JPS63207119A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
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- JPS63207119A JPS63207119A JP3916987A JP3916987A JPS63207119A JP S63207119 A JPS63207119 A JP S63207119A JP 3916987 A JP3916987 A JP 3916987A JP 3916987 A JP3916987 A JP 3916987A JP S63207119 A JPS63207119 A JP S63207119A
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- Pending
Links
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 38
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- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 claims description 9
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は（ｉｏｏ）面±０．５°のＩｎＰ基板上に結
晶性の優れたエピタキシャル層を成長させる方法に関す
る。
晶性の優れたエピタキシャル層を成長させる方法に関す
る。
（従来の技術）
塩化物輸送法気相成長においては従来基板として（１０
０）面から、２°〜５°ＩＩＪｒめに研磨した面を使用
するのが一般的であった。その理由としては、（Ｚｏｏ
）面±０．５°の基板面上に成長した場合、ゆるやかな
丘状突起が数多く出現し、デバイス作製時の工程、例え
ば、マスクを用いるフォトレジストの露光あるいはウェ
ハー内のエピタキシャル膜厚の高均一性を要求するデバ
イス作製上の加工工程において大きな障害となシ、最終
的にはウェハー一枚当シの有効面積利用率を悪化させる
原因となっている。この問題を解決するために上述した
ように（１００）面から（１１０＞方向あるいは＜ｏｉ
ｔ＞方向に２°〜５°傾けた結晶基板面を用いている。
０）面から、２°〜５°ＩＩＪｒめに研磨した面を使用
するのが一般的であった。その理由としては、（Ｚｏｏ
）面±０．５°の基板面上に成長した場合、ゆるやかな
丘状突起が数多く出現し、デバイス作製時の工程、例え
ば、マスクを用いるフォトレジストの露光あるいはウェ
ハー内のエピタキシャル膜厚の高均一性を要求するデバ
イス作製上の加工工程において大きな障害となシ、最終
的にはウェハー一枚当シの有効面積利用率を悪化させる
原因となっている。この問題を解決するために上述した
ように（１００）面から（１１０＞方向あるいは＜ｏｉ
ｔ＞方向に２°〜５°傾けた結晶基板面を用いている。
そのため最適条件下では、２インチ直径の基板面上でキ
ャリア濃度・膜厚ともに２％以内に抑えられる高均一性
を実現してプレーナ型の電界効果トランジスタ、半導体
レーザ、受光素子等で実用化されている。しかし、複雑
なデバイス構造、例えば半導体レーザなどに於いて、活
性層の電流狭窄のためメサ型にエツチングして活性層の
幅を制御する工程、あるいは複数の素子を１つの基板に
集積するための加工工程などを含むものについては、ウ
ェットエツチング、反応性気相エツチングの工程におい
て、（１００）面が現われやすく、このために、基板面
のオフ方向に非対称になるという問題がある。
ャリア濃度・膜厚ともに２％以内に抑えられる高均一性
を実現してプレーナ型の電界効果トランジスタ、半導体
レーザ、受光素子等で実用化されている。しかし、複雑
なデバイス構造、例えば半導体レーザなどに於いて、活
性層の電流狭窄のためメサ型にエツチングして活性層の
幅を制御する工程、あるいは複数の素子を１つの基板に
集積するための加工工程などを含むものについては、ウ
ェットエツチング、反応性気相エツチングの工程におい
て、（１００）面が現われやすく、このために、基板面
のオフ方向に非対称になるという問題がある。
（発明が解決しようとする問題点）
上述した如〈従来の気相成長方法はエツチング工程にお
いて（ｉｏｏ）面が現われやすく、基板面のオフ方向に
非対称になるという問題があった。
いて（ｉｏｏ）面が現われやすく、基板面のオフ方向に
非対称になるという問題があった。
本発明は、上述した従来方法の欠点を改良したもので、
（１００）面ＩｎＰ基板上に結晶性の優れたエピタキシ
ャル層を堆積する方法を提供することを目的とする。
（１００）面ＩｎＰ基板上に結晶性の優れたエピタキシ
ャル層を堆積する方法を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明は（１００）面ＩｎＰ基板上にエピタキシャル成
長させる前に、成長温度よシ高温で、基板をＰＨ，中で
熱処理し、その上に成長させるエピタキシャル層の結晶
性を良好に保つようにした気相成長方法である。
長させる前に、成長温度よシ高温で、基板をＰＨ，中で
熱処理し、その上に成長させるエピタキシャル層の結晶
性を良好に保つようにした気相成長方法である。
（作用）
（１００）±０，５°ＩｎＰ基板の表面には、数原子層
以下の凹凸がテラス状に数ミクロンサイズで存在してお
シ、この（１００）面上に成長させると、特に基板面に
非常に敏感な塩化物輸送法気相成長の場合、散在するス
テップから成長をはじめるために、島状成長の重ね合わ
せのような様相を呈することになシ、島と島の境目から
転位が発生し、良好なエピタキシャル層を成長すること
が困難であることを発見した。更に鏡面成長を行なうた
めには、横方向の成長（吸着及び移動、結晶として結合
）と、縦方向の成長がバランスを保つような原子オーダ
ーの微細なステップの供給が必要であり、このステップ
密度はＩｎＰ基板をＰＨ，中で７５０℃以上で熱処理す
ることによシ、得られることを、見出した。（１００）
±０．５６ＩｎＰ基板上に良好な結晶を得るためには、
少なくとも６８０℃以上でなければならないが、本発明
を用いれば、６５０℃以下の膜厚拳不純物制御の良好な
領域で品質の優れたエピタキシャル層を成長することが
できる。
以下の凹凸がテラス状に数ミクロンサイズで存在してお
シ、この（１００）面上に成長させると、特に基板面に
非常に敏感な塩化物輸送法気相成長の場合、散在するス
テップから成長をはじめるために、島状成長の重ね合わ
せのような様相を呈することになシ、島と島の境目から
転位が発生し、良好なエピタキシャル層を成長すること
が困難であることを発見した。更に鏡面成長を行なうた
めには、横方向の成長（吸着及び移動、結晶として結合
）と、縦方向の成長がバランスを保つような原子オーダ
ーの微細なステップの供給が必要であり、このステップ
密度はＩｎＰ基板をＰＨ，中で７５０℃以上で熱処理す
ることによシ、得られることを、見出した。（１００）
±０．５６ＩｎＰ基板上に良好な結晶を得るためには、
少なくとも６８０℃以上でなければならないが、本発明
を用いれば、６５０℃以下の膜厚拳不純物制御の良好な
領域で品質の優れたエピタキシャル層を成長することが
できる。
（実施例）
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
一実施例として、塩化物輸送法血相成長の１つであるハ
イドライド法によシＩｎＰをＩｎＰ（１００）±０．５
°基板上に成長し九場合について第１図を使って述べる
。よく知られているハイドライド気相成長装置にＩｎＰ
基板（１００）±０．５’、 １を挿入し、１０％に
水素希釈したＰＨ，を１００ＣＣ／分流し、７５０℃で
２０分熱処理し、３のように基板を平坦化する。キャリ
アガスはＨｌで全流量を１．ｓｔ７分にする。その後、
成長温度６００℃でｉｎＰ ４を成長する。ＩｎＰの成
長条件は、Ｉｎメタルに流す、１０チに希釈したＨｃｔ
９ｏｃｃ／分、ＰＨ３９０ＣＣ趨であシ、 Ｉｎメタル
の温度は８００℃にする。ＩｎＰ／ＧａＩｎＡｓＰ系の
半導体レーザ用つエノ・−を作製するときは、バッファ
層ｎ −ＩｎＰ、 ＧａＩｎＡｓＰ活性層ｐ−ＩｎＰク
ラッド層、ｐ −ＧａＩｎＡｓＰ コンタクト層を基板
熱処理の後に成長すればよく、基板の熱処理を行なえば
、自由なデバイス構造を形成することができる。
イドライド法によシＩｎＰをＩｎＰ（１００）±０．５
°基板上に成長し九場合について第１図を使って述べる
。よく知られているハイドライド気相成長装置にＩｎＰ
基板（１００）±０．５’、 １を挿入し、１０％に
水素希釈したＰＨ，を１００ＣＣ／分流し、７５０℃で
２０分熱処理し、３のように基板を平坦化する。キャリ
アガスはＨｌで全流量を１．ｓｔ７分にする。その後、
成長温度６００℃でｉｎＰ ４を成長する。ＩｎＰの成
長条件は、Ｉｎメタルに流す、１０チに希釈したＨｃｔ
９ｏｃｃ／分、ＰＨ３９０ＣＣ趨であシ、 Ｉｎメタル
の温度は８００℃にする。ＩｎＰ／ＧａＩｎＡｓＰ系の
半導体レーザ用つエノ・−を作製するときは、バッファ
層ｎ −ＩｎＰ、 ＧａＩｎＡｓＰ活性層ｐ−ＩｎＰク
ラッド層、ｐ −ＧａＩｎＡｓＰ コンタクト層を基板
熱処理の後に成長すればよく、基板の熱処理を行なえば
、自由なデバイス構造を形成することができる。
基板の熱処理温度を変えたときのエピタキシャル層の結
晶品質を調べたものが第２図である。基板の熱処理をＰ
Ｈ，が１００ＣＣ／分流れている中で３０分行ない、そ
の後、６００℃でＩｎＰを成長し、その結晶性をツーバ
ーエッチャント（Ｈ，ＰＯ，：ＨＢｒ＝２：１）で３０
Ｓｅ４温でエツチングし、エッチビットの数を数えた
。基板自体のエッチピット（転位密度）は２Ｘ１０’〜
３Ｘ１０’ｍ の範囲にあるので７５０℃以上の熱処理
では基板自体と同程度の転位密度に抑えられている。一
方７５０℃よυ低温で熱処理したときのエピタキシャル
成長層の転位密度は急激に増加する。
晶品質を調べたものが第２図である。基板の熱処理をＰ
Ｈ，が１００ＣＣ／分流れている中で３０分行ない、そ
の後、６００℃でＩｎＰを成長し、その結晶性をツーバ
ーエッチャント（Ｈ，ＰＯ，：ＨＢｒ＝２：１）で３０
Ｓｅ４温でエツチングし、エッチビットの数を数えた
。基板自体のエッチピット（転位密度）は２Ｘ１０’〜
３Ｘ１０’ｍ の範囲にあるので７５０℃以上の熱処理
では基板自体と同程度の転位密度に抑えられている。一
方７５０℃よυ低温で熱処理したときのエピタキシャル
成長層の転位密度は急激に増加する。
又、７５０℃での熱処理時間をかえて、エピタキシャル
成長を６００℃で行なったときの転位密度を調べたもの
を第４図に示す。２０分以上の熱処理で良好な結晶を得
ることができる。もし６５０℃以下で結晶成長する場合
、あらかじめ、基板の熱処理を行なわないと、第３図の
ように、１のステップサイズの大きく、シかもステップ
がまばらな状態でエピタキシャル層２が成長すると、そ
れぞれのステップ上に成長した結晶の境目から転位が発
生し、表面も凹凸が強調されたモホロジーになってしま
う。
成長を６００℃で行なったときの転位密度を調べたもの
を第４図に示す。２０分以上の熱処理で良好な結晶を得
ることができる。もし６５０℃以下で結晶成長する場合
、あらかじめ、基板の熱処理を行なわないと、第３図の
ように、１のステップサイズの大きく、シかもステップ
がまばらな状態でエピタキシャル層２が成長すると、そ
れぞれのステップ上に成長した結晶の境目から転位が発
生し、表面も凹凸が強調されたモホロジーになってしま
う。
なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。前記実施例ではＩｎＰ／ＧａＩｎＡｓＰのエピタキシ
ャル成長に適用したが、ＩｎＰ基板を用いる限シ、例え
ば、ＩｎＰの上に組成の除々にかわるＩｎＡｓ Ｐ
を堆積したりする場合にも有効であＸ ｔ−Ｘ る。又、ハイドライド気相成長法とは別の塩化物輸送法
であるクロライド気相成長法にも適用できる。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種種変形して実施する
ことができる。
。前記実施例ではＩｎＰ／ＧａＩｎＡｓＰのエピタキシ
ャル成長に適用したが、ＩｎＰ基板を用いる限シ、例え
ば、ＩｎＰの上に組成の除々にかわるＩｎＡｓ Ｐ
を堆積したりする場合にも有効であＸ ｔ−Ｘ る。又、ハイドライド気相成長法とは別の塩化物輸送法
であるクロライド気相成長法にも適用できる。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種種変形して実施する
ことができる。
本発明によれば、基板を７５０℃以上で熱処理して、第
１図のように基板面に平坦な成長を行なわせるためのス
テップを供給すれば、その後任意の組み合わせをもつエ
ピタキシャル成長を実現でき、良好な結晶品質を得るこ
とができる。
１図のように基板面に平坦な成長を行なわせるためのス
テップを供給すれば、その後任意の組み合わせをもつエ
ピタキシャル成長を実現でき、良好な結晶品質を得るこ
とができる。
第１図〜第４図は本発明を説明するための図である。
１・・・大きいステップを有する（１００）±０．５゜
ＩｎＰ基板、 ２・・・エピタキシャル成長層、 ３・・・ＰＨ，中で熱処理して微粗なステップを導入し
た（１００）±０．５°ＩｎＰ基板、４・・・エピタキ
シャル成長層。
ＩｎＰ基板、 ２・・・エピタキシャル成長層、 ３・・・ＰＨ，中で熱処理して微粗なステップを導入し
た（１００）±０．５°ＩｎＰ基板、４・・・エピタキ
シャル成長層。
Claims (1)
- （１００）面±０．５°のＩｎＰ基板上に６５０℃以下
で塩化物輸送法による気相成長をさせる方法に於いて、
気相成長させる前に、基板をフォスフィン（ＰＨ＿３）
中で７５０℃以上の温度で熱処理した後に、当該成長温
度で成長することを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3916987A JPS63207119A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3916987A JPS63207119A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63207119A true JPS63207119A (ja) | 1988-08-26 |
Family
ID=12545614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3916987A Pending JPS63207119A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63207119A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6415914A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Nec Corp | Crystal growth method |
| US6036769A (en) * | 1994-06-29 | 2000-03-14 | British Telecommunications Public Limited Company | Preparation of semiconductor substrates |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP3916987A patent/JPS63207119A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6415914A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Nec Corp | Crystal growth method |
| US6036769A (en) * | 1994-06-29 | 2000-03-14 | British Telecommunications Public Limited Company | Preparation of semiconductor substrates |
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