JPS63222416A - エピタキシヤル結晶製造方法 - Google Patents
エピタキシヤル結晶製造方法Info
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- JPS63222416A JPS63222416A JP5515487A JP5515487A JPS63222416A JP S63222416 A JPS63222416 A JP S63222416A JP 5515487 A JP5515487 A JP 5515487A JP 5515487 A JP5515487 A JP 5515487A JP S63222416 A JPS63222416 A JP S63222416A
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Landscapes
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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】
〔概要〕
本発明は、エピタキシャル結晶製造方法に於いて、エピ
タキシャル結晶を成長させるに先立ち、基板結晶を酸素
プラズマに曝して表面から炭素系汚染物質を除去すると
共にプラズマ酸化膜で覆い、そのプラズマ酸化膜はエピ
タキシャル結晶の成長直前に除去するようにしたことに
依り、エピタキシャル結晶/基板結晶の界面に炭素系汚
染物質が取り込まれるのを防止できるようにしたもので
ある。
タキシャル結晶を成長させるに先立ち、基板結晶を酸素
プラズマに曝して表面から炭素系汚染物質を除去すると
共にプラズマ酸化膜で覆い、そのプラズマ酸化膜はエピ
タキシャル結晶の成長直前に除去するようにしたことに
依り、エピタキシャル結晶/基板結晶の界面に炭素系汚
染物質が取り込まれるのを防止できるようにしたもので
ある。
本発明は、例えばm−v族化合物半導体などのエピタキ
シャル結晶を製造するのに好適な方法に関する。
シャル結晶を製造するのに好適な方法に関する。
一般に、化合物半導体のエピタキシャル結晶を製造する
際、分子線エピタキシャル成長(molecular
beam epitaxy:MBE)法や有機金属
化学気相堆積(metalorganic chem
ical vapor depos i t i
on :MOCVD)法などのいずれを採用するにして
も、外部で基板結晶の表面を硫酸リンスなどでクリーニ
ングしてから成長装置内にセットし、エピタキシャル結
晶を成長させることが行われている。
際、分子線エピタキシャル成長(molecular
beam epitaxy:MBE)法や有機金属
化学気相堆積(metalorganic chem
ical vapor depos i t i
on :MOCVD)法などのいずれを採用するにして
も、外部で基板結晶の表面を硫酸リンスなどでクリーニ
ングしてから成長装置内にセットし、エピタキシャル結
晶を成長させることが行われている。
このようにすると、良質のエピタキシャル結晶を製造で
きるとされている。
きるとされている。
ところが、MBE法について既に報告されていることで
あるが、前記のような前処理をしても、エピタキシャル
結晶/基板結晶の界面には、炭素系汚染物質が高濃度に
取り込まれ、それが電気的不安定性を与える原因となっ
ている(要すれば、rJ、5aito etal、’
Effectof Etching on Ga
As 5ubstrate in Mo1e
cular Beam Epitaxy、”
Japan、J、App 1.Phys、、 vo
1.25.No、8゜August、1986.
pp、1216−1220J参照)。
あるが、前記のような前処理をしても、エピタキシャル
結晶/基板結晶の界面には、炭素系汚染物質が高濃度に
取り込まれ、それが電気的不安定性を与える原因となっ
ている(要すれば、rJ、5aito etal、’
Effectof Etching on Ga
As 5ubstrate in Mo1e
cular Beam Epitaxy、”
Japan、J、App 1.Phys、、 vo
1.25.No、8゜August、1986.
pp、1216−1220J参照)。
斯かる炭素系汚染物質を除去するには、エピタキシャル
結晶の成長温度よりも高い温度で基板結晶の表面を熱的
にエツチングすると良いとされている(要すれば、前記
文献斧照)。
結晶の成長温度よりも高い温度で基板結晶の表面を熱的
にエツチングすると良いとされている(要すれば、前記
文献斧照)。
然しなから、前記説明した熱的なエツチングを実施する
と、次のような問題が起こる。
と、次のような問題が起こる。
(1) エピタキシャル結晶の成長温度よりも高い温
度でエツチングを行う為、基板結晶表面にピットなどの
欠陥が発生する。
度でエツチングを行う為、基板結晶表面にピットなどの
欠陥が発生する。
(2)炭素の蒸気圧はGaAsなどm−v族化合物半導
体よりも低く、前記熱的エツチングを行っても完全には
除去されない。因みに、炭素の蒸気圧は3000(”C
)で約1 〔気圧〕であり、また、Asは400(”C
)でI C気圧〕、Gaは1400(”C)で1〔気圧
〕である。
体よりも低く、前記熱的エツチングを行っても完全には
除去されない。因みに、炭素の蒸気圧は3000(”C
)で約1 〔気圧〕であり、また、Asは400(”C
)でI C気圧〕、Gaは1400(”C)で1〔気圧
〕である。
(3)例えば、選択成長を行う場合のように、既に結晶
として成長されたものを基板として用いる場合、エピタ
キシャル結晶の成長温度よりも高温にすることで、下地
である基板結晶にダメージを与え、デバイス製造への適
用を不可能にする。
として成長されたものを基板として用いる場合、エピタ
キシャル結晶の成長温度よりも高温にすることで、下地
である基板結晶にダメージを与え、デバイス製造への適
用を不可能にする。
本発明は、極めて簡単な工程を付加するのみで高品質の
エピタキシャル結晶/基板結晶界面及び良好な表面モホ
ロジーを有するエピタキシャル結晶を製造できる技術を
提供しようとする。
エピタキシャル結晶/基板結晶界面及び良好な表面モホ
ロジーを有するエピタキシャル結晶を製造できる技術を
提供しようとする。
前記説明したように基板結晶表面に付着された炭素は除
去することが困難である。然しながら、CO或いはCO
2などにして気化すれば容易に除去することが可能にな
る。
去することが困難である。然しながら、CO或いはCO
2などにして気化すれば容易に除去することが可能にな
る。
そのようにするには、基板結晶を酸素プラズマに曝すと
良く、しかも、その場合には炭素の除去が行われると同
時に表面には酸化膜が成長される。
良く、しかも、その場合には炭素の除去が行われると同
時に表面には酸化膜が成長される。
この酸化膜は、エピタキシャル結晶を成長するまでの間
、基板結晶表面が再び汚染されるのを防止する役割を果
たすことができる。そして、GaAsなどのプラズマ酸
化膜に於ける蒸気圧はQaAsよりも高いので、エピタ
キシャル結晶の成長温度、即ち、約500〜Too(”
C)程度に於いて完全に蒸発させることが可能であり、
従って、エピタキシャル結晶を成長させる際、良好な界
面を得るのに好適な基板結晶表面を露出させることは極
めて容易であり、また、この場合に適用する技術として
は、MBE法或いはMOCVD法など通常の方法で良い
。
、基板結晶表面が再び汚染されるのを防止する役割を果
たすことができる。そして、GaAsなどのプラズマ酸
化膜に於ける蒸気圧はQaAsよりも高いので、エピタ
キシャル結晶の成長温度、即ち、約500〜Too(”
C)程度に於いて完全に蒸発させることが可能であり、
従って、エピタキシャル結晶を成長させる際、良好な界
面を得るのに好適な基板結晶表面を露出させることは極
めて容易であり、また、この場合に適用する技術として
は、MBE法或いはMOCVD法など通常の方法で良い
。
そこで、本発明に依るエピタキシャル結晶製造方法に於
いては、基板結晶を酸素プラズマに曝して炭素系汚染物
質の除去を行うと共に表面をプラズマ酸化膜で覆う工程
と、次いで、前記基板結晶を成長室内にセットして前記
プラズマ酸化膜を蒸発させてからエピタキシャル結晶を
成長させる工程とが含まれている。
いては、基板結晶を酸素プラズマに曝して炭素系汚染物
質の除去を行うと共に表面をプラズマ酸化膜で覆う工程
と、次いで、前記基板結晶を成長室内にセットして前記
プラズマ酸化膜を蒸発させてからエピタキシャル結晶を
成長させる工程とが含まれている。
前記手段を採ることに依り、エピタキシャル結晶/基板
結晶の界面に取り込まれる炭素系汚染物質は激減するの
で良質の界面が得られ、また、プラズマ酸化膜の形成並
びに除去は低温で実施されるので基板結晶がダメージを
受けることは皆無である。
結晶の界面に取り込まれる炭素系汚染物質は激減するの
で良質の界面が得られ、また、プラズマ酸化膜の形成並
びに除去は低温で実施されるので基板結晶がダメージを
受けることは皆無である。
本発明一実施例として、MBE法を適用することに依り
、n型GaAs基板上にn型GaAs結晶層を成長させ
る場合について説明する。
、n型GaAs基板上にn型GaAs結晶層を成長させ
る場合について説明する。
(1) n型Qa71.s基板を硫酸系のエッチャン
トで例えば200〜300 C人〕程度エツチングして
表面を概略的にクリーニングする。
トで例えば200〜300 C人〕程度エツチングして
表面を概略的にクリーニングする。
(2)通常の容量結合型CVD装置に前記n型GaAs
基板を装着してから酸素プラズマを発生させる。
基板を装着してから酸素プラズマを発生させる。
この場合、酸素分圧は0.05 (Torr)、入力電
力は150(W)、発振周波数は13゜56(MHz)
とした。
力は150(W)、発振周波数は13゜56(MHz)
とした。
(3)酸化時間を1 〔分〕間として、n型GaAs基
板を酸素プラズマに曝すことに依り、厚さ約300〔人
〕のGaAs酸化膜を形成する。
板を酸素プラズマに曝すことに依り、厚さ約300〔人
〕のGaAs酸化膜を形成する。
このときの基板表面温度は100(’c)以下であり、
このような低温で成膜できることが極めて重要である。
このような低温で成膜できることが極めて重要である。
ここで形成したGaAs酸化膜は、オージェ(Auge
r)電子分光法を適用することに依り、主成分がG a
203及びA S 205であることを確認した。尚
、このGaAs酸化膜を形成した際、炭素の汚染物質も
除去され、オージェ電子分光法の感度限界(約10+4
(am−”) )を下回ることが確認された。
r)電子分光法を適用することに依り、主成分がG a
203及びA S 205であることを確認した。尚
、このGaAs酸化膜を形成した際、炭素の汚染物質も
除去され、オージェ電子分光法の感度限界(約10+4
(am−”) )を下回ることが確認された。
第1図は前記のようにプラズマ酸化処理を施した場合に
於けるGaAs表面のオージェ・スペクトルであり、炭
素は殆ど検出されていないことが看取されよう。尚、同
図に於ける0(酸素)はプラズマ酸化で形成されたGa
As酸化膜中の酸素の存在を示している。
於けるGaAs表面のオージェ・スペクトルであり、炭
素は殆ど検出されていないことが看取されよう。尚、同
図に於ける0(酸素)はプラズマ酸化で形成されたGa
As酸化膜中の酸素の存在を示している。
第2図はプラズマ酸化処理を施していない場合に於ける
GaAs表面のオージェ・スペクトルを参考として掲示
したものであり、この場合は、顕著に炭素が検出されて
いる。
GaAs表面のオージェ・スペクトルを参考として掲示
したものであり、この場合は、顕著に炭素が検出されて
いる。
(4)前記のようにしてGaAs酸化膜を形成したn型
GaAs基板をMBE成長装置に装着し、n型GaAs
結晶の成長温度、例えば約600(’C)程度に昇温す
る。
GaAs基板をMBE成長装置に装着し、n型GaAs
結晶の成長温度、例えば約600(’C)程度に昇温す
る。
この昇温過程に於いて、反射型高エネルギ電子回折法(
reflective highenergy
electron diffract ion:R
HEED)に依るパターンは、前記プラズマ酸化で形成
したGaAs酸化膜がアモルファスであることを示すハ
ロー(hala)パターンから清浄なGaAs表面であ
ることを示すストリーク(streak)パターンへと
変化することが確認された。
reflective highenergy
electron diffract ion:R
HEED)に依るパターンは、前記プラズマ酸化で形成
したGaAs酸化膜がアモルファスであることを示すハ
ロー(hala)パターンから清浄なGaAs表面であ
ることを示すストリーク(streak)パターンへと
変化することが確認された。
これはGaAs酸化膜が600C℃)以下の温度で除去
されたことを意味している。
されたことを意味している。
(5) この清浄なGaAs表面に、Siドナー濃度
をI X 10” (em−”) 、厚さを1000
C人〕としたn型GaAs層をエピタキシャル成長させ
る。
をI X 10” (em−”) 、厚さを1000
C人〕としたn型GaAs層をエピタキシャル成長させ
る。
(6)蒸着法にて表面にAβショットキ電極を形成し、
また、同じく裏面にA u G e / A uオーミ
ック電極を形成する。
また、同じく裏面にA u G e / A uオーミ
ック電極を形成する。
前記のようにして作成した試料に於けるAβショットキ
電極がら空乏層を拡張させ、キャリヤ濃度の深さ方向の
分布を測定した。
電極がら空乏層を拡張させ、キャリヤ濃度の深さ方向の
分布を測定した。
第3図は前記測定結果を纏めた線図であり、従来の技術
に依るものと比較して示しである。
に依るものと比較して示しである。
図では、横軸に深さを、縦軸にキャリヤ濃度をそれぞれ
採っである。
採っである。
図に於いて、SBはn型GaAs基板、EPはエピタキ
シャル成長させたn型GaAs層、Aは本発明一実施例
に依る試料の特性線、Bは従来技術に依る試料の特性線
をそれぞれ示している。
シャル成長させたn型GaAs層、Aは本発明一実施例
に依る試料の特性線、Bは従来技術に依る試料の特性線
をそれぞれ示している。
図から判るように、プラズマ酸化膜で保護する方法を採
った場合には、エピタキシャル結晶/基板結晶の界面に
於ける炭素系汚染物質は完全に除去されている為、良好
な界面特性が得られているが、従来技術に依る場合には
、エピタキシャル結晶/基板結晶の界面近傍で電子空乏
層が観測されている。
った場合には、エピタキシャル結晶/基板結晶の界面に
於ける炭素系汚染物質は完全に除去されている為、良好
な界面特性が得られているが、従来技術に依る場合には
、エピタキシャル結晶/基板結晶の界面近傍で電子空乏
層が観測されている。
前記実施例に於いては、GaAsを対象としているが、
本発明は、それ以外の半導体に適用できることは云うま
でもなく、要は、プラズマ酸化膜の蒸発温度がエピタキ
シャル結晶の成長温度よりも低いことであり、この条件
を満たす半導体であれば問題ない。
本発明は、それ以外の半導体に適用できることは云うま
でもなく、要は、プラズマ酸化膜の蒸発温度がエピタキ
シャル結晶の成長温度よりも低いことであり、この条件
を満たす半導体であれば問題ない。
本発明に依るエピタキシャル結晶製造方法に於いては、
エピタキシャル結晶を成長させるに先立ち、基板結晶を
酸素プラズマに曝して表面から炭素系汚染物質を除去す
ると共にプラズマ酸化膜で覆い、そのプラズマ酸化膜は
エピタキシャル結晶の成長直前に除去するようにしてい
る。
エピタキシャル結晶を成長させるに先立ち、基板結晶を
酸素プラズマに曝して表面から炭素系汚染物質を除去す
ると共にプラズマ酸化膜で覆い、そのプラズマ酸化膜は
エピタキシャル結晶の成長直前に除去するようにしてい
る。
このような構成を採ることに依り、エピタキシャル結晶
/基板結晶の界面に取り込まれる炭素系汚染物質は激減
するので良質の界面が得られ、また、プラズマ酸化膜の
形成並びに除去は低温で実施されるので基板結晶がダメ
ージを受けることは皆無である。
/基板結晶の界面に取り込まれる炭素系汚染物質は激減
するので良質の界面が得られ、また、プラズマ酸化膜の
形成並びに除去は低温で実施されるので基板結晶がダメ
ージを受けることは皆無である。
第1図及び第2図はオージェ電子分光結果に関する線図
、第3図は本発明を実施した場合のエピタキシャル結晶
/基板結晶の界面に於けるキャリヤ濃度分布を従来技術
に依るものと比較して表した線図である。 図に於いて、SBはn型GaAs基板、EPはエピタキ
シャル成長させたn型GaAs層、Aは本発明一実施例
に依る試料の特性線、Bは従来技術に依る試料の特性線
をそれぞれ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − dN(E )/dE キャリヤ濃度分布を示す線図 第3図
、第3図は本発明を実施した場合のエピタキシャル結晶
/基板結晶の界面に於けるキャリヤ濃度分布を従来技術
に依るものと比較して表した線図である。 図に於いて、SBはn型GaAs基板、EPはエピタキ
シャル成長させたn型GaAs層、Aは本発明一実施例
に依る試料の特性線、Bは従来技術に依る試料の特性線
をそれぞれ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − dN(E )/dE キャリヤ濃度分布を示す線図 第3図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板結晶を酸素プラズマに曝して炭素系汚染物質の除去
を行うと共に表面をプラズマ酸化膜で覆う工程と、 次いで、前記基板結晶を成長室内にセットして前記プラ
ズマ酸化膜を蒸発させてからエピタキシャル結晶を成長
させる工程と が含まれてなることを特徴とするエピタキシャル結晶製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5515487A JPS63222416A (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | エピタキシヤル結晶製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5515487A JPS63222416A (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | エピタキシヤル結晶製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63222416A true JPS63222416A (ja) | 1988-09-16 |
Family
ID=12990831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5515487A Pending JPS63222416A (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | エピタキシヤル結晶製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63222416A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017069364A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1987
- 1987-03-12 JP JP5515487A patent/JPS63222416A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017069364A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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