JPH02288223A - 化合物半導体のエピタキシャル成長方法 - Google Patents
化合物半導体のエピタキシャル成長方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
技術、更にはMBE(分子線エピタキシー)法によるエ
ピタキシャル成長技術に関し、例えばGaAsウェーハ
上にGaAsやA Q G a A sエピタキシャル
層を成長させる場合に利用して効果的な技術に関する。
ジスタ)用のウェーハは、MBE法でGaAs基板上に
AflGaAsエピタキシャル層を成長させることで得
られる。
面には、いわゆるオーバルディフェクトと呼ばれる第1
図に示すようなマクロスコーピックな欠陥が存在し、I
Cの歩留りを低下させるという問題があることが知られ
ている(■培風館、昭和61年11月30日発行、「超
高速化合物半導体デバイス」第163頁〜第164頁参
照)。
記オーバルディフェクトのみならず、第2図に示すよう
にミクロスコーピックな欠陥(以下、米粒状微小欠陥と
称する)が存在する。この欠陥は短径が2〜3μmで長
径が4〜7μmの楕円形をなし、比較的大きさが揃って
いる。この米粒状微小欠陥は、昭和62年、秋、第48
回応用物理学会予稿集1分冊第223頁で述べられてい
るところの微小欠陥に相当するもので、基板の転位に起
因していることが知られている。
よると、上記米粒状微小欠陥の密度は。
ル層の成長条件によって異なり、基板の転位密度が(1
〜4) X I QC!I−”の場合、lXl0国−2
〜5x10■−2程度のばらつきがある。つまり、成長
条件によっては、lXl0(!11−”程度にまで少な
くすることが可能であることが分かった。
陥以外の他の欠陥の低減に対して最適であるとは限らず
、従来は、この米粒状微小欠陥のデバイス特性に及ぼす
影響が十分に解明されていないために、オーバルディフ
ェクト等地の欠陥を滅らすような成長条件が選ばれ、こ
の米粒状微小欠陥密度は無視されていた。しかし、デバ
イス構造が今後さらに微細かつ複雑になっていけば、当
然、この米粒状微小欠陥がデバイス特性に悪影響を及ぼ
すと考えられる。
目的とするところは、MBE法によるエピタキシャル成
長における成長層表面の米粒状微小欠陥の密度を低減し
、デバイス特性を向上させ得るような成長条件を提供す
ることにある。
面方位が(100)ジャストの基板が使用される。しか
し、(100)ジャストといっても実際には角度で0.
5度程度ずれている。本発明者らは基板の面方位のずれ
の程度によって米粒状微小欠陥の発生状況が異なるので
はないかと考え、基板の(100)方向からのずれ角度
(傾き)と米粒状微小欠陥密度との関係を調べた。その
結果、第3図に示すように両者は相関があり、ずれ角度
が小さいほど、米粒状微小欠陥の密度は小さくなる。ま
た、米粒状微小欠陥の密度がI X 10’ax2以上
と大きい場合には、欠陥は第2図に示したように基板の
転位の分布と同様に、セル状またはリネージ状に集団的
に発生するが、欠陥密度がlXl03(1)″2程度の
場合には、欠陥はまとまって発生せずに1個1個が散在
していることが分かった。そこでこの発明は、基板の(
100)方向からのずれ角度を0.15度以内、より好
ましくは0.05度以内に抑えるようにした。
ピタキシャル層をMBE法で成長させる場合には、成長
時の基板温度を500〜620℃としかつ蒸発源からの
AsとGaの供給量の比Pp、 s / P Gaを1
5〜25とする。半絶縁性化のためSiをI X 10
”am−”程度ドープしたGaAS基板では補償比が0
.2以下であることが望まれるが、基板温度が500℃
未満であったり620℃を超えると補償比が0.2を超
えてしまい半絶縁性が劣化するとともに、620℃以上
ではフォトルミネッセンスによるカーボン強度が大きく
なってしまうからである。
中のSやCがエピタキシャル層中に入って不純物濃度が
高くなるとともに、供給比が15未満ではエピタキシャ
ル層がAs不足となって表面粗さが悪くなるためである
。
As系エピタキシャル層をMBE法で成長させる場合、
層の成長速度を0.8〜1.7μm/時とする。成長速
度が0.8μm/時未満であったり1.7μm/時を超
えるような場合には補償比が0.2を超えて半絶縁性が
悪くなるとともに。
の取込みによりエピタキシャル層中の不純物濃度が高く
なり、また成長速度が1.7μm/時を超えるときはG
aセル(蒸発源)の温度が高いためGa中の不純物(炭
素等)がエピタキシャル層中に多く入ってしまうからで
ある。
晶インゴットから(100)が表面に現われるようにウ
ェーハを切り出して、表面の面方位が(100)面から
の角度のずれを0.15度以内となるようにラッピング
およびエツチングを行ない、このウェーハ上へMBE法
によりエピタキシャル成長を行なった。エピタキシャル
層は標準的なHEMT構造であり、全体で1μmの厚み
とした。また、成長時のウェーハ温度は600℃、蒸発
源からのAsとGaの供給比は20、成長速度は1μm
/時とした。上記条件によりエピタキシャル成長したウ
ェーハの表面の米粒状微小欠陥をwi察した結果を第4
図に示す。比較のため1面方位を(100)面から0.
15〜0.75度傾けたウェーハに同一条件でエピタキ
シャル成長を行なったものについても表面の米粒状微小
欠陥を測定し、その結果も第4図に併せて示した。
適用したウェーハについての測定結果、0印で示されて
いるのが比較例の方法を適用したウェーハについての測
定結果である。
A sウェーハ表面の米粒状微小欠陥密度はほとんどが
I X 103cm−”以上であるが、本発明を適用す
ると、すべてI X 10’cxn−”以下になり、さ
らに(Zoo)面からの角度のずれを0.05度以内に
すると、2 X 10’an−”以下になることがわか
る。
分子線エピタキシー法によりエピタキシャル層を成長さ
せるにあたり、上記基板の面方位を(100)面もしく
は結晶学的にそれと等価な面からの角度のずれを0.1
5度以内としたので。
、デバイス特性を向上させることができるという効果が
ある。
いて、エピタキシャル成長時の基板温度を500〜62
0℃とし、かつ蒸発源からのAsとGaの供給比P A
S / P a aを15〜25とするとともに、成
長速度を0.8〜1.7μm/時としたので、補償比を
悪化させることなく米粒状微小欠陥以外の他の欠陥や不
純物濃度をも低減させて、さらにデバイス特性を向上さ
せることができる。
層の表面のマクロスコーピックな欠陥を有する結晶構造
の顕微鏡写真。 第2図は同じ〈従来方法によるGaAsエピタキシャル
層の表面の米粒状微小欠陥を有する結晶構造の顕微鏡写
真。 第3図は従来MBE法によりエピタキシャル成長した基
板の面方位のずれ角度と米粒状微小欠陥密度との関係を
示す図、
Claims (2)
- (1)化合物半導体基板上に分子線エピタキシー法によ
りエピタキシャル層を成長させるにあたり、上記基板の
面方位を(100)面もしくは結晶学的にそれと等価な
面からの角度のずれを0.15度以内としたことを特徴
とする化合物半導体のエピタキシャル成長方法。 - (2)上記化合物半導体基板がGaAsである場合にお
いて、エピタキシャル成長時の基板温度を500〜62
0℃とし、かつ蒸発源からのAsとGaの供給比P_A
_s/P_G_aを15〜25とするとともに、成長速
度を0.8〜1.7μm/時としたことを特徴とする請
求項1記載の化合物半導体のエピタキシャル成長方法。
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---|---|---|---|
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ID=14525155
Family Applications (1)
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JP11002389A Expired - Lifetime JP2784364B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 化合物半導体のエピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2784364B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0567329A2 (en) * | 1992-04-23 | 1993-10-27 | Japan Energy Corporation | Substrate for epitaxy and epitaxy using the substrate |
EP0701008A2 (en) | 1994-09-08 | 1996-03-13 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Epitaxy for growing compound semiconductors and an InP substrate for epitaxial growth |
-
1989
- 1989-04-27 JP JP11002389A patent/JP2784364B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0567329A2 (en) * | 1992-04-23 | 1993-10-27 | Japan Energy Corporation | Substrate for epitaxy and epitaxy using the substrate |
EP0567329A3 (ja) * | 1992-04-23 | 1994-02-09 | Nippon Mining Co | |
US5434100A (en) * | 1992-04-23 | 1995-07-18 | Japan Energy Corporation | Substrate for epitaxy and epitaxy using the substrate |
EP0701008A2 (en) | 1994-09-08 | 1996-03-13 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Epitaxy for growing compound semiconductors and an InP substrate for epitaxial growth |
US5647917A (en) * | 1994-09-08 | 1997-07-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Epitaxy for growing compound semiconductors and an InP substrate for epitaxial growth |
Also Published As
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