公开了使用一种低ＥＰＤ晶体生长方法制备晶片的系统和方法，并提供一种晶片退火方法，以形成Ⅲ－Ⅴ／ＧａＡｓ晶片，提高由晶片制得的器件的产率。在一个示例性实施方式中，提供了一种制备具有低腐蚀坑密度（ＥＰＤ）的Ⅲ族基材料的方法。此外，该方法包括形成多晶Ⅲ族基化合物；和使用所述多晶Ⅲ族基化合物进行垂直梯度凝固晶体生长。其他的示例性的实施方式可以包括在形成Ⅲ族基晶体期间，控制一个或多个温度梯度，以提供非常低的腐蚀坑密度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低腐蚀坑密度(EPD)半绝缘III-V晶片专利
本专利技术涉及半导体制造，更具体而言，涉及制造低腐蚀坑密度(EPD ) III-V族晶片的系统和方法，以及所制造的晶片，这种低腐蚀坑密度III-V族晶片可以用于制造器件，例如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。
技术介绍
在11I-V族/砷化镓(GaAs)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由衬底所制造的器件的产率而言，衬底的腐蚀坑密度(EPD)水平是非常重要的。例如，对于某些GaAs电子器件，例如异质结双极型晶体管(HBT)和赝配高电子迁移率晶体管(pHEMT)等，从历史上看，衬底的EPD并未被认识到是器件产率的一个决定因素。然而，现在已知位错与至少某些器件失效一例如HBT器件失效一存在关系，如近期由劳(Low)等人所披露(Low, T. S. et al， The Role of SubstrateDislocations in Causing Infant Failure in High Complexity InGaP/GaAsHBT ICs， 2007 )。此外，光点缺陷(light point defect) (LPD)(也称局部光散射，localized light scatters, LLS，参见所附SEMI M54-0304 )对于在衬底上实施的后续步骤一例如外延生长一是不利的。尤为重要的是降低可能因砷在生长成的晶锭(ingot )中沉积而发生的晶体非颗粒LPD。对于GaAs，这种高LPD—般源自在晶锭的晶体生长过程中使用的高的砷过压。晶锭退火是公知的。此外，晶锭退火述于伦斯比(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LEC不掺杂的砷化镓之改进的均勻性》(Improved Uniformity ofLEC Undoped Gallium Arsenide Produced by High Temperature Annealing )中。釆用垂直梯度凝固(vertical gradient freeze) ( VGF)和碳掺杂来生长半导体晶体的技术已为人知，例如在授予刘(Liu)等人的第6, 896, 729号美国专利中所披露的。希望提供利用VGF和退火技术制造低腐蚀坑密度(EPD)的GaAs和其他III-V化合物晶片的系统和方法以及晶片本身，而本专利技术的各方面均与之相关。
技术实现思路
本专利技术的系统、方法和晶片涉及使用低EPD晶体生长方法和晶片退火方法制备III-V族半导体器件，从而制得更高器件产率的III-V族(例如GaAs等)晶片。在一个示例性的实施方式中，提供一种制造一种具有低腐蚀坑密度(EPD)的III族基材料(group III based material)的方法。此外，该方法包括形成多晶III族基化合物；和使用所述多晶III族基化合物进行垂直梯度凝固晶体生长。其他的示例性的实施方式可以包括在形成III族基晶体期间，控制一个或多个温度梯度，以提供非常低的腐蚀坑密度。可以理解的是，无论是前述的总体说明，还是后续的详细说明，都仅仅是示例性的和解释性的，而不是对所述专利技术的限制。除所述的特征和实施方案之外，还可以有其他的特征和/或变化。例如，本专利技术可以是前述所公开特征的不同组合和部分的组合，和/或下述详细描述中公开的更多若干特征的组合和部分组合。附图说明附图构成说明书的一部分，说明本专利技术的不同实施方案和各具体方面，并与说明一起，解释专利技术的原理。其中图1示出按照本专利技术若干方面的、采用VGF晶体生长技术制备III-V族晶片的方法；图2示出一种示例性按照本专利技术若干方面的晶片的EPD图；图3示出一个未退火的晶片的LPD分布；图4示出 一个已按照本专利技术若干方面的方法进行退火的晶片的LPD分布；图5A和5B示出采用本专利技术若干方面的晶体生长技术制造III-V族晶片的方法。具体实施例方式现详细说明本专利技术，其实施方案如附图所示。后述的实施方式并不代表请求保护的本专利技术的所有实施方式。相反，它们只是根据本专利技术某些方面的一些实施例。同一标记在附图中尽可能指相同或类似的部件。所述系统和方法适用于制备GaAs衬底，因此本专利技术基于此进行描述。本专利技术的用途更广，这是因为他们可以用于，例如，制备其他类型的衬底，例如磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)和其他相关的III-V族化合物半导体。图l示出利用立式生长炉方法(vertical growth furnaceprocess) 100制造GaAs晶片的方法。该方法可以获得^f氐光点缺陷、^氐腐蚀坑密度的GaAs衬底。此方法也可用于制造磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)或其他m-v族相关的化合物半导体。该制造方法是一种非常低EPD晶体生长方法(下文将对此作出更详细的描述)和一种晶片退火方法(下文将加以更详细描述)的结合，以获得非常低LPD。通过VGF方法生长非常低EPD、半绝缘GaAs (或其他ni-V族)晶片，可以在高度集成的GaAs (或其他)电路中获得高的器件产率。根据本专利技术的一些方面，本专利技术的晶片退火方法可以在晶片中获得非常低的LPD和/或一在另一些方面一可控的氧水平。低LPD晶片是为所有半导体外延生长从业者所期望的，这是因为，衬底LPD越高，由该衬底制造的器件的产率越低，其原因是用高LPD衬底制造的器件失效。参考附图1，原材料(102)是来自合格商家的7N级(99. 9999999%)的砷(As)和镓(Ga)。原材料直接用于已知的多晶合成步骤(104)，以生产多晶GaAs。 一旦生成多晶GaAs，则如刘等的美国专利6， 896， 729中详述的一样，发生垂直梯度凝固(VGF)晶体生长(106),刘等的美国 专利6, 896， 729以征引的方式纳入本说明书。VGF生长的晶体可以通过 Hall检测和腐蚀坑密度检测进行测试(107) 。 VGF半绝缘GaAs晶体生长 方法使得GaAs晶体腐蚀坑密度小于900/cm、且对于直径3英寸(3 )GaAs 晶体而言最低EPD达到约600/cm2。目前已有常规方法可以生产EPD低至 900/cm'的半绝缘GaAs衬底，但是没有一种常规方法可以生产出EPD低于 900/cn^的GaAs或其他类似晶片。因此， 一般方法可能达到900/cn^的EPD， 但不能达到用这种VGF方法获得的更低EPD水平。为了获得低EPD，谨慎地控制几个VGF参数。这些参数可以包括熔体/ 晶体界面的形状、结晶速度以及熔体/晶体界面处的温度梯度，其中将熔 体/晶体界面的形状控制为相对熔体前沿凹陷或凸起±2,，结晶速度为 2-16咖/小时，熔体/晶体界面处的温度梯度在0. 1至2X:/cm之间。 一旦 VGF晶体生成(以及可选地经过测试)，则进行已知的晶锭成形处理(108)， 也可以对成形后的晶锭加以测试(109)。 一旦晶锭成形之后，则将晶锭切 割成晶片(110)，也可以选择对这些晶片加以测试(111)，测试方法为 Hall和腐蚀坑密度检测。以上的处理过程也可以用于生产InP晶片和其他 的in-V化合物晶片。经过这样的处理，制造出低EPD的GaAs晶片。一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造一种具有低腐蚀坑密度（ＥＰＤ）的镓基材料的方法，该方法包括 形成多晶镓基化合物；和 使用所述多晶镓基化合物进行垂直梯度凝固晶体生长，其中进行垂直梯度凝固晶体生长的步骤包括：在形成镓基晶体过程中，控制一个或多个温度梯度，以使镓基晶 体的腐蚀坑密度低于约９００／平方厘米。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-9 11/801,712;CN 2008-1-8 200810000938.81.一种制造一种具有低腐蚀坑密度(EPD)的镓基材料的方法，该方法包括形成多晶镓基化合物；和使用所述多晶镓基化合物进行垂直梯度凝固晶体生长，其中进行垂直梯度凝固晶体生长的步骤包括在形成镓基晶体过程中，控制一个或多个温度梯度，以使镓基晶体的腐蚀坑密度低于约900/平方厘米。2. 根据权利要求1所述的方法，其中进行垂直梯度凝固晶体生长的 步骤还包括控制下列二者或二者之一熔体/晶体界面的形状和/或温 度梯度。3. 根据权利要求1所述的方法，其中进行垂直梯度凝固晶体生长的 步骤还包括控制熔体/晶体界面。4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述控制熔体/晶体界面包括 控制熔体/晶体界面的温度梯度。5. 根据权利要求3所述的方法，其中所述控制熔体/晶体界面包括 控制熔体/晶体界面的形状。6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述控制熔体/晶体界面包括 控制熔体/晶体界面的温度梯度。7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述晶体具有每平方厘米约 600的腐蚀坑密度。8. 根据权利要求7所述的方法，还包括由所述镓基晶体形成一种砷 化镓衬底。9. 根据权利要求7所述的方法，还包括由所述镓基晶体形成一种磷 化镓或其他镓-V族衬底。10. 根据权利要求1所述的方法，其中进行垂直梯度凝固晶体生长 的步骤还包括在垂直梯度凝固晶体生长过程中，控制熔体/晶体界面的 形状，其中所述形状为相对一个熔体前沿凹陷或凸起不超过约土2mm。11. 根据权利要求l所述的方法，其中进行垂直梯度凝固晶体生长 的步骤还包括在垂直梯度凝固晶体生长过程中，控制结晶速率，其中所 述结晶速率为约2-约16mm/小时之间。12. 根据权利要求l所述的方法，其中进行垂直梯度凝固晶体生长 的步骤还包括在垂直梯度凝固晶体生长过程中，控制与熔体/晶体界面相关的一个或多个温度梯度，其中所述熔体/晶体界面处的温度梯度在约0. 1-约21C/cm之间。13. —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一种砷化镓基衬底；采用单独一步退火过程对砷化镓基衬底进行退火处理；和除去所述镓基衬底表面的一部分，以形成这样一种砷化镓基衬底该砷化镓基衬底的光点缺陷密度小于约...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫国，MS扬，MH巴达维，
申请(专利权)人：AXT公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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