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JPH0533528B2 - - Google Patents
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JPH0533528B2 - - Google Patents

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JPH0533528B2
JPH0533528B2 JP13698686A JP13698686A JPH0533528B2 JP H0533528 B2 JPH0533528 B2 JP H0533528B2 JP 13698686 A JP13698686 A JP 13698686A JP 13698686 A JP13698686 A JP 13698686A JP H0533528 B2 JPH0533528 B2 JP H0533528B2
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temperature
growth
layer
compound semiconductor
semiconductor layer
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Masabumi Shimizu
Masao Enatsu
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

<産業上の利用分野> 本発明は化合物半導体層の形成方法に関するも
のであり、特にシリコン基板を用いてこの基板上
に高品質のGaAs化合物半導体層を形成する方法
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結晶は一般に高価で
あり、大面積の高品質基板結晶を得にくい等の問
題点は解決されていない。このような問題点を克
服するための試みとして、安価で良質、軽量なシ
リコンを基板としてこのシリコン基板上に化合物
半導体層を積層し、さらに積層された化合物半導
体層に前述のデバイスを構成して半導体装置を製
造することが試みられている。 このようなシリコン基板を用いて化合物半導体
装置を製造する方法は従来からいくつか提案され
ているが、未だ結晶品位等の点でバルク結晶に劣
るのが現状である。 例えばシリコン(Si)基板上に単結晶GaAs層
を形成する試みとして、現在次のような方法が試
みられている。 即ち、シリコン(Si)基板上にGaAs層を形成
する際に、あらかじめ予備堆積層を形成してお
き、次に通常の成長条件下でGaAsをエピタキシ
ヤル成長するいわゆる二段階成長法である。予備
堆積層としては、通常の成長条件よりも低温で形
成したGaAs層、Ge層、あるいはGaAsPとGaP
及びGaAsを交互に積層した緩衝層などが用いら
れている。 その一例としてGaAs層を予備堆積層とした二
段階成長法の成長プロセスを以下に述べる。 まずシリコン(Si)基板上にMOCVD法あるい
はMBE法を用いて450℃以下の温度で約100Åの
GaAs層を形成しその後、通常のGaAsのエピタ
キシヤル成長温度(600℃〜750℃)まで基板を昇
温した後、GaAs層を成長する。 第4図は二段階成長法で得られたシリコン
(Si)基板1上のGaAs層2を構造を示す模式図
であり、3は予備堆積層である。 予備堆積層3として上記したいずれのものを用
いた場合も、SiとGaAsの界面領域では、Siと
GaAsの格子定数の差(〜4%)により高密度の
不整合転位が発生し、その一部は成長中に成長方
向に伝搬し、成長層を貫通する。特に成長終了後
成長温度から室温への降温中シリコン(Si)基板
1とGaAs層2間の膨張係数の大きな相違による
応力は成長方向への転位の伝搬を大きく促進する
ため、転位は表面近傍の活性層形成領域まで到達
しGaAs層2にデバイスを作製する場合に最もデ
バイス性能を左右する。 SiとGaAsの界面領域で発生した不整合転位の
密度は約1010cm-2であり、GaAsを3μm積層した
後のGaAs表面まで到達した転位の密度は約108cm
-2であることが透過電子顕微鏡による観察
(TEM)と溶融KOHを用いたエツチピツチ密度
(EPD)の測定結果から判明している。転位は少
数キヤリアの再結合中心として作用するため、高
密度転位を有する結晶中では、少数キヤリア寿命
の大幅な減少を引き起こす。従つて、少数キヤリ
アを用いる化合物半導体装置では、その性能を著
しく低下させることになる。 この高密度転位を低減させる方法として、ツア
ウル(Tsaur)らは成長中断及び熱サイクルの併
用法を提案している(16th,IEEE PVSC,
1982)。 第5図A〜Cはこの方法の1サイクルの工程を
説明するための図であり、シリコン(Si)基板1
上に予備堆積層3としてCeを用いたものを示し
ており、第5図Aでは予備堆積層3に存在する転
位の一部がGaAs層21に到達していることを示
しており、以後の同図Bに示す成長中断時に基板
温度700℃から室温まで降下させ、転位間の相互
作用により転位ループを形成し、以後の第2成長
層22(第5図C)では転位が低減すると彼らは
している。さらに彼らは上記第5図A〜Cに示し
たプロセスの10回以上の繰り返しではじめて転位
低減効果を確認している。 <発明が解決しようとする問題点> しかし実際に上記した従来より提案されるプロ
セスを製造に適用する場合は、以下で述べるプロ
セス所要時間の問題がある。 例えば昇温・降温時間が比較的短いとされる高
周波加熱・水冷反応管方式の有機金属気相成長
(MOCVD)法を用いた場合において、熱サイク
ル無しの通常の方法で厚さ約3μmのGaAs成長層
を形成するに必要な時間は約1時間であるのに比
べて、10回の熱サイクルを実施した場合は、7時
間以上となり成長プロセスの所要時間が極端に長
くなる。さらに20回の熱サイクルの実施での所要
時間は12時間以上にも及び、この方法による結晶
性改善には時間に対する能率面で大きな製造上の
障害が存在することが明らかである。 本発明は、上記の点に鑑みて創案されたもの
で、従来のシリコン基板上へ化合物半導体層を成
長させる際の問題点を解決した改善された新規な
化合物半導体層の形成方法を提供することを目的
としている。 <問題点を解決するための手段及び作用> 上記の目的を達成するため、本発明の化合物半
導体層の形成方法は、前記ツアウルらの提案と同
様、シリコン基板上にGaAs化合物半導体層を成
長させるに際し、化合物半導体層の成長、該成長
の中断及び中断中の降温を繰り返すことにより、
各熱サイクル毎に化合物半導体層を順次積層成長
させて、前記シリコン基板上に前記熱サイクルに
よる化合物半導体層を形成する化合物半導体層の
形成方法において、前記熱サイクルの降温温度幅
を250℃以上、かつ熱サイクルの降温下限温度を
300℃以上としてなることを特徴としている。 即ち、本発明はシリコン(Si)基板上に化合物
半導体層を形成する方法において、基板と化合物
半導体層間に存在する不整合転位と熱応力による
転位の伝搬を、従来の方法に比べて短時間で効率
よく界面近傍に閉じ込め、上層の化合物半導体装
置活性層形成領域中の転位の低減化をはかること
により、高品質、低価格かつ軽量化を可能とする
化合物半導体装置を提供し得るようにしたもので
あり、本発明において用いられる成長途中で熱応
力を加えることによつて成長層の結晶性改善をは
かるための方法は、次のように理解することがで
きる。 即ち、転位の発生、伝搬は局所的な応力集中に
より促進されるので成長中断後の降温中に、シリ
コン(Si)基板とGaAs層中の熱膨張係数の差に
基づく熱応力が成長層に加わると予備堆積層近傍
の転位が結晶層表面まで伝搬されるとともに結晶
中の熱応力の一部を解放する。再度昇温後、第
2GaAs層を成長させて降温した場合、第1成長
層内の転位は相互にループを形成するか、あるい
は成長層中に存在する不純物等による点欠陥が転
位上に固着することにより、転位の伝搬は妨げら
れる(これを転位が不動化するという)。このよ
うにして第2成長層まで伝搬する転位密度は第1
層中のそれに比べて低減させることが可能であ
る。従つて降温時の成長層への熱応力の印加によ
る強制的な転位ループ形成と、昇温時の熱応力の
軽減による転位の不動化を繰り返すことにより成
長表面近傍の活性層領域に到達する転位の低減を
はかることが可能となる。 本発明は上記の理解に基づき、強制的な軽位の
導入による転位ループ形成及び転位の不動化に最
も有効な熱サイクル温度範囲を選ぶことによりプ
ロセス所要時間の大幅な短縮をはかり、製造技術
としての採用を可能とするものであり、特に本発
明は次の 降温温度幅が大きい程、転位の運動(ループ
形成)に有効な成長層中の熱応力は大きくな
る。 転位速度は温度低下により急速に減少する。 結晶中には不純物等による点欠陥が含まれて
いるが、転位の不動化温度は明らかにされてい
ない。 点に鑑みて、熱サイクルの降温温度幅を250℃
以上、かつ熱サイクルの降温下限温度を300℃以
上としてなることを特徴としている。 <実施例> 以下、実施例に基づき本発明を詳述する。 実施例 1 高周波加熱・水冷反応管を用いてMOCVD法
による2段階成長を行い、700℃でSi(100)基板
上にGaAs単結晶を3μm成長させ、成長層表面近
傍の転位密度を平面TEMまたは溶融KOHによる
EPD測定法を用いて評価した。 本発明の熱サイクル条件適用例として成長停止
時間の短縮のため熱サイクルの降温下限温度TD
=300℃、初期降温速度を約2℃/秒とし、成長
層厚0.1μm毎の10回の降温・昇温熱サイクルを実
施した(第1図)。試料表面近傍の転位密度を測
定し、従来の方法に基づき熱サイクル降温下限温
度TD=90℃として実施した(第3図a)試料と
比較すると第1表に示した様に熱サイクルを実施
しない試料の転位密度1×108cm-2から、TD=90
℃、TD=300℃のいづれの熱サイクル実施試料も
転位密度は2×107cm-2まで低減しており転位密
度低減化はTD=90〜300℃の間では同等であるこ
とがわかつた。すなわち300℃以下室温近傍まで
の長時間を要する降温プロセスは転位低減にはほ
とんど寄与していないことがわかつた。しかし
TD=450℃以上とした場合転位密度の低減効果は
減少した。これは成長温度を先の実施例と同様の
700℃としたため、転位低減に寄与し得る降温温
度幅が減少して、前述した『降温温度幅が大き
い程、転位の運動(ループ形成)に有効な成長層
中の熱応力が大きくなる。』の効果がやや減少す
るからである。 また温度降下を行わずに成長中断を10、各7分
間行なつた場合転位密度の低減は見られなかつ
た。 実施例 2 本発明の効果を確認するために昇温範囲を高温
側にずらせた場合、すなわち成長中断後第2図の
温度プログラムに従い昇温上限温度Tv=850℃ま
での昇温後降温下限温度TD=450℃まで400℃の
温度範囲で降温した試料についても転位密度は2
×10-7cm-2であり、低減効果が確認できた。この
場合も成長プロセス所要時間はTD〜90℃の場合
と比較して約1/3に低減できた。このように、降
温下限温度を室温ではなく300℃以上に設定する
ことにより、無駄な降温のための時間がなくなり
成長プロセス所要時間を大幅に短縮できる。しか
も、熱サイクルの降温温度幅を例えば400℃に設
定した場合、すなわち、実施例1のTD=300℃に
設定しているとき(第1表第3段目参照)、及び
実施例2のように成長中断前に温度を一時的に昇
温させたとき(第1表第5段目参照)、いづれの
場合も転位密度は、従来の室温まで降温させる場
合(第1表第2段目参照)と同様の値、2×107
cm-2まで低減することができるのである。これは
300℃以下の降温下限温度は転位低減にはほとん
ど寄与しないこと示している。 一方、降温温度幅は所定幅以上を確保すること
が必要である。これは前述たように、『降温温
度幅が大きい程、転位の運動(ループ形成)に有
効な成長層中の熱応力が大きくなる。』ためであ
り、降温度時の成長層への熱応力の印加による強
制的な転位ループ形成と、昇温時熱応力の転減に
よる転位の不動化を繰り返すことにより転位の低
減が図れ、一般に熱応力の大きさは降温温度幅に
よるからである。このため降温温度幅は少なくと
も250℃以上あることが望ましい。降温下限温度
が300℃または450℃でも降温温度幅が400℃ある
場合は、上記のとおり2×107cm-2の低減効果が
得られている。また、実施例1の別の例のよう
に、成長温度を700℃に設定して降温下限温度を
TD=450℃とした場合、降温温度幅は250℃とな
り低減効果はやや減少するが、転位密度は4×
107cm-2(前記降温温度幅400℃の場合の2倍まで)
に低減できる。もつとも、成長プロセスの所要時
間については、第1表の第4段目に明らかなよう
にその時間をさらに短縮でき、このように250℃
までの範囲内で降温温度幅を小さくすることは時
間短縮の点で有用である。
<Industrial Application Field> The present invention relates to a method for forming a compound semiconductor layer, and particularly to a method for forming a high quality GaAs compound semiconductor layer on a silicon substrate using a silicon substrate. <Conventional technology> Compound semiconductors such as GaAs and InP are being used for high performance and high functionality devices by taking advantage of their excellent characteristics. However, compound semiconductor crystals are generally expensive, and problems such as difficulty in obtaining large-area, high-quality substrate crystals remain unsolved. In an attempt to overcome these problems, we used cheap, high-quality, and lightweight silicon as a substrate, stacked compound semiconductor layers on this silicon substrate, and then constructed the aforementioned devices on the stacked compound semiconductor layers. Attempts have been made to manufacture semiconductor devices. Although several methods for manufacturing compound semiconductor devices using such silicon substrates have been proposed, they are still inferior to bulk crystals in terms of crystal quality and the like. For example, the following methods are currently being attempted to form a single crystal GaAs layer on a silicon (Si) substrate. That is, when forming a GaAs layer on a silicon (Si) substrate, it is a so-called two-step growth method in which a preliminary deposition layer is formed in advance, and then GaAs is epitaxially grown under normal growth conditions. The preliminary deposition layer can be a GaAs layer, a Ge layer, or a GaAsP and GaP layer formed at a lower temperature than normal growth conditions.
A buffer layer in which GaAs and GaAs are alternately laminated is used. As an example, the growth process using a two-step growth method using a GaAs layer as a preliminary deposition layer will be described below. First, a film of about 100 Å was deposited on a silicon (Si) substrate using MOCVD or MBE at a temperature below 450°C.
After forming a GaAs layer, the substrate is heated to a normal GaAs epitaxial growth temperature (600°C to 750°C), and then a GaAs layer is grown. FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of a GaAs layer 2 on a silicon (Si) substrate 1 obtained by a two-step growth method, and 3 is a preliminary deposited layer. No matter which of the above-mentioned materials is used as the predeposition layer 3, in the interface region between Si and GaAs, the Si and GaAs
The difference in the lattice constants of GaAs (~4%) generates a high density of mismatched dislocations, some of which propagate in the growth direction during growth and penetrate the grown layer. In particular, the stress caused by the large difference in expansion coefficient between the silicon (Si) substrate 1 and the GaAs layer 2 during cooling from the growth temperature to room temperature after the completion of growth greatly promotes the propagation of dislocations in the growth direction. When reaching the active layer formation region and manufacturing a device on the GaAs layer 2, it has the greatest effect on device performance. The density of mismatched dislocations generated in the interface region between Si and GaAs is approximately 10 10 cm -2 , and the density of dislocations that have reached the GaAs surface after stacking 3 μm of GaAs is approximately 10 8 cm
-2 , based on observation using a transmission electron microscope (TEM) and measurements of etching pitch density (EPD) using molten KOH. Dislocations act as recombination centers for minority carriers, causing a significant decrease in minority carrier lifetime in crystals with high density dislocations. Therefore, the performance of a compound semiconductor device using minority carriers is significantly degraded. As a method to reduce this high density dislocation, Tsaur et al. proposed a combination of growth interruption and thermal cycling (16th, IEEE PVSC,
1982). 5A to 5C are diagrams for explaining one cycle of this method, in which a silicon (Si) substrate 1
The upper part shows a case in which Ce is used as the preliminary deposit layer 3, and FIG. When the growth is interrupted as shown in Figure B, the substrate temperature is lowered from 700°C to room temperature, and dislocation loops are formed by interaction between dislocations, and in the subsequent second growth layer 22 (Figure 5C), dislocations are reduced. are doing. Furthermore, they confirmed the dislocation reduction effect only after repeating the process shown in FIGS. 5A to 5C more than 10 times. <Problems to be Solved by the Invention> However, when the above conventionally proposed processes are actually applied to manufacturing, there is a problem with the process time described below. For example, when using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method using a high-frequency heating/water-cooling reaction tube method, which requires relatively short heating and cooling times, GaAs The time required to form a grown layer is approximately 1 hour, whereas if 10 thermal cycles are performed, the time required for the growth process is over 7 hours, which is extremely long. Furthermore, the time required to carry out 20 thermal cycles is over 12 hours, and it is clear that there are major manufacturing obstacles in terms of time and efficiency in improving crystallinity using this method. The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a novel and improved method for forming a compound semiconductor layer that solves the problems encountered when growing a compound semiconductor layer on a conventional silicon substrate. It is an object. <Means and effects for solving the problems> In order to achieve the above object, the method for forming a compound semiconductor layer of the present invention involves growing a GaAs compound semiconductor layer on a silicon substrate, similar to the proposal by Zuur et al. By repeating the growth of the compound semiconductor layer, the interruption of the growth, and the temperature drop during the interruption,
In the method for forming a compound semiconductor layer in which a compound semiconductor layer is sequentially grown in layers for each thermal cycle to form a compound semiconductor layer on the silicon substrate by the thermal cycle, the cooling temperature width of the thermal cycle is 250° C. or more, and the lower limit temperature of the thermal cycle.
It is characterized by a temperature of 300℃ or higher. That is, the present invention is a method for forming a compound semiconductor layer on a silicon (Si) substrate, and can reduce the propagation of mismatched dislocations existing between the substrate and the compound semiconductor layer and dislocations caused by thermal stress in a shorter time than in conventional methods. By efficiently confining dislocations near the interface and reducing dislocations in the active layer forming region of the upper compound semiconductor device, it is possible to provide a compound semiconductor device that is high quality, low cost, and lightweight. The method used in the present invention for improving the crystallinity of a grown layer by applying thermal stress during growth can be understood as follows. That is, since the generation and propagation of dislocations are promoted by local stress concentration, thermal stress based on the difference in thermal expansion coefficient between the silicon (Si) substrate and the GaAs layer is applied to the grown layer during cooling after the growth is interrupted. The dislocations near the pre-deposited layer are propagated to the surface of the crystal layer and release part of the thermal stress in the crystal. After raising the temperature again,
When a 2GaAs layer is grown and the temperature is lowered, the dislocations in the first growth layer may form loops with each other, or point defects caused by impurities present in the growth layer may stick on the dislocations, causing dislocation propagation. is prevented (this is called dislocation immobilization). In this way, the dislocation density propagating to the second growth layer is
It is possible to reduce it compared to that in the layer. Therefore, dislocations reach the active layer region near the growth surface by repeatedly forcibly forming dislocation loops by applying thermal stress to the growing layer when the temperature is lowered, and immobilizing the dislocations by reducing the thermal stress when the temperature is rising. This makes it possible to reduce the Based on the above understanding, the present invention aims to significantly shorten the process time by selecting the most effective thermal cycle temperature range for forming dislocation loops and immobilizing dislocations by forcibly introducing light atoms, and as a manufacturing technology. In particular, the present invention enables the adoption of The dislocation rate decreases rapidly with decreasing temperature. The crystal contains point defects caused by impurities, but the temperature at which dislocations become immobilized has not been clarified. In view of this, the cooling temperature range of the thermal cycle was set at 250℃.
The present invention is characterized in that the lower limit temperature of the heat cycle is set to 300°C or higher. <Examples> The present invention will be described in detail below based on Examples. Example 1 A GaAs single crystal was grown to a thickness of 3 μm on a Si (100) substrate at 700°C using a two-step MOCVD method using a high-frequency heating/water-cooled reaction tube, and the dislocation density near the surface of the grown layer was measured by planar TEM or by molten KOH
It was evaluated using the EPD measurement method. As an example of applying the thermal cycle conditions of the present invention, the lower limit temperature T D of the thermal cycle is used to shorten the growth stop time.
= 300°C, the initial temperature cooling rate was approximately 2°C/sec, and 10 temperature-lowering/heating thermal cycles were performed for each growth layer thickness of 0.1 μm (Figure 1). The dislocation density near the sample surface was measured, and the thermal cycle was performed as shown in Table 1 when compared with the sample (Figure 3a), which was carried out based on the conventional method with the lower limit temperature T D = 90°C. From the dislocation density of the sample without 1 × 10 8 cm -2 , T D = 90
℃ and T D = 300℃, the dislocation density was reduced to 2 × 10 7 cm -2 for both samples, and it was found that the reduction in dislocation density was the same between T D = 90 and 300℃. I understand. In other words, it was found that the long temperature-lowering process from below 300°C to near room temperature hardly contributed to the reduction of dislocations. but
When T D =450°C or higher, the effect of reducing dislocation density decreased. This changes the growth temperature to the same as in the previous example.
Since the temperature was set at 700°C, the range of cooling temperatures that can contribute to dislocation reduction is reduced, and as mentioned above, ``The larger the range of cooling temperatures, the greater the thermal stress in the growth layer that is effective for dislocation movement (loop formation). This is because the effect of ' is slightly reduced. Further, when the growth was interrupted for 10 minutes, each for 7 minutes, without lowering the temperature, no reduction in dislocation density was observed. Example 2 When the temperature increase range was shifted to the high temperature side in order to confirm the effect of the present invention, that is, after the growth was interrupted, the temperature was raised to the upper limit temperature Tv = 850°C according to the temperature program shown in Figure 2, and then the lower limit temperature lowered. Even for samples cooled in the temperature range of 400℃ up to T D = 450℃, the dislocation density is 2.
×10 -7 cm -2 , and the reduction effect was confirmed. In this case as well, the time required for the growth process was reduced to about 1/3 compared to the case where T D ~90°C. In this way, by setting the lower limit temperature to 300° C. or higher instead of room temperature, there is no time for wasted temperature reduction, and the time required for the growth process can be significantly shortened. Moreover, when the cooling temperature range of the thermal cycle is set to, for example, 400°C, that is, when T D of Example 1 is set to 300°C (see the third row of Table 1), and when the temperature range of Example 2 is set to 400°C, In both cases, when the temperature is temporarily raised before the growth is interrupted (see the fifth row of Table 1), the dislocation density decreases when the temperature is lowered to the conventional room temperature (see the second row of Table 1). ), 2×10 7
It can be reduced to cm -2 . this is
This shows that a lower limit temperature of 300°C or less contributes little to dislocation reduction. On the other hand, it is necessary to ensure that the cooling temperature range is at least a predetermined range. This is because, as mentioned above, ``The larger the cooling temperature range, the greater the thermal stress in the growth layer that is effective for dislocation movement (loop formation). This is because dislocations can be reduced by repeating forced dislocation loop formation by applying thermal stress to the growth layer when the temperature is lowered, and immobilization of dislocations by reducing the thermal stress when the temperature is rising. This is because the magnitude of thermal stress depends on the cooling temperature range. For this reason, it is desirable that the cooling temperature range is at least 250°C or more. Even if the lower temperature limit temperature is 300°C or 450°C, if the temperature range is 400°C, a reduction effect of 2×10 7 cm -2 is obtained as described above. In addition, as in another example of Example 1, the growth temperature is set to 700°C and the lower limit temperature is set.
When T D = 450℃, the cooling temperature range is 250℃ and the reduction effect is slightly reduced, but the dislocation density is 4×
10 7 cm -2 (up to twice the temperature range of 400℃ mentioned above)
can be reduced to However, as shown in the fourth row of Table 1, the time required for the growth process can be further reduced;
It is useful to reduce the temperature range within the above range from the viewpoint of shortening the time.

【表】 以上で示したように本発明によれば、シリコン
(Si)基板上のGaAs層の転位密度低減は従来の
ように長時間を要する成長中断、熱サイクルプロ
セス(第3図)を用いることなく、熱サイクルの
降温温度幅を250℃以上、かつ熱サイクルの降温
下限温度を300℃以上とした第1図及び第2図の
プロセスを用いて短時間で効率よく転位密度の低
減化をはかることが可能となる。 シリコン(Si)基板上に形成された化合物半導
体の本発明の方法による転位密度低減化により、
各種電子デバイス、光デバイスの半導体基板とし
て利用することができ、特に上記化合物半導体に
PN接合を形成して太陽電池を構成することによ
りすぐれた効果を示す。 〈発明の効果〉 以上のように本発明によれば、シリコン(Si)
基板上に従来の方法に比べて、高品質の化合物半
導体単結晶層を能率良く形成することができるよ
うになり、その結果、化合物半導体装置の低価格
化、軽量化に大きく貢献することができる。
[Table] As shown above, according to the present invention, the dislocation density of the GaAs layer on a silicon (Si) substrate can be reduced by using the conventional growth interruption and thermal cycle process (Figure 3), which takes a long time. Dislocation density can be reduced efficiently in a short time using the process shown in Figures 1 and 2, in which the cooling temperature range of the thermal cycle is set to 250°C or higher, and the lower limit temperature of the thermal cycle is set to 300°C or higher. It becomes possible to measure. By reducing the dislocation density of a compound semiconductor formed on a silicon (Si) substrate by the method of the present invention,
It can be used as a semiconductor substrate for various electronic devices and optical devices, especially for the above compound semiconductors.
Excellent effects are shown by forming a PN junction to construct a solar cell. <Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, silicon (Si)
Compared to conventional methods, it is now possible to form a high-quality compound semiconductor single crystal layer on a substrate more efficiently, and as a result, it can greatly contribute to lowering the cost and weight of compound semiconductor devices. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は、それぞれ本発明の化合物
半導体層の形成方法による転位密度低減法の温度
プログラムの実施例を示す図、第3図は従来の成
長中断と熱サイクルによる転位密度低減法による
温度プログラムを示す図、第4図は、シリコン基
板上への化合物半導体層形成法を説明するための
基板構造模式図、第5図A乃至Cは従来の成長中
断と熱サイクルによる転位密度低減を説明するた
めの模式図である。 1…シリコン基板、2…GaAs層、3…予備堆
積層。
Figures 1 and 2 are diagrams showing an example of a temperature program for reducing dislocation density using the compound semiconductor layer forming method of the present invention, respectively, and Figure 3 is a diagram showing a conventional method for reducing dislocation density by interrupting growth and thermal cycling. Figure 4 is a schematic diagram of the substrate structure to explain the method of forming a compound semiconductor layer on a silicon substrate, and Figures 5A to C are diagrams showing conventional growth interruption and thermal cycling to reduce dislocation density. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining. 1...Silicon substrate, 2...GaAs layer, 3...preliminary deposit layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 シリコン基板上にGaAs化合物半導体層を成
長させるに際し、化合物半導体層の成長、該成長
の中断及び中断中の降温を繰り返すことにより、
各熱サイクル毎に化合物半導体層を順次積層成長
させて、前記シリコン基板上に前記熱サイクルに
よる化合物半導体層を形成する化合物半導体層の
形成方法において、 前記熱サイクルの降温温度幅を250℃以上、か
つ熱サイクルの降温下限温度を300℃以上として
なることを特徴とする化合物半導体層の形成方
法。 2 前記熱サイクルの前記成長の中断前に温度を
一時的に昇温することを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の化合物半導体層の形成方法。
[Claims] 1. When growing a GaAs compound semiconductor layer on a silicon substrate, by repeating the growth of the compound semiconductor layer, the interruption of the growth, and the temperature drop during the interruption,
In the method for forming a compound semiconductor layer in which a compound semiconductor layer is sequentially grown in layers for each thermal cycle to form a compound semiconductor layer on the silicon substrate by the thermal cycle, the cooling temperature range of the thermal cycle is 250° C. or more, A method for forming a compound semiconductor layer, characterized in that the lower limit temperature of temperature drop in a thermal cycle is set to 300°C or higher. 2. The method of forming a compound semiconductor layer according to claim 1, wherein the temperature is temporarily raised before the growth of the thermal cycle is interrupted.
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