JPH01246198A - Ｇａ↓１‐ｘＡｌｘＡｓウェハの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＧａ１−χＡ　ｅｘ　Ａ　ｓウェハの製造方法
に係り、特にＡｌ混晶比が高く、厚さが厚く１面積が広
いＧａ１−工Ａ　ｅｘ　Ａ　ｓウェハの製造に好適な製
造方法に関するものである。

［従来の技術］ ＧａＡｓ（ガリウム砒素）とＡＩＡ３（アルミニウム砒
素）は、通常の液相エピタキシャル成長が行われ、温度
的９００℃で格子定数が一致する。

このため、従来は、一般にＧａ１−工ＡＦｘＡｓのエピ
タキシャル成長にＧａ　Ａｓ基板が用いられてきた。

しかし、Ｇａ　ＡｓとＡｌ　Ａｓとでは膨張係数αが異
なり、それぞれαＧ亀八へ＝　８．８Ｘ１０−’／”０
　。

０ｈｔＡｓ＝　　５．２ＸＩＯ−’／℃である。ここで
Ｇａｔ−ｚＡｌｘＡｓ　（ｏ＜ｘ＜ｇの熱膨張係数αＧ
ｏ１−Ｘ　ＡｌｘＡｓはαＧａＡｌとαＡｌＡｓの間の
値でありＡｌ混晶比Ｉによって決まる。このため、Ｇａ
　Ａｓ基板上に約９００℃でＧａ　１−ｘ　ＡｌｘＡｓ
をエピタキシャル成長する場合、成長温度では、格子定
数がほぼ等しいことからホモ接合に近い接合となるが、
室温に冷却されると、第３図に示すように、ＧａＡｓ基
板ｌ側がより収縮し、Ｇａ　１−工ＡｌｘＡｓエピタキ
シャル層２側が凸面上に湾曲する。湾曲現象は、Ａｌ混
晶比が高くなるほど大きくなり、Ｉが０．４以上、厚さ
が１００８Ｌ＋ｅ以上の場合は頻繁にウェハに亀裂が生
じる。

このため、もう１つの従来の技術として、基板＋、：Ｇ
ｅ（ゲルマニウム）ウェハを用いる方法が考えられてい
る。Ｇｅは格子定数αが、αＧａＡｓ＝　　５．８５３
人、αＡ＃Ａｉ　＝　５．６８１人の間の値αＧｅ−５
，６５８人であり、しかも熱膨張係数αは、αＧｅ＝　
　５．８Ｘ１０−’／’Ｃ！とＡｌ　Ａｓに近い値であ
る。このため、前記のＧａ　Ａ４基板を用いる方法に較
ベロと、ウェハの湾曲、亀裂の問題は幾分改善される。

一方、Ｇａ　１−ｘ　ＡｆｘＡｓエピタキシャルウェハ
のｔな用途は発光ダイオードの光透過層であり、このた
め１発光部から放射された光を吸収してｔ７まうＧａ　
Ａｓ基板や、Ｇｅ基板は完全に取除く必要がある。従来
は、研磨やエツチングにより基板の除去を行っていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、基板を取除くために行なわれる研磨やエツチン
グは、通常、室温に近い温度で行われる。室温近傍の温
度では、前述の熱膨張率の差に依って、ウェハ内部には
応力が発生しており、このため、研磨またはエツチング
により基板を薄くして行く過程で、基板とエピタキシャ
ル層の厚さのバランスが変化し、湾曲の増大、クラック
の発生等の不都合が生じ易い、このため、従来技術では
、基板を完全に除去したＧａ　１−ｘ　ＡＦｘＡｓ層だ
けのウェハを得ることは極めて困難であった。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、高
いＡｌ混晶比を持つウェハの湾曲及び亀裂の発生を大幅
に低減できるＧａ　ｃ−ｘ　ＡｆｘＡｓウェハの製造方
法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のＧａ　＞−ｘ　Ａ？ｘＡｓウェハの製造方法は
、Ｇｅ基板上に液相エピタキシャル成長により、Ａｌ混
晶比Ｉが０．４以上で成長層の厚みが１００用国以上の
Ｇａ１−工Ａ　ｅｘ　Ａ　ｓを成長させた後、Ｇｅの融
点９５８．５℃以上、　Ｇａ　１−ｘ　ＡｌｘＡｓの融
点約１３００℃以下の温度で加熱し、前記のＧｅ基板を
溶融して除去するものである。

［作用］ 本発明では、Ｇｅを基板に用い、その上に液相エピタキ
シャル成長によりＧａ１−工Ａ？ｘＡＳ層を形成し、そ
の後、Ｇｅの融点以上、Ｇａ１−工ＡＦχＡｓの融点以
下の温度に加熱し、Ｇｅのみ溶融して除去する。即ち、
ＧｅとＧａ　１−ｘ　ＡｌＸＡ３の格子定数がほぼ等し
くなる温度で、ウェハ内部の応力が小さい状態でＧｅ基
板を除去する。

ＧｅとＧａ　１−ｘ　ＡｌｘＡｓの融点の違いを利用し
た方法であり、Ｇｅの方が２００°Ｃ以上融点が低いた
め、極めて安定した製造方法である。Ｇｅを溶融する温
度はＧｅの融点より高ければ良く、温度の北限はＧａ　
１−ｘ　ＡＦｘＡｓの融点がＡｌ混晶比Ｘによって異な
るため、Ｘに応じて任意に定めれば良い。

溶解したＧｅ　ｌ！ｒ：Ｇａ　＞−ｘ　ＡｌｘＡｓ　＠
より分離除去する方法としては、第１図に示すように、
グラファイト製のウェハ収納治具４の凹部にウェハをＧ
ｅ基板３側を上にして設置し、Ｇｅ溶融後、ウェハ収納
治具４の上に配置したグラファイト製の分離板５を横方
向にスライドして液状のＧｅを掃き取る方法や、第２図
に示すように、縦形つ□ハ収納軸６によりウェハを縦に
配置した状態で加熱し２．溶廠したＧｅが下方に垂れる
に−とを利用する方法等があるが、要はＧｅを溶融する
ごとにある。

又、本発明により作成したＧｅとＧａ　ｔ−ｘ　Ａｅｘ
Ａｓウェハの両面又は片面を研磨やエツチングにより加
工し、厚さの調整２表面状態の調整などを行うことも実
用の点から効果が期待できる。

尚、エピタキシャル成長に引続き、ウェハを取出すこと
なくＧｅ基板の除去を行なえば、時間の節約になりなお
好都合である。

［実施例］ 実施例１ 厚さが３００ル履、直径が５０腸濡、結晶面方位が（１
００）のＧｅ単結晶ウェハ上に、液相エピタキシャル成
長により、ＡｘＲ晶比Ｉが０．４．厚さが２００ｇｍの
Ｇａ　ｘ−ｘ　ＡｌｘＡｓ　ＦｆＪを形成した。

成長後、ウェハを室温まで冷却して取り出し、次に、第
１図に示す基板除去用のウェハ収納治具４に収納した（
第１図（ａ））、ウェハ収納治具４を石英反応管中に入
れ、管内をＨ２ガス雰囲気にした後、電気炉で１１００
℃に加熱！、た。、　１１００℃では、Ｇｅ基板３は溶
融して液状３゛になる（第１図（ｂ））。その後、分離
板５を水平方向に移動し、ＧｅをＧａ　１−ｘ　Ａｆｘ
Ａｓ層２上か層液上３°のＧｅを分離した（第１図（ｃ
））、ウェハ収納治具４を室温まで冷却した後ウェハを
取り出し、湾曲を測定したところ、湾曲は２０ｐｍ以下
であり、亀裂°や割れの発生もなかった。これにより厚
さ２００ｇｗ　。

Ａｌｌ混晶比工ボロ、４のＧａ　１−）ＣＡｌｒＡｓウ
ェハが得られた。

実施例２ 上記実施例１と同様のＧｅ基板３上のＧａ１−ｘＡ　ｅ
ｘ　Ａ　ｓエピタキシャルウェハを、第２図に示すよう
な、ウェハを縦に並べることができるグラファイト製の
縦形ウェハ収納治具６に収納した（第２図（ａ））、縦
形ウェハ収納治具６をＨ２ガス雰囲気中で１１００℃に
加熱したところ、Ｇｅ基板３は溶融し液状３′となった
Ｇｅは、Ｇａ　を−工ＡｒＴＡｓウェハを伝わりながら
、下方に落下した（第２図（ｂ））、縦形ウェハ収納治
具６を室温に冷却した後、ウェハを取り出し、湾曲を測
定したところ、ウェハの湾曲は２０ｇｍ以下で、亀裂の
ないＧａ１−ｘＡｌｘＡｓエピタキシャルウェハを得る
ことができた。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、従来製造が非常に
困難であったＡｌ混晶比が０．４以上で且つ厚さが１０
０ｇｍ以上の厚いＧａ　１−ｘ　ＡＦｘＡｓウェハを極
めて容易に得ることができる。

基板の除去を、基板とエピタキシャル層の格子定数の差
が小さくなる温度で行うため、ウェハ内の応力の影響が
少なくなり、亀裂２割れ等の発生をほぼ完全に解消でき
る。

直径５０ｍｍのウェハも容易に製造可能なことから、デ
バイス作成時の工業的な効果も大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は本発明に従いＧｅ基板
を除去する方法の一実施例を示す断面図、第２図　（ａ
）（ｂ）は本発明の他の実施例を示す断面図、第３図は
Ｇａ　Ａｓ基板上にＧａ　１−ｘ　ｊｌｘＡｓ　ｘビタ
キシャル成長させたウェハの湾曲状態を示す断面図であ
る。 図中、１はＧａ　Ａｓ基板、２はＧａ　ｘ−ｘ　Ａｅｘ
Ａｓエピタキシャル層、３はＧｅ基板、３゛は液状とな
ったＧｅ、４はウェハ収納治具、５は分離板、６は縦型
ウェハ収納治具を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、Ｇｅ基板上に液相エピタキシャル成長により、Ａｌ
   混晶比ｘが０．４以上で成長層の厚みが１００μｍ以上
   のＧａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘＡｓを成長させた後、Ｇｅ
   の融点９５８．５℃以上、Ｇａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘＡ
   ｓの融点約１３００℃以下の温度で加熱し、前記のＧｅ
   基板を溶融して除去することを特徴とするＧａ＿１＿−
   ＿ｘＡｌ＿ｘＡｓウェハの製造方法。