JP5659697B2 - 半導体ウエハ、半導体装置、センサアレイ、半導体ウエハの製造方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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また、本発明の半導体ウエハ及び半導体装置の製造方法は、成長室内で、GaSb基板上にSb供給部からSbの原料を供給することで、GaSbを含む層を成長する工程と、成長室内で、GaSbを含む層上に第1のInAs層を成長することで、エピタキシャルウエハを得る工程と、第1のInAs層の成長時の温度よりも高くかつ第1のInAs層の表面に残留するSbを蒸発させることができる温度でエピタキシャルウエハを保持する工程と、第1のInAs層上に第2のInAs層を形成する工程とを備え、第2のInAs層のGaSb基板と反対側の最表面における全構成元素に対するSbの組成を3%以下とするものである。このため、n型領域を形成するために最表面からTeを導入した場合であっても、最表面においてSbとTeとの反応が抑制されているので、最表面にTeが蓄積されることが抑制される。したがって、n型不純物を導入した最表面の表面荒れを抑制することができる。
図1は、本発明の実施の形態1における半導体ウエハ10を概略的に示す断面図である。図1を参照して、本発明の半導体ウエハの一実施形態として、フォトダイオード用の半導体ウエハ10について説明する。
図4は、本発明の実施の形態2における半導体ウエハ11を概略的に示す断面図である。本実施の形態における半導体ウエハ11は、基本的には図1に示す実施の形態1の半導体ウエハ10と同様の構成を備えているが、本実施の形態の半導体ウエハ11は発光装置用である点において異なる。このため、本実施の形態の半導体ウエハ11は、受光層14の代わりに、発光層18が形成されている。また、発光層18が多重量子井戸構造を有している場合のInAs層14aとGaSb層14bとを有する積層単位は、たとえば10である。
図5は、本発明の実施の形態3における半導体ウエハ10aを概略的に示す断面図である。図5を参照して、本実施の形態の半導体ウエハ10aについて説明する。
図6は、本発明の実施の形態4における半導体装置の一例であるフォトダイオード20を概略的に示す断面図である。図6を参照して、本実施の形態における半導体装置の一例であるフォトダイオード20について説明する。
図7は、本発明の実施の形態5における半導体装置の一例である発光装置25を概略的に示す断面図である。図7を参照して、本実施の形態における半導体装置の一例である発光装置25について説明する。なお、本実施の形態では、発光装置25として、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)を説明する。
図8は、本発明の実施の形態6におけるセンサアレイ30を概略的に示す上面図であり、図9は、本発明の実施の形態6におけるセンサアレイ30を概略的に示し、図8の線分IX−IXに沿った断面図である。図8および図9を参照して、本実施の形態のセンサアレイ30を説明する。
実施例1は、基本的には実施の形態1の半導体ウエハの製造方法にしたがって半導体ウエハを製造した。
図13は、比較例1の半導体ウエハ41を概略的に示す断面図である。図13に示すように、比較例1の半導体ウエハ41の製造方法は、基本的には実施例1の半導体ウエハ10の製造方法と同様であるが、GaSb層15を形成した時点で成長を終了し、それ以降の工程を実施していない点において異なっていた。このため、図13に示すように、比較例1の半導体ウエハ41は、GaSb基板12と、GaSb基板12上に形成されたバッファ層13と、バッファ層13上に形成された受光層14と、受光層14上に形成されたGaSb層15とを備えていた。
図16は、比較例2の半導体ウエハ61を概略的に示す断面図である。図16に示すように、比較例2の半導体ウエハ61の製造方法は、基本的には実施例1の半導体ウエハ11の製造方法と同様であるが、第1のInAs層16を形成した時点で成長を終了し、それ以降の工程を実施していない点において異なっていた。このため、図16に示すように、比較例2の半導体ウエハ61は、GaSb基板12と、GaSb基板12上に形成されたバッファ層13と、バッファ層13上に形成された受光層14と、受光層14上に形成されたGaSb層15と、GaSb層15上に形成された第1のInSb層16とを備えていた。比較例2の半導体ウエハの第1のInAs層16の最表面について、AESを用いてSbの濃度を測定した結果、Sbは全構成元素に対する組成が6%と検出された。
Claims (13)
- GaSb基板と、
前記GaSb基板上に形成されたGaSbを含む層と、
前記GaSbを含む層上に形成されたInAs層とを備え、
前記InAs層は、前記GaSbを含む層上に形成された第1のInAs層と、前記第1のInAs層上に形成された第2のInAs層とを含み、
前記第1のInAs層は、前記第1のInAs層の成長後かつ前記第2のInAs層の成長前に、前記第1のInAs層の前記成長時の温度よりも高くかつ前記第1のInAs層の表面に残留するSbを蒸発させることができる温度で保持された層であり、
前記第2のInAs層の前記GaSb基板と反対側の最表面において全構成元素に対するSbの組成が3%以下であり、
前記最表面から前記GaSbを含む層に達する深さのTe拡散領域を備える、半導体ウエハ。 - 前記第2のInAs層は、前記第1のInAs層が成長された成長室内に浮遊するSbが減少した状態で、前記第1のInAs層上に形成された層である、請求項1に記載の半導体ウエハ。
- 前記Sbを蒸発させることができる温度は、Sbの昇華温度よりも高い温度である、請求項1または請求項2に記載の半導体ウエハ。
- 前記GaSbを含む層は、GaSb層とInAs層とを有する積層単位を複数含む多重量子井戸構造を備える、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体ウエハ。
- 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導体ウエハと、
前記半導体ウエハの前記最表面上に形成された電極とを備えた、半導体装置。 - 前記電極は前記Te拡散領域上に形成された請求項5に記載の半導体装置。
- 前記半導体装置は、フォトダイオードである、請求項5または請求項6に記載の半導体装置。
- 請求項7に記載のフォトダイオードを複数備えた、センサアレイ。
- 成長室内で、GaSb基板上にSb供給部からSbの原料を供給することで、GaSbを含む層を成長する工程と、
前記成長室内で、前記GaSbを含む層上に第1のInAs層を成長することで、エピタキシャルウエハを得る工程と、
前記第1のInAs層の成長時の温度よりも高くかつ前記第1のInAs層の表面に残留するSbを蒸発させることができる温度で前記エピタキシャルウエハを保持する工程と、
前記第1のInAs層上に第2のInAs層を形成する工程とを備え、
前記第2のInAs層の前記GaSb基板と反対側の最表面における全構成元素に対するSbの組成を3%以下とし、さらに、
前記最表面側から前記GaSbを含む層に達するようにTeを拡散してTe拡散領域を形成する工程を備える、半導体ウエハの製造方法。 - 前記第2のInAs層を形成する工程は、前記第1のInAs層が成長された前記成長室内に浮遊するSbが減少した状態で、前記第1のInAs層上に前記第2のInAs層を形成する工程である、請求項9に記載の半導体ウエハの製造方法。
- 前記Sbを蒸発させることができる温度は、Sbの昇華温度よりも高い温度である、請求項9または請求項10に記載の半導体ウエハの製造方法。
- 請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の半導体ウエハの製造方法により半導体ウエハを製造する工程と、
前記半導体ウエハの前記最表面上に電極を形成する工程とを備えた、半導体装置の製造方法。 - 前記電極を形成する工程において、前記電極を前記Te拡散領域上に形成する、請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
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