JPH0692278B2 - エピタキシャル成長方法 - Google Patents
エピタキシャル成長方法Info
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- JPH0692278B2 JPH0692278B2 JP1058247A JP5824789A JPH0692278B2 JP H0692278 B2 JPH0692278 B2 JP H0692278B2 JP 1058247 A JP1058247 A JP 1058247A JP 5824789 A JP5824789 A JP 5824789A JP H0692278 B2 JPH0692278 B2 JP H0692278B2
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- JP
- Japan
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- growth
- epitaxial
- angle
- substrate
- epitaxial growth
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ウェーハ上へのエピタキシャル成長技術に関
し、特に化合物半導体単結晶ウェーハ上にMOCVD（有機
金属気相エピタキシャル成長法）によりエピタキシャル
層を形成する場合に利用して効果的な技術に関する。
し、特に化合物半導体単結晶ウェーハ上にMOCVD（有機
金属気相エピタキシャル成長法）によりエピタキシャル
層を形成する場合に利用して効果的な技術に関する。
［従来の技術］ 従来、MOCVDやMBE（分子線エピタキシー）、クロライド
CVD、ハイドライドCVDなどの気相エピタキシャル成長法
によって化合物半導体単結晶ウェーハ上にエピタキシャ
ル層を成長させた場合、グロースプラミッド（growth
pyramids）やファセッテッドディフェクト（faceted d
efects）と呼ばれる表面欠陥が生じるという問題があっ
た。
CVD、ハイドライドCVDなどの気相エピタキシャル成長法
によって化合物半導体単結晶ウェーハ上にエピタキシャ
ル層を成長させた場合、グロースプラミッド（growth
pyramids）やファセッテッドディフェクト（faceted d
efects）と呼ばれる表面欠陥が生じるという問題があっ
た。
上記問題を解決するため、例えばウェーハの成長面を＜
100＞方位から１〜７゜傾けて気相成長を行なう方法
（以下、オフアングル法と称する）が提案されている
（「Journal of Crystal Growth 88」Elsevier Sc
ience Publishers B.V.（Nouth−Holland Physics
Publising Division）pp53〜pp66）。
100＞方位から１〜７゜傾けて気相成長を行なう方法
（以下、オフアングル法と称する）が提案されている
（「Journal of Crystal Growth 88」Elsevier Sc
ience Publishers B.V.（Nouth−Holland Physics
Publising Division）pp53〜pp66）。
面方位を１〜７゜傾けるという上記オフアングル法にあ
っては、主として転位の上に発達するグロースピラミッ
ドをファセッテッドディフェクトと呼ばれる欠陥を、著
しく低減させることができる。
っては、主として転位の上に発達するグロースピラミッ
ドをファセッテッドディフェクトと呼ばれる欠陥を、著
しく低減させることができる。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、従来、半導体レーザのように結晶表面にグレ
ーディングを施さなければならないデバイスの材料には
上述したようなオフアングルのウェーハを使用すること
はできないため、面方位が＜100＞ジャストと呼ばれる
ものが使用されていた。しかし、従来の面方位ジャスト
品を用いて気相成長を行なうと、エピタキシャル成長層
の表面に欠陥が現われたり現われなかったりする場合が
あった。
ーディングを施さなければならないデバイスの材料には
上述したようなオフアングルのウェーハを使用すること
はできないため、面方位が＜100＞ジャストと呼ばれる
ものが使用されていた。しかし、従来の面方位ジャスト
品を用いて気相成長を行なうと、エピタキシャル成長層
の表面に欠陥が現われたり現われなかったりする場合が
あった。
この発明は上記のような背景の下になされたもので、そ
の目的とするところは、ウェーハ表面にMOCVDによるエ
ピタキシャル層を形成する場合において、成長膜の表面
に生じる異常成長欠陥を大幅に低減できるようなエピタ
キシャル成長方法を提供することにある。
の目的とするところは、ウェーハ表面にMOCVDによるエ
ピタキシャル層を形成する場合において、成長膜の表面
に生じる異常成長欠陥を大幅に低減できるようなエピタ
キシャル成長方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、従来の面方位ジャスト品を用いて気相成
長させたウェーハの表面に欠陥が現われたり現われなか
ったりする原因を究明すべく、種々の実験を繰り返した
結果、従来の面方位ジャスト品と呼ばれるものの中に、
オフアングルが0.5゜以下のものが含まれていること、
また、気相成長に伴う表面欠陥は、上記グロースピラミ
ッドやファセッテッドディフェクトだけではなく、第２
図（Ａ）に示すような涙状の異常成長欠陥（以下、涙状
欠陥と称する）があり、この涙状欠陥は0.5゜以下のオ
フアングルウェーハ上に気相成長を行なう際に生じ、オ
フアングルが.0.1゜以下ではそれは最大104〜105cm-2に
も達することを見出した。
長させたウェーハの表面に欠陥が現われたり現われなか
ったりする原因を究明すべく、種々の実験を繰り返した
結果、従来の面方位ジャスト品と呼ばれるものの中に、
オフアングルが0.5゜以下のものが含まれていること、
また、気相成長に伴う表面欠陥は、上記グロースピラミ
ッドやファセッテッドディフェクトだけではなく、第２
図（Ａ）に示すような涙状の異常成長欠陥（以下、涙状
欠陥と称する）があり、この涙状欠陥は0.5゜以下のオ
フアングルウェーハ上に気相成長を行なう際に生じ、オ
フアングルが.0.1゜以下ではそれは最大104〜105cm-2に
も達することを見出した。
なお、第２図は微分干渉顕微鏡写真であり、ここに現わ
れている涙状欠陥は、成長層の厚さが３μｍの円形また
は楕円形の突起物である。
れている涙状欠陥は、成長層の厚さが３μｍの円形また
は楕円形の突起物である。
この発明は、上記知見に基づいて、MOCVD法によるエピ
タキシャル成長法用基板として、面方位を＜100＞方向
から0.1〜0.2゜傾けたウェーハを用い、かつ基板温度を
600℃以上700℃以下の条件でエピタキシャル成長させる
ことを提案するものである。
タキシャル成長法用基板として、面方位を＜100＞方向
から0.1〜0.2゜傾けたウェーハを用い、かつ基板温度を
600℃以上700℃以下の条件でエピタキシャル成長させる
ことを提案するものである。
［作用］ 上記した手段によれば、エピタキシャル層の成長面の面
方位が0.1〜0.2゜傾いているため結晶格子を構成する原
子層の端部が表面に階段状に現われ、そこをシードとし
てエピタキシャル層が成長を開始し、基板温度を600℃
以上700℃以下と高く設定しているので、表面全体に亘
って均一かつ緻密にエピタキシャル層が成長し、成長に
伴う欠陥が生じにくくなる。
方位が0.1〜0.2゜傾いているため結晶格子を構成する原
子層の端部が表面に階段状に現われ、そこをシードとし
てエピタキシャル層が成長を開始し、基板温度を600℃
以上700℃以下と高く設定しているので、表面全体に亘
って均一かつ緻密にエピタキシャル層が成長し、成長に
伴う欠陥が生じにくくなる。
また、従来、面方位ジャスト品と呼ばれていた製品の範
囲を、オフアングル0.1゜以下に限定し、それとオフア
ングル0.1〜0.2゜のものとを区別しているため、ピタキ
シャル層の表面に欠陥が現われたり現われなかったりす
るのを防止できる。
囲を、オフアングル0.1゜以下に限定し、それとオフア
ングル0.1〜0.2゜のものとを区別しているため、ピタキ
シャル層の表面に欠陥が現われたり現われなかったりす
るのを防止できる。
［実施例］ 以下、本発明を、InP基板上へMOCVD法によりInP結晶を
エピタキシャル成長させる場合を例にとって説明する。
エピタキシャル成長させる場合を例にとって説明する。
先ず、成長を行なうInP基板として、基板表面が面方位
＜100＞より0.5゜以内の適当な角度に傾くように鏡面加
工したものを数10枚用意した。次に、各InP基板の面方
位を正確に測定してから、その表面にMOCVD法によりエ
ピタキシャル層を３μｍの厚みに成長させた。なお、こ
のMOCVD法によるエピタキシャル成長ではIII族原料とし
てトリメチルインジウムを用い、これを1.2×10-6mol/
分の流量で流すとともに、Ｖ族原料にはホスフィン（PH
3）を用い、これを1.2×10-3mol/分の流量で流し、基板
650℃、成長室内圧力76torrの条件で減圧成長を行なっ
た。このとき、エピタキシャル層の成長速度は１μm/時
間であった。
＜100＞より0.5゜以内の適当な角度に傾くように鏡面加
工したものを数10枚用意した。次に、各InP基板の面方
位を正確に測定してから、その表面にMOCVD法によりエ
ピタキシャル層を３μｍの厚みに成長させた。なお、こ
のMOCVD法によるエピタキシャル成長ではIII族原料とし
てトリメチルインジウムを用い、これを1.2×10-6mol/
分の流量で流すとともに、Ｖ族原料にはホスフィン（PH
3）を用い、これを1.2×10-3mol/分の流量で流し、基板
650℃、成長室内圧力76torrの条件で減圧成長を行なっ
た。このとき、エピタキシャル層の成長速度は１μm/時
間であった。
上記のようにして気相成長されたInP基板の表面を微分
干渉顕微鏡で観察して、表面欠陥（涙状欠陥）の密度を
測定した結果を第１図に示す。第１図は表面欠陥密度を
縦軸、基板表面の面方位の傾き（オフアングル）を横軸
にとって示してある。
干渉顕微鏡で観察して、表面欠陥（涙状欠陥）の密度を
測定した結果を第１図に示す。第１図は表面欠陥密度を
縦軸、基板表面の面方位の傾き（オフアングル）を横軸
にとって示してある。
第１図より、面方位のずれが0.05゜以内の基板の表面に
形成されたエピタキシャル成長層の表面欠陥密度は、1.
5×104cm-2以上であるが、0.05゜〜0.10゜のオフアング
ルの基板では表面欠陥密度が１×103〜１×104cm-2の範
囲に減少し、さらに、0.10゜以上のオフアングルの基板
では、３×102cm以下に減少していることが分かる。
形成されたエピタキシャル成長層の表面欠陥密度は、1.
5×104cm-2以上であるが、0.05゜〜0.10゜のオフアング
ルの基板では表面欠陥密度が１×103〜１×104cm-2の範
囲に減少し、さらに、0.10゜以上のオフアングルの基板
では、３×102cm以下に減少していることが分かる。
また、第２図（Ａ），（Ｂ）にはオフアングルが0.03゜
と0.2゜のInP基板上に成長させたエピタキシャル層の表
面の微分干渉顕微鏡写真をそれぞれ示す。
と0.2゜のInP基板上に成長させたエピタキシャル層の表
面の微分干渉顕微鏡写真をそれぞれ示す。
同図より、基板表面の傾きが0.03゜の場合よりも0.2゜
の方が大幅にエピタキシャル層の表面欠陥が少ないこと
が分かる。
の方が大幅にエピタキシャル層の表面欠陥が少ないこと
が分かる。
この実施例では基板650℃でエピタキシャル成長させて
いるが、基板温度は600〜700℃の範囲とされる。600℃
未満では表面欠陥密度を十分に低減できず、700℃を超
えるとキャリア濃度が高くなるからである。
いるが、基板温度は600〜700℃の範囲とされる。600℃
未満では表面欠陥密度を十分に低減できず、700℃を超
えるとキャリア濃度が高くなるからである。
なお、上記実施例ではInPを基板上にエピタキシャル層
を成長させる場合を例にとって説明したが、この発明は
InP基板のみでなく、GaAs等他の化合物半導体基板に適
用できる。
を成長させる場合を例にとって説明したが、この発明は
InP基板のみでなく、GaAs等他の化合物半導体基板に適
用できる。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、表面の面方位が＜10
0＞方向から角度で0.1〜0.2゜傾斜した化合物半導体結
晶ウェーハの表面に、有機金属気相エピタキシャル法に
より、基板温度が600〜700℃の条件でエピタキシャル層
を成長させるようにしたので、エピタキシャル層の成長
面の面方位が0.1〜0.2゜傾いているため結晶格子を構成
する原子層の端部が表面に階段状に現われ、そこをシー
ドとしてエピタキシャル層が成長を開始するようにな
り、また基板温度を600〜700℃と高く設定しているの
で、表面全体が亘って均一かつ緻密にエピタキシャル層
が成長し、成長に伴う欠陥が生じにくくなる。
0＞方向から角度で0.1〜0.2゜傾斜した化合物半導体結
晶ウェーハの表面に、有機金属気相エピタキシャル法に
より、基板温度が600〜700℃の条件でエピタキシャル層
を成長させるようにしたので、エピタキシャル層の成長
面の面方位が0.1〜0.2゜傾いているため結晶格子を構成
する原子層の端部が表面に階段状に現われ、そこをシー
ドとしてエピタキシャル層が成長を開始するようにな
り、また基板温度を600〜700℃と高く設定しているの
で、表面全体が亘って均一かつ緻密にエピタキシャル層
が成長し、成長に伴う欠陥が生じにくくなる。
また、従来、面方位ジャスト品と呼ばれていた製品の範
囲を、オフアングル0.1゜以下に限定し、それとオフア
ングル0.1〜0.2゜のものとを区別しているため、エピタ
キシャル層の表面に欠陥が現われたり現われなかったり
するのを防止できるという効果がある。
囲を、オフアングル0.1゜以下に限定し、それとオフア
ングル0.1〜0.2゜のものとを区別しているため、エピタ
キシャル層の表面に欠陥が現われたり現われなかったり
するのを防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を適用して作成したInP基板の面方位の
傾きとエピタキシャル成長層の表面の欠陥密度との関係
を示す図、 第２図（Ａ），（Ｂ）は基板表面の面方位の傾きが0.03
゜と0.2゜の場合のエピタキシャル成長層表面の結晶の
構造を示す顕微鏡写真（倍率100倍）である。
傾きとエピタキシャル成長層の表面の欠陥密度との関係
を示す図、 第２図（Ａ），（Ｂ）は基板表面の面方位の傾きが0.03
゜と0.2゜の場合のエピタキシャル成長層表面の結晶の
構造を示す顕微鏡写真（倍率100倍）である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−65996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−57989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−1137（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】表面の面方位が＜100＞方向から角度で0.1
〜0.2゜傾斜した化合物半導体単結晶ウェーハの表面
に、有機金属気相エピタキシャル法により、基板温度60
0℃〜700℃の条件で化合物半導体エピタキシャル層を成
長させるようにしたことを特徴とするエピタキシャル成
長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1058247A JPH0692278B2 (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1058247A JPH0692278B2 (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | エピタキシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02239188A JPH02239188A (ja) | 1990-09-21 |
| JPH0692278B2 true JPH0692278B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=13078795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1058247A Expired - Lifetime JPH0692278B2 (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0692278B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007088958A1 (ja) | 2006-02-02 | 2007-08-09 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 化合物半導体成長用基板およびエピタキシャル成長方法 |
| US7875957B2 (en) | 2006-08-25 | 2011-01-25 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Semiconductor substrate for epitaxial growth and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2750331B2 (ja) * | 1992-04-23 | 1998-05-13 | 株式会社ジャパンエナジー | エピタキシャル成長用基板およびエピタキシャル成長方法 |
| JPH06279183A (ja) * | 1993-03-26 | 1994-10-04 | Tokyo Inst Of Technol | セラミックス薄膜の形成方法 |
| JP3129112B2 (ja) * | 1994-09-08 | 2001-01-29 | 住友電気工業株式会社 | 化合物半導体エピタキシャル成長方法とそのためのＩｎＰ基板 |
| JP3929008B2 (ja) | 2000-01-14 | 2007-06-13 | シャープ株式会社 | 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
| WO2004051725A1 (ja) * | 2002-12-03 | 2004-06-17 | Nikko Materials Co., Ltd. | エピタキシャル成長方法およびエピタキシャル成長用基板 |
| JP2005150187A (ja) | 2003-11-12 | 2005-06-09 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 化合物半導体エピタキシャル基板の製造方法 |
| WO2005090650A1 (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 化合物半導体基板 |
| JP2006229253A (ja) * | 2006-05-19 | 2006-08-31 | Sharp Corp | 窒化物系化合物半導体発光およびその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6057989A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-03 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6265996A (ja) * | 1985-09-18 | 1987-03-25 | Toshiba Corp | 化合物半導体結晶層の製造方法 |
-
1989
- 1989-03-09 JP JP1058247A patent/JPH0692278B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007088958A1 (ja) | 2006-02-02 | 2007-08-09 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 化合物半導体成長用基板およびエピタキシャル成長方法 |
| US7745854B2 (en) | 2006-02-02 | 2010-06-29 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Substrate for growing compound semiconductor and epitaxial growth method |
| US7875957B2 (en) | 2006-08-25 | 2011-01-25 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Semiconductor substrate for epitaxial growth and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02239188A (ja) | 1990-09-21 |
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