JPH10289906A5 - - Google Patents

Description

具体的な半導体生産プロセスでは、マルチ・ウエハ・エピタキシャル生産システムを用意する。このシステムは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物成長チャンバおよび絶縁物蒸着チャンバが取り付けられた搬送・装填モジュールを含む。表面を有する化合物半導体ウエハをこの搬送・装填モジュール内に配置し、マルチ・ウエハ生産システム内の圧力を≦１０^-10 Torrに減圧する。化合物半導体ウエハをＩＩＩ−Ｖ族化合物成長チャンバに移動し、化合物半導体物質の層を、化合物半導体ウエハの表面上にエピタキシャル成長させる。次に、マルチ・ウエハ生産システムから取り出すことなく、化合物半導体ウエハを搬送・装填モジュールに移動し、更に絶縁物蒸着チャンバに移動する。化合物半導体物質の層上に物質を熱的に蒸着することによって、絶縁キャップ層を形成する。

次に図３に移ると、マルチ・ウエハ・エピタキシャル生産システム３０が示されている。これは、本発明による図２の化合物半導体ウエハ構造２０を製造する際に用いられる。システム３０は、搬送・装填モジュール３３，この搬送・装填モジュール３３に取り付けられたＩＩＩ−Ｖ成長チャンバ３５，および搬送・装填モジュール３３に取り付けられた絶縁物蒸着チャンバ３８を含む。各チャンバ３５，３８が搬送・装填モジュール３３に取り付けられているので、ウエハ，チップ等は、システム３０から取り出すことなく、各チャンバ内で処理することができる。したがって、一旦ウエハをシステム３０に導入し真空状態としたなら、ウエハは、処理が完了するまで、環境には晒されない。

したがって、本発明による化合物半導体ウエハ構造の表面を保護するプロセスの一例として、化合物半導体ウエハを搬送・装填モジュール３３内に配置し、マルチ・ウエハ生産システム３０内の圧力を≦１０^-10 Torrに減圧する。次に、ウエハをＩＩＩ−Ｖ族化合物成長チャンバ３５に移動し、化合物半導体物質の１つ以上の層を、表面上にエピタキシャル成長させ、化合物半導体ウエハ構造（例えば、化合物半導体ウエハ構造２０）を生産する。最上層２３の成長の後、化合物半導体ウエハ構造２０を搬送・装填モジュール３３に移動し、次いで絶縁物蒸着チャンバ３８に移動する。絶縁物蒸着チャンバ３８内において、ウエハ構造２０上に絶縁物質を熱的に蒸着することによって、化合物半導体ウエハ構造２０の表面２４上に、絶縁キャップ層２５を形成する。

本プロセスの好適実施例では、酸化物坩堝(oxide crucible)において蒸着源(evaporation source)を用い、流出セル(effusion cell) からのガリウム酸化物分子を熱的に蒸着することによって、ウエハ構造２０の表面２４上に、絶縁キャップ層２５を熱的に蒸着する。蒸着源は、融点ｍ_poを有する多結晶Ｇａ₂ Ｏ₃ ，融点ｍ_poを有する単結晶Ｇａ₂ Ｏ₃ ，あるいは融点ｍ_poを有するＧａ₂ Ｏ₃ 成分を含有する多結晶または単結晶物質の１つから選択する。蒸着源を含む酸化物坩堝は、融点ｍ _p が蒸着源の融点よりも高くある（ｍ _p ＞ｍ _po ）とともに、蒸着源との共融合金(eutectic alloy)を形成しない酸化物からなる坩堝，または共融温度を有し蒸着源の蒸着温度よりも共融温度の方が高い酸化物からなる坩堝のいずれかから選択する。更に、酸化物坩堝は、比較的高いバンドギャップ、即ち、通常≧４ｅＶを有する物質で形成することが好ましい。

このようにして、絶縁キャップ層２５を適所に配するまで、化合物半導体ウエハ構造２０を周囲条件に露出することから保護する。図３のシステム３０において絶縁キャップ層２５を形成するので、構造即ちエピタキシャル層は、周囲条件には決して晒されることはなく、基板またはエピタキシャル層および絶縁キャップ層２５間の界面は、熱力学的に安定であり、卓越した電気的特性を有する。ＧａＡｓ表面およびその上に堆積した酸化物層を有する化合物半導体ウエハ構造の特定例では、ＧａＡｓ−Ｇａ₂ Ｏ₃ 界面は、単一層急峻性(monolayer abruptness)を呈し、酸化物の表面荒さ（ｒｍｓ）は≦２．５オングストロームである。また、製造したウエハ全体にわたって界面状態密度には、卓越した均一性があることもわかった。界面状態密度は、全体として、従来技術の密度（１０¹⁰ｃｍ^-2ｅＶ^-1）に比肩し得るか、あるいはこれよりも優れている。更に、Ｇｄ₃ Ｇａ₅ Ｏ₁₂を蒸着源として用いた特定例では、Ｇａ₂ Ｏ₃ 膜が含むＧｄレベルは、図４のグラフに示すように、選択イオン質量分光分析（ＳＩＭＳ：Selective IonMass Spectroscopy ）の検出限界未満であることもわかっている。

【図３】