JP6137732B2 - Epitaxial wafer and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、エピタキシャルウエハおよびその製造方法に関し、より具体的には、エピタキシャルウエハを高精度で製造するための製造方法、およびその製造方法で用いられるエピタキシャルウエハ、に関するものである。 The present invention relates to an epitaxial wafer and a manufacturing method thereof, and more specifically to a manufacturing method for manufacturing an epitaxial wafer with high accuracy, and an epitaxial wafer used in the manufacturing method.
InP等のIII−V族化合物半導体は、バンドギャップエネルギが近赤外〜赤外域に対応することから、通信用、生体検査用、夜間撮像用などの受光素子の研究開発が行われている。この近赤外〜赤外域の波長域は、生体や環境に関連する物質の吸収スペクトルが位置するので、上記InP等を用いた受光素子の長波長域への受光感度の拡大が重要なテーマとなっている。たとえば、より長波長域の感度を高めるため、InP基板上にInGaAs/GaAsSbのタイプ2の多重量子井戸構造(MQW:Multiple Quantum Well)の受光層を備える、メサ型単画素のフォトダイオードの提案がなされている(非特許文献1)。このメサ型単画素のフォトダイオードのカットオフ波長は2.39μmであり、波長1.7μmから2.7μmまでの感度特性が示されている。
Since III-V group compound semiconductors such as InP have a band gap energy corresponding to the near infrared to infrared region, research and development of light receiving elements for communication, biopsy, night imaging and the like are being performed. In this near-infrared to infrared wavelength range, the absorption spectrum of substances related to living organisms and the environment is located. Therefore, it is important to expand the light-receiving sensitivity to the long-wavelength range of the light-receiving element using InP or the like. It has become. For example, in order to increase sensitivity in a longer wavelength region, there has been proposed a mesa type single pixel photodiode having an InGaAs /
一方、撮像装置など、画素を複数、配列したフォトダイオードを形成するためには、各画素を隣の画素から分離させる必要がある。画素の独立性を確保するための方式として2つの代表的な方式がある。一つは薄膜成長中にドーピングによりpn接合を形成し、画素間に溝を設けるメサ型方式であり、他の一つは薄膜成長時にはドーピングしないで窓層形成後に窓層から選択拡散により不純物をドーピングしてpn接合を形成するプレーナ方式である。プレーナ方式では、画素間に不純物が選択拡散されていない領域が生じ、これによって各画素は隔てられる。近赤外〜赤外域の受光素子は、受光対象のフォトンエネルギーが小さいため暗電流を低くすることが強く求められる。メサ方式は、pn接合の端を製造中に大気にさらすことが避けられず、このためpn接合の端部に酸素等の不純物が付着して暗電流を増大させる。これに対してプレーナ方式は、暗電流を低く抑えることができる。一方、メサ方式は画素の密度を高められる利点を有する。 On the other hand, in order to form a photodiode in which a plurality of pixels are arranged, such as an imaging device, it is necessary to separate each pixel from an adjacent pixel. There are two representative methods for ensuring pixel independence. One is a mesa type in which a pn junction is formed by doping during thin film growth and a groove is provided between pixels. The other is not doped during thin film growth, and impurities are selectively diffused from the window layer after the window layer is formed. This is a planar method in which a pn junction is formed by doping. In the planar method, a region where impurities are not selectively diffused occurs between the pixels, thereby separating the pixels. A near-infrared to infrared light-receiving element is strongly required to reduce the dark current because the photon energy to be received is small. In the mesa method, it is inevitable that the end of the pn junction is exposed to the atmosphere during manufacturing. For this reason, impurities such as oxygen adhere to the end of the pn junction to increase the dark current. On the other hand, the planar method can keep the dark current low. On the other hand, the mesa method has an advantage of increasing the pixel density.
しかし、プレーナ方式にしたがって、受光層/窓層など積層体に窓層から不純物を選択拡散する場合、受光層がタイプ2MQWの場合、そのMQWの結晶性が不純物に対して脆弱であるという問題がある。この問題を解決するために、タイプ2MQWの受光層と、窓層との間に、拡散濃度分布調整層と呼ばれる比較的薄い、窓層と異なる材料の半導体層を介在させる提案がなされた(特許文献1,2)。この構造によって、タイプ2MQW受光層内の不純物濃度分布は制御され、暗電流が抑制された近赤外〜赤外域の受光素子を得ることができる。その他の要請として、動画などの動きの追随性を高めるために挿入される拡散濃度分布調整層は、電気伝導度の高い材料で形成することが望ましい。
However, when impurities are selectively diffused from a window layer into a laminate such as a light receiving layer / window layer according to the planar method, when the light receiving layer is of
上記の拡散濃度分布調整層は、選択拡散された不純物の受光層内における適切な分布を決定するもので、膜厚について高精度の成長技術が要求される。一般に、MQWなどの半導体の構造は、研究開発段階ではMBE(Molecular Beam Epitaxy)法により形成される場合が多く、実用化され実生産に入ると、通常、高能率の有機金属気相成長法(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)で製造される。MOVPE法では、原料ガスなどが製造機会ごとに微妙に変わって、上記の拡散濃度分布調整層の厚み変動の不安定要因となる。しかし、上記のように、拡散濃度分布調整層の高精度の厚みを安定に保つことは、高品質の受光素子の安定生産にとって不可欠である。受光素子の製造の最終段階に至って不具合が見つかった場合、その不具合を観察することで製造条件を見直すことは可能であるが、不具合要因を精度よく特定することはそれほど容易ではなく、また最終工程まで至ってからではロスが非常に大きい。 The diffusion concentration distribution adjusting layer determines an appropriate distribution of the selectively diffused impurities in the light receiving layer, and requires a highly accurate growth technique for the film thickness. In general, semiconductor structures such as MQW are often formed by the MBE (Molecular Beam Epitaxy) method at the research and development stage. MOVPE: Metal Organic Vapor Phase Epitaxy). In the MOVPE method, the source gas or the like slightly changes at every manufacturing opportunity, and becomes an unstable factor of the thickness fluctuation of the diffusion concentration distribution adjusting layer. However, as described above, keeping the high-precision thickness of the diffusion concentration distribution adjusting layer stable is indispensable for stable production of high-quality light-receiving elements. If a defect is found at the final stage of manufacturing the light receiving element, it is possible to review the manufacturing conditions by observing the defect, but it is not so easy to pinpoint the cause of the defect, and the final process After that, the loss is very large.
従来、高精度の管理が必要な、ヘテロバイポーラトランジスタ(HBT:Hetero Bipolar Transistor)用のエピタキシャルウエハ等の製造において、テスト用のエピタキシャルウエハを製造して検査する例はある(特許文献3)。この例では、実際の製品の各層の厚みを測定するというより、As抜け等が生じるため実際の製品よりも厚みを厚くした上でベース層の厚みを測定し、ベース層の成膜条件を設定する方法などが開示されている。 Conventionally, there is an example in which a test epitaxial wafer is manufactured and inspected when manufacturing an epitaxial wafer for a hetero bipolar transistor (HBT) that requires high-precision management (Patent Document 3). In this example, rather than measuring the thickness of each layer of the actual product, As missing or the like occurs, the thickness of the base layer is measured after making the thickness thicker than the actual product, and the base layer deposition conditions are set And the like.
半導体素子を構成するエピタキシャル層の厚みを高精度で形成することは、プレーナ型フォトダイオードにおける拡散濃度分布調整層に限定されず、重要である。それにもかかわらず半導体素子の製造において、エピタキシャル積層体の各層の厚みを精度よく測定する方法等は得られていない。 It is important to form the thickness of the epitaxial layer constituting the semiconductor element with high accuracy, not limited to the diffusion concentration distribution adjusting layer in the planar photodiode. Nevertheless, a method for accurately measuring the thickness of each layer of the epitaxial multilayer has not been obtained in the manufacture of semiconductor elements.
本発明は、半導体素子の製造において、半導体素子を構成するエピタキシャル積層体の各層の成膜の適切な条件を精度よく得ることが可能なエピタキシャルウエハの製造方法、およびそこで用いられるエピタキシャルウエハを提供することを目的とする。 The present invention provides an epitaxial wafer manufacturing method capable of accurately obtaining appropriate conditions for film formation of each layer of an epitaxial multilayer constituting the semiconductor element, and an epitaxial wafer used therefor. For the purpose.
本発明のエピタキシャルウエハの製造方法は、III−V族半導体の基板と、該基板の上に位置する多重量子井戸構造(MQW:Multi-Quantum Well )とを備えるエピタキシャルウエハの製造方法である。この製造方法では、多重量子井戸構造の上に位置する第1のIII−V族半導体層、および、該第1のIII−V族半導体層の上に位置する第2のIII−V族半導体層を形成する工程と、第1のIII−V族半導体層と多重量子井戸構造との間に第3のIII−V族半導体層を形成する工程と、第1のIII−V族半導体層の膜厚を測定する工程と、を含み、第3のIII−V族半導体層と第1のIII−V族半導体層とをエッチング選択性のある材料どうしで形成するとともに、前記第3のIII−V族半導体層の厚みを前記多重量子井戸構造の厚みの0.005倍以上0.05倍以下とし、前記多重量子井戸構造が、In x Ga 1−x As(0.38≦x≦1)と、GaAs 1−y Sb y (0.36≦y≦1)とのペア、または、Ga 1−u In u N v As 1−v (0.4≦u≦0.8、0<v≦0.2)とGaAs 1−y Sb y (0.36≦y≦0.62)とのペア、からなるものである。 The method for producing an epitaxial wafer according to the present invention is a method for producing an epitaxial wafer comprising a III-V group semiconductor substrate and a multi-quantum well (MQW) structure positioned on the substrate. In this manufacturing method, a first III-V group semiconductor layer located on the multiple quantum well structure and a second group III-V semiconductor layer located on the first group III-V semiconductor layer Forming a third group III-V semiconductor layer between the first group III-V semiconductor layer and the multiple quantum well structure, and a film of the first group III-V semiconductor layer Measuring a thickness, and forming a third group III-V semiconductor layer and a first group III-V semiconductor layer with materials having etching selectivity , and the third group III-V The thickness of the group semiconductor layer is 0.005 to 0.05 times the thickness of the multiple quantum well structure, and the multiple quantum well structure is In x Ga 1-x As (0.38 ≦ x ≦ 1). , GaAs 1-y Sb y ( 0.36 ≦ y ≦ 1) and a pair or, Ga 1-u In u N v As 1-v and (0.4 ≦ u ≦ 0.8,0 <v ≦ 0.2) and GaAs 1-y Sb y (0.36 ≦ y ≦ 0.62) A pair.
本発明のエピタキシャルウエハの製造方法等によれば、エピタキシャル積層体の各層の成膜の適切な条件を精度よく得ることができる。 According to the epitaxial wafer manufacturing method and the like of the present invention, appropriate conditions for film formation of each layer of the epitaxial multilayer can be obtained with high accuracy.
<本願発明の実施の形態例の列記>
最初に本願発明の実施の形態例を、1.エピタキシャルウエハの製造方法、および2.エピタキシャルウエハ、について列記して説明する。
1.エピタキシャルウエハの製造方法:
III−V族半導体の基板の上に位置する多重量子井戸構造(MQW:Multi-Quantum Well)を備えるエピタキシャルウエハを製造する。この製造方法は、多重量子井戸構造の上に位置する第1のIII−V族半導体層、および、該第1のIII−V族半導体層の上に位置する第2のIII−V族半導体層を形成する工程と、第1のIII−V族半導体層と多重量子井戸構造との間に第3のIII−V族半導体層を形成する工程と、第1のIII−V族半導体層の膜厚を測定する工程と、を含み、第3のIII−V族半導体層と第1のIII−V族半導体層とをエッチング選択性のある材料どうしで形成する。成長装置によりエピタキシャルウエハを形成して、各層の厚み等を測定することで、各層を意図した厚みに精度よく成長することができる。具体的には、エピタキシャルウエハの所定領域にテープ等の被覆材を貼りつけて、所定領域以外の領域をエッチングで除去して、エッチングストップ層として機能する第3のIII−V族半導体層を露出させる。すなわち第1のIII−V族半導体層の下層にエッチングストップ層(第3のIII−V族半導体層)を配置してあるので、第1のIII−V族半導体層の断面を確実に露出させて、精度よく膜厚を測定することができる。またそのまま多重量子井戸構造についてもエッチングストップ層の上からX線回折像(XRD像)およびPL(フォトルミネッセンス発光)測定等を行うことができる。この結果、多重量子井戸構造についても基礎データを得ることができる。
<List of embodiments of the present invention>
First, an embodiment of the present invention is described: 1. a method for manufacturing an epitaxial wafer; The epitaxial wafers are listed and described.
1. Epitaxial wafer manufacturing method:
An epitaxial wafer having a multi-quantum well (MQW) structure on a III-V group semiconductor substrate is manufactured. This manufacturing method includes a first group III-V semiconductor layer positioned on a multiple quantum well structure and a second group III-V semiconductor layer positioned on the first group III-V semiconductor layer. Forming a third group III-V semiconductor layer between the first group III-V semiconductor layer and the multiple quantum well structure, and a film of the first group III-V semiconductor layer Measuring the thickness, and forming the third group III-V semiconductor layer and the first group III-V semiconductor layer with materials having etching selectivity. By forming an epitaxial wafer with a growth apparatus and measuring the thickness and the like of each layer, each layer can be accurately grown to the intended thickness. Specifically, a coating material such as a tape is attached to a predetermined region of the epitaxial wafer, and regions other than the predetermined region are removed by etching to expose the third III-V group semiconductor layer functioning as an etching stop layer. Let That is, since the etching stop layer (third III-V group semiconductor layer) is arranged under the first III-V group semiconductor layer, the cross section of the first III-V group semiconductor layer is surely exposed. Thus, the film thickness can be measured with high accuracy. Further, the X-ray diffraction image (XRD image) and the PL (photoluminescence emission) measurement can be performed on the multiple quantum well structure as it is from above the etching stop layer. As a result, basic data can be obtained for the multiple quantum well structure.
(1)第3のIII−V族半導体層の厚みを多重量子井戸構造の厚みの0.005倍以上0.05倍以下としてもよい。これによって、第3のIII−V族半導体層を残して、その第3のIII−V族半導体層越しに、多重量子井戸構造に対するXRD像およびPL測定を精度よく行うことができる。 (1) The thickness of the third group III-V semiconductor layer may be 0.005 times to 0.05 times the thickness of the multiple quantum well structure. Thereby, the XRD image and the PL measurement for the multiple quantum well structure can be performed with high accuracy through the third group III-V semiconductor layer, leaving the third group III-V semiconductor layer.
(2)第1のIII−V族半導体層はリン(P)を含まず、第3のIII−V族半導体層はリンを含むようにしてもよい。これによって第1のIII−V族半導体層と第3のIII−V族半導体層との間にエッチング選択性を明確に出すことができ、すなわち第1のIII−V族半導体層をエッチングで簡単に除去しながら第3のIII−V族半導体層をエッチングストップ層として機能させてエッチングを止めることができる。通常、多重量子井戸構造はPを含まない場合が多いので、多重量子井戸構造と第1のIII−V族半導体層とはエッチング選択性がなく、これら2つの層とエッチングストップ層とはエッチング選択性があることになり、各層の検査のために望ましい構成となる。 (2) The first group III-V semiconductor layer may not contain phosphorus (P), and the third group III-V semiconductor layer may contain phosphorus. This makes it possible to clearly show the etching selectivity between the first group III-V semiconductor layer and the third group III-V semiconductor layer, that is, the first group III-V semiconductor layer can be easily etched. Etching can be stopped by allowing the third III-V semiconductor layer to function as an etching stop layer while removing it. Usually, since the multiple quantum well structure often does not contain P, the multiple quantum well structure and the first III-V group semiconductor layer have no etching selectivity, and these two layers and the etching stop layer are not selected. This is a desirable configuration for inspection of each layer.
ここで、「第3のIII−V族半導体層と第1のIII−V族半導体層とがエッチング選択性がある材料どうしで構成されている。」とは、所定のエッチャントに対して第1のIII−V族半導体層はエッチングされるが第3のIII−V族半導体層はエッチングされず、また別の所定のエッチャントに対してその逆になることをいう。なお、リンの原料にはTBPを用いると、低温で分解するため低温成膜が可能になる。このため下層に位置するGaAsSbの熱分解を生じさせずに良好な結晶性のエピタキシャル積層体を得ることができ、低い暗電流の達成が可能になる。無機原料のホスフィン(PH3)を用いてもよい。 Here, “the third group III-V semiconductor layer and the first group III-V semiconductor layer are made of materials having etching selectivity” means that the first etchant is a first etchant. The third group III-V semiconductor layer is etched, but the third group III-V semiconductor layer is not etched, and vice versa for another predetermined etchant. If TBP is used as a raw material for phosphorus, it decomposes at a low temperature, so that a low-temperature film can be formed. For this reason, it is possible to obtain an epitaxial laminated body having a good crystallinity without causing thermal decomposition of GaAsSb located in the lower layer, and a low dark current can be achieved. Inorganic raw material phosphine (PH 3 ) may be used.
エッチング選択性を持たせるために第3のIII−V族半導体層にPを含有させることは、MBE法では実施しにくい。なぜならば上述のように、MBE法ではPの原料に固体原料(各種リン酸化物)を用いるので、成長室の内壁に固体リンが付着して頻繁にクリーニングを実施しなければならないからである。MOVPE法では気体の原料を用いるので、容易にP含有の第3のIII−V族半導体層を用いることができる。 Inclusion of P in the third group III-V semiconductor layer to provide etching selectivity is difficult to implement by the MBE method. This is because, as described above, in the MBE method, since a solid material (various phosphorus oxides) is used as the P material, solid phosphorus adheres to the inner wall of the growth chamber, and cleaning must be performed frequently. In the MOVPE method, since a gaseous raw material is used, the P-containing third III-V semiconductor layer can be easily used.
(3)第2のIII−V族半導体層と第1のIII−V族半導体層とがエッチング選択性のある材料どうしで構成されていてもよい。具体的には、第2のIII−V族半導体層がリン(P)を含み第1のIII−V族半導体層がリンを含まないようにしてもよい。これによって表面再結合電流を抑制するために配置される第2のIII−V族半導体層と第1のIII−V族半導体層との間にエッチング選択性をもたせることができ、第2のIII−V族半導体層をエッチングしてその断面を露出させて膜厚を段差測定によって精度よく測定することが容易になる。この場合は、第1のIII−V族半導体層がエッチングストップ層として機能する。プレーナ型の場合は、上記のように第2のIII−V族半導体層から不純物を選択拡散してその先端にpn接合もしくはpi(pin)接合が形成されるので、第1のIII−V族半導体層とともに第2のIII−V族半導体層の厚み制御は重要である。リン原料にTBPを用いることの効用は上記のとおりである。 (3) The second III-V group semiconductor layer and the first III-V group semiconductor layer may be made of materials having etching selectivity. Specifically, the second group III-V semiconductor layer may contain phosphorus (P) and the first group III-V semiconductor layer may not contain phosphorus. Accordingly, etching selectivity can be provided between the second III-V group semiconductor layer and the first III-V group semiconductor layer arranged to suppress the surface recombination current, and the second III-V group can be provided. It becomes easy to accurately measure the film thickness by measuring the step by etching the −V group semiconductor layer to expose the cross section. In this case, the first III-V group semiconductor layer functions as an etching stop layer. In the case of the planar type, impurities are selectively diffused from the second group III-V semiconductor layer as described above to form a pn junction or pi (pin) junction at the tip thereof, so that the first group III-V group is formed. Control of the thickness of the second III-V semiconductor layer along with the semiconductor layer is important. The effect of using TBP as a phosphorus raw material is as described above.
(4)第2のIII−V族半導体層のバンドギャップエネルギは、多重量子井戸構造のバンドギャップエネルギよりも大きくしてもよい。これによって、確実に表面再結合電流を抑制することができる。 (4) The band gap energy of the second III-V group semiconductor layer may be larger than the band gap energy of the multiple quantum well structure. Thereby, the surface recombination current can be reliably suppressed.
(5)多重量子井戸構造を、InxGa1−xAs(0.38≦x≦1)と、GaAs1−ySby(0.36≦y≦1)とのペア、または、Ga1−uInuNvAs1−v(0.4≦u≦0.8、0<v≦0.2)とGaAs1−ySby(0.36≦y≦0.62)とのペア、からなるようにしてもよい。これによって、波長2μm〜10μmの近赤外〜中赤外域の光を検知することが可能となる。これらMQWを構成する材料は、第1のIII−V族半導体層とエッチング選択性がなく、第1のIII−V族半導体層のエッチング液でエッチングされるので、上記の第3のIII−V族半導体層の挿入が、上層から段階を追って各層を検査する上で有効になる。 (5) The multiple quantum well structure has a pair of In x Ga 1-x As (0.38 ≦ x ≦ 1) and GaAs 1-y Sb y (0.36 ≦ y ≦ 1), or Ga 1 -u in u N v as 1- v (0.4 ≦ u ≦ 0.8,0 <v ≦ 0.2) and a pair of GaAs 1-y Sb y (0.36 ≦ y ≦ 0.62) You may make it consist of. This makes it possible to detect near-infrared to mid-infrared light having a wavelength of 2 μm to 10 μm. These materials constituting MQW have no etching selectivity with the first III-V semiconductor layer and are etched with the etching solution of the first III-V semiconductor layer, so that the third III-V described above is used. The insertion of the group semiconductor layer is effective in inspecting each layer step by step from the upper layer.
(6)第1のIII−V族半導体層をInGaAsで構成してもよい。InGaAsは不純物の拡散速度が小さいため、上述の第1のIII−V族半導体層に課せられた役割に適した材料である。また多重量子井戸構造の各層との間にエッチング選択性がないので、この点で、第1のIII−V族半導体層とこの多重量子井戸構造との間に上記の第3のIII−V族半導体層を挿入した構成は、上層から段階を追って各層を検査する上で有効になる。また上記のように電気抵抗が低いので動画等の追随性を高めることができる。 (6) The first group III-V semiconductor layer may be made of InGaAs. Since InGaAs has a low impurity diffusion rate, it is a material suitable for the role imposed on the first group III-V semiconductor layer. In addition, since there is no etching selectivity between each layer of the multiple quantum well structure, the third III-V group described above is provided between the first III-V semiconductor layer and the multiple quantum well structure. The configuration in which the semiconductor layer is inserted is effective for inspecting each layer step by step from the upper layer. In addition, since the electric resistance is low as described above, it is possible to improve the followability of moving images and the like.
(7)基板と多重量子井戸構造との間に、バッファ層を有し、そのバッファ層と多重量子井戸構造とがエッチング選択性のある材料どうしで形成されていてもよい。これによって良好な結晶品質のエピタキシャル積層体、とくに高品質の多重量子井戸構造を得ることが可能になる。また、多重量子井戸構造とエッチング選択性があるInP、InGaAsP等のP含有材料を用いて良好な結晶品質のバッファ層を得ることができる。この結果、バッファ層がエッチングストップ層として機能して、多重量子井戸構造の膜厚を段差測定により精度よく行うことができる。バッファ層は、いわば、もう1つの第3のIII−V族半導体層の機能を奏することになる。 (7) A buffer layer may be provided between the substrate and the multiple quantum well structure, and the buffer layer and the multiple quantum well structure may be formed of materials having etching selectivity. This makes it possible to obtain an epitaxial layered product of good crystal quality, particularly a high-quality multiple quantum well structure. In addition, a buffer layer with good crystal quality can be obtained by using a P-containing material such as InP or InGaAsP having a multiple quantum well structure and etching selectivity. As a result, the buffer layer functions as an etching stop layer, and the film thickness of the multiple quantum well structure can be accurately performed by the step measurement. In other words, the buffer layer functions as another third group III-V semiconductor layer.
(8)基板を、(GaAs、GaP、GaSb、InP、InAs、InSb、AlSb、およびAlAs)のうちのいずれかとしてもよい。これらの基板を用いることで、波長2μm〜10μmの近赤外〜中赤外域の光を検知することが可能となる。 (8) The substrate may be any one of (GaAs, GaP, GaSb, InP, InAs, InSb, AlSb, and AlAs). By using these substrates, it becomes possible to detect light in the near-infrared to mid-infrared region having a wavelength of 2 μm to 10 μm.
2.エピタキシャルウエハ
エピタキシャルウエハは、半導体素子の製造方法に用いられるエピタキシャルウエハである。すなわち、エピタキシャルウエハは、III−V族半導体の基板と、該基板の上に位置する多重量子井戸構造(MQW:Multi-Quantum Well)とを備える。このエピタキシャルウエハは、多重量子井戸構造の上に位置する第1のIII−V族半導体層と、第1のIII−V族半導体層の上に位置する第2のIII−V族半導体層と、第1のIII−V族半導体層と多重量子井戸構造との間に位置する第3のIII−V族半導体層とを備え、第3のIII−V族半導体層と第1のIII−V族半導体層とがエッチング選択性のある材料どうしで形成されている。これによって、第1のIII−V族半導体層を選択エッチングして断面を露出させてその厚みを高い精度で測定することができ、本生産の条件設定を適切なものにすることができる。
2. Epitaxial wafer An epitaxial wafer is an epitaxial wafer used in a method for manufacturing a semiconductor device. That is, the epitaxial wafer includes a III-V group semiconductor substrate and a multi-quantum well (MQW) structure positioned on the substrate. The epitaxial wafer includes a first group III-V semiconductor layer located on the multiple quantum well structure, a second group III-V semiconductor layer located on the first group III-V semiconductor layer, A third group III-V semiconductor layer located between the first group III-V semiconductor layer and the multiple quantum well structure, the third group III-V semiconductor layer and the first group III-V The semiconductor layer is formed of materials having etching selectivity. Thereby, the first III-V group semiconductor layer is selectively etched to expose the cross section, and the thickness thereof can be measured with high accuracy, and the condition setting for the production can be made appropriate.
<本願発明の実施の形態の詳細例>
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における受光素子(プレーナ型フォトダイオード)50の断面図である。受光素子50は、次のエピタキシャルウエハに形成されている。
(InP基板1/n型InGaAsバッファ層2/タイプ2の(InGaAs/GaAsSb)多重量子井戸構造(MQW:Multi-Quantum Well)の受光層3/InGaAs拡散濃度分布調整層4/InP窓層5)
<Detailed example of embodiment of the present invention>
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a sectional view of a light receiving element (planar photodiode) 50 according to the first embodiment of the present invention. The
(
画素Pの主要部は、p型領域6によって形成されている。このp型領域は、選択拡散マスクパターン36の開口部の窓層5の表面からp型不純物である亜鉛(Zn)を選択拡散することで形成されている。隣の画素Pとは、選択拡散されていない領域によって隔てられることで、独立性が確保される。各画素Pのp型領域6の先端にはpn接合15もしくはpi接合(グランド電極側も含めて広範囲にみればpin接合)が形成されている。受光層3は、不純物を添加せずイントリンシック(intrinsic:真性)にするために不純物は添加しないで、pin接合とすることを意図するが、不可避的に不純物(たとえばn型不純物)が低濃度で含有される。このため、pin型フォトダイオードといいながらp型領域の先端には実際はpn接合が形成されている。ここでは、pin接合およびpn接合を含めて、pn接合15と呼ぶ。
The main part of the pixel P is formed by the p-
pn接合15に、画素電極11および共通のグランド電極12によって逆バイアス電圧を印加すると、画素Pごとに空乏層が受光層3に張り出して受光待機状態となる。ある画素Pの空乏層に光が入射され受光されると電子・正孔ペアが生成し、正孔は画素電極11にドリフトし、電子はグランド電極12へとドリフトする。画素電極11に蓄積された電荷を一定の時間ピッチで読み出し、画素にわたって受光信号の強度分布を作成することで画像を得ることができる。近赤外〜赤外域の受光素子は、受光対象のフォトンエネルギーが小さいため暗電流を低くすることが強く求められる。画素間に溝を設けるメサ方式は、pn接合の端を製造中に大気にさらすことが避けられず、このためpn接合の端部に酸素等の不純物が付着して暗電流を増大させる。これに対してプレーナ方式は、pn接合の端を製造中に一瞬もさらすことなく製造可能であり、暗電流を低く抑えることができる。
When a reverse bias voltage is applied to the
プレーナ方式にしたがって、受光層/窓層など積層体に窓層から不純物を選択拡散する場合、受光層がタイプ2MQWの場合、そのMQWの結晶性が不純物に対して脆弱であるという問題がある。比較的低い不純物に対しても結晶性は劣化して暗電流が大きく増大する。このため、pn接合を形成するとき、タイプ2MQWの受光層内に導入する不純物の範囲は、できるだけ窓層に近い上部にした上で、その濃度を厳格に低く制御しなければならない。
When the impurity is selectively diffused from the window layer to the stacked body such as the light receiving layer / window layer according to the planar method, there is a problem that when the light receiving layer is of
この問題を解決するために、タイプ2MQWの受光層3と、窓層5との間に、拡散濃度分布調整層4を配置する。選択拡散された不純物のキャリア濃度は、窓層内では画素電極とオーミック接触する必要があり高濃度で分布し、この拡散濃度分布調整層内においてステップ状に急低下させる必要がある。ステップ状に急低下させて、タイプ2MQW受光層内の上部で受光層内の反対型キャリアのバックグランド濃度に交差するようにする。この反対型キャリアのバックグランド濃度との交差点(面)が、pn接合を構成する。このような構造によって、タイプ2MQW受光層3内の不純物濃度分布は厳格に制御され、暗電流が抑制された近赤外〜赤外域の受光素子を得ることができる。その他の要請として、動画などの動きの追随性を高めるために挿入される拡散濃度分布調整層4は、電気伝導度の高い材料で形成することが望ましい。
In order to solve this problem, the diffusion concentration
拡散濃度分布調整層4は、選択拡散された不純物の受光層3内における適切な分布を決定するもので、高精度の成長技術が要求される。一般に、MQWなどの半導体の構造は、研究開発段階ではMBE法により形成される場合が多い。また、実用化され実生産に入ると高能率の有機金属気相成長法(MOVPE)で製造される。MOVPE法では、原料ガスなどが製造機会ごとに微妙に変わって、拡散濃度分布調整層4の厚み変動の不安定要因となる。しかし、上記のように、拡散濃度分布調整層4の高精度の厚みを安定に保つことは、高品質の受光素子の安定生産にとって不可欠である。受光素子の製造の最終段階まで到達して製造条件の設定の不具合が見つかった場合、その不具合を観察することで製造条件を見直すことは可能であるが、不具合要因を精度よく特定することはそれほど容易ではなく、また最終工程まで至ってからではロスが非常に大きい。
The diffusion concentration
図2はエピタキシャルウエハ1aの積層構造を示す断面図であり、図3は平面図である。図2に示すエピタキシャルウエハ1aにおける積層構造はつぎのとおりである。
(InP基板1/InGaAsバッファ層2/タイプ2(InGaAs/GaAsSb)多重量子井戸構造の受光層3/エッチングストップ層9/InGaAs拡散濃度分布調整層4/InP窓層5)
保護テープgがInP窓層または第2のIII−V族半導体層5の表面に貼られている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a laminated structure of the
(
A protective tape g is attached to the surface of the InP window layer or the second group III-
−本実施の形態におけるポイント−
エピタキシャルウエハ1aには、図1の受光素子50には存在しないエッチングストップ層9が配置されている点がポイントである。
-Points in the present embodiment-
The point is that an
エッチングストップ層(第3のIII−V族半導体層)9の材料は、拡散濃度分布調整層または第1のIII−V族半導体層4を形成するInGaAsとは、所定のエッチャントに対してエッチング選択性を有しなければならない。さらにエッチングストップ層9の厚みは受光層3の厚みの0.005倍〜0.05倍とするのがよい。タイプ2MQWの受光層3の全体の厚みは3μm程度なので、15nm以上150nm以下という非常に小さい厚みとするのがよい。その理由について順を追って説明する。図3には、保護テープgがInP窓層または第2のIII−V族半導体層5の表面に貼られている。この保護テープgが貼られた状態で、たとえば塩酸35%水溶液をエッチャントとしてエッチングすると、InP窓層5がエッチングされ、InGaAsは35%水溶液にはエッチングされないのでInGaAs拡散濃度分布調整層4の上面が露出される。その後、保護テープgを除く。これによって図4Aに示すように、段差測定によってInP窓層5の膜厚を精度よく測定することができる。段差測定は断面が露出された層のトータル厚みを非常に高精度で測定することを可能にする。窓層5の表面からp型不純物の選択拡散をするので、窓層5の厚みを精度よく測定できることは重要である。この窓層5の厚み測定値と、窓層5を成膜中の条件とを関連付けることで、エピタキシャルウエハの窓層を精度よく安定して形成することが可能となる。
The material of the etching stop layer (third III-V semiconductor layer) 9 is selected from the InGaAs forming the diffusion concentration distribution adjusting layer or the first III-
図4Bは、図4Aにおける保護テープgを除き、InP窓層5を塩酸35%水溶液によるエッチングで除いた状態を示す図である。次いで保護テープgをInGaAs拡散濃度分布調整層4に部分的に貼りつけた後、リン酸(85%):過酸化水素水(30%):水=1:1:4、のエッチャントによってInGaAs拡散濃度分布調整層4をエッチングする。その後、保護テープgを除く。これによって図4Cに示すように、段差測定によってInGaAs拡散濃度分布調整層4の厚みを精度よく測定することができる。InPエッチングストップ層9によりInGaAs拡散濃度分布調整層4の断面を露出することができ、段差測定によって高い精度でInGaAs拡散濃度分布調整層4の厚みを測定できる。上記のように、検査用エピタキシャルウエハ1aの成長は、本生産のときと同じロットの原料ガス、配管系統、成長室等の成長装置、で成長し、その条件を記録している。このため、検査用エピタキシャルウエハ1aにおけるInGaAs拡散濃度分布調整層4の測定厚みに基いて、本生産時のInGaAs拡散濃度分布調整層の成長条件を高い精度で設定することが可能になる。
FIG. 4B is a diagram showing a state in which the
図4Cの状態から、リン酸(85%):過酸化水素水(30%):水=1:1:4、のエッチャントによってInGaAs拡散濃度分布調整層4を完全に除去する。これによって図4Dに示すように、InPエッチングストップ層9が表面に露出される。InPエッチングストップ層9は、厚みが15nm〜150nmと薄い。このため、InPエッチングストップ層9を配置したままタイプ2MQW受光層3の、X線回折像(XRD)およびフォトルミネッセンス測定(PL測定)をすることができる。すなわち、厚みが薄いため、InPエッチングストップ層9の影響(フリンジ)の少ないXRD測定が可能である。また、厚みが薄いため励起光の吸収の影響を小さくでき、安定なPL測定が可能となる。さらにエッチングストップ層9はInPで形成されていてバンドギャップが大きいため、暗電流を小さくすることができる。
From the state of FIG. 4C, the InGaAs diffusion concentration
(実施の形態2)
図5は本発明の実施の形態2におけるエピタキシャルウエハ1aの積層構造を示す断面図である。積層構造は次のとおりである。
(InP基板1/InPバッファ層29/タイプ2(InGaAs/GaAsSb)多重量子井戸構造の受光層3/InPエッチングストップ層9/InGaAs拡散濃度分布調整層4/InP窓層5)
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a laminated structure of
(
図3Aに示す実施の形態1における積層構造との相違は、本実施の形態ではバッファ層がInP層で形成されている点である。InPバッファ層29は、(InGaAs/GaAsSb)MQW受光層3とエッチング選択性を生じることがポイントである。このInPバッファ層29はエッチングストップ層ということもできるが、拡散濃度分布調整層4に接して位置するエッチングストップ層9と異なり、本生産用エピタキシャルウエハもしくは受光素子にも、InPバッファ層29は配置されてもよい。
The difference from the stacked structure in
図6Aは、実施の形態1の図4Dの状態のInPエッチングストップ層9を塩酸35%水溶液で完全に除去した後、露出した受光層3の表面に保護テープgを貼りつけた状態を示す図である。この後、リン酸(85%):過酸化水素水(30%):水=1:1:4、のエッチャントによりタイプ2(InGaAs/GaAsSb)多重量子井戸構造の受光層3をエッチングする。その後、保護テープgを除く。これによって図6Bに示すように、段差測定によって受光層3の厚みを精度よく測定することができる。タイプ2(InGaAs/GaAsSb)MQWの受光層3の断面が露出され、段差測定によってタイプ2(InGaAs/GaAsSb)MQWの受光層3の厚みを精度よく測定することが可能になる。受光層の測定膜厚を本生産にフィードバックすることで安定して精度よく受光層3を形成することが可能になる。
6A is a diagram showing a state in which the protective tape g is attached to the exposed surface of the
(全有機金属気相成長法)
実施の形態1および2のエピタキシャルウエハを全有機金属気相成長法によって製造する方法ついて説明する。
まずInP基板1を準備し、基板テーブルに配置して、バッファ層をInGaAsまたはInPにより形成する。InPバッファ層29を成長するとき、全有機金属気相成長法では原料にターシャリーブチルホスフィン(TBP)を用いる。ホスフィン(PH3)を用いてもよい。バッファ層2より上の各層の成長についても、全有機金属気相成長法を用いることで、低い成長温度で能率よく良好な結晶性を確保することができる。バッファ層2のあと、タイプ2の(InGaAs/GaAsSb)MQW受光層3、InPエッチングストップ層9、InGaAs拡散濃度分布調整層4およびInP窓層5を、全有機MOVPE法によって一貫して同じ成長室で成長する。このとき、上記のように、成長温度または基板温度は、温度400℃以上かつ525℃以下の範囲に維持するのがよい。この温度範囲より高い成長温度にすると、受光層3中のGaAsSbが熱のダメージを受けて相分離を生じるからである。
(All organometallic vapor phase growth method)
A method for manufacturing the epitaxial wafers of the first and second embodiments by the all-organic metal vapor phase epitaxy will be described.
First, an
400℃未満の成長温度とすると、全有機MOVPEの原料ガスが十分に分解せず、炭素がエピタキシャル層に取り込まれる。原料ガスにおいて金属と結合している炭化水素の炭素である。炭素がエピタキシャル層に混入すると、意図しないp型領域が形成され、半導体素子にまで仕上げた状態で、性能劣化を生じる。たとえば受光素子の状態で、暗電流が多く、実用レベルの製品にならない。 If the growth temperature is lower than 400 ° C., the raw organic MOVPE gas is not sufficiently decomposed, and carbon is taken into the epitaxial layer. This is hydrocarbon carbon bonded to metal in the source gas. When carbon is mixed into the epitaxial layer, an unintended p-type region is formed, and performance degradation occurs in a state where the semiconductor element is finished. For example, in the state of the light receiving element, there is a lot of dark current, and it cannot be a practical product.
成長室(チャンバ)内に石英管が配置され、その石英管に、原料ガスが導入される。石英管中には、基板テーブルが、回転自在に、かつ気密性を保つように配置される。基板テーブルには、基板加熱用のヒータが設けられる。成膜途中のエピタキシャルウエハ1aの表面の温度は、成長室の天井部に設けられたウィンドウを通して、赤外線温度モニタ装置によりモニタされる。このモニタされる温度が、成長するときの温度、または成膜温度もしくは基板温度等と呼ばれる温度である。本発明における製造方法における、温度400℃以上かつ525℃以下でInGaAs層などを形成する、というときの400℃以上および525℃以下は、この温度モニタで計測される温度である。石英管65からの強制排気は真空ポンプによって行われる。
A quartz tube is disposed in the growth chamber (chamber), and a raw material gas is introduced into the quartz tube. A substrate table is disposed in the quartz tube so as to be rotatable and airtight. The substrate table is provided with a heater for heating the substrate. The temperature of the surface of the
原料ガスは、石英管に連通する配管によって、供給される。有機金属気体の原料ガスは、恒温槽に入れられて一定温度に保持される。搬送ガスには、水素(H2)および窒素(N2)が用いられる。有機金属気体は、搬送ガスによって搬送され、また真空ポンプで吸引されて石英管に導入される。搬送ガスの量は、MFC(Mass Flow Controller:流量制御器)によって精度よく調節される。多数の、流量制御器、電磁弁等は、マイクロコンピュータによって自動制御される。 The source gas is supplied by a pipe communicating with the quartz tube. An organic metal gas source gas is put in a thermostat and maintained at a constant temperature. Hydrogen (H 2 ) and nitrogen (N 2 ) are used as the carrier gas. The organometallic gas is carried by a carrier gas, and is sucked by a vacuum pump and introduced into a quartz tube. The amount of carrier gas is accurately adjusted by an MFC (Mass Flow Controller). Many flow controllers, solenoid valves, and the like are automatically controlled by a microcomputer.
バッファ層2の成長のあと、InGaAs/GaAsSbを量子井戸のペアとするタイプ2のMQWの受光層3を形成する。量子井戸におけるGaAsSbは、膜厚はたとえば5nm、またInGaAsの膜厚もたとえば5nmとする。GaAsSbの成膜では、TEGa(トリエチルガリウム)、TBAs(ターシャリーブチルアルシン)およびTMSb(トリメチルアンチモン)を用いる。また、InGaAsについては、TEGa、TMIn、およびTBAsを用いることができる。これらの原料ガスは、400℃以上かつ525℃以下の比較的低温で完全に分解して、結晶成長に寄与することができる。MQWの受光層3を全有機MOVPEによって、量子井戸の界面の組成変化を急峻にするすることができる。この結果、高精度の分光測光をすることができる。
After the growth of the
Ga(ガリウム)の原料としては、TEGa(トリエチルガリウム)でもよいし、TMGa(トリメチルガリウム)でもよい。In(インジウム)の原料としては、TMIn(トリメチルインジウム)でもよいし、TEIn(トリエチルインジウム)でもよい。As(砒素)の原料としては、TBAs(ターシャリーブチルアルシン)でもよいし、TMAs(トリメチル砒素)でもよい。AsH3(アルシン)を用いてもよい。Sb(アンチモン)の原料としては、TMSb(トリメチルアンチモン)でもよいし、TESb(トリエチルアンチモン)でもよい。また、TIPSb(トリイソプロピルアンチモン)、また、TDMASb(トリスジメチルアミノアンチモン)でもよい。 As a raw material for Ga (gallium), TEGa (triethylgallium) or TMGa (trimethylgallium) may be used. The raw material for In (indium) may be TMIn (trimethylindium) or TEIn (triethylindium). As a raw material of As (arsenic), TBAs (tertiary butylarsine) or TMAs (trimethylarsenic) may be used. AsH 3 (arsine) may be used. The raw material for Sb (antimony) may be TMSb (trimethylantimony) or TESb (triethylantimony). Further, TIPSb (triisopropylantimony) or TDMASb (trisdimethylaminoantimony) may be used.
原料ガスは、配管を搬送されて、石英管に導入されて排気される。原料ガスは、何種類でも配管を増やして石英管に練通させることができる。たとえば十数種類の原料ガスであっても、電磁バルブの開閉によって制御される。原料ガスは、流量の制御は、流量制御器(MFC)によって制御された上で、石英管への流入を電磁バルブの開閉によってオンオフされる。そして、石英管からは、真空ポンプによって強制的に排気される。原料ガスの流れに停滞が生じる部分はなく、円滑に自動的に行われる。よって、量子井戸のペアを形成するときの組成の切り替えは、迅速に行われる。 The source gas is transported through the piping, introduced into the quartz tube, and exhausted. Any number of source gases can be added to the quartz tube by increasing the number of pipes. For example, even a dozen kinds of source gases are controlled by opening and closing the electromagnetic valve. The flow rate of the source gas is controlled by a flow rate controller (MFC), and the flow into the quartz tube is turned on and off by opening and closing the electromagnetic valve. The quartz tube is forcibly exhausted by a vacuum pump. There is no stagnation in the flow of the source gas, and it is performed smoothly and automatically. Therefore, the composition is switched quickly when forming the quantum well pair.
エピタキシャルウエハ1aの表面はモニタされる温度とされている。大サイズの有機金属分子がウエハ表面をかすめて流れるとき、分解して結晶成長に寄与する化合物分子は表面に接触する範囲、および表面から数個分の有機金属分子の膜厚範囲、のものに限られると考えられる。しかし、エピタキシャルウエハ表面温度または基板温度が、400℃未満のような過度に低い場合、原料ガスの巨大な分子、とくに炭素が十分に分解・除去されないで、エピタキシャルウエハ1aに取り込まれる。III−V族半導体中に混入した炭素はp型不純物となり、意図しない受光素子を形成することになる。このため、半導体の本来の機能を低下させ、受光素子に製造された状態で性能劣化をもたらす。
The surface of the
真空ポンプで強制排気しながら上記ペアの化学組成に適合した原料ガスを電磁バルブで切り替えて導入するとき、わずかの慣性をもって先の化学組成の結晶を成長させたあとは、先の原料ガスの影響を受けず、切り替えられた化学組成の結晶を成長させることができる。その結果、ヘテロ界面での組成変化を急峻にすることができる。これは、先の原料ガスが、石英管65内に実質的に残留しないことを意味している。 When a source gas suitable for the chemical composition of the above pair is introduced by switching with an electromagnetic valve while forcibly evacuating with a vacuum pump, after the crystal of the previous chemical composition is grown with a slight inertia, the influence of the previous source gas The crystal having the changed chemical composition can be grown. As a result, the composition change at the hetero interface can be made steep. This means that the previous source gas does not substantially remain in the quartz tube 65.
タイプ2(InGaAs/GaAsSb)MQWの受光層3を形成する場合、525℃を超える温度範囲で成長するとMQWのGaAsSb層に相分離が大規模で起こり、上述の凸状部Kのサイズ拡大および密度増加を助長させる。しかし一方で、上記のように、400℃未満の成長温度とすると、原料ガスに必然的に含まれる炭素がエピタキシャルウエハ内に取り込まれる。混入した炭素はp型不純物として機能するので、半導体素子に仕上げた状態で、製品にならないほどの性能劣化の原因になる。
When the type 2 (InGaAs / GaAsSb) MQW light-receiving
バッファ層2の形成からInP窓層5の形成まで、全有機MOVPE法によって同じ成膜室または石英管65の中で成長を続けることが、重要である。すなわち、本実施の形態のエピタキシャルウエハ1aは再成長界面を持たない。再成長界面では、酸素濃度1e17cm−3以上、炭素濃度1e17cm−3以上のうちの少なくとも1つが満たされ、結晶性は劣化し、エピタキシャル積層体の表面は平滑になりにくい。本発明では、酸素および炭素の濃度がいずれも1e17cm−3未満である。
From the formation of the
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
本発明のエピタキシャルウエハの製造方法等によれば、半導体素子の製造工程の最終段階に至って不具合を発見するのではなく、エピタキシャル積層体の各層の特性を、本生産前の検査段階で、各層の成膜の適切な条件を精度よく得ることができる。 According to the method for manufacturing an epitaxial wafer of the present invention, the characteristics of each layer of the epitaxial layered product is determined at the inspection stage before the production, instead of finding a defect at the final stage of the semiconductor element manufacturing process. Appropriate conditions for film formation can be obtained with high accuracy.
1 InP基板、1a ウエハ、2 InGaAsバッファ層、3 タイプ2のMQW受光層、4 InGaAs層(拡散濃度分布調整層)、5 InP窓層、6 p型領域、9 エッチングストップ層、11 p側電極(画素電極)、12 n側電極、15 pn接合、29 InPバッファ層、35 AR(反射防止)膜、36 選択拡散マスクパターン、50 受光素子(受光素子アレイ)、P 画素。
1 InP substrate, 1a wafer, 2 InGaAs buffer layer, 3
Claims (12)
前記多重量子井戸構造の上に位置する第1のIII−V族半導体層、および、該第1のIII−V族半導体層の上に位置する第2のIII−V族半導体層を形成する工程と、
前記第1のIII−V族半導体層と前記多重量子井戸構造との間に第3のIII−V族半導体層を形成する工程と、
前記第1のIII−V族半導体層の膜厚を測定する工程と、を含み、
前記第3のIII−V族半導体層と前記第1のIII−V族半導体層とをエッチング選択性のある材料どうしで形成するとともに、
前記第3のIII−V族半導体層の厚みを前記多重量子井戸構造の厚みの0.005倍以上0.05倍以下とし、
前記多重量子井戸構造が、In x Ga 1−x As(0.38≦x≦1)と、GaAs 1−y Sb y (0.36≦y≦1)とのペア、または、Ga 1−u In u N v As 1−v (0.4≦u≦0.8、0<v≦0.2)とGaAs 1−y Sb y (0.36≦y≦0.62)とのペア、からなる、エピタキシャルウエハの製造方法。 An epitaxial wafer manufacturing method comprising a substrate of a III-V semiconductor and a multi-quantum well (MQW) structure positioned on the substrate,
Forming a first group III-V semiconductor layer located on the multiple quantum well structure and a second group III-V semiconductor layer located on the first group III-V semiconductor layer; When,
Forming a third group III-V semiconductor layer between the first group III-V semiconductor layer and the multiple quantum well structure;
Measuring the film thickness of the first group III-V semiconductor layer,
Forming the third group III-V semiconductor layer and the first group III-V semiconductor layer with materials having etching selectivity ;
The thickness of the third group III-V semiconductor layer is 0.005 to 0.05 times the thickness of the multiple quantum well structure,
The multiple quantum well structure includes a pair of In x Ga 1-x As (0.38 ≦ x ≦ 1) and GaAs 1-y Sb y (0.36 ≦ y ≦ 1), or Ga 1-u in u N v as 1-v (0.4 ≦ u ≦ 0.8,0 <v ≦ 0.2) and GaAs 1-y Sb y (0.36 ≦ y ≦ 0.62) and a pair of, An epitaxial wafer manufacturing method.
前記多重量子井戸構造の上に位置する第1のIII−V族半導体層と、前記第1のIII−V族半導体層の上に位置する第2のIII−V族半導体層と、前記第1のIII−V族半導体層と前記多重量子井戸構造との間に位置する第3のIII−V族半導体層とを備え、
前記第3のIII−V族半導体層と前記第1のIII−V族半導体層とがエッチング選択性のある材料どうしで形成されているとともに、
前記第3のIII−V族半導体層の厚みを前記多重量子井戸構造の厚みの0.005倍以上0.05倍以下とし、
前記多重量子井戸構造が、In x Ga 1−x As(0.38≦x≦1)と、GaAs 1−y Sb y (0.36≦y≦1)とのペア、または、Ga 1−u In u N v As 1−v (0.4≦u≦0.8、0<v≦0.2)とGaAs 1−y Sb y (0.36≦y≦0.62)とのペア、からなる、エピタキシャルウエハ。 An epitaxial wafer comprising a substrate of a III-V semiconductor and a multi-quantum well (MQW) structure positioned on the substrate,
A first group III-V semiconductor layer located on the multiple quantum well structure; a second group III-V semiconductor layer located on the first group III-V semiconductor layer; and the first group A third group III-V semiconductor layer positioned between the group III-V semiconductor layer and the multiple quantum well structure,
The third III-V group semiconductor layer and the first III-V group semiconductor layer are formed of materials having etching selectivity ,
The thickness of the third group III-V semiconductor layer is 0.005 to 0.05 times the thickness of the multiple quantum well structure,
The multiple quantum well structure includes a pair of In x Ga 1-x As (0.38 ≦ x ≦ 1) and GaAs 1-y Sb y (0.36 ≦ y ≦ 1), or Ga 1-u in u N v as 1-v (0.4 ≦ u ≦ 0.8,0 <v ≦ 0.2) and GaAs 1-y Sb y (0.36 ≦ y ≦ 0.62) and a pair of, An epitaxial wafer.
The epitaxial wafer according to claim 7 , wherein the substrate is any one of (GaAs, GaP, GaSb, InP, InAs, InSb, AlSb, and AlAs).
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