JPH0732184B2 - 化合物半導体エピタキシャル膜の評価方法 - Google Patents
化合物半導体エピタキシャル膜の評価方法Info
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- JPH0732184B2 JPH0732184B2 JP6054689A JP6054689A JPH0732184B2 JP H0732184 B2 JPH0732184 B2 JP H0732184B2 JP 6054689 A JP6054689 A JP 6054689A JP 6054689 A JP6054689 A JP 6054689A JP H0732184 B2 JPH0732184 B2 JP H0732184B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、化合物半導体基板（ウェーハともいう）上に
成長させた化合物半導体エピタキシャル膜の欠陥分布等
を評価する方法に関するもので、特に発光ダイオードの
製造に用いられる化合物半導体エピタキシャルウェーハ
の結晶欠陥分布の測定に適用されるものである。
成長させた化合物半導体エピタキシャル膜の欠陥分布等
を評価する方法に関するもので、特に発光ダイオードの
製造に用いられる化合物半導体エピタキシャルウェーハ
の結晶欠陥分布の測定に適用されるものである。
（従来の技術） 化合物半導体結晶内の欠陥分布の測定は、通常選択エッ
チング性のある即ちエッチング速度が正常部分と欠陥部
分とで異なる適当なエッチング液で、試料面をエッチン
グすることにより、欠陥部にピットが発生することを利
用するもので、このピットの分布或いは数を光学顕微鏡
で測定することにより行なっていた（以下この方法をエ
ッチング法と略記する）。
チング性のある即ちエッチング速度が正常部分と欠陥部
分とで異なる適当なエッチング液で、試料面をエッチン
グすることにより、欠陥部にピットが発生することを利
用するもので、このピットの分布或いは数を光学顕微鏡
で測定することにより行なっていた（以下この方法をエ
ッチング法と略記する）。
しかしながらこの方法は、結晶により或いはその面方位
により、エッチング液の選択エッチング性が異なるた
め、適切なエッチング液を用いないとピットが発生しな
いことがあり、又適切なエッチング液が無い場合もあ
る。更には、これらエッチング液は酸、アルカリ、重金
属等の有害物質を含む場合が多い。例えば、Ga P結晶の
（111）面を観察する場合には、HF,H2O2及びAgNO3を含
有するエッチング液、或いはGaAs結晶の（100）面の場
合には、固形状のKOHを加熱した溶融KOHのエッチング液
を、それぞれ必要とする。これらエッチング液の有害物
質による人体及び環境への汚染が考えられるので、これ
を防止するため廃液処理装置や局所排気装置等の設置が
必要となる。これら装置の償却費や動力費は製品のコス
トアップの要因となる。このためエッチング液を使用し
ないで欠陥分布を調べることができる評価方法が望まれ
ている。
により、エッチング液の選択エッチング性が異なるた
め、適切なエッチング液を用いないとピットが発生しな
いことがあり、又適切なエッチング液が無い場合もあ
る。更には、これらエッチング液は酸、アルカリ、重金
属等の有害物質を含む場合が多い。例えば、Ga P結晶の
（111）面を観察する場合には、HF,H2O2及びAgNO3を含
有するエッチング液、或いはGaAs結晶の（100）面の場
合には、固形状のKOHを加熱した溶融KOHのエッチング液
を、それぞれ必要とする。これらエッチング液の有害物
質による人体及び環境への汚染が考えられるので、これ
を防止するため廃液処理装置や局所排気装置等の設置が
必要となる。これら装置の償却費や動力費は製品のコス
トアップの要因となる。このためエッチング液を使用し
ないで欠陥分布を調べることができる評価方法が望まれ
ている。
一般に結晶中に光学的異方性を伴う欠陥が存在すれば、
チンダル現象（Tyndall phenomenon）により光散乱が生
じる。そこで前記結晶の光吸収端波長より長い波長の光
を結晶中に入射し、結晶内の欠陥部で発生する散乱光を
観察することにより、欠陥分布を測定する方法が提案さ
れた。本方法はエッチングの必要がなく、又試料の面方
位による依存性が殆どないため、無公害な評価方法とし
て実用性が高い。例えばシリコンウェーハのBMD（Bulk
Micro Defect）評価法として実用化されている。
チンダル現象（Tyndall phenomenon）により光散乱が生
じる。そこで前記結晶の光吸収端波長より長い波長の光
を結晶中に入射し、結晶内の欠陥部で発生する散乱光を
観察することにより、欠陥分布を測定する方法が提案さ
れた。本方法はエッチングの必要がなく、又試料の面方
位による依存性が殆どないため、無公害な評価方法とし
て実用性が高い。例えばシリコンウェーハのBMD（Bulk
Micro Defect）評価法として実用化されている。
しかしながら、上記方法を化合物半導体エピタキシャル
膜の結晶欠陥の評価に適用した場合、次に述べる問題点
があった。第７図は、この問題点を示す模式的な説明図
である。
膜の結晶欠陥の評価に適用した場合、次に述べる問題点
があった。第７図は、この問題点を示す模式的な説明図
である。
同図（ａ）は、結晶欠陥を調べる試料、例えばGa Pエピ
タキシャルウェーハ1の断面図である。
タキシャルウェーハ1の断面図である。
符号１は、液体封止引上（Liquid Encapsulated Czochr
alski、以下LECと略記）法により育成されたGa P基板で
ある。又符号２は、基板１上に液相エピタキシャル（Li
quid Phase Epitaxy、以下LPEと略記）法により堆積し
たエピタキシャル膜である。同図（ｂ）に示すように、
基板１の主面に平行なレーザービーム３を基板１の側壁
から入射し、このレーザービーム３に垂直な方向から
光路を観察すると、例えば結晶転位４があると、その部
分で光散乱５が生ずる。なお方向は、紙面の表面から
裏面に向かう方向である。従ってレーザービーム３を適
宜走査することにより、あるいは試料台20（第４図参
照）を移動させることにより、転位４の光散乱像を測定
することができる。次に同図（ｃ）に示すように、基板
１に代えてエピタキシャル膜２として、同様な条件でレ
ーザービームを照射し、その光路を観察する。この場合
には結晶欠陥が存在しても、光散乱が生ぜず、この方法
ではエピタキシャル膜の欠陥の測定はできない。従って
エピタキシャル膜については、前記エッチング法により
欠陥評価を行なわねばならないという問題点があった。
alski、以下LECと略記）法により育成されたGa P基板で
ある。又符号２は、基板１上に液相エピタキシャル（Li
quid Phase Epitaxy、以下LPEと略記）法により堆積し
たエピタキシャル膜である。同図（ｂ）に示すように、
基板１の主面に平行なレーザービーム３を基板１の側壁
から入射し、このレーザービーム３に垂直な方向から
光路を観察すると、例えば結晶転位４があると、その部
分で光散乱５が生ずる。なお方向は、紙面の表面から
裏面に向かう方向である。従ってレーザービーム３を適
宜走査することにより、あるいは試料台20（第４図参
照）を移動させることにより、転位４の光散乱像を測定
することができる。次に同図（ｃ）に示すように、基板
１に代えてエピタキシャル膜２として、同様な条件でレ
ーザービームを照射し、その光路を観察する。この場合
には結晶欠陥が存在しても、光散乱が生ぜず、この方法
ではエピタキシャル膜の欠陥の測定はできない。従って
エピタキシャル膜については、前記エッチング法により
欠陥評価を行なわねばならないという問題点があった。
（発明が解決しようとする課題） 化合物半導体エピタキシャルウェーハの結晶欠陥を評価
する従来技術のうち、エッチング法は前記の通り種々の
問題点があり、エッチング液を使用しない結晶欠陥評価
法が望まれている。これに応える方法として、光散乱法
が提案されているが、従来の光散乱法は、化合物半導体
基板には適用できるが、基板上に堆積したエピタキシャ
ル膜には適用できないという欠点がある。
する従来技術のうち、エッチング法は前記の通り種々の
問題点があり、エッチング液を使用しない結晶欠陥評価
法が望まれている。これに応える方法として、光散乱法
が提案されているが、従来の光散乱法は、化合物半導体
基板には適用できるが、基板上に堆積したエピタキシャ
ル膜には適用できないという欠点がある。
本発明の目的は、化合物半導体基板上に形成された化合
物半導体エピタキシャル膜の結晶欠陥を評価するに際
し、従来のエッチング法による問題点を解消すると共
に、従来の光散乱法を用いた評価方法の欠点を解決し
て、容易に前記エピタキシャル膜中の結晶欠陥の観察が
できるようにし、これにより基板とエピタキシャル膜と
の相互の結晶欠陥の相関関係を解明し、化合物半導体エ
ピタキシャルウェーハの高品質化に寄与できる化合物半
導体エピタキシャル膜の結晶欠陥の評価方法を提供する
ことである。
物半導体エピタキシャル膜の結晶欠陥を評価するに際
し、従来のエッチング法による問題点を解消すると共
に、従来の光散乱法を用いた評価方法の欠点を解決し
て、容易に前記エピタキシャル膜中の結晶欠陥の観察が
できるようにし、これにより基板とエピタキシャル膜と
の相互の結晶欠陥の相関関係を解明し、化合物半導体エ
ピタキシャルウェーハの高品質化に寄与できる化合物半
導体エピタキシャル膜の結晶欠陥の評価方法を提供する
ことである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段とその作用） 本発明は、化合物半導体基板上に形成された一導電型化
合物半導体エピタキシャル膜に、反対導電型不純物を拡
散して、前記エピタキシャル膜の結晶欠陥に前記不純物
をデコレートさせた後、光散乱法により前記エピタキシ
ャル膜の欠陥分布を測定することを特徴とする化合物半
導体エピタキシャル膜の評価方法である。
合物半導体エピタキシャル膜に、反対導電型不純物を拡
散して、前記エピタキシャル膜の結晶欠陥に前記不純物
をデコレートさせた後、光散乱法により前記エピタキシ
ャル膜の欠陥分布を測定することを特徴とする化合物半
導体エピタキシャル膜の評価方法である。
本発明者らは、光散乱法を用いて、化合物半導体エピタ
キシャルウェーハの欠陥分布を検査するに際し、基板で
は光散乱が生じて欠陥が観察できるのに対し、該基板上
に成長したエピタキシャル膜では、欠陥が存在しても光
散乱が無く、結晶欠陥の評価ができない理由について種
々調べた結果、本発明に至ったものである。
キシャルウェーハの欠陥分布を検査するに際し、基板で
は光散乱が生じて欠陥が観察できるのに対し、該基板上
に成長したエピタキシャル膜では、欠陥が存在しても光
散乱が無く、結晶欠陥の評価ができない理由について種
々調べた結果、本発明に至ったものである。
なお前記光散乱法は、例えば限外顕微鏡（ultra−micro
scope）等により、顕微鏡の光軸に対し傾斜した光線束
（光ビーム）によって半導体結晶を照射し、チンダル現
象によって暗視野中に輝く散乱体として、結晶内の欠陥
を観察する方法である。
scope）等により、顕微鏡の光軸に対し傾斜した光線束
（光ビーム）によって半導体結晶を照射し、チンダル現
象によって暗視野中に輝く散乱体として、結晶内の欠陥
を観察する方法である。
例えば第７図（ｂ）に示すように、LEC法により育成さ
れたGa P基板ではレーザビーム照射により光散乱が生じ
る。これは、基板の育成課程で、結晶欠陥に不純物がデ
コレート（decorate）される、即ち結晶欠陥に不純物が
集まった状態となり、結晶欠陥に光散乱体が形成される
ものと推定された。他方、同図（ｃ）に示すようにLPE
法により形成されたエピタキシャル膜では、光散乱体を
形成するのに有効な不純物が、結晶欠陥にデコレートさ
れていないためと考えられた。
れたGa P基板ではレーザビーム照射により光散乱が生じ
る。これは、基板の育成課程で、結晶欠陥に不純物がデ
コレート（decorate）される、即ち結晶欠陥に不純物が
集まった状態となり、結晶欠陥に光散乱体が形成される
ものと推定された。他方、同図（ｃ）に示すようにLPE
法により形成されたエピタキシャル膜では、光散乱体を
形成するのに有効な不純物が、結晶欠陥にデコレートさ
れていないためと考えられた。
試行を繰り返した結果、エピタキシャル膜に、この膜の
導電型と反対の導電型の不純物を拡散し、この不純物を
結晶欠陥にデコレートさせた後、エピタキシャル膜の光
吸収端波長より長い波長の光ビームをエピタキシャル膜
に入射すると、内部に光散乱を発生し、これにより欠陥
分布の測定が可能となった。
導電型と反対の導電型の不純物を拡散し、この不純物を
結晶欠陥にデコレートさせた後、エピタキシャル膜の光
吸収端波長より長い波長の光ビームをエピタキシャル膜
に入射すると、内部に光散乱を発生し、これにより欠陥
分布の測定が可能となった。
（実施例） 以下に、本発明の一実施例について詳細に述べる。
まず第１図に示すように、緑色発光ダイオード（以下LE
Dと略記）作成に用いるＮ型Ga Pエピタキシャルウェー
ハ11を用意する。このエピタキシャルウェーハ11の基板
11は、LEC法で育成され、表面の面方位（111）又は（10
0）のＮ型Ga P基板であり、この基板上にLPE法により、
Te又はＳをドープしたＮ型Ga Pエピタキシャル膜11aが
形成されている。このエピタキシャルウェーハのエピタ
キシャル膜11aの主面上に、このエピタキシャル膜とは
反対の導電型例えばＰ型不純物となるCu19を蒸着する。
Dと略記）作成に用いるＮ型Ga Pエピタキシャルウェー
ハ11を用意する。このエピタキシャルウェーハ11の基板
11は、LEC法で育成され、表面の面方位（111）又は（10
0）のＮ型Ga P基板であり、この基板上にLPE法により、
Te又はＳをドープしたＮ型Ga Pエピタキシャル膜11aが
形成されている。このエピタキシャルウェーハのエピタ
キシャル膜11aの主面上に、このエピタキシャル膜とは
反対の導電型例えばＰ型不純物となるCu19を蒸着する。
次に第２図に示すように、ウェーハ11の上下に、Ga Pダ
ミーウェーハ12を積み重ね、抵抗加熱形の拡散炉13の炉
心管14内に、石英ボート15に搭載して設置する。２枚の
Ga Pダミーウェーハ12は、エピタキシャルウェーハ11の
熱分解をできるだけ抑えるために設ける。ガス入口16か
らN2ガス、６リットル／分を炉内に流し、１時間ガス置
換した後、ヒーター17に電源を入れ、昇温を開始する。
なお符号18はガス出口である。
ミーウェーハ12を積み重ね、抵抗加熱形の拡散炉13の炉
心管14内に、石英ボート15に搭載して設置する。２枚の
Ga Pダミーウェーハ12は、エピタキシャルウェーハ11の
熱分解をできるだけ抑えるために設ける。ガス入口16か
らN2ガス、６リットル／分を炉内に流し、１時間ガス置
換した後、ヒーター17に電源を入れ、昇温を開始する。
なお符号18はガス出口である。
第３図に拡散炉の温度プログラムの一例を示す。横軸は
時間、縦軸は炉の温度を示す。２時間で900℃まで昇温
し、900℃で８時間保持し、Cuを拡散させる。900℃にお
けるCuの拡散係数Ｄは８×10-6（cm2/sec）であるか
ら、拡散深さを決める は4.8mmとなり、エピタキシャル膜厚の150μｍに比べ十
分に大きく、エピタキシャル膜内にCuは十分に拡散して
いる。次に拡散終了後、炉の電源を切り、室温まで冷却
した後、エピタキシャルウェーハ11を取り出した。
時間、縦軸は炉の温度を示す。２時間で900℃まで昇温
し、900℃で８時間保持し、Cuを拡散させる。900℃にお
けるCuの拡散係数Ｄは８×10-6（cm2/sec）であるか
ら、拡散深さを決める は4.8mmとなり、エピタキシャル膜厚の150μｍに比べ十
分に大きく、エピタキシャル膜内にCuは十分に拡散して
いる。次に拡散終了後、炉の電源を切り、室温まで冷却
した後、エピタキシャルウェーハ11を取り出した。
エピタキシャル膜11aの表面には拡散しなかったCuが残
存していた。鏡面研磨により表面合金層を取り除いた。
存していた。鏡面研磨により表面合金層を取り除いた。
次にウェーハ11を分割し、光散乱法によりエピタキシャ
ル膜の欠陥分布を測定する。第４図（ａ）は、光散乱像
観察装置（レーザトモグラフィー装置）の概要を示す模
式的斜視図である。この観察装置は、所望の方向に移動
できる試料台20、カメラの光軸が試料台20にほぼ垂直の
例えばTVカメラ等から成る散乱像撮影装置21、及び集光
レンズ22等を有するHe−Neレーザ装置（本体は図示して
いない）等から構成される。
ル膜の欠陥分布を測定する。第４図（ａ）は、光散乱像
観察装置（レーザトモグラフィー装置）の概要を示す模
式的斜視図である。この観察装置は、所望の方向に移動
できる試料台20、カメラの光軸が試料台20にほぼ垂直の
例えばTVカメラ等から成る散乱像撮影装置21、及び集光
レンズ22等を有するHe−Neレーザ装置（本体は図示して
いない）等から構成される。
第４図（ｂ）は、試料台20に載置された状態の分割エピ
タキシャルウェーハ11Aの拡大斜視図である。He−Neレ
ーザビーム３の波長はλ＝632.8nmで、Ga P結晶の光吸
収端波長約550nmよりも長い。レーザビーム３は、直径2
5μｍに絞られ、エピタキシャルウェーハ11Aのエピタキ
シャル膜11aの表面（面方位（111）又は（100））23か
ら入射される。面方位（110）のへき開面24側から、結
晶内部で発生する散乱光を観察した。本発明の効果を見
るため、同一ロットのGa Pエピタキシャルウェーハに対
し、上記条件でCu拡散を行ない、Cuを結晶欠陥にデコレ
ートしたウェーハと、Cu拡散によるデコレーションを行
なっていないウェーハとを製作し、それぞれについて光
散乱を観察した後、エッチング法によりEPD分布を調べ
た。その結果前者のCuデコレーションを行なったウェー
ハのエピタキシャル膜には、欠陥に対応した光散乱体が
見られたが後者の未処理ウェーハのエピタキシャル膜で
は、エッチング法により欠陥の存在が認められたのにか
かわらず光散乱体は何も見られなかった。即ちCuを欠陥
にデコレートすることにより、光散乱法でエピタキシャ
ル膜中の欠陥部分を評価できるようになった。
タキシャルウェーハ11Aの拡大斜視図である。He−Neレ
ーザビーム３の波長はλ＝632.8nmで、Ga P結晶の光吸
収端波長約550nmよりも長い。レーザビーム３は、直径2
5μｍに絞られ、エピタキシャルウェーハ11Aのエピタキ
シャル膜11aの表面（面方位（111）又は（100））23か
ら入射される。面方位（110）のへき開面24側から、結
晶内部で発生する散乱光を観察した。本発明の効果を見
るため、同一ロットのGa Pエピタキシャルウェーハに対
し、上記条件でCu拡散を行ない、Cuを結晶欠陥にデコレ
ートしたウェーハと、Cu拡散によるデコレーションを行
なっていないウェーハとを製作し、それぞれについて光
散乱を観察した後、エッチング法によりEPD分布を調べ
た。その結果前者のCuデコレーションを行なったウェー
ハのエピタキシャル膜には、欠陥に対応した光散乱体が
見られたが後者の未処理ウェーハのエピタキシャル膜で
は、エッチング法により欠陥の存在が認められたのにか
かわらず光散乱体は何も見られなかった。即ちCuを欠陥
にデコレートすることにより、光散乱法でエピタキシャ
ル膜中の欠陥部分を評価できるようになった。
次にＮ型Ga Pエピタキシャル膜にCuを拡散する拡散温度
として、900℃以外に800℃、1000℃についても行なった
が、同様にエピタキシャル膜中の欠陥が光散乱体として
観察できることがわかった。
として、900℃以外に800℃、1000℃についても行なった
が、同様にエピタキシャル膜中の欠陥が光散乱体として
観察できることがわかった。
又本実施例では、不純物拡散の熱処理を開管法で行なっ
たが、閉管法でも良い。要するに、拡散不純物が酸化せ
ず、又エピタキシャル膜の著しい熱分解が起こらなけれ
ば良い。更には熱分解を奉仕するため蒸気圧の高い成分
の雰囲気ガス中で熱処理してもかまわない。
たが、閉管法でも良い。要するに、拡散不純物が酸化せ
ず、又エピタキシャル膜の著しい熱分解が起こらなけれ
ば良い。更には熱分解を奉仕するため蒸気圧の高い成分
の雰囲気ガス中で熱処理してもかまわない。
又本実施例では、Ga Pエピタキシャル膜に不純物として
Cuを拡散させた場合について説明したが、エピタキシャ
ル膜としては、Ga P以外のGaAs,GaAsP,GaAlAs及びInP等
から成るエピタキシャル膜についても、試行の結果、同
様に適用できることが確認された。
Cuを拡散させた場合について説明したが、エピタキシャ
ル膜としては、Ga P以外のGaAs,GaAsP,GaAlAs及びInP等
から成るエピタキシャル膜についても、試行の結果、同
様に適用できることが確認された。
更に拡散不純物はCuに限定されず、測定するエピタキシ
ャル膜の厚さ、不純物の導電型等を考慮し、最適なもの
を種々選択して使用することができる。例えばＮ型エピ
タキシャル膜にはCu,Cr,Cd,及びMg等、又Ｐ型エピタキ
シャル膜には、S,Se,Te,Sn等が欠陥をデコレートする不
純物として使用することが可能である。
ャル膜の厚さ、不純物の導電型等を考慮し、最適なもの
を種々選択して使用することができる。例えばＮ型エピ
タキシャル膜にはCu,Cr,Cd,及びMg等、又Ｐ型エピタキ
シャル膜には、S,Se,Te,Sn等が欠陥をデコレートする不
純物として使用することが可能である。
又Ｐ・Ｎ接合を有するエピタキシャル膜の結晶欠陥を評
価する場合は、それぞれＮ型、Ｐ型不純物を拡散すれば
よい。例えば第５図に示すように、Ga P基板11上にLPE
法によりＮ型エピタキシャル膜11b及びＰ型エピタキシ
ャル膜11cがこの順に積層されたエピタキシャルウェー
ハでは、まずCuを拡散して、Ｎ型エピタキシャル11bの
結晶欠陥にCuをデコレートさせる。次にTeを比較的浅く
拡散し、Ｐ型エピタキシャル膜11cの結晶欠陥のみにTe
をデコレートする。更には、拡散係数が適当に異なる場
合には、同時に二重拡散させることもできる。
価する場合は、それぞれＮ型、Ｐ型不純物を拡散すれば
よい。例えば第５図に示すように、Ga P基板11上にLPE
法によりＮ型エピタキシャル膜11b及びＰ型エピタキシ
ャル膜11cがこの順に積層されたエピタキシャルウェー
ハでは、まずCuを拡散して、Ｎ型エピタキシャル11bの
結晶欠陥にCuをデコレートさせる。次にTeを比較的浅く
拡散し、Ｐ型エピタキシャル膜11cの結晶欠陥のみにTe
をデコレートする。更には、拡散係数が適当に異なる場
合には、同時に二重拡散させることもできる。
これまで不純物の拡散はエピタキシャル膜の表面から行
なってきたが、場合によっては基板側から拡散しても差
支えないことは勿論である。
なってきたが、場合によっては基板側から拡散しても差
支えないことは勿論である。
又不純物の拡散は、熱拡散だけでなく、電界拡散を適宜
組み合わせて、本発明の効果を得ることができる。即ち
熱拡散のみの場合に比し、電界拡散を組み合わせると、
より低温でのデコレーション或いは拡散プロファイルの
コントロールにより選択的なデコレーションが可能とな
り、熱分解しやすいエピタキシャル膜や、多層構造のエ
ピタキシャル膜等、熱拡散だけではデコレーションを行
なうことが困難な材料に対しても本発明は適用でき、得
られる効果は大である。
組み合わせて、本発明の効果を得ることができる。即ち
熱拡散のみの場合に比し、電界拡散を組み合わせると、
より低温でのデコレーション或いは拡散プロファイルの
コントロールにより選択的なデコレーションが可能とな
り、熱分解しやすいエピタキシャル膜や、多層構造のエ
ピタキシャル膜等、熱拡散だけではデコレーションを行
なうことが困難な材料に対しても本発明は適用でき、得
られる効果は大である。
又従来技術では、エピタキシャル膜の欠陥測定に光散乱
法が適用できず、エッチング→研磨→エッチング→研磨
を繰り返し、エピタキシャル膜を少しずつ除去しながら
エッチピットを観察しなければ、欠陥のつながりを観察
することができなかった。しかし本発明の方法により、
エピタキシャル膜の結晶欠陥にも光散乱を生じさせるこ
とができるようになった。従ってレーザ光の入射位置を
変えることで、任意の断面の欠陥分布が観察できるの
で、エピタキシャル膜から基板への欠陥のつながり等の
観察に適用できる。
法が適用できず、エッチング→研磨→エッチング→研磨
を繰り返し、エピタキシャル膜を少しずつ除去しながら
エッチピットを観察しなければ、欠陥のつながりを観察
することができなかった。しかし本発明の方法により、
エピタキシャル膜の結晶欠陥にも光散乱を生じさせるこ
とができるようになった。従ってレーザ光の入射位置を
変えることで、任意の断面の欠陥分布が観察できるの
で、エピタキシャル膜から基板への欠陥のつながり等の
観察に適用できる。
第６図（ａ）は、本発明の方法により基板とエピタキシ
ャル膜との欠陥のつながりを求めたLPE−Ga Pトモグラ
フ断面像の一例を示すものである。符号A,B,C,Dで示す
欠陥は、同図（ｂ）で示す符号A,B,C,Dとそれぞれ対応
する。同図（ｂ）において、Ga Pエピタキシャルウェー
ハ61はLEC法で育成されたGa P基板61にLPE法によりＮ型
エピタキシャル膜61a、Ｐ型エピタキシャル膜61bを積層
したもので、Ｐ型エピタキシャル膜61bにCuを蒸着して
熱処理（900℃、８時間、N2ガス中）し、ウェーハ内へC
uを拡散させた。これを平面及び断面のトモグラフ像で
観察した。第６図（ｂ）は、その観察結果から求めた欠
陥形態を示すもので、その形態は４つに分類できる。直
線Ａで示す欠陥の形態は、基板転位がエピタキシャル膜
へ伝播したもので、基板転位の約1/4を占める。直線Ｃ
で示す欠陥形態は、エピタキシャル膜61aで新たに発生
したもので、エピタキシャル膜約1aの転位の約1/2を占
める。なおトモグラフ像で結晶欠陥を観察した後、アン
グルラップしてEPD分布を測定し、前記トモグラフ像と
比較したが、良く対応した結果が得られた。
ャル膜との欠陥のつながりを求めたLPE−Ga Pトモグラ
フ断面像の一例を示すものである。符号A,B,C,Dで示す
欠陥は、同図（ｂ）で示す符号A,B,C,Dとそれぞれ対応
する。同図（ｂ）において、Ga Pエピタキシャルウェー
ハ61はLEC法で育成されたGa P基板61にLPE法によりＮ型
エピタキシャル膜61a、Ｐ型エピタキシャル膜61bを積層
したもので、Ｐ型エピタキシャル膜61bにCuを蒸着して
熱処理（900℃、８時間、N2ガス中）し、ウェーハ内へC
uを拡散させた。これを平面及び断面のトモグラフ像で
観察した。第６図（ｂ）は、その観察結果から求めた欠
陥形態を示すもので、その形態は４つに分類できる。直
線Ａで示す欠陥の形態は、基板転位がエピタキシャル膜
へ伝播したもので、基板転位の約1/4を占める。直線Ｃ
で示す欠陥形態は、エピタキシャル膜61aで新たに発生
したもので、エピタキシャル膜約1aの転位の約1/2を占
める。なおトモグラフ像で結晶欠陥を観察した後、アン
グルラップしてEPD分布を測定し、前記トモグラフ像と
比較したが、良く対応した結果が得られた。
［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明の化合物半導体エピ
タキシャル膜の評価方法は次の効果を有する。
タキシャル膜の評価方法は次の効果を有する。
（１）本発明ではエッチング法の代わりに光散乱法を利
用するので、従来のエッチング法の問題点、例えばエッ
チング液中の有害物質の処理等の非生産的作業及び公害
発生の危険性等は解消され、コスト軽減化に寄与すると
ころ大である。
用するので、従来のエッチング法の問題点、例えばエッ
チング液中の有害物質の処理等の非生産的作業及び公害
発生の危険性等は解消され、コスト軽減化に寄与すると
ころ大である。
（２）本発明の評価方法により、従来の光散乱法を用い
た評価方法の欠点は解決され、該法によりエピタキシャ
ル膜中の結晶欠陥の観察ができるようになった。更に例
えば従来の光散乱トモグラフィー装置に何ら改造を加え
ることなくそのまま使用できる等、その観察手段は容易
で簡単である。
た評価方法の欠点は解決され、該法によりエピタキシャ
ル膜中の結晶欠陥の観察ができるようになった。更に例
えば従来の光散乱トモグラフィー装置に何ら改造を加え
ることなくそのまま使用できる等、その観察手段は容易
で簡単である。
（３）本発明の評価方法により、基板ウェーハからエピ
タキシャル膜に至る欠陥の伝播状態を簡単に観察できる
ようになり、基板とエピタキシャル膜との相互の結晶欠
陥の相関関係を容易に解明できるようになった。これに
よりエピタキシャル膜の成長条件を改善し、化合物半導
体エピタキシャルウェーハの高品質化に寄与するところ
大である。
タキシャル膜に至る欠陥の伝播状態を簡単に観察できる
ようになり、基板とエピタキシャル膜との相互の結晶欠
陥の相関関係を容易に解明できるようになった。これに
よりエピタキシャル膜の成長条件を改善し、化合物半導
体エピタキシャルウェーハの高品質化に寄与するところ
大である。
第１図は本発明の実施例におけるGa Pエピタキシャルウ
ェーハの断面図、第２図は本発明の実施例で使用した拡
散炉の模式的断面図、第３図は本発明の不純物デコレー
ション熱拡散工程における拡散炉の温度プログラムの一
例を示す図、第４図（ａ）は本発明の実施例で使用する
光散乱像観察装置の模式的斜視図、第４図（ｂ）は試料
台に載置された状態の被測定エピタキシャルウェーハの
斜視図、第５図はPN接合のエピタキシャル膜の不純物デ
コレーション工程を説明する断面図、第６図（ａ）は図
面に代わる結晶構造を示す写真であって、光散乱法によ
って得られたGa Pエピタキシャルウエーハの欠陥を示す
トモグラフ断面像、第６図（ｂ）は欠陥の形態分類を示
す図、第７図（ａ）はGa Pエピタキシャルウェーハの断
面図、第７図（ｂ）及び（ｃ）は従来の方法で同図
（ａ）に示す基板及びエピタキシャル膜にそれぞれレー
ザビームを入射した時の断面図である。1 ，11…化合物半導体エピタキシャルウェーハ、1,11…
化合物半導体基板、1a,11a,11b,11c…化合物半導体エピ
タキシャル膜、３…結晶欠陥（転位）、４…レーザビー
ム。
ェーハの断面図、第２図は本発明の実施例で使用した拡
散炉の模式的断面図、第３図は本発明の不純物デコレー
ション熱拡散工程における拡散炉の温度プログラムの一
例を示す図、第４図（ａ）は本発明の実施例で使用する
光散乱像観察装置の模式的斜視図、第４図（ｂ）は試料
台に載置された状態の被測定エピタキシャルウェーハの
斜視図、第５図はPN接合のエピタキシャル膜の不純物デ
コレーション工程を説明する断面図、第６図（ａ）は図
面に代わる結晶構造を示す写真であって、光散乱法によ
って得られたGa Pエピタキシャルウエーハの欠陥を示す
トモグラフ断面像、第６図（ｂ）は欠陥の形態分類を示
す図、第７図（ａ）はGa Pエピタキシャルウェーハの断
面図、第７図（ｂ）及び（ｃ）は従来の方法で同図
（ａ）に示す基板及びエピタキシャル膜にそれぞれレー
ザビームを入射した時の断面図である。1 ，11…化合物半導体エピタキシャルウェーハ、1,11…
化合物半導体基板、1a,11a,11b,11c…化合物半導体エピ
タキシャル膜、３…結晶欠陥（転位）、４…レーザビー
ム。
Claims (1)
- 【請求項１】化合物半導体基板上に形成された一導電型
化合物半導体エピタキシャル膜に、反対導電型不純物を
拡散して、前記エピタキシャル膜の結晶欠陥に前記不純
物をデコレートさせた後、光散乱法により前記エピタキ
シャル膜の欠陥分布を測定することを特徴とする化合物
半導体エピタキシャル膜の評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6054689A JPH0732184B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 化合物半導体エピタキシャル膜の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6054689A JPH0732184B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 化合物半導体エピタキシャル膜の評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02239642A JPH02239642A (ja) | 1990-09-21 |
| JPH0732184B2 true JPH0732184B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=13145396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6054689A Expired - Fee Related JPH0732184B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 化合物半導体エピタキシャル膜の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732184B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2680482B2 (ja) * | 1990-06-25 | 1997-11-19 | 株式会社東芝 | 半導体基板、半導体基板と半導体装置の製造方法、並びに半導体基板の検査・評価方法 |
| JP3653622B2 (ja) * | 1997-05-27 | 2005-06-02 | 株式会社日鉱マテリアルズ | ＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ超格子構造層を含む化合物半導体エピタキシャルウェハの評価方法 |
| JP2001053005A (ja) * | 1999-08-06 | 2001-02-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体エピタキシャルウェハおよびその製造方法 |
| DE10257423A1 (de) * | 2002-12-09 | 2004-06-24 | Europäisches Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) | Mikroskop |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP6054689A patent/JPH0732184B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02239642A (ja) | 1990-09-21 |
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|---|---|---|---|
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