JP2000315713A - Production of compound semiconductor epitaxial wafer - Google Patents
Production of compound semiconductor epitaxial waferInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体エピ
タキシャルウェハの製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＧａＡｓ系化合物半導体エピタキシャル
ウェハは、当初ｎ−ＧａＡｓを用いたＦＥＴ用か、ある
いはＡｌＧａＡｓ層を電子供給層とし、ＧａＡｓ層を電
子走行層としたＨＥＭＴ用に用いられていたが、歪特性
等の改良のため、昨今ではＧａＡｓ層の代わりにＩｎＧ
ａＡｓ層を用いたＦＥＴ用あるいはシングルのＨＥＭＴ
用、ダブルのＨＥＭＴ用のエピタキシャルウェハが主流
となっている。2. Description of the Related Art A GaAs-based compound semiconductor epitaxial wafer was initially used for an FET using n-GaAs or for a HEMT using an AlGaAs layer as an electron supply layer and a GaAs layer as an electron transit layer. In order to improve the strain characteristics, etc., recently, instead of a GaAs layer, InG
FET or single HEMT using aAs layer
And double HEMT epitaxial wafers are the mainstream.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、エピタキシ
ャルウェハ製品は、その品質検査としては非接触の測定
方法しか使用できない。これは、エピタキシャルウェハ
表面に物が触ると異物やキズが発生してしまうためであ
る。The quality of an epitaxial wafer product can be checked only by a non-contact measuring method. This is because foreign matter and scratches occur when an object touches the surface of the epitaxial wafer.
【０００４】このため、従来の品質検査項目としては、
ウェハ表面の外観目視検査、異物数の測定、シート抵抗
の測定、電子移動度の測定を行うのみであった。これら
の検査や測定はいずれも非接触で行うことができる。For this reason, conventional quality inspection items include:
Only the visual inspection of the wafer surface, the measurement of the number of foreign substances, the measurement of the sheet resistance, and the measurement of the electron mobility were performed. All of these inspections and measurements can be performed without contact.
【０００５】従来、ＩｎＧａＡｓ層を含まないエピタキ
シャルウェハ、換言するとＧａＡｓ層を電子走行層に使
用していたＦＥＴ用、ＨＥＭＴ用のエピタキシャルウェ
ハは、先に述べた検査項目で十分であった。なぜなら、
ＧａＡｓ層 III族の組成比というのが存在しないからで
ある。Conventionally, the inspection items described above were sufficient for an epitaxial wafer containing no InGaAs layer, in other words, an epitaxial wafer for FET and HEMT in which a GaAs layer was used as an electron transit layer. Because
This is because there is no composition ratio of the GaAs layer group III.
【０００６】これに対し、新たにＩｎＧａＡｓ層を電子
走行層に用いるＦＥＴ用、ＨＥＭＴ用エピタキシャルウ
ェハは、ＩｎＧａＡｓ層のＩｎ組成（あるいはＧａ組
成）がエピタキシャルウェハ製品の品質を決定する最も
重要なパラメータの一つとなる。このＩｎ組成を非接触
で測定する方法としては、ＸＲＤ（Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆ
ｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法があるが、この方法は高精度
測定のため測定時間が２時間はかかってしまう。これで
はエピタキシャルウェハ製品１枚当たりの品質保証をす
るための測定方法としては時間がかかり過ぎ、不適切で
あった。また測定精度も±０．００５程度と良好ではな
かったという問題があった。On the other hand, in an epitaxial wafer for FET and HEMT using an InGaAs layer as an electron transit layer, the In composition (or Ga composition) of the InGaAs layer is the most important parameter for determining the quality of an epitaxial wafer product. Become one. As a method for measuring this In composition in a non-contact manner, XRD (X-Ray Dif) is used.
There is a fraction measurement method, but this method requires two hours because of the high precision measurement. This is too long and unsuitable as a measuring method for assuring quality per epitaxial wafer product. There was also a problem that the measurement accuracy was not as good as about ± 0.005.
【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、化合物半導体エピタキシャルウェハの特定の半導体
層の組成を非接触で短時間にかつ高精度で測定できる化
合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法を提供する
ことにある。Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method of manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer capable of measuring the composition of a specific semiconductor layer of the compound semiconductor epitaxial wafer in a non-contact manner in a short time and with high accuracy. Is to do.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方
法は、化合物半導体エピタキシャルウェハに対しフォト
ルミネセンス測定を行い、そのピーク波長を検出し、特
定の半導体層の組成を見積もり、その組成が所定の範囲
内となるものだけを選別することにより、化合物半導体
エピタキシャルウェハ製品の品質を保証するものであ
る。In order to achieve the above object, a method of manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer according to the present invention is to perform photoluminescence measurement on the compound semiconductor epitaxial wafer, detect a peak wavelength thereof, and specify a specific wavelength. The quality of a compound semiconductor epitaxial wafer product is guaranteed by estimating the composition of a semiconductor layer and selecting only those having a composition within a predetermined range.
【０００９】本発明の化合物半導体エピタキシャルウェ
ハの製造方法は、少なくともＩｎＧａＡｓ層を含み、そ
の他ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、ＧａＩｎＰ層及びＩ
ｎＧａＡｓ層との組み合わせからなるＨＥＭＴ用あるい
はＦＥＴ用の化合物半導体エピタキシャルウェハの製造
方法において、化合物半導体エピタキシャルウェハに対
しフォトルミネセンス測定を行い、そのピーク波長を検
出し、ＩｎＧａＡｓ層のＩｎ組成を見積もり、そのＩｎ
組成が所定の範囲内のものだけを選別することにより、
化合物半導体エピタキシャルウェハ製品の品質を保証す
るものである。The method of manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer of the present invention includes at least an InGaAs layer, and further includes a GaAs layer, an AlGaAs layer, a GaInP layer, and an IGaAs layer.
In a method for manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer for HEMT or FET comprising a combination with an nGaAs layer, photoluminescence measurement is performed on the compound semiconductor epitaxial wafer, the peak wavelength is detected, and the In composition of the InGaAs layer is estimated. The In
By selecting only those whose composition is within a predetermined range,
This guarantees the quality of the compound semiconductor epitaxial wafer product.
【００１０】本発明は、エピタキシャルウェハ製品のＩ
ｎＧａＡｓ層のＩｎ組成測定を非接触で簡便に行えるフ
ォトルミネッセンス法を用い、測定したスペクトルから
Ｉｎ組成を見積もることにより品質を保証するものであ
る。ＸＲＤ法による測定よりは高精度（±０．００１）
で測定でき、測定時間も数分とかなり短縮できる。[0010] The present invention relates to an epitaxial wafer product.
The quality is assured by estimating the In composition from the measured spectrum by using a photoluminescence method that can easily measure the In composition of the nGaAs layer in a non-contact manner. Higher accuracy than measurement by XRD method (± 0.001)
And the measurement time can be considerably reduced to several minutes.
【００１１】フォトルミネセンス測定法自体は古くから
良く知られている測定方法ではあるが、本発明者らは、
そのスペクトルからＩｎ組成を見積もることを見出だし
た。このスペクトルを用いてエピタキシャルウェハ製品
のＩｎＧａＡｓ層のＩｎ組成を品質保証しようとするの
が本発明の特徴である。Although the photoluminescence measurement method itself has been a well-known measurement method for a long time, the present inventors have proposed:
It has been found that the In composition is estimated from the spectrum. It is a feature of the present invention to attempt to assure the quality of the In composition of the InGaAs layer of the epitaxial wafer product using this spectrum.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００１３】本発明の化合物半導体エピタキシャルウェ
ハの製造方法は、化合物半導体エピタキシャルウェハに
対しフォトルミネセンス測定を行い、そのピーク波長を
検出し、特定の半導体層の組成を見積もり、その組成が
所定の範囲内となるものだけを選別することにより、化
合物半導体エピタキシャルウェハ製品の品質を保証する
ものである。According to the method of manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer of the present invention, photoluminescence measurement is performed on the compound semiconductor epitaxial wafer, the peak wavelength is detected, the composition of a specific semiconductor layer is estimated, and the composition is adjusted to a predetermined range. By selecting only the inner ones, the quality of the compound semiconductor epitaxial wafer product is guaranteed.
【００１４】フォトルミネセンス測定で得られたスペク
トルから特定の半導体層の組成を見積もることができ、
この組成に基づいて化合物半導体エピタキシャルウェハ
を選別することにより化合物半導体エピタキシャルウェ
ハ製品の品質保証を行うことができる。The composition of a specific semiconductor layer can be estimated from the spectrum obtained by the photoluminescence measurement,
By selecting the compound semiconductor epitaxial wafer based on this composition, the quality of the compound semiconductor epitaxial wafer product can be assured.
【００１５】[0015]
【実施例】図１はＩｎＧａＡｓ層を含む化合物半導体エ
ピタキシャルウェハの一例として、ダブルドープのＨＥ
ＭＴ構造の断面図である。FIG. 1 shows a double-doped HE as an example of a compound semiconductor epitaxial wafer including an InGaAs layer.
It is sectional drawing of MT structure.
【００１６】このエピタキシャルウェハは、ＧａＡｓ基
板１の上に、バッファ層２、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層３、
アンドープＩｎＧａＡｓ層４、ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層
５、アンドープＡｌＧａＡｓ層６及びｎ+ −ＧａＡｓ層
７を順次エピタキシャル成長させたものである。This epitaxial wafer has a buffer layer 2, an n + -AlGaAs layer 3,
The undoped InGaAs layer 4, the n + -AlGaAs layer 5, the undoped AlGaAs layer 6, and the n + -GaAs layer 7 are sequentially epitaxially grown.
【００１７】図２は図１に示した構造を有するエピタキ
シャルウェハ製品をフォトルミネッセンス測定したスペ
クトルであり、横軸が波長を示し、縦軸が強度（ＩＮＴ
ＥＮＳＩＴＹ）を示している。FIG. 2 is a spectrum obtained by photoluminescence measurement of an epitaxial wafer product having the structure shown in FIG. 1. The horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the intensity (INT).
ENSITY).
【００１８】同図よりピーク波長は９６０ｎｍであり、
このピーク波長からＩｎ組成を見積もると、０．１５０
となる。From the figure, the peak wavelength is 960 nm,
When the In composition is estimated from this peak wavelength, it is 0.150
Becomes
【００１９】なぜフォトルミネッセンスのピーク波長か
らＩｎ組成を見積もることができるかについて図３を参
照して説明する。The reason why the In composition can be estimated from the peak wavelength of photoluminescence will be described with reference to FIG.
【００２０】図３は図１に示したエピタキシャルウェハ
のＩｎＧａＡｓ層付近のバンドモデル図である。FIG. 3 is a band model diagram near the InGaAs layer of the epitaxial wafer shown in FIG.
【００２１】同図においてＢｃは伝導帯（エネルギーＥ
ｃ）を示し、Ｂｖは価電子帯（エネルギーＥｖ）を示
し、Ｅｇはエネルギーギャップを示している。In the figure, Bc is a conduction band (energy E
c), Bv indicates a valence band (energy Ev), and Eg indicates an energy gap.
【００２２】ダブルドープＨＥＭＴ構造は電子供給層で
あるＡｌＧａＡｓ層にｎ型不純物（例えばＳｉ）を添加
した層を、電子走行層（無添加ＩｎＧａＡｓ層）の上下
に成長させた構造となっている。ｎ−ＡｌＧａＡｓ層か
ら供給された電子ｅは、エネルギーギャップＥｇの小さ
いアンドープＩｎＧａＡｓ層側に溜まり、電子ｅはこの
アンドープＩｎＧａＡｓ層を走行する。この電子ｅ（キ
ャリア）はＩｎＧａＡｓ層に存在するため、エピタキシ
ャルウェハに光を照射し、電子を励起するとＩｎＧａＡ
ｓ層のエネルギーギャップに対応したルミネッセンス光
（ｈν）が発生する。このルミネッセンス光を測定した
のが図２である。ＩｎＧａＡｓのエネルギーギャップは
Ｉｎ（あるいはＧａ）の組成比によって変化する（Ｉｎ
組成が大きくなる程、エネルギーギャップＥｇは小さく
なる）。The double-doped HEMT structure has a structure in which a layer in which an n-type impurity (for example, Si) is added to an AlGaAs layer as an electron supply layer is grown above and below an electron transit layer (an undoped InGaAs layer). Electrons e supplied from the n-AlGaAs layer accumulate on the undoped InGaAs layer side having a small energy gap Eg, and the electrons e travel through the undoped InGaAs layer. Since the electrons e (carriers) are present in the InGaAs layer, when the epitaxial wafer is irradiated with light to excite electrons, InGaAs
Luminescent light (hv) corresponding to the energy gap of the s layer is generated. FIG. 2 shows the measurement of the luminescence light. The energy gap of InGaAs changes depending on the composition ratio of In (or Ga) (In
The energy gap Eg decreases as the composition increases).
【００２３】従って、Ｉｎ組成が変化すると、ルミネッ
センス光のピーク波長が変化するため、このピーク波長
からＩｎ組成を見積もることができる。Therefore, when the In composition changes, the peak wavelength of the luminescence light changes, and the In composition can be estimated from this peak wavelength.
【００２４】本発明者らの見積もりを表１に示す。Table 1 shows the estimates made by the present inventors.
【００２５】[0025]
【表１】 [Table 1]
【００２６】ピーク波長を測定することにより、±０．
００１の精度でＩｎ組成を見積もることができる。By measuring the peak wavelength, ± 0.
The In composition can be estimated with an accuracy of 001.
【００２７】以上本発明によれば、従来具現化するのが
難しかった化合物半導体エピタキシャルのＩｎＧａＡｓ
層のＩｎ組成をエピタキシャルウェハ製品で測定するこ
とが簡単に実施できる。この結果、ＩｎＧａＡｓ層を含
む化合物半導体エピタキシャルウェハを顧客に納入する
際の品質保証の内容を高めることができる。As described above, according to the present invention, compound semiconductor epitaxial InGaAs, which has conventionally been difficult to realize,
It is easy to measure the In composition of a layer in an epitaxial wafer product. As a result, quality assurance when delivering a compound semiconductor epitaxial wafer including an InGaAs layer to a customer can be enhanced.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
【００２９】化合物半導体エピタキシャルウェハの特定
の半導体層の組成を非接触で短時間にかつ高精度で測定
できる化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法の
提供を実現できる。According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer which can measure the composition of a specific semiconductor layer of the compound semiconductor epitaxial wafer in a non-contact manner in a short time and with high accuracy.
【図１】ＩｎＧａＡｓ層を含む化合物半導体エピタキシ
ャルウェハの一例として、ダブルドープのＨＥＭＴ構造
の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a double-doped HEMT structure as an example of a compound semiconductor epitaxial wafer including an InGaAs layer.
【図２】図１に示した構造を有するエピタキシャルウェ
ハ製品をフォトルミネッセンス測定したスペクトルであ
る。FIG. 2 is a spectrum obtained by photoluminescence measurement of an epitaxial wafer product having the structure shown in FIG.
【図３】図１に示したエピタキシャルウェハのＩｎＧａ
Ａｓ層付近のバンドモデル図である。FIG. 3 shows InGa of the epitaxial wafer shown in FIG. 1;
It is a band model figure near an As layer.
１ ＧａＡｓ基板 ２ バッファ層 ３ ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層 ４ アンドープＩｎＧａＡｓ層 ５ ｎ+ −ＡｌＧａＡｓ層 ６ アンドープＡｌＧａＡｓ層 ７ ｎ+ −ＧａＡｓ層Reference Signs List 1 GaAs substrate 2 buffer layer 3 n + -AlGaAs layer 4 undoped InGaAs layer 5 n + -AlGaAs layer 6 undoped AlGaAs layer 7 n + -GaAs layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA01 CA05 EA01 KA05 LA01 4M106 AA01 AA10 AB01 CA18 CB21 5F102 FA09 GB01 GC01 GD01 GJ05 GL00 GL04 GM06 GN05 GQ03 HC01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G043 AA01 BA01 CA05 EA01 KA05 LA01 4M106 AA01 AA10 AB01 CA18 CB21 5F102 FA09 GB01 GC01 GD01 GJ05 GL00 GL04 GM06 GN05 GQ03 HC01
Claims (2)
しフォトルミネセンス測定を行い、そのピーク波長を検
出し、特定の半導体層の組成を見積もり、その組成が所
定の範囲内となるものだけを選別することにより、化合
物半導体エピタキシャルウェハ製品の品質を保証するこ
とを特徴とする化合物半導体エピタキシャルウェハの製
造方法。1. A method of performing photoluminescence measurement on a compound semiconductor epitaxial wafer, detecting a peak wavelength thereof, estimating a composition of a specific semiconductor layer, and selecting only those having a composition within a predetermined range. A method for manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer, which guarantees the quality of a compound semiconductor epitaxial wafer product.
他ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、ＧａＩｎＰ層及びＩｎ
ＧａＡｓ層との組み合わせからなるＨＥＭＴ用あるいは
ＦＥＴ用の化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方
法において、上記化合物半導体エピタキシャルウェハに
対しフォトルミネセンス測定を行い、そのピーク波長を
検出し、上記ＩｎＧａＡｓ層のＩｎ組成を見積もり、そ
のＩｎ組成が所定の範囲内のものだけを選別することに
より、化合物半導体エピタキシャルウェハ製品の品質を
保証することを特徴とする化合物半導体エピタキシャル
ウェハの製造方法。2. A semiconductor device comprising at least an InGaAs layer, a GaAs layer, an AlGaAs layer, a GaInP layer, and an InGaAs layer.
In a method of manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer for HEMT or FET comprising a combination with a GaAs layer, photoluminescence measurement is performed on the compound semiconductor epitaxial wafer, a peak wavelength thereof is detected, and the In composition of the InGaAs layer is determined. A method for manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer, wherein the quality of a compound semiconductor epitaxial wafer product is guaranteed by estimating and selecting only those whose In composition is within a predetermined range.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11124774A JP2000315713A (en) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Production of compound semiconductor epitaxial wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11124774A JP2000315713A (en) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Production of compound semiconductor epitaxial wafer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000315713A true JP2000315713A (en) | 2000-11-14 |
Family
ID=14893792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11124774A Pending JP2000315713A (en) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Production of compound semiconductor epitaxial wafer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000315713A (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0818035A (en) * | 1994-06-29 | 1996-01-19 | Hitachi Cable Ltd | Method for evaluating epitaxial wafer in hemt structure |
| JPH09167789A (en) * | 1995-12-14 | 1997-06-24 | Toshiba Corp | Evaluation method for semiconductor device |
-
1999
- 1999-04-30 JP JP11124774A patent/JP2000315713A/en active Pending
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPH0818035A (en) * | 1994-06-29 | 1996-01-19 | Hitachi Cable Ltd | Method for evaluating epitaxial wafer in hemt structure |
| JPH09167789A (en) * | 1995-12-14 | 1997-06-24 | Toshiba Corp | Evaluation method for semiconductor device |
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