JP2003282455A - 清浄処理方および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】もとの半導体層中の不純物拡散や結晶欠陥の発
生を誘起することなく、また形状変化を最小限にして、
結晶成長前の半導体基板表面や再成長前の半導体表面の
不純物汚染や物理的ダメージを再現性良く安定的に除去
する手法を提供すること。 【解決手段】結晶成長装置内で、半導体ウエハ表面に、
エッチング作用のある原料と結晶成長原料を同時に供給
し、エッチング速度と結晶成長速度をバランスさせるこ
とで、効率良く残留不純物を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体層表面を清
浄化する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の製造工程においては、半導
体基板上への同種または異種の半導体層の結晶成長工
程、誘電体等をマスクとしたフォトリソグラフィーと化
学エッチングまたはドライエッチングによるパターンニ
ング工程、電流ブロック構造や光閉じ込め構造のための
同種または異種の半導体層の再成長工程を繰り返すこと
が多い。この場合、結晶成長前の基板表面や再成長前の
半導体成長層表面は、大気暴露やエッチング、洗浄等の
プロセスにより不純物汚染や物理的ダメージを受け易
く、それらの表面にそのまま結晶成長を行うと素子特性
や寿命が大幅に劣化してしまう。このため、不純物汚染
や物理的ダメージ層を除去するために、結晶成長室内で
エッチングを行い、その後、続けて結晶成長を行う手法
が用いられてきた。

【０００３】このような技術として、特許第３１５８６
５１号では、成長原料としてトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）及びアルシン（ＡｓＨ_３）、エッチングガスとして
塩化水素（ＨＣｌ）を用いてＧａＡｓの再成長直前に、
成長室内でエッチングを施すことにより、炭素（Ｃ）、
酸素（Ｏ）、シリコン（Ｓｉ）などの不純物を除去で
き、またエッチング中にＨＣｌと共にＴＭＧを同時に供
給すると、エッチングにより結晶表面に生じるストイキ
オメトリーからのずれが補償され、再成長界面でのキャ
リアの蓄積が抑制されるとされている。

【０００４】また、特開昭５９−６５４３４号公報に
は、ＧａＡｓ半導体の気相成長において、塩化水素とと
もにＩＩＩ族元素のアルキル化合物およびＶ族元素の水
酸化物もしくはアルキル化合物の蒸気を同時に導入して
半導体層をエッチングする技術が開示されている。エッ
チングの速さは、毎分０．１μｍのエッチング速度の例
が示されている。こうすることにより、成長開始前の下
地表面を鏡面にすることができるとされている。

【０００５】また、特開昭５１−７４５８０号公報に
は、ＩＩＩ−Ｖ族元素から成る半導体物質の気相エッチ
ングをＶ族元素のハロゲン化物および同水酸化物を含む
不活性ガス雰囲気下で実施し、Ｖ族元素の水酸化物を同
時に導入する技術が記載されている。同公報によれば、
平坦で、かつ鏡面性に優れた基板表面を得ることができ
ると記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術では、半導体結晶の構成元素に比べてエッチング速
度が遅い汚染物質が表面に残留しやすく、例えばアイト
リプルイー ジャーナルオブ セレクティド トピック
ス イン カンタム エレクトロニクス 第３巻 第３
号 ８４５ページ目から８５３ページ目（ＩＥＥＥ Ｊ
ｏｕｒｎａｌｏｆ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ｔｏｐｉｃｓ
ｉｎ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏ
ｌ．３，Ｎ０．３，ｐ８４５〜ｐ８５３）に報告されて
いるように、エッチングガスとしてＰＣｌ_３を用い、Ｉ
ｎＰ表面を成長室内でエッチングしてもＳｉはほとんど
エッチングされず、表面に残留してしまう。また本発明
者らの実験結果では、通常の結晶成長温度付近では、特
許第３１５８６５１号で示されているような結晶成長室
内でのエッチングを施しても再成長界面の残留Ｓｉを除
去することは容易でなかった。また、残留Ｓｉを除去し
ようとして基板温度を上げ過ぎたり、エッチングを深く
し過ぎると、もとの半導体層の内部で不純物拡散や結晶
欠陥を生じたり、エッチングにより形状変化が起き、設
計通りのデバイス構造が作製できないという問題があっ
た。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、もとの半導体層中の不
純物拡散や結晶欠陥の発生を誘起することなく、また形
状変化を最小限にして、結晶成長前の半導体基板表面や
再成長前の半導体表面の不純物汚染や物理的ダメージを
再現性良く安定的に除去する手法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】半導体表面に付着した特
定の汚染物質の除去が困難な理由について、本発明者ら
は以下のように推察した。半導体層表面に付着した汚染
物質に対してエッチング性物質を作用させた場合、エッ
チング性物質と上記特定の汚染物質が化学反応を起こ
す。しかし、この化学反応によって生じた結合の結合力
は比較的弱く、汚染物質がエッチング性物質と結合し化
合物を形成して半導体表面から脱離しても、またすぐに
結合が切れて半導体表面に再付着してしまうものと予想
される。このように、半導体表面に付着した特定の汚染
物質は、半導体層へ再付着するため、除去が困難である
と推察される。

【０００９】こうした推察のもと、本発明者は、エッチ
ング作用のある原料と結晶成長原料の両方を、清浄処理
対象となる半導体層表面に接触せしめることにより、再
付着を抑制しつつ汚染物質を効率的にエッチング除去で
きることを見いだし、本発明を完成した。

【００１０】本発明によれば、半導体層の表面に付着し
た汚染物質を除去する清浄処理方法であって、前記半導
体層に対してエッチング作用を有するエッチング性物質
と、結晶成長原料とを、同時に、または交互に、前記半
導体層に接触せしめる清浄処理工程を含むことを特徴と
する清浄処理方法が提供される。

【００１１】また、本発明によれば、半導体層の表面に
付着した汚染物質を除去する清浄処理方法であって、前
記半導体層に対してエッチング作用を有するエッチング
性物質と結晶成長原料とを含む雰囲気に前記半導体層の
表面を暴露する清浄処理工程を含むことを特徴とする清
浄処理方法が提供される。

【００１２】さらに、本発明によれば、半導体層の表面
に付着した汚染物質を除去する清浄処理方法であって、
前記半導体層に対してエッチング作用を有するエッチン
グ性物質を含む第一のガスと結晶成長原料を含む第二の
ガスとを同時に前記半導体層の表面に供給する清浄処理
工程を含むことを特徴とする清浄処理方法が提供され
る。

【００１３】半導体層表面にエッチング性物質が作用す
ると、半導体層表面に付着した汚染物質が表面から脱離
する。しかしながら、その脱離した汚染物質の一部が再
度半導体層表面に付着することがある。半導体層の清浄
度を高めるためにはこうした汚染物質の再付着を充分に
抑制することが必要となる。そこで本発明では、エッチ
ング性物質と、結晶成長原料とを半導体層表面に接触さ
せ、再付着を抑制しつつ汚染物質を効率的にエッチング
除去する。このような手法により汚染物質の再付着を防
止できる理由は必ずしも明らかではないが、汚染物質が
半導体層表面から脱離した後、それまで汚染物質が占有
していたサイトが結晶成長原料によって速やかに占有さ
れることによるものと推察される。

【００１４】本発明の清浄処理方法において、前記第一
のガスおよび前記第二のガスが、間欠的に供給される構
成とすることができる。こうすることによって、半導体
層の表面の汚染を一層効率的に除去することができる。

【００１５】本発明の清浄処理方法において、前記清浄
処理工程を実施する前後における前記半導体層の層厚の
差が、１００ｎｍ以下である構成とすることができる。
こうすることにより、充分に高い清浄度を実現すること
ができる。

【００１６】本発明の清浄処理方法において、前記清浄
処理工程を実施する際に、前記半導体層の層厚が実質的
に減少しないようにした構成とすることができる。ここ
で、「実質的に減少しない」とは、前記半導体層の層厚
がまったく減少しないか、若干の層厚の減少があっても
その層厚変化速度が０．１ｎｍ／ｓｅｃ以下であること
をいう。前記半導体層の層厚が実質的に減少しないよう
に構成することで、半導体層表面に関し、充分に高い清
浄度を実現することができる。

【００１７】上記のように、清浄処理の対象となる半導
体層の層厚変化を制御することによって充分に高い清浄
度を実現できる。この理由は必ずしも明らかではない
が、汚染物質が半導体層表面から脱離した後、それまで
汚染物質が占有していたサイトが結晶成長原料によって
確実に占有されることによるものと推察される。こうし
た前記半導体層の層厚変化を制御は、たとえば、エッチ
ング性物質および前記結晶成長原料の量比を調整するこ
とができる。たとえばエッチング性ガスと原料ガスの量
比を適切に調整して半導体層表面に供給することによ
り、清浄処理対象となる半導体層が実質的にエッチング
されず、また、当該半導体層の上部に新たな半導体層が
実質的に成長しないようにすることができる。エッチン
グ性物質と、結晶成長原料とのバランスが崩れ、エッチ
ング側に傾くと、エッチングされた物質の再付着が生
じ、充分な清浄度が得られない場合がある。一方、成膜
の方に傾いた場合、汚染物質が充分に除去されないまま
新たな半導体層が積層し、充分な清浄度が得られない。

【００１８】本発明の清浄処理方法において、前記半導
体層の層厚変化速度の符号を、層厚が増加する場合を
正、層厚が減少する場合を負と定義し、前記清浄処理工
程を実施した際の前記半導体層の層厚変化速度をＲ、前
記半導体層表面に対して前記第一のガスのみを供給した
場合の前記半導体層の層厚変化速度をｒ_１、前記半導体
層表面に対して前記第二のガスのみを供給した場合の前
記半導体層の層厚変化速度をｒ_２としたときに、これら
の層厚変化速度の絶対値が、 ｜Ｒ｜＜｜ｒ_２｜＜｜ｒ_１｜ となるように、前記第一のガスと前記第二のガスの供給
量を調整する構成とすることができる。

【００１９】こうすることにより、エッチング性物質お
よび結晶成長原料の供給バランスが適切となり、半導体
層表面に付着した汚染物質が効率よく除去されるととも
に、脱離した汚染物質の半導体層への再付着を抑制する
ことができる。

【００２０】本発明の清浄処理方法において、Ｒ＜０で
ある構成とすることができる。こうすることによって、
半導体層表面に関し、充分に高い清浄度を実現すること
ができる。

【００２１】本発明の清浄処理方法において、｜Ｒ｜が
０．１ｎｍ／ｓｅｃ以下である構成とすることができ
る。こうすることにより、エッチング性物質および結晶
成長原料の供給バランスがさらに適切となり、半導体層
表面に付着した汚染物質が効率よく除去されるととも
に、脱離した汚染物質の半導体層への再付着を抑制する
ことができる。また、素子構造の設計も容易となる。

【００２２】本発明の清浄処理方法において、前記結晶
成長原料が、有機金属を含む構成とすることができる。

【００２３】本発明の清浄処理方法において、前記エッ
チング性物質がハロゲン元素またはその化合物である構
成とすることができる。

【００２４】本発明の清浄処理方法において、前記半導
体層が化合物半導体からなる構成とすることができる。

【００２５】本発明の清浄処理方法において、前記半導
体層がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるものとするこ
とができる。

【００２６】結晶成長原料を、前記半導体層を構成する
ＩＩＩ族元素を含む化合物とした場合、エッチング性物
質によって形成された半導体層中の空格子位置を当該半
導体層の構成元素で占有させることができ、表面に変成
層等が形成することを防止できる。

【００２７】前記半導体層を構成するＩＩＩ族元素が一
種類からなるものとすることができる。こうすることに
より、半導体層表面の清浄処理中に変成層の形成や組成
変化が起こることを抑えることができる。

【００２８】本発明の清浄処理方法において、前記半導
体層を構成するＩＩＩ族元素がインジウム（Ｉｎ）であ
る構成とすることができる。ＩｎＰの気相成長において
は、通常、６００℃から６５０℃の成長温度が採用され
る。これは、Ｖ族元素であるリンが脱離することを防止
するとともに結晶に伝導性を与えるために故意に添加さ
れた、たとえば亜鉛等の不純物の拡散を防ぎ、設計通り
の不純物プロファイルを得るためのものである。しかし
ながら、このような比較的低温の成長温度を採用した場
合、成長界面の清浄処理がよりいっそう困難となる。一
般に、エッチング性ガスによる成長界面の清浄処理は、
雰囲気温度を高温にするほど除去効率が高くなる。とこ
ろが、ＩｎＰ半導体系においては、清浄処理温度に上限
が存在するため、成長界面の汚染が除去されにくく、特
にシリコンの汚染が深刻な問題となる。本発明によれ
ば、かかる成長界面の汚染の問題を有効に解決すること
ができる。

【００２９】さらに本発明によれば、以下に示す半導体
装置の製造方法が提供される。ここで、半導体装置と
は、発光素子、受光素子、光変調器等の光素子や、電界
効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ等の電子素
子を含む。

【００３０】本発明によれば、半導体基板の上部に第一
の半導体層を形成する工程と、前記第一の半導体層の表
面を清浄処理する工程と、前記第一の半導体層上に第二
の半導体層を形成する工程とを含み、前記第一の半導体
層の表面を清浄処理する前記工程は、前記半導体層に対
してエッチング作用を有するエッチング性物質と、結晶
成長原料とを、前記半導体層の表面に接触せしめる工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供さ
れる。

【００３１】また本発明によれば、半導体基板の上部に
第一の半導体層を形成する工程と、前記第一の半導体層
の表面を清浄処理する工程と、前記第一の半導体層上に
第二の半導体層を形成する工程とを含み、前記第一の半
導体層の表面を清浄処理する前記工程は、前記半導体層
に対してエッチング作用を有するエッチング性物質と結
晶成長原料とを含む雰囲気に前記半導体層の表面を暴露
する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
が提供される。

【００３２】また本発明によれば、半導体基板の上部に
第一の半導体層を形成する工程と、前記第一の半導体層
の表面を清浄処理する工程と、前記第一の半導体層上に
第二の半導体層を形成する工程とを含み、前記第一の半
導体層の表面を清浄処理する前記工程は、前記半導体層
に対してエッチング作用を有するエッチング性物質を含
む第一のガスと結晶成長原料を含む第二のガスとを同時
に前記半導体層の表面に供給する工程を含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法が提供される。

【００３３】半導体層表面にエッチング性物質が作用す
ると、半導体層表面に付着した汚染物質が表面から脱離
する。しかしながら、その脱離した汚染物質の一部が再
度半導体層表面に付着することがある。半導体層の清浄
度を高めるためにはこうした汚染物質の再付着を充分に
抑制することが必要となる。そこで本発明では、エッチ
ング性物質と、結晶成長原料とを半導体層表面に接触さ
せ、再付着を抑制しつつ汚染物質を効率的にエッチング
除去する。このような手法により汚染物質の再付着を防
止できる理由は必ずしも明らかではないが、汚染物質が
半導体層表面から脱離した後、それまで汚染物質が占有
していたサイトが結晶成長原料によって速やかに占有さ
れることによるものと推察される。

【００３４】本発明の半導体装置の製造方法において、
前記第一のガスおよび前記第二のガスが、間欠的に供給
される構成とすることができる。こうすることによっ
て、半導体層の表面の汚染を一層効率的に除去すること
ができる。

【００３５】本発明の半導体装置の製造方法において、
前記第一の半導体層の表面を清浄処理する前記工程を実
施する前後における前記第一の半導体層の層厚の差が、
１００ｎｍ以下である構成とすることができる。こうす
ることにより、充分に高い清浄度を実現することができ
る。

【００３６】本発明の半導体装置の製造方法において、
前記第一の半導体層の表面を清浄処理する前記工程を実
施する際に、前記第一の半導体層の層厚が実質的に減少
しないようにした構成とすることができる。ここで、
「実質的に減少しない」とは、第一の半導体層の層厚が
まったく減少しないか、若干の層厚の減少があってもそ
の層厚変化速度が０．１ｎｍ／ｓｅｃ以下であることを
いう。第一の半導体層の層厚が実質的に減少しないよう
に構成することで、半導体層表面に関し、充分に高い清
浄度を実現することができる。

【００３７】上記のように、清浄処理の対象となる第一
の半導体層の層厚変化を制御することによって充分に高
い清浄度を実現できる。この理由は必ずしも明らかでは
ないが、汚染物質が半導体層表面から脱離した後、それ
まで汚染物質が占有していたサイトが結晶成長原料によ
って確実に占有されることによるものと推察される。こ
うした第一の半導体層の層厚変化を制御は、たとえば、
エッチング性物質および前記結晶成長原料の量比を調整
することができる。たとえばエッチング性ガスと原料ガ
スの量比を適切に調整して半導体層表面に供給すること
により、清浄処理対象となる半導体層が実質的にエッチ
ングされず、また、当該半導体層の上部に新たな半導体
層が実質的に成長しないようにすることができる。エッ
チング性物質と、結晶成長原料とのバランスが崩れ、エ
ッチング側に傾くと、エッチングされた物質の再付着が
生じ、充分な清浄度が得られない場合がある。一方、成
膜の方に傾いた場合、汚染物質が充分に除去されないま
ま新たな半導体層が積層し、充分な清浄度が得られな
い。

【００３８】本発明の半導体装置の製造方法において、
前記第一の半導体層の層厚変化速度の符号を、層厚が増
加する場合を正、層厚が減少する場合を負と定義し、前
記第一の半導体層の表面を清浄処理する前記工程を実施
した際の前記第一の半導体層の層厚変化速度をＲ、前記
第一の半導体層表面に対して前記第一のガスのみを供給
した場合の前記第一の半導体層の層厚変化速度をｒ_１、
前記第一の半導体層表面に対して前記第二のガスのみを
供給した場合の前記第一の半導体層の層厚変化速度をｒ
_２としたときに、 これらの層厚変化速度の絶対値が、｜
Ｒ｜＜｜ｒ_２｜＜｜ｒ_１｜となるように、前記第一のガ
スと前記第二のガスの供給量を調整する構成とすること
ができる。こうすることにより、エッチング性物質およ
び結晶成長原料の供給バランスがさらに適切となり、半
導体層表面に付着した汚染物質が効率よく除去されると
ともに、脱離した汚染物質の半導体層への再付着を抑制
することができる。

【００３９】本発明の半導体装置の製造方法において、
Ｒ＜０である構成とすることができる。こうすることに
よって、半導体層表面に関し、充分に高い清浄度を実現
することができる。

【００４０】本発明の半導体装置の製造方法において、
｜Ｒ｜が０．１ｎｍ／ｓｅｃ以下である構成とすること
ができる。こうすることにより、エッチング性物質およ
び結晶成長原料の供給バランスがさらに適切となり、半
導体層表面に付着した汚染物質が効率よく除去されると
ともに、脱離した汚染物質の半導体層への再付着を抑制
することができる。

【００４１】本発明の半導体装置の製造方法において、
前記結晶成長原料が、有機金属を含む構成とすることが
できる。

【００４２】本発明の半導体装置の製造方法において、
前記エッチング性物質がハロゲン元素またはその化合物
である構成とすることができる。

【００４３】本発明の半導体装置の製造方法において、
前記第一の半導体層が化合物半導体からなる構成とする
ことができる。

【００４４】本発明の半導体装置の製造方法において、
第一の半導体層がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるも
のとすることができる。このとき、記結晶成長原料が、
第一の半導体層を構成するＩＩＩ族元素を含む化合物で
ある構成とすることができる。また、第一の半導体層を
構成するＩＩＩ族元素が一種類からなるものとすること
ができる。こうすることにより、半導体層表面の清浄処
理中に変成層の形成や組成変化が起こることを抑えるこ
とができる。

【００４５】本発明の半導体装置の製造方法において、
第一の半導体層を構成するＩＩＩ族元素がインジウム
（Ｉｎ）である構成とすることができる。ＩｎＰの気相
成長においては、通常、６００℃から６５０℃の成長温
度が採用される。これは、Ｖ族元素であるリンが脱離す
ることを防止するとともに不純物の亜鉛の拡散を防ぎ、
設計通りの不純物プロファイルを得るためのものであ
る。しかしながら、このような比較的低温の成長温度を
採用した場合、成長界面の清浄処理がよりいっそう困難
となる。一般に、エッチング性ガスによる成長界面の清
浄処理は、雰囲気温度を高温にするほど除去効率が高く
なる。ところが、ＩｎＰ半導体系においては、清浄処理
温度に上限が存在するため、成長界面の汚染が除去され
にくく、特にシリコンの汚染が深刻な問題となる。本発
明によれば、係る成長界面の汚染の問題を有効に解決す
ることができる。

【００４６】本発明の半導体装置の製造方法において、
前記第一の半導体層および前記第二の半導体層を気相成
長により形成する構成とすることができる。

【００４７】本発明の半導体装置の製造方法において、
前記第一の半導体層を形成する工程の後、前記第一の半
導体層上にマスクを形成し、つづいて前記マスクを除去
した後、前記第一の半導体層の表面を清浄処理する前記
工程を実施する構成とすることができる。こうした工程
を経た場合、第一の半導体層表面は再成長表面となり、
大気による汚染、マスク材料の残存等により、表面に多
くの不純物が付着しやすい。本発明によれば、こうした
不純物を効率的に除去することができる。

【００４８】

【発明の実施の形態】本発明における清浄処理の対象と
なる半導体層は、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、Ａｌ
ＧａＩｎＡｓ、ＩｎＡｓＰなどのＩｎＰ系、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＡｓＳｂ、Ｉｎ
ＧａＡｓＮなどのＧａＡｓ系、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，Ｇ
ａＩｎＮ，ＡｌＧａＩｎＮ、ＢＡｌＧａＩｎＮなどのＧ
ａＮ系等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体；ＺｎＳｅ、Ｚｎ
Ｔｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、ＭｇＺｎＣｄＳｅ、ＭｇＺｎＳ
ｅＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＯ，ＭｇＺｎＯ，ＭｇＣｄ
ＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体；等の化合物半導
体のほか、シリコンおよびその化合物、ゲルマニウムお
よびその化合物等の半導体により構成される。なお、本
発明における清浄処理の対象となる半導体層は、３元系
でも４元系以上の組成でもよい。

【００４９】このうち、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の
表面に、素子の作製プロセスもしくは大気暴露によって
付着した汚染物質の除去に本発明を適用した場合、顕著
な効果が得られる。特に、従来技術によっては充分に除
去することが困難であったシリコンの除去に適用する
と、特に効果的である。

【００５０】本発明におけるエッチング性物質として
は、大多数の元素と結合して揮発性の化合物を形成す
る、ハロゲン元素またはその化合物を例示することがで
きる。このうち、取り扱いが容易である点で、塩素（Ｃ
ｌ）を含む原料であることが好ましく用いられる。

【００５１】本発明におけるエッチング性物質として
は、ｔ−塩化ブチル（（ＣＨ_３）_３ＣＣｌ：ＴＢＣ
ｌ）、ビスジメチルアミノホスフィンクロライド
（［（ＣＨ_３）_２］Ｎ_２ＰＣｌ：ＢＤＭＡＰＣｌ）、塩
化水素（ＨＣｌ）や、塩化メチル（ＣＨ_３Ｃｌ）、四塩
化炭素（ＣＣｌ_４）、ビスジメチルアミノアルシンクロ
ライド（［（ＣＨ_３）_２］Ｎ_２ＡｓＣｌ）、三塩化燐
（ＰＣｌ_３）、三塩化砒素ＡｓＣｌ_３、塩素（Ｃｌ_２）
や、同様のＢｒ系原料、Ｉ系原料、Ｆ系原料を例示する
ことができる。このうち、ｔ−塩化ブチルを用いると、
清浄処理の対象となる半導体層のストイキメトリを比較
的良好に維持しつつ効果的にエッチングを行うことがで
きる。たとえば、上記半導体層がＩＩＩ−Ｖ族半導体
で、エッチングガスが特定のＶ族元素を含んでいる場
合、清浄処理の対象となる半導体層がエッチングガス中
に含まれるものと異なる種類のＶ族元素を含んでいる
と、清浄処理中に表面に変性層が形成されてしまう問題
がしばしば起こるが、ｔ−塩化ブチルはＶ族元素を含ま
ないため、清浄処理中に変性層が形成されることがな
く、好ましい。また、ビスジメチルアミノホスフィンク
ロライドを用いた場合、エッチング能力の温度依存性が
比較的抑制されるため、安定した清浄処理を行うことが
できる。

【００５２】また、清浄処理の対象となる半導体層を構
成するＩＩＩ族元素が一種類からなる場合、本発明の表
面処理中に変成層の形成や組成変化を起こしにくいため
望ましく、さらには第一の半導体を構成するＩＩＩ族元
素がインジウム（Ｉｎ）で、たとえばＩｎＰ、ＩｎＡ
ｓ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂなど、であるか、またはガリウム
（Ｇａ）、たとえばＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＳ
ｂなど、である場合、より顕著な効果が現れる。

【００５３】本発明は、半導体層の成長を気相成長装置
を用いて実施する場合、顕著な効果が得られ、成長原料
に有機金属を用いた有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍ
ｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ
Ｅｐｉｔａｘｙ）法の場合に、より顕著な効果が現れ
る。またこの場合、結晶成長原料である水素化合物及び
有機金属ガスについては特に限定はされず、所望の化合
物半導体を得るのに必要な水素化合物及び有機金属化合
物ガスを用いればよい。

【００５４】

【実施例】本発明の上記および他の目的、特徴および利
点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本発
明の実施例を以下に詳述するが、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。

【００５５】第一の実施例 本実施例では、ＭＯＶＰＥ法を用いて、ＩｎＰ上にＩｎ
Ｐを再成長させる場合の成長界面の残留不純物除去につ
いて説明する。エッチング作用を有する原料として、ｔ
−塩化ブチル（（ＣＨ_３）_３ＣＣｌ：ＴＢＣｌ）を用
い、結晶成長原料としては、トリメチルインジウム（Ｔ
ＭＩｎ）及びホスフィン（ＰＨ_３）を用いた。図１のよ
うにＳｎドープ｛００１｝ＩｎＰ基板１０１上に減圧
（６０Ｔｏｒｒ）ＭＯＶＰＥ法で１回目の成長層として
アンドープＩｎＰ層１０３を１．０μｍ成長させた後、
一旦ウエハをＭＯＶＰＥ炉から取り出し、１２時間大気
曝露する。ウエット処理等は実施しない。その後、この
ウエハを再びＭＯＶＰＥ炉内に投入し、２回目の成長層
として０．５μｍのアンドープＩｎＰ層１０５を成長再
成長させた。

【００５６】２回目の成長開始直前の第二の成長界面１
０４で、ＭＯＶＰＥ炉内でＴＢＣｌとＴＭＩｎ及びＰＨ
_３をウエハの表面に１０分間供給して、表面清浄処理を
行った（サンプルＡ）。この表面清浄処理の際のＴＢＣ
ｌの供給量は１９．４μｍｏｌ／ｍｉｎで、これはＩｎ
Ｐのエッチング速度にして２０．５ｎｍ／ｍｉｎ相当
し、ＴＭＩｎの供給量は１５．０８μｍｏｌ／ｍｉｎ、
ＰＨ_３の供給量は２．６８ｍｍｏｌ／ｍｉｎであり、こ
れらはＩｎＰの成長速度にして２０．５ｎｍ／ｍｉｎに
相当する。従って、ＴＢＣｌによるＩｎＰのエッチング
速度と、ＴＭＩｎ及びＰＨ_３によるＩｎＰの成長速度は
等しく、この表面清浄処理中に１回目に成長したアンド
ープＩｎＰ層１０３の層厚変化はない。また表面清浄処
理時の基板温度は、６２５℃とした。

【００５７】比較の為に２回目のＩｎＰ層成長開始直前
の第二の成長界面１０４でのＴＢＣｌ、ＴＭＩｎ、及び
ＰＨ_３による表面清浄処理を行わずに２回目のアンドー
プＩｎＰ層１０５の成長を開始したサンプル（サンプル
Ｂ）も作製した。

【００５８】サンプルＡ及びサンプルＢの二つのサンプ
ルの再成長界面での残留不純物濃度について２次イオン
質量分析法（ＳＩＭＳ）を用い、アンドープＩｎＰ層１
０５をスパッタリングしながら深さ方向の分析を行っ
た。

【００５９】第二の成長界面１０４でＴＢＣｌ、ＴＭＩ
ｎ、及びＰＨ_３による表面清浄処理を行わなかったサン
プルＢでは、第二の成長界面１０４に残留不純物として
Ｃ，Ｏ、Ｓｉが検出され、その濃度はそれぞれ、面密度
にしてＣ：６．４×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２、Ｏ：
６．９×１０^１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２、Ｓｉ：１．２×
１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２相当であった。一方、第二
の成長界面１０４でＴＢＣｌ（１９．４μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ）、ＴＭＩｎ（１５．０８μｍｏｌ／ｍｉｎ）、及び
ＰＨ_３（２．６８ｍｍｏｌ／ｍｉｎ）による表面清浄処
理を行ったサンプルＡでは、第二の成長界面１０４での
Ｃ，Ｏ，Ｓｉ等の残留不純物はいずれも検出限界以下で
あった。ここで本測定での検出下限はそれぞれ、Ｃ：６
×１０^７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２、Ｏ：６×１０^８ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ^２、Ｓｉ：６×１０^７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２ 相
当であった。またエッチングガスとして導入したＣｌも
全く検出されなかった。ここでＣｌの検出下限は、３×
１０^７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２程度であった。

【００６０】なお、本実施例では第二の成長界面１０４
の清浄処理を例にあげて説明したが、第一の成長界面１
０２の清浄処理に本発明を適用することもできる。

【００６１】第二の実施例 本実施例では、本発明をＩｎＰ系半導体レーザ素子に適
用した。本実施例では、活性層を最上層とする半導体多
層膜を形成した後、活性層表面の一部を覆うマスクを形
成し、このマスクの両脇の部分をエッチングにより除去
し、メサストライプを設ける。その後、マスクをウエッ
トエッチングにより除去した後、活性層表面に対して本
発明に係る清浄処理を実施する。また、上記メサストラ
イプを設けた後、その表面に対しても本発明に係る清浄
処理を実施する。以下、図１０を参照して本実施例につ
いて説明する。

【００６２】まず通常の結晶成長プロセスにより、ｎ型
ＩｎＰ基板３０１上にＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
量子井戸３０７を活性層とするダブルヘテロ構造を作製
し、ＳｉＯ_２をマスクとして、ドライエッチングにより
深さ２μｍ程度の幅２μｍのメサストライプ３１０を形
成した。その後、このウエハをＭＯＶＰＥ炉内に導入
し、第一の再成長界面３０８に第一の実施例と同じ条件
で上記本発明の表面清浄処理を施した後に、ｐ型ＩｎＰ
層３０２、ｎ型ＩｎＰ層３０３、ｐ型ＩｎＰ層３０４を
順次積層して電流ブロック構造を形成した。

【００６３】次にこのウエハをＭＯＶＰＥ炉外に取り出
し、ＳｉＯ_２マスクを通常のウエットエッチングプロセ
スにより除去した後、再びＭＯＶＰＥ炉内に投入し、第
二の再成長界面３０９に再度本発明の上記表面清浄処理
を第一の実施例と同様の条件下で実施した後、ｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層３０５、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３
０６を形成した。その後、通常の電極形成プロセス、素
子分離プロセスを行い、埋め込み型レーザ素子を完成さ
せた。

【００６４】この素子の電圧−電流特性、電流−光出力
特性を測定したところ、本発明の表面清浄処理を用いな
い従来の素子に比べて、スロープ効率が大幅に改善され
ると共に、高光出力時の電力−光出力変換特性が大幅に
改善され、同じ光出力を得るのに必要な駆動電圧が大幅
に低減されていることが確認された。これは、本発明の
表面清浄処理により電流ブロック層形成前の第一の再成
長界面３０８のＳｉ等のｎ型残留不純物が減少したこと
により、リーク電流が減少し、またクラッド、コンタク
ト層形成前の第二の再成長界面３０９のＳｉ等のｎ型残
留不純物が減少したことにより、電流障壁が取り除か
れ、駆動電圧の低下した効果によるものであると考えら
れる。なお、本実施例では、第一の再成長界面３０８お
よび第二の再成長界面３０９の両方に表面清浄処理を施
したが、いずれか一方、たとえば第二の再成長界面３０
９に対してのみ清浄処理を施してもよい。

【００６５】第三の実施例 本実施例では、清浄処理の条件を変更したこと以外は第
一の実施例と同様にして半導体多層構造を作製し、第二
の成長界面１０４でのＣ，Ｏ，Ｓｉ等の残留不純物密度
を測定した。清浄処理の条件は表１に示した。表１の
「処理条件」における各項目について、以下、説明す
る。

【００６６】（ｉ）ガスの種類 ｔ−塩化ブチル（（ＣＨ_３）_３ＣＣｌ：ＴＢＣｌ）、ビ
スジメチルアミノホスフィンクロライド（［（ＣＨ_３）
_２］Ｎ_２ＰＣｌ：ＢＤＭＡＰＣｌ）を用いた。 （ｉｉ）ガスの流量 ＭＯＶＰＥ炉内へのガスの供給量を示す。 （ｉｉｉ）エッチング速度 表中に示された流量でエッチングガスのみを供給した場
合のエッチング速度を示す。この値は予備実験により求
められたものである。 （ｉｖ）成長速度 表中に示された流量で成長ガスのみを供給した場合の成
長速度を示す。この値は予備実験により求められたもの
である。 （ｖ）膜厚変化指数 層厚が増加する場合を正、層厚が減少する場合を負と定
義し、成長速度とエッチング速度の和を「膜厚変化指
数」と定義した。清浄処理工程の前後における層厚変化
の指標となる。 （ｖｉ）ガス供給方式 連続方式とは、エッチングガスおよび成長ガスを一定時
間連続的に供給する方式である。間欠方式とは、エッチ
ングガスおよび成長ガスを一定時間、間欠的に供給する
方式であり、ガスを供給する時間とガスの供給を停止す
る時間を交互に繰り返す。 （ｖｉｉ）ウエットエッチング アンドープＩｎＰ層１０３の清浄処理の前に、エッチン
グ液を用いたエッチング処理を行った場合、ウエットエ
ッチング「有り」と表記した。

【００６７】（試料１〜４）エッチング作用を有する原
料として、ｔ−塩化ブチル（（ＣＨ_３）_３ＣＣｌ：ＴＢ
Ｃｌ）またはビスジメチルアミノホスフィンクロライド
（［（ＣＨ_３）_２］Ｎ_２ＰＣｌ：ＢＤＭＡＰＣｌ）を用
い、結晶成長原料としては、トリメチルインジウム（Ｔ
ＭＩｎ）及びホスフィン（ＰＨ_３）を用いた。図１のよ
うにＳｎドープ｛００１｝ＩｎＰ基板１０１上に減圧
（６０Ｔｏｒｒ）ＭＯＶＰＥ法で１回目の成長層として
アンドープＩｎＰ層１０３を１．０μｍ成長させた後、
一旦ウエハをＭＯＶＰＥ炉から取り出し、１２時間大気
曝露する。その後、アンドープＩｎＰ層１０３の表面を
硫酸含有液によりウエットエッチングし、つづいて純水
によりリンスを行った。

【００６８】その後、このウエハを再びＭＯＶＰＥ炉内
に投入し、表１に示す条件で清浄処理を行った後、２回
目の成長層として０．５μｍのアンドープＩｎＰ層１０
５を再成長させた。

【００６９】各試料における清浄処理は以下のとおりで
ある。

【００７０】試料１では清浄処理を行わなかった。

【００７１】試料２では、２回目の成長開始直前の第二
の成長界面１０４で、ＭＯＶＰＥ炉内でＴＢＣｌとＴＭ
Ｉｎ及びＰＨ_３をウエハの表面に１０分間供給して、表
面清浄処理を行った。各ガスの供給量等は表１に示した
とおりである。ガスの供給は連続方式とした。清浄処理
時の基板温度は、６２５℃とした。処理前後におけるア
ンドープＩｎＰ層１０３の層厚変化は認められなかっ
た。

【００７２】試料３では、２回目の成長開始直前の第二
の成長界面１０４で、ＭＯＶＰＥ炉内で以下のような処
理を行った。すなわち、（ｉ）ＴＢＣｌとＴＭＩｎ及び
ＰＨ _３をウエハの表面に１分間供給した後、（ｉｉ）１
５秒間、ＰＨ_３を大量に供給してパージを行う、という
ステップを、２０回繰り返して実施した。各ガスの供給
量等は表１に示したとおりである。清浄処理時の基板温
度は、６２５℃とした。処理前後におけるアンドープＩ
ｎＰ層１０３の層厚変化は１００ｎｍ以下であった。

【００７３】試料４では、２回目の成長開始直前の第二
の成長界面１０４で、ＭＯＶＰＥ炉内でビスジメチルア
ミノホスフィンクロライド（ＢＤＭＡＰＣｌ）とＴＭＩ
ｎ及びＰＨ_３をウエハの表面に１０分間供給して、表面
清浄処理を行った。各ガスの供給量等は表１に示したと
おりである。ガスの供給は連続方式とした。清浄処理時
の基板温度は、６２５℃とした。処理前後におけるアン
ドープＩｎＰ層１０３の層厚変化は認められなかった。

【００７４】（試料５〜６）エッチング作用を有する原
料として、ｔ−塩化ブチル（（ＣＨ_３）_３ＣＣｌ：ＴＢ
Ｃｌ）またはビスジメチルアミノホスフィンクロライド
（［（ＣＨ_３）_２］Ｎ_２ＰＣｌ：ＢＤＭＡＰＣｌ）を用
い、結晶成長原料としては、トリメチルインジウム（Ｔ
ＭＩｎ）及びホスフィン（ＰＨ_３）を用いた。図１のよ
うにＳｎドープ｛００１｝ＩｎＰ基板１０１上に減圧
（６０Ｔｏｒｒ）ＭＯＶＰＥ法で１回目の成長層として
アンドープＩｎＰ層１０３を１．０μｍ成長させた後、
一旦ウエハをＭＯＶＰＥ炉から取り出し、１２時間大気
曝露する。その後、ウエットエッチングを行うことな
く、このウエハを再びＭＯＶＰＥ炉内に投入し、表１に
示す条件で清浄処理を行った。その後、２回目の成長層
として０．５μｍのアンドープＩｎＰ層１０５を再成長
させた。

【００７５】各試料における清浄処理は以下のとおりで
ある。

【００７６】試料５では清浄処理を行わなかった。

【００７７】試料６では、２回目の成長開始直前の第二
の成長界面１０４で、ＭＯＶＰＥ炉内でＴＢＣｌとＴＭ
Ｉｎ及びＰＨ_３をウエハの表面に１０分間供給して、表
面清浄処理を行った。各ガスの供給量等は表１に示した
とおりである。ガスの供給は連続方式とした。清浄処理
時の基板温度は、６２５℃とした。処理前後におけるア
ンドープＩｎＰ層１０３の層厚変化は認められなかっ
た。

【００７８】上記各試料の清浄処理中の層厚変化は、い
ずれも１００ｎｍ以下であった。上記各試料について、
第一の実施例と同様にしてＳＩＭＳにより残留不純物綿
密度を測定した。結果を表１および図２〜７に示す。図
２〜７は、それぞれ、試料１〜６の測定結果に対応す
る。表１中、「ｎ．ｄ．」とは、検出不可であったこと
を意味する。試料ＮＯ．５においては、該当するピーク
に対応する濃度は算出されたものの、ノイズとの判別が
困難であったため、参考値として数値を示した。なお、
図２〜７では、不純物濃度（単位：ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ^３）として算定された数値（縦軸）を、面密度として
換算し、この値を該当ピークに対応させて図中に記載し
た（単位：ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２）。

【００７９】得られた結果より、以下のことが明らかに
なった。すなわち、膜厚変化指数が６ｎｍ以下（０．１
ｎｍ／ｓｅｃ以下）となるようにエッチングガスと成長
ガスの供給比を調整することにより、残留不純物面密度
が顕著に低減される。特にＳｉが効果的に除去される。
また、ガス供給方式は、間欠式が効果的である。間欠供
給とすることによって残留不純物密度が顕著に低減され
る。清浄処理前のウエットエッチングは、実施しない方
が残留不純物密度が小さい。

【表１】

【００８０】第四の実施例 本実施例では、第三の実施例と同様の実験を、ガス流量
比を変化させて行ったものである。

【００８１】図１と同様のサンプル構造において第二の
成長界面１０４での表面清浄処理条件としては、エッチ
ングガスであるＴＢＣｌの供給量を１９．４μｍｏｌ／
ｍｉｎ（ＩｎＰのエッチング速度にして２０．５ｎｍ／
ｍｉｎ相当）、ＰＨ_３供給量を２．６８ｍｍｏｌ／ｍｉ
ｎと一定にし、ＴＭＩｎの供給量を０〜３０μｍｏｌ／
ｍｉｎの間で変化させて、１０分間表面清浄処理を行
い、続けてアンドープＩｎＰ層１０５を成長した。続け
てＳＩＭＳ分析により第２界面の残留Ｓｉ濃度について
調べた。

【００８２】図８は、第三の実施例における試料２のＴ
ＭＩｎ流量を変化させたもの（図中、「残留Ｓｉ（連続
型）」と表示）と、第三の実施例における試料３のＴＭ
Ｉｎ流量を変化させたもの（図中、「残留Ｓｉ（間欠
型）」と表示）とが示されている。

【００８３】図９は、第三の実施例における試料４のＴ
ＭＩｎ流量を変化させたものが示されている。

【００８４】図８および図９には、残留Ｓｉの面密度と
共に、ＴＢＣｌ及びＴＭＩｎによるＩｎＰの成長速度
（即ちアンドープＩｎＰ層１０３（第一の半導体層）の
膜厚変化速度）を成長を正、エッチングを負として示し
た。

【００８５】いずれの系においてもＴＭＩｎの供給量と
共に残留Ｓｉ濃度が減少し、成長速度が０ｎｍ／ｓｅｃ
になる付近で、残留Ｓｉ濃度は最小値を示し、さらにＴ
ＭＩｎ流量を増やすと、再び残留Ｓｉ濃度は上昇した。
これは、エッチングガスのＴＢＣｌのみを第二の成長界
面１０４に供給した場合、表面の残留Ｓｉは揮発性の塩
化物ＳｉＣｌ_ｘとして一旦は表面から脱離するものの、
Ｓｉ−Ｃｌの結合が、Ｓｉ−Ｐの結合に比べて弱く、Ｓ
ｉ−Ｃｌの結合がすぐに切れてまた表面に際付着してし
まうが、ＴＭＩｎをＴＢＣｌと同時に供給すると、Ｓｉ
がＳｉＣｌ_ｘとして表面から脱離すると同時に、それま
でＳｉが占有していた安定なＩＩＩ族サイトがＩｎで埋
まり、一旦表面から脱離したＳｉが再びＩｎＰ表面に付
着出来ずに表面から脱離していくためと考えられる。従
ってＳｉの脱離効率はＴＢＣｌによるＩｎＰのエッチン
グ速度とＴＭＩｎによるＩｎＰの成長速度が丁度釣り合
うあたりで最大となる。ＴＭＩｎによるＩｎＰの成長速
度がＴＢＣｌによるＩｎＰのエッチング速度を上回る
と、今度はＳｉが脱離する前に、ＩｎＰ層が成長してし
まい、表面の清浄処理が行われなくなるため第二の成長
界面１０４での残留Ｓｉ濃度が上昇するものと考えられ
る。

【００８６】図８および図９の結果から、０．１ｎｍ／
ｓｅｃ以内の層厚変化速度とした場合、特に層厚変化が
実質的にない場合に、残留Ｓｉ密度が顕著に低減される
ことが判明した。

【００８７】以上、実施例に基づいて本発明を説明した
が、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の技術
思想の範囲内において、各実施例は適宜変更され得るこ
とは明らかである。

【００８８】たとえば上記実施例では、エッチング作用
を有する原料として、ＴＢＣｌ、ビスジメチルアミノホ
スフィンクロライド（［（ＣＨ_３）_２］Ｎ_２ＰＣｌ）を
用いたが、他のＣｌ系原料、例えば塩化水素（ＨＣｌ）
や、塩化メチル（ＣＨ_３Ｃｌ）、四塩化炭素（ＣＣ
ｌ_４）、ビスジメチルアミノアルシンクロライド
（［（ＣＨ_３）_２］Ｎ_２ＡｓＣｌ）、三塩化燐（ＰＣｌ
_３）、三塩化砒素ＡｓＣｌ_３、塩素（Ｃｌ_２）や、同様
のＢｒ系原料、Ｉ系原料、Ｆ系原料を用いてもよい。他
の原料を用いる場合、原料の分解効率やエッチング効率
は原料によって異なるが、基本的には上記実施例に示し
たようにエッチング原料による半導体層のエッチング速
度と結晶成長原料による半導体層の成長速度をバランス
させることで最大のエッチング効率が得られ、同様の効
果が得られる。

【００８９】また上記実施例では、結晶成長法としてＭ
ＯＶＰＥ法を使った場合を例として説明したが、他の成
長手法、たとえば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法やガ
スソースＭＢＥ（ＧＳＭＢＥ）法、有機金属ＭＢＥ（Ｍ
ＯＭＢＥ）法、化学ビーム成長（ＣＢＥ）法などを使っ
ても良い。また上記実施例では、ＩｎＰ系材料について
説明したが、本発明はこれに制限されるものではなく、
ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮなどの他のＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体やＩＩ‐ＶＩ族化合物半導体などの
半導体材料に適用可能である。

【００９０】また基板温度については、上記実施例で
は、６２５℃としたが、通常の結晶成長が可能な温度範
囲例えばＩｎＰであれば４００℃〜７００℃程度の間、
ＧａＡｓであれば４００℃から８００℃の間であればよ
く、エッチング原料による半導体層のエッチング速度や
結晶成長原料による半導体層の成長速度の基板温度によ
る変化を補正して、両者がバランスさせることで最大の
エッチング効率が得られ、同様の効果がある。

【００９１】また、上記実施例では半導体層に対してエ
ッチング作用を有するエッチング性物質を含む第一のガ
スと結晶成長原料を含む第二のガスとを同時に半導体層
表面に供給したが、これらを交互に供給する方式とする
こともできる。この場合、半導体層の成長が過度に進行
してしまうと充分な清浄度を実現することが困難となる
ため、１〜３原子層程度の厚みの成長が進行した後、エ
ッチングが行われるというように、成長ガスとエッチン
グガスの切り替えを迅速に行うことが望ましい。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
もとの半導体層中の不純物拡散や結晶欠陥の発生を誘発
することなく、また形状変化を最小限にして、結晶成長
前の半導体基板表面や再成長前の半導体表面の不純物汚
染や物理的ダメージを再現性良く安定的に除去すること
が可能であり、成長界面を有する半導体素子の性能改善
に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で作製した半導体層の構造を示す図であ
る。

【図２】実施例における残留不純物濃度のＳＩＭＳ測定
結果を示す図である。

【図３】実施例における残留不純物濃度のＳＩＭＳ測定
結果を示す図である。

【図４】実施例における残留不純物濃度のＳＩＭＳ測定
結果を示す図である。

【図５】実施例における残留不純物濃度のＳＩＭＳ測定
結果を示す図である。

【図６】実施例における残留不純物濃度のＳＩＭＳ測定
結果を示す図である。

【図７】実施例における残留不純物濃度のＳＩＭＳ測定
結果を示す図である。

【図８】実施例における残留Ｓｉ濃度のＴＭＩｎ供給量
依存性を示す図である。

【図９】実施例における残留Ｓｉ濃度のＴＭＩｎ供給量
依存性を示す図である。

【図１０】第二の実施例における埋め込み型半導体レー
ザ構造を示す図である。

【符号の説明】

１０１ ＩｎＰ基板 １０２ 第一の成長界面 １０３ アンドープＩｎＰ層 １０４ 第二の成長界面 １０５ アンドープＩｎＰ層 ３０１ ｎ型ＩｎＰ基板 ３０２ ｐ型ＩｎＰ層 ３０３ ｎ型ＩｎＰ層 ３０４ ｐ型ＩｎＰ層 ３０５ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ３０６ ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ３０７ ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸 ３０８ 第一の再成長界面 ３０９ 第二の再成長界面 ３１０ メサストライプ

Claims (38)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体層の表面に付着した汚染物質を除
   去する清浄処理方法であって、前記半導体層に対してエ
   ッチング作用を有するエッチング性物質と、結晶成長原
   料とを、同時に、または交互に、前記半導体層に接触せ
   しめる清浄処理工程を含むことを特徴とする清浄処理方
   法。
2. 【請求項２】 半導体層の表面に付着した汚染物質を除
   去する清浄処理方法であって、前記半導体層に対してエ
   ッチング作用を有するエッチング性物質と結晶成長原料
   とを含む雰囲気に前記半導体層の表面を暴露する清浄処
   理工程を含むことを特徴とする清浄処理方法。
3. 【請求項３】 半導体層の表面に付着した汚染物質を除
   去する清浄処理方法であって、前記半導体層に対してエ
   ッチング作用を有するエッチング性物質を含む第一のガ
   スと結晶成長原料を含む第二のガスとを同時に前記半導
   体層の表面に供給する清浄処理工程を含むことを特徴と
   する清浄処理方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の清浄処理方法におい
   て、前記第一のガスおよび前記第二のガスが、間欠的に
   供給されることを特徴とすることを特徴とする清浄処理
   方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４いずれかに記載の清浄処
   理方法において、前記清浄処理工程を実施する前後にお
   ける前記半導体層の層厚の差が、１００ｎｍ以下である
   ことを特徴とする清浄処理方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５いずれかに記載の清浄処
   理方法において、前記清浄処理工程を実施する際に、前
   記半導体層の層厚が実質的に減少しないようにしたこと
   を特徴とする清浄処理方法。
7. 【請求項７】 請求項５または６に記載の清浄処理方法
   において、前記エッチング性物質および前記結晶成長原
   料の量比を調整することにより前記半導体層の層厚変化
   を制御することを特徴とする清浄処理方法。
8. 【請求項８】 請求項３または４に記載の清浄処理方法
   において、前記半導体層の層厚変化速度の符号を、層厚
   が増加する場合を正、層厚が減少する場合を負と定義
   し、前記清浄処理工程を実施した際の前記半導体層の層
   厚変化速度をＲ、前記半導体層表面に対して前記第一の
   ガスのみを供給した場合の前記半導体層の層厚変化速度
   をｒ_１、前記半導体層表面に対して前記第二のガスのみ
   を供給した場合の前記半導体層の層厚変化速度をｒ_２と
   したときに、 これらの層厚変化速度の絶対値が、 ｜Ｒ｜＜｜ｒ_２｜＜｜ｒ_１｜ となるように、前記第一のガスと前記第二のガスの供給
   量を調整することを特徴とする清浄処理方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の清浄処理方法におい
   て、Ｒ＜０であることを特徴とする清浄処理方法。
10. 【請求項１０】 請求項８または９に記載の清浄処理方
    法において、｜Ｒ｜が０．１ｎｍ／ｓｅｃ以下であるこ
    とを特徴とする清浄処理方法。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０いずれかに記載の清
    浄処理方法において、前記結晶成長原料が、前記半導体
    層を構成する元素を含むことを特徴とする清浄処理方
    法。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至１１いずれかに記載の清
    浄処理方法において、前記結晶成長原料が、有機金属を
    含むことを特徴とする清浄処理方法。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至１２いずれかに記載の清
    浄処理方法において、前記エッチング性物質がハロゲン
    元素またはその化合物であることを特徴とする清浄処理
    方法。
14. 【請求項１４】 請求項１乃至１３いずれかに記載の清
    浄処理方法において、前記半導体層が化合物半導体から
    なることを特徴とする清浄処理方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の清浄処理方法にお
    いて、前記半導体層がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からな
    ることを特徴とする清浄処理方法。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の清浄処理方法にお
    いて、前記結晶成長原料が、前記半導体層を構成するＩ
    ＩＩ族元素を含む化合物であることを特徴とする清浄処
    理方法。
17. 【請求項１７】 請求項１５または１６に記載の清浄処
    理方法において、前記半導体層を構成するＩＩＩ族元素
    が一種類からなることを特徴とする清浄処理方法。
18. 【請求項１８】 請求項１５乃至１７いずれかに記載の
    清浄処理方法において、前記半導体層を構成するＩＩＩ
    族元素がインジウム（Ｉｎ）であることを特徴とする清
    浄処理方法。
19. 【請求項１９】 半導体基板の上部に第一の半導体層を
    形成する工程と、前記第一の半導体層の表面を清浄処理
    する工程と、前記第一の半導体層上に第二の半導体層を
    形成する工程とを含み、 前記第一の半導体層の表面を清浄処理する前記工程は、
    前記半導体層に対してエッチング作用を有するエッチン
    グ性物質と、結晶成長原料とを、前記半導体層の表面に
    接触せしめる工程を含むことを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
20. 【請求項２０】 半導体基板の上部に第一の半導体層を
    形成する工程と、前記第一の半導体層の表面を清浄処理
    する工程と、前記第一の半導体層上に第二の半導体層を
    形成する工程とを含み、 前記第一の半導体層の表面を清浄処理する前記工程は、
    前記半導体層に対してエッチング作用を有するエッチン
    グ性物質と結晶成長原料とを含む雰囲気に前記半導体層
    の表面を暴露する工程を含むことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
21. 【請求項２１】 半導体基板の上部に第一の半導体層を
    形成する工程と、前記第一の半導体層の表面を清浄処理
    する工程と、前記第一の半導体層上に第二の半導体層を
    形成する工程とを含み、 前記第一の半導体層の表面を清浄処理する前記工程は、
    前記半導体層に対してエッチング作用を有するエッチン
    グ性物質を含む第一のガスと結晶成長原料を含む第二の
    ガスとを同時に前記半導体層の表面に供給する工程を含
    むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
22. 【請求項２２】 請求項２１に記載の半導体装置の製造
    方法において、前記第一のガスおよび前記第二のガス
    が、間欠的に供給されることを特徴とすることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
23. 【請求項２３】 請求項１９乃至２２いずれかに記載の
    半導体装置の製造方法において、前記第一の半導体層の
    表面を清浄処理する前記工程を実施する前後における前
    記第一の半導体層の層厚の差が、１００ｎｍ以下である
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
24. 【請求項２４】 請求項１９乃至２３いずれかに記載の
    半導体装置の製造方法において、前記第一の半導体層の
    表面を清浄処理する前記工程を実施する際に、前記第一
    の半導体層の層厚が実質的に減少しないようにしたこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
25. 【請求項２５】 請求項２３または２４に記載の半導体
    装置の製造方法において、前記エッチング性物質および
    前記結晶成長原料の量比を調整することにより前記第一
    の半導体層の層厚変化を制御することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
26. 【請求項２６】 請求項２１または２２に記載の半導体
    装置の製造方法において、前記第一の半導体層の層厚変
    化速度の符号を、層厚が増加する場合を正、層厚が減少
    する場合を負と定義し、前記第一の半導体層の表面を清
    浄処理する前記工程を実施した際の前記第一の半導体層
    の層厚変化速度をＲ、前記第一の半導体層表面に対して
    前記第一のガスのみを供給した場合の前記第一の半導体
    層の層厚変化速度をｒ_１、前記第一の半導体層表面に対
    して前記第二のガスのみを供給した場合の前記第一の半
    導体層の層厚変化速度をｒ_２としたときに、 これらの層
    厚変化速度の絶対値が、 ｜Ｒ｜＜｜ｒ_２｜＜｜ｒ_１｜ となるように、前記第一のガスと前記第二のガスの供給
    量を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。
27. 【請求項２７】 請求項２６に記載の半導体装置の製造
    方法において、Ｒ＜０であることを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
28. 【請求項２８】 請求項２６または２７に記載の半導体
    装置の製造方法において、｜Ｒ｜が０．１ｎｍ／ｓｅｃ
    以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
29. 【請求項２９】 請求項１９乃至２８いずれかに記載の
    半導体装置の製造方法において、前記結晶成長原料が、
    前記第一の半導体層を構成する元素を含むことを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
30. 【請求項３０】 請求項１９乃至２９いずれかに記載の
    半導体装置の製造方法において、前記結晶成長原料が、
    有機金属を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
31. 【請求項３１】 請求項１９乃至３０いずれかに記載の
    半導体装置の製造方法において、前記エッチング性物質
    がハロゲン元素またはその化合物であることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
32. 【請求項３２】 請求項１９乃至３１いずれかに記載の
    半導体装置の製造方法において、前記第一の半導体層が
    化合物半導体からなることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
33. 【請求項３３】 請求項３２に記載の半導体装置の製造
    方法において、前記第一の半導体層がＩＩＩ−Ｖ族化合
    物半導体からなることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
34. 【請求項３４】 請求項３３に記載の半導体装置の製造
    方法において、前記結晶成長原料が、前記半導体層を構
    成するＩＩＩ族元素を含む化合物であることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
35. 【請求項３５】 請求項３４に記載の半導体装置の製造
    方法において、前記半導体層を構成するＩＩＩ族元素が
    一種類からなることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
36. 【請求項３６】 請求項３５に記載の半導体装置の製造
    方法において、前記半導体層を構成するＩＩＩ族元素が
    インジウム（Ｉｎ）であることを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
37. 【請求項３７】 請求項１９乃至３６いずれかに記載の
    半導体装置の製造方法において、前記第一の半導体層お
    よび前記第二の半導体層を気相成長により形成すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
38. 【請求項３８】 請求項１９乃至３７いずれかに記載の
    半導体装置の製造方法において、前記第一の半導体層を
    形成する工程の後、前記第一の半導体層上にマスクを形
    成し、つづいて前記マスクを除去した後、前記第一の半
    導体層の表面を清浄処理する前記工程を実施することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。