(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＳｂ基板と、
前記ＧａＳｂ基板上に形成されたＧａＳｂを含む層と、
前記ＧａＳｂを含む層上に形成されたＩｎＡｓ層とを備え、
前記ＩｎＡｓ層は、前記ＧａＳｂを含む層上に形成された第１のＩｎＡｓ層と、前記第１のＩｎＡｓ層上に形成された第２のＩｎＡｓ層とを含み、
前記第１のＩｎＡｓ層は、前記第１のＩｎＡｓ層の成長後かつ前記第２のＩｎＡｓ層の成長前に、前記第１のＩｎＡｓ層の前記成長時の温度よりも高くかつ前記第１のＩｎＡｓ層の表面に残留するＳｂを蒸発させることができる温度で保持された層であり、
前記第２のＩｎＡｓ層の前記ＧａＳｂ基板と反対側の最表面において全構成元素に対するＳｂの組成が３％以下であり、
前記最表面から前記ＧａＳｂを含む層に達する深さのＴｅ拡散領域を備える、半導体ウエハ。
【請求項２】
前記第２のＩｎＡｓ層は、前記第１のＩｎＡｓ層が成長された成長室内に浮遊するＳｂが減少した状態で、前記第１のＩｎＡｓ層上に形成された層である、請求項１に記載の半導体ウエハ。
【請求項３】
前記Ｓｂを蒸発させることができる温度は、Ｓｂの昇華温度よりも高い温度である、請求項１または請求項２に記載の半導体ウエハ。
【請求項４】
前記ＧａＳｂを含む層は、ＧａＳｂ層とＩｎＡｓ層とを有する積層単位を複数含む多重量子井戸構造を備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体ウエハ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体ウエハと、
前記半導体ウエハの前記最表面上に形成された電極とを備えた、半導体装置。
【請求項６】
前記電極は前記Ｔｅ拡散領域上に形成された請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体装置は、フォトダイオードである、請求項５または請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
請求項７に記載のフォトダイオードを複数備えた、センサアレイ。
【請求項９】
成長室内で、ＧａＳｂ基板上にＳｂ供給部からＳｂの原料を供給することで、ＧａＳｂを含む層を成長する工程と、
前記成長室内で、前記ＧａＳｂを含む層上に第１のＩｎＡｓ層を成長することで、エピタキシャルウエハを得る工程と、
前記第１のＩｎＡｓ層の成長時の温度よりも高くかつ前記第１のＩｎＡｓ層の表面に残留するＳｂを蒸発させることができる温度で前記エピタキシャルウエハを保持する工程と、
前記第１のＩｎＡｓ層上に第２のＩｎＡｓ層を形成する工程とを備え、
前記第２のＩｎＡｓ層の前記ＧａＳｂ基板と反対側の最表面における全構成元素に対するＳｂの組成を３％以下とし、さらに、
前記最表面側から前記ＧａＳｂを含む層に達するようにＴｅを拡散してＴｅ拡散領域を形成する工程を備える、半導体ウエハの製造方法。
【請求項１０】
前記第２のＩｎＡｓ層を形成する工程は、前記第１のＩｎＡｓ層が成長された前記成長室内に浮遊するＳｂが減少した状態で、前記第１のＩｎＡｓ層上に前記第２のＩｎＡｓ層を形成する工程である、請求項９に記載の半導体ウエハの製造方法。
【請求項１１】
前記Ｓｂを蒸発させることができる温度は、Ｓｂの昇華温度よりも高い温度である、請求項９または請求項１０に記載の半導体ウエハの製造方法。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の半導体ウエハの製造方法により半導体ウエハを製造する工程と、
前記半導体ウエハの前記最表面上に電極を形成する工程とを備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記電極を形成する工程において、前記電極を前記Ｔｅ拡散領域上に形成する、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ、半導体装置、センサアレイ、半導体ウエハの製造方法および半導体装置の製造方法に関し、より特定的にはＧａＳｂ（ガリウムアンチモン）／ＩｎＡｓ（インジウム砒素）系の半導体ウエハ、半導体装置、センサアレイ、半導体ウエハの製造方法および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＳｂ／ＩｎＡｓ系の半導体装置として、たとえば受光層を有する受光装置が挙げられる。このような受光装置として、たとえば、Appl.Phys.Lett.,Vol.90,231108(2007) pp.231108-1-231108-3（非特許文献１）には、ＧａＳｂ／ＩｎＡｓタイプＩＩ量子井戸を受光層に用い、カットオフ波長１２μｍ程度のフォトダイオードを作製したことが記載されている。
【０００３】
また、Proc.of. SPIE Vol.7298 pp.72981S1-72981S9（非特許文献２）には、ＧａＡｂ／ＩｎＡｓ量子井戸受光層は、少数キャリアの寿命がｎ型よりもｐ型の方が長いことから、ｎ型よりもｐ型で使用することが望ましいことが開示されている。その際、ｐ−ｎ構造を実現するために受光層上にｎ型領域を形成する必要がある。非特許文献２では、ＧａＳｂ層にＴｅ（テルル）を拡散させてｎ型領域を形成する技術を開示している。図１９は、非特許文献２に開示されている、ＧａＳｂ層にＴｅを拡散させたときのＴｅの深さ方向の濃度分布をＳＩＭＳにより測定したデータを示す図である。図１９に示すように、最表面でのＴｅの濃度は約１×１０19ｃｍ-3であり、深さ方向が５０ｎｍでのＴｅの濃度は約１×１０16ｃｍ-3であり、Ｔｅの濃度は深さ方向において急に減少している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Appl.Phys.Lett.,Vol.90,231108(2007)  pp.231108-1-231108-3
【非特許文献２】Proc.of. SPIE Vol.7298 pp.72981S1-72981S9
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記非特許文献１は、ドーピングによりｎ型層を形成している。一方、上記非特許文献２は、拡散によりｎ型層を形成している。上記非特許文献２のように拡散によりｎ型層を形成する場合には、以下の問題があることを本発明者は鋭意研究の結果、見出した。
【０００６】
すなわち、上記非特許文献２によれば、図１９に示すように、非特許文献２に開示のＧａＳｂ層に拡散されたＴｅの濃度分布に示されるように、ドーパントとしてのＴｅが内部にあまり取り込まれずに、多くがＧａＳｂ層の最表面に分布し、Ｔｅが入り込む深さは１００ｎｍ以下にとどまっている。半導体装置を作製するにはｎ型領域をさらに深くする必要がある。特に受光装置の場合は動作のために受光層を空乏化させ、なおかつ電極抵抗の増加を防ぐために、深く高濃度でＴｅを拡散させる必要がある。しかし後述するように発明者らの実験では、上記非特許文献２の受光層をｐ型で用い、この受光層上に形成したＧａＳｂ層に、深く高濃度でＴｅを拡散させようとすると、ＴｅがＧａＳｂ層の最表面に蓄積し、Ｔｅが蓄積されたＧａＳｂ層の最表面には荒れが生じることが判明している。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、ｎ型不純物を導入した表面の荒れを抑制できる半導体ウエハ、半導体装置、センサアレイ、半導体ウエハの製造方法および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、Ｔｅを導入したＧａＳｂの表面にＴｅが析出するのは、Ｓｂ（アンチモン）とＴｅとの反応に起因することに着目し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、本発明の半導体ウエハは、ＧａＳｂ基板と、ＧａＳｂ基板上に形成されたＧａＳｂを含む層と、ＧａＳｂを含む層上に形成されたＩｎＡｓ層とを備え、ＩｎＡｓ層は、ＧａＳｂを含む層上に形成された第１のＩｎＡｓ層と、第１のＩｎＡｓ層上に形成された第２のＩｎＡｓ層とを含み、第１のＩｎＡｓ層は、第１のＩｎＡｓ層の成長後かつ第２のＩｎＡｓ層の成長前に、第１のＩｎＡｓ層の成長時の温度よりも高くかつ第１のＩｎＡｓ層の表面に残留するＳｂを蒸発させることができる温度で保持された層であり、第２のＩｎＡｓ層のＧａＳｂ基板と反対側の最表面において全構成元素に対するＳｂの組成が３％以下である。
【００１０】
本発明の半導体ウエハによれば、ＩｎＡｓ層の最表面において全構成元素に対するＳｂの組成が３％以下である。つまり、ＩｎＡｓ層の最表面において、過剰なＳｂが存在しない。このため、ｎ型領域を形成するために最表面からＴｅを導入した場合であっても、最表面においてＳｂとＴｅとの反応が抑制されているので、最表面にＴｅが蓄積されることが抑制される。したがって、ｎ型不純物を導入した最表面の表面荒れを抑制することができる。
【００１１】
ここで、本発明の半導体ウエハは、ＩｎＡｓ層を複数含んでいてもよい。ＩｎＡｓ層が複数含まれている場合には、ＩｎＡｓ層の最表面とは、ＧａＳｂ基板と反対側に位置するＩｎＡｓ層の最表面を意味する。
【００１２】
本発明の半導体ウエハにおいて好ましくは、上記ＧａＳｂを含む層は、ＧａＳｂ層とＩｎＡｓ層とを有する積層単位を複数含む多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple-Quantum Well）構造である。これにより、感度、リーク電流、発光効率などの特性をより向上した半導体装置を実現することができる。
【００１３】
本発明の半導体装置は、上記半導体ウエハと、上記半導体ウエハの上記最表面に形成された電極とを備えている。上記半導体ウエハの最表面の表面荒れが抑制されているので、最表面に、密着性が良好で、接触抵抗が低く、信頼性に優れた、高い特性を維持した電極を形成することができる。
【００１４】
上記半導体装置において好ましくは、上記半導体装置は、フォトダイオードである。ＧａＳｂを含む層を備える半導体装置は、フォトダイオードに好適に用いられる。このため、感度や暗電流などの特性をより向上したフォトダイオードを実現することができる。
【００１５】
本発明のセンサアレイは、上記フォトダイオードを複数備える。本発明のセンサアレイは、ｎ型不純物を導入した最表面の表面荒れを抑制したフォトダイオードを備えているので、感度や暗電流などの特性をより向上したセンサアレイを実現することができる。
また、本発明の半導体ウエハ及び半導体装置の製造方法は、成長室内で、ＧａＳｂ基板上にＳｂ供給部からＳｂの原料を供給することで、ＧａＳｂを含む層を成長する工程と、成長室内で、ＧａＳｂを含む層上に第１のＩｎＡｓ層を成長することで、エピタキシャルウエハを得る工程と、第１のＩｎＡｓ層の成長時の温度よりも高くかつ第１のＩｎＡｓ層の表面に残留するＳｂを蒸発させることができる温度でエピタキシャルウエハを保持する工程と、第１のＩｎＡｓ層上に第２のＩｎＡｓ層を形成する工程とを備え、第２のＩｎＡｓ層のＧａＳｂ基板と反対側の最表面における全構成元素に対するＳｂの組成を３％以下とするものである。このため、ｎ型領域を形成するために最表面からＴｅを導入した場合であっても、最表面においてＳｂとＴｅとの反応が抑制されているので、最表面にＴｅが蓄積されることが抑制される。したがって、ｎ型不純物を導入した最表面の表面荒れを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の半導体ウエハ、半導体装置、センサアレイ、半導体ウエハの製造方法および半導体装置の製造方法によれば、ＩｎＡｓ層の最表面においてＳｂが検出限界以下であるので、最表面からＴｅを導入しても、ｎ型不純物を導入した表面の荒れを抑制できる半導体ウエハ、半導体装置、センサアレイ、半導体ウエハの製造方法および半導体装置の製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体ウエハを概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における受光層の一部を概略的に示す拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における半導体ウエハの一製造工程を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２における半導体ウエハを概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３における半導体ウエハを概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４におけるフォトダイオードを概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態５における発光装置を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態６におけるセンサアレイを概略的に示す上面図である。
【図９】本発明の実施の形態６におけるセンサアレイを概略的に示し、図８の線分ＩＸ−ＩＸに沿った断面図である。
【図１０】Ｔｅが拡散された実施例１の半導体ウエハの最表面をＳＥＭにより測定した図である。
【図１１】Ｔｅが拡散された実施例１の半導体ウエハの断面をＳＥＭにより測定した図である。
【図１２】Ｔｅが拡散された実施例１の半導体ウエハのＴｅの濃度をＳＩＭＳにより測定した図である。
【図１３】比較例１の半導体ウエハを概略的に示す断面図である。
【図１４】Ｔｅが拡散された比較例１の半導体ウエハの最表面をＳＥＭにより測定した図である。
【図１５】Ｔｅが拡散された比較例１の半導体ウエハの断面をＳＥＭにより測定した図である。
【図１６】比較例２の半導体ウエハを概略的に示す断面図である。
【図１７】Ｔｅが拡散された比較例２の半導体ウエハの最表面をＳＥＭにより測定した図である。
【図１８】Ｔｅが拡散された比較例２の半導体ウエハの断面をＳＥＭにより測定した図である。
【図１９】非特許文献２において、ＧａＳｂ層にＴｅを拡散させたときのＴｅの深さ方向の濃度分布をＳＩＭＳにより測定したデータを示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態１における多重量子井戸構造を受光層に用いた場合の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における半導体ウエハ１０を概略的に示す断面図である。図１を参照して、本発明の半導体ウエハの一実施形態として、フォトダイオード用の半導体ウエハ１０について説明する。
【００２０】
図１に示すように、半導体ウエハ１０は、ＧａＳｂ基板１２と、バッファ層１３と、受光層１４と、ＧａＳｂ層１５と、第１のＩｎＡｓ層１６と、第２のＩｎＡｓ層１７とを備えている。
【００２１】
ＧａＳｂ基板１２は、たとえばｐ型ＧａＳｂである。ＧａＳｂ基板１２は主面を有し、主面の面方位はたとえば（１００）である。
【００２２】
バッファ層１３は、ＧａＳｂ基板１２の主面上に形成され、たとえば１μｍの厚みを有し、１×１０18ｃｍ-3の濃度のＢｅ（ベリリウム）を含むｐ型ＧａＳｂ層である。
【００２３】
受光層１４は、バッファ層１３上に形成されている。図２は、本実施の形態における受光層１４の一部を概略的に示す拡大断面図である。受光層１４は、図２に示すように、ＩｎＡｓ層１４ａとＧａＳｂ層１４ｂとを有する積層単位を複数含む多重量子井戸構造であることが好ましい。言い換えると、受光層１４は、ＩｎＡｓ層１４ａとＧａＳｂ層１４ｂとがこの順で複数層交互に積層された多重量子井戸構造であることが好ましい。本実施の形態の受光層１４は、たとえば、３．６ｎｍの厚みを有するＩｎＡｓ層１４ａと、２．１ｎｍの厚みを有するＧａＳｂ層１４ｂとを有する積層単位が２００（周期数が２００）である。なお、積層単位は、ＩｎＡｓ層１４ａとＧａＳｂ層１４ｂとの界面１４ｃ、１４ｄの少なくとも一方がＩｎＳｂ−ｌｉｋｅであるものを含む。また、受光層１４は単一の層よりなっていてもよい。
【００２４】
ＧａＳｂ層１５は、受光層１４上に形成され、たとえば０．３μｍの厚みを有するアンドープＧａＳｂ層である。
【００２５】
第１のＩｎＡｓ層１６は、ＧａＳｂ層１５上に形成され、たとえば１０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＡｓ層である。
【００２６】
第２のＩｎＡｓ層１７は、第１のＩｎＡｓ層１６上に形成され、たとえば１０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＡｓ層である。第２のＩｎＡｓ層１７は、ＧａＳｂ基板１２側と反対側の最表面１７ａを有する。最表面１７ａにおいて全構成元素に対するＳｂの組成が３％以下であり、Ｓｂは検出限界以下であることが好ましい。
【００２７】
Ｓｂの組成は、たとえばＡＥＳ（Auger Electron Spectroscopy：オージェ電子分光法）を用いて測定される。全構成元素とは、最表面１７ａに存在する全ての元素を意味する。また、検出限界以下とは、たとえばＡＥＳを用いて最表面１７ａのＳｂを測定した場合に、検出可能な最低の濃度以下であることを意味し、検出可能な最低の濃度が検出されないことがより好ましい。つまり、最表面１７ａには、実質的にＳｂは存在しないことが好ましい。
【００２８】
本発明者が鋭意研究した結果、最表面１７ａの荒れを起こすことなくＴｅを拡散するためには半導体ウエハ１０の最表面１７ａのＳｂの全構成元素に対する組成を１％以内に抑える必要があることが判明している。加えて、ここでのＳｂの組成はＡＥＳを用いて測定しているが、ＡＥＳは１／３倍から３倍の測定誤差が存在するとされているので、実質的にはＳｂの全構成元素に対する組成は３％以内に抑える必要があると考えられる。最表面１７ａの荒れをより効果的に抑制するためには、Ｓｂは検出限界以下であることが好ましい。
【００２９】
ここで、本実施の形態の半導体ウエハは、ＩｎＡｓ層を複数（第１および第２のＩｎＡｓ層１６、１７の２層）含んでいるが、１層であってもよい。ＩｎＡｓ層が複数含まれている場合には、ＩｎＡｓ層の最表面とは、ＧａＳｂ基板と反対側に位置するＩｎＡｓ層の最表面、つまり第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａを意味する。また、第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａ上に、他の層がさらに形成されていてもよい。
【００３０】
続いて、図１〜図３を参照して、本実施の形態における半導体ウエハ１０の製造方法について説明する。なお、図３は、本実施の形態における半導体ウエハ１０の一製造工程を概略的に示す断面図である。
【００３１】
まず、図３に示すように、ＧａＳｂ基板１２を準備する。次に、成長室内で、ＧａＳｂ１２上に、Ｓｂ供給部からＳｂの原料を供給しながら、バッファ層１３を形成する。この工程では、バッファ層１３として、たとえば１μｍの厚みを有し、１×１０18ｃｍ-3の濃度のＢｅを含むｐ型ＧａＳｂ層を形成する。
【００３２】
次に、成長室内で、図３に示すように、バッファ層１３上に、受光層１４を形成する。この工程では、図２に示すように、ＩｎＡｓ層１４ａとＧａＳｂ層１４ｂとを有する積層単位を複数含む多重量子井戸構造の受光層１４を形成することが好ましい。ＧａＳｂ層１４ｂを形成する際には、Ｓｂ供給部からＳｂの原料を供給しながらＧａＳｂ層１４ｂを形成する。本実施の形態では、たとえば、３．６ｎｍの厚みを有するｐ型のＩｎＡｓ層１４ａと、２．１ｎｍの厚みを有するｐ型のＧａＳｂ層１４ｂとを有する積層単位が２００（周期数が２００）である受光層１４を形成する。なお、積層単位は、図２におけるＩｎＡｓ層１４ａとＧａＳｂ層１４ｂとの界面１４ｃ、１４ｄの少なくとも一方がＩｎＳｂ−ｌｉｋｅであるものを含む。また、単一の層よりなる受光層１４を形成してもよい。
【００３３】
次に、成長室内で、図３に示すように、受光層１４上に、Ｓｂ供給部からＳｂの原料を供給しながら、ＧａＳｂ層１５を形成する。この工程では、たとえば０．３μｍの厚みを有するアンドープＧａＳｂ層を形成する。
【００３４】
次に、成長室内で、図３に示すように、ＧａＳｂ層１５上に、第１のＩｎＡｓ層１６を形成する。この工程では、第１のＩｎＡｓ層１６として、たとえば１０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＡｓ層を形成する。この工程により、図３に示すＧａＳｂ基板１２、バッファ層１３、受光層１４、ＧａＳｂ層１５および第１のＩｎＡｓ層１６を備えたエピタキシャルウエハ１０Ａを得ることができる。
【００３５】
バッファ層１３、受光層１４、ＧａＳｂ層１５および第１のＩｎＡｓ層１６の形成方法は、特に限定されないが、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ）法で形成することが好ましい。つまり、成長室はＭＢＥ装置であることが好ましい。なお、これらのエピタキシャル層の形成方法は特に限定されず、たとえば、ＯＭＶＰＥ（OrganoMetallic Vapor Phase Epitaxy：有機金属気相成長）法、昇華法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学蒸着）法、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ハイドライド気相成長）法などの気相成長法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相成長法などにより成長してもよい。
【００３６】
次に、第１のＩｎＡｓ層１６の成長時の温度よりも高い温度で、エピタキシャルウエハ１０Ａを保持する。エピタキシャルウエハ１０Ａの各層の成長温度をＧａＳｂ基板１２の加熱温度で制御している場合には、この工程では、ＧａＳｂ基板１２の加熱温度を第１のＩｎＡｓ層１６の加熱温度よりも高い温度にする。エピタキシャルウエハ１０Ａの保持時間は、特に限定されないが、たとえば第１のＩｎＡｓ層１６の成長時の温度よりも高い温度に到達してから、５分以上６０分以下であることが好ましい。また、エピタキシャルウエハ１０Ａの加熱温度は、Ｓｂの昇華温度よりも高い温度であることが好ましい。これにより、第１のＩｎＡｓ層１６の表面に残っているＳｂを昇華（蒸発）することができる。本実施の形態では、たとえば成長室内においてエピタキシャルウエハ１０Ａの成長温度よりも３０℃高い温度で３０分間保持してベーキングを行なう。
【００３７】
次に、成長室からエピタキシャルウエハ１０Ａを一旦取り出して、Ｓｂ供給部を立ち下げる。つまり、成長室においてＳｂ供給部からＳｂの供給を停止する。本実施の形態では、Ｓｂ供給部を含む成長装置自体を立ち下げる。ＭＢＥ法でバッファ層１３、受光層１４、ＧａＳｂ層１５および第１のＩｎＡｓ層１６を成長した場合には、Ｓｂ供給部であるセルを閉じる。
【００３８】
次に、図４に示すように、Ｓｂの供給部が立ち下げられた状態（Ｓｂの供給が停止された状態）で、エピタキシャルウエハ１０Ａを成長室に投入し、第１のＩｎＡｓ層１６上に、第２のＩｎＡｓ層１７を形成する。この工程では、第２のＩｎＡｓ層１７として、たとえば１０ｎｍの厚みを有するアンドープＧａＳｂ層を形成する。第２のＩｎＡｓ層１７の形成方法は特に限定されないが、エピタキシャルウエハ１０Ａの各層の成長方法と同様の方法を採用することができる。この工程を実施すると、第２のＩｎＡｓ層１７のＧａＳｂ基板１２と反対側の最表面１７ａにおいてＳｂの全構成元素に対する組成は３％以下になり、Ｓｂが検出限界以下になることが好ましい。
【００３９】
以上の工程を実施することにより、図１に示すように、ｎ型ＧａＳｂ基板１２、バッファ層１３、受光層１４、ＧａＳｂ層１５、第１のＩｎＡｓ層１６および第２のＩｎＡｓ層１７を備えた半導体ウエハ１０を製造できる。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態における半導体ウエハ１０は、ＧａＳｂ基板１２と、ＧａＳｂ基板１２上に形成されたＧａＳｂを含む層としての受光層１４と、ＧａＳｂを含む層としての受光層１４上に形成された第２のＩｎＡｓ層１７とを備え、第２のＩｎＡｓ層１７のＧａＳｂ基板１２と反対側の最表面１７ａにおいて全構成元素に対するＳｂの組成が３％以下である。
【００４１】
本実施の形態における半導体ウエハ１０によれば、第２のＩｎＡｓ層１７の最表面において過剰なＳｂの残留を低減できる。このため、ｎ型領域を形成するために第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａからＴｅを導入した場合であっても、最表面１７ａにおいてＳｂとＴｅとの反応が抑制されるので、最表面１７ａの表面荒れを抑制することができる。したがって、最表面１７ａに電極を形成することが可能な半導体ウエハを実現できる。
【００４２】
このように、最表面１７ａに位置するＳｂが検出限界以下であるので、第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａからＴｅを導入した場合に、最表面１７ａでＴｅとＳｂとの反応が実質的に発生することなくＴｅを内部に拡散することができる。このため、深く高濃度のＴｅが拡散したｎ型領域を形成することも可能となる。したがって、半導体装置の作製に適した半導体ウエハ１０を得ることができる。
【００４３】
また、最表面１７ａで表面荒れを起こすことなく高濃度のＴｅを拡散することができるので、最表面１７ａ上にｎ型電極を形成でき、かつｎ型電極の抵抗を低く抑えることができる。ｎ型電極の抵抗を低減することにより、消費電力の低減が可能となり、またｎ型電極での発熱を抑制できる。このため、本実施の形態の半導体ウエハ１０を用いて作製する半導体装置の寿命を長くすることができる。
【００４４】
本実施の形態における半導体ウエハにおいて好ましくは、ＧａＳｂを含む層としての受光層１４は、ＩｎＡｓ層１４ａとＧａＳｂ層１４ｂとを有する積層単位を複数含む多重量子井戸構造である。
【００４５】
ＩｎＡｓ層１４ａとＧａＳｂ層１４ｂとを有する積層単位を複数含む多重量子井戸構造をたとえば受光層に用いると、受光層中で光の吸収で発生した電子・正孔対は図２０のように電子はＩｎＡｓ中の導電帯に、正孔はＧａＳｂ中の価電子帯に分布することになるので、ＧａＳｂもしくはＩｎＡｓの単層を受光層に用いた場合より、長波長の光を検知することができる。なお、図２０は、本実施の形態における多重量子井戸構造を受光層に用いた場合の効果を説明するための図である。
【００４６】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における半導体ウエハ１１を概略的に示す断面図である。本実施の形態における半導体ウエハ１１は、基本的には図１に示す実施の形態１の半導体ウエハ１０と同様の構成を備えているが、本実施の形態の半導体ウエハ１１は発光装置用である点において異なる。このため、本実施の形態の半導体ウエハ１１は、受光層１４の代わりに、発光層１８が形成されている。また、発光層１８が多重量子井戸構造を有している場合のＩｎＡｓ層１４ａとＧａＳｂ層１４ｂとを有する積層単位は、たとえば１０である。
【００４７】
また、本実施の形態における半導体ウエハ１１の製造方法は、基本的には実施の形態１における半導体ウエハ１０の製造方法と同様であるが、受光層１４を形成する工程の代わりに発光層１８を形成する工程を備えている点において異なる。
【００４８】
このように、本発明の半導体ウエハは、実施の形態１におけるフォトダイオード用の半導体ウエハ１０に限定されず、実施の形態２における発光装置用の半導体ウエハ１１であってもよい。
【００４９】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における半導体ウエハ１０ａを概略的に示す断面図である。図５を参照して、本実施の形態の半導体ウエハ１０ａについて説明する。
【００５０】
図５に示すように、本実施の形態における半導体ウエハ１０ａは、基本的には実施の形態１における図１に示す半導体ウエハ１０と同様の構成を備えているが、ＧａＳｂ層１５、第１および第２のＩｎＡｓ層１６、１７の一部にＴｅが拡散された拡散領域１９が形成されている点において異なる。本実施の形態の半導体ウエハ１０ａは、最表面１７ａ上に形成されるｎ型電極とＧａＳｂ基板１２下に形成されるｐ型電極とに挟まれる領域にＴｅが拡散された拡散領域１９を有している。
【００５１】
ＧａＳｂ層１５に形成された拡散領域１９は、たとえば４×１０16ｃｍ-3〜２×１０21ｃｍ-3の濃度のＴｅを含むｎ型ＧａＳｂ層である。第１のＩｎＡｓ層１６に形成された拡散領域１９は、たとえば２×１０21ｃｍ-3〜３×１０21ｃｍ-3の濃度のＴｅを含むｎ型ＩｎＡｓ層である。第２のＩｎＡｓ層１７に形成された拡散領域１９は、たとえば１×１０21ｃｍ-3〜３×１０21ｃｍ-3の濃度のＴｅを含むｎ型ＩｎＡｓ層である。
【００５２】
続いて、図１〜図３、および図５を参照して、本実施の形態における半導体ウエハ１０ａの製造方法について説明する。
【００５３】
まず、実施の形態１の半導体ウエハ１０の製造方法にしたがって図１に示す半導体ウエハ１０を製造する。
【００５４】
次に、図１に示す半導体ウエハ１０の第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａからＴｅを拡散する。この工程では、たとえば、半導体ウエハ１０とＴｅとを石英管に封入し、加熱して保持する。これにより、ＧａＳｂ層１５、第１のＩｎＡｓ層１６および第２のＩｎＡｓ層１７にＴｅを拡散することができる。なお、ＧａＳｂ層１５、第１のＩｎＡｓ層１６および第２のＩｎＡｓ層１７にＴｅを選択的に拡散してもよく、Ｔｅを全体に拡散してもよいが、選択的に（または局所的に）Ｔｅを拡散することが好ましい。ＧａＳｂ層１５に拡散されたＴｅの濃度は、たとえば４×１０16ｃｍ-3〜２×１０21ｃｍ-3であり、第１のＩｎＡｓ層１６に拡散されたＴｅの濃度は、たとえば２×１０21ｃｍ-3〜３×１０21ｃｍ-3であり、第２のＩｎＡｓ層１７としに拡散されたＴｅの濃度は、たとえば１×１０21ｃｍ-3〜３×１０21ｃｍ-3であるような、拡散領域１９を形成することができる。
【００５５】
以上の工程により、図５に示す半導体ウエハ１０ａを製造することができる。この半導体ウエハ１０ａの最表面１７ａにおいても、全構成元素に対するＳｂの組成が３％以下である。また最表面１７ａの表面荒れは低減されている。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態における半導体ウエハ１０ａは、第１および第２のＩｎＡｓ層１６、１７およびＧａＳｂ層１５に形成されたＴｅが拡散された拡散領域１９をさらに備えている。
【００５７】
本実施の形態における半導体ウエハ１０ａによれば、第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａにおいてＳｂの全構成元素に対する組成が３％以下であるので、最表面１７ａからＴｅを拡散させても、最表面１７ａにおいてＳｂとＴｅとの反応が抑制された半導体ウエハ１０ａを形成することができる。したがって、最表面１７ａの表面荒れを抑制できるので、最表面１７ａに特性を維持した電極を形成することが可能な半導体ウエハ１０ａを実現できる。
【００５８】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における半導体装置の一例であるフォトダイオード２０を概略的に示す断面図である。図６を参照して、本実施の形態における半導体装置の一例であるフォトダイオード２０について説明する。
【００５９】
図６に示すように、本実施の形態におけるフォトダイオード２０は、実施の形態１の半導体ウエハ１０において最表面１７ａからＴｅが拡散された拡散領域１９が形成された半導体ウエハと、ｎ型電極２１と、ｐ型電極２２と、保護膜２３とを備えている。言い換えると、フォトダイオード２０は、図５に示す実施の形態３における半導体ウエハ１０ａと、ｎ型電極２１と、ｐ型電極２２と、保護膜２３とを備えている。
【００６０】
半導体ウエハ１０には、バッファ層１３の一部が露出するように、受光層１４、ＧａＳｂ層１５、第１のＩｎＡｓ層１６および第２のＩｎＡｓ層１７を貫通する開口部が形成されている。拡散領域１９は、実施の形態３と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６１】
ｎ型電極２１は、半導体ウエハ１０の第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａ上に接するように形成されている。ｎ型電極２１は、たとえばＴｉ（チタン）／Ｐｔ（白金）／Ａｕ（金）である。
【００６２】
ｐ型電極２２は、露出したバッファ層１３上に形成されている。ｐ型電極２２は、たとえばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕである。
【００６３】
保護膜２３は、半導体ウエハ１１のｎ型電極２１およびｐ型電極２２以外の表面であって、開口部を含むＧａＳｂ基板１２と反対側の表面に形成されている。保護膜２３は、たとえばＡＲコート（反射防止膜）などが用いられる。
【００６４】
本実施の形態におけるフォトダイオード２０は、たとえば波長が３μｍ〜１０μｍの中赤外用のフォトダイオードに好適に用いられる。
【００６５】
続いて、本実施の形態におけるフォトダイオード２０の製造方法について説明する。まず、実施の形態１の半導体ウエハ１０の製造方法にしたがって、半導体ウエハ１０を製造する。
【００６６】
次に、半導体ウエハ１０の第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａからＴｅを拡散する。この工程は実施の形態３と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６７】
次に、半導体ウエハ１０において、バッファ層１３の一部が露出するように、受光層１４、ＧａＳｂ層１５、第１のＩｎＡｓ層１６および第２のＩｎＡｓ層１７を貫通する開口部を形成する。開口部の形成方法は特に限定されず、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）などのドライエッチングにより形成することができる。
【００６８】
次に、開口部を形成した半導体ウエハ１０の表面において、ｎ型電極２１およびｐ型電極２２が形成される領域以外の領域に、保護膜２３を形成する。保護膜２３の形成方法は特に限定されないが、たとえば以下のように行なう。具体的には、半導体ウエハ１１の表面にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学蒸着）法により保護膜を形成する。その後、保護膜上に、ｎ型電極２１およびｐ型電極２２を形成する領域が開口したレジストをリソグラフィにより形成する。次いで、フッ酸系溶液を用いて、レジストの開口部下の保護膜を除去する。
【００６９】
次に、保護膜２３の開口部内であって、かつ半導体ウエハ１０の第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａであって、かつ拡散領域１９に接するように、ｎ型電極２１を形成する。また、保護膜２３の開口部内であって、かつ露出したバッファ層１３に接するようにｐ型電極２２を形成する。ｎ型電極２１およびｐ型電極２２は、たとえば蒸着法により形成することができる。
【００７０】
以上の工程を実施することにより、図６に示すフォトダイオード２０を製造することができる。なお、上記工程の順序は特に限定されない。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態における半導体装置の一例であるフォトダイオード２０は、実施の形態１の半導体ウエハ１０の最表面１７ａに位置する第２のＩｎＡｓ層１７と、受光層１４上に形成されたＧａＳｂ層１５との間にＴｅが拡散された拡散領域１９がさらに形成された半導体ウエハと、この半導体ウエハの第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａに形成されたｎ型電極２１と、この半導体ウエハに形成されたｐ型電極２２とを備えている。
【００７２】
本実施の形態におけるフォトダイオード２０によれば、実施の形態１または３の半導体ウエハ１０、１０ａを備えている。半導体ウエハ１０、１０ａの最表面１７ａは表面荒れが低減されているので、最表面１７ａに高い特性のｎ型電極２１を形成することが可能である。また、ｎ型電極２１の抵抗を低減することができる。さらに、Ｔｅが最表面に蓄積されないので、Ｔｅを拡散した拡散領域１９を深く形成することもできる。したがって、感度や暗電流などの特性を向上したフォトダイオード２０を実現することもできる。
【００７３】
（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５における半導体装置の一例である発光装置２５を概略的に示す断面図である。図７を参照して、本実施の形態における半導体装置の一例である発光装置２５について説明する。なお、本実施の形態では、発光装置２５として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を説明する。
【００７４】
図７に示すように、本実施の形態における発光装置２５は、実施の形態２の半導体ウエハ１１において、ＧａＳｂ層１５、第１のＩｎＡｓ層１６および第２のＩｎＡｓ層１７の一部に、Ｔｅが拡散された拡散領域１９が形成された半導体ウエハと、ｎ型電極２１と、ｐ型電極２２と、バリア層２６とを備えている。拡散領域１９は、実施の形態３と同様である。
【００７５】
ｎ型電極２１は、第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａ上に接するように形成されている。ｐ型電極２２は、ＧａＳｂ基板１２下に形成されている。ｎ型電極２１およびｐ型電極２２の材料は、実施の形態３と同様である。
【００７６】
バリア層２６は、第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａにおいてｎ型電極２１が形成された領域以外の領域上に形成されている。バリア層２６は、拡散バリアのために設けられており、たとえばＳｉＯ2で構成される。
【００７７】
続いて、図５および図７を参照して、本実施の形態における発光装置２５の製造方法について説明する。
【００７８】
まず、実施の形態２にしたがって、図４に示す半導体ウエハ１１を製造する。次に、第２のＩｎＡｓ層の最表面１７ａにおいて、ｎ型電極２１が形成される領域以外の領域に、バリア層２６を形成する。バリア層２６の形成方法は特に限定されないが、たとえば以下のように行なう。具体的には、半導体ウエハ１１の表面にプラズマＣＶＤ法によりバリア層を形成する。その後、バリア層上に、ｎ型電極２１を形成する領域が開口したレジストをリソグラフィにより形成する。次いで、フッ酸系溶液を用いて、レジストの開口部下のバリア層を除去する。これにより、拡散窓を有するバリア層を形成できる。
【００７９】
次に、バリア層の拡散窓から、ＧａＡｓ層１５、第１のＩｎＡｓ層１６、および第２のＩｎＡｓ層１７に、Ｔｅを拡散する。この工程は、実施の形態３と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００８０】
次に、バリア層２６の拡散窓内であって、かつ半導体ウエハの第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａに接するように、ｎ型電極２１を形成する。また、ＧａＳｂ基板１２においてバッファ層１３が形成された面と反対側の面にｐ型電極２２を形成する。ｎ型電極２１およびｐ型電極２２は、たとえば蒸着法により形成することができる。
【００８１】
このように、本発明の半導体装置は、実施の形態４のフォトダイオード２０に限定されず、実施の形態５の発光装置２５であってもよい。本実施の形態における発光装置２５によれば、Ｔｅを拡散した拡散領域１９の最表面の表面荒れが抑制されているので、発光効率や順方向電圧Ｖｆなどの特性を向上することができる。
【００８２】
（実施の形態６）
図８は、本発明の実施の形態６におけるセンサアレイ３０を概略的に示す上面図であり、図９は、本発明の実施の形態６におけるセンサアレイ３０を概略的に示し、図８の線分ＩＸ−ＩＸに沿った断面図である。図８および図９を参照して、本実施の形態のセンサアレイ３０を説明する。
【００８３】
本実施の形態のセンサアレイ３０は、実施の形態４のフォトダイオード２０を複数含むセンサチップ３１と、読み出し回路３２と、複数のバンプ３３とを備えている。バンプ３３のそれぞれは、センサチップ３１のフォトダイオード２０のｎ型電極２１のそれぞれと、読み出し回路３２の電極３４のそれぞれとを電気的に接続している。
【００８４】
続いて、本実施の形態におけるセンサアレイ３０の製造方法について説明する。まず、実施の形態４にしたがって、複数のフォトダイオード２０を含むセンサチップ３１を準備する。また読み出し回路３２を準備する。次に、複数のバンプ３３を用いて、複数のフォトダイオード２０のｎ型電極２１のそれぞれと、読み出し回路３２の電極３４のそれぞれとを電気的に接続する。
【００８５】
以上説明したように、本実施の形態におけるセンサアレイ３０およびその製造方法によれば、実施の形態４のフォトダイオード２０を複数備えている。フォトダイオード２０のそれぞれは、最表面１７ａの表面荒れが抑制されて、ｎ型電極２１が形成されているので、感度や暗電流などの特性を向上したセンサアレイ３０を実現することができる。
【００８６】
また、本実施の形態では、図１に示す半導体ウエハ１０にＴｅを選択的に拡散することによりｎ型領域である拡散領域１９を形成している。このため、Ｔｅをドーピングしながらエピタキシャル成長する場合に必要なメサを形成する工程を省略できる。このため、メサにおいてリーク電流が発生し、暗電流増加することに起因して感度が低下することを抑制できる。この点からも、本実施の形態のセンサアレイ３０は感度や暗電流などの特性を向上することができる。
【実施例】
【００８７】
本実施例では、ＩｎＡｓ層のＧａＳｂ基板と反対側の最表面において残留するＳｂが低減されることの効果について調べた。
【００８８】
（実施例１）
実施例１は、基本的には実施の形態１の半導体ウエハの製造方法にしたがって半導体ウエハを製造した。
【００８９】
具体的には、まず、ＭＢＥ装置にて、アンドープＧａＳｂ基板１２の（１００）面上に、Ｓｂ供給部およびＢｅ供給部からＳｂおよびＢｅの原料を供給しながら、バッファ層１３を形成した。バッファ層１３は、１×１０18ｃｍ-3のドーピング濃度を有し、１μｍの厚みを有するＧａＳｂであった。
【００９０】
引き続きＭＢＥ装置にて、バッファ層１３上に、受光層１４を形成した。受光層１４は、３．６ｎｍの厚みを有するＩｎＡｓ層１４ａと、２．１ｎｍの厚みを有するＧａＳｂ層１４ｂとを有する積層単位を２００備えている多重量子井戸構造とした。
【００９１】
引き続きＭＢＥ装置にてＳｂ供給部からＳｂの原料を供給しながら、受光層１４上に、ＧａＳｂ層１５として、０．３μｍの厚みを有するアンドープＧａＳｂ層を形成した。
【００９２】
引き続きＭＢＥ装置にて、第１のＩｎＡｓ層１６として、ＧａＳｂ層１５上に、１０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＡｓ層を形成した。これにより、図３に示すエピタキシャルウエハ１０Ａを得た。
【００９３】
次に、エピタキシャルウエハ１０Ａの成長時の温度よりも３０℃高い温度で、エピタキシャルウエハ１０Ａを３０分間保持した。なお、成長時の温度は、ＧａＳｂ基板１２を加熱する温度で制御し、この工程ではＧａＳｂ基板１２の加熱温度を３０℃上昇した。
【００９４】
次に、ＭＢＥ装置からエピタキシャルウエハ１０Ａを取り出して、Ｓｂ供給部を含むＭＢＥ装置を立ち下げた。
【００９５】
翌日、Ｓｂ供給部が立ち下げられた状態で、再度ＭＢＥ装置内にエピタキシャルウエハ１０Ａを投入し、第１のＩｎＡｓ層１６上に第２のＩｎＡｓ層１７を形成した。第２のＩｎＡｓ層１７は、１０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＡｓであった。
【００９６】
以上の工程により、図１に示す実施例１の半導体ウエハ１０を製造した。実施例１の半導体ウエハ１０の第２のＩｎＡｓ層の最表面について、ＡＥＳを用いてＳｂの濃度を測定した結果、全構成元素に対するＳｂの組成が１％であった。
【００９７】
次に、実施例１の半導体ウエハ１０の第２のＩｎＡｓ層１７からＴｅを拡散した。Ｔｅを拡散する方法としては、半導体ウエハ１０と約１０ｍｇの重さを有するＴｅとを石英管に封入し、４８０℃に加熱して、１２０分間保持した。
【００９８】
これにより、実施例１の半導体ウエハにＴｅを導入した。このＴｅが導入された実施例１の半導体ウエハの表面および断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果を図１０および図１１にそれぞれ示す。図１０は、Ｔｅが拡散された実施例１の半導体ウエハの最表面をＳＥＭにより測定した図である。図１１は、Ｔｅが拡散された実施例１の半導体ウエハの断面をＳＥＭにより測定した図である。図１０および図１１に示すように、Ｔｅが導入された実施例１の半導体ウエハの表面には、Ｔｅの蓄積や荒れは見られなかった。
【００９９】
またＴｅを導入した実施例１の半導体ウエハについてＳＩＭＳを用いてＴｅの濃度を分析した。その結果を図１２に示す。図１２は、Ｔｅが拡散された実施例１の半導体ウエハのＴｅの濃度をＳＩＭＳにより測定した図である。図１２において、縦軸はＴｅの濃度を示し（単位：ｃｍ-3）、横軸は第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａからＧａＳｂ基板１２に向けた深さを示し（単位：ｎｍ）、深さが０とは第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａを意味する。図１２に示すように、Ｔｅが拡散された実施例１の半導体ウエハは、ＧａＳｂ層１５の最表面から深さ０．３μｍまで、Ｔｅが４×１０16ｃｍ-3のレベルで拡散していることがわかった。
【０１００】
（比較例１）
図１３は、比較例１の半導体ウエハ４１を概略的に示す断面図である。図１３に示すように、比較例１の半導体ウエハ４１の製造方法は、基本的には実施例１の半導体ウエハ１０の製造方法と同様であるが、ＧａＳｂ層１５を形成した時点で成長を終了し、それ以降の工程を実施していない点において異なっていた。このため、図１３に示すように、比較例１の半導体ウエハ４１は、ＧａＳｂ基板１２と、ＧａＳｂ基板１２上に形成されたバッファ層１３と、バッファ層１３上に形成された受光層１４と、受光層１４上に形成されたＧａＳｂ層１５とを備えていた。
【０１０１】
この比較例１の半導体ウエハ４１のＧａＳｂ基板と反対側の最表面（ＧａＳｂ層１５の最表面）から、実施例１と同様に、Ｔｅを拡散させ、Ｔｅを拡散させた比較例１の半導体ウエハの最表面および断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果を図１４および図１５にそれぞれ示す。図１４は、Ｔｅが拡散された比較例１の半導体ウエハの最表面をＳＥＭにより測定した図である。図１５は、Ｔｅが拡散された比較例１の半導体ウエハの断面をＳＥＭにより測定した図である。図１４および図１５に示すように、比較例１の半導体ウエハ４１では、ＧａＳｂ層の最表面にはＴｅが蓄積し、ＧａＳｂ層の最表面が荒れていることがわかった。
【０１０２】
（比較例２）
図１６は、比較例２の半導体ウエハ６１を概略的に示す断面図である。図１６に示すように、比較例２の半導体ウエハ６１の製造方法は、基本的には実施例１の半導体ウエハ１１の製造方法と同様であるが、第１のＩｎＡｓ層１６を形成した時点で成長を終了し、それ以降の工程を実施していない点において異なっていた。このため、図１６に示すように、比較例２の半導体ウエハ６１は、ＧａＳｂ基板１２と、ＧａＳｂ基板１２上に形成されたバッファ層１３と、バッファ層１３上に形成された受光層１４と、受光層１４上に形成されたＧａＳｂ層１５と、ＧａＳｂ層１５上に形成された第１のＩｎＳｂ層１６とを備えていた。比較例２の半導体ウエハの第１のＩｎＡｓ層１６の最表面について、ＡＥＳを用いてＳｂの濃度を測定した結果、Ｓｂは全構成元素に対する組成が６％と検出された。
【０１０３】
この比較例２の半導体ウエハ６１のＧａＳｂ基板１２と反対側の最表面（第１のＩｎＧａＳｂ層１６の最表面）から、実施例１と同様に、Ｔｅを拡散させ、Ｔｅを拡散した比較例２の半導体ウエハの最表面および断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果を図１７および図１８にそれぞれ示す。図１７は、Ｔｅが拡散された比較例２の半導体ウエハの最表面をＳＥＭにより測定した図である。図１８は、Ｔｅが拡散された比較例２の半導体ウエハの断面をＳＥＭにより測定した図である。図１７および図１８に示すように、Ｔｅを拡散した比較例２の半導体ウエハ６１では、表面にはＴｅが蓄積し、アンドープＧａＳｂ層の表面が荒れていることがわかった。
【０１０４】
比較例２の半導体ウエハは、実施例１と同様に最表面がＩｎＡｓ層であるにもかかわらず、Ｔｅ拡散後に、最表面にＴｅが蓄積し、表面が荒れていた。これは、実施例１の第２のＩｎＡｓ層１７の最表面はＳｂが検出されなかったのに対し、比較例２の第１のＩｎＡｓ層１６の最表面はＳｂが検出されたことに起因する。
【０１０５】
比較例２においてＳｂが最表面に存在した原因は、実施例１および比較例２において受光層などのＧａＳｂを含む層を成長する場合にＳｂを供給しており、最表面にＩｎＡｓ層を形成する際にも、ＭＢＥ装置内に多くのＳｂが浮遊していることから、第１のＩｎＡｓ層１６の最表面にＳｂが付着することが考えられる。つまり、比較例２では、第１のＩｎＡｓ層１６を形成した時点で成長を終了したので、最表面にＳｂが残留するため、最表面にＴｅが蓄積し、荒れが生じたと考えられる。一方、実施例１では、第１のＩｎＡｓ層１６を成長後に、エピタキシャルウエハ１０Ａの成長時の温度よりも高い温度でエピタキシャルウエハ１０Ａを保持するので、第１のＩｎＡｓ層１６の最表面に残留したＳｂを蒸発させ、また一旦Ｓｂセルを立ち下げて待機し、翌日成長室内で浮遊するＳｂが減少した状態で第２のＩｎＡｓ層１７を再成長したので、第２のＩｎＡｓ層１７の最表面１７ａでの過剰なＳｂの残留を防止することができたと考えられる。
【０１０６】
以上より、本実施例によれば、ＩｎＡｓ層のＧａＳｂ基板と反対側の最表面においてＳｂが検出限界以下であることにより、表面にＴｅが蓄積することを抑制でき、荒れを抑制できるので、この表面に電極を形成することができることがわかった。また、Ｔｅを深く拡散させることができるので、フォトダイオードの感度や暗電流などの特性を向上できることもわかった。
【０１０７】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０８】
１０，１０ａ，１１  半導体ウエハ、１０Ａ  エピタキシャルウエハ、１２  ＧａＳｂ基板、１３  バッファ層、１４  受光層、１４ａ  ＩｎＡｓ層、１４ｂ  ＧａＳｂ層、１４ｃ  界面、１５  ＧａＳｂ層、１６  第１のＩｎＡｓ層、１７  第２のＩｎＡｓ層、１７ａ  最表面、１８  発光層、１９  拡散領域、２０  フォトダイオード、２１  ｎ型電極、２２  ｐ型電極、２５  発光装置、２６  バリア層、３０  センサアレイ、３１  センサチップ、３２  回路、３３  バンプ、３４  電極。
【図１】
0005659697.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
0005659697.tif 000011
【図１３】
0005659697.tif 000012
【図１６】
0005659697.tif 000013
【図１９】
0005659697.tif 000014
【図２０】
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【図１０】
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【図１１】
0005659697.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
0005659697.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
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