JP3139450B2 - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
方法に関し、特に、有機金属熱分解気相成長法を用いた
結晶成長法に関する。
方法に関し、特に、有機金属熱分解気相成長法を用いた
結晶成長法に関する。
【０００２】
【０００３】従来の結晶成長方法では、半導体基板上の
所望の位置に半導体層を選択的に成長する場合、酸化シ
リコン等の誘電体を半導体基板上に成膜し、これにフォ
トリソグラフィーの手法を用いて開口部を設け、この開
口部を有する誘電体をマスクとして、有機金属熱分解法
等を用いて開口部のみに選択的に成長を行わせ、その
後、選択成長を行った半導体基板を、結晶成長装置より
取り出し、化学エッチングにより誘電体層をとり除く。
このように加工した半導体基板を、再び結晶成長装置に
導入して、上記選択成長により形成された半導体層をさ
らに二回目の結晶成長により埋め込み、半導体層構造を
形成するのが一般的な工程であった。
所望の位置に半導体層を選択的に成長する場合、酸化シ
リコン等の誘電体を半導体基板上に成膜し、これにフォ
トリソグラフィーの手法を用いて開口部を設け、この開
口部を有する誘電体をマスクとして、有機金属熱分解法
等を用いて開口部のみに選択的に成長を行わせ、その
後、選択成長を行った半導体基板を、結晶成長装置より
取り出し、化学エッチングにより誘電体層をとり除く。
このように加工した半導体基板を、再び結晶成長装置に
導入して、上記選択成長により形成された半導体層をさ
らに二回目の結晶成長により埋め込み、半導体層構造を
形成するのが一般的な工程であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この様な結
晶成長法の場合、誘電体層を除去するために、選択成長
を行った半導体基板を一度結晶成長装置から大気中へ取
り出さなくてはならず、この際に、選択成長により形成
された半導体層表面や、誘電体膜を除去した半導体基板
表面に自然酸化膜が形成されることになる。そのため、
界面に、表面準位に起因する欠陥等が形成されてしまう
という問題があった。
晶成長法の場合、誘電体層を除去するために、選択成長
を行った半導体基板を一度結晶成長装置から大気中へ取
り出さなくてはならず、この際に、選択成長により形成
された半導体層表面や、誘電体膜を除去した半導体基板
表面に自然酸化膜が形成されることになる。そのため、
界面に、表面準位に起因する欠陥等が形成されてしまう
という問題があった。
【０００５】結晶の成長方法、または半導体装置の製造
方法として、特開平７−２３５７２２号公報には、活性
領域のストライプ幅の狭い半導体レーザを再現性よく作
製する製造方法が開示されている。
方法として、特開平７−２３５７２２号公報には、活性
領域のストライプ幅の狭い半導体レーザを再現性よく作
製する製造方法が開示されている。
【０００６】また、特開平８−７８３８６号公報には、
エッチング液を使用しないで、半導体層を制御性よくエ
ッチングできるエッチング方法が開示されている。
エッチング液を使用しないで、半導体層を制御性よくエ
ッチングできるエッチング方法が開示されている。
【０００７】さらに、上記公開公報には、いずれも、第
１層目の絶縁膜マスクを除去して第２層目の絶縁体マス
クを形成することが開示されている。
１層目の絶縁膜マスクを除去して第２層目の絶縁体マス
クを形成することが開示されている。
【０００８】しかしながら、特開平７−２３５７２２号
公報および特開平８−７８３８６号公報においては、第
１層目の絶縁膜マスクを除去して第２層目の絶縁体マス
クを形成することを開示してはいても、第１層目の絶縁
膜マスクの除去を成長室中においてなすことまでは開示
してはいない。また、当然ながら、それを可能にするた
めの具体的な技術に関して何らの開示もない。
公報および特開平８−７８３８６号公報においては、第
１層目の絶縁膜マスクを除去して第２層目の絶縁体マス
クを形成することを開示してはいても、第１層目の絶縁
膜マスクの除去を成長室中においてなすことまでは開示
してはいない。また、当然ながら、それを可能にするた
めの具体的な技術に関して何らの開示もない。
【０００９】本発明は、上記従来技術における結晶成長
方法の問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的
は、誘電体膜をマスクとして選択成長を連続的に行う
際、選択成長により形成された半導体層表面や、誘電体
膜を除去した半導体基板表面に自然酸化膜が形成されな
いようにすることである。
方法の問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的
は、誘電体膜をマスクとして選択成長を連続的に行う
際、選択成長により形成された半導体層表面や、誘電体
膜を除去した半導体基板表面に自然酸化膜が形成されな
いようにすることである。
【００１０】また、本発明の他の目的は、界面に、表面
準位に起因する欠陥等が形成されない様な結晶成長法を
実現することである。
準位に起因する欠陥等が形成されない様な結晶成長法を
実現することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の態様によれば、半導体層の結晶成長方法
に関し、半導体基板および／または半導体基板上に形成
された半導体最上部層の平面上部に毎分１ナノメートル
以下の成膜速度で形成した誘電体膜を形成する工程と、
前記形成した誘電体膜をマスクとして有機金属熱分解法
等を用いて成長室中にて結晶の選択成長を行わせる工程
と、前記形成した誘電体膜を前記の結晶選択成長後に前
記成長室中にて除去する工程とからなる一連の工程を基
本工程として有し、前記基本工程を所定の回数だけ反復
してなすことを特徴とする結晶成長方法が提供される。
めに、本発明の態様によれば、半導体層の結晶成長方法
に関し、半導体基板および／または半導体基板上に形成
された半導体最上部層の平面上部に毎分１ナノメートル
以下の成膜速度で形成した誘電体膜を形成する工程と、
前記形成した誘電体膜をマスクとして有機金属熱分解法
等を用いて成長室中にて結晶の選択成長を行わせる工程
と、前記形成した誘電体膜を前記の結晶選択成長後に前
記成長室中にて除去する工程とからなる一連の工程を基
本工程として有し、前記基本工程を所定の回数だけ反復
してなすことを特徴とする結晶成長方法が提供される。
【００１２】また、前記基本工程の反復により形成され
る各半導体層のうち、少なくともいずれか１層の半導体
層においては、前記のマスクを使用しないで、当該半導
体層の結晶を成長させることを特徴とする前記結晶成長
方法も提供される。
る各半導体層のうち、少なくともいずれか１層の半導体
層においては、前記のマスクを使用しないで、当該半導
体層の結晶を成長させることを特徴とする前記結晶成長
方法も提供される。
【００１３】また、前記結晶成長方法における前記誘電
体膜の材料として、アルミナを用いることも可能であ
る。また、前記結晶成長方法における前記誘電体膜の材
料として、酸化シリコンを用いることも可能である。
体膜の材料として、アルミナを用いることも可能であ
る。また、前記結晶成長方法における前記誘電体膜の材
料として、酸化シリコンを用いることも可能である。
【００１４】さらに、前記結晶成長方法における前記誘
電体膜の形成方法として、電子ビーム蒸着法を用いるこ
とも可能である。そして、前記結晶成長方法における前
記誘電体膜の除去方法において、塩化水素ガスまたはフ
ッ化水素ガスを使用することも可能である。
電体膜の形成方法として、電子ビーム蒸着法を用いるこ
とも可能である。そして、前記結晶成長方法における前
記誘電体膜の除去方法において、塩化水素ガスまたはフ
ッ化水素ガスを使用することも可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の結晶成長方法を図
面を参照して説明する。図１は、本発明に係る結晶成長
法を適用した半導体の製作工程を示す図である。
面を参照して説明する。図１は、本発明に係る結晶成長
法を適用した半導体の製作工程を示す図である。
【００１６】先ず、本発明に係る結晶成長法の概要とそ
れにより形成される半導体の構造を示す。半導体基板１
上に毎分１ナノメートル以下の成膜速度で形成した誘電
体膜２を形成し、該誘電体膜２をマスクとして有機金属
熱分解法を用いて選択成長を行う。上記の選択成長後に
上記マスクとして用いた誘電体膜２を成長室中にて除去
し、その上から、選択成長により形成された第２の半導
体層４を形成して埋め込み成長する。
れにより形成される半導体の構造を示す。半導体基板１
上に毎分１ナノメートル以下の成膜速度で形成した誘電
体膜２を形成し、該誘電体膜２をマスクとして有機金属
熱分解法を用いて選択成長を行う。上記の選択成長後に
上記マスクとして用いた誘電体膜２を成長室中にて除去
し、その上から、選択成長により形成された第２の半導
体層４を形成して埋め込み成長する。
【００１７】次に、上記工程の詳細を上記構造に基づい
て説明する。図１（ａ）の工程に示すように、半導体基
板１上に毎分１ナノメートル以下の成膜速度で誘電体膜
２を形成し、この誘電体膜２にフォトリソグラフィーの
手法を用いて、開口部５を設ける。この半導体基板１を
有機金属熱分解結晶成長装置に導入する。
て説明する。図１（ａ）の工程に示すように、半導体基
板１上に毎分１ナノメートル以下の成膜速度で誘電体膜
２を形成し、この誘電体膜２にフォトリソグラフィーの
手法を用いて、開口部５を設ける。この半導体基板１を
有機金属熱分解結晶成長装置に導入する。
【００１８】次に、上記の有機金属熱分解結晶成長装置
を用いて、半導体基板１上に、第１の半導体層３を有機
金属熱分解法にて成長する。この際、図１（ｂ）の工程
に示すように、誘電体膜２の上には半導体層は成長せ
ず、半導体表面が露出している開口部５の上のみに第１
の半導体層３は選択的に成長する。
を用いて、半導体基板１上に、第１の半導体層３を有機
金属熱分解法にて成長する。この際、図１（ｂ）の工程
に示すように、誘電体膜２の上には半導体層は成長せ
ず、半導体表面が露出している開口部５の上のみに第１
の半導体層３は選択的に成長する。
【００１９】次に、図１（ｃ）の工程に示すように、図
１（ｂ）の工程で示した選択成長のマスクとなった誘電
体膜２を、有機金属熱分解結晶成長装置中で塩化水素ガ
スを流すことにより除去する。通常、誘電体膜は、塩化
水素ガスにより除去は不可能であるが、上記の手法で形
成された誘電体膜２は、塩化水素ガスにより除去可能で
ある。そのため、通常は、一度有機金属熱分解結晶装置
の外に取り出し、フッ化水素等により除去し、再び有機
金属熱分解結晶装置へ導入しなければならないが、本発
明に係る結晶成長法によれば、この一度試料を外へ取り
出す工程が省略可能である。
１（ｂ）の工程で示した選択成長のマスクとなった誘電
体膜２を、有機金属熱分解結晶成長装置中で塩化水素ガ
スを流すことにより除去する。通常、誘電体膜は、塩化
水素ガスにより除去は不可能であるが、上記の手法で形
成された誘電体膜２は、塩化水素ガスにより除去可能で
ある。そのため、通常は、一度有機金属熱分解結晶装置
の外に取り出し、フッ化水素等により除去し、再び有機
金属熱分解結晶装置へ導入しなければならないが、本発
明に係る結晶成長法によれば、この一度試料を外へ取り
出す工程が省略可能である。
【００２０】最後に、図１（ｄ）に完成図を示す工程に
おいては、第１の半導体層３を形成した半導体基板１上
に第１の半導体層３を埋め込んで、第２の半導体層４を
マスクを使用しないで形成し、該第２の半導体層４を成
長させることにより、半導体層を形成する。
おいては、第１の半導体層３を形成した半導体基板１上
に第１の半導体層３を埋め込んで、第２の半導体層４を
マスクを使用しないで形成し、該第２の半導体層４を成
長させることにより、半導体層を形成する。
【００２１】上記図１（ａ）〜図１（ｄ）に示す一連の
工程を基本工程とし、該基本工程を所定の回数だけ反復
することにより、多層構造の半導体の各層を連続して埋
め込み成長させることができる。
工程を基本工程とし、該基本工程を所定の回数だけ反復
することにより、多層構造の半導体の各層を連続して埋
め込み成長させることができる。
【００２２】本発明に係る結晶成長法によれば、誘電体
膜の形成速度を上記のように設定したことにより、誘電
体膜除去のために、試料を装置外へ取り出す必要がない
ため、半導体基板１や、第１の半導体層３の表面上に自
然酸化膜が形成されず、第２の半導体層４との界面に見
られる酸化膜形成に起因する表面準位による欠陥の発生
を抑制することができる。
膜の形成速度を上記のように設定したことにより、誘電
体膜除去のために、試料を装置外へ取り出す必要がない
ため、半導体基板１や、第１の半導体層３の表面上に自
然酸化膜が形成されず、第２の半導体層４との界面に見
られる酸化膜形成に起因する表面準位による欠陥の発生
を抑制することができる。
【００２３】図２は、本発明に係る結晶成長法を適用し
た半導体の製作工程を示す図である。本発明に係る結晶
成長法においては、第２の半導体層の形成過程において
も、第１の半導体層の形成過程と同様に誘電体膜による
マスクが使用される。
た半導体の製作工程を示す図である。本発明に係る結晶
成長法においては、第２の半導体層の形成過程において
も、第１の半導体層の形成過程と同様に誘電体膜による
マスクが使用される。
【００２４】まず、図２（ａ）に完成図を示す工程にお
いては、半導体基板２１の上部全面に、第１の半導体層
２２を有機金属熱分解法等により成長する。ここまでの
工程は、図１（ａ）〜（ｃ）に示す結晶成長法の工程と
同じである。
いては、半導体基板２１の上部全面に、第１の半導体層
２２を有機金属熱分解法等により成長する。ここまでの
工程は、図１（ａ）〜（ｃ）に示す結晶成長法の工程と
同じである。
【００２５】次に、毎分１ナノメートル以下の成膜速度
で誘電体膜２３を成膜する。次に、フォトリソグラフィ
ーの手法を用いて、誘電体膜２３と第１の半導体層２２
および半導体基板２１に付着した余分な誘電体膜を化学
エッチングにより除去する。該エッチング後に残った誘
電体膜２３は、第２の半導体層を形成する際のマスクと
して使用される。
で誘電体膜２３を成膜する。次に、フォトリソグラフィ
ーの手法を用いて、誘電体膜２３と第１の半導体層２２
および半導体基板２１に付着した余分な誘電体膜を化学
エッチングにより除去する。該エッチング後に残った誘
電体膜２３は、第２の半導体層を形成する際のマスクと
して使用される。
【００２６】次に、図２（ｂ）に示す工程においては、
この半導体基板２１を有機金属熱分解成長装置に導入
し、第１の半導体層２２および誘電体膜２３から成る構
造が形成された半導体基板２１上に第２の半導体層２４
を成長する。この際、誘電体膜２３上には、マスク作用
により、半導体層は成長せず、よって、第２の半導体層
２４は、半導体基板２１上のみに選択的に成長する。
この半導体基板２１を有機金属熱分解成長装置に導入
し、第１の半導体層２２および誘電体膜２３から成る構
造が形成された半導体基板２１上に第２の半導体層２４
を成長する。この際、誘電体膜２３上には、マスク作用
により、半導体層は成長せず、よって、第２の半導体層
２４は、半導体基板２１上のみに選択的に成長する。
【００２７】次に、図２（ｃ）に示す工程で、本発明の
上記の結晶成長法と同様に、誘電体膜２３を、半導体基
板２１を有機金属熱分解成長装置の外に取り出すことな
く、塩化水素ガス等を流すことにより除去する。
上記の結晶成長法と同様に、誘電体膜２３を、半導体基
板２１を有機金属熱分解成長装置の外に取り出すことな
く、塩化水素ガス等を流すことにより除去する。
【００２８】最後に、図２（ｄ）の工程に示すように誘
電体膜２３を除去した上に、第３の半導体層２５を成長
させ、第１の半導体層２２と第２の半導体層２４を埋め
込み成長し、最終的には、図２（ｄ）の工程に示すよう
な半導体構造を完成させる。
電体膜２３を除去した上に、第３の半導体層２５を成長
させ、第１の半導体層２２と第２の半導体層２４を埋め
込み成長し、最終的には、図２（ｄ）の工程に示すよう
な半導体構造を完成させる。
【００２９】上記図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す一連の
工程を基本工程とし、該基本工程を所定の回数だけ反復
することにより、多層構造の半導体の各層を連続して埋
め込み成長させることができる。
工程を基本工程とし、該基本工程を所定の回数だけ反復
することにより、多層構造の半導体の各層を連続して埋
め込み成長させることができる。
【００３０】なお、上記の本発明の結晶成長方法の説明
においては、埋め込み成長における代表的な２つの場合
について説明したが、本発明に係る結晶成長方法は、誘
電体膜の形成速度を上記のように設定したことにより、
結晶の埋め込み形状によらず、結晶の選択成長を行った
後の誘電体膜のマスクを、試料全体を装置外へ取り出す
ことなく、有機金属熱分解成長装置等の装置内で除去し
て、２回目以降の結晶成長を連続的に行わせる埋め込み
成長が可能である。
においては、埋め込み成長における代表的な２つの場合
について説明したが、本発明に係る結晶成長方法は、誘
電体膜の形成速度を上記のように設定したことにより、
結晶の埋め込み形状によらず、結晶の選択成長を行った
後の誘電体膜のマスクを、試料全体を装置外へ取り出す
ことなく、有機金属熱分解成長装置等の装置内で除去し
て、２回目以降の結晶成長を連続的に行わせる埋め込み
成長が可能である。
【００３１】以下、図面を参照しながら本発明の実施形
態について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態
に係る結晶成長法を適用した半導体の製作工程の例を示
す図である。
態について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態
に係る結晶成長法を適用した半導体の製作工程の例を示
す図である。
【００３２】本実施形態に係る製作工程は、ＧａＡｓの
リッジ構造を選択成長させ、ウェハを装置外に取り出す
ことなく、１回目の選択成長で形成されたリッジ構造
を、ＧａＡｓで埋め込み成長した半導体構造を製作する
場合を示す。
リッジ構造を選択成長させ、ウェハを装置外に取り出す
ことなく、１回目の選択成長で形成されたリッジ構造
を、ＧａＡｓで埋め込み成長した半導体構造を製作する
場合を示す。
【００３３】まず、図３（ａ）に示す工程では、Ｓｉド
ープしたＧａＡｓから成るＧａＡｓ（００１）半導体基
板３１上に毎分１ナノメートル以下の成膜速度で形成し
たアルミナから成る誘電体膜３２を形成し、この誘電体
膜３２にフォトリソグラフィーの手法を用いて開口部を
設けた後、このＧａＡｓ半導体基板３１を有機金属熱分
解結晶成長装置に導入する。
ープしたＧａＡｓから成るＧａＡｓ（００１）半導体基
板３１上に毎分１ナノメートル以下の成膜速度で形成し
たアルミナから成る誘電体膜３２を形成し、この誘電体
膜３２にフォトリソグラフィーの手法を用いて開口部を
設けた後、このＧａＡｓ半導体基板３１を有機金属熱分
解結晶成長装置に導入する。
【００３４】次に、有機金属熱分解結晶成長装置を用い
て、半導体基板３１上に、ＭｇドープＧａＡｓから成る
第１のＧａＡｓ半導体成長層３３（不純物濃度１×１０
１７ｃｍ-3）を、成長温度７００℃、Ｖ／III比１００
の成長条件で、１．５μｍ選択成長させ、その後、有機
金属熱分解結晶成長装置中で塩化水素ガスを流すことに
より誘電体膜３２を選択的に除去する。通常誘電体膜
は、塩化水素ガスにより除去は不可能であるが、本発明
の手法で形成された誘電体膜３２は、塩化水素ガスによ
り除去可能である。そのため、通常は、一度有機金属熱
分解結晶装置の外に取り出し、フッ化水素等により除去
し、再び有機金属熱分解結晶装置へ導入しなければなら
ないが、本発明によれば、この一度試料を外へ取り出す
工程が省略可能である。
て、半導体基板３１上に、ＭｇドープＧａＡｓから成る
第１のＧａＡｓ半導体成長層３３（不純物濃度１×１０
１７ｃｍ-3）を、成長温度７００℃、Ｖ／III比１００
の成長条件で、１．５μｍ選択成長させ、その後、有機
金属熱分解結晶成長装置中で塩化水素ガスを流すことに
より誘電体膜３２を選択的に除去する。通常誘電体膜
は、塩化水素ガスにより除去は不可能であるが、本発明
の手法で形成された誘電体膜３２は、塩化水素ガスによ
り除去可能である。そのため、通常は、一度有機金属熱
分解結晶装置の外に取り出し、フッ化水素等により除去
し、再び有機金属熱分解結晶装置へ導入しなければなら
ないが、本発明によれば、この一度試料を外へ取り出す
工程が省略可能である。
【００３５】最後に、図３（ｂ）に完成図示す工程で
は、上記の誘電体膜を除去した後、第１の半導体成長層
３３を形成した半導体基板１上に、ＳｉドープしたＧａ
Ａｓから成る第２の半導体成長層３４（不純物濃度１×
１０17ｃｍ-3）を全面に成長させ、半導体埋め込み構造
の製作を終了する。
は、上記の誘電体膜を除去した後、第１の半導体成長層
３３を形成した半導体基板１上に、ＳｉドープしたＧａ
Ａｓから成る第２の半導体成長層３４（不純物濃度１×
１０17ｃｍ-3）を全面に成長させ、半導体埋め込み構造
の製作を終了する。
【００３６】本実施形態に示す結晶成長法によれば、誘
電体膜除去のために、試料を装置外にまで取り出す必要
がないため、第１の半導体層３３の表面上には自然酸化
膜が形成されず、第２の半導体層３４との界面に見られ
る酸化膜形成時の表面準位に起因する欠陥の発生を抑制
することができる。
電体膜除去のために、試料を装置外にまで取り出す必要
がないため、第１の半導体層３３の表面上には自然酸化
膜が形成されず、第２の半導体層３４との界面に見られ
る酸化膜形成時の表面準位に起因する欠陥の発生を抑制
することができる。
【００３７】図４は、本発明の第２の実施形態に係る結
晶成長法を適用した半導体の製作工程の例を示す図であ
る。本実施形態に係る結晶異成長法では、ＧａＩｎＡｓ
から成る歪量子井戸構造を有する発振波長０．９８μｍ
帯の半導体レーザウェハ選択成長を例にとり述べる。
晶成長法を適用した半導体の製作工程の例を示す図であ
る。本実施形態に係る結晶異成長法では、ＧａＩｎＡｓ
から成る歪量子井戸構造を有する発振波長０．９８μｍ
帯の半導体レーザウェハ選択成長を例にとり述べる。
【００３８】本実施形態の半導体レーザウェハは、有機
気相成長法にて成長する。まず、ＳｉドープしたＧａＡ
ｓ（００１）基板４１上に、ＳｉドープしたＧａＡｓか
ら成るバッファー層４２（不純物濃度：１×１０18ｃｍ
-3）を０．５μｍ成長させ、次に、ＳｉドープしたＡｌ
0.4Ｇａ0.6Ａｓから成る第１のクラッド層４３（不純物
濃度１×１０17ｃｍ-3）を成長温度７００℃、Ｖ／III
比１００の成長条件で、２μｍ成長させ、引き続き、そ
の上に発光層４４を成長させる。
気相成長法にて成長する。まず、ＳｉドープしたＧａＡ
ｓ（００１）基板４１上に、ＳｉドープしたＧａＡｓか
ら成るバッファー層４２（不純物濃度：１×１０18ｃｍ
-3）を０．５μｍ成長させ、次に、ＳｉドープしたＡｌ
0.4Ｇａ0.6Ａｓから成る第１のクラッド層４３（不純物
濃度１×１０17ｃｍ-3）を成長温度７００℃、Ｖ／III
比１００の成長条件で、２μｍ成長させ、引き続き、そ
の上に発光層４４を成長させる。
【００３９】図５に発光層４４の層構造を示す。この発
光層４４は前記第１のクラッド層４３上に、Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓから成る厚さ４０ｎｍの第１の光ガイド層５
１、ＧａＡｓから成る厚さ２０ｎｍの第１のバリア層５
２、Ｇａ0.76Ｉｎ0.24Ａｓから成る厚さ４．５ｎｍの第
１の活性層５３、ＧａＡｓから成る厚さ２０ｎｍの第２
のバリア層５４、Ｇａ0.76Ｉｎ0.24Ａｓから成る厚さ
４．５ｎｍの第２の活性層５５、ＧａＡｓから成る厚さ
２０ｎｍの第３のバリア層５６、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓか
ら成る厚さ４０ｎｍ第２の光ガイド層５７を順次成長温
度６８０℃、Ｖ族／III族比が８０の成長条件で成長さ
せることにより形成する。
光層４４は前記第１のクラッド層４３上に、Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓから成る厚さ４０ｎｍの第１の光ガイド層５
１、ＧａＡｓから成る厚さ２０ｎｍの第１のバリア層５
２、Ｇａ0.76Ｉｎ0.24Ａｓから成る厚さ４．５ｎｍの第
１の活性層５３、ＧａＡｓから成る厚さ２０ｎｍの第２
のバリア層５４、Ｇａ0.76Ｉｎ0.24Ａｓから成る厚さ
４．５ｎｍの第２の活性層５５、ＧａＡｓから成る厚さ
２０ｎｍの第３のバリア層５６、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓか
ら成る厚さ４０ｎｍ第２の光ガイド層５７を順次成長温
度６８０℃、Ｖ族／III族比が８０の成長条件で成長さ
せることにより形成する。
【００４０】さらに、前記発光層４４の上に、Ｍｇドー
プＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓから成る第２のクラッド層４５
（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3）を、１．５μｍ成長さ
せ、その上に、ＭｇドープＧａＡｓから成るキャップ層
４６（不純物濃度１×１０19ｃｍ-3）を、前記発光層４
４と同様の条件で０．１μｍ成長させ、レーザウェハの
一回目の成長を終了する。
プＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓから成る第２のクラッド層４５
（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3）を、１．５μｍ成長さ
せ、その上に、ＭｇドープＧａＡｓから成るキャップ層
４６（不純物濃度１×１０19ｃｍ-3）を、前記発光層４
４と同様の条件で０．１μｍ成長させ、レーザウェハの
一回目の成長を終了する。
【００４１】次に、このレーザウェハを成長装置より取
り出し、図４（ａ）の工程に示す様に、前記キャップ層
４６上に、誘電体膜を全面に堆積し、フォトリソグラフ
ィーの手法と化学エッチングにより、［−１１０］方向
に幅５μｍのストライプ状のアルミナから成る誘電体膜
４７およびリッジ状のキャップ層４６、第２のクラッド
層４５を形成する。
り出し、図４（ａ）の工程に示す様に、前記キャップ層
４６上に、誘電体膜を全面に堆積し、フォトリソグラフ
ィーの手法と化学エッチングにより、［−１１０］方向
に幅５μｍのストライプ状のアルミナから成る誘電体膜
４７およびリッジ状のキャップ層４６、第２のクラッド
層４５を形成する。
【００４２】次に、このＧａＡｓ（００１）基板４１を
再び有機金属熱分解成長装置へ導入し、２回目の結晶成
長を行う。まず、前記第２のクラッド層４５上に膜厚
０．８μｍのＳｉドープＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓから成る第
１の電流ブロック層４８（不純物濃度１×１０18ｃ
ｍ-3）、および、膜厚０．８μｍのＳｉドープＧａＡｓ
から成る第２の電流ブロック層４９（不純物濃度１×１
０18ｃｍ-3）を成長させる。この際、結晶は、誘電体膜
４７上には成長せず、第２のクラッド層４５の上にの
み、選択的に成長する。
再び有機金属熱分解成長装置へ導入し、２回目の結晶成
長を行う。まず、前記第２のクラッド層４５上に膜厚
０．８μｍのＳｉドープＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓから成る第
１の電流ブロック層４８（不純物濃度１×１０18ｃ
ｍ-3）、および、膜厚０．８μｍのＳｉドープＧａＡｓ
から成る第２の電流ブロック層４９（不純物濃度１×１
０18ｃｍ-3）を成長させる。この際、結晶は、誘電体膜
４７上には成長せず、第２のクラッド層４５の上にの
み、選択的に成長する。
【００４３】さらに、試料を有機金属熱分解成長装置の
外へ取り出すことなく、塩化水素ガスを流すことによ
り、誘電体膜４７を除去する。この際、ＧａＡｓから成
る第２の電流ブロック層４９は塩化水素ガスに対する耐
性があるため、エッチングされることはない。誘電体膜
４７が無くなり、第１のＧａＡｓから成るキャップ層４
６が露出した時点で塩化水素ガスによるエッチングは停
止する。最後に、この上に膜厚１μｍのＭｇドープＧａ
Ａｓから成る第２のキャップ層４１０（不純物濃度１×
１０19ｃｍ-3）を成長させ、レーザウェハの成長を終了
する。
外へ取り出すことなく、塩化水素ガスを流すことによ
り、誘電体膜４７を除去する。この際、ＧａＡｓから成
る第２の電流ブロック層４９は塩化水素ガスに対する耐
性があるため、エッチングされることはない。誘電体膜
４７が無くなり、第１のＧａＡｓから成るキャップ層４
６が露出した時点で塩化水素ガスによるエッチングは停
止する。最後に、この上に膜厚１μｍのＭｇドープＧａ
Ａｓから成る第２のキャップ層４１０（不純物濃度１×
１０19ｃｍ-3）を成長させ、レーザウェハの成長を終了
する。
【００４４】なお、本発明の上記第１、第２の実施形態
の説明においては、誘電体膜を除去する際に使用するガ
スとしては塩化水素ガスを例示し、表面に露出する材料
としては、ＧａＡｓを例示して、それぞれ説明を行った
が、誘電体膜はエッチングしても、表面に露出する材料
はエッチングしない様な組合せでありさえすれば、他の
組合せであっても良い。
の説明においては、誘電体膜を除去する際に使用するガ
スとしては塩化水素ガスを例示し、表面に露出する材料
としては、ＧａＡｓを例示して、それぞれ説明を行った
が、誘電体膜はエッチングしても、表面に露出する材料
はエッチングしない様な組合せでありさえすれば、他の
組合せであっても良い。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
誘電体膜をマスクとして結晶の選択成長を行わせる際
に、選択成長により形成された半導体層表面や、誘電体
膜を除去した半導体基板表面に、自然酸化膜が形成され
ることにより、界面に、表面準位に起因する欠陥等が形
成されない様な結晶成長法を実現することが可能であ
る。
誘電体膜をマスクとして結晶の選択成長を行わせる際
に、選択成長により形成された半導体層表面や、誘電体
膜を除去した半導体基板表面に、自然酸化膜が形成され
ることにより、界面に、表面準位に起因する欠陥等が形
成されない様な結晶成長法を実現することが可能であ
る。
【００４６】また、本発明による結晶成長方法は、埋め
込み形状によらず、選択成長を行う際に誘電体膜のマス
クを使用する方式の全ての埋め込み成長工程に適用可能
である。
込み形状によらず、選択成長を行う際に誘電体膜のマス
クを使用する方式の全ての埋め込み成長工程に適用可能
である。
【図１】図１は、本発明の第１の結晶成長法を適用した
半導体の製作工程を示す図である。
半導体の製作工程を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第２の結晶成長法を適用した
半導体の製作工程を示す図である。
半導体の製作工程を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る結晶
成長法を適用した半導体の製作工程の例を示す図であ
る。
成長法を適用した半導体の製作工程の例を示す図であ
る。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る結晶
成長法を適用した半導体の製作工程の１例を示す図であ
る。
成長法を適用した半導体の製作工程の１例を示す図であ
る。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る結晶成長法を適
用した半導体の発光層の層構造を示す図である。
用した半導体の発光層の層構造を示す図である。
１，２１，４１ 半導体基板 ２，２３，３２，４７ 誘電体膜 ３，２２，３３ 第１の半導体層 ４，２４，３４ 第２の半導体層 ５ 開口部 ２５ 第３の半導体層 ４２ バッファ層 ４３ 第１のクラッド層 ４４ 発光層 ４５ 第２のクラッド層 ４６ 第１のキャップ層 ４８ 第１のブロック層 ４９ 第２のブロック層 ５１ 第１の光ガイド層 ５２ 第１のバリア層 ５３ 第１の活性層 ５４ 第２のバリア層 ５５ 第２の活性層 ５６ 第３のバリア層 ５７ 第２の光ガイド層 ４１０ 第２のキャップ層
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01S 5/00 C23C 16/00
Claims (6)
- 【請求項１】半導体基板の上面上または前記半導体基板
上に形成された第１の半導体層の上面上に毎分１ナノメ
ートル以下の成膜速度で誘電体膜を形成する工程と、 前記形成された誘電体膜をマスクとして成長室中にて前
記半導体基板の上面上または前記半導体基板上に形成さ
れた前記第１の半導体層の上面上に第２の半導体層の選
択成長を行う工程と、前 記第２の半導体層の選択成長後に、前記成長室中から
前記半導体基板を取り出すことなく、前記成長室中にて
前記成長室中に供給されるエッチングガスにより前記形
成された誘電体膜を除去する工程とを具備することを特
徴とする結晶成長方法。 - 【請求項２】半導体基板または半導体基板上に形成され
た第１の半導体層の上面部に毎分１ナノメートル以下の
成膜速度でアルミナからなる誘電体膜を形成する工程
と、 前記形成された誘電体膜をマスクとして成長室中にて前
記半導体基板の上面上または前記半導体基板上に形成さ
れた前記第１の半導体層の上面上に第２の半導体層の選
択成長を行う工程と 、前記第２の半導体層の選択成長後に前記成長室中にて前
記成長室中に供給される塩化水素ガスを用いて前記形成
された誘電体膜を除去する工程とを具備する ことを特徴
とする結晶成長方法。 - 【請求項３】前記第２の半導体層を埋め込むように、前
記第２の半導体層と、前記半導体基板及び／または前記
第１の半導体層上に新たな半導体層を形成する工程を更
に具備することを特徴する請求項１または２に記載の結
晶成長方法。 - 【請求項４】前記形成する工程と、前記選択成長を行う
工程と、前記除去する工程を含む一連の工程を所定の回
数反復して行うことを特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載の結晶成長方法。 - 【請求項５】前記誘電体膜の材料として、アルミナまた
は酸化シリコンを用いることを特徴とする請求項１、３
及び４のいずれかに記載の結晶成長方法。 - 【請求項６】前記除去する工程において、塩化水素ガス
またはフッ化水素ガスを前記エッチングガスとして使用
することを特徴とする請求項１、３，４，及び５のいず
れかに記載の結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10091281A JP3139450B2 (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10091281A JP3139450B2 (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11288888A JPH11288888A (ja) | 1999-10-19 |
| JP3139450B2 true JP3139450B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=14022085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10091281A Expired - Fee Related JP3139450B2 (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3139450B2 (ja) |
-
1998
- 1998-04-03 JP JP10091281A patent/JP3139450B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11288888A (ja) | 1999-10-19 |
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