JP3109567B2 - Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体ウェハの製造方法 - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体ウェハの製造方法Info
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- JP3109567B2 JP3109567B2 JP07344914A JP34491495A JP3109567B2 JP 3109567 B2 JP3109567 B2 JP 3109567B2 JP 07344914 A JP07344914 A JP 07344914A JP 34491495 A JP34491495 A JP 34491495A JP 3109567 B2 JP3109567 B2 JP 3109567B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はＩＩＩ− Ｖ族化
合物半導体ウェハの製造方法に関するものであり、特
に、基板上に気相エピタキシャル成長法によりエピタキ
シャル層を成長させてなるフォトダイオード用またはシ
ョットキバリアダイオード用ＩＩＩ− Ｖ族化合物半導
体ウェハの製造方法に関するものである。
合物半導体ウェハの製造方法に関するものであり、特
に、基板上に気相エピタキシャル成長法によりエピタキ
シャル層を成長させてなるフォトダイオード用またはシ
ョットキバリアダイオード用ＩＩＩ− Ｖ族化合物半導
体ウェハの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＧａＡｓまたはＩｎＰ等からなる
ＩＩＩ− Ｖ族化合物半導体ウェハは、光通信用に使用
されるフォトダイオードまたは整流素子としてのショッ
トキバリアダイオード等の製造に利用されている。
ＩＩＩ− Ｖ族化合物半導体ウェハは、光通信用に使用
されるフォトダイオードまたは整流素子としてのショッ
トキバリアダイオード等の製造に利用されている。
【０００３】フォトダイオードとしては、たとえば、
（１００）面を有するＩｎＰ基板を用い、この（１０
０）面上にクロライド気相合成法によりエピタキシャル
層を形成した、ＩｎＰフォトダイオードが実用化されて
いる。
（１００）面を有するＩｎＰ基板を用い、この（１０
０）面上にクロライド気相合成法によりエピタキシャル
層を形成した、ＩｎＰフォトダイオードが実用化されて
いる。
【０００４】また、ショットキバリアダイオードとして
は、たとえば（１００）面を有するＧａＡｓ基板を用
い、この（１００）面上にクロライド気相合成法により
エピタキシャル層を形成した、ＧａＡｓショットキバリ
アダイオードが開発されている。このショットキバリア
ダイオードは、従来のＳｉ素子と比較して優れた性質を
有しているため、その実用化が開始されている。
は、たとえば（１００）面を有するＧａＡｓ基板を用
い、この（１００）面上にクロライド気相合成法により
エピタキシャル層を形成した、ＧａＡｓショットキバリ
アダイオードが開発されている。このショットキバリア
ダイオードは、従来のＳｉ素子と比較して優れた性質を
有しているため、その実用化が開始されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このシ
ョットキバリアダイオードは、エピタキシャル層の厚み
が１０〜１００μｍと非常に厚いため、（１００）面上
にエピタキシャル層を成長させる場合には、エピタキシ
ャル成長速度が遅く、成長に時間がかかるという問題点
があった。その結果、（１００）面基板上には、厚みの
厚い（特に膜厚５０μｍ以上）エピタキシャル層を成長
させるのが困難であった。
ョットキバリアダイオードは、エピタキシャル層の厚み
が１０〜１００μｍと非常に厚いため、（１００）面上
にエピタキシャル層を成長させる場合には、エピタキシ
ャル成長速度が遅く、成長に時間がかかるという問題点
があった。その結果、（１００）面基板上には、厚みの
厚い（特に膜厚５０μｍ以上）エピタキシャル層を成長
させるのが困難であった。
【０００６】そこで、発明者らは、成長速度を上げるた
めに、（１００）面基板の代わりに、（１１１）Ａ面基
板を利用する検討を行った。
めに、（１００）面基板の代わりに、（１１１）Ａ面基
板を利用する検討を行った。
【０００７】その結果、（１１１）Ａ面基板上へエピタ
キシャル層を成長させた場合には、（１００）面を利用
した場合と比較して、速い成長速度が得られるため、厚
膜のエピタキシャル層の成長が可能となった。しかしな
がら、成長されたエピタキシャル層の表面には、ピット
と呼ばれる欠陥が多数発生し、そのままではデバイスと
して使用できないという問題が生じた。
キシャル層を成長させた場合には、（１００）面を利用
した場合と比較して、速い成長速度が得られるため、厚
膜のエピタキシャル層の成長が可能となった。しかしな
がら、成長されたエピタキシャル層の表面には、ピット
と呼ばれる欠陥が多数発生し、そのままではデバイスと
して使用できないという問題が生じた。
【０００８】なお、（１１１）Ａ面上へのエピタキシャ
ル層の成長に関しては、たとえば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ １７（１９７２）
ｐｐ．１８９−２０６に開示されている。この文献によ
れば、ＧａＡｓ基板の（１１１）Ａ面上に成長されたエ
ピタキシャル層の表面モホロジーは、極めて不均一であ
ることが記載されている（２０４頁脚注参照）。
ル層の成長に関しては、たとえば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ １７（１９７２）
ｐｐ．１８９−２０６に開示されている。この文献によ
れば、ＧａＡｓ基板の（１１１）Ａ面上に成長されたエ
ピタキシャル層の表面モホロジーは、極めて不均一であ
ることが記載されている（２０４頁脚注参照）。
【０００９】この発明の目的は、上述の問題点を解決
し、エピタキシャル層の表面に生じる欠陥が大幅に低減
される、厚膜のフォトダイオード用またはショットキバ
リアダイオード用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。
し、エピタキシャル層の表面に生じる欠陥が大幅に低減
される、厚膜のフォトダイオード用またはショットキバ
リアダイオード用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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明によるフォトダ
イオード用またはショットキバリアダイオード用ＩＩＩ
− Ｖ族化合物半導体ウェハの製造方法は、ＧａＡｓお
よびＩｎＰからなる群から選ばれるＩＩＩ− Ｖ族化合
物半導体からなる基板に、面方位が（１１１）Ａ面から
微傾斜させた面を形成するステップと、当該面が形成さ
れた基板の当該面上に、気相エピタキシャル成長法によ
り、厚みが１０〜１００μｍのエピタキシャル層を成長
させるステップとを備えている。なお、この発明におい
て、ＧａＡｓ基板上には、たとえば、ＧａＡｓ、Ｇａ
Ｎ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＩｎＧａＡ
ｓまたはＡｌＧａＩｎＰ等からなるエピタキシャル層が
成長される。
イオード用またはショットキバリアダイオード用ＩＩＩ
− Ｖ族化合物半導体ウェハの製造方法は、ＧａＡｓお
よびＩｎＰからなる群から選ばれるＩＩＩ− Ｖ族化合
物半導体からなる基板に、面方位が（１１１）Ａ面から
微傾斜させた面を形成するステップと、当該面が形成さ
れた基板の当該面上に、気相エピタキシャル成長法によ
り、厚みが１０〜１００μｍのエピタキシャル層を成長
させるステップとを備えている。なお、この発明におい
て、ＧａＡｓ基板上には、たとえば、ＧａＡｓ、Ｇａ
Ｎ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＩｎＧａＡ
ｓまたはＡｌＧａＩｎＰ等からなるエピタキシャル層が
成長される。
【００１１】また、ＩｎＰ基板上には、たとえば、Ｉｎ
Ｐ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓまたはＩｎＡｓＰ等からな
るエピタキシャル層が成長される。
Ｐ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓまたはＩｎＡｓＰ等からな
るエピタキシャル層が成長される。
【００１２】この発明によれば、このように、面方位が
（１１１）Ａ面から微傾斜させた面を有するＧａＡｓま
たはＩｎＰからなるＩＩＩ− Ｖ族化合物半導体基板を
用いることにより、従来のように（１００）面を利用し
た場合と比較して、厚膜のエピタキシャルウェハが得ら
れるとともに、（１１１）Ａ面を利用した場合のよう
に、エピタキシャル層の表面にピットと呼ばれる欠陥が
現れることがなく、表面モホロジーが良好で表面が非常
に平坦なエピタキシャルウェハが得られる。
（１１１）Ａ面から微傾斜させた面を有するＧａＡｓま
たはＩｎＰからなるＩＩＩ− Ｖ族化合物半導体基板を
用いることにより、従来のように（１００）面を利用し
た場合と比較して、厚膜のエピタキシャルウェハが得ら
れるとともに、（１１１）Ａ面を利用した場合のよう
に、エピタキシャル層の表面にピットと呼ばれる欠陥が
現れることがなく、表面モホロジーが良好で表面が非常
に平坦なエピタキシャルウェハが得られる。
【００１３】この発明において、基板に面方位が（１１
１）Ａ面から微傾斜させた面を形成するステップは、た
とえば、鏡面加工により行うことができる。
１）Ａ面から微傾斜させた面を形成するステップは、た
とえば、鏡面加工により行うことができる。
【００１４】この発明において、気相エピタキシャル成
長法としては、たとえば、クロライドＶＰＥ法、ハイド
ライドＶＰＥ法または有機金属気相エピタキシャル法等
が考えられる。
長法としては、たとえば、クロライドＶＰＥ法、ハイド
ライドＶＰＥ法または有機金属気相エピタキシャル法等
が考えられる。
【００１５】この発明において、面方位が（１１１）Ａ
面から微傾斜させた面は、（１１１）Ａ面から１゜〜５
゜の範囲でオフさせた面である。
面から微傾斜させた面は、（１１１）Ａ面から１゜〜５
゜の範囲でオフさせた面である。
【００１６】オフアングルが１゜未満ではピット発生の
可能性が大きくなり、一方、オフアングルが５゜より大
きくなると、エピタキシャル層の成長速度が遅くなると
いう問題が生じるからである。
可能性が大きくなり、一方、オフアングルが５゜より大
きくなると、エピタキシャル層の成長速度が遅くなると
いう問題が生じるからである。
【００１７】また、さらに好ましくは、面方位が（１１
１）Ａ面から微傾斜させた面は、（１１１）Ａ面から１
゜〜２゜の範囲でオフさせた面であるとよい。
１）Ａ面から微傾斜させた面は、（１１１）Ａ面から１
゜〜２゜の範囲でオフさせた面であるとよい。
【００１８】オフアングルが２゜以下であれば、特に表
面平滑性に優れたエピタキシャルウェハを得ることがで
きるからである。
面平滑性に優れたエピタキシャルウェハを得ることがで
きるからである。
【００１９】
【実施例】まず、ＧａＡｓの（１１１）Ａ面基板を鏡面
加工することにより、（１１１）Ａ面から＜１００＞方
向に０．８゜、１゜および２゜傾斜させた基板を作製し
た。
加工することにより、（１１１）Ａ面から＜１００＞方
向に０．８゜、１゜および２゜傾斜させた基板を作製し
た。
【００２０】次に、作製した（１１１）Ａ面０．８゜オ
フ基板、（１１１）Ａ面１゜オフ基板および（１１１）
Ａ面２゜オフ基板と、傾斜させない（１１１）Ａ面基板
のそれぞれの表面上に、クロライドＶＰＥ法により、Ｇ
ａＡｓエピタキシャル層を６０μｍの厚みに成長させ
た。なお、エピタキシャル層の成長は、Ｇａソース温度
を８７０℃とし、基板温度を７３０℃として行なった。
また、水素流量は、４ｌ／分に設定した。このときのエ
ピタキシャル膜成長速度は、４０μｍ／時間であった。
フ基板、（１１１）Ａ面１゜オフ基板および（１１１）
Ａ面２゜オフ基板と、傾斜させない（１１１）Ａ面基板
のそれぞれの表面上に、クロライドＶＰＥ法により、Ｇ
ａＡｓエピタキシャル層を６０μｍの厚みに成長させ
た。なお、エピタキシャル層の成長は、Ｇａソース温度
を８７０℃とし、基板温度を７３０℃として行なった。
また、水素流量は、４ｌ／分に設定した。このときのエ
ピタキシャル膜成長速度は、４０μｍ／時間であった。
【００２１】このようにして、４種のＧａＡｓ基板上に
成長させたＧａＡｓエピタキシャル層の表面を、光学顕
微鏡によって観察した。その結果を、図１〜図４に示
す。
成長させたＧａＡｓエピタキシャル層の表面を、光学顕
微鏡によって観察した。その結果を、図１〜図４に示
す。
【００２２】図１〜図４は、それぞれ（１１１）Ａ面基
板、（１１１）Ａ面０．８゜オフ基板、（１１１）Ａ面
１゜オフ基板および（１１１）Ａ面２゜オフ基板上に成
長されたＧａＡｓエピタキシャル層の表面の状態を示す
光学顕微鏡写真である。
板、（１１１）Ａ面０．８゜オフ基板、（１１１）Ａ面
１゜オフ基板および（１１１）Ａ面２゜オフ基板上に成
長されたＧａＡｓエピタキシャル層の表面の状態を示す
光学顕微鏡写真である。
【００２３】図１〜図４を参照して、オフアングルを大
きくするに従って、表面の欠陥が減少していることが観
察できる。
きくするに従って、表面の欠陥が減少していることが観
察できる。
【００２４】すなわち、図１に示す（１１１）Ａ面基板
および図２に示す（１１１）Ａ面０．８゜オフ基板にお
いては、ＧａＡｓエピタキシャル層の表面には、多数の
ピットが観察される。これに対して、図３に示す（１１
１）Ａ面１゜オフ基板および図４に示す（１１１）Ａ面
２゜オフ基板においては、ＧａＡｓエピタキシャル層の
表面には、ピットがほとんど存在していない。
および図２に示す（１１１）Ａ面０．８゜オフ基板にお
いては、ＧａＡｓエピタキシャル層の表面には、多数の
ピットが観察される。これに対して、図３に示す（１１
１）Ａ面１゜オフ基板および図４に示す（１１１）Ａ面
２゜オフ基板においては、ＧａＡｓエピタキシャル層の
表面には、ピットがほとんど存在していない。
【００２５】特に、図３に示す（１１１）Ａ面１゜オフ
基板においては、成長されたＧａＡｓエピタキシャル層
の表面は、極めて平滑であることがわかる。
基板においては、成長されたＧａＡｓエピタキシャル層
の表面は、極めて平滑であることがわかる。
【００２６】なお、上述の実施例では、ＧａＡｓ基板上
にクロライドＶＰＥ法によりエピタキシャル層を成長さ
せる場合を例にとって説明したが、この発明は、クロラ
イドＶＰＥ法のみならず、ハイドライドＶＰＥ法、有機
金属気相エピタキシャル法等の他の気相エピタキシャル
成長法にも適用できる。また、基板材料としては、Ｇａ
Ａｓ基板のみならず、ＩｎＰ基板など他のＩＩＩ− Ｖ
族化合物半導体基板にも適用できる。
にクロライドＶＰＥ法によりエピタキシャル層を成長さ
せる場合を例にとって説明したが、この発明は、クロラ
イドＶＰＥ法のみならず、ハイドライドＶＰＥ法、有機
金属気相エピタキシャル法等の他の気相エピタキシャル
成長法にも適用できる。また、基板材料としては、Ｇａ
Ａｓ基板のみならず、ＩｎＰ基板など他のＩＩＩ− Ｖ
族化合物半導体基板にも適用できる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
面方位が（１１１）Ａ面から微傾斜させた面を有するＧ
ａＡｓまたはＩｎＰ等の化合物半導体単結晶基板のその
表面上に、気相エピタキシャル成長法によりエピタキシ
ャル層を成長させることにより、良質のエピタキシャル
成長膜を得ることができる。さらに、本発明によれば、
成長速度が速いため、厚膜のエピタキシャル層を成長さ
せることが可能となる。
面方位が（１１１）Ａ面から微傾斜させた面を有するＧ
ａＡｓまたはＩｎＰ等の化合物半導体単結晶基板のその
表面上に、気相エピタキシャル成長法によりエピタキシ
ャル層を成長させることにより、良質のエピタキシャル
成長膜を得ることができる。さらに、本発明によれば、
成長速度が速いため、厚膜のエピタキシャル層を成長さ
せることが可能となる。
【００２８】その結果、エピタキシャル層の表面に生ず
る欠陥が大幅に低減された、厚膜のエピタキシャルウェ
ハが得られる。
る欠陥が大幅に低減された、厚膜のエピタキシャルウェ
ハが得られる。
【図１】ＧａＡｓ（１１１）Ａ面基板上に成長されたＧ
ａＡｓエピタキシャル層の表面の状態を示す顕微鏡写真
である。
ａＡｓエピタキシャル層の表面の状態を示す顕微鏡写真
である。
【図２】ＧａＡｓ（１１１）Ａ面０．８゜オフ基板上に
成長されたＧａＡｓエピタキシャル層の表面の状態を示
す顕微鏡写真である。
成長されたＧａＡｓエピタキシャル層の表面の状態を示
す顕微鏡写真である。
【図３】ＧａＡｓ（１１１）Ａ面１゜オフ基板上に成長
されたＧａＡｓエピタキシャル層の表面の状態を示す顕
微鏡写真である。
されたＧａＡｓエピタキシャル層の表面の状態を示す顕
微鏡写真である。
【図４】ＧａＡｓ（１１１）Ａ面２゜オフ基板上に成長
されたＧａＡｓエピタキシャル層の表面の状態を示す顕
微鏡写真である。
されたＧａＡｓエピタキシャル層の表面の状態を示す顕
微鏡写真である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−96982（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−133315（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−6963（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−82676（ＪＰ，Ａ) 西澤潤一編「半導体研究」第29巻, （1988−８−15，株式会社工業調査会発 行），Ｐ．98−136 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 C30B 25/00 C30B 29/40
Claims (3)
- 【請求項１】 ＧａＡｓおよびＩｎＰからなる群から選
ばれるＩＩＩ− Ｖ族化合物半導体からなる基板に、面
方位が（１１１）Ａ面から１゜〜５゜の範囲でオフさせ
た面を形成するステップと、 前記面が形成された基板の前記面上に、気相エピタキシ
ャル成長法により、厚みが１０〜１００μｍのエピタキ
シャル層を成長させるステップとを備える、フォトダイ
オード用またはショットキバリアダイオード用ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体ウェハの製造方法。 - 【請求項２】 前記基板に面方位が（１１１）Ａ面から
オフさせた面を形成するステップは、鏡面加工により行
なわれることを特徴とする、請求項１記載のフォトダイ
オード用またはショットキバリアダイオード用ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体ウェハの製造方法。 - 【請求項３】 前記面方位が（１１１）Ａ面からオフさ
せた面は、（１１１）Ａ面から１゜〜２゜の範囲でオフ
させた面である、請求項１記載のフォトダイオード用ま
たはショットキバリアダイオード用ＩＩＩ− Ｖ族化合
物半導体ウェハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07344914A JP3109567B2 (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体ウェハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07344914A JP3109567B2 (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体ウェハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09162122A JPH09162122A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3109567B2 true JP3109567B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=18372980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07344914A Expired - Fee Related JP3109567B2 (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体ウェハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3109567B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110233689A1 (en) * | 2008-12-08 | 2011-09-29 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor device, process for producing semiconductor device, semiconductor substrate, and process for producing semiconductor substrate |
| EP2270840B1 (en) * | 2009-06-29 | 2020-06-03 | IMEC vzw | Method for manufacturing an III-V material substrate and the substrate thereof |
| KR101323001B1 (ko) * | 2012-02-29 | 2013-10-29 | 주식회사 엘지실트론 | 이미지 센서 및 이의 제조 방법 |
-
1995
- 1995-12-05 JP JP07344914A patent/JP3109567B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 西澤潤一編「半導体研究」第２９巻，（１９８８−８−１５，株式会社工業調査会発行），Ｐ．９８−１３６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09162122A (ja) | 1997-06-20 |
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| Date | Code | Title | Description |
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