JPS6235614A - Substrate for vapor growth - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気相成長用基板に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a substrate for vapor phase growth.
近年、マイクロ波及びミリ波領域で使用される半導体素
子の高性能化が要求され、ことにGaAsは電子の移動
度がシリコンなどに比べて6倍程度大きいために多用さ
れるように°なって来た。しかしGaAsはシリコンに
比べて熱伝導率が三分の−と小さい為に性能を十分に発
揮するためにはデバイスの厚さを極力薄くする必要があ
り、最終的には10マイクロメートル以下にもしなけれ
ばならない場合がある。In recent years, there has been a demand for higher performance in semiconductor devices used in the microwave and millimeter wave regions, and GaAs, in particular, has become widely used because its electron mobility is about six times higher than that of silicon, etc. It's here. However, GaAs has a thermal conductivity that is three times lower than that of silicon, so in order to fully demonstrate its performance, it is necessary to reduce the thickness of the device as much as possible, and the final thickness is 10 micrometers or less. There are times when you have to.
従来は例えばミリ波デバイスを製造する際には。Conventionally, for example, when manufacturing millimeter wave devices.
基板上にデバイスを形成したのち金属電極を全面に形成
し、その上に50マイクロメートル以上の金或は銀或は
銅の様な熱伝導率の高い材料を無電解或は電解などの方
法によってメッキし、しかるのち、これを支持基体とし
てデバイスの裏面を機械的あるいは化学的に研摩あるい
は腐蝕して薄層化し、周知の金属電極形成技術と、写真
食刻技術を用いてデバイスの裏面電極を形成し、化学的
あるいは電気化学的腐蝕によって個々のデバイスを分離
したのち、支持基体金属板を切断して個々のデバイスチ
ップとして分離する。支持基体金属はデバイスの薄化の
為の支持として役立つばかりでなくヒートシンクとして
の役割りをもち通常プレーテッド、ヒートシンク(Pl
ated heat 5ink)と呼ばれている。After forming a device on a substrate, a metal electrode is formed on the entire surface, and a material with high thermal conductivity such as gold, silver, or copper with a thickness of 50 micrometers or more is deposited on it by electroless or electrolytic methods. After plating, the back surface of the device is mechanically or chemically polished or etched to make a thin layer using this as a support base, and the back surface electrode of the device is formed using well-known metal electrode forming technology and photo-etching technology. After forming and separating individual devices by chemical or electrochemical etching, the supporting base metal plate is cut to separate individual device chips. The supporting substrate metal not only serves as a support for thinning the device, but also acts as a heat sink, and is usually plated.
It is called ``ated heat 5 ink''.
しかしこの方法は次の様な欠点を生ずる。つまり厚いメ
ッキ層は通常メッキの縁端が厚くなる傾向があり、また
メッキされた表面自体も10マイクロメートル程度の平
担度しかえられないことが多い。マイクロ波或はミリ波
デバイスの最終厚み自体が10マイクロメートル程度で
あるから、この様に厚メッキした金属を支持基体とする
にはメッキされた金属自体を平担研摩する必要がある。However, this method has the following drawbacks. That is, a thick plating layer usually tends to have thick edges, and the plated surface itself often only has a flatness of about 10 micrometers. Since the final thickness of a microwave or millimeter wave device itself is about 10 micrometers, in order to use such a thickly plated metal as a support base, it is necessary to flatten the plated metal itself.
この様に平担化したのちこれを基準面として、デバイス
を含むGaAsを研摩、化学腐蝕等によって所望の厚さ
まで薄層化する必要がある。ところがGaAsはシリコ
ンに比較して硬度が低く、また主として用いられる(I
QO)面の結晶面に於いては壁間性が強く、且つ機械的
性質に異方性があって、薄層研摩に際して損傷を生じや
すい欠点があった。After flattening in this way, it is necessary to use this as a reference plane to thin the GaAs containing the device to a desired thickness by polishing, chemical etching, or the like. However, GaAs has lower hardness than silicon and is mainly used (I
The crystal plane of the QO) plane has strong interwall properties and anisotropy in mechanical properties, which has the drawback of being easily damaged during thin layer polishing.
GaAsを用いたミリ波デバイスの中で特に薄層化を必
要とするデバイスの例は主として発熱の多いデバイスで
あってインバット・ダイオード、マイタット・ダイオー
ド、タンネット・ダイオード或はガンダイオードを挙げ
ることができる。これらはいずれも能動素子であって発
振及び増幅に広く応用されている。これらのデバイスは
50ギガヘルツから400ギガヘルツに亘って用いられ
るものであって使用周波数が高くなる程度直流からミリ
波への変換効率が低下する為により薄い構造とせざるを
えない。たとえば300ギガヘルツを越えるタンネット
に於いてはデバイスの厚さは5マイクロメートル以下が
望ましいとされる。これを機械的損傷なしに製造しよう
とするならば化学腐蝕或は電気学的腐蝕に依らざるをえ
ないが、主として用いられる(100)面は結晶学的最
稠密面ではないために上記の化学的あるいは電気化学的
腐蝕の方法によっては厚みの制御性に劣るばかりか、ウ
ェーファ面内で著しく−ばらつく為のデバイスの製造歩
留りが低下し、結果としてコストが高くならざるをえな
い状態にある。Among millimeter-wave devices using GaAs, examples of devices that require particularly thin layers are devices that generate a lot of heat, such as Invat diodes, Mitat diodes, Tunnet diodes, and Gunn diodes. can. All of these are active elements and are widely applied to oscillation and amplification. These devices are used at frequencies ranging from 50 GHz to 400 GHz, and as the operating frequency increases, the conversion efficiency from direct current to millimeter waves decreases, so they must have a thinner structure. For example, in the case of a tannet exceeding 300 gigahertz, it is said that the thickness of the device is desirably 5 micrometers or less. In order to manufacture this without mechanical damage, it is necessary to rely on chemical or electrical corrosion, but since the (100) plane that is mainly used is not the closest crystallographic plane, the above chemical Depending on the method of target or electrochemical etching, the controllability of the thickness is not only poor, but also the thickness varies significantly within the wafer plane, resulting in a decrease in device manufacturing yield and, as a result, an increase in cost.
本発明者は、前述の問題を解決するための具体的手段を
鋭意研究した結果、主基板として主表面が(100)か
ら<110>方向に2度以上傾いたGaAsを用い、こ
の上にAl2X Ga+−xAs (z>0゜4)を
2マイクロメートル以上堆積させたのち、Sn、Te、
Se、Sのうち少なくともいずれか1つを10’/cc
以上含有するGaAsを2マイクロメートル以上堆積さ
せることにより、前記問題点が解決され、機械的損傷を
皆無にしながら、極めて容易に製造でき且つ歩留りを著
しく高められることを知見して本発明を完成したのであ
る。As a result of intensive research into specific means for solving the above-mentioned problems, the inventors of the present invention used GaAs, whose main surface is tilted by more than 2 degrees from the (100) to <110> direction, as the main substrate, and on this GaAs After depositing Ga+-xAs (z>0°4) to a thickness of 2 micrometers or more, Sn, Te,
At least one of Se and S at 10'/cc
The present invention has been completed based on the finding that by depositing GaAs containing the above to a thickness of 2 micrometers or more, the above-mentioned problems can be solved, and it can be manufactured extremely easily and the yield can be significantly increased while completely eliminating mechanical damage. It is.
本発明の気相成長用基板は、主表面が(100)のGa
Asと、にAQxGa+−x As (z>0.4)
とでは化学腐蝕の割合が大きく異なることにより基板
の薄層化を図ることができ、この際該GaAsの主表面
を<110>方向に2度傾けさせることによって表面欠
陥の発生を防止でき、さらに素子形成領域層となるGa
AsにSn、Te、Ss、Sのうち少なくともいずれか
1つを含有させることにより正孔移動度を高めることが
できる。The substrate for vapor phase growth of the present invention has a main surface of (100) Ga.
As, AQxGa+-x As (z>0.4)
Since the rate of chemical corrosion is greatly different between the two, it is possible to make the substrate thinner, and in this case, by tilting the main surface of the GaAs twice in the <110> direction, it is possible to prevent the occurrence of surface defects. Ga that becomes the element formation region layer
Hole mobility can be increased by including at least one of Sn, Te, Ss, and S in As.
GaAs (100)面はアンモニアと過酸化水素水の
混液によって容易に化学腐蝕されることはよく知られて
いる。たとえば28%のアンモニア水(NH40H)、
!l:30%の過酸化水素水(7)1:10の混合液で
はGaAsは約15マイクロメートル毎分の割合で溶解
し1:20の混合液に対しては約10マイクロメートル
毎分の割合で腐蝕溶解されることが知られている。これ
に対してGa x A Q +−xlhiに於いてはχ
く0.4の場合1:10の混合液に対して化学腐蝕によ
って溶解除去され厚さは0.75マイクロメートル毎分
以下であり、1:20の混合液に対しては同じ<0.0
5マイクロメートル毎分以下であることが知られている
。このことはGazAQ+−:I: As (z<
0.4) とGaAsとでは化学腐蝕の割合が大きく異
なり、アンモニア水と過酸化水素水の混合液を用いるな
らばGaAsのみを有効に選択に溶解除去出来ることが
わかる。It is well known that the GaAs (100) surface is easily chemically corroded by a mixture of ammonia and hydrogen peroxide. For example, 28% ammonia water (NH40H),
! l:30% hydrogen peroxide solution (7) In a 1:10 mixture, GaAs dissolves at a rate of approximately 15 micrometers per minute, and in a 1:20 mixture, GaAs dissolves at a rate of approximately 10 micrometers per minute. It is known that it is corroded and dissolved. On the other hand, in Ga x A Q +-xlhi, χ
In the case of 0.4, the thickness is less than 0.75 micrometers per minute as it is dissolved and removed by chemical corrosion for a 1:10 mixture, and the same <0.0 for a 1:20 mixture.
It is known to be less than 5 micrometers per minute. This means that GazAQ+-:I: As (z<
0.4) and GaAs, the rate of chemical corrosion is greatly different, and it can be seen that if a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide water is used, only GaAs can be effectively and selectively dissolved and removed.
一方、GaAsは弗化水素酸に対しては殆んど化学腐蝕
を受けないがGaLAQl−X As (z<0.4
)は極めて容易に化学腐蝕を受けることが知られている
。On the other hand, GaAs suffers almost no chemical corrosion from hydrofluoric acid, but GaLAQl-X As (z<0.4
) is known to be extremely easily subject to chemical corrosion.
更に、GaAsとGayAQt −x As (χく
004)の間の格子常数は極めて近い為に容易に多層に
エピタキシアル成長を施すことができる。Furthermore, since the lattice constants between GaAs and GayAQt -x As (χ 004) are extremely close, epitaxial growth can be easily performed in multiple layers.
したがってqaAsを基板としてその上にGax、AQ
、−エAs (χ(0,4)を堆積し、更にその上にG
aAsを堆積した基板を出発基板とし、最上層のGaA
s面上に新たに最終的に所望のデバイスを形成し、薄い
デバイスを支えるに十分な厚さく例えば50マイクロメ
一タ以上)の金メッキ層を設け、しかるのち反対面の最
初のGaAs基板をアンモニアと過酸化水素水で除去し
てゆくと、化学腐蝕はGaえAQl−X、As(χ<0
.4)の所で自動的に殆ど停止する。これによって機械
的損傷を与えず、デバイスの薄層化ができるがGaxA
Ql−え As (χ<0.4)はGaAsに比べて電
子の移動度が小さいので更に弗化水素酸を用いてGax
、 A Q +−:c As(χ<0.4)の層のみ
を選択的に除去し、しかるのち露出したGaAs上に所
望の金属電極を形成し、更に周知の写真食刻技術を用い
て所定のデバイスを所定の大きさに化学腐蝕によって分
離すれば全く機械加工による損傷をうけずにデバイスを
形成することができる。Therefore, using qaAs as a substrate, Gax, AQ
, - air As (χ(0,4)) is deposited, and G
The substrate on which aAs is deposited is used as the starting substrate, and the top layer of GaA is
A new final desired device is formed on the s-plane, a gold plating layer is applied thick enough to support the thin device (e.g., 50 micrometers or more), and then the first GaAs substrate on the opposite side is treated with ammonia. When removed with hydrogen peroxide solution, chemical corrosion becomes GaEAQl-X, As(χ<0
.. It almost stops automatically at 4). This allows devices to be made thinner without causing mechanical damage, but GaxA
Since As (χ<0.4) has lower electron mobility than GaAs, Gax
. If a predetermined device is separated into a predetermined size by chemical etching, the device can be formed without being damaged by machining.
以上詳細に説明したようにGaAs −GaχAQ+−
にAs −GaAsの三層構造を有する基板はミリ波デ
バイスの形成上非常に有効であるがこれを実際のミリ波
デバイスに適用するには更に次の様な条件を加えること
が必要となる。GaAsはその電子移動度の大きさに比
べて正孔移動度が著しく低いために、実際上ミリ波デバ
イスに用いられるGaAsの導電形は少なくとも出発基
板はN型の導電型であるべき場合が多い。またこのN型
導電領域は一般に最終的に抵抗性接触金属電極を設ける
必要上この領域の不純物密度は少くとも1017/cc
以上であることが必要である。As explained in detail above, GaAs −GaχAQ+−
A substrate having a three-layer structure of As-GaAs is very effective in forming millimeter-wave devices, but in order to apply this to actual millimeter-wave devices, it is necessary to add the following conditions. GaAs has extremely low hole mobility compared to its electron mobility, so in practice, the conductivity type of GaAs used in millimeter wave devices is often that at least the starting substrate should be N-type conductivity type. . In addition, this N-type conductive region generally has an impurity density of at least 1017/cc because it is necessary to finally provide a resistive contact metal electrode.
It is necessary that it is above.
更にミリ波デバイスに於ては能動層の厚さが数マイクロ
メートル以下という極めて薄いものであることから能動
層の形成には分子線エピタキシアル成長法、戒はMet
al Organic Chemical Vapor
Deposition (MOCVD)またはハロゲン
化物を用いた気相成長のように薄い能動層を形成するこ
とのできるエピタキシアル成長法を用いる必要がある。Furthermore, in millimeter-wave devices, the active layer has an extremely thin thickness of several micrometers or less, so the molecular beam epitaxial growth method is used to form the active layer.
al Organic Chemical Vapor
It is necessary to use epitaxial growth methods capable of forming thin active layers, such as MOCVD or vapor phase growth using halides.
これらの成長法に於ては例えばGaAsの(100)を
主表面とする場合ある特定の結晶方位に対して一定の角
度をもって主表面がらずらして切断した結晶表面を与え
ておかないとエピタキシアル成長過程で表面に凸凹やピ
ラミッド、ボイド、ピットなどの表面欠陥を生じやすく
なることが知られている。従ってGaAs−Gar−A
12t−CAs (Z < 0 、4 )−GaAs
三層構造基板し二対しては最大層のGaAs層は少なく
とも1017/ccのN型導電型を与える不純物すなわ
ちSn、Te、Se、Sのうち少なくともいずれか1つ
を含有し、且つ(100)面に対しく110>方向に2
°以上傾いた基板であることが必要である。In these growth methods, for example, when the (100) main surface of GaAs is used, unless a crystal surface is provided in which the main surface is cut at a certain angle with respect to a specific crystal orientation, epitaxial growth will not occur. It is known that surface defects such as unevenness, pyramids, voids, and pits are likely to occur on the surface during the process. Therefore, GaAs-Gar-A
12t-CAs (Z < 0, 4)-GaAs
The GaAs layer, which is the largest layer of the three-layer structure substrate, contains at least one of Sn, Te, Se, and S, an impurity that provides N-type conductivity of at least 1017/cc, and (100) 110 towards the surface>2 in the direction
The board must be tilted by at least 100 degrees.
以上説明したことから明らかなように、本発明による気
相成長用基板によれば、化学的腐蝕を用いながら、即ち
機械的損傷を皆無にしながら、極めて容易に製造でき、
且つ歩留り番著しく高めることができるようになる。As is clear from the above explanation, the substrate for vapor phase growth according to the present invention can be manufactured extremely easily using chemical corrosion, that is, with no mechanical damage.
Moreover, the yield rate can be significantly increased.
手続補正書 昭和60年11月二りH 1、事件の表示 昭和60年特許願第176120号 2、発明の名称 気相成長用基板 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 自 発 6、補正により増加する発明の数 7、補正の対象 明細書全文 8、補正の内容 (1)明細書全文を別紙のとおり改める。Procedural amendment November 1985 Second H 1.Display of the incident 1985 Patent Application No. 176120 2. Name of the invention Substrate for vapor phase growth 3. Person who makes corrections Relationship to the case Patent applicant 4. Agent Self-originated 6. Number of inventions increased by amendment 7. Subject of correction Full statement 8. Contents of amendment (1) The entire specification is revised as shown in the attached sheet.
以上
明 細 書
1、発明の名称
気相成長用基板
2、特許請求の範囲
主基板として主表面が(100)から<110>方向に
2度以上傾いたGaAsを用い、この上にA Q X
G a l −X A S (”j〈χ(+)を2マイ
クロメートル以上堆積させたのち、Sn、Te、Se、
Sのうち少なくともいずれか1つを1017/cc以上
含有するG a A sを2マイクロメートル以上堆積
させたことを特徴とする気相成長用基板。Description 1, Title of the Invention Substrate for Vapor Phase Growth 2, Claims GaAs whose main surface is inclined at least 2 degrees from the (100) to <110> direction is used as the main substrate, and A Q
G a l −X A S ("j〈After depositing
A substrate for vapor phase growth, characterized in that GaAs containing at least one of S at a concentration of 1017/cc or more is deposited to a thickness of 2 micrometers or more.
3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は気相成長用基板に関する。3. Detailed description of the invention [Industrial application field] The present invention relates to a substrate for vapor phase growth.
近年、マイクロ波及びミリ波領域で使用される半導体素
子の高性能化が要求され、ことにG a AS−は電子
の移動度がシリコンなどに比べて6倍程度大きいために
多用されるようになってきた。しかしG a A sは
シリコンに比べて熱伝導率が三分の−と小さい為に性能
を十分に発揮するためにはデバイスの厚さを極力薄くす
る必要があり、最終的には10マイクロメートル以下に
もしなければならない場合がある。In recent years, there has been a demand for higher performance in semiconductor devices used in the microwave and millimeter wave regions, and Ga AS- has come to be widely used because its electron mobility is about six times higher than that of silicon, etc. It has become. However, GaAs has a thermal conductivity that is three times lower than that of silicon, so in order to fully demonstrate its performance, it is necessary to make the device as thin as possible, and the final thickness is 10 micrometers. You may also need to:
従来は例えばミリ波デバイスを製造する際には、基板上
にデバイスを形成したのち金属電極を全面に形成し、そ
の上に50マイクロメートル以上の合成は銀或は銅の様
な熱伝導率の高い材料を無電解或は電解などの方法によ
ってメッキし、しかるのち、これを支持基体としてデバ
イスの裏面を機械的あるいは化学的に検摩あるいは腐蝕
して薄層化し、周知の金属電極形成技術と、写真食刻技
術を用いてデバイスの裏面電極を形成し、化学的あるい
は電気化学的腐蝕によって個々のデバイスを分離したの
ち、支持基体金属板を切断して個々のデバイスチップと
して分離する。支持基体金属はデバイスの薄化の為の支
持として役立つばかりでなくヒートシンクとしての役割
りをもち通常プレーテッド、ヒートシンク (Plat
ed heat 5ink)と呼ばれている。Conventionally, for example, when manufacturing a millimeter wave device, after forming the device on a substrate, a metal electrode was formed on the entire surface, and a metal electrode with a thickness of 50 micrometers or more was made using a material with high thermal conductivity such as silver or copper. A high-quality material is plated by electroless or electrolytic methods, and then, using this as a supporting substrate, the back surface of the device is mechanically or chemically rubbed or etched to make it a thin layer, using well-known metal electrode forming techniques. After forming the back electrode of the device using photolithography and separating the individual devices by chemical or electrochemical etching, the supporting base metal plate is cut to separate the devices into individual device chips. The supporting substrate metal not only serves as a support for device thinning, but also acts as a heat sink, and is usually plated.
It is called ed heat 5 ink).
しかしこの方法は次の様な欠点を生ずる。つまり厚いメ
ッキ層は通常メッキの縁端が厚くなる傾向があり、また
メッキされた表面自体も10マイクロメートル程度の平
坦度しかえられないことが多い。マイクロ波或はミリ波
デバイスの最終厚み自体が10マイクロメートル程度で
あるから、この様に厚メッキした金属を支持基体とする
にはメッキされた金属自体を平担研摩する必要がある。However, this method has the following drawbacks. That is, a thick plating layer usually tends to have thick edges, and the plated surface itself often has a flatness of only about 10 micrometers. Since the final thickness of a microwave or millimeter wave device itself is about 10 micrometers, in order to use such a thickly plated metal as a support base, it is necessary to flatten the plated metal itself.
この様に平担化したのちこれを基準面として、デバイス
を含むGaAsを研摩、化学腐蝕等によって所望の厚さ
まで薄層化する必要がある。ところがGaAsはシリコ
ンに比較して硬度が低く、また主として用いられる(1
00)面の結晶面に於いては襞間性が強く、且つ機械的
性質に異方性があって、薄層研摩に際して損傷を生じや
すい欠点があった。After flattening in this way, it is necessary to use this as a reference plane to thin the GaAs containing the device to a desired thickness by polishing, chemical etching, or the like. However, GaAs has lower hardness than silicon and is mainly used (1
The crystal plane of the 00) plane has strong interfolding and anisotropy in mechanical properties, which has the drawback of being easily damaged during thin layer polishing.
GaAsを用いたミリ波デバイスの中で特に薄層化を必
要とするデバイスの例は主として発熱の多いデバイスで
あってインバット・ダイオード、マイタット・ダイオー
ド、タンネット・ダイオー1〜或はガンダイオードを挙
げることができる。これらはいずれも能動素子であって
発振及び増幅に広く応用されている。これらのデバイス
は50ギガヘルツから400ギガヘルツに亘って用いら
れるものであって使用周波数が高くなる程直流からミリ
波への変換効率が低下する為により薄い構造とせざるを
えない。たとえば300ギガヘルツを越えるタンネット
に於いてはデバイスの厚さは5マイクロメートル以下が
望ましいとされる。これを機械的損傷なしに製造しよう
とするならば化学腐蝕或は電気化学的腐蝕に依らざるを
えないが、主として用いられる(100)面は結晶学的
最稠密面ではないために上記の化学的あるいは電気化学
的腐蝕の方法によっては厚みの制御性に劣るばかりか、
ウェーファ面内で著しくばらつく為のデバイスの製造歩
留りが低下し、結果としてコストが高くならざるをえな
い状態にある。Among millimeter-wave devices using GaAs, examples of devices that require particularly thin layers are devices that generate a lot of heat, such as Invat diodes, Mitat diodes, Tannet diodes, and Gunn diodes. be able to. All of these are active elements and are widely applied to oscillation and amplification. These devices are used at frequencies ranging from 50 GHz to 400 GHz, and as the operating frequency increases, the conversion efficiency from direct current to millimeter waves decreases, so they must have a thinner structure. For example, in the case of a tannet exceeding 300 gigahertz, it is said that the thickness of the device is desirably 5 micrometers or less. If we are to manufacture this without mechanical damage, we must rely on chemical or electrochemical corrosion, but since the (100) plane that is mainly used is not the closest crystallographic plane, the above chemical Depending on the method of corrosion or electrochemical corrosion, not only is the thickness controllable, but
Due to significant variations within the wafer plane, the manufacturing yield of devices is reduced, and as a result, costs are forced to increase.
〔問題点を解決するための具体的手段〕本発明者は、前
述の問題を解決するための具体的手段を鋭意研究した結
果、主基板として主表面が(100)から(1,10)
方向に2度以上傾いたGaAsを用い、この上にAQx
Gal−xAs(6〜くχ(1)を2マイクロメートル
以上堆積させたのち、Sn、Te、Se、Sのうち少な
くともいずれか1つを1017/cc以上含有するGa
ASを5マイクロメートル以上堆積させることにより、
前記問題点が解決され、機械的損傷を皆無にしながら、
極めて容易に製造でき且つ歩留りを著しく高められるこ
とを知見して本発明を完成したのである。[Specific Means for Solving the Problem] As a result of intensive research into specific means for solving the above-mentioned problem, the present inventor found that the main surface of the main substrate is from (100) to (1,10).
GaAs tilted by more than 2 degrees in the direction is used, and AQx
After depositing 2 micrometers or more of Gal-xAs (6~x(1)), Ga containing at least one of Sn, Te, Se, and S at least 1017/cc is deposited.
By depositing AS of 5 micrometers or more,
The above problems have been solved, and while there is no mechanical damage,
The present invention was completed based on the discovery that it can be manufactured extremely easily and the yield can be significantly increased.
本発明の気相成長用基板は、主表面が(100)のGa
As と、 A Q K G a t−x
A s (Ocl−<X(1)とでは化学腐
蝕の割合が大きく異なることにより基板の薄層化を図る
ことができ、この際該GaASの主表面を<110>方
向に2度傾けさせることによって表面欠陥の発生を防止
でき、さらに素子形成領域層となるGaAsにSn、T
e、Se。The substrate for vapor phase growth of the present invention has a main surface of (100) Ga.
As and A Q K Ga t-x
A s (Ocl- The generation of surface defects can be prevented by adding Sn, T, etc.
e, Se.
Sのうち少なくともいずれか1つを含有させることによ
り正孔移動度を高めることができる。By containing at least one of S, hole mobility can be increased.
G a A sの(100)面はアンモニアと過酸化水
素水の混液によって容易に化学腐蝕されることはよく知
られている。たとえば28%のアンモニア水(NH40
H)と30%の過酸化水素水の1:10の混合液ではG
aAsは約15マイクロメートル毎分の割合で溶解し1
:20の混合液に対しては約10マイクロメートル毎分
の割合で腐蝕溶解されることが知られている。これに対
してAQξGa+−工Asに於いては0″+くχ〈1の
場合1:10の混合液に対して化学腐蝕によって溶解除
去される厚さは0.75マイクロメートル毎分以下であ
り、1:20の混合液に対しては同じく0.05マイク
ロメートル毎分以下であることが知られている。このこ
とはA Q ++、 G a 1−χAs(0+りη<
1)とG a A sとでは化学腐蝕の割合が大きく異
なり、アンモニア水と過酸化水素水の混合液を用いるな
らばG a A sのみを有効に選択的溶解除去できる
ことがわかる。It is well known that the (100) plane of GaAs is easily chemically corroded by a mixture of ammonia and hydrogen peroxide. For example, 28% ammonia water (NH40
In a 1:10 mixture of H) and 30% hydrogen peroxide, G
aAs dissolves at a rate of approximately 15 micrometers per minute.
:20 is known to be corroded and dissolved at a rate of about 10 micrometers per minute. On the other hand, in the case of AQξGa+-As, the thickness that is dissolved and removed by chemical corrosion in a 1:10 mixture is less than 0.75 micrometers per minute when 0''+χ<1. , 1:20 is also known to be less than 0.05 micrometers per minute. This means that A Q ++, G a 1-χAs (0+ η<
It can be seen that the rate of chemical corrosion differs greatly between 1) and GaAs, and that if a mixed solution of aqueous ammonia and hydrogen peroxide is used, only GaAs can be effectively and selectively dissolved and removed.
一方、G a A sは弗化水素酸に対しては殆んど化
学腐蝕を受けないがA Q、 G a +−x A s
(o、′+<又<1)は極めて容易に化学腐蝕を受
けることが知られている。On the other hand, G a A s hardly undergoes chemical corrosion by hydrofluoric acid, but A Q, G a +−x A s
It is known that (o,'+<or <1) is extremely easily subjected to chemical corrosion.
更に、GaAsとA Q X G a I−z A S
(”+”<1)の間の格子常数は極めて近い為に容
易に多層にエピタキシアル成長を施すことができる。Furthermore, GaAs and A Q
Since the lattice constants between (“+”<1) are extremely close, epitaxial growth can be easily performed in multiple layers.
したがってG a A sを基板としてその上にAn疋
Ga、−2A S (o、’l−<工く1)を堆積し
、更にその上にG a A sを堆積した基板を出発基
板とし、最上層のG a A s面上に新たに最終的に
所望のデバイスを形成し、薄いデバイスを支えるに十分
な厚さく例えば50マイクロメ一タ以上)の金メッキ層
を設け、しかるのち反対面の最初のG a A s基板
をアンモニアと過酸化水素水で除去してゆくと、化学腐
蝕はAu:cGat−xAs (oうくX<l)の所で
自動的に殆んど停止する。これによって機械的損傷を与
えず、デバイスの薄層化ができるがAQCG a I−
x、A s (Q斗<x<l)はG a A sに比べ
て電子の移動度が小さいので更に弗化水素酸を用いてA
QK Ga +−xAs (0十(x−(,1)の層の
みを選択的に除去し、しかるのち露出したGaAs上に
所望の金属電極を形成し、更に周知の写真食刻技術を用
いて所定のデバイスを所定の大きさに化学腐蝕によって
分離すれば全く機械加工による損傷をうけずにデバイス
を形成することができる。Therefore, using GaAs as a substrate, depositing An-Ga, -2A S (o, 'l- < 1) on it, and using the substrate on which GaAs is deposited as a starting substrate, A new final desired device is formed on the topmost GaAs surface, a gold plated layer of sufficient thickness (e.g., 50 micrometers or more) to support the thin device is then applied to the first layer on the opposite side. When the GaAs substrate is removed with ammonia and hydrogen peroxide, chemical corrosion almost automatically stops at the Au:cGat-xAs (X<l). This allows the device to be made thinner without causing mechanical damage, but AQCG a I-
Since the electron mobility of x, A s (Q<x<l) is lower than that of Ga A s, A
Only the layer QK Ga If a predetermined device is separated into a predetermined size by chemical etching, the device can be formed without being damaged by machining.
以上詳細に説明したようにG a A s −A Qえ
GaI−x、 A s −G a A sの三層構造を
有する基板はミリ波デバイスの形成上非常に有効である
がこれを実際にミリ波デバイスに適用するには更に次の
様な条件を加えることが必要となる。GaAsはその電
子移動度の大きさに比べて正孔移動度が著しく低いため
に、実際上ミリ波デバイスに用いられるGaAsの導電
形は少なくとも出発基板はN型の導電型であるべき場合
が多い。またこのN型導電領域は一般に最終的に抵抗性
接触金属電極を設ける必要上この領域の不純物密度は少
なくとも1017/cc以上であることが必要である。As explained in detail above, a substrate with a three-layer structure of GaAs-AQ, GaI-x, and As-GaAs is very effective in forming millimeter-wave devices, but it is difficult to actually implement this. In order to apply it to millimeter wave devices, it is necessary to add the following conditions. GaAs has extremely low hole mobility compared to its electron mobility, so in practice, the conductivity type of GaAs used in millimeter wave devices is often that at least the starting substrate should be N-type conductivity type. . Further, since it is generally necessary to finally provide a resistive contact metal electrode in this N-type conductive region, the impurity density in this region must be at least 10 17 /cc or higher.
更にミリ波デバイスに於いては能動層の厚さが数マイク
ロメートル以下という極めて薄いものであることから能
動層の形成には分子線エピタキシアル成長法、或はMe
tal Organic Chemical Vapo
rDeposition(MOCVD)またはハロゲン
化物を用いた気相成長のように薄い能動層を形成するこ
とのできるエピタキシアル成長法を用いる必要がある。Furthermore, in millimeter-wave devices, the active layer is extremely thin, several micrometers or less, so molecular beam epitaxial growth or Me
tal Organic Chemical Vapo
It is necessary to use epitaxial growth methods capable of forming thin active layers, such as rDeposition (MOCVD) or vapor phase growth using halides.
これらの成長法に於いては例えばQ aA sの(10
0)を主表面とする場合ある特定の結晶方位に対して一
定の角度をもって主表面からずらして切断した結晶表面
を与えておかないとエピタキシアル成長過程で表面に凹
凸やピラミッド、ボイド、ピットなどの表面欠陥を生じ
やすくなることが知られている。従ってG a A s
A Q < G al−χAs(C)・鋒<x<l
) G a A s三層構造基板に対しては最上層
のGaAs層は少なくとも10”/ccのN型導電型を
与える不純物すなわちSn。In these growth methods, for example, Q aA s (10
0) as the main surface If the crystal surface is not cut off from the main surface at a certain angle with respect to a specific crystal orientation, unevenness, pyramids, voids, pits, etc. will occur on the surface during the epitaxial growth process. It is known that surface defects are more likely to occur. Therefore, G a A s
A Q <Gal-χAs(C)・Feng<x<l
) For GaAs three-layer substrates, the topmost GaAs layer is doped with at least 10''/cc of N-type conductivity, ie, Sn.
Te、Se、Sのうち少なくともいずれか1つを含有し
、且つ(100)面に対しく110>方向に26以上傾
いた基板であることが必要である。The substrate needs to contain at least one of Te, Se, and S, and be inclined by 26 or more in the 110> direction with respect to the (100) plane.
以上説明したことから明らかなように、本発明による気
相成長用基板によれば、化学的腐蝕を用いながら、即ち
機械的損傷を皆無にしながら、極めて容易に製造でき、
且つ歩留りを著しく高めることができるようになる。As is clear from the above explanation, the substrate for vapor phase growth according to the present invention can be manufactured extremely easily using chemical corrosion, that is, with no mechanical damage.
Moreover, the yield can be significantly increased.
Claims (1)
2度以上傾いたGaAsを用い、この上にAl_xGa
_1_−_xAs(x>0.4)を2マイクロメートル
以上堆積させたのち、Su、Te、Se、Sのうち少な
くともいずれか1つを10^1^7/cc以上含有する
GaAsを2マイクロメートル以上堆積させたことを特
徴とする気相成長用基板。GaAs whose main surface is inclined by more than 2 degrees from {100} to <110> direction is used as the main substrate, and Al_xGa
After depositing 2 micrometers or more of _1_-_xAs (x>0.4), 2 micrometers of GaAs containing 10^1^7/cc or more of at least one of Su, Te, Se, and S is deposited. A substrate for vapor phase growth characterized by having the above deposited.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60176120A JPS6235614A (en) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | Substrate for vapor growth |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60176120A JPS6235614A (en) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | Substrate for vapor growth |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235614A true JPS6235614A (en) | 1987-02-16 |
Family
ID=16008025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60176120A Pending JPS6235614A (en) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | Substrate for vapor growth |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6235614A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63226918A (en) * | 1987-03-16 | 1988-09-21 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Gallium phosphide arsenide mixed crystal epitaxial wafer |
| US6364924B1 (en) | 1999-11-18 | 2002-04-02 | Nitto Denko Corporation | Air permeable cap and outdoor lamp, automobile lamp and electrical component comprising same |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP60176120A patent/JPS6235614A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63226918A (en) * | 1987-03-16 | 1988-09-21 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Gallium phosphide arsenide mixed crystal epitaxial wafer |
| US6364924B1 (en) | 1999-11-18 | 2002-04-02 | Nitto Denko Corporation | Air permeable cap and outdoor lamp, automobile lamp and electrical component comprising same |
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