JP3306894B2 - GaAs化合物半導体基板 - Google Patents
GaAs化合物半導体基板Info
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- JP3306894B2 JP3306894B2 JP04807492A JP4807492A JP3306894B2 JP 3306894 B2 JP3306894 B2 JP 3306894B2 JP 04807492 A JP04807492 A JP 04807492A JP 4807492 A JP4807492 A JP 4807492A JP 3306894 B2 JP3306894 B2 JP 3306894B2
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- gaas
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はGaAs化合物半導体に
関し、特に表面層とへき開面のガリウムと砒素の原子数
比Ga/Asがほぼ等しくなるような表面層を備えた基
板に関するものである。
関し、特に表面層とへき開面のガリウムと砒素の原子数
比Ga/Asがほぼ等しくなるような表面層を備えた基
板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的にGaAs化合物半導体基板(以
下GaAs基板と略す)製造工程は、単結晶インゴット
をスライシング後、ラッピング、エッチング、ポリッシ
ング、最終洗浄の順に行われる。半導体素子製造工程で
は前記GaAs基板にエッチング、洗浄等の前処理を行
った後、イオン注入或はエピタキシャル成長等の工程を
行う。従来のGaAs基板は、ポリッシング、エッチン
グ、洗浄等の処理においてガリウムと砒素の解離速度の
違いにより、ガリウムと砒素の原子数比が、その表面層
においては本来理論上そうなるべきである1:1から大
きく異ってしまっていた。このことは、たとえば、任意
の測定方法で同じGaAs基板の表面とへき開させて得
られるへき開面のGa/As比を比較すれば、明らかで
あった。
下GaAs基板と略す)製造工程は、単結晶インゴット
をスライシング後、ラッピング、エッチング、ポリッシ
ング、最終洗浄の順に行われる。半導体素子製造工程で
は前記GaAs基板にエッチング、洗浄等の前処理を行
った後、イオン注入或はエピタキシャル成長等の工程を
行う。従来のGaAs基板は、ポリッシング、エッチン
グ、洗浄等の処理においてガリウムと砒素の解離速度の
違いにより、ガリウムと砒素の原子数比が、その表面層
においては本来理論上そうなるべきである1:1から大
きく異ってしまっていた。このことは、たとえば、任意
の測定方法で同じGaAs基板の表面とへき開させて得
られるへき開面のGa/As比を比較すれば、明らかで
あった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そして表面のガリウム
と砒素の組成比が化学量的組成比と異なることにより、
表面の結晶性が悪くなり、また表面の安定性も低くなる
という課題があった。このため実際にGaAs基板上に
素子形成のために他の層を積層する前に、エッチング等
の前処理を行っていたが、今度は前処理に起因して表面
が荒れてしまうという課題があり、改善が望まれてい
た。
と砒素の組成比が化学量的組成比と異なることにより、
表面の結晶性が悪くなり、また表面の安定性も低くなる
という課題があった。このため実際にGaAs基板上に
素子形成のために他の層を積層する前に、エッチング等
の前処理を行っていたが、今度は前処理に起因して表面
が荒れてしまうという課題があり、改善が望まれてい
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、鋭
意検討の結果、かかる課題が洗浄液等によりガリウムと
砒素のどちらかが多く溶出してしまうことに起因するこ
とを見出し、特定溶媒を用いて最終洗浄を行うことによ
り、かかる課題が解決されることを見出し本発明に到達
した。すなわち本発明の目的は高い結晶性と安定性を持
つGaAs化合物半導体基板を提供することにあり、か
かる目的は表面から10nm以内のガリウムと砒素の原
子数比Ga/Asと、GaAs単結晶(110)へき開
面のガリウムと砒素の原子数比(Ga/As)C との差
が±0.2以内であることを特徴とする最終研摩済みの
GaAs化合物半導体基板、並びに最後研摩済みのGa
As化合物半導体基板の製造方法において、最終洗浄工
程の直前に、該基板表面のガリウムと砒素の原子数比
(Ga/As)を計測し、該(Ga/As)の値が、G
aAs単結晶(110)へき開面のガリウムと砒素の原
子数比(Ga/As)C よりも大きい場合には最終洗浄
にアルカリ液を用い、小さい場合には最終洗浄に極性有
機溶媒を用いて該(Ga/As)と(Ga/As)C の
差を±0.2以下にすることを特徴とする最終研摩済み
GaAs化合物半導体基板の製造方法により容易に達成
される。以下本発明を更に詳細に説明する。
意検討の結果、かかる課題が洗浄液等によりガリウムと
砒素のどちらかが多く溶出してしまうことに起因するこ
とを見出し、特定溶媒を用いて最終洗浄を行うことによ
り、かかる課題が解決されることを見出し本発明に到達
した。すなわち本発明の目的は高い結晶性と安定性を持
つGaAs化合物半導体基板を提供することにあり、か
かる目的は表面から10nm以内のガリウムと砒素の原
子数比Ga/Asと、GaAs単結晶(110)へき開
面のガリウムと砒素の原子数比(Ga/As)C との差
が±0.2以内であることを特徴とする最終研摩済みの
GaAs化合物半導体基板、並びに最後研摩済みのGa
As化合物半導体基板の製造方法において、最終洗浄工
程の直前に、該基板表面のガリウムと砒素の原子数比
(Ga/As)を計測し、該(Ga/As)の値が、G
aAs単結晶(110)へき開面のガリウムと砒素の原
子数比(Ga/As)C よりも大きい場合には最終洗浄
にアルカリ液を用い、小さい場合には最終洗浄に極性有
機溶媒を用いて該(Ga/As)と(Ga/As)C の
差を±0.2以下にすることを特徴とする最終研摩済み
GaAs化合物半導体基板の製造方法により容易に達成
される。以下本発明を更に詳細に説明する。
【0005】本発明に用いられる最終研摩済みのGaA
s化合物半導体基板(以下GaAs化合物半導体基板と
いう)は任意の方法で作られた単結晶インゴットを、任
意の方法でスライシングした基板をラッピング、エッチ
ング、ポリッシング、最終洗浄の各工程を得て製造され
る。ただし、条件によっては、ラッピング、エッチン
グ、ポリッシングの各工程のうちのいくつかを省略して
もよい。
s化合物半導体基板(以下GaAs化合物半導体基板と
いう)は任意の方法で作られた単結晶インゴットを、任
意の方法でスライシングした基板をラッピング、エッチ
ング、ポリッシング、最終洗浄の各工程を得て製造され
る。ただし、条件によっては、ラッピング、エッチン
グ、ポリッシングの各工程のうちのいくつかを省略して
もよい。
【0006】本発明のGaAs化合物半導体基板は、ラ
ッピング、エッチング、ポリッシングをそれぞれ任意の
方法で行った後、最終洗浄の前に表面から10nm以内
のガリウムと砒素の原子数比(Ga/As)を任意の方
法で測定し、これを(Ga/As)を測定したのと同一
の方法でGaAs単結晶の(110)へき開面の原子数
比(Ga/As)C と比較し、もしガリウムの量が多け
ればアルカリ液を用いて、もし砒素の量が多ければ極性
有機溶媒を用いて最終洗浄を行う。本発明者らは驚くべ
きことにこの最終洗浄にアルカリ液を用いると、ガリウ
ムが多く、有機極性溶媒では砒素が多く溶出して(Ga
/As)C に近い、すなわち化学量論組成比に近いGa
As化合物半導体基板を得られることを見出したのであ
る。本発明で用いられるアルカリ液としては、公知の種
々のものが用いられるが、好ましくはアンモニア水、特
に好ましくは1〜30%のアンモニア水である。また極
性有機溶媒も公知の種々のものが用いられるが、好まし
くは、アセトン、メチルエチルケトン、メタノール、エ
タノール、イソプロピルアルコールであり、特に好まし
くはイソプロピルアルコールである。
ッピング、エッチング、ポリッシングをそれぞれ任意の
方法で行った後、最終洗浄の前に表面から10nm以内
のガリウムと砒素の原子数比(Ga/As)を任意の方
法で測定し、これを(Ga/As)を測定したのと同一
の方法でGaAs単結晶の(110)へき開面の原子数
比(Ga/As)C と比較し、もしガリウムの量が多け
ればアルカリ液を用いて、もし砒素の量が多ければ極性
有機溶媒を用いて最終洗浄を行う。本発明者らは驚くべ
きことにこの最終洗浄にアルカリ液を用いると、ガリウ
ムが多く、有機極性溶媒では砒素が多く溶出して(Ga
/As)C に近い、すなわち化学量論組成比に近いGa
As化合物半導体基板を得られることを見出したのであ
る。本発明で用いられるアルカリ液としては、公知の種
々のものが用いられるが、好ましくはアンモニア水、特
に好ましくは1〜30%のアンモニア水である。また極
性有機溶媒も公知の種々のものが用いられるが、好まし
くは、アセトン、メチルエチルケトン、メタノール、エ
タノール、イソプロピルアルコールであり、特に好まし
くはイソプロピルアルコールである。
【0007】本発明に用いられる(Ga/As)及び
(Ga/As)C の測定方法であるが、これも(Ga/
As)と(Ga/As)C を同一の測定方法で測るので
あれば特に限定されないが、好ましくはX線光電子分光
法(XPS)である。具体例としてXPSを用いた測定
法を挙げると、分析深さを10nm以下に設定し、Ga
−3dとAs−3dのナロウスペクトルの面積強度比よ
り求める方法がある。尚、本発明方法を用いる際には言
うまでもないことだが、基板ごとにガリウムと砒素の原
子数比を測定する必要はなく、ある条件下で一度測定を
行なえばよいことは明らかである。
(Ga/As)C の測定方法であるが、これも(Ga/
As)と(Ga/As)C を同一の測定方法で測るので
あれば特に限定されないが、好ましくはX線光電子分光
法(XPS)である。具体例としてXPSを用いた測定
法を挙げると、分析深さを10nm以下に設定し、Ga
−3dとAs−3dのナロウスペクトルの面積強度比よ
り求める方法がある。尚、本発明方法を用いる際には言
うまでもないことだが、基板ごとにガリウムと砒素の原
子数比を測定する必要はなく、ある条件下で一度測定を
行なえばよいことは明らかである。
【0008】以下本発明を実施例を用いて説明するが本
発明は、その要旨を超えない限り、実施例に限定される
ものではない。
発明は、その要旨を超えない限り、実施例に限定される
ものではない。
【0009】
【実施例】本発明の実施例として、公知の方法で得られ
たGaAs単結晶インゴットを公知の方法でスライシン
グ、ラッピング、エッチング、ポリッシングを行い、最
終洗浄として超音波を照射させながらアンモニア水(3
%、25℃、5分間)の浸漬洗浄後、超純水洗浄(20
℃、10分間)、スピン乾燥(5000r.p.m.)
させたGaAs基板と、比較例として同上の加工工程の
最終洗浄として、超純水洗浄後、超音波を照射させなが
らIPA浸漬洗浄(25℃、15分間)、IPA蒸気乾
燥を行ったGaAs基板について表面状態の違いを説明
する。ここで、アンモニア水の濃度は1〜30%が、温
度は10〜90℃が、アンモニア水洗浄時間は1分以上
が好ましい。
たGaAs単結晶インゴットを公知の方法でスライシン
グ、ラッピング、エッチング、ポリッシングを行い、最
終洗浄として超音波を照射させながらアンモニア水(3
%、25℃、5分間)の浸漬洗浄後、超純水洗浄(20
℃、10分間)、スピン乾燥(5000r.p.m.)
させたGaAs基板と、比較例として同上の加工工程の
最終洗浄として、超純水洗浄後、超音波を照射させなが
らIPA浸漬洗浄(25℃、15分間)、IPA蒸気乾
燥を行ったGaAs基板について表面状態の違いを説明
する。ここで、アンモニア水の濃度は1〜30%が、温
度は10〜90℃が、アンモニア水洗浄時間は1分以上
が好ましい。
【0010】表1はX線光電子分光法(XPS)により
GaAs基板表面の元素組成比を測定した結果である。
分析深さは5nmである。Ga/As比は、最終洗浄前
のGaAs基板では1.4であったものが、実施例のG
aAs基板では1.3であり、(110)へき開面の
1.3と同等であり、比較例のGaAs基板は1.6で
あった。ここで、元素組成比はGa−3dとAs−3d
のナロウスペクトルの面積強度比より求めた。
GaAs基板表面の元素組成比を測定した結果である。
分析深さは5nmである。Ga/As比は、最終洗浄前
のGaAs基板では1.4であったものが、実施例のG
aAs基板では1.3であり、(110)へき開面の
1.3と同等であり、比較例のGaAs基板は1.6で
あった。ここで、元素組成比はGa−3dとAs−3d
のナロウスペクトルの面積強度比より求めた。
【0011】表面の結晶の品質を評価するために、室温
でのフォトルミネッセンスのバンド端発光(PL発光)
の強度を測定した結果を図1に示す。実施例のGaAs
基板は、比較例のGaAs基板に比べ発光強度が強く良
好な半導体表面が得られている。表面の結晶性を評価す
るために、反射高速電子線回折(PHEED)でGaA
s基板を観察した結果を図2に示す。図2はAsビーム
を照射させながら580℃まで加熱後の状態である。実
施例のGaAs基板(a)では、シャープなスポットと
ストリークなパターンが観察され、比較例のGaAs基
板(b)に比べ結晶性が良いことを示している。
でのフォトルミネッセンスのバンド端発光(PL発光)
の強度を測定した結果を図1に示す。実施例のGaAs
基板は、比較例のGaAs基板に比べ発光強度が強く良
好な半導体表面が得られている。表面の結晶性を評価す
るために、反射高速電子線回折(PHEED)でGaA
s基板を観察した結果を図2に示す。図2はAsビーム
を照射させながら580℃まで加熱後の状態である。実
施例のGaAs基板(a)では、シャープなスポットと
ストリークなパターンが観察され、比較例のGaAs基
板(b)に比べ結晶性が良いことを示している。
【0012】表面の安定性を評価するために、室温での
フォトルミネッセンスのバンド端発光の強度の経時変化
を、実施例のGaAs基板と比較例のGaAs基板につ
いて測定した結果を図3に示す。基板の保管は大気中で
行った。実施例のGaAs基板の発光強度の劣化量は、
比較例のGaAs基板のそれと比べ小さいことが判る。
フォトルミネッセンスのバンド端発光の強度の経時変化
を、実施例のGaAs基板と比較例のGaAs基板につ
いて測定した結果を図3に示す。基板の保管は大気中で
行った。実施例のGaAs基板の発光強度の劣化量は、
比較例のGaAs基板のそれと比べ小さいことが判る。
【0013】表面の酸化膜厚を評価するために、電子エ
ネルギー損失分光法(EELS)で測定した結果を図4
に示す。16.4eVのピークはGaAsの体積プラズ
モンによるもので、GaAs単結晶構造の存在を表す。
このピークは本実施例の基板では分析深さ5Åで既に観
察される。分析深さ8Åでは本実施例及び比較例の基板
共に観察されるが、本実施例の基板の方がより強いピー
クが観察される。
ネルギー損失分光法(EELS)で測定した結果を図4
に示す。16.4eVのピークはGaAsの体積プラズ
モンによるもので、GaAs単結晶構造の存在を表す。
このピークは本実施例の基板では分析深さ5Åで既に観
察される。分析深さ8Åでは本実施例及び比較例の基板
共に観察されるが、本実施例の基板の方がより強いピー
クが観察される。
【0014】これらの結果より、実施例のGaAs基板
は表面の結晶性が良く、表面に保護膜となるような薄い
酸化膜が存在し、また表面の安定性が良いことが判る。
は表面の結晶性が良く、表面に保護膜となるような薄い
酸化膜が存在し、また表面の安定性が良いことが判る。
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】表面の結晶性が良く、また表面の安定性
の良い基板を用いることにより半導体素子製造の歩留り
が向上する。MBE装置等でエピ成長させる際に、エッ
チング等の前処理を必要とせず、またバッファー層を薄
くすることが出来、生産性を向上させることが出来る。
の良い基板を用いることにより半導体素子製造の歩留り
が向上する。MBE装置等でエピ成長させる際に、エッ
チング等の前処理を必要とせず、またバッファー層を薄
くすることが出来、生産性を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はPL発光強度の比較図である。
【図2】図2はRHEEDパターンによる結晶の構造を
示す写真である。
示す写真である。
【図3】図3はPL発光強度の経時変化を示す図であ
る。
る。
【図4】図4はEELSによる表面分析を示す図であ
る。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 最終洗浄工程の直前での基板表面から
10nm以内のガリウムと砒素の原子数比(Ga/A
s)の値が、GaAs単結晶(110)へき開面のガリ
ウムと砒素の原子数比(Ga/As)C よりも大きい場
合に、最終洗浄にアルカリ液を用い、小さい場合には最
終洗浄に極性有機溶媒を用い、該(Ga/As)と(G
a/As)C の差を±0.2以下としてなる最終研摩済
みGaAs化合物半導体基板。 - 【請求項2】 最終洗浄工程の直前に、基板表面から
10nm以内のガリウムと砒素の原子数比(Ga/A
s)を計測し、該(Ga/As)の値が、GaAs単結
晶(110)へき開面のガリウムと砒素の原子数比(G
a/As)C よりも大きい場合に、最終洗浄にアルカリ
液を用い、小さい場合には最終洗浄に極性有機溶媒を用
い、該(Ga/As)と(Ga/As)C の差を±0.
2以下としてなる最終研摩済みGaAs化合物半導体基
板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04807492A JP3306894B2 (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | GaAs化合物半導体基板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04807492A JP3306894B2 (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | GaAs化合物半導体基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06124863A JPH06124863A (ja) | 1994-05-06 |
JP3306894B2 true JP3306894B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=12793202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04807492A Expired - Fee Related JP3306894B2 (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | GaAs化合物半導体基板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3306894B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7619301B2 (en) | 2007-06-01 | 2009-11-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | GaAs semiconductor substrate and fabrication method thereof |
-
1992
- 1992-02-04 JP JP04807492A patent/JP3306894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7619301B2 (en) | 2007-06-01 | 2009-11-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | GaAs semiconductor substrate and fabrication method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06124863A (ja) | 1994-05-06 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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