JPS5949689B2 - 陽極酸化方法 - Google Patents
陽極酸化方法Info
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- JPS5949689B2 JPS5949689B2 JP261877A JP261877A JPS5949689B2 JP S5949689 B2 JPS5949689 B2 JP S5949689B2 JP 261877 A JP261877 A JP 261877A JP 261877 A JP261877 A JP 261877A JP S5949689 B2 JPS5949689 B2 JP S5949689B2
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体ウェーハの陽極酸化方法に関するもので
ある。
ある。
一般に、半絶縁性ＣａＡｓ結晶基板上に成長せしめた不
純物濃度の高いエピタキシャル層上に形成するショット
キー障壁型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及び結晶基
板上に低不純物濃度層と該結晶基板より低くかつ該低不
純物濃度層より高い不純物濃度を有する層とをエピタキ
シャル法により順次形成したリード型インパットダイオ
ードの如き半導体素子の製造工程において、該エピタキ
シャル層の高不純物濃度領域の厚さを薄くかつ均一に制
御する場合に陽極酸化法が適用される。
純物濃度の高いエピタキシャル層上に形成するショット
キー障壁型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及び結晶基
板上に低不純物濃度層と該結晶基板より低くかつ該低不
純物濃度層より高い不純物濃度を有する層とをエピタキ
シャル法により順次形成したリード型インパットダイオ
ードの如き半導体素子の製造工程において、該エピタキ
シャル層の高不純物濃度領域の厚さを薄くかつ均一に制
御する場合に陽極酸化法が適用される。
例えば、半絶縁性ＧａＡｓ結晶基板上に気相法で形成さ
れるｎ型エピタキシャル層の厚さはウェーハ内でバラツ
キが大きいために、該ｎ型エピタキシャル層上に形成さ
れるショットキー障壁型ＦＥＴのピンチオフ電圧のバラ
ツキが大きくなる。また、不純物濃度の極めて高いｎ゛
゛型ＧａＡｓ結晶基板上に厚くて不純物濃度の低い層（
ｎ一領域）と薄くて適当な不純物濃度を有するｎ層をエ
ピタキシャル法で順次形成するリード型インパットダイ
オードの場合には該ｎ層の厚さを薄くかつ均一に制御す
ることが困難であるのでなだれブレイクダウン電圧のバ
ラツキが大きくなる。該ピンチオフ電圧やなだれブレイ
クダウン電圧のバラツキを少なくするためには高不純物
濃度を有するエピタキシャル層の厚さを薄くかつ均一に
する必要がある。従来、不均一な厚さ分布を有するエピ
タキシャル層を均一化する陽極酸化法において、暗状態
及び光照射状態とも同じ陽極酸化用回路が用いられてき
た。しかしながら、例えば可変電流源回路を用いた場合
には、光照射状態で該エピタキシャル層の厚さを均一に
薄くするとき問題があることが判明した。即ち、特に該
エピタキシャル層の不純物濃度が割合低い場合、暗状態
の陽極酸化法により均一化された該エピタキシャル層は
厚くなつている。従つて、光照射状態の陽極酸化法によ
り該エピタキシャル層を相当厚く除去しないとＧａＡｓ
・ＦＥＴ等のデバイスに使うことができない。ところで
、該エピタキシャル層を厚く除去したい場合、陽極酸化
時間が極めて長くなり、約数十分ないし１時間位要する
ことがしばしばある。酸化時間が長くなると陽極酸化液
中での酸化膜のエッチング効果が無視できなくなる。特
に、該エッチング効果の程度は暗状態に較べて光照射状
態の場合に顕著である。従つて、可変電流源回路のみを
用いた陽極酸化法では該エピタキシャル層を薄くかつ均
一に匍［する場合、特に、該エピタキシャル層の不純物
濃度が低いとき工数がかかるだけでなく、該エピタキシ
ヤル層の膜厚を正確に制御することが困難であるという
欠点があつた。一方、定電流源回路を用いた場合には、
暗状態での陽極酸化法に問題点があつた。即ち、不均一
な厚さ分布を有する該エピタキシヤル層の厚さを暗状態
の陽極酸化法により均一化する場合、定電流源回路を用
いると、該エピタキシヤル層の薄い部分で電流が流れな
くなるに従い、該エピタキシヤル層の厚い部分に電流が
集中するようになる。よつて、該エピタキシヤル層の厚
い部分では高電流密度となり、該エピタキシヤル領域内
に内含されている結晶欠陥が表面に露出する。また、該
エピタキシヤル層全面がある均一な厚さになつた瞬間に
、酸化膜に高電圧がかかり、該酸化膜の薄い部分が絶縁
破壊してしまう。
れるｎ型エピタキシャル層の厚さはウェーハ内でバラツ
キが大きいために、該ｎ型エピタキシャル層上に形成さ
れるショットキー障壁型ＦＥＴのピンチオフ電圧のバラ
ツキが大きくなる。また、不純物濃度の極めて高いｎ゛
゛型ＧａＡｓ結晶基板上に厚くて不純物濃度の低い層（
ｎ一領域）と薄くて適当な不純物濃度を有するｎ層をエ
ピタキシャル法で順次形成するリード型インパットダイ
オードの場合には該ｎ層の厚さを薄くかつ均一に制御す
ることが困難であるのでなだれブレイクダウン電圧のバ
ラツキが大きくなる。該ピンチオフ電圧やなだれブレイ
クダウン電圧のバラツキを少なくするためには高不純物
濃度を有するエピタキシャル層の厚さを薄くかつ均一に
する必要がある。従来、不均一な厚さ分布を有するエピ
タキシャル層を均一化する陽極酸化法において、暗状態
及び光照射状態とも同じ陽極酸化用回路が用いられてき
た。しかしながら、例えば可変電流源回路を用いた場合
には、光照射状態で該エピタキシャル層の厚さを均一に
薄くするとき問題があることが判明した。即ち、特に該
エピタキシャル層の不純物濃度が割合低い場合、暗状態
の陽極酸化法により均一化された該エピタキシャル層は
厚くなつている。従つて、光照射状態の陽極酸化法によ
り該エピタキシャル層を相当厚く除去しないとＧａＡｓ
・ＦＥＴ等のデバイスに使うことができない。ところで
、該エピタキシャル層を厚く除去したい場合、陽極酸化
時間が極めて長くなり、約数十分ないし１時間位要する
ことがしばしばある。酸化時間が長くなると陽極酸化液
中での酸化膜のエッチング効果が無視できなくなる。特
に、該エッチング効果の程度は暗状態に較べて光照射状
態の場合に顕著である。従つて、可変電流源回路のみを
用いた陽極酸化法では該エピタキシャル層を薄くかつ均
一に匍［する場合、特に、該エピタキシャル層の不純物
濃度が低いとき工数がかかるだけでなく、該エピタキシ
ヤル層の膜厚を正確に制御することが困難であるという
欠点があつた。一方、定電流源回路を用いた場合には、
暗状態での陽極酸化法に問題点があつた。即ち、不均一
な厚さ分布を有する該エピタキシヤル層の厚さを暗状態
の陽極酸化法により均一化する場合、定電流源回路を用
いると、該エピタキシヤル層の薄い部分で電流が流れな
くなるに従い、該エピタキシヤル層の厚い部分に電流が
集中するようになる。よつて、該エピタキシヤル層の厚
い部分では高電流密度となり、該エピタキシヤル領域内
に内含されている結晶欠陥が表面に露出する。また、該
エピタキシヤル層全面がある均一な厚さになつた瞬間に
、酸化膜に高電圧がかかり、該酸化膜の薄い部分が絶縁
破壊してしまう。
そのため、該エピタキシヤル層上に高電圧が直接かかり
、該エピタキシヤル層表面上に結晶欠陥が露出する〇即
ち、定電流源回路を用いた暗状態の陽極酸化方法では該
エピタキシヤル層上に結晶欠陥が露出するという欠点が
あつた。本発明の目的は上記欠点を除去した陽極酸化方
法を提供することにある。
、該エピタキシヤル層表面上に結晶欠陥が露出する〇即
ち、定電流源回路を用いた暗状態の陽極酸化方法では該
エピタキシヤル層上に結晶欠陥が露出するという欠点が
あつた。本発明の目的は上記欠点を除去した陽極酸化方
法を提供することにある。
本発明は、半絶縁性半導体結晶基板上に成長した高不純
物濃度領域、または極めて高い不純物濃度を有する半導
体結晶基板上に低不純物濃度領域及び高不純物濃度領域
が順次形成されている半導体ウエーハの高不純物濃度領
域の厚さを陽極酸化法を用いて薄くかつ均一に制御する
方法において、暗状態で可変電流源回路を用いて該高不
純物濃度領域の表面を陽極酸化し、生成した酸化膜を除
去して該高不純物濃度領域の厚さを均一化した後、光照
射状態で定電流源回路を用いて該高不純物濃度領域の表
面を陽極酸化し、生成した酸化膜を除去して該高濃度不
純物領域の厚さを一様に薄くすることを特徴とする。
物濃度領域、または極めて高い不純物濃度を有する半導
体結晶基板上に低不純物濃度領域及び高不純物濃度領域
が順次形成されている半導体ウエーハの高不純物濃度領
域の厚さを陽極酸化法を用いて薄くかつ均一に制御する
方法において、暗状態で可変電流源回路を用いて該高不
純物濃度領域の表面を陽極酸化し、生成した酸化膜を除
去して該高不純物濃度領域の厚さを均一化した後、光照
射状態で定電流源回路を用いて該高不純物濃度領域の表
面を陽極酸化し、生成した酸化膜を除去して該高濃度不
純物領域の厚さを一様に薄くすることを特徴とする。
本発明によれば、以下に記載する４つの効果が得られる
。
。
第１に、光照射状態での陽極酸化方法において定電流源
回路を用いるので、酸化膜厚の増大と共に酸化膜の成長
速度がほとんど変化しない０従つて、可変電流源回路を
用いた場合に比して陽極酸化工程に要する時間が大幅に
短縮される。第２に、光照射状態におけるエピタキシヤ
ル層の均一酸化の場合、定電流源回路を用いることによ
り酸化膜厚が増大しても電流密度が変化しない。電流密
度による酸化膜の組成変化が生じないので酸化膜の比抵
抗値は変化しない。従つて、酸化膜中での単位長さ当り
の電圧降下が一定であるので逆に電圧降下から酸化膜厚
が正確に求められ、エピタキシヤル層の膜厚制御が各易
になる。第３に光照射状態での定電流源回路使用により
陽極酸化時間が大幅に短縮されるので、陽極酸化液によ
る酸化膜のエツチング効果がほとんど無視できる。よつ
て、該エピタキシヤルウエーハのエピタキシヤル層の厚
さを精密制御することが可能である。第４に、暗状態及
び光照射状態共定電流源回路を用いた陽極酸化法に比較
して、暗状態で可変電流源回路を用いることにより該エ
ピタキシヤルウエーハ表面上の結晶欠陥露出を防止する
ことができる。本発明を実施例により説明する。
回路を用いるので、酸化膜厚の増大と共に酸化膜の成長
速度がほとんど変化しない０従つて、可変電流源回路を
用いた場合に比して陽極酸化工程に要する時間が大幅に
短縮される。第２に、光照射状態におけるエピタキシヤ
ル層の均一酸化の場合、定電流源回路を用いることによ
り酸化膜厚が増大しても電流密度が変化しない。電流密
度による酸化膜の組成変化が生じないので酸化膜の比抵
抗値は変化しない。従つて、酸化膜中での単位長さ当り
の電圧降下が一定であるので逆に電圧降下から酸化膜厚
が正確に求められ、エピタキシヤル層の膜厚制御が各易
になる。第３に光照射状態での定電流源回路使用により
陽極酸化時間が大幅に短縮されるので、陽極酸化液によ
る酸化膜のエツチング効果がほとんど無視できる。よつ
て、該エピタキシヤルウエーハのエピタキシヤル層の厚
さを精密制御することが可能である。第４に、暗状態及
び光照射状態共定電流源回路を用いた陽極酸化法に比較
して、暗状態で可変電流源回路を用いることにより該エ
ピタキシヤルウエーハ表面上の結晶欠陥露出を防止する
ことができる。本発明を実施例により説明する。
半絶縁性のＧａＡｓ基板上に不純物濃度２Ｘ１〔１７Ｃ
ｒ１Ｌ−３で厚さ約０．２９〜０．３７μＭＯ）ｎ型Ｇ
ａＡｓ層をエピタキシヤル法で成長させたＧａＡｓエピ
タキシヤルウエーハを用意する。
ｒ１Ｌ−３で厚さ約０．２９〜０．３７μＭＯ）ｎ型Ｇ
ａＡｓ層をエピタキシヤル法で成長させたＧａＡｓエピ
タキシヤルウエーハを用意する。
このウエーハ表面を洗浄して清浄にした後、陽極酸化装
置にセツトする。第１図は半導体ウエーハを暗状態で陽
極酸化する方法を説明する図である。
置にセツトする。第１図は半導体ウエーハを暗状態で陽
極酸化する方法を説明する図である。
１は定電圧源であつて、陽極酸化するときに印加される
電圧は可変抵抗２により調整される。
電圧は可変抵抗２により調整される。
陽極酸化が始まるときの印加電圧は１２０Ｖである。暗
箱３内に設置された容器４内には陽極酸化液５（水と酒
石酸とエチレングリコールの混合液）が満たされており
、その中にＰｔ電極６とＧａＡｓエピタキシヤルウエー
ハ７がセツトされている。ＧａＡｓエピタキシヤルウエ
ーハに酸化物が形成され始めると該酸化膜中の電圧降下
が増大し始め、該電圧降下量が電圧計８で測定される。
該電圧降下が約７０Ｖになると電流計９で測定される電
流値が激減する。そのとき、暗状態の陽極酸化工程を停
止させる。溶器４から取出したＧａＡｓエピタキシヤル
ウエーハ７には厚さ約０．０３〜０．１５μｍの不均一
な酸化膜（酸化膜中へ消費されたＧａＡｓの膜厚；０．
０２〜０．１μｍ）が形成されている。第２図は暗状態
で陽極酸化されたＧａＡｓエピタキシヤルウエーハの断
面図である。
箱３内に設置された容器４内には陽極酸化液５（水と酒
石酸とエチレングリコールの混合液）が満たされており
、その中にＰｔ電極６とＧａＡｓエピタキシヤルウエー
ハ７がセツトされている。ＧａＡｓエピタキシヤルウエ
ーハに酸化物が形成され始めると該酸化膜中の電圧降下
が増大し始め、該電圧降下量が電圧計８で測定される。
該電圧降下が約７０Ｖになると電流計９で測定される電
流値が激減する。そのとき、暗状態の陽極酸化工程を停
止させる。溶器４から取出したＧａＡｓエピタキシヤル
ウエーハ７には厚さ約０．０３〜０．１５μｍの不均一
な酸化膜（酸化膜中へ消費されたＧａＡｓの膜厚；０．
０２〜０．１μｍ）が形成されている。第２図は暗状態
で陽極酸化されたＧａＡｓエピタキシヤルウエーハの断
面図である。
酸化膜１２を濃塩酸で除去した後、ＧａＡｓエピタキシ
ヤルウエーハの水洗を数回繰り返す。こうして、該エピ
タキシヤル層１１の厚さは約０．２７μｍに均一化され
る。次に、該ＧａＡｓエピタキシヤルウエーハを光照射
状態で再び陽極酸化する゜第３図は半導体ウエーハを光
照射状態で陽極酸化する方法を説明する図である。
ヤルウエーハの水洗を数回繰り返す。こうして、該エピ
タキシヤル層１１の厚さは約０．２７μｍに均一化され
る。次に、該ＧａＡｓエピタキシヤルウエーハを光照射
状態で再び陽極酸化する゜第３図は半導体ウエーハを光
照射状態で陽極酸化する方法を説明する図である。
ＧａＡｓエピタキシヤルウエーハ７を陽極酸化液５中に
セツトし、スポツトライト１３を用いてウエーハ７の表
面に光を一様に照射しながら定電流源１を用いて２ｍＡ
／Ｃｄの電流密度で陽極酸化を行なう。
セツトし、スポツトライト１３を用いてウエーハ７の表
面に光を一様に照射しながら定電流源１を用いて２ｍＡ
／Ｃｄの電流密度で陽極酸化を行なう。
電圧降下が６０Ｖになつたところで、陽極酸化を停止さ
せる。該陽極酸化によりＧａＡｓエピタキシヤルウエー
ハ上には、約９００Ａの酸化膜が形成される。第４図は
光照射状態で陽極酸化された ＧａＡｓエピタキシヤル
ウエーハの断面図である。
せる。該陽極酸化によりＧａＡｓエピタキシヤルウエー
ハ上には、約９００Ａの酸化膜が形成される。第４図は
光照射状態で陽極酸化された ＧａＡｓエピタキシヤル
ウエーハの断面図である。
酸化膜１４を濃塩酸で除去すると半絶縁性基板１０上に
厚さ約０．１８μｍを有する均一なエピタキシヤル層１
１が形成される。以上詳細に説明したように、本発明に
よれば半導体基板の不純物濃度に比較して高い不純物濃
度を有するエピタキシヤル層の厚さを薄くかつ均一に制
御でき、シヨツトキー障壁型電界効果トランジスタ、あ
るいはリード型インパツトダイオードのような半導体素
子の製造に効果が大きい。
厚さ約０．１８μｍを有する均一なエピタキシヤル層１
１が形成される。以上詳細に説明したように、本発明に
よれば半導体基板の不純物濃度に比較して高い不純物濃
度を有するエピタキシヤル層の厚さを薄くかつ均一に制
御でき、シヨツトキー障壁型電界効果トランジスタ、あ
るいはリード型インパツトダイオードのような半導体素
子の製造に効果が大きい。
第１図は半導体ウエーハを暗状態で陽極酸化する方法を
説明する図、第２図は暗状態で陽極酸化されたＧａＡｓ
ェピタキシヤルウエーハの断面図、第３図は半導体ウエ
ーハを光照射状態で陽極酸化する方法を説明する図、第
４図は光照射状態で陽極酸化された ＧａＡｓエピタキ
シヤルウエーハの断面図である。 １ ・・・・・・定電圧源、２・・・・・・可変抵抗、
３・・・・・・暗箱、４・・・・・・容器、５・・・・
・・陽極酸化液、６・・・・・・白金電極、７・・・・
・・ ＧａＡｓエピタキシヤルウエーハ、８・・・・・
・電圧計． ９・・・・・・電流計、１０・・・・・・
ＧａＡｓ基板、１１・・・・・・エピタキシヤル層．
１２，１４・・・・・・酸化膜、１３・・・・・・スポ
ツトライト。
説明する図、第２図は暗状態で陽極酸化されたＧａＡｓ
ェピタキシヤルウエーハの断面図、第３図は半導体ウエ
ーハを光照射状態で陽極酸化する方法を説明する図、第
４図は光照射状態で陽極酸化された ＧａＡｓエピタキ
シヤルウエーハの断面図である。 １ ・・・・・・定電圧源、２・・・・・・可変抵抗、
３・・・・・・暗箱、４・・・・・・容器、５・・・・
・・陽極酸化液、６・・・・・・白金電極、７・・・・
・・ ＧａＡｓエピタキシヤルウエーハ、８・・・・・
・電圧計． ９・・・・・・電流計、１０・・・・・・
ＧａＡｓ基板、１１・・・・・・エピタキシヤル層．
１２，１４・・・・・・酸化膜、１３・・・・・・スポ
ツトライト。
Claims (1)
- １ 低不純物濃度半導体領域上に形成した高不純物濃度
領域の厚さを陽極酸化法を用いて均一に制御する方法に
おいて、暗状態で前記高不純物濃度領域の表面を可変電
流源回路を用いて陽極酸化して生成した酸化膜を除去す
る工程と、光照射状態で前記高不純物濃度領域の表面を
定電流源回路を用いて陽極酸化して生成した酸化膜を除
去する工程とを併用したことを特徴とする陽極酸化方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP261877A JPS5949689B2 (ja) | 1977-01-12 | 1977-01-12 | 陽極酸化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP261877A JPS5949689B2 (ja) | 1977-01-12 | 1977-01-12 | 陽極酸化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5387666A JPS5387666A (en) | 1978-08-02 |
| JPS5949689B2 true JPS5949689B2 (ja) | 1984-12-04 |
Family
ID=11534385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP261877A Expired JPS5949689B2 (ja) | 1977-01-12 | 1977-01-12 | 陽極酸化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5949689B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02125735U (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-17 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5595329A (en) * | 1979-01-12 | 1980-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Preparation of semiconductor device |
| JPH0616507B2 (ja) * | 1984-08-06 | 1994-03-02 | 日本電気株式会社 | 陽極酸化方法およびその装置 |
-
1977
- 1977-01-12 JP JP261877A patent/JPS5949689B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02125735U (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-17 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5387666A (en) | 1978-08-02 |
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