JP2898320B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2898320B2
JP2898320B2 JP31267289A JP31267289A JP2898320B2 JP 2898320 B2 JP2898320 B2 JP 2898320B2 JP 31267289 A JP31267289 A JP 31267289A JP 31267289 A JP31267289 A JP 31267289A JP 2898320 B2 JP2898320 B2 JP 2898320B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、たとえば発光ダイオードなどの半導体素子
の製造方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device such as a light emitting diode.

[従来の技術] シリコン基板上に化合物半導体層を形成した発光ダイ
オードが提案され、この構成は2段階成長法により作製
される。すなわち比較的低温にてアモルファス状態の化
合物半導体層をシリコン基板上に形成した後、アニール
し、その後に通常の成長温度にして化合物半導体層を形
成する技術である。このような化合物半導体層の層厚が
4μm以上になると、シリコンと前記化合物半導体たと
えばGaAsとの熱膨張係数の相違から、GaAs中にクラック
が生じるという問題点がある。なおシリコンとGaAsの熱
膨張係数はそれぞれ2.5×10-6および5.8×10-6である。
[Prior Art] A light emitting diode in which a compound semiconductor layer is formed on a silicon substrate has been proposed, and this configuration is manufactured by a two-stage growth method. That is, this is a technique in which after forming a compound semiconductor layer in an amorphous state at a relatively low temperature on a silicon substrate, annealing is performed, and then the compound semiconductor layer is formed at a normal growth temperature. When the thickness of such a compound semiconductor layer is 4 μm or more, there is a problem that cracks are generated in GaAs due to a difference in thermal expansion coefficient between silicon and the compound semiconductor such as GaAs. The thermal expansion coefficients of silicon and GaAs are 2.5 × 10 −6 and 5.8 × 10 −6 , respectively.

このような問題点を解決するために、シリコン基板上
にたとえばSiO2などの電気絶縁性材料から成る被覆層を
所定のパータンに形成し、発光ダイオードアレイを形成
するための所定の部位に透孔を形成し、該透孔内のシリ
コン基板上にGaAsを選択的に成長させる方法が提案され
ている。
In order to solve such a problem, a coating layer made of an electrically insulating material such as SiO 2 is formed on a silicon substrate in a predetermined pattern, and a through hole is formed in a predetermined portion for forming a light emitting diode array. And a method of selectively growing GaAs on the silicon substrate in the through hole has been proposed.

第8図は、このような方法を説明する断面図である。
第1段階は第8図(1)に示すように、表面処理を行っ
たシリコン基板1上にSiO2などから成る電気絶縁性の被
覆層2を全面に形成する。第2段階では第8図(2)に
示すように発光ダイオードアレイの形状に対応して、透
孔3を選択的に形成する。第3段階では第8図(3)に
示すように、透孔3中のシリコン基板1上に、GaAs層4
を選択的に成長させる。GaAs層4に熱処理を施した後、
PN接合を有する半導体素子を形成して半導体アレイが構
成される。熱処理というのは、GaAs層4の成長時の温度
よりも高い温度と低い温度との間で熱サイクルを加える
ことである。
FIG. 8 is a sectional view for explaining such a method.
In the first step, as shown in FIG. 8A, an electrically insulating coating layer 2 made of SiO 2 or the like is formed on the surface-treated silicon substrate 1 over the entire surface. In the second stage, as shown in FIG. 8 (2), the through holes 3 are selectively formed corresponding to the shape of the light emitting diode array. In the third stage, as shown in FIG. 8 (3), a GaAs layer 4 is formed on the silicon substrate 1 in the through hole 3.
Grow selectively. After subjecting the GaAs layer 4 to a heat treatment,
A semiconductor element having a PN junction is formed to form a semiconductor array. The heat treatment is to apply a thermal cycle between a temperature higher than the temperature at which the GaAs layer 4 was grown and a temperature lower than the temperature at the time of growth.

[発明が解決すべき課題] このような先行技術では、本件発明者の実験によれ
ば、GaAs層4の成長時の温度よりも高い温度として、85
0℃を選び、その成長時の温度よりも低い温度との間
で、合計4回の熱サイクルを加えた後において、エッチ
ピット密度(略称EPD)は、7×106cm-2であった。これ
に対して被覆層2を形成せずに、シリコン基板1上に全
面にGaAs層4を成長したときのエッチピット密度は5×
106cm-2であった。したがって被覆層2を形成してGaAs
層4を選択的に成長しても、熱サイクルを加えて熱処理
を行うことによる効果が少ない。
[Problems to be Solved by the Invention] In such prior art, according to the experiment of the present inventor, 85 ° C. was set as a temperature higher than the temperature at the time of growing the GaAs layer 4.
The etch pit density (abbreviated EPD) was 7 × 10 6 cm −2 after a total of four thermal cycles were performed between 0 ° C. and a temperature lower than the growth temperature. . On the other hand, when the GaAs layer 4 is grown on the entire surface of the silicon substrate 1 without forming the coating layer 2, the etch pit density is 5 ×
10 6 cm -2 . Therefore, the covering layer 2 is formed and GaAs
Even if the layer 4 is selectively grown, the effect of performing a heat treatment by applying a thermal cycle is small.

本発明の目的は、エッチピット密度の低減を図ること
ができるようにした半導体素子の製造方法を提供するこ
とである。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of reducing the etch pit density.

[課題を解決するための手段] 本発明は、シリコン基板を電気絶縁性被覆層で被覆
し、エッチングによって該被覆層に透孔を形成するとと
もに、シリコン基板に前記透孔に対応して溝を形成し、
次いで該溝にIII−V族化合物半導体層を所要温度で埋
込み成長させ、しかる後、該埋込み成長した層に前記所
要温度よりも高い温度と低い温度との間で熱サイクルを
加えることを特徴とする半導体素子の製造方法である。
Means for Solving the Problems According to the present invention, a silicon substrate is covered with an electrically insulating coating layer, a hole is formed in the coating layer by etching, and a groove corresponding to the hole is formed in the silicon substrate. Forming
Next, a III-V compound semiconductor layer is buried and grown in the trench at a required temperature, and thereafter, a thermal cycle is applied to the buried layer between a temperature higher and lower than the required temperature. This is a method for manufacturing a semiconductor device.

[作 用] 本発明に従えば、シリコン基板を電気絶縁性被覆層で
被覆し、被覆層に透孔を形成するステップと、シリコン
基板溝をに形成するステップとは、エッチングによって
同時に行われ、作業性が良好であり、生産性が向上され
る。またこの溝にIII−V族化合物半導体層が所要温度
で埋込み成長されており、この埋込み成長されたIII−
V族化合物半導体層には、前記所要温度よりも高い温度
と低い温度との間で熱サイクルが加えられる。したがっ
て前記埋込み成長された層は熱サイクル時の熱応力によ
ってシリコン基板の前記溝内で、比較的大きな熱応力が
作用する。これによってシリコン基板と前記埋込み成長
された層との界面におけるミスフィット転位を減らし
て、エッチピット密度の低減を図ることができる。
[Operation] According to the present invention, the step of coating a silicon substrate with an electrically insulating coating layer and forming a hole in the coating layer and the step of forming a groove in the silicon substrate are simultaneously performed by etching. Workability is good, and productivity is improved. A III-V group compound semiconductor layer is buried and grown in the trench at a required temperature.
A thermal cycle is applied to the group V compound semiconductor layer between a temperature higher than the required temperature and a temperature lower than the required temperature. Therefore, a relatively large thermal stress acts on the buried layer in the groove of the silicon substrate due to thermal stress during a thermal cycle. Thereby, misfit dislocations at the interface between the silicon substrate and the buried layer can be reduced, and the etch pit density can be reduced.

[実施例] 第1図は本発明の一実施例の半導体素子1の断面図で
あり、第2図はその半導体素子1の製造工程を示す断面
図である。まず第2図(1)で示されるようにシリコン
基板2上には、プラズマ化学的気相成長法によって電気
絶縁性被覆層3を成膜する。この被覆層3は、たとえば
窒化シリコンまたは酸化シリコンである。この被覆層3
の層厚はたとえば1000Åである。
Embodiment FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device 1 according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device 1. First, as shown in FIG. 2A, an electrically insulating coating layer 3 is formed on a silicon substrate 2 by a plasma chemical vapor deposition method. This coating layer 3 is, for example, silicon nitride or silicon oxide. This coating layer 3
Is, for example, 1000 °.

次に第2図(2)で示されるように、被覆層3上にホ
トレジスト4を形成して半導体素子1を形成すべき部位
に透孔5を形成する。次に第2図(3)で示されるよう
に、フッ酸またはフッ化アンモニウムなどのエッチング
液を用いて、被覆層3に透孔6を形成するとともに、シ
リコン基板2に前記透孔6に臨む溝または凹所7を形成
する。この溝7の深さd1は、本件発明者の実験によれ
ば、ミスフィット転位を減少してエッチピット密度を低
減するためには、1μm以上であることが望ましく、好
ましくは、1.5μm以上に選ぶ。たとえば半導体素子1
を発光ダイオードとして構成し、その発光領域の平面形
状を60×60μmとするとき、溝7の一辺の長さD1は60μ
mに選ぶ。このようにしてエッチングによって被覆層3
に透孔6を形成するとともに、シリコン基板2に、透孔
6に臨む溝7を同時に形成するので、製造工程が簡略化
され、生産性が優れている。
Next, as shown in FIG. 2 (2), a photoresist 4 is formed on the coating layer 3 and a through hole 5 is formed in a portion where the semiconductor element 1 is to be formed. Next, as shown in FIG. 2 (3), through holes 6 are formed in the coating layer 3 using an etching solution such as hydrofluoric acid or ammonium fluoride, and the silicon substrate 2 faces the through holes 6. A groove or recess 7 is formed. According to the experiment of the present inventor, the depth d1 of the groove 7 is desirably 1 μm or more, preferably 1.5 μm or more, in order to reduce misfit dislocations and reduce the etch pit density. Choose. For example, semiconductor element 1
Is configured as a light emitting diode, and when the planar shape of the light emitting region is 60 × 60 μm, the length D1 of one side of the groove 7 is 60 μm.
Choose m. The coating layer 3 is thus etched by
Since the through holes 6 are formed in the silicon substrate 2 and the grooves 7 facing the through holes 6 are simultaneously formed in the silicon substrate 2, the manufacturing process is simplified and the productivity is excellent.

溝7の内側面7aは、結晶面<111>とし、これによっ
て後述の熱サイクルを加えるときに、ミスフィット転位
が合体してイスフィット転位を低減するのに役立つ。
The inner surface 7a of the groove 7 has a crystal plane <111>, which helps reduce misfit dislocations by combining misfit dislocations when a thermal cycle described below is applied.

このようにして透孔6を形成するとともに溝7を形成
した後には、レジスト4を除去する。
After forming the through holes 6 and the grooves 7 in this manner, the resist 4 is removed.

その後の工程は、第3図に示されるグラフを参照して
行う。シリコン基板2に形成された溝7を、先ず、期間
W1において溝7のサーマルクリーニングを行い、その表
面上の酸化物を除去する。このために、被覆層3が形成
されている基板2をたとえば10-7Torr程度にまで真空に
し、誘導加熱によって、その基板2を温度T3として900
〜1,000℃、好ましくは950℃にまで昇温し、このときキ
ャリアガスである水素ガスH2とアルシンAsH3の雰囲気と
し、約10分間続ける。
Subsequent steps are performed with reference to the graph shown in FIG. First, the groove 7 formed in the silicon substrate 2 is
In W1, thermal cleaning of the groove 7 is performed to remove oxides on the surface. For this purpose, the substrate 2 on which the coating layer 3 is formed is evacuated to, for example, about 10 -7 Torr, and the substrate 2 is brought to a temperature T3 of 900 by induction heating.
The temperature is raised to 1,0001,000 ° C., preferably 950 ° C., and at this time, an atmosphere of hydrogen gas H 2 as a carrier gas and arsine AsH 3 is continued for about 10 minutes.

次の期間W2では、サーマルクリーニングされた基板2
の溝7内に、低温バッファ層である第1層51を第2図
(4)のように形成する。この第1層51は、温度T1をた
とえば400〜450℃、好ましくは420℃に設定し、キャリ
アガスである水素ガスによってトリメチルガリウム(CH
33Ga(略称TMG)を供給するとともに、アルシンAsH3
を供給する。TMGガスはたとえば30〜80sccmの流量で導
入し、アルシンは500〜700sccmの流量で供給する。こう
してアモルファス状のGaAsから成る第1層51を層厚100
〜400Å、好ましくは200Å、形成する。
In the next period W2, the thermally cleaned substrate 2
A first layer 51 as a low-temperature buffer layer is formed in the groove 7 as shown in FIG. 2 (4). The first layer 51 is set at a temperature T1 of, for example, 400 to 450 ° C., preferably 420 ° C., and trimethylgallium (CH 3)
3 ) While supplying 3 Ga (abbreviated TMG), arsine AsH 3
Supply. TMG gas is introduced at a flow rate of, for example, 30 to 80 sccm, and arsine is supplied at a flow rate of 500 to 700 sccm. In this manner, the first layer 51 made of amorphous GaAs is
To 400 °, preferably 200 °.

次の期間W3では、GaAs結晶層である第2層52を本成長
させる。このために、キャリアガスである水素ガスによ
ってTMGガスを搬送するとともに、これにアルシンを加
え、温度T2、たとえば620〜750℃、好ましくは660〜720
℃、さらに好ましくは約720℃に昇温する。アルシンは
流量500〜700sccmであり、水素ガスとTMGガスとアルシ
ンとの総流量は2200sccmで供給する。これによって、第
2層52の厚みは、たとえば1.5μmまたはそれ以上の層
厚で形成される。
In the next period W3, the second layer 52, which is a GaAs crystal layer, is fully grown. For this purpose, a TMG gas is transported by a hydrogen gas as a carrier gas, and arsine is added to the TMG gas.
℃, more preferably about 720 ℃. The flow rate of arsine is 500-700 sccm, and the total flow rate of hydrogen gas, TMG gas and arsine is 2200 sccm. Thus, the second layer 52 is formed with a thickness of, for example, 1.5 μm or more.

この状態で期間W4では、第1熱サイクルを与える。こ
のとき、結晶成長時の温度T2よりも低い温度T1a、たと
えば100℃ないしは室温と、結晶成長時の温度T2よりも
高い温度T2a、たとえば700〜950℃、好ましくは約850℃
の範囲で、温度の上昇/下降を繰返して熱サイクルを与
える。たとえば温度T2aは4回繰返される。温度T2aの保
持時間W4aは、たとえば5分程度である。このとき水素
ガスとアルシンとが供給される。温度T2aは、ミスフィ
ット転位を消滅または合体させるには、高い温度である
ことが好ましいけれども、Asが蒸気になって飛散してな
くなってしまうのを防ぐため、すなわちAsの分圧を保つ
ためには、前述のように700〜950℃の範囲の温度T2aに
定められる。
In this state, a first heat cycle is given in a period W4. At this time, a temperature T1a lower than the temperature T2 during crystal growth, for example, 100 ° C. or room temperature, and a temperature T2a higher than the temperature T2 during crystal growth, for example, 700 to 950 ° C., preferably about 850 ° C.
In the range, the temperature is repeatedly increased / decreased to give a thermal cycle. For example, temperature T2a is repeated four times. The holding time W4a of the temperature T2a is, for example, about 5 minutes. At this time, hydrogen gas and arsine are supplied. The temperature T2a is preferably a high temperature in order to eliminate or coalesce misfit dislocations, but in order to prevent As from becoming vapor and scattered, that is, to maintain the partial pressure of As. Is set to the temperature T2a in the range of 700 to 950 ° C. as described above.

このような期間W4において熱サイクルを与えることに
よって、シリコン基板2とGaAs層である第1層51と第2
層52との界面に発生したミスフィット転位を低減する。
すなわち、この熱サイクルを与えることによって、第1
層51と第2層52とが、基板2の溝7内で、比較的大きな
熱応力が生じ、これによって上述のように、ミスフィッ
ト転位の低減が充分に行われる。それは、基板2のシリ
コンの線膨張係数が、25〜42×10-6であるのに対して第
1層51および第2層52であるGaAsの線膨張係数が64×10
-6であり、このような線膨張係数の違いによって、上述
のように熱応力が発生するためである。被覆層3もま
た、第1層51および第2層52に大きな熱応力を発生させ
る働きをする。
By giving a thermal cycle during such a period W4, the silicon substrate 2 and the first layer 51,
Misfit dislocations generated at the interface with the layer 52 are reduced.
That is, by giving this thermal cycle, the first
The layer 51 and the second layer 52 generate a relatively large thermal stress in the groove 7 of the substrate 2, thereby sufficiently reducing the misfit dislocation as described above. The reason is that the linear expansion coefficient of silicon of the substrate 2 is 25 to 42 × 10 −6 , while the linear expansion coefficient of GaAs that is the first layer 51 and the second layer 52 is 64 × 10 6.
-6 , because such a difference in linear expansion coefficient causes thermal stress as described above. The coating layer 3 also functions to generate a large thermal stress in the first layer 51 and the second layer 52.

第2層52の表面は、基板2の上面にほぼ一致してい
る。
The surface of the second layer 52 substantially matches the upper surface of the substrate 2.

次に期間W5では、GaAsから成る第3層53を、温度T2で
水素ガスとTMGガスとアルシンとの雰囲気で、層厚をた
とえば0.8μmとして、第2図(5)のように形成す
る。
Next, in a period W5, a third layer 53 made of GaAs is formed at a temperature T2 in an atmosphere of hydrogen gas, TMG gas and arsine with a layer thickness of 0.8 μm, for example, as shown in FIG. 2 (5).

その後、第2図(6)のように第3層53上に、発光ダ
イオードを形成するために、期間W6では、n−AlGaAs層
54を形成し、その後、期間W7では、p−AlGaAs層55を形
成し、このPp接合面が発光面として得られる。
Thereafter, in order to form a light emitting diode on the third layer 53 as shown in FIG.
54 are formed, and thereafter, in a period W7, a p-AlGaAs layer 55 is formed, and this Pp junction surface is obtained as a light emitting surface.

本件発明者の実験によれば、シリコン基板2の溝7の
表面と第1層51との界面におけるエッチピット密度は、
5×106cm-2であり、前述の先行技術に比べて、大幅に
低減したことが確認された。
According to the experiment of the present inventor, the etch pit density at the interface between the surface of the groove 7 of the silicon substrate 2 and the first layer 51 is:
It was 5 × 10 6 cm −2 , confirming that it was significantly reduced as compared with the above-mentioned prior art.

第4図は、本発明の他の実施例の断面図である。この
実施例は前述の第1図〜第3図に示された実施例に類似
し、対応する部分には同一の参照符を付す。注目すべき
はこの実施例では、第1図における第3層53が省略さ
れ、第2層52上に、発光ダイオードを構成するn−AlGa
As層54とp−AlGaAs層55とが形成される。
FIG. 4 is a sectional view of another embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 and corresponding parts are denoted by the same reference numerals. It should be noted that, in this embodiment, the third layer 53 in FIG. 1 is omitted, and the n-AlGa
An As layer 54 and a p-AlGaAs layer 55 are formed.

このような第4図に示される半導体素子1aを構成する
にあたっては、第5図に示される製造工程を採用する。
この第5図に示される製造工程は、前述の実施例の第3
図に類似しており、特にこの実施例では、第3層53が形
成されないので、その成長期間W5が省略されている。そ
の他の製造工程は、第3図に関連して述べた実施例と同
様である。
In forming such a semiconductor element 1a shown in FIG. 4, the manufacturing process shown in FIG. 5 is employed.
The manufacturing process shown in FIG. 5 corresponds to the third embodiment of the above-described embodiment.
It is similar to the figure, and in this embodiment, in particular, the third layer 53 is not formed, and thus the growth period W5 is omitted. Other manufacturing steps are the same as those of the embodiment described with reference to FIG.

第6図は、本件発明者の実験結果を示すグラフであ
る。シリコン基板2の溝7に形成される第1図の第1層
51、第2層52および第3層53の合計の層厚d2を大きくす
ることによって、エッチピット密度を低減することがで
きることが判る。
FIG. 6 is a graph showing the experimental results of the present inventor. First layer of FIG. 1 formed in groove 7 of silicon substrate 2
It is understood that the etch pit density can be reduced by increasing the total layer thickness d2 of the first layer 51, the second layer 52, and the third layer 53.

本発明においては、シリコン基板2の溝7に第1層5
1、第2層52および第3層53をエピタキシャル成長させ
つつ熱サイクルを与えて半導体素子を製造するにあた
り、結晶性を改善するものであり、この製造にあたっ
て、有機金族熱分解気相成長法(略称MOCVD法)が用い
られ、このMOCVD法を行う具体的な製造装置は、第7図
に示される。
In the present invention, the first layer 5 is formed in the groove 7 of the silicon substrate 2.
1. In order to improve the crystallinity in producing a semiconductor device by giving a thermal cycle while epitaxially growing the second layer 52 and the third layer 53, an organic metal group thermal decomposition vapor deposition method ( MOCVD (abbreviation) is used, and a specific manufacturing apparatus for performing the MOCVD is shown in FIG.

MOCVD装置には、たとえば石英などから形成される反
応管21が設けられ、内部にシリコンカーバイドSiCでグ
ラファイトを被覆したサセプタ22が配置され、その上に
シリコン基板10が乗載される。反応管21には高周波コイ
ル24が巻回されており、図示しない高周波電源から高周
波電力が供給されてサセプタ22が誘導加熱される。
The MOCVD apparatus is provided with a reaction tube 21 made of, for example, quartz or the like, inside which a susceptor 22 coated with graphite with silicon carbide SiC is placed, on which the silicon substrate 10 is mounted. A high-frequency coil 24 is wound around the reaction tube 21, and high-frequency power is supplied from a high-frequency power supply (not shown) to heat the susceptor 22 by induction.

上記反応管21に連通される第1タンク25には、水素ガ
スH2キャリアガスが充填され、第2タンク26にはアルシ
ンAsH3が充填される。第1タンク25からの水素ガスは純
化器28を介して高純度化され、その流量はマスフローコ
ントローラ(以下、MFCと略す)29,30により調整され
る。また第2タンク26からのガス流量も、それぞれMFC3
1により調整される。
The first tank 25 which is communicated with the reaction tube 21 is filled with hydrogen gas H 2 carrier gas, arsine AsH 3 is filled in the second tank 26. The hydrogen gas from the first tank 25 is highly purified through a purifier 28, and its flow rate is adjusted by mass flow controllers (hereinafter abbreviated as MFC) 29, 30. Also, the gas flow rate from the second tank 26
Adjusted by 1.

有機金属として前記TMG(トリメチルガリウム)を用
いるが、これは常温で液体であり、恒温槽34内に設置さ
れたバブラ33内に貯留される。
The above-mentioned TMG (trimethylgallium) is used as an organic metal, which is liquid at normal temperature and stored in a bubbler 33 installed in a thermostat 34.

純化器28からのキャリアガスは、MFC30によりバブラ3
3内に導入されてバブリングを行い、これによりバブラ3
3内のTMGがガス化して反応管21へ導入される。またこの
キャリアガスは、MFC29を介して第2タンク26からのガ
スのキャリアガスとしても用いられる。このようなMOCV
D装置を構成する構成要素を接続する配管系には、ガス
調整弁37,38およびバルブ40〜44が設けられる。
The carrier gas from the purifier 28 is supplied to the bubbler 3 by the MFC 30.
It is introduced into 3 and performs bubbling.
The TMG in 3 is gasified and introduced into the reaction tube 21. This carrier gas is also used as a carrier gas for the gas from the second tank 26 via the MFC 29. MOCV like this
Gas control valves 37 and 38 and valves 40 to 44 are provided in a piping system for connecting components constituting the D apparatus.

前記反応管21には、超高真空排気装置35と排気ガス処
理装置36とが接続されており、超高真空排気装置35を用
いて、成膜に先立って反応管21内の残留ガスを除去し、
排気ガス処理装置36を用いて成膜作業中および成膜作業
後の排気ガス中の有毒なヒ素化合物などを除去する。
An ultra-high vacuum exhaust device 35 and an exhaust gas treatment device 36 are connected to the reaction tube 21, and the ultra-high vacuum exhaust device 35 is used to remove residual gas in the reaction tube 21 prior to film formation. And
A toxic arsenic compound and the like in the exhaust gas during the film forming operation and after the film forming operation are removed using the exhaust gas processing device 36.

本発明の他の実施例として、キャリアガスは水素ガス
の代わりにアルゴンArなどが用いられてもよい。結晶層
は、上述の実施例のGaAsのほかに、GaP、AlGaAsなどに
あってもよく、さらにまたInAsなどであってもよく、そ
の他の結晶層であってもよい。
As another embodiment of the present invention, argon Ar or the like may be used as the carrier gas instead of hydrogen gas. The crystal layer may be, for example, GaP, AlGaAs, or the like in addition to the GaAs of the above-described embodiment, or may be InAs or another crystal layer.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、被覆層の透孔に臨んで
シリコン基板に形成された溝にはIII−V族化合物半導
体層が埋込み成長されており、この埋込み成長された層
には、その成長時の所要温度よりも高い温度と低い温度
との間で熱サイクルが加えられるので、埋込み成長され
た層には、溝内で比較的大きな熱応力が作用し、これに
よってミスフィット転位が減小され、エッチピット密度
の低減を図ることができる。またこの被覆層に透孔を形
成するとともに、シリコン基板に、透孔に臨む溝を形成
するステップは、エッチングによって行われるので、作
業性が良好であり、生産性を向上することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a III-V compound semiconductor layer is buried and grown in a groove formed in a silicon substrate facing a through hole of a coating layer. The thermal growth is applied to the layer grown between the temperature higher and lower than the required temperature during the growth, so that the buried layer is subjected to a relatively large thermal stress in the groove. As a result, misfit dislocations are reduced, and the etch pit density can be reduced. In addition, since the step of forming the through hole in the coating layer and forming the groove facing the through hole in the silicon substrate is performed by etching, the workability is good and the productivity can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の方法によって製造された半
導体素子の断面図、第2図は本発明の一実施例の半導体
素子の製造工程を示す断面図、第3図は本発明の製造工
程を示すグラフ、第4図は本発明の他の実施例の方法に
よって製造された半導体素子の断面図、第5図は本発明
の他の実施例の製造工程を示すグラフ、第6図は半導体
層の厚みとエッチピット密度との関係を示すグラフ、第
7図は本発明を実施するための製造装置を示す系統図、
第8図は先行技術の製造工程を説明する断面図である。 1,1a……半導体素子、2……シリコン基板、3……被覆
層、5,6……透孔、7……溝、51……第1層、52……第
2層、53……第3層
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by the method of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device of one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a graph showing a manufacturing process, FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor device manufactured by the method of another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a graph showing a manufacturing process of another embodiment of the present invention, FIG. Is a graph showing the relationship between the thickness of the semiconductor layer and the etch pit density, FIG. 7 is a system diagram showing a manufacturing apparatus for carrying out the present invention,
FIG. 8 is a sectional view for explaining a manufacturing process of the prior art. 1, 1a ... semiconductor element, 2 ... silicon substrate, 3 ... coating layer, 5, 6 ... through hole, 7 ... groove, 51 ... first layer, 52 ... second layer, 53 ... 3rd layer

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリコン基板を電気絶縁性被覆層で被覆
し、エッチングによって該被覆層に透孔を形成するとと
もに、シリコン基板に前記透孔に対応して溝を形成し、
次いで該溝にIII−V族化合物半導体層を所要温度で埋
込み成長させ、しかる後、該埋込み成長した層に前記所
要温度よりも高い温度と低い温度との間で熱サイクルを
加えることを特徴とする半導体素子の製造方法。
1. A silicon substrate is coated with an electrically insulating coating layer, a hole is formed in the coating layer by etching, and a groove is formed in the silicon substrate corresponding to the hole.
Next, a III-V compound semiconductor layer is buried and grown in the trench at a required temperature, and thereafter, a thermal cycle is applied to the buried layer between a temperature higher and lower than the required temperature. Semiconductor device manufacturing method.
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