JP2586626B2 - 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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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体のエピタキシャル成長方法に関する。
［従来の技術］ 半導体技術では基板の上にエピタキシャル成長する技
術が広く用いられる。例えばGaAsを基板とするAl1-XGaX
As/GaAsダブル・ヘテロ・レーザの製作や、その他GaAs
電界効果トランジスタ（以後、MESFETと称する）のソー
スとドレイン電極下の高電子濃度層の製作などに用いら
れることは良く知られている。
術が広く用いられる。例えばGaAsを基板とするAl1-XGaX
As/GaAsダブル・ヘテロ・レーザの製作や、その他GaAs
電界効果トランジスタ（以後、MESFETと称する）のソー
スとドレイン電極下の高電子濃度層の製作などに用いら
れることは良く知られている。
［発明が解決しようとする課題］ こうしたエピタキシャル成長の場合にしばしば問題と
なることに、基板結晶とエピタキシャル層の界面で、所
望のキャリア濃度とは異なる、いわゆる界面遷移層が発
生するということが挙げられる。例えば第１図に示すよ
うに、GaAs基板11の上にGaAs層12をエピタキシャル成長
した場合に、エピタキシャル成長層12の厚さ方向のキャ
リア分布は、従来技術によるならば、第２図中破線１で
示すようになる。すなわち、同図からわかるように、Ga
As基板11に近いところでキャリア濃度の著しい低下部21
が見られ、これが界面遷移層と言われている。この原因
は未だ十分に把握されていないが、基板中に存在する深
い準位を構成する不純物、化合物半導体では化学量論的
な欠陥、表面の酸化物あるいは基板表面に付着した不純
物によるものであるとの説がある。いずれの説も場合に
応じて起こりうるものであるが、大いに困ったことに、
基板界面近傍におけるキャリア濃度の著しい低下は、ダ
ブル・ヘテロ・レーザの場合には直列抵抗の増大に基づ
く熱の発生、強いては閾値電流の増加をもたらし、MESF
ETの場合にはソースとドレイン間の抵抗増により高周波
特性を阻害する原因となる。
なることに、基板結晶とエピタキシャル層の界面で、所
望のキャリア濃度とは異なる、いわゆる界面遷移層が発
生するということが挙げられる。例えば第１図に示すよ
うに、GaAs基板11の上にGaAs層12をエピタキシャル成長
した場合に、エピタキシャル成長層12の厚さ方向のキャ
リア分布は、従来技術によるならば、第２図中破線１で
示すようになる。すなわち、同図からわかるように、Ga
As基板11に近いところでキャリア濃度の著しい低下部21
が見られ、これが界面遷移層と言われている。この原因
は未だ十分に把握されていないが、基板中に存在する深
い準位を構成する不純物、化合物半導体では化学量論的
な欠陥、表面の酸化物あるいは基板表面に付着した不純
物によるものであるとの説がある。いずれの説も場合に
応じて起こりうるものであるが、大いに困ったことに、
基板界面近傍におけるキャリア濃度の著しい低下は、ダ
ブル・ヘテロ・レーザの場合には直列抵抗の増大に基づ
く熱の発生、強いては閾値電流の増加をもたらし、MESF
ETの場合にはソースとドレイン間の抵抗増により高周波
特性を阻害する原因となる。
本発明の目的は、基板結晶とエピタキシャル層の界面
近傍における界面遷移層の発生を防止するのに有効なエ
ピタキシャル成長方法を提供することにある。
近傍における界面遷移層の発生を防止するのに有効なエ
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］ 本発明は、エピタキシャル成長を行うべき基板表面を
黄色硫化アンモニウム液に曝し、次いで該基板表面を真
空中で100℃以上で熱処理した後、前記基板表面にエピ
タキシャル成長させてなることを特徴とするエピタキシ
ャル成長方法である。
黄色硫化アンモニウム液に曝し、次いで該基板表面を真
空中で100℃以上で熱処理した後、前記基板表面にエピ
タキシャル成長させてなることを特徴とするエピタキシ
ャル成長方法である。
本発明において、エピタキシャル成長を行うべき基板
としては、GaAs、InP、InAs、GaSb、その他多くの材料
を挙げることができ、例えばInGaAs/InP系のヘテロ構造
アバランシェフォトダイオードなどの製作歩留まり向上
に大いに役立つものである。
としては、GaAs、InP、InAs、GaSb、その他多くの材料
を挙げることができ、例えばInGaAs/InP系のヘテロ構造
アバランシェフォトダイオードなどの製作歩留まり向上
に大いに役立つものである。
［作用］ 以下、本発明の作用について、GaAs基板上へのエピタ
キシャル成長を例にとって説明する。
キシャル成長を例にとって説明する。
GaAs基板表面を黄色硫化アンモニウム液に曝す工程で
は、GaAs表面は１時間当たり3.9Åエッチングされるこ
とが解っており、その後、基板表面を100℃以上で熱処
理することにより、基板表面には１原子層程度の硫化物
が存在する。この時、酸素と化学結合したGaやAsは存在
せず、またこうした表面をたとえ空気中に露呈したとし
ても検出される酸素は100℃以上に真空中で加熱するこ
とで容易になくなることが光電子分光法で見い出され
た。
は、GaAs表面は１時間当たり3.9Åエッチングされるこ
とが解っており、その後、基板表面を100℃以上で熱処
理することにより、基板表面には１原子層程度の硫化物
が存在する。この時、酸素と化学結合したGaやAsは存在
せず、またこうした表面をたとえ空気中に露呈したとし
ても検出される酸素は100℃以上に真空中で加熱するこ
とで容易になくなることが光電子分光法で見い出され
た。
エピタキシャル成長前のGaAs基板を約60℃のH2SO4：H
2O2：H2O＝3:1:1（容積比）の溶液でエッチングすると
いう通常の表面処理方法では、エッチング後の表面には
GaやAsの酸化物が存在し、しかもこの酸化物を取り除く
には真空中で約550℃程度に昇温する必要があるのと比
べて大きな違いである。すなわち、本発明においては熱
処理を施したウェーハ表面には酸化状態が存在しない。
2O2：H2O＝3:1:1（容積比）の溶液でエッチングすると
いう通常の表面処理方法では、エッチング後の表面には
GaやAsの酸化物が存在し、しかもこの酸化物を取り除く
には真空中で約550℃程度に昇温する必要があるのと比
べて大きな違いである。すなわち、本発明においては熱
処理を施したウェーハ表面には酸化状態が存在しない。
このため、熱処理後のGaAs基板上にエピタキシャル成
長した成長層では第２図の実線２で示すキャリア濃度分
布のようになり、エピタキシャル成長層とGaAs基板界面
にしばしば存在するキャリア濃度の異常層の存在しない
ウェーハを再現性良く製作することができる。
長した成長層では第２図の実線２で示すキャリア濃度分
布のようになり、エピタキシャル成長層とGaAs基板界面
にしばしば存在するキャリア濃度の異常層の存在しない
ウェーハを再現性良く製作することができる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
実施例としては、第１図に示すような半絶縁性GaAs基
板11の上に電子濃度1016cm-3のｎ型エピタキシャル成長
層12を0.5μｍ厚で形成する場合ついて示す。
板11の上に電子濃度1016cm-3のｎ型エピタキシャル成長
層12を0.5μｍ厚で形成する場合ついて示す。
まず、半絶縁性GaAs基板11を標準的なGaAsの処理手段
によりエッチングを施す。すなわち、GaAs基板11を約60
℃のH2SO4：H2O2：H2O＝3:1:1（容積比）のエッチング
液により１分間のエッチングを行い、水洗する。次にエ
ッチング後の表面に残留する自然酸化膜をHCl液に約１
分間浸すことで除去し、すみやかに水洗、N2ブローによ
る乾燥を行う。
によりエッチングを施す。すなわち、GaAs基板11を約60
℃のH2SO4：H2O2：H2O＝3:1:1（容積比）のエッチング
液により１分間のエッチングを行い、水洗する。次にエ
ッチング後の表面に残留する自然酸化膜をHCl液に約１
分間浸すことで除去し、すみやかに水洗、N2ブローによ
る乾燥を行う。
次に表面の硫化処理を行う。これは密閉可能な容器に
用意した(NH4)2SX液に基板を浸し、容器を密閉放置す
る。本実施例では１日から10日程放置後、基板面へのN2
ブローによる(NH4)2SX液の除去を行う。次に簡単な真空
容器内で基板面温度を200℃にして約５分放置する。
用意した(NH4)2SX液に基板を浸し、容器を密閉放置す
る。本実施例では１日から10日程放置後、基板面へのN2
ブローによる(NH4)2SX液の除去を行う。次に簡単な真空
容器内で基板面温度を200℃にして約５分放置する。
この後、通常のエピタキシャル装置に半絶縁性GaAs基
板11を設置してエピタキシャル成長に入る。実施例にお
いては分子線エピタキシャル方法でエピタキシャル成長
層12を形成した。
板11を設置してエピタキシャル成長に入る。実施例にお
いては分子線エピタキシャル方法でエピタキシャル成長
層12を形成した。
以上のようにしてエピタキシャル成長させたエピタキ
シャル成長層12のキャリア濃度は、第２図において実線
２で示すように、その厚さ方向に一定の値をとり、従来
例のように異常層の存在しないものであった。
シャル成長層12のキャリア濃度は、第２図において実線
２で示すように、その厚さ方向に一定の値をとり、従来
例のように異常層の存在しないものであった。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、基板結晶とエ
ピタキシャル成長層の界面において、界面遷移層の存在
しないウェーハを再現性よく製作することができる。こ
の技術を用いると基板と接したエピタキシャル層での界
面遷移層の問題がなくなり、ダブル・ヘテロ・レーザな
どの場合には直列抵抗の増大に基づく熱の発生や、強い
ては閾値電流の増加などの問題がなくなる。特に基板表
面に凹凸を設けたダブル・ヘテロ・レーザ・ウェーハの
製作歩留まりも格段に上昇する。また、MESFETの場合に
はソースとドレイン間の抵抗増の問題を回避でき、歩留
まり良く高周波特性の優れた素子を製作することができ
る。
ピタキシャル成長層の界面において、界面遷移層の存在
しないウェーハを再現性よく製作することができる。こ
の技術を用いると基板と接したエピタキシャル層での界
面遷移層の問題がなくなり、ダブル・ヘテロ・レーザな
どの場合には直列抵抗の増大に基づく熱の発生や、強い
ては閾値電流の増加などの問題がなくなる。特に基板表
面に凹凸を設けたダブル・ヘテロ・レーザ・ウェーハの
製作歩留まりも格段に上昇する。また、MESFETの場合に
はソースとドレイン間の抵抗増の問題を回避でき、歩留
まり良く高周波特性の優れた素子を製作することができ
る。
第１図は本発明の方法によって得られたエピタキシャル
成長層の一例の断面図、第２図は本発明の方法によって
得られたエピタキシャル成長層の一例の基板からの距離
とキャリア濃度との関係を従来例による場合と比較して
示した特性図である。 11…GaAs基板 12…エピタキシャル成長層
成長層の一例の断面図、第２図は本発明の方法によって
得られたエピタキシャル成長層の一例の基板からの距離
とキャリア濃度との関係を従来例による場合と比較して
示した特性図である。 11…GaAs基板 12…エピタキシャル成長層
Claims (1)
- 【請求項１】エピタキシャル成長を行うべき基板表面を
黄色硫化アンモニウム液に曝し、次いで該基板表面を真
空中で100℃以上で熱処理した後、前記基板表面にエピ
タキシャル成長させてなる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 |
|---|---|---|---|
| JP1009949A JP2586626B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009949A JP2586626B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | エピタキシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192126A JPH02192126A (ja) | 1990-07-27 |
| JP2586626B2 true JP2586626B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=11734229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1009949A Expired - Lifetime JP2586626B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2586626B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0779087B2 (ja) * | 1991-03-27 | 1995-08-23 | 株式会社エイ・ティ・アール光電波通信研究所 | ＧａＡｓ（１１１）Ａ面基板の表面処理方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4811077A (en) * | 1987-06-18 | 1989-03-07 | International Business Machines Corporation | Compound semiconductor surface termination |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1009949A patent/JP2586626B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．７，Ｊｕｌｙ １９８８ ＰＰ．Ｌ１３３１−Ｌ１３３３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02192126A (ja) | 1990-07-27 |
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