JP3188931B2 - 薄膜成長方法 - Google Patents
薄膜成長方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光ＩＣをはじめとす
る半導体複合化合物用薄膜の選択成長における、選択成
長用マスクとこれを用いた薄膜成長方法に関する。
る半導体複合化合物用薄膜の選択成長における、選択成
長用マスクとこれを用いた薄膜成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】III−V族化合物半導体の選択成長用のマ
スクとして、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜をはじめ
とする誘電体薄膜が用いられる。これは、誘電体薄膜上
では、III−V族化合物半導体は結晶を作りにくいため
で、例えば、III−V族化合物半導体の結晶をストライプ
状に成長させたい場合、基板上にストライプ状の窓の開
いた誘電体薄膜層を形成し、これをマスクとしてIII−V
族化合物半導体を有機金属加熱分解気相成長法（ＭＯＶ
ＰＥ法）によりエピタキシャル成長させると、誘電体薄
膜が存在する部分はIII−V族化合物半導体の結晶が成長
し難く、誘電体薄膜が無い窓の開いた部分は基板が露出
しているのでIII−V族化合物半導体の結晶が選択的に成
長し、その後、誘電体薄膜層を除去すれば所望のストラ
イプ状のIII−V族化合物半導体の結晶層が基板状に形成
される。
スクとして、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜をはじめ
とする誘電体薄膜が用いられる。これは、誘電体薄膜上
では、III−V族化合物半導体は結晶を作りにくいため
で、例えば、III−V族化合物半導体の結晶をストライプ
状に成長させたい場合、基板上にストライプ状の窓の開
いた誘電体薄膜層を形成し、これをマスクとしてIII−V
族化合物半導体を有機金属加熱分解気相成長法（ＭＯＶ
ＰＥ法）によりエピタキシャル成長させると、誘電体薄
膜が存在する部分はIII−V族化合物半導体の結晶が成長
し難く、誘電体薄膜が無い窓の開いた部分は基板が露出
しているのでIII−V族化合物半導体の結晶が選択的に成
長し、その後、誘電体薄膜層を除去すれば所望のストラ
イプ状のIII−V族化合物半導体の結晶層が基板状に形成
される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のIII−V族化合物
半導体の選択成長は以上のように行っていたので、III
−V族化合物半導体の結晶をを気相成長させるとき、マ
スクとしている誘電体薄膜上は原料の気体が結晶化し難
く、拡散やマイグレーションにより誘電体薄膜のマスク
の窓の開いている結晶を成長させたい部分にその原料の
気体が集中するようになる。従って、窓の開いている部
分の誘電体薄膜層のエッジ部分は、特に原料の気体の濃
度が高くなり易く、図４に示すように、基板結晶１１の
上の誘電体薄膜からなる選択成長用マスク１２の上から
マイグレーションしたり拡散した原料の気体が、その選
択成長用マスク１２のエッジ部に集中し、その部分での
III−V族化合物半導体のエピタキシャル膜１４が厚くな
り、角成長１６が生じるという問題があった。
半導体の選択成長は以上のように行っていたので、III
−V族化合物半導体の結晶をを気相成長させるとき、マ
スクとしている誘電体薄膜上は原料の気体が結晶化し難
く、拡散やマイグレーションにより誘電体薄膜のマスク
の窓の開いている結晶を成長させたい部分にその原料の
気体が集中するようになる。従って、窓の開いている部
分の誘電体薄膜層のエッジ部分は、特に原料の気体の濃
度が高くなり易く、図４に示すように、基板結晶１１の
上の誘電体薄膜からなる選択成長用マスク１２の上から
マイグレーションしたり拡散した原料の気体が、その選
択成長用マスク１２のエッジ部に集中し、その部分での
III−V族化合物半導体のエピタキシャル膜１４が厚くな
り、角成長１６が生じるという問題があった。
【０００４】また、多元系の混晶結晶の成長では、原料
により気相成長時の原料の気体のマイグレーションや拡
散の状態が異なるために、選択成長用のマスクが無い場
合と同一条件で選択成長用のマスクを用いて多元系の混
晶結晶を選択的にエピタキシャル成長さると、エピタキ
シャル層の組成が選択成長用のマスクが無い場合とで異
なってしまうという問題があった。さらに、選択成長用
のマスクの形状によっても、エピタキシャル層の組成が
変化したり、所望の膜厚通りにエピタキシャル層が形成
されなかったりして、これは結晶を成長させるときの不
確定要素となり、所望のエピタキシャル層を形成するた
めにはその都度多くの条件出しのための作業が必要とな
り極めて繁雑であるという問題があった。
により気相成長時の原料の気体のマイグレーションや拡
散の状態が異なるために、選択成長用のマスクが無い場
合と同一条件で選択成長用のマスクを用いて多元系の混
晶結晶を選択的にエピタキシャル成長さると、エピタキ
シャル層の組成が選択成長用のマスクが無い場合とで異
なってしまうという問題があった。さらに、選択成長用
のマスクの形状によっても、エピタキシャル層の組成が
変化したり、所望の膜厚通りにエピタキシャル層が形成
されなかったりして、これは結晶を成長させるときの不
確定要素となり、所望のエピタキシャル層を形成するた
めにはその都度多くの条件出しのための作業が必要とな
り極めて繁雑であるという問題があった。
【０００５】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたもので、基板上に選択成長用マスクの
窓の形状通りに、かつ、選択成長用マスクが無い状態と
同じ条件で同じ組成の結晶層を、部分的な異常成長が無
く選択的に成長させることを目的とする。
るためになされたもので、基板上に選択成長用マスクの
窓の形状通りに、かつ、選択成長用マスクが無い状態と
同じ条件で同じ組成の結晶層を、部分的な異常成長が無
く選択的に成長させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の薄膜成長方法
は、基板上に誘電体膜からなる第１の薄膜を形成した
後、この第１の薄膜上に第１の半導体からなる第２の薄
膜を点状に形成する第１の工程と、レジストマスクをマ
スクとして第１の薄膜、および第２の薄膜を選択的に除
去し、この後レジストマスクを除去することにより第１
の薄膜と第２の薄膜で構成される選択成長マスクを形成
する第２の工程と、選択成長マスクをマスクとして第２
の半導体の結晶を基板上に選択成長させる第３の工程
と、選択成長マスクを除去する第４の工程とを有するも
のである。
は、基板上に誘電体膜からなる第１の薄膜を形成した
後、この第１の薄膜上に第１の半導体からなる第２の薄
膜を点状に形成する第１の工程と、レジストマスクをマ
スクとして第１の薄膜、および第２の薄膜を選択的に除
去し、この後レジストマスクを除去することにより第１
の薄膜と第２の薄膜で構成される選択成長マスクを形成
する第２の工程と、選択成長マスクをマスクとして第２
の半導体の結晶を基板上に選択成長させる第３の工程
と、選択成長マスクを除去する第４の工程とを有するも
のである。
【０００７】
【作用】選択成長用マスクの窓の開いていない部分にも
結晶が成長し、気相成長において原料の気体が部分的に
遍在する事がない。
結晶が成長し、気相成長において原料の気体が部分的に
遍在する事がない。
【０００８】
（実施例１）以下、この発明の１実施例を図を参照して
説明する。図１は、この発明の１実施例を示すIII−V族
化合物半導体を選択成長させる工程を示す断面図であ
る。まず図１（ａ）に示すようにＩｎＰ（１００）結晶
面方位の基板２１上にプラズマＣＶＤ装置あるいはマグ
ネトロンスパッタ装置によりシリコン酸化膜２２を０．
２μｍ形成する。この後、図１（ｂ）に示すようにＭＯ
ＶＰＥ法によりシリコン酸化膜２２上にＧａＡｌＡｓ膜
２４を点状に形成する。このときの条件は、形成温度は
基板２１を設置するサセプターの中心部で６５０℃、形
成圧力は水素気流中で７０Ｔｏｒｒ、原料はトリメチル
ガリウム，トリメチルアルミニウム，アルシン、で分圧
比は１：３：４００である。
説明する。図１は、この発明の１実施例を示すIII−V族
化合物半導体を選択成長させる工程を示す断面図であ
る。まず図１（ａ）に示すようにＩｎＰ（１００）結晶
面方位の基板２１上にプラズマＣＶＤ装置あるいはマグ
ネトロンスパッタ装置によりシリコン酸化膜２２を０．
２μｍ形成する。この後、図１（ｂ）に示すようにＭＯ
ＶＰＥ法によりシリコン酸化膜２２上にＧａＡｌＡｓ膜
２４を点状に形成する。このときの条件は、形成温度は
基板２１を設置するサセプターの中心部で６５０℃、形
成圧力は水素気流中で７０Ｔｏｒｒ、原料はトリメチル
ガリウム，トリメチルアルミニウム，アルシン、で分圧
比は１：３：４００である。
【０００９】次ぎに、図１（ｃ）に示すようにフォトリ
ソグラフィによりレジストマスク２５を形成し、レジス
トマスク２５をマスクとして冷却した硫酸系エッチング
液（硫酸：過酸化水素：水＝３：１：１）に浸漬するこ
とによりＧａＡｌＡｓ膜２４を選択的に除去し、続い
て、ＲＩＥ装置によりＣ2Ｆ6ガスを用いてシリコン酸化
膜２２を選択的に除去し、その後、レジストマスク２５
を除去して、図１（ｄ）に示すように＜１−１０＞順メ
サ方向に沿って幅３μｍの選択成長用の窓２６があいた
選択成長用マスク２７を形成する。
ソグラフィによりレジストマスク２５を形成し、レジス
トマスク２５をマスクとして冷却した硫酸系エッチング
液（硫酸：過酸化水素：水＝３：１：１）に浸漬するこ
とによりＧａＡｌＡｓ膜２４を選択的に除去し、続い
て、ＲＩＥ装置によりＣ2Ｆ6ガスを用いてシリコン酸化
膜２２を選択的に除去し、その後、レジストマスク２５
を除去して、図１（ｄ）に示すように＜１−１０＞順メ
サ方向に沿って幅３μｍの選択成長用の窓２６があいた
選択成長用マスク２７を形成する。
【００１０】そして、図１（ｅ）に示すように、この上
に選択成長用マスク２７をマスクとして、ＩｎＰ膜の選
択成長層２８を１μｍ形成した。成長条件は、温度６５
０℃、圧力は水素雰囲気中で７０Ｔｏｒｒ、原料はトリ
メチルインジウム、フォスフィン、形成時間は１時間で
ある。このとき、選択成長用マスク２７には点状のＧａ
ＡｌＡｓ膜２４が存在するので、図１（ｅ）に示すよう
に、基板１を被っている選択成長用マスク２７上には、
点状のＧａＡｌＡｓ膜２４を核としてＩｎＰからなる多
結晶３０が成長した。
に選択成長用マスク２７をマスクとして、ＩｎＰ膜の選
択成長層２８を１μｍ形成した。成長条件は、温度６５
０℃、圧力は水素雰囲気中で７０Ｔｏｒｒ、原料はトリ
メチルインジウム、フォスフィン、形成時間は１時間で
ある。このとき、選択成長用マスク２７には点状のＧａ
ＡｌＡｓ膜２４が存在するので、図１（ｅ）に示すよう
に、基板１を被っている選択成長用マスク２７上には、
点状のＧａＡｌＡｓ膜２４を核としてＩｎＰからなる多
結晶３０が成長した。
【００１１】一方、基板２１上の選択成長用の窓２６の
部分には、ＩｎＰからなる選択成長層２８が形成され
た。窓２６でない部分にも多結晶３０が成長するので、
窓２６が開いていない部分が窓２６の開いている部分よ
り３０倍も広いのにもかかわらず、原料の気体がシリコ
ン酸化膜２２の窓２６の部分のエッジ部に集中するよう
なことはなく、角成長１６（図４）は全く観察されず厚
さも均一で、また、選択成長層２８の成長速度も選択成
長用マスク２７がない基板２１上に成長させたときと同
様であった。なお、選択成長層２８は１μｍと薄いの
で、多結晶３０がその成長の邪魔となることはない。
部分には、ＩｎＰからなる選択成長層２８が形成され
た。窓２６でない部分にも多結晶３０が成長するので、
窓２６が開いていない部分が窓２６の開いている部分よ
り３０倍も広いのにもかかわらず、原料の気体がシリコ
ン酸化膜２２の窓２６の部分のエッジ部に集中するよう
なことはなく、角成長１６（図４）は全く観察されず厚
さも均一で、また、選択成長層２８の成長速度も選択成
長用マスク２７がない基板２１上に成長させたときと同
様であった。なお、選択成長層２８は１μｍと薄いの
で、多結晶３０がその成長の邪魔となることはない。
【００１２】最後に、選択成長層２８を形成した後、弗
酸溶液により選択成長用マスク２７を除去する。同時
に、ＧａＡｌＡｓ膜２４は弗酸に溶解しないが、シリコ
ン酸化膜２２が弗酸に溶解し、同時に、このシリコン酸
化膜２２上に形成されているＧａＡｌＡｓ膜２４と多結
晶３０も除去（リフトオフ）される。このとき、シリコ
ン酸化膜２２上のＧａＡｌＡｓ膜２４が点状に形成され
ているので、弗酸溶液がシリコン酸化膜２２に浸透し易
く、迅速に選択成長用マスク２７とその上の多結晶３０
を除去することが可能である。
酸溶液により選択成長用マスク２７を除去する。同時
に、ＧａＡｌＡｓ膜２４は弗酸に溶解しないが、シリコ
ン酸化膜２２が弗酸に溶解し、同時に、このシリコン酸
化膜２２上に形成されているＧａＡｌＡｓ膜２４と多結
晶３０も除去（リフトオフ）される。このとき、シリコ
ン酸化膜２２上のＧａＡｌＡｓ膜２４が点状に形成され
ているので、弗酸溶液がシリコン酸化膜２２に浸透し易
く、迅速に選択成長用マスク２７とその上の多結晶３０
を除去することが可能である。
【００１３】（実施例２）ところで、実施例１では、選
択成長層２８が薄く、選択成長用マスク２７上に成長す
る多結晶３０が選択成長層２８の成長の妨げになること
はないが、選択成長させる層が厚くなる場合はその多結
晶３０が成長の妨げとなる。そこで、選択成長をさせる
層を厚くする場合は、選択成長用マスクを、誘電体薄膜
層に開ける窓よりその上の選択成長をさせる層の核とな
る層の窓を広くして形成し、この選択成長用マスクをマ
スクとして結晶の成長を行えばよい。選択成長用マスク
上に成長する多結晶層が、選択成長用マスクの誘電体薄
膜層の窓の開いている部分に成長する結晶より離れて存
在するので、その多結晶層が必要とする結晶層の成長の
妨げにならない。
択成長層２８が薄く、選択成長用マスク２７上に成長す
る多結晶３０が選択成長層２８の成長の妨げになること
はないが、選択成長させる層が厚くなる場合はその多結
晶３０が成長の妨げとなる。そこで、選択成長をさせる
層を厚くする場合は、選択成長用マスクを、誘電体薄膜
層に開ける窓よりその上の選択成長をさせる層の核とな
る層の窓を広くして形成し、この選択成長用マスクをマ
スクとして結晶の成長を行えばよい。選択成長用マスク
上に成長する多結晶層が、選択成長用マスクの誘電体薄
膜層の窓の開いている部分に成長する結晶より離れて存
在するので、その多結晶層が必要とする結晶層の成長の
妨げにならない。
【００１４】以下に、誘電体薄膜層に開ける窓よりその
上の選択成長をさせる層の核となる層の窓を広くして形
成した選択成長用マスクと、それを使用した薄膜成長方
法について説明する。
上の選択成長をさせる層の核となる層の窓を広くして形
成した選択成長用マスクと、それを使用した薄膜成長方
法について説明する。
【００１５】図２はこの実施例２を示す薄膜成長方法の
各工程の断面図である。まず、図２（ａ）に示すよう
に、発光波長が１．５５ｎｍ帯の面方位（１００）のｎ
型ＩｎＰからなる基板２１上にプラズマＣＶＤ装置もし
くはマグネトロンスパッタ装置を用いて膜厚０．２μｍ
のシリコン窒化膜２２ａを形成する。次いで、図２
（ｂ）に示すように、減圧ＭＯＶＰＥ法により、シリコ
ン窒化膜２２ａ上にＩｎＡｌＡｓ層２４ａを点状に形成
する。
各工程の断面図である。まず、図２（ａ）に示すよう
に、発光波長が１．５５ｎｍ帯の面方位（１００）のｎ
型ＩｎＰからなる基板２１上にプラズマＣＶＤ装置もし
くはマグネトロンスパッタ装置を用いて膜厚０．２μｍ
のシリコン窒化膜２２ａを形成する。次いで、図２
（ｂ）に示すように、減圧ＭＯＶＰＥ法により、シリコ
ン窒化膜２２ａ上にＩｎＡｌＡｓ層２４ａを点状に形成
する。
【００１６】ＩｎＡｌＡｓ層２４ａの形成条件は、ＭＯ
ＶＰＥ装置で行い、形成圧力は水素雰囲気で７０Ｔｏｒ
ｒ、形成温度は基板２１を設置するサセプターの中心部
で６５０℃、形成時間は２分であり、これは、基板２１
上に直接形成したときにその膜厚が０．０５μｍに相当
する。原料はトリメチルインジウム（III族），トリメ
チルアルミニウム（III族），アルシン（V族）であり、
その分圧の比は約１：１：２００で、すなわちV／III比
が約１００である。
ＶＰＥ装置で行い、形成圧力は水素雰囲気で７０Ｔｏｒ
ｒ、形成温度は基板２１を設置するサセプターの中心部
で６５０℃、形成時間は２分であり、これは、基板２１
上に直接形成したときにその膜厚が０．０５μｍに相当
する。原料はトリメチルインジウム（III族），トリメ
チルアルミニウム（III族），アルシン（V族）であり、
その分圧の比は約１：１：２００で、すなわちV／III比
が約１００である。
【００１７】次に、図２（ｃ）に示すように、フォトリ
ソグラフィによりレジストマスク２５ａを形成し、これ
をマスクとして冷却した硫酸系のエッチング液（硫酸：
過酸化水素：水＝３：１：１）でＩｎＡｌＡｓ層２４ａ
を部分的に除去して幅７μｍの窓を開け、その後レジス
トマスク２５ａを除去する。次いで、図２（ｄ）に示す
ように、フォトリソグラフィによりＩｎＡｌＡｓ層２４
ａに開けた窓の幅より片側が２μｍずつ狭い幅約３μｍ
レジストパターン２５ｂを形成し、これをマスクとして
シリコン窒化膜２２ａをＲＩＥによりエッチングして除
去し、その後、レジストパターン２５ｂを除去して、図
２（ｅ）に示すように、シリコン窒化膜２２ａとＩｎＡ
ｌＡｓ層２４ａからなる選択成長用マスク２７ａを形成
する。この場合は、シリコン窒化膜２２ａの窓を開けた
部分のエッジ部の近傍にはＩｎＡｌＡｓ層２４ａは無
い。
ソグラフィによりレジストマスク２５ａを形成し、これ
をマスクとして冷却した硫酸系のエッチング液（硫酸：
過酸化水素：水＝３：１：１）でＩｎＡｌＡｓ層２４ａ
を部分的に除去して幅７μｍの窓を開け、その後レジス
トマスク２５ａを除去する。次いで、図２（ｄ）に示す
ように、フォトリソグラフィによりＩｎＡｌＡｓ層２４
ａに開けた窓の幅より片側が２μｍずつ狭い幅約３μｍ
レジストパターン２５ｂを形成し、これをマスクとして
シリコン窒化膜２２ａをＲＩＥによりエッチングして除
去し、その後、レジストパターン２５ｂを除去して、図
２（ｅ）に示すように、シリコン窒化膜２２ａとＩｎＡ
ｌＡｓ層２４ａからなる選択成長用マスク２７ａを形成
する。この場合は、シリコン窒化膜２２ａの窓を開けた
部分のエッジ部の近傍にはＩｎＡｌＡｓ層２４ａは無
い。
【００１８】この次に、図２（ｆ）に示すように、基板
２１上に選択成長用マスク２７ａをマスクとしてＭＯＶ
ＰＥ法により膜厚１μｍ，キャリア濃度１×１０18ｃｍ
-3のｎ型ＩｎＰバッファ層と、膜厚０．１μｍ，組成λ
が１．１５μｍのノンドープＩｎＧａＡｓＰ層と、膜厚
０．１μｍ，ＰＬピーク波長１．５５μｍのノンドープ
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ活性層と、膜厚０．
１μｍ組成λが１．１５μｍのノンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ層と、膜厚０．５μｍ，キャリア濃度５×１０17ｃｍ
-3のｐ型ＩｎＰ層からなる半導体レーザ（ＭＱＷレー
ザ）の活性領域２８ａの選択成長を行った。
２１上に選択成長用マスク２７ａをマスクとしてＭＯＶ
ＰＥ法により膜厚１μｍ，キャリア濃度１×１０18ｃｍ
-3のｎ型ＩｎＰバッファ層と、膜厚０．１μｍ，組成λ
が１．１５μｍのノンドープＩｎＧａＡｓＰ層と、膜厚
０．１μｍ，ＰＬピーク波長１．５５μｍのノンドープ
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ活性層と、膜厚０．
１μｍ組成λが１．１５μｍのノンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ層と、膜厚０．５μｍ，キャリア濃度５×１０17ｃｍ
-3のｐ型ＩｎＰ層からなる半導体レーザ（ＭＱＷレー
ザ）の活性領域２８ａの選択成長を行った。
【００１９】成長条件は、成長圧力が水素雰囲気で７０
Ｔｏｒｒ、成長温度が基板２１を設置するサセプターの
中心部で７００℃、III 族原料はトリメチルインジウ
ム，トリメチルガリウム，トリメチルアルミニウム、V
族原料はフォスフィン，アルシン、ドーパントはｎ型が
ジシラン，ｐ型がジエチル亜鉛である。
Ｔｏｒｒ、成長温度が基板２１を設置するサセプターの
中心部で７００℃、III 族原料はトリメチルインジウ
ム，トリメチルガリウム，トリメチルアルミニウム、V
族原料はフォスフィン，アルシン、ドーパントはｎ型が
ジシラン，ｐ型がジエチル亜鉛である。
【００２０】これらの原料は、選択成長用マスク２７ａ
の無い基板２１に半導体レーザの活性領域を成長させる
ときと全く同じである。一方、図２（ｆ）に示すよう
に、選択成長用マスク２７ａ上にはＩｎＡｌＡｓ層２４
ａを核として多結晶３０ａが成長するが、選択成長用マ
スク２７ａの窓の開いている部分のエッジ部の近傍には
核となるＩｎＡｌＡｓ層２４ａが無いので、そこには多
結晶３０ａは成長せず、従って、活性領域２８ａの選択
成長の妨げにはならない。
の無い基板２１に半導体レーザの活性領域を成長させる
ときと全く同じである。一方、図２（ｆ）に示すよう
に、選択成長用マスク２７ａ上にはＩｎＡｌＡｓ層２４
ａを核として多結晶３０ａが成長するが、選択成長用マ
スク２７ａの窓の開いている部分のエッジ部の近傍には
核となるＩｎＡｌＡｓ層２４ａが無いので、そこには多
結晶３０ａは成長せず、従って、活性領域２８ａの選択
成長の妨げにはならない。
【００２１】最後に、図２（ｇ）に示すように、弗酸を
用いてシリコン窒化膜２２ａを除去し、これともない多
結晶３０ａも除去（リフトオフ）し、良好な活性領域２
８ａを得ることができた。この活性領域２８ａをＩｎＰ
のｐｎ接合で埋め込んだレーザは、その出力を測定した
ところ、室温連続動作での発振閾値は１５ｍＡ、微分量
子効率は片面当たり２８％、電流２００ｍＡ注入におい
てレーザ出力最大３５ｍＷを得ることができた。
用いてシリコン窒化膜２２ａを除去し、これともない多
結晶３０ａも除去（リフトオフ）し、良好な活性領域２
８ａを得ることができた。この活性領域２８ａをＩｎＰ
のｐｎ接合で埋め込んだレーザは、その出力を測定した
ところ、室温連続動作での発振閾値は１５ｍＡ、微分量
子効率は片面当たり２８％、電流２００ｍＡ注入におい
てレーザ出力最大３５ｍＷを得ることができた。
【００２２】（実施例３）次に、選択成長用のマスクと
してシリコン酸化膜上にチタン・白金を電子ビーム蒸着
で形成した場合の例を示す。まず、図３（ａ）に示すよ
うに、基板２１上にシリコン酸化膜２２を形成し、図３
（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜２２上にフォトリ
ソグラフィにより幅約５μｍ，膜厚０．３μｍのレジス
トパターン２５ｃを形成し、その上に電子ビーム蒸着を
用いてチタン，白金の順に蒸着し、膜厚０．０５μｍ程
度のチタン白金層２４ｂを形成する。
してシリコン酸化膜上にチタン・白金を電子ビーム蒸着
で形成した場合の例を示す。まず、図３（ａ）に示すよ
うに、基板２１上にシリコン酸化膜２２を形成し、図３
（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜２２上にフォトリ
ソグラフィにより幅約５μｍ，膜厚０．３μｍのレジス
トパターン２５ｃを形成し、その上に電子ビーム蒸着を
用いてチタン，白金の順に蒸着し、膜厚０．０５μｍ程
度のチタン白金層２４ｂを形成する。
【００２３】この後、レジストパターン２５ｃを除去す
ることによるリフトオフ法でチタン白金層２４ｂを部分
的に除去し、図３（ｃ）に示すように、幅約５μｍのス
トライプ状の窓を開ける。さらに、フォトリソグラフィ
によりチタン白金層２４ｂに開けた窓より片側が約１μ
ｍずつ狭い幅のレジストマスク２５ｄを形成し、それを
マスクとしてＲＩＥによりシリコン酸化膜２２を除去
し、図３（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜２２に幅
約３μｍの窓を開ける。この後、レジストマスク２５ｄ
を除去して、図３（ｅ）に示すようにシリコン酸化膜２
２とチタン白金層２４ｂからなる選択成長用マスク２７
ｂを形成する。
ることによるリフトオフ法でチタン白金層２４ｂを部分
的に除去し、図３（ｃ）に示すように、幅約５μｍのス
トライプ状の窓を開ける。さらに、フォトリソグラフィ
によりチタン白金層２４ｂに開けた窓より片側が約１μ
ｍずつ狭い幅のレジストマスク２５ｄを形成し、それを
マスクとしてＲＩＥによりシリコン酸化膜２２を除去
し、図３（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜２２に幅
約３μｍの窓を開ける。この後、レジストマスク２５ｄ
を除去して、図３（ｅ）に示すようにシリコン酸化膜２
２とチタン白金層２４ｂからなる選択成長用マスク２７
ｂを形成する。
【００２４】次いで、選択成長用マスク２７ｂをマスク
として基板２１に実施例２と同様に、図３（ｆ）に示す
ように、活性領域２８ａを成長させ、この後、選択成長
用マスク２７ｂのシリコン酸化膜２２を弗酸で除去する
ことにより、図３（ｇ）に示すように、活性領域２８ａ
の選択成長と同時に選択成長用マスク２７ｂのチタン白
金層２４ｂ上に成長した多結晶３０ｂと、チタン白金層
２４ｂを除去（リフトオフ）し、活性領域２８ａが形成
された基板２１を得た。この活性領域２８ａをＩｎＰの
ｐｎ接合で埋め込んだ半導体レーザは、室温連続動作で
の発振閾値が１５ｍＡ、微分量子効果が片面当たり約２
８％、電流２００ｍＡ注入において出力最大３５ｍＷを
得た。
として基板２１に実施例２と同様に、図３（ｆ）に示す
ように、活性領域２８ａを成長させ、この後、選択成長
用マスク２７ｂのシリコン酸化膜２２を弗酸で除去する
ことにより、図３（ｇ）に示すように、活性領域２８ａ
の選択成長と同時に選択成長用マスク２７ｂのチタン白
金層２４ｂ上に成長した多結晶３０ｂと、チタン白金層
２４ｂを除去（リフトオフ）し、活性領域２８ａが形成
された基板２１を得た。この活性領域２８ａをＩｎＰの
ｐｎ接合で埋め込んだ半導体レーザは、室温連続動作で
の発振閾値が１５ｍＡ、微分量子効果が片面当たり約２
８％、電流２００ｍＡ注入において出力最大３５ｍＷを
得た。
【００２５】なお、上記実施例では選択成長用マスクの
材料としてシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を用いたが
これに限る物ではなく、アルミ酸化膜やチタン酸化膜な
どの誘電体膜でも良い。また、誘電体膜上の成長させる
半導体の核となる薄膜の材料は、ＧａＡｌＡｓとＩｎＡ
ｌＡｓとチタン・白金とに限るものではなく、成長させ
る半導体が気相成長により多結晶として成長するための
核となるものなら何でも良い。
材料としてシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を用いたが
これに限る物ではなく、アルミ酸化膜やチタン酸化膜な
どの誘電体膜でも良い。また、誘電体膜上の成長させる
半導体の核となる薄膜の材料は、ＧａＡｌＡｓとＩｎＡ
ｌＡｓとチタン・白金とに限るものではなく、成長させ
る半導体が気相成長により多結晶として成長するための
核となるものなら何でも良い。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、誘電
体薄膜からなる第１の薄膜上に、成長させる半導体の核
となる第２の薄膜を形成し選択成長用マスクを用いて半
導体の結晶を気相成長させるので、半導体の結晶を成長
させる基板上の選択成長用マスクの存在する部分にも半
導体の結晶が成長し、気相成長時の半導体の原料となる
気体が基板上の選択成長用マスクの無い部分（窓部）に
集中することは無い。したがって、選択成長用マスクが
存在することによる膜厚の変動や組成の変動がなく、設
計通りの寸法に半導体の層が形成するこたとが可能とな
るという効果がある。
体薄膜からなる第１の薄膜上に、成長させる半導体の核
となる第２の薄膜を形成し選択成長用マスクを用いて半
導体の結晶を気相成長させるので、半導体の結晶を成長
させる基板上の選択成長用マスクの存在する部分にも半
導体の結晶が成長し、気相成長時の半導体の原料となる
気体が基板上の選択成長用マスクの無い部分（窓部）に
集中することは無い。したがって、選択成長用マスクが
存在することによる膜厚の変動や組成の変動がなく、設
計通りの寸法に半導体の層が形成するこたとが可能とな
るという効果がある。
【図１】この発明の１実施例を示す断面図である。
【図２】この発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図３】この発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図４】従来の問題点を示す断面図である。
２１ 基板 ２２ シリコン酸化膜 ２４ ＧａＡｌＡｓ膜 ２５ レジストマスク ２６ 窓 ２７ 選択成長用マスク ２８ 選択成長層 ３０ 多結晶３０
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 23/00 - 25/22 C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/203 - 21/205 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に誘電体膜からなる第１の薄膜を
形成した後、この第１の薄膜上に第１の半導体かなる第
２の薄膜を点状に形成する第１の工程と、 レジストマスクをマスクとして前記第１の薄膜、および
前記第２の薄膜を選択的に除去し、この後前記レジスト
マスクを除去することにより前記第１の薄膜と前記第２
の薄膜で構成される選択成長マスクを形成する第２の工
程と、 前記選択成長マスクをマスクとして第２の半導体の結晶
を前記基板上に選択成長させる第３の工程と、 前記選択成長マスクを除去する第４の工程と を有するこ
とを特徴とする薄膜成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10409992A JP3188931B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 薄膜成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10409992A JP3188931B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 薄膜成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05279180A JPH05279180A (ja) | 1993-10-26 |
| JP3188931B2 true JP3188931B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=14371676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10409992A Expired - Fee Related JP3188931B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 薄膜成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3188931B2 (ja) |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP10409992A patent/JP3188931B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05279180A (ja) | 1993-10-26 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |