JPH06208950A - 化合物半導体基板の作製方法 - Google Patents

化合物半導体基板の作製方法

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JPH06208950A
JPH06208950A JP305293A JP305293A JPH06208950A JP H06208950 A JPH06208950 A JP H06208950A JP 305293 A JP305293 A JP 305293A JP 305293 A JP305293 A JP 305293A JP H06208950 A JPH06208950 A JP H06208950A
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JP
Japan
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polishing
layer
semiconductor substrate
compound semiconductor
substrate
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JP305293A
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English (en)
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Masami Tachikawa
正美 太刀川
Hidefumi Mori
英史 森
Yoshio Ito
義夫 伊藤
Mitsuru Sugo
満 須郷
Toru Sasaki
徹 佐々木
Fumihiko Kobayashi
二三彦 小林
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨膜厚を減少させると共に、平坦部分の研
磨によるダメージを減少させる。 【構成】 GaAs/Siの表面を平坦化する方法にお
いて、GaAs層12に比べ研磨速度の遅いSiO2
14をGaAs層12上に形成した後に研磨を行なうこ
とで、平坦な半導体基板を得るために必要な研磨膜厚を
減少させると共に、凸部13を平坦化する際に生じる平
坦部分の研磨によるダメージを減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばGaAs/Si
等に代表される化合物半導体基板の作製方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】一般に、Si−LSI,GaAs半導体
デバイスは、インゴットと呼ばれるそれぞれの単結晶母
体から切出した半導体基板(ウエハーと称される)上に
形成されている。
【0003】ここではSi基板を例にとって、その作製
方法を示す。先づSi単結晶からウエハーを形成する際
に、ダイシングによりSi単結晶を薄く切出す。次
に、切出した面は荒いため、下記−1〜−3の工程
による研磨により平坦化が行われる。 −1比較的粒径の荒い研磨材で大まかに表面を平坦化
する。 −2エッチングを行い、上記粗い研磨によるSi単結
晶のダメージ層を取除く。 −3微細な表面の凹凸を除くためメカノケミカルポリ
ッシュ法により、Si表面にダメージを残さないように
して表面研磨を行っている。
【0004】これらの方法においては、−1の工程で
は、表面平坦化と共に、Si表面にダメージを与えると
いう問題がある。従って−2、−3の工程が必須で
あった。
【0005】また−1、−2の工程を省略し、直接
−3の工程を行う場合には、ダメージを与えない程度
のメカノポリシュ研磨であるため、研磨速度が遅く、元
々の荒いSi表面から鏡面を得るには、その研磨に時間
が掛かるという問題がある。
【0006】他方、半導体基板の作製方法として、半導
体基板の上にエピタキシャルに半導体薄膜を形成し、上
記半導体基板に残留している欠陥の減少(バッファ層)
あるいは、所望の特性を有する半導体層を積層する方法
(高品質半絶縁層、あるいは絶縁用反転層の形成)も取
られている。
【0007】これらのエピタキシャル層は、一般的に
は、平坦性のよいものとなっているが、その結晶成長条
件は厳しいものがあり、結晶性を重視すると平坦性に欠
け、平坦性を重視すると結晶性に欠けると言う事も有っ
た。
【0008】そして、結晶性を重視した場合、液相エピ
タキシャル成長、気相エピタキシャル成長、分子線エピ
タキシャル成長等にはそれぞれ特有のハビットが形成さ
れる。これらのエピタキシャル層表面にデバイスを形成
する際には、フォトリソグラフィー等の工程の関係か
ら、これらハビット等による凹凸、換言すると表面の平
坦性は、大きな問題となる。
【0009】従来の研磨平坦化には、平坦化前の表面凹
凸と同程度以上の研磨が全体に必要であり、既に平坦化
している所も含めて研磨される。よって高品質結晶かつ
平坦を、エピタキシャル薄膜形成後の研磨工程で実現す
るためには、比較的厚膜のエピタキシャル層を形成する
必要があった。
【0010】一方、この半導体基板上のIII −V半導体
エピタキシャル成長では、近年、III −V/Siが新し
い化合物半導体基板の作製方法として注目されている。
すなわち、機械的強度の強いSi基板の上に、所望の化
合物半導体膜を形成することで、以下(1)〜(3)の
ような利点を有している。 (1)従来の引き上げ法では難しい大口径の化合物半導
体基板が作製出来る。 (2)化合物半導体基板に比較して、軽量な基板が作製
できる。 (3)Siは化合物半導体に比較して、熱伝導度が高
く、放熱作用が大きいという利点を有する基板を得るこ
とができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このII
I −V/Siの表面はヘテロエピタキシャル成長特有の
モホロジイを有し、表面に凹凸があることが知られてい
る。また、成長条件によっては、各種のピットあるいは
ヒロックが発生している。そして、これらの表面凹凸
は、その後、デバイス作製工程でいろいろな問題とな
る。
【0012】また、一方、III −V/SiはIII −Vと
Siの熱膨張係数の違いから、III−V膜を厚く積層す
ると、クラックが入るため、厚くできないという問題が
ある。一般には、GaAs/Siで約4μm、InP/
Siで数10μmが厚膜化の限界と考えられている。
【0013】よって、表面凹凸を平坦化するに、先に示
した研磨方法があるが、この従来の研磨方法では、平坦
化するに、平坦部も研磨されるため、研磨すべき層が充
分厚い必要があり、III −V/Siの表面平坦化には難
しいという問題がある。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明に係る化合物半導体基板の作製方法は、基板上に化合
物半導体をヘテロエピタキシャル成長した複合化合物半
導体基板を研磨し、表面を平坦化する化合物半導体基板
の作製方法において、該複合化合物半導体に比べ研磨速
度の遅い物質からなる膜を該複合半導体基板上に形成
し、その後研磨を行うことを特徴とする。
【0015】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を説明する。
【0016】(実施例1)実施例の1として、Si基板
上にGaAsをヘテロエピタキシャル成長したGaAs
/Siを例にとって説明する。図1はGaAs/Siヘ
テロエピタキシャル基板の断面図である。同図中、11
はSi基板,12はGaAs層を各々図示する。上記G
aAs層12の膜厚は約4μmとした。ここで、GaA
s層12の表面は平坦ではなくヘテロエピタキシャル特
有の表面モホロジを有している。また、ごく僅かではあ
るが、Si表面の何等かの欠陥を種として、積層欠陥等
を含みながら成長する異常成長等によるヒロックが存在
することがある。ここでは、このヒロックである凸部1
3の高さ(h)は約1μmであった。
【0017】図2,図3を用いて本実施例の概要を説明
する。まず、Si基板上のGaAs層12の表面にSi
2 膜14を約2μmCVD法により積層した。この酸
化膜であるSiO2 膜14はGaAs層12に比較して
研磨速度は1/1000と非常に遅い。
【0018】この様に、研磨速度の遅い層であるSiO
2 層14を積層した後に、研磨を開始した。この研磨に
ともない、まず表面のSiO2 層14の研磨が進む。そ
の際、凸部13の部分の方が平坦部より、速く研磨が進
むこととなる。そして、平坦部分において、SiO2
14が約500A残っている状態において研磨を停止し
た。
【0019】その後、基板を研磨装置から取り出し、洗
浄した後、HFによりSiO2 膜14を除去した。この
様にして出来上がった、GaAs基板は、表面凹凸にし
て約300A以下となり、本工程を行う前に比較して表
面平坦性に格段の向上がみられた。平坦性が、残ったS
iO2 膜厚(0.05μm=500A)より小さくなっ
たのは、GaAs基板の方が、SiO2 より研磨速度が
速いため、GaAs層12の露出した部分が、SiO2
がある部分より、オーバ研磨されたためと考えられる。
【0020】一方、従来においてはこのピットを無くし
て、平坦な表面を得るため、通常メカノケミカル研磨を
行っている。このメカノケミカル研磨において凸部13
は平坦部に比較して研磨速度が早いため、平坦化がなさ
れる。しかしながら、研磨により平坦部分も同時に研磨
される。通常の方法で、表面平坦性を0.1μm以下に
する方法を試みたが、その場合、平坦部において3μm
研磨する必要があった。
【0021】以上のように、本実施例によれば、始めか
ら平坦であった部分の研磨量はゼロであり、かつ研磨に
よる損傷がまったく無かった。このことは、従来の方法
では得られない結果である。
【0022】(実施例2)本実施例ではInP/Siに
適用した例を図4〜図6を用いて説明する。図4はIn
P/Siヘテロエピタキシャル基板の断面図である。同
図中、11はSi基板、15はInP層を各々図示す
る。このInP層15の高品質化には、厚膜化が必要で
あり、この際特有のピットである凸部16が出ることが
ある。
【0023】また、InP/Siにおいては、InPと
Siの熱膨張係数の違いから、InP膜厚が厚く(10
〜20μm)なると、InP半導体膜中にクラックが発
生する。そのため、InP/Siにおいては、InPの
膜厚は、約20μm以下に限定されてしまう。本実施例
においてはInP層15の膜層を10μmとした。
【0024】このような、限定された膜厚において、特
有のピット(ピットの高さは3μm)を研磨により除去
し、平坦化することは、従来では不可能であった。
【0025】本実施例では、積層するSiO2 層14の
膜厚を1000Aと、凸部(1μm=10000A)に
比較して、薄くした。他はほぼ実施例1と同じように操
作した。
【0026】研磨の工程で、前述した実施例1では、図
2に示すようにSiO2 層14で凸部13を含めて完全
に平坦化させてから、III −Vの凸部13を研磨してい
ったが、本実施例では、III −Vの凸部を覆ったSiO
2 層を研磨し、III −Vの凸部16を露出しつつ、研磨
を進めた。そしてこの研磨をSiO2 層14の膜厚が5
00Aとなったところで停止した(図6)。この結果、
InP層15の膜厚は10μmのまま保たれ、結晶品質
には影響なく、異常ピットである凸部16を除去するこ
とができた。
【0027】本方法を適用することで、特有のピットを
1000Aまで減少させることができた。他の部分には
研磨による損傷は認められなかった。
【0028】実施例2の場合、実施例1に比較して、付
着する研磨速度の遅いSiO2 膜が薄くできるため、
(1)研磨時間が短縮できる、(2)SiO2 膜の応力
が小さくて済み、SiO2 膜からIII −Vへの応力が小
さく、結晶性の劣化が軽減される等の特徴があった。
【0029】一方、従来の方法においては、特有のピッ
トである凸部16を除去するためには、特有のピットの
ない比較的平坦なところも自動的に研磨されてしまう。
本実施例で用いた、InP/Siにおいては、特有のピ
ット凸部16の高さ(h)が、約3μmあるがこの表面
を、0.1μm以下に平坦化を図ろうとすると、平坦部
分においても約9μm研磨する必要があった。研磨する
前の平坦部分の膜厚は約10μmであり、平坦後の膜厚
は1μm程度となる。またInP/Siにおいては、I
nPの結晶性の高品質化に厚膜化が必要であり、残され
た1μmのInP膜では十分な結晶性を得ることはでき
なかった。
【0030】研磨速度の遅い物質として、本実施例にお
いては、SiO2 の例を示したが、SiNxにおいても
同様の効果を示した。これらの物質が有効な主な化合物
半導体基板としては、GaAs、InP、GaAs等の
III −V化合物半導体単結晶、またZnSe、ZnS等
のII−VI族化合物半導体結晶にも有効であった。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、凹
凸のある半導体基板を平坦化する際に、平坦な半導体基
板を得る為に必要な研磨膜厚を減少させることができ
る。また、突出した部分を平坦化する際に生じる他の平
坦部分のダメージ(研磨)を減少させることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】GaAs/Siヘテロエピタキシャル基板の断
面図。
【図2】研磨速度の遅いSiO2 膜をCVD法で付着さ
せた状態図。
【図3】研磨後の断面図。
【図4】InP/Siヘテロエピタキシャル基板の断面
図。
【図5】研磨速度の遅いSiO2 膜をCVD法で付着さ
せた状態図。
【図6】研磨後の断面図。
【符号の説明】
11 Si基板 12 GaAs層 13,16 凸部 14 SiO2 層 15 InP層
フロントページの続き (72)発明者 須郷 満 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 佐々木 徹 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 小林 二三彦 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に化合物半導体をヘテロエピタキ
    シャル成長した複合化合物半導体基板を研磨し、表面を
    平坦化する化合物半導体基板の作製方法において、該複
    合化合物半導体に比べ研磨速度の遅い物質からなる膜を
    該複合半導体基板上に形成し、その後研磨を行うことを
    特徴とする化合物半導体基板の作製方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記研磨速度の遅い
    物質からなる膜の膜厚が、該化合物半導体基板表面凹凸
    より薄いことを特徴とする化合物半導体基板の作製方
    法。
JP305293A 1993-01-12 1993-01-12 化合物半導体基板の作製方法 Pending JPH06208950A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

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Effective date: 20010731