JP3030450B2 - 気相エピタキシャル成長方法 - Google Patents
気相エピタキシャル成長方法Info
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- JP3030450B2 JP3030450B2 JP3349022A JP34902291A JP3030450B2 JP 3030450 B2 JP3030450 B2 JP 3030450B2 JP 3349022 A JP3349022 A JP 3349022A JP 34902291 A JP34902291 A JP 34902291A JP 3030450 B2 JP3030450 B2 JP 3030450B2
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- Japan
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- epitaxial growth
- vapor phase
- wafer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エピタキシャル成長技
術に関し、特にＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）に
よりＩｎＰ（インジウム・リン）のようなIII−Ｖ族化
合物半導体層をエピタキシャル成長させる場合に利用し
て好適な技術に関する。
術に関し、特にＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）に
よりＩｎＰ（インジウム・リン）のようなIII−Ｖ族化
合物半導体層をエピタキシャル成長させる場合に利用し
て好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体のエピタキシャル成長技術
として、ＶＰＥ法（気相エピタキシャル成長方法）やＭ
ＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル法）が知
られている。このうち、ＭＯＣＶＤ法は膜厚制御性が良
好で大量生産に適しているため、III−Ｖ族化合物半導
体層のエピタキシャル成長に利用されている。図１に
は、化合物半導体気相成長装置の概略が示されている。
すなわち、この気相成長装置は、マニホールド１によっ
て反応管２内に導入された複数の原料ガスが、バレル型
のサセプタ３上に載置された基板４に向かって流下し、
高周波コイル５によって加熱された基板上で熱分離して
基板上にエピタキシャル層が成長されるというものであ
る。
として、ＶＰＥ法（気相エピタキシャル成長方法）やＭ
ＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル法）が知
られている。このうち、ＭＯＣＶＤ法は膜厚制御性が良
好で大量生産に適しているため、III−Ｖ族化合物半導
体層のエピタキシャル成長に利用されている。図１に
は、化合物半導体気相成長装置の概略が示されている。
すなわち、この気相成長装置は、マニホールド１によっ
て反応管２内に導入された複数の原料ガスが、バレル型
のサセプタ３上に載置された基板４に向かって流下し、
高周波コイル５によって加熱された基板上で熱分離して
基板上にエピタキシャル層が成長されるというものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、上記気相成長装
置を用いてＭＯＣＶＤ法により、成長温度（基板設置
部）６２５℃、炉内圧力７６ｔｏｒｒ、Ｈ2（水素ガ
ス）流量１０ｌ／分、III族原料ガスとＶ族原料ガスと
の比（Ｖ／III）２５０、という一般的な成長条件の下
で、ＦｅドープＩｎＰ半絶縁性基板上に、ＩｎＰ層をエ
ピタキシャル成長させると、基板の周縁部にてエピタキ
シャル層の表面に図２に示すような直線状の欠陥Ａが数
個所発生するという問題点があった。
置を用いてＭＯＣＶＤ法により、成長温度（基板設置
部）６２５℃、炉内圧力７６ｔｏｒｒ、Ｈ2（水素ガ
ス）流量１０ｌ／分、III族原料ガスとＶ族原料ガスと
の比（Ｖ／III）２５０、という一般的な成長条件の下
で、ＦｅドープＩｎＰ半絶縁性基板上に、ＩｎＰ層をエ
ピタキシャル成長させると、基板の周縁部にてエピタキ
シャル層の表面に図２に示すような直線状の欠陥Ａが数
個所発生するという問題点があった。
【０００４】本発明は上記のような問題点に着目してな
されたもので、その目的とするところは、半導体基板上
にIII−Ｖ族化合物半導体層のエピタキシャル成長させ
る場合に線状欠陥の発生を防止できるような気相エピタ
キシャル成長方法を提供することにある。
されたもので、その目的とするところは、半導体基板上
にIII−Ｖ族化合物半導体層のエピタキシャル成長させ
る場合に線状欠陥の発生を防止できるような気相エピタ
キシャル成長方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ＭＯＣＶ
Ｄ法により、ＦｅドープＩｎＰ半絶縁性基板上にＩｎＰ
層をエピタキシャル成長させると表面に線状欠陥が発生
する原因は、ウェハに残っている応力にあるのでないか
と考え、この残留応力を小さくできるような成長条件を
設定して種々の実験を行なった。その結果の一部を表１
に示す。なお、ウェハに残留応力が生じるのはドーパン
トの元素が結晶格子に歪を起こさせるためである。
Ｄ法により、ＦｅドープＩｎＰ半絶縁性基板上にＩｎＰ
層をエピタキシャル成長させると表面に線状欠陥が発生
する原因は、ウェハに残っている応力にあるのでないか
と考え、この残留応力を小さくできるような成長条件を
設定して種々の実験を行なった。その結果の一部を表１
に示す。なお、ウェハに残留応力が生じるのはドーパン
トの元素が結晶格子に歪を起こさせるためである。
【表１】
【０００６】上記表１より、直径２インチのウェハのま
までは成長温度を高くしても線状欠陥が発生するが、ウ
ェハを４分割しかつ成長温度を高め（６５０℃，７００
℃）に設定して成長を行なうと、線状欠陥が発生しなく
なることが分かる。本発明は、上記知見に基いてなされ
たもので、反応管内に配置された基板上に有機金属気相
成長法を用いて化合物半導体層を成長させる気相エピタ
キシャル成長方法において、ウェハを分割してそれを成
長用基板として反応管内に入れて、基板設置部の温度を
６５０℃以上７００℃以下に制御してIII−Ｖ族化合物
半導体層をエピタキシャル成長させることを提案するも
のである。
までは成長温度を高くしても線状欠陥が発生するが、ウ
ェハを４分割しかつ成長温度を高め（６５０℃，７００
℃）に設定して成長を行なうと、線状欠陥が発生しなく
なることが分かる。本発明は、上記知見に基いてなされ
たもので、反応管内に配置された基板上に有機金属気相
成長法を用いて化合物半導体層を成長させる気相エピタ
キシャル成長方法において、ウェハを分割してそれを成
長用基板として反応管内に入れて、基板設置部の温度を
６５０℃以上７００℃以下に制御してIII−Ｖ族化合物
半導体層をエピタキシャル成長させることを提案するも
のである。
【０００７】
【作用】上記した手段によれば、ウェハを分割してそれ
を成長用基板として用いるため面積が小さくされること
によりウェハに残っていた応力が低減されるとともに、
成長温度を従来よりも高めに設定しているためウェハの
残留応力が解放され、その結果エピタキシャル成長層表
面に線状欠陥が発生するのを防止することができる。
を成長用基板として用いるため面積が小さくされること
によりウェハに残っていた応力が低減されるとともに、
成長温度を従来よりも高めに設定しているためウェハの
残留応力が解放され、その結果エピタキシャル成長層表
面に線状欠陥が発生するのを防止することができる。
【０００８】
【実施例】ＦｅドープＩｎＰ半絶縁性単結晶インゴット
から結晶の（１００）面に沿って切断された直径２イン
チのウェハと、このウェハを図２のＢ−Ｂ’線（オリエ
ンテーションフラットと平行な方向）と、Ｃ−Ｃ’線
（オリエンテーションフラットと直交する方向）に沿っ
て切断して４分割したものを用意した。上記ウェハと分
割ウェハ片を図１に示されている気相成長装置のサセプ
タ４上に設置して、ＭＯＣＶＤ法により、成長温度（基
板設置部）６２０℃、炉内圧力７６ｔｏｒｒ、Ｈ2（水
素ガス）流量１０ｌ／分、III族原料ガスとＶ族原料ガ
スとの比（Ｖ／III）２５０、なる条件の下で、ＩｎＰ
層をエピタキシャル成長させた。また、成長温度のみ７
００℃とし、その他の条件は上記と同一にして２インチ
ウェハと分割ウェハ片上にＩｎＰ層をそれぞれエピタキ
シャル成長させた。
から結晶の（１００）面に沿って切断された直径２イン
チのウェハと、このウェハを図２のＢ−Ｂ’線（オリエ
ンテーションフラットと平行な方向）と、Ｃ−Ｃ’線
（オリエンテーションフラットと直交する方向）に沿っ
て切断して４分割したものを用意した。上記ウェハと分
割ウェハ片を図１に示されている気相成長装置のサセプ
タ４上に設置して、ＭＯＣＶＤ法により、成長温度（基
板設置部）６２０℃、炉内圧力７６ｔｏｒｒ、Ｈ2（水
素ガス）流量１０ｌ／分、III族原料ガスとＶ族原料ガ
スとの比（Ｖ／III）２５０、なる条件の下で、ＩｎＰ
層をエピタキシャル成長させた。また、成長温度のみ７
００℃とし、その他の条件は上記と同一にして２インチ
ウェハと分割ウェハ片上にＩｎＰ層をそれぞれエピタキ
シャル成長させた。
【０００９】さらに、分割ウェハ片については、成長温
度を６００℃と６５０℃として、その他の条件は上記と
同一にしてＩｎＰ層をそれぞれエピタキシャル成長させ
る実験を行なった。エピタキシャル成長後のウェハ表面
を観察したところ、表１に示すように、直径２インチの
ウェハのままでは成長温度が低くても高くても線状欠陥
が発生していたが、４分割ウェハ片に関しては成長温度
が６００℃と６２０℃では線状欠陥が発生していたが、
成長温度を６５０℃と７００℃としたときには線状欠陥
が発生しなかった。
度を６００℃と６５０℃として、その他の条件は上記と
同一にしてＩｎＰ層をそれぞれエピタキシャル成長させ
る実験を行なった。エピタキシャル成長後のウェハ表面
を観察したところ、表１に示すように、直径２インチの
ウェハのままでは成長温度が低くても高くても線状欠陥
が発生していたが、４分割ウェハ片に関しては成長温度
が６００℃と６２０℃では線状欠陥が発生していたが、
成長温度を６５０℃と７００℃としたときには線状欠陥
が発生しなかった。
【００１０】なお、上記実施例では、ＦｅドープＩｎＰ
基板上にＩｎＰ層をエピタキシャル成長させる場合を例
にとって説明したが、この発明はそれに限定されず、Ｆ
ｅ以外の元素をドープしたＩｎＰ基板やＩｎＰ以外のＧ
ａＡｓ基板その他残留応力が存在するような化合物半導
体基板上にエピタキシャル成長を行なう場合に適用する
ことができる。また、本発明はＭＯＣＶＤ法以外の気相
成長方法により半導体基板上にエピタキシャル層を成長
させる場合に利用することができる。
基板上にＩｎＰ層をエピタキシャル成長させる場合を例
にとって説明したが、この発明はそれに限定されず、Ｆ
ｅ以外の元素をドープしたＩｎＰ基板やＩｎＰ以外のＧ
ａＡｓ基板その他残留応力が存在するような化合物半導
体基板上にエピタキシャル成長を行なう場合に適用する
ことができる。また、本発明はＭＯＣＶＤ法以外の気相
成長方法により半導体基板上にエピタキシャル層を成長
させる場合に利用することができる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、反応管
内に配置された基板上にＭＯＣＶＤ法を用いて化合物半
導体層を成長させる気相エピタキシャル成長方法におい
て、ウェハを分割してそれを成長用基板として反応管内
に入れて、基板設置部の温度を６５０℃以上７００℃以
下に制御してIII−Ｖ族化合物半導体層をエピタキシャ
ル成長させるようにしたので、成長用基板の面積が小さ
くされることによりウェハに残っていた応力が低減され
るとともに、成長温度を従来よりも高めに設定している
ためウェハの残留応力が解放され、その結果エピタキシ
ャル成長層表面に線状欠陥が発生するのを防止すること
ができるという効果がある。
内に配置された基板上にＭＯＣＶＤ法を用いて化合物半
導体層を成長させる気相エピタキシャル成長方法におい
て、ウェハを分割してそれを成長用基板として反応管内
に入れて、基板設置部の温度を６５０℃以上７００℃以
下に制御してIII−Ｖ族化合物半導体層をエピタキシャ
ル成長させるようにしたので、成長用基板の面積が小さ
くされることによりウェハに残っていた応力が低減され
るとともに、成長温度を従来よりも高めに設定している
ためウェハの残留応力が解放され、その結果エピタキシ
ャル成長層表面に線状欠陥が発生するのを防止すること
ができるという効果がある。
【図１】本発明方法を適用して好適な気相成長装置の一
例を示す概略構成図である。
例を示す概略構成図である。
【図２】ＦｅドープＩｎＰ基板上にＩｎＰ層を従来のＭ
ＯＣＶＤ法で成長させた場合のウェハ表面の線状欠陥の
発生状況を示す平面図である。
ＯＣＶＤ法で成長させた場合のウェハ表面の線状欠陥の
発生状況を示す平面図である。
１ マニホールド ２ 反応管 ３ サセプタ ４ 半導体基板 ５ 高周波コイル ６ 支持軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−224946（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−5513（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−107515（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205
Claims (3)
- 【請求項１】 反応管内に配置された基板上に有機金属
気相成長法を用いて化合物半導体層を成長させる気相エ
ピタキシャル成長方法において、ウェハを分割してそれ
を成長用基板として反応管内に入れて、基板設置部の温
度を６５０℃以上７００℃以下に制御してIII−Ｖ族化
合物半導体層をエピタキシャル成長させるようにしたこ
とを特徴とする気相エピタキシャル成長方法。 - 【請求項２】 上記請求項１記載の気相エピタキシャル
成長方法において、成長用のウェハをオリエンテーショ
ンフラットと平行な方向および直交する方向に沿って４
分割することを特徴とする気相エピタキシャル成長方
法。 - 【請求項３】 上記基板はＦｅドープＩｎＰ基板であ
り、上記基板上に成長されるIII−Ｖ族化合物半導体層
はＩｎＰ層であることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の気相エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3349022A JP3030450B2 (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | 気相エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3349022A JP3030450B2 (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | 気相エピタキシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05160047A JPH05160047A (ja) | 1993-06-25 |
| JP3030450B2 true JP3030450B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=18400964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3349022A Expired - Lifetime JP3030450B2 (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | 気相エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3030450B2 (ja) |
-
1991
- 1991-12-05 JP JP3349022A patent/JP3030450B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05160047A (ja) | 1993-06-25 |
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