[发明专利]化合物半导体的晶体缺陷观察方法

说明书

将在纤锌矿结构的化合物半导体(1)的c面(0001)上沿[2－1－10]方向形成有栅电极(3)的设备以(10－10)面切割，制作试样(4)。通过使用透射式电子显微镜使电子束(5)从[－1010]方向入射到试样(4)，观察伯格斯矢量为1/3[2－1－10]、1/3[－2110]的刃型位错和伯格斯矢量为1/3[2－1－13]、1/3[－2113]的混合位错。

技术领域

本发明涉及使用透射式电子显微镜的化合物半导体的晶体缺陷观察方法。

背景技术

最近，GaN被用作高输出·高效率的高频设备和蓝色发光设备的材质。与Si和GaAs相比，GaN的晶体缺陷多。因此，努力降低对设备造成不良影响的晶体缺陷的密度。最近，像层叠缺陷和微管这样的质量极差的缺陷消失了，但是被称为位错的线状的贯通位错仍然以高密度存在。重要的是，掌握位错的种类和密度并反馈到工艺来降低位错密度。

作为观察位错的方法，有利用KOH蚀刻的蚀坑法。但是，如果形成了设备图案，则难以观察，也不容易鉴定位错的种类。因此，使用透射式电子显微镜(以下记载为TEM)观察位错的方法是最好的。

将使用TEM以高倍率观察半导体设备的截面的方法称为截面TEM。由于需要从截面方向入射电子，所以通常将观察用试样薄片化。将薄片化的试样安装于铜或钼制的网，放置在TEM设备内，照射电子束，由此观察放大图像或衍射图像。由于位错或层叠缺陷等晶体缺陷对设备的特性和可靠性造成很大影响，所以盛行基于TEM的解析。根据晶体缺陷的种类而对设备造成的影响也不同，所以仅仅简单地确认缺陷的存在是不够的，需要详细的解析。

通过改变衍射条件，晶体缺陷在电子显微镜的画面上出现或消失。因此，需要考虑晶体结构、电子束的衍射向量、晶体的伯格斯矢量来观察晶体缺陷。作为设备材料使用的GaN为纤锌矿结构，与金刚石结构的Si和闪锌矿结构的GaAs相比，晶轴不垂直，因此解析复杂。作为纤锌矿结构的完全位错，有刃型位错、螺旋位错、混合位错。为了用TEM辨别各个位错的种类，需要筛选衍射(反射)向量(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000－349338号公报

发明内容

在筛选衍射向量时略微倾斜试样。如果倾斜5度以上，则晶带轴转变为其他晶带轴，不能进行现有的解析。在GaN的情况下，刃型位错和混合位错的伯格斯矢量朝向三个方向。在衍射向量g与伯格斯矢量b的内积为零(g·b＝0)的情况下，从透射式电子显微镜的画面消失而无法观察。因此，存在无法在识别存在于纤锌矿结构的化合物半导体中的位错的同时进行观察的问题。

本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于得到一种化合物半导体的晶体缺陷观察方法，该方法可以在识别存在于纤锌矿结构的化合物半导体中的位错的同时进行观察。

本发明的化合物半导体的晶体缺陷观察方法的特征在于，具备：将在纤锌矿结构的化合物半导体的c面(0001)上沿[2－1－10]方向形成有栅电极的设备以(10－10)面切割，制作试样的工序；和通过使用透射式电子显微镜使电子束从[－1010]方向入射到所述试样，观察伯格斯矢量为1/3[2－1－10]、1/3[－2110]的刃型位错和伯格斯矢量为1/3[2－1－13]、1/3[－2113]的混合位错的工序。

在本发明中，将在纤锌矿结构的化合物半导体的c面(0001)上沿[2－1－10]方向形成有栅电极的设备以(10－10)面切割，制作试样，通过透射式电子显微镜从[－1010]方向入射电子束。由此，可以在识别在纤锌矿结构的化合物半导体中存在位错的同时进行观察。

附图说明

图1是表示实施方式1的化合物半导体的晶体缺陷观察方法的图。

图2是表示比较例的化合物半导体的晶体缺陷观察方法的图。