JPS63207120A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
- Publication number
- JPS63207120A JPS63207120A JP3917087A JP3917087A JPS63207120A JP S63207120 A JPS63207120 A JP S63207120A JP 3917087 A JP3917087 A JP 3917087A JP 3917087 A JP3917087 A JP 3917087A JP S63207120 A JPS63207120 A JP S63207120A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- growth
- gaas
- vapor phase
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は、（１００）面±０．５°のＧａＡｓ基板上
基板上品性の優れたエピタキシャル層を成長させる方法
に関する。
基板上品性の優れたエピタキシャル層を成長させる方法
に関する。
（従来の技術）
塩化物輸送法気相成長においては、従来基板として（１
００）面から２°〜５°斜めに研磨した面を使用するの
が一般的であった。その理由としては（１００）面±０
．５°の基板面上に成長した場合、ゆるやかな丘状突起
が数多く出現し、デバイ支作製時の工程、例えばマスク
を用いるフォトレジストの露光あるいはウェハー内のエ
ピタキシ雫ル膜厚の高均一性を要求するデバイス作製上
の加工工程に２いて大きな障害となり、最終的にはウェ
ハー一枚当りの有効面積利用率を悪化させる原因となっ
ている。この問題を解決するために上述したように、（
Ｚｏｏ）面から＜１１０＞方向あるいは（０１１＞方向
に２°〜５°傾けた結晶基板面を用いている。
００）面から２°〜５°斜めに研磨した面を使用するの
が一般的であった。その理由としては（１００）面±０
．５°の基板面上に成長した場合、ゆるやかな丘状突起
が数多く出現し、デバイ支作製時の工程、例えばマスク
を用いるフォトレジストの露光あるいはウェハー内のエ
ピタキシ雫ル膜厚の高均一性を要求するデバイス作製上
の加工工程に２いて大きな障害となり、最終的にはウェ
ハー一枚当りの有効面積利用率を悪化させる原因となっ
ている。この問題を解決するために上述したように、（
Ｚｏｏ）面から＜１１０＞方向あるいは（０１１＞方向
に２°〜５°傾けた結晶基板面を用いている。
そのため最適条件下では、２インチ直径の基板面上でキ
ャリア濃度φ膜厚ともに２チ以内に抑えられる高均一性
を実現して、プレーナ型の電界効果トランジスタ、半導
体レーザ、受光素子等で実用化されている。しかし、複
雑なデバイス構造、例えば半導体レーザなどに於いて活
性層の電流狭搾のためメサ型Ｉこエツチングして活性層
の幅を制御する工程、゛あるいは複数の素子を１つの基
板に集積するための加工工程などを含むものについては
、ウェットエツチング、反応性気相エツチングの工程に
おいて％（Ｚｏｏ） 面が現われやすく、このために
、基板面のオフ方向に非対称になるという問題がある。
ャリア濃度φ膜厚ともに２チ以内に抑えられる高均一性
を実現して、プレーナ型の電界効果トランジスタ、半導
体レーザ、受光素子等で実用化されている。しかし、複
雑なデバイス構造、例えば半導体レーザなどに於いて活
性層の電流狭搾のためメサ型Ｉこエツチングして活性層
の幅を制御する工程、゛あるいは複数の素子を１つの基
板に集積するための加工工程などを含むものについては
、ウェットエツチング、反応性気相エツチングの工程に
おいて％（Ｚｏｏ） 面が現われやすく、このために
、基板面のオフ方向に非対称になるという問題がある。
（発明が解決しようとする問題点）
上述した如く、従来の気相成長方法はエツチング工程に
おいて（１００）面が現われやすく、基板面のオフ方向
に非対称になるという問題があった。
おいて（１００）面が現われやすく、基板面のオフ方向
に非対称になるという問題があった。
本発明は、上述した従来方法の欠点を改良したもので、
（ｉｏｏ）面ＧａＡｓ基板上ｌこ結晶性の優れたエピタ
キシャル層を堆積する方法を提供することを目的とする
。
（ｉｏｏ）面ＧａＡｓ基板上ｌこ結晶性の優れたエピタ
キシャル層を堆積する方法を提供することを目的とする
。
（問題点を鱗形するための手段）
本発明は、（１００）面Ｇ ａ Ａ ｓ基板上にエピタ
キシャル成長させる前に成長温度より高温で基板をＡ
ｓ Ｈ１中で熱処理し、その上に成長させるエピタキシ
・ル層の結晶性を良好に保つようにした気相成長方法で
ある。
キシャル成長させる前に成長温度より高温で基板をＡ
ｓ Ｈ１中で熱処理し、その上に成長させるエピタキシ
・ル層の結晶性を良好に保つようにした気相成長方法で
ある。
（作用）
（Ｚｏｏ）±０．５°ＧａＡｓ基板ノ表面Ｉｃ ハ、数
ｉ子層以下の凹凸がテラス状に数ミクロンサイズで存在
しており、この（１００）面上に成長させると、特に基
板面に非常に敏感な塩化物輸送性気相成長の場合、散在
するステップから成長をはじめるために、島状成長の重
ね合わせのような様相を呈することになり、島と島の境
目から転位が発生し、良好なエピタキシャル層を成長す
ることが困難であることを発見した。更に鏡面成長を行
なうためには、横方向の成長（吸着及び移動、結晶とし
て結合）と、縦方向の成長がバランスを保つような原子
オーダーの微細なステップの供給が必要であり、このス
テップ密度は、ＧａＡｓ基板Ａ ｓ Ｈ，中で（８５０
℃）以上で熱処理することにより得られることを見出し
た。（ｉｏｏ）±０，５°ＧａＡｓ基板上に良好な結晶
を得るためには少なくとも７８０℃以上でなければなら
ないが、本発明を用いれば７５０℃以下の膜厚・不純物
制御の良好な領域で品質の優れたエピタキシャル層を成
長することができる。
ｉ子層以下の凹凸がテラス状に数ミクロンサイズで存在
しており、この（１００）面上に成長させると、特に基
板面に非常に敏感な塩化物輸送性気相成長の場合、散在
するステップから成長をはじめるために、島状成長の重
ね合わせのような様相を呈することになり、島と島の境
目から転位が発生し、良好なエピタキシャル層を成長す
ることが困難であることを発見した。更に鏡面成長を行
なうためには、横方向の成長（吸着及び移動、結晶とし
て結合）と、縦方向の成長がバランスを保つような原子
オーダーの微細なステップの供給が必要であり、このス
テップ密度は、ＧａＡｓ基板Ａ ｓ Ｈ，中で（８５０
℃）以上で熱処理することにより得られることを見出し
た。（ｉｏｏ）±０，５°ＧａＡｓ基板上に良好な結晶
を得るためには少なくとも７８０℃以上でなければなら
ないが、本発明を用いれば７５０℃以下の膜厚・不純物
制御の良好な領域で品質の優れたエピタキシャル層を成
長することができる。
（実施例）
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
一実施例として、塩化物輸送性気相成長の１つであるハ
イドライド法によりＧａＡｓを、ＧａＡｓ（ｉｏｏ）±
０．５°基板上に成長した場合について第１図を使って
述べる。よく知られているハイドライド気相成長装置（
こＧａＡｓ基板（Ｚｏｏ）±０．５°、１を挿入し、１
０優に水素希釈したＡｓＨ，を１００ＣＣ／分流し、８
５０℃で２０分熱処理し、３のように基板に成長を行な
わせるためのステップを均一に供給する。キ・リアガス
はＨ２で全流量を１．５１７分にする。その後、成長＠
度７００℃でＧａＡｓ ４を成長する。ＧａＡｓの成長
条件はＧａメタルに流す、１０チに希釈したＨ（４９０
ＣＣ／分、ＡＳＨ，９０ＣＣ／分であり、Ｇａメタルの
温度は８５０℃にする。ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ系の
半導体レーザ用ウェハーを作製するときは、ハフファ層
ｎ−ＧａＡｓ、ｎ−ＩｎＧａＰクラｙド層、 ＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層、ｐ−ＩｎＧａＰクラット層、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層を基板熱処理の後に成長すればよく、基
板の熱処理を行なえば自由なデバイス構造を形成するこ
とができる。
イドライド法によりＧａＡｓを、ＧａＡｓ（ｉｏｏ）±
０．５°基板上に成長した場合について第１図を使って
述べる。よく知られているハイドライド気相成長装置（
こＧａＡｓ基板（Ｚｏｏ）±０．５°、１を挿入し、１
０優に水素希釈したＡｓＨ，を１００ＣＣ／分流し、８
５０℃で２０分熱処理し、３のように基板に成長を行な
わせるためのステップを均一に供給する。キ・リアガス
はＨ２で全流量を１．５１７分にする。その後、成長＠
度７００℃でＧａＡｓ ４を成長する。ＧａＡｓの成長
条件はＧａメタルに流す、１０チに希釈したＨ（４９０
ＣＣ／分、ＡＳＨ，９０ＣＣ／分であり、Ｇａメタルの
温度は８５０℃にする。ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ系の
半導体レーザ用ウェハーを作製するときは、ハフファ層
ｎ−ＧａＡｓ、ｎ−ＩｎＧａＰクラｙド層、 ＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層、ｐ−ＩｎＧａＰクラット層、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層を基板熱処理の後に成長すればよく、基
板の熱処理を行なえば自由なデバイス構造を形成するこ
とができる。
基板の熱処理温度を変えたときのエピタキシ・ル層の結
晶品質を調べたものが第２図である。基板の熱処理をＡ
ｓＨ，が１００ＣＣ／分流れている中で３０分行ない、
その後７００℃でＧ ａ Ａ ｓを成長し、その結晶性
をＫＯＨＯＨモルテンニッチトでエツチングし、エッチ
ピットの数を数えた。基板自体のエッチピット（転位密
度）はｌＸｌ０’ ５２Ｘ１０”♂の範囲にあるので、
８５０℃ 以上の熱処理では基板自体と同程度の転位密
度に抑えられている。
晶品質を調べたものが第２図である。基板の熱処理をＡ
ｓＨ，が１００ＣＣ／分流れている中で３０分行ない、
その後７００℃でＧ ａ Ａ ｓを成長し、その結晶性
をＫＯＨＯＨモルテンニッチトでエツチングし、エッチ
ピットの数を数えた。基板自体のエッチピット（転位密
度）はｌＸｌ０’ ５２Ｘ１０”♂の範囲にあるので、
８５０℃ 以上の熱処理では基板自体と同程度の転位密
度に抑えられている。
一方、８５０℃より低温で熱処理したときのエピタキシ
ャル成長層の転位密度は急激に増加する。
ャル成長層の転位密度は急激に増加する。
又、８５０℃での熱処理時間をかえて、エピタキシ雫ル
成長を７００℃で行なったときの転位密度を調べたもの
を第４図に示す。１０分以上の熱処理で良好な結晶が得
られる。
成長を７００℃で行なったときの転位密度を調べたもの
を第４図に示す。１０分以上の熱処理で良好な結晶が得
られる。
もし、７５０℃以下で結晶成長する場合、あらかじめ、
基板の熱処理を行なわないと第３図のように、１のステ
ップサイズの大きくしかもステップがまばらな状態でエ
ピタキシャル層２が成長すると、それぞれのステップ上
に成長した結晶の境目から転位が発生し、表面も凹凸が
強調されたモホロジーになってしまう。
基板の熱処理を行なわないと第３図のように、１のステ
ップサイズの大きくしかもステップがまばらな状態でエ
ピタキシャル層２が成長すると、それぞれのステップ上
に成長した結晶の境目から転位が発生し、表面も凹凸が
強調されたモホロジーになってしまう。
なお本発明は、上述した実施例に限定されるものではな
い。前記実施例では、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰのエピ
タキシャル成長に適用したが、ＧａＡｓ基板を用いる限
り、例えばＧａＡｓ上に組成の徐々にかわるＧ ａ Ａ
ｘ Ｐ を堆積したりする場合にも有効であ−ｘ る。又、ハイドライド気相成長法とは別の塩化物輸送法
であるクロライド気相成長法にも適用できる。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。
い。前記実施例では、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰのエピ
タキシャル成長に適用したが、ＧａＡｓ基板を用いる限
り、例えばＧａＡｓ上に組成の徐々にかわるＧ ａ Ａ
ｘ Ｐ を堆積したりする場合にも有効であ−ｘ る。又、ハイドライド気相成長法とは別の塩化物輸送法
であるクロライド気相成長法にも適用できる。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。
本発明Ｅこよれば、基板を８５０℃以上で熱処理して、
第１図のように基板面に平担な成長を行なわせるための
ステップを供給すれば、その後任意の組み合わせをもつ
エピタキシ・ル成長を実現でき、良好な結晶品質を得る
ことができる。
第１図のように基板面に平担な成長を行なわせるための
ステップを供給すれば、その後任意の組み合わせをもつ
エピタキシ・ル成長を実現でき、良好な結晶品質を得る
ことができる。
第１図〜第４図は本発明を説明するための図である。
Claims (1)
- （１００）面±０．５°のＧａＡｓ基板上に、７５０℃
以下で塩化物輸送法による気相成長させる方法に於いて
、気相成長させる前に基板をアルシン（ＡｓＨ＿３）中
で８５０℃以上の温度で熱処理した後に、当該成長温度
で成長させることを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3917087A JPS63207120A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3917087A JPS63207120A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63207120A true JPS63207120A (ja) | 1988-08-26 |
Family
ID=12545644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3917087A Pending JPS63207120A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63207120A (ja) |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP3917087A patent/JPS63207120A/ja active Pending
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