(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板オフ角度を有するＩｎＰ単結晶基板上にＩｎＧａＡｓからなる薄膜半導体層を有機金属熱分解法によってエピタキシャル成長させる際に、
前記ＩｎＰ単結晶基板として基板オフ角度が０．０１°以上０．１°以下のものであって、基板オフ角度の精度が±０．０５°以内であることを満足する基板を使用することにより、前記ＩｎＧａＡｓからなる薄膜半導体層のシート抵抗値を所要の範囲内に収めるようにしたことを特徴とするエピタキシャル成長方法。
【請求項２】
ＩｎＧａＡｓからなる薄膜半導体層を有機金属熱分解法によって気相エピタキシャル成長させるための化合物半導体エピタキシャル成長用ＩｎＰ単結晶基板であって、
前記ＩｎＰ単結晶基板は、０．０１°以上０．１°以下の基板オフ角度を有しており、且つ基板オフ角度の精度が±０．０５°以内であり、これにより、前記ＩｎＧａＡｓからなる薄膜半導体層の気相エピタキシャル成長時の不純物取り込み濃度のばらつきが所定の許容値内に収まる範囲内となっていることを特徴とする化合物半導体エピタキシャル成長用ＩｎＰ単結晶基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート抵抗値の変動幅を減少させることができるようにしたエピタキシャル成長方法及び化合物半導体エピタキシャル成長用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＧａＡｓ又はＩｎＰ等の化合物半導体単結晶基板上に有機金属熱分解法（ＭＯＣＶＤ法）又はハイドライドＣＶＤ法等の気相エピタキシャル成長法によって化合物半導体薄膜層を形成する場合にファセッテッドディフェクト等の表面欠陥が生じるのを避けるため、表面の面方位が＜１００＞方向から所定角度だけ傾斜した化合物半導体単結晶ウェーハを用い、この表面に薄膜半導体層をエピタキシャル成長させるようにした方法が種々提案されている（例えば、特公平６−９２２７８号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の如くして所要の薄膜半導体層が形成された化合物半導体単結晶ウェーハを用いて各種の半導体デバイスを製造しようとする場合、そこに形成されたエピタキシャル成長層のシート抵抗値が所要の範囲内に入っていることが必要であるが、表面欠陥の発生を抑えるために、上述の如く面方位が所定値だけ傾いている基板を用いてエピタキシャル層を成長させる従来の方法によると、成長条件が同一であるにも拘らず基板によってエピタキシャル成長層のシート抵抗値が所要値からばらついて仕様値をはずれてしまうという問題を生じていた。
【０００４】
本発明の目的は、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の基板オフ角度を有する化合物半導体単結晶基板上に薄膜半導体層をエピタキシャル成長により形成する場合、エピタキシャル成長層のシート抵抗値が大きくばらつくのを有効に抑えることができるエピタキシャル成長方法及び化合物半導体エピタキシャル成長用基板を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明者は、シート抵抗値のばらつきは、エピタキシャル成長時における不純物取り込み濃度のばらつきではないかとの仮定のもとに種々の実験を行った結果、使用する基板が同一仕様に基づいて作成されたものであっても、それらの表面の面方位にはばらつきがあり、この面方位のばらつきがシート抵抗値のばらつきとなって現れることを突き止めた。
【０００６】
このような観点に立ってさらに実験を行い、基板の仕様として面方位に対して±０．１０°の誤差を許容した場合、シート抵抗値として±１０％のばらつきを生じることになることを確かめた。
【０００７】
また、上記知見に基づき、基板のオフ角度が０．１°以下の範囲内において、基板表面の面方位の精度を±０．０５°に抑えることにより、エピタキシャル成長層のシート抵抗値のばらつきを仕様値に対して±５％の範囲内とすることができることが確認された。
【０００８】
請求項１の発明によれば、基板オフ角度を有するＩｎＰ単結晶基板上にＩｎＧａＡｓからなる薄膜半導体層を有機金属熱分解法によってエピタキシャル成長させる際に、前記ＩｎＰ単結晶基板として基板オフ角度が０．０１°以上０．１°以下のものであって、基板オフ角度の精度が±０．０５°以内であることを満足する基板を使用することにより、前記ＩｎＧａＡｓからなる薄膜半導体層のシート抵抗値を所要の範囲内に収めるようにしたことを特徴とするエピタキシャル成長方法が提案される。
【０００９】
請求項２の発明によれば、ＩｎＧａＡｓからなる薄膜半導体層を有機金属熱分解法によって気相エピタキシャル成長させるための化合物半導体エピタキシャル成長用ＩｎＰ単結晶基板であって、前記ＩｎＰ単結晶基板は、０．０１°以上０．１°以下の基板オフ角度を有しており、且つ基板オフ角度の精度が±０．０５°以内であり、これにより、前記ＩｎＧａＡｓからなる薄膜半導体層の気相エピタキシャル成長時の不純物取り込み濃度のばらつきが所定の許容値内に収まる範囲内となっていることを特徴とする化合物半導体エピタキシャル成長用ＩｎＰ単結晶基板が提案される。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明により、化合物半導体単結晶基板としてＩｎＰ基板を用い、このＩｎＰ基板上に薄膜半導体層としてＩｎＧａＡｓ層をＭＯＣＶＤ法によって複数層エピタキシャル成長させて形成した場合について説明する。
【００１７】
ＩｎＰ基板として、表面の面方位が＜００１＞方向ジャストの基板オフ角度０°の基板、及び表面の面方位が＜００１＞方向から０．０１°、０．０２°、０．０４°、０．０８°、０．１９°だけ傾斜した基板オフ角度を有する５つの基板の合計６つの基板を用意した。そして、これらの各ＩｎＰ基板にｎ- Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ層、ｉ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ層、及びｐ- Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ層を順にエピタキシャル成長させた。ここで、成長温度はいずれの層に対しても６００℃〜７００℃の条件で３．０μｍの厚みに成長させた。原料としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）を用い、反応圧力を１０ｋＰａで成長させた。成長速度は０．５μｍ／ｈである。上記のようにして気相成長された６枚のＩｎＰ基板上のエピタキシャル層のシート抵抗値を測定した。
【００１８】
この測定結果が図１に示されている。図１では、横軸が基板オフ角度（°）、縦軸が、ジャスト品の場合の値を１としたシート抵抗値の正規化値である。図１から、基板オフ角度が０．０５°以下の範囲内にある場合にはシート抵抗の値は５％以下の変動で収まっていることが判る。基板オフ角度が０．０８°の場合にはシート抵抗の値の変動は約１０％、基板オフ角度が０．１９°の場合にはシート抵抗の値の変動は約２８％となった。
【００１９】
図１に示した測定結果によれば、基板オフ角度が０．１°以下の範囲内では、基板オフ角度とシート抵抗値との間の関係は略線形とみなすことができ、したがって、シート抵抗値の変動を±５％以内に抑えるには、基板オフ角度に対して±０．０５°の精度を要求すればよいことが判る。すなわち、基板オフ角度の仕様が０．１°以下のものに対して、±０．０５°の精度のエピタキシャル成長用基板を用意してエピタキシャル成長を行えば、そこに形成されるエピタキシャル層のシート抵抗値の変動幅を所定の仕様値に対して約±５％以内に抑えることができ、歩留りを大きく向上させることができる。
【００２０】
上記実施例では、基板としてＩｎＰ基板を用いた場合の一例について説明したが、本発明は基板材料がＧａＡｓの場合又はその他の化合物半導体基板の場合においても同様に適用して同様の効果を得ることができる。すなわち、化合物半導体薄膜層を気相エピタキシャル成長させるための化合物半導体エピタキシャル成長用基板として、基板オフ角度の精度が不純物取り込み濃度のばらつきが所定の許容値内に収まる範囲内となっている化合物半導体エピタキシャル成長用基板を用いることにより、シート抵抗値のばらつきの問題を解決することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、基板オフ角度が所定の精度範囲内になるよう基板の選択を行うことによりシート抵抗値を所要の範囲内に収めることができるので、製品の歩留りを大きく向上させることができ、製品の安定生産に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用して作成したＩｎＰ基板上のエピタキシャル層のシート抵抗値と基板オフ角度との間の関係を測定した結果を示すグラフ。
【図１】
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