・GaAsラテラル成長層、15
・・・GaAs全面成長層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  III−V族化合物半導体成長層を当該成長層とは異な
    る組成の基板上にヘテロエピタキシャル成長させる方法
    であつて、{111}面或は{111}面近傍よりなる
    基板を用い、誘電体膜を形成した後[112]方向或は
    [112]方向近傍へストライプ状に上記誘電体膜を除
    去する第一の工程、ハライド系気相成長法により少なく
    とも1層のバッファ層を形成した後にIII−V族化合物
    半導体成長層を{111}B面の成長速度が{110}
    面の成長速度に比べて充分大きな条件で成長する第二の
    工程、上記成長法で{110}面の成長速度が{111
    }B面の成長速度に比べて充分大きな条件でラテラル成
    長を平坦化するまで行う第三の工程、III−V族化合物
    半導体成長層を上記成長法で{111}B面の成長速度
    が充分に大きい条件で全面に成長する第四の工程を含む
    ことを特徴とする異種基板上へのIII−V族化合物半導
    体のヘテロエピタキシャル成長法。
JP19964290A 1990-07-27 1990-07-27 異種基板上への3―v族化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長法 Pending JPH0484418A (ja)

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