(57)【要約】【課題】  欠陥密度の低いＩＩＩ−Ｖ半導体基板を提供する。【解決手段】  本発明はＩＩＩ−Ｖ半導体皮膜を非ＩＩＩ−Ｖ基板、特にサファイア、シリコン、酸化シリコン基板、またはその他のシリコンに沈積する方法に関するもので、反応炉の処理室でガス状の初期物質から基板またはＩＩＩ−Ｖ結晶核皮膜にＩＩＩ−Ｖ皮膜、特に緩衝皮膜を沈積させる。成長する皮膜の欠陥密度を低減するため、ＩＩＩ−Ｖ結晶核皮膜に直接または基板に直接、結晶核皮膜を部分的にまたはほぼ部分的に覆う本質的にアモルファス材料から構成されるマスキング皮膜が沈積される。マスキング皮膜は準単一層で種々の材料から構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ−Ｖ半導体皮膜を非ＩＩＩ−Ｖ基板、特にサファイア、シリコン、酸化シリコン基板またはその他のシリコンを含有する基板に沈積する方法において、反応炉の処理室でガス状の初期物質からＩＩＩ−Ｖ結晶核層にＩＩＩ−Ｖ皮膜、特に緩衝層が沈積され、
ＩＩＩ−Ｖ結晶核皮膜の上にまたは直接基板の上に、結晶核皮膜を部分的またはほぼ部分的に覆う本質的にアモルファス材料から構成されるマスキング皮膜を沈積されることを特徴とする方法。
【請求項２】
特に、マスキング皮膜が準単一層であることを特徴とする請求項１に記載する方法。
【請求項３】
特に、マスキング皮膜が結晶核皮膜また緩衝皮膜と異なる半導体材料から構成されることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載する方法。
【請求項４】
特に、マスキング皮膜がＳｉｘＮｙまたはＳｉＯｘであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載する方法。
【請求項５】
特に、マスキング皮膜が金属であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載する方法。
【請求項６】
特に、緩衝皮膜の成長温度が、皮膜が連続するまで最初は強化された横方向の成長に調整されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載する方法。
【請求項７】
特に、結晶核皮膜が１００ｎｍより薄いことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載する方法。
【請求項８】
特に、ＩＩＩ−Ｖ緩衝皮膜が多数のマスキング皮膜の沈積であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載する方法。
【請求項９】
特に、周期的に緩衝皮膜およびマスキング皮膜が沈積されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載する方法。
【請求項１０】
特に、マスキング皮膜がＩＩＩ−Ｖ皮膜の沈積を拒否する表面であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載する方法。
【請求項１１】
特に、結晶核皮膜および／または緩衝皮膜がアルミニウムを含有しており、マスキング皮膜が酸素の導入によって生成されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載する方法。
【請求項１２】
特に、沈積処理がＭＯＣＶＤ処理、ＣＶＤ処理またはこれらの処理の本来の場所の順序であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載する方法。
【請求項１３】
特に、沈積がＶＥＰまたはＭＢＥ処理であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載する方法。
【請求項１４】
特に、緩衝皮膜に構造要素が順番に沈積されることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載する方法。
【請求項１５】
特に、構造要素皮膜の順序から構造要素が製作されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ−Ｖ半導体皮膜を非ＩＩＩ−Ｖ基板、特にサファイア、シリコン、酸化シリコン基板またはその他のシリコンを含有する基板に沈積する方法に関するもので、反応炉の処理室でガス状の初期物質からＩＩＩ−Ｖ結晶核層にＩＩＩ−Ｖ皮膜、特に緩衝層が沈積される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、シリコン基板はＩＩＩ−Ｖ基板、特に砒化ガリウム基板よりかなりコスト的に有利であり、かつその他のシリコン電子装置との一体化の可能性が望まれているので、ＩＩＩ基−Ｖ基半導体の別の基板でのエピタキシー成長が、現在コスト的な理由から望まれている。ＩＩＩ−Ｖ半導体、例えば砒化ガリウムまたは燐化インジウムまたはそれらの混合結晶の沈積は、一般的に存在する格子不適合性によって、成長皮膜における欠陥密度が高い。砒化ガリウムまたは燐化インジウム皮膜の沈積は、本発明によればＭＯＣＶＤ法によって行なわれ、ガス状の初期物質、例えばＴＭＧ、ＴＭＩ、ＴＭＡＩ、砒素または燐ＮＨ３などは、加熱された基板保持器にシリコン基板が載っている反応炉内の処理室に導かれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、成長した皮膜の欠陥密度を低減する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は請求項に述べる本発明によって解決され、請求項１はＩＩＩ−Ｖ結晶核皮膜の上に直接結晶核皮膜を、部分的またはほぼ部分的に覆う本質的にアモルファス材料から構成されるマスキング皮膜を沈積されることを目的としている。この材料はできるだけＩＩＩ−Ｖ成長を拒否する特性を備えていなければならない。マスキング皮膜は本発明により準単一皮膜として沈積される。したがって準単一皮膜が形成される。マスキング皮膜は結晶核皮膜またはその上に沈積される皮膜、例えば緩衝皮膜と異なる半導体材料であることが好ましい。マスキング皮膜はＳｉｘＮｙまたはＳｉＯｘから構成することができる。しかしこれらは金属で構成することもできる。一般に１００ｎｍ以下の厚さの結晶核皮膜上にこのマスキング皮膜を沈積することによって、結晶核皮膜は無作為に分布された孤島範囲まで覆う。マスキング皮膜を沈積した後で、非常に薄い皮膜がＩＩＩ−Ｖ結晶核皮膜または基板上に生成され、その上にはＩＩＩ−Ｖ材料は成長しない。表面の大部分はマスキングされる。しかしこの皮膜またはマスクは連続したものではなく、孤島状の空間が形成され、その中に結晶核皮膜の自由なＩＩＩ−Ｖ表面区間が存在する。この孤島状のＩＩＩ−Ｖ表面区間は沈積されるＩＩＩ−Ｖ緩衝皮膜の結晶核地域を形成する。結晶核皮膜の沈積後、緩衝皮膜に１つ以上のガス状のＩＩＩ材料および１つ以上のガス状のＶ材料が沈積する。このとき結晶核の成長は、最初は自由なＩＩＩ−Ｖ表面すなわち互いに離れた場所にある孤島部分で行われる。この皮膜（緩衝皮膜）の成長温度は，最初はほぼ横方向の成長が行われるように選定する。したがって結晶核はそれによってほぼ密閉された皮膜が形成されるまで、最初は互いに向かい合って成長する。この方法で広い範囲に対し非常に低い欠陥密度が得られる。表面が連続されてから、成長温度を成長が主として垂直方向に行われるように変更する。
【発明の効果】
【０００５】
欠陥密度の低いＩＩＩ−Ｖ半導体基板を得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
結晶核皮膜自体は基板の均等な結晶核分布に使用され、極のない基板の場合は成長する結晶の方向を決定する。したがって絶縁されたサファイアを基板として使用する場合これは不必要で、この場合基板の本来の位置に直接沈積されるＳｉｘＮｙマスクは、結晶学上の特性の改善するために使用される。このようなマスキングは、ＳｉＣまたはＳｉＧｅ皮膜のようなシリコンを含有する基板、特に純粋なシリコンの場合は、基板が迅速に完全に窒化または酸化され、結晶核皮膜は極性の規定するため必要なので、制御することができない。
【０００７】
均等な結晶核分布を達成するため、この作業は後の成長温度より低い温度で行われ、および／または例えばアルミニウムのような低い移動性の初期材料とともに行われる。これによって通常は好ましくない結晶核皮膜の孤島状の成長が回避され、最終的な皮膜成長に対する極性または方向性が規定される。さらにＩＩＩ−窒化皮膜の場合は、アルミニウムを含有する結晶核皮膜が結晶の方向性を改善するのに適している。
【０００８】
本発明の代替案においては、多くのマスキング皮膜を緩和層の内部に沈積させる。ここでもマスキングは本来の位置に取り付けられ、ＩＩＩ−Ｖ皮膜を同じ処理室で生成させた直後に、基板を覆うか処理室から取り出すことなく行われる。皮膜は多種多様な種類を生成することができる。したがって、例えばマスキング皮膜の生成は処理室に酸素のみを導入して行うこともできる。続いて酸化物が形成される。これは特にＩＩＩ−Ｖ皮膜がアルミニウムを含有していると有利である。これにより酸化アルミニウムマスキング皮膜が形成される。またシリコンを酸素とともに沈積させることもできる。金属マスクも使用することができる。例えばタングステンも対象となる。
【０００９】
アモルファスマスキング皮膜は、結晶の周期性を断絶させる作用がある。マスキング皮膜は半導体表面の劣化、例えば高温によって生成することができる。マスキング皮膜の開口は数百ナノメータから数ミクロンまで存在する。成長は開口部から始まり、マスクの上側の皮膜を別の結晶核に接触するまで１つの結晶で成長する。この場合結晶核は殆ど変位無しで接触位置まで生長する。ここで改めて変位が形成される。
【００１０】
緩衝皮膜の最初の範囲で改めてマスクが沈積されると考えられる。この緩衝皮膜区間は、ある程度結晶核皮膜としてその上に沈積するＩＩＩ−Ｖ半導体皮膜に作用する。この皮膜順序は多数回繰返され変位密度を低減させる。それぞれのマスキング皮膜が沈積した後、処理のパラメータを最初に横方向の成長が生ずるように設定することが好ましく、それによって小孔が塞がれる。
【００１１】
開示されたすべての特徴は本発明に対し基本的なものである。従って、対応する／添付の優先書類（事前出願のコピー）の開示もまたすべて本出願の開示内に含まれるものであり、その目的のためこれらの書類の特徴もこの出願の請求事項に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
欠陥密度の低いＩＩＩ−Ｖ半導体基板の製作に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１はシリコン基板にｋで示す例えば砒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化アルミニウムガリウム、砒化ガリウムアルミニウムなどの結晶核皮膜を沈積したものである。この結晶核皮膜ｋの上に前に説明した方法で、例えば窒化シリコンまたは酸化シリコンから成るマスキング皮膜が沈積される。これはシリコンを含有するガス、および窒素を含有するガス、または酸素を含有するガスを処理質に導入することによって行われる。マスキング皮膜としては、原則的にＩＩＩ−Ｖ材料の結晶核皮膜形成が、その上行われる緩衝皮膜の沈積の間抑制されるような皮膜が適している。これは図２に示される。
【図２】成長はここでは最初横方向だけに行われる。個々の孤島はその方向に互いに拡大する。横方向の成長が促進される。結晶核は迅速に結合される。結晶の種類により、特に例えば斜めの面によって変位を好都合に横方向に変換することもできる。新しい変位は横方向に成長する皮膜が結合する範囲だけを形成する。低い欠陥密度のために結晶核の広い間隔またはマスクにまだ開放されている場所があることが好ましい。これらの寸法は数μｍである。
【図３】完成したＩＩＩ−Ｖ皮膜をｃで示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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