[发明专利]制造低腐蚀坑密度半绝缘砷化镓晶片的方法及其产品

说明书

技术领域

本发明提供了制造低腐蚀坑密度(EPD)砷化镓(GaAs)晶片的方法，这种低腐蚀坑密度GaAs晶片可以用于制造异质结双极型晶体管(HBT)以及赝配高电子迁移率晶体管(pHEMT)器件。 

背景技术

在砷化镓工业领域众所周知的是，对于少数载流子器件的可靠性以及此等衬底制造器件的产量而言，衬底的腐蚀坑密度(EPD)水平是非常重要的。但并不为人所知的是，在例如异质结双极型晶体管(HBTs)和赝配高电子迁移率晶体管(pHEMTs)等GaAs电子器件的生产过程中，衬底的EPD是决定器件产量的一个因素。 

晶片退火是众所周知的。此外，如Rumsby等人在“GaAs集成电路研讨会”(GaAs IC Symposium)(1983)第34-37页“通过高温退火生产的不掺杂砷化镓LEC之改进的均匀性”中描述的晶锭退火，也是已知的。 

采用垂直梯度凝固(VGF)(vertical gradient freeze)和碳掺杂来生长半导体晶体的技术已为人知，例如在授予Liu等人的第6,896,729号美国专利中所披露的。希望提供一种利用退火和VGF技术制造低EPD的InGaP和GaAs晶片的方法，而本发明系针对此目的而作出的。 

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种制造具有低腐蚀坑密度(EPD)的镓基材料的方法，该方法包含以下步骤： 

形成多晶镓基化合物；和 

利用所述多晶镓基化合物进行垂直梯度凝固晶体生长，其中所述镓基晶体具有每平方厘米小于900的腐蚀坑密度。 

根据本发明的第二方面，提供一种制造具有低光点缺陷的衬底的方法，该方法包括以下步骤： 

形成砷化镓基衬底； 

采用单独一步退火对砷化镓基衬底进行退火处理； 

在所述退火处理期间控制进入镓基衬底的表面的氧；和 

除去所述镓基衬底的所述表面的一部分，形成一种砷化镓基衬底，该砷化镓基衬底具有预定氧含量水平，而且在该每个砷化镓基衬底上，每平方厘米具有的光点缺陷数小于1，粒子尺寸大于0.3微米。 

根据本发明的第三方面，提供一种镓基衬底，包括： 

衬底，该衬底经过垂直梯度凝固处理具有每平方厘米小于900的腐蚀坑密度；和 

所述衬底具有小于120光点缺陷和小于0.3微米的光点缺陷粒子尺寸。 

附图的简要说明 

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中： 

图1示出采用立式生长炉工艺制作GaAs晶片的方法，即制造VGFGaAs晶片的主要过程； 

图2示出一种示例性晶片的EPD图，即37点EPD图数据表；其中晶锭编号：000002930802；晶片：114；平均EPD：695；最大EPD：1167；37个测试点(每个测试点的面积为0.024cm²)。 

具体实施方式

本发明的方法特别适用于制造GaAs衬底，下面结合此方面对本发明的方法的实施例加以描述。然而，应当理解到，本发明并不仅限于此，该方法可以有更广泛的应用，例如可以用于制作其他类型的衬底，诸如磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)以及其他III-V族相关的化合物半导体。 

图1示出利用立式生长炉工艺(vertical growth furnace process)100制造GaAs晶片的方法。该工艺可以获得低光点缺陷(light point defect)、低腐蚀坑密度的GaAs衬底。此工艺也可用于制造磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)或其他III-V族相关的化合物半导体。该制造方法是一种非常低EPD晶体生长工艺(下文将对此作出更详细的描述)和一种晶片退火处理(下文将加以更详细描述)的结合，以获得非常低EPD和非常低光点缺陷(LPD)的晶片。通过VGF过程生长非常低EPD半绝缘GaAs晶片，可以在高度集成GaAs电路中获得高的器件产量。晶片退火处理则在晶片中获得非常低LPD以及可控的氧含量。低LPD晶片是为所有半导体外延生长物所期望的，因为由于用高LPD衬底制造的器件故障问题，高LPD将导致从高LPD衬底材料中制造器件的产量较低。