JP2952831B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置の製造方法、特に、一部領域に絶縁膜の形
成された半導体結晶表面に半導体結晶を選択成長する方
法の改良に関し、 有機金属気相エピタキシ（以下、MOVPEと云う。）法
を使用して選択成長をなす場合の選択成長可能条件を緩
和する方法を提供することを目的とし、 部分的に開口部を有する選択成長用マスクを表面に形
成した後、メタン、または、メチル基とII族、III族、I
V族、Ｖ族、もしくは、VI族元素との化合物を熱分解
法、プラズマ照射分解法または光分解法を使用して分解
して生成したメチルラジカルを接触させながら有機金属
気相エピタキシ法を使用して選択成長をなすように構成
する。
成された半導体結晶表面に半導体結晶を選択成長する方
法の改良に関し、 有機金属気相エピタキシ（以下、MOVPEと云う。）法
を使用して選択成長をなす場合の選択成長可能条件を緩
和する方法を提供することを目的とし、 部分的に開口部を有する選択成長用マスクを表面に形
成した後、メタン、または、メチル基とII族、III族、I
V族、Ｖ族、もしくは、VI族元素との化合物を熱分解
法、プラズマ照射分解法または光分解法を使用して分解
して生成したメチルラジカルを接触させながら有機金属
気相エピタキシ法を使用して選択成長をなすように構成
する。
本発明は、半導体装置の製造方法、特に、一部領域に
絶縁膜の形成された半導体結晶表面に半導体結晶を選択
成長する方法の改良に関する。
絶縁膜の形成された半導体結晶表面に半導体結晶を選択
成長する方法の改良に関する。
高速動作の電子デバイス、半導体レーザに代表される
光デバイス、さらに、両者を同一の基板上に配置したオ
プトエレクトロニックス集積回路（OEIC）のようなデバ
イスを結晶成長技術により製造する際に、半導体結晶面
上にあらかじめ形成しておいた絶縁物と半導体結晶面と
に対する成長の選択性を利用することによって、さまざ
まな形状のデバイスを製造することができる。
光デバイス、さらに、両者を同一の基板上に配置したオ
プトエレクトロニックス集積回路（OEIC）のようなデバ
イスを結晶成長技術により製造する際に、半導体結晶面
上にあらかじめ形成しておいた絶縁物と半導体結晶面と
に対する成長の選択性を利用することによって、さまざ
まな形状のデバイスを製造することができる。
従来、おもにIII−Ｖ族化合物半導体結晶の成長方法
で選択成長の可能なものは、III族の金属を塩化物とし
て成長領域に供給するクロライドVPE法やＶ族元素を水
酸化物として供給するハイドライドVPE法が主流であっ
た。しかし、これらの方法は反応の安定性が悪いうえ、
特にアルミニウムを含んだ３元以上の化合物半導体結晶
の成長が困難であるため、次第に、有機金属を使用する
MOVPE法が使用されるようになった。
で選択成長の可能なものは、III族の金属を塩化物とし
て成長領域に供給するクロライドVPE法やＶ族元素を水
酸化物として供給するハイドライドVPE法が主流であっ
た。しかし、これらの方法は反応の安定性が悪いうえ、
特にアルミニウムを含んだ３元以上の化合物半導体結晶
の成長が困難であるため、次第に、有機金属を使用する
MOVPE法が使用されるようになった。
MOVPE法を使用して選択成長を実現するには、成長温
度や成長圧力、成長原料の供給量の条件を最適化するこ
とが必要であり、一般には選択成長を実現できる条件範
囲は極めて狭い。また、複数種の積層形成する場合に
は、成長温度をそれぞれの膜に対して最適に設定するこ
とが難しいので選択成長がさらに困難になる。
度や成長圧力、成長原料の供給量の条件を最適化するこ
とが必要であり、一般には選択成長を実現できる条件範
囲は極めて狭い。また、複数種の積層形成する場合に
は、成長温度をそれぞれの膜に対して最適に設定するこ
とが難しいので選択成長がさらに困難になる。
本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、MO
VPE法を使用して選択成長をなす場合の選択成長条件を
緩和する方法を提供することにある。
VPE法を使用して選択成長をなす場合の選択成長条件を
緩和する方法を提供することにある。
上記の目的は、部分的に開口部を有する選択成長用マ
スクを表面に形成した後、メチルラジカルを接触させな
がらなすMOVPE法を使用して選択成長をなす工程を有す
る半導体装置の製造方法によって達成される。
スクを表面に形成した後、メチルラジカルを接触させな
がらなすMOVPE法を使用して選択成長をなす工程を有す
る半導体装置の製造方法によって達成される。
なお、前記のメチルラジカルは、メタン、または、メ
チル基とII族、III族、IV族、Ｖ族、もしくは、VI族元
素との化合物を分解して生成し、また、その分解には、
熱分解法、プラズマ照射分解法または光分解法を使用す
ることが好適である。
チル基とII族、III族、IV族、Ｖ族、もしくは、VI族元
素との化合物を分解して生成し、また、その分解には、
熱分解法、プラズマ照射分解法または光分解法を使用す
ることが好適である。
なお、メチル基と、II族、III族、IV族、Ｖ族、また
は、VI族元素との化合物の例を化学式をもって以下に列
記する。
は、VI族元素との化合物の例を化学式をもって以下に列
記する。
II族 （CH3）2Zn、（CH3）2Cd III族 （CH3）3Al、（CH3）3Ga、（CH3）2CaCl、（CH3）２（C
2H5）Ga、（CH3）（C2H5）2Ga、（CH3）3In、（CH3）2I
nCl、（CH3）２（C2H5）In、（CH3）（C2H5）2In IV族 （CH3）4Si、（CH3）4Ge、（CH3）4Sn、（CH3）4Pb Ｖ族 （CH3）3N、（CH3）3P、（CH3）3As、（CH3）3Sb、（CH
3）3Bi VI族 （CH3）2S、（CH3）2Se、（CH3）2Te 〔作用〕 メチルラジカルを接触させながらMOVPE成長をなすと
選択成長が可能になるという本発明は、一部領域に二酸
化シリコン膜の形成されたGaAs結晶面上にGaAs結晶を選
択成長することについて実施した以下に示す実験結果か
ら見出された。
2H5）Ga、（CH3）（C2H5）2Ga、（CH3）3In、（CH3）2I
nCl、（CH3）２（C2H5）In、（CH3）（C2H5）2In IV族 （CH3）4Si、（CH3）4Ge、（CH3）4Sn、（CH3）4Pb Ｖ族 （CH3）3N、（CH3）3P、（CH3）3As、（CH3）3Sb、（CH
3）3Bi VI族 （CH3）2S、（CH3）2Se、（CH3）2Te 〔作用〕 メチルラジカルを接触させながらMOVPE成長をなすと
選択成長が可能になるという本発明は、一部領域に二酸
化シリコン膜の形成されたGaAs結晶面上にGaAs結晶を選
択成長することについて実施した以下に示す実験結果か
ら見出された。
MOVPE装置を使用して、成長温度450℃、成長圧力20To
rrにおいて、一部領域に二酸化シリコン膜の形成された
GaAs（001）結晶面上に水素、トリエチルガリウム〔Ga
（C2H5）３、以下、TEGと云う。〕、水素、アルシン（A
sH3）の順に、それぞれ0.3秒、0.5秒、0.3秒、５秒づゝ
供給してGaAs結晶を成長するサイクルを繰り返した。な
お、この時のアルシン（AsH3）の濃度は10％であり、供
給量は480ccmである。この時のTEGのモル分率（分子数
比）と１サイクル当りの成長膜厚との関係を第２図に示
す。TEGのモル分率が10×10-4以上になると二酸化シリ
コン膜上にGaAsの多結晶層が堆積し、選択成長は実現し
なかった。
rrにおいて、一部領域に二酸化シリコン膜の形成された
GaAs（001）結晶面上に水素、トリエチルガリウム〔Ga
（C2H5）３、以下、TEGと云う。〕、水素、アルシン（A
sH3）の順に、それぞれ0.3秒、0.5秒、0.3秒、５秒づゝ
供給してGaAs結晶を成長するサイクルを繰り返した。な
お、この時のアルシン（AsH3）の濃度は10％であり、供
給量は480ccmである。この時のTEGのモル分率（分子数
比）と１サイクル当りの成長膜厚との関係を第２図に示
す。TEGのモル分率が10×10-4以上になると二酸化シリ
コン膜上にGaAsの多結晶層が堆積し、選択成長は実現し
なかった。
続いて、ガリウム原料としてTEGのみを供給するので
はなく、 （イ）TEGとトリメチルガリウム〔Ga（CH3）３、以下、
TMGと云う。〕とを混合して供給する。
はなく、 （イ）TEGとトリメチルガリウム〔Ga（CH3）３、以下、
TMGと云う。〕とを混合して供給する。
（ロ）TEGを供給し、次にTMGを供給する。
（ハ）TMGを供給し、次にTEGを供給する。
の三つの場合について選択成長を観察した。
この結果、TEGのモル分率が10×10-4以上であって
も、上記の（イ）と（ロ）においては選択成長が実現さ
れたが、（ハ）においては実現されなかった。
も、上記の（イ）と（ロ）においては選択成長が実現さ
れたが、（ハ）においては実現されなかった。
上記の実験結果から、TMGの分解によって生成される
メチルラジカルが、TEGの分解で作られるガリウムと反
応して二酸化シリコン膜上での結晶と核生成を抑制し、
選択成長を可能にするものと推測される。勿論、GaAs
（001）結晶面上にはGaAs層が正常に成長した。
メチルラジカルが、TEGの分解で作られるガリウムと反
応して二酸化シリコン膜上での結晶と核生成を抑制し、
選択成長を可能にするものと推測される。勿論、GaAs
（001）結晶面上にはGaAs層が正常に成長した。
このように、TMGの分解によって生成されるメチルラ
ジカルは絶縁膜と半導体結晶表面上とにおける結晶成長
の選択性を大きくする効果があることが発見されたが、
TMG自信にもガリウム原子が含まれているため、TEGのみ
を使用してGaAs層を成長する時の成長率を変えてしまう
ことになる。そこで、メタン、または、メチル基とII
族、III族、IV族、Ｖ族、もしくは、VI族元素との化合
物を分解してメチルラジカルを生成して成長面に供給す
ることによって、成長率に影響を与えることなく選択成
長が可能になることを確認した。
ジカルは絶縁膜と半導体結晶表面上とにおける結晶成長
の選択性を大きくする効果があることが発見されたが、
TMG自信にもガリウム原子が含まれているため、TEGのみ
を使用してGaAs層を成長する時の成長率を変えてしまう
ことになる。そこで、メタン、または、メチル基とII
族、III族、IV族、Ｖ族、もしくは、VI族元素との化合
物を分解してメチルラジカルを生成して成長面に供給す
ることによって、成長率に影響を与えることなく選択成
長が可能になることを確認した。
以下、図面を参照しつゝ、本発明の一実施例に係る選
択成長方法について説明する。
択成長方法について説明する。
第１図参照 第１図は、MOVPE装置の模式図である。図において、
１は反応管であり、２は原料ガス供給口であり、３は排
気口であり、４はカーボンサセプサであり、５は高周波
コイル等の加熱手段であり、６はメタン等のメチルラジ
カル生成用原料ガス供給口であり、７は高周波コイル等
のプラズマ発生手段である。
１は反応管であり、２は原料ガス供給口であり、３は排
気口であり、４はカーボンサセプサであり、５は高周波
コイル等の加熱手段であり、６はメタン等のメチルラジ
カル生成用原料ガス供給口であり、７は高周波コイル等
のプラズマ発生手段である。
一部領域に二酸化シリコン膜の形成されたInP基板８
をサセプタ４上に載置して加熱手段５を使用して450〜6
50℃の温度に加熱する。排気口３から反応管１を排気し
た後、原料ガス供給口２から例えば13.5℃のトリエチル
インジュウム（以下、TEIと云う。）20ccmと3.0℃のTEG
40ccmと10％濃度のアルシン100ccmとを供給してInP基板
８上にGaInAs結晶を成長する。この時、同時にガス供給
口６からメタンガスを供給し、プラズマ発生手段の高周
波コイルに13.5MHzの高周波電力を印加してこのメタン
ガスをプラズマ化してメチルラジカルを発生し、このメ
チルラジカルをInP基板８の表面に供給するとGaInAs結
晶は二酸化シリコン膜上には全く成長せず、選択成長が
実現した。なお、メチルラジカルを供給しない場合に
は、TEGとTEIの供給分圧を高くすると二酸化シリコン膜
上に多量に析出した。
をサセプタ４上に載置して加熱手段５を使用して450〜6
50℃の温度に加熱する。排気口３から反応管１を排気し
た後、原料ガス供給口２から例えば13.5℃のトリエチル
インジュウム（以下、TEIと云う。）20ccmと3.0℃のTEG
40ccmと10％濃度のアルシン100ccmとを供給してInP基板
８上にGaInAs結晶を成長する。この時、同時にガス供給
口６からメタンガスを供給し、プラズマ発生手段の高周
波コイルに13.5MHzの高周波電力を印加してこのメタン
ガスをプラズマ化してメチルラジカルを発生し、このメ
チルラジカルをInP基板８の表面に供給するとGaInAs結
晶は二酸化シリコン膜上には全く成長せず、選択成長が
実現した。なお、メチルラジカルを供給しない場合に
は、TEGとTEIの供給分圧を高くすると二酸化シリコン膜
上に多量に析出した。
なお、本発明はMOVPE成長にのみ適用されるものでは
なく、MBE成長にも適用することができる。MBE成長にお
いては、一般に選択成長は不可能と考えられているが、
本発明を適用すれば選択成長が実現できる。
なく、MBE成長にも適用することができる。MBE成長にお
いては、一般に選択成長は不可能と考えられているが、
本発明を適用すれば選択成長が実現できる。
以上説明したとおり、本発明に係る半導体装置の製造
方法においては、部分的に開口部を有する選択成長用マ
スクを表面に形成した後、メチルラジカルを接触させな
がら有機金属を気相エピタキシャル成長することによっ
て、選択成長の条件を大幅に緩和することができ、各種
半導体デバイスの製造に大きく寄与することができる。
方法においては、部分的に開口部を有する選択成長用マ
スクを表面に形成した後、メチルラジカルを接触させな
がら有機金属を気相エピタキシャル成長することによっ
て、選択成長の条件を大幅に緩和することができ、各種
半導体デバイスの製造に大きく寄与することができる。
第１図は、本発明の一実施例に係る選択成長に使用され
るMOVPE装置の模式図である。 第２図は、従来技術に係るGaAs結晶成長におけるTEGの
モル分率とGaAs膜成長率との関係を示すグラフである。 １……反応管、 ２……原料ガス供給口、 ３……排気口、 ４……サセプタ、 ５……加熱手段、 ６……メチルラジカル生成用原料ガス供給口、 ７……プラズマ発生手段、 ８……基板。
るMOVPE装置の模式図である。 第２図は、従来技術に係るGaAs結晶成長におけるTEGの
モル分率とGaAs膜成長率との関係を示すグラフである。 １……反応管、 ２……原料ガス供給口、 ３……排気口、 ４……サセプタ、 ５……加熱手段、 ６……メチルラジカル生成用原料ガス供給口、 ７……プラズマ発生手段、 ８……基板。
Claims (3)
- 【請求項１】部分的に開口部を有する選択成長用マスク
を表面に形成した後、メチルラジカルを接触させながら
なす有機金属気相エピタキシ法を使用して選択成長をな
す工程を有する ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】前記メチルラジカルは、メタン、または、
メチル基とII族、III族、IV族、Ｖ族、もしくは、VI族
元素との化合物を分解して生成してなす ことを特徴とする請求項［１］記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項３】前記メタン、または、メチル基とII族、II
I族、IV族、Ｖ族、もしくは、VI族元素との化合物の分
解は、熱分解法、プラズマ照射分解法または光分解法を
使用してなす ことを特徴とする請求項［１］または［２］記載の半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31987190A JP2952831B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31987190A JP2952831B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04192323A JPH04192323A (ja) | 1992-07-10 |
| JP2952831B2 true JP2952831B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=18115170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31987190A Expired - Lifetime JP2952831B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2952831B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08335553A (ja) * | 1995-06-07 | 1996-12-17 | Nec Corp | 選択エピタキシャル成長方法 |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP31987190A patent/JP2952831B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04192323A (ja) | 1992-07-10 |
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