JP3495786B2 - 酸素除去方法、及び汚染物除去方法、及びそれらを用いた化合物半導体デバイスの成長方法、及びそれに用いる成長装置 - Google Patents
酸素除去方法、及び汚染物除去方法、及びそれらを用いた化合物半導体デバイスの成長方法、及びそれに用いる成長装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイス、特には
光集積回路等の製造工程中に行われる、半導体上に付着
した汚染物を除去する工程、及び半導体の成長工程、及
びそれに用いる成長装置に関する。
光集積回路等の製造工程中に行われる、半導体上に付着
した汚染物を除去する工程、及び半導体の成長工程、及
びそれに用いる成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体のプロセス技術とくに光集
積回路のための成長技術は極めて重要である。しかし、
Ｓｉにくらべると信頼性や汎用性の点で遠く及ばない。
化合物半導体の成長を困難にしているのは以下の原因を
クリアできないことによる。 １）表面汚染の除去 ２）安定な表面再構成 ３）微細加工パターンを残したままのクリーニング ４）微細加工時のダメージの除去 上記のうち、１）および２）は成長を中断しただけで影
響をおよぼす原因であり、３）および４）は中断したあ
とフォトリソ工程等を含む微細加工を施したことで問題
になる原因である。さらに問題を複雑にしているのは、
材料系による原因の影響度の違いである。現在光デバイ
スで主に用いられている材料系は、ＧａＩｎＡｓＰ／Ｉ
ｎＰ，ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓおよびＡｌＧａＩｎＰ／
ＧａＡｓであるが、それぞれにおいて成長を困難してい
る最大要因は異なっている。たとえば、ＧａＩｎＡｓＰ
／ＩｎＰでは、２），３），１），４）の順で影響度が
大きい。というのもＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ系では、微
細加工を施したＧａＩｎＡｓＰ層の上にＩｎＰないしは
ＧａＩｎＡｓＰを再成長することは困難である。その理
由は、表面にＡｓとＰが混在しており、両者の飽和蒸気
圧と沸点が極めて異なっているために、２），３）およ
び１）が理想的に行なえないからである。またＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓでは１），４），３），２）の順で影響
度が大きい。Ａｌを含んでいる場合にはＡｌが酸化しや
すいために、一度大気に取り出すとウエハにダメージを
与えることなしには酸化膜を除去することはほとんど不
可能とされている。現在のところ極めて限定された混晶
比あるいはデバイス構造の場合に適用例があるのみであ
る（ジャパニーズジャーナルオブアプライドフィイック
ス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）誌、第２４巻、第２号、１
９８５年、Ｌ８９頁〜Ｌ９０記載の” Ｓｉｎｇｌｅ
Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ−Ｍｏｄｅ Ｓｅｌｆａｌｉ
ｇｎｅｄ （ＡｌＧａ）Ａｓ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｅｔｅ
ｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｌａｓｅｒｓ Ｆａｂｒｉｃ
ａｔｅｄ ｂｙ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐ
ｉｔａｘｙ”）。
積回路のための成長技術は極めて重要である。しかし、
Ｓｉにくらべると信頼性や汎用性の点で遠く及ばない。
化合物半導体の成長を困難にしているのは以下の原因を
クリアできないことによる。 １）表面汚染の除去 ２）安定な表面再構成 ３）微細加工パターンを残したままのクリーニング ４）微細加工時のダメージの除去 上記のうち、１）および２）は成長を中断しただけで影
響をおよぼす原因であり、３）および４）は中断したあ
とフォトリソ工程等を含む微細加工を施したことで問題
になる原因である。さらに問題を複雑にしているのは、
材料系による原因の影響度の違いである。現在光デバイ
スで主に用いられている材料系は、ＧａＩｎＡｓＰ／Ｉ
ｎＰ，ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓおよびＡｌＧａＩｎＰ／
ＧａＡｓであるが、それぞれにおいて成長を困難してい
る最大要因は異なっている。たとえば、ＧａＩｎＡｓＰ
／ＩｎＰでは、２），３），１），４）の順で影響度が
大きい。というのもＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ系では、微
細加工を施したＧａＩｎＡｓＰ層の上にＩｎＰないしは
ＧａＩｎＡｓＰを再成長することは困難である。その理
由は、表面にＡｓとＰが混在しており、両者の飽和蒸気
圧と沸点が極めて異なっているために、２），３）およ
び１）が理想的に行なえないからである。またＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓでは１），４），３），２）の順で影響
度が大きい。Ａｌを含んでいる場合にはＡｌが酸化しや
すいために、一度大気に取り出すとウエハにダメージを
与えることなしには酸化膜を除去することはほとんど不
可能とされている。現在のところ極めて限定された混晶
比あるいはデバイス構造の場合に適用例があるのみであ
る（ジャパニーズジャーナルオブアプライドフィイック
ス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）誌、第２４巻、第２号、１
９８５年、Ｌ８９頁〜Ｌ９０記載の” Ｓｉｎｇｌｅ
Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ−Ｍｏｄｅ Ｓｅｌｆａｌｉ
ｇｎｅｄ （ＡｌＧａ）Ａｓ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｅｔｅ
ｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｌａｓｅｒｓ Ｆａｂｒｉｃ
ａｔｅｄ ｂｙ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐ
ｉｔａｘｙ”）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の様に、従来は半
導体上の様々な汚染物を効率よく、なおかつ半導体への
ダメージを与えずに除去する方法は知られていなかっ
た。特に汚染物としての酸素は半導体上から半導体にダ
メージを与えずに除去するのは非常に困難であった。ま
た化合物半導体においては、その構成元素に脱離温度が
低いものが含まれている場合には汚染物除去工程におい
て基板温度を上げることができない為に汚染物除去効率
を上げることができない。また離脱温度が低い元素に対
しては分圧を与えることにより補うとしても、離脱温度
が低いものを複数含んでいる場合には、それぞれに同時
に分圧を与えることは難しい。その為、汚染物除去工程
において、所望の混晶比を保ったまま汚染物除去を行う
ことは困難であった。さらに今後、バンドエンジニアリ
ングの進展にともない、新たな材料の組み合わせ（たと
えばＡｌＩｎＰ ｏｎ ＧａＩｎＡｓＰ など）が今後
必要とされる可能性がある。この際に、広範囲のクリー
ニング技術の必要性が高まることは明らかである。
導体上の様々な汚染物を効率よく、なおかつ半導体への
ダメージを与えずに除去する方法は知られていなかっ
た。特に汚染物としての酸素は半導体上から半導体にダ
メージを与えずに除去するのは非常に困難であった。ま
た化合物半導体においては、その構成元素に脱離温度が
低いものが含まれている場合には汚染物除去工程におい
て基板温度を上げることができない為に汚染物除去効率
を上げることができない。また離脱温度が低い元素に対
しては分圧を与えることにより補うとしても、離脱温度
が低いものを複数含んでいる場合には、それぞれに同時
に分圧を与えることは難しい。その為、汚染物除去工程
において、所望の混晶比を保ったまま汚染物除去を行う
ことは困難であった。さらに今後、バンドエンジニアリ
ングの進展にともない、新たな材料の組み合わせ（たと
えばＡｌＩｎＰ ｏｎ ＧａＩｎＡｓＰ など）が今後
必要とされる可能性がある。この際に、広範囲のクリー
ニング技術の必要性が高まることは明らかである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は上記困難
を克服し、化合物半導体上の汚染物、特には酸素を効率
よく、表面再構成がよく、化合物半導体にダメージを与
えずに除去する方法を提供することにある。それを実現
する為に、本発明では、先ず化合物半導体上の酸素を除
去する方法として、該化合物半導体を構成する元素であ
って該化合物半導体から離脱する離脱温度の低い元素に
対して分圧を与えながら、水素プラズマ中でＡｓ分子線
を照射することによって酸素を除去することを特徴とす
る酸素除去方法、を提供し、更に、炭素等の酸素以外の
汚染物も含めて除去する方法として、主に酸素以外の汚
染物を除去する第１の工程と、該化合物半導体を構成す
る元素であって該化合物半導体から離脱する離脱温度の
低い元素に対して分圧を与えながら、水素プラズマ中で
Ａｓ分子線を照射することによって酸素を除去する第２
の工程を含むことを特徴とする汚染物除去方法を提供す
る。また、本発明に係る化合物半導体部材の製造方法
は、第１の化合物半導体層表面の酸化膜を除去する酸化
膜除去工程、及び該酸化膜除去工程後、第２の化合物半
導体層を形成する工程を含み、前記酸化膜除去工程が該
第１の化合物半導体層を構成する元素であって該第１の
化合物半導体層から離脱する離脱温度の低い元素に対し
て分圧を与えながら、水素プラズマ中でＡｓ分子線を照
射することによって酸素を除去することを特徴とする。
を克服し、化合物半導体上の汚染物、特には酸素を効率
よく、表面再構成がよく、化合物半導体にダメージを与
えずに除去する方法を提供することにある。それを実現
する為に、本発明では、先ず化合物半導体上の酸素を除
去する方法として、該化合物半導体を構成する元素であ
って該化合物半導体から離脱する離脱温度の低い元素に
対して分圧を与えながら、水素プラズマ中でＡｓ分子線
を照射することによって酸素を除去することを特徴とす
る酸素除去方法、を提供し、更に、炭素等の酸素以外の
汚染物も含めて除去する方法として、主に酸素以外の汚
染物を除去する第１の工程と、該化合物半導体を構成す
る元素であって該化合物半導体から離脱する離脱温度の
低い元素に対して分圧を与えながら、水素プラズマ中で
Ａｓ分子線を照射することによって酸素を除去する第２
の工程を含むことを特徴とする汚染物除去方法を提供す
る。また、本発明に係る化合物半導体部材の製造方法
は、第１の化合物半導体層表面の酸化膜を除去する酸化
膜除去工程、及び該酸化膜除去工程後、第２の化合物半
導体層を形成する工程を含み、前記酸化膜除去工程が該
第１の化合物半導体層を構成する元素であって該第１の
化合物半導体層から離脱する離脱温度の低い元素に対し
て分圧を与えながら、水素プラズマ中でＡｓ分子線を照
射することによって酸素を除去することを特徴とする。
【０００５】更にそれらを用いた半導体の成長方法とし
て、主に酸素以外の汚染物を除去する第１の工程と、水
素プラズマ中でＡｓ分子線を照射することによって酸素
を除去する第２の工程と、成長を行う工程を有し、前記
各工程間を真空に保つ事を特徴とする成長方法、を提供
し、更にそれに用いる成長装置を提供する。
て、主に酸素以外の汚染物を除去する第１の工程と、水
素プラズマ中でＡｓ分子線を照射することによって酸素
を除去する第２の工程と、成長を行う工程を有し、前記
各工程間を真空に保つ事を特徴とする成長方法、を提供
し、更にそれに用いる成長装置を提供する。
【０００６】
【実施例】以下に本発明の詳細を具体例を上げながら説
明する。
明する。
【０００７】（実施例１）本実施例は以下の工程からな
る。結晶成長１→ウエハ取り出し→微細加工（メサ形成
やグレーティング形成等）→主に酸素以外の表面不純物
除去→真空転送→酸化膜除去→真空転送→結晶回復→
（必要があれば酸素以外の表面不純物除去へもどる）→
真空転送→結晶成長２（再成長）。
る。結晶成長１→ウエハ取り出し→微細加工（メサ形成
やグレーティング形成等）→主に酸素以外の表面不純物
除去→真空転送→酸化膜除去→真空転送→結晶回復→
（必要があれば酸素以外の表面不純物除去へもどる）→
真空転送→結晶成長２（再成長）。
【０００８】図１は本発明を実現する装置の模式図であ
る。３１はロードロック室、３２はカーボンを主体とす
る不純物を除去する第１エッチング室、３３は酸化膜を
除去する第２エッチング室、３４は再成長を行う成長
室、３５は各工程間をつなぐ真空トンネルである。
る。３１はロードロック室、３２はカーボンを主体とす
る不純物を除去する第１エッチング室、３３は酸化膜を
除去する第２エッチング室、３４は再成長を行う成長
室、３５は各工程間をつなぐ真空トンネルである。
【０００９】第１エッチング室２２で主に酸素以外のカ
ーボンを中心とする汚染物を除去する。この時、酸素プ
ラズマを使用すると効率よく汚染物を除去することがで
きる。しかしながら酸素プラズマを使用すると、酸素に
関してはプロセス以前よりも取り込み量が増える。
ーボンを中心とする汚染物を除去する。この時、酸素プ
ラズマを使用すると効率よく汚染物を除去することがで
きる。しかしながら酸素プラズマを使用すると、酸素に
関してはプロセス以前よりも取り込み量が増える。
【００１０】第２エッチング室に真空トンネルを介して
転送されることで新たな汚染源にさらされることなく酸
化膜除去工程を行なうことができる。この酸化膜除去工
程が本発明のもっとも特徴的な工程である。通常の水素
プラズマだけではなくＡｓビームをウエハへ照射するこ
とで酸化膜の除去効果は増大する。かつ、低温化におい
てもその効果は大きいので、除去工程を低温で行うこと
ができる為、Ｐの脱離温度（〜３５０℃）以下で酸化膜
が除去でき、結晶へのダメージは極めて小さい。図２
は、酸化膜のエッチレートと基板温度の関係を水素プラ
ズマだけの場合、Ａｓビーム照射だけの場合、その両方
を用いた場合について模式的に示したものである。Ａｓ
分子線のみあるはＥＣＲ励起の水素プラズマエッチング
にくらべ、両方を組み合わせることで、両者の和のエッ
チレート以上の酸化膜除去能力があるとともに結晶に対
し極めて低損傷な処理であることがわかった。そのメカ
ニズムはあきらかではないが、ＥＣＲで誘起されるＨ*
＋Ｈ+ が、Ａｓによる酸素脱離を加速するためと想定さ
れる。
転送されることで新たな汚染源にさらされることなく酸
化膜除去工程を行なうことができる。この酸化膜除去工
程が本発明のもっとも特徴的な工程である。通常の水素
プラズマだけではなくＡｓビームをウエハへ照射するこ
とで酸化膜の除去効果は増大する。かつ、低温化におい
てもその効果は大きいので、除去工程を低温で行うこと
ができる為、Ｐの脱離温度（〜３５０℃）以下で酸化膜
が除去でき、結晶へのダメージは極めて小さい。図２
は、酸化膜のエッチレートと基板温度の関係を水素プラ
ズマだけの場合、Ａｓビーム照射だけの場合、その両方
を用いた場合について模式的に示したものである。Ａｓ
分子線のみあるはＥＣＲ励起の水素プラズマエッチング
にくらべ、両方を組み合わせることで、両者の和のエッ
チレート以上の酸化膜除去能力があるとともに結晶に対
し極めて低損傷な処理であることがわかった。そのメカ
ニズムはあきらかではないが、ＥＣＲで誘起されるＨ*
＋Ｈ+ が、Ａｓによる酸素脱離を加速するためと想定さ
れる。
【００１１】このように、本願発明の酸素除去は低温で
行うことが可能であり、かつ半導体に与えるダメージも
少ないわけだが、更に第３の工程において、脱離した元
素を分子線を照射しながら熱履歴をかけることで補い、
完全に結晶回復をはかることができる。
行うことが可能であり、かつ半導体に与えるダメージも
少ないわけだが、更に第３の工程において、脱離した元
素を分子線を照射しながら熱履歴をかけることで補い、
完全に結晶回復をはかることができる。
【００１２】第４の工程で再成長を行なう。
【００１３】更に具体的に、デバイスに応用した場合に
関して説明する。
関して説明する。
【００１４】図３は３元ないし４元の光ガイド層にグレ
ーティングもつ集積型光デバイスの例である。
ーティングもつ集積型光デバイスの例である。
【００１５】まず、ｎ型ＩｎＰ基板１０上に任意の結晶
成長法でｎ型ＩｎＰ第１クラッド層１１、アンドープＧ
ａＩｎＡｓＰ第１コア層１２、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ第２
クラッド層１３を成長したあと、グレーティング２０を
形成する。この時、通常のフォトリソグラフィ技術でグ
レーティングパターンを形成した後、塩素系のドライエ
ッチングを用い深さ１００ｎｍのグレーティングを形成
した。この結果、レジスト除去後も炭素が表面に残留し
ている。
成長法でｎ型ＩｎＰ第１クラッド層１１、アンドープＧ
ａＩｎＡｓＰ第１コア層１２、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ第２
クラッド層１３を成長したあと、グレーティング２０を
形成する。この時、通常のフォトリソグラフィ技術でグ
レーティングパターンを形成した後、塩素系のドライエ
ッチングを用い深さ１００ｎｍのグレーティングを形成
した。この結果、レジスト除去後も炭素が表面に残留し
ている。
【００１６】この後、前述の汚染物除去方法を適用す
る。図１において、まず、ウエハをロードロック室３１
に装填し、高真空排気したあと、真空トンネル３５を介
して第１エッチング室３２に転送し、高純度酸素をもち
いてＥＣＲエッチングする。エッチング条件は、ガス圧
３．０Ｅ−３ Ｔｏｒｒ、ＥＣＲパワー１００Ｗ、エッ
チング時間１０分を用いた。この条件では、微細加工し
たパターンに影響を与えることなく、炭素を主成分とし
た汚染源を除去できる。その半面、酸素が酸化膜として
表面を覆うようになる。
る。図１において、まず、ウエハをロードロック室３１
に装填し、高真空排気したあと、真空トンネル３５を介
して第１エッチング室３２に転送し、高純度酸素をもち
いてＥＣＲエッチングする。エッチング条件は、ガス圧
３．０Ｅ−３ Ｔｏｒｒ、ＥＣＲパワー１００Ｗ、エッ
チング時間１０分を用いた。この条件では、微細加工し
たパターンに影響を与えることなく、炭素を主成分とし
た汚染源を除去できる。その半面、酸素が酸化膜として
表面を覆うようになる。
【００１７】次に、真空トンネル３５を介して、第２エ
ッチング室３３に真空転送し、高純度水素をＥＣＲ励起
するとともに、ガスセルを用いてＡｓ分子線を加熱した
ウエハに照射しつつ、酸化膜を除去する。この時の条件
は、ガス圧５Ｅ−４ Ｔｏｒｒ、ＥＣＲパワー１００
Ｗ、基板温度３００℃、アルシン流量２ＳＣＣＭ， ク
ラッキング温度９００℃、処理時間３０分である。
ッチング室３３に真空転送し、高純度水素をＥＣＲ励起
するとともに、ガスセルを用いてＡｓ分子線を加熱した
ウエハに照射しつつ、酸化膜を除去する。この時の条件
は、ガス圧５Ｅ−４ Ｔｏｒｒ、ＥＣＲパワー１００
Ｗ、基板温度３００℃、アルシン流量２ＳＣＣＭ， ク
ラッキング温度９００℃、処理時間３０分である。
【００１８】ここで基板温度は３００℃であり、Ｐの離
脱温度より低い為、Ｐはあまり離脱しないが、離脱する
ものもあるので、次に、真空トンネル３５を介して、成
長室３４にウエハを真空転送し、Ｐ分子線を当てなが
ら、熱処理を行なう。用いた条件は、フォスフィン流量
３ＳＣＣＭ、クラッキング温度９００℃、基板温度５３
０℃、アニール時間１時間である。アニールの終了はＲ
ＨＥＥＤでその場でモニタすることができる。
脱温度より低い為、Ｐはあまり離脱しないが、離脱する
ものもあるので、次に、真空トンネル３５を介して、成
長室３４にウエハを真空転送し、Ｐ分子線を当てなが
ら、熱処理を行なう。用いた条件は、フォスフィン流量
３ＳＣＣＭ、クラッキング温度９００℃、基板温度５３
０℃、アニール時間１時間である。アニールの終了はＲ
ＨＥＥＤでその場でモニタすることができる。
【００１９】表面状態が不十分な場合、前記工程を繰り
返すことで効果を上げることができる。
返すことで効果を上げることができる。
【００２０】表面清浄化を確認できたら、ｐ型ＧａＩｎ
ＡｓＰ第３クラッド層１４、ＧａＩｎＡｓＰ第２コア層
１５、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ第４クラッド層１６およびｐ
型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１７の再成長を行う。
ＡｓＰ第３クラッド層１４、ＧａＩｎＡｓＰ第２コア層
１５、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ第４クラッド層１６およびｐ
型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１７の再成長を行う。
【００２１】本願発明の酸素除去方法、及び汚染物除去
方法を用いることによって、半導体層の表面状態は改善
され、再成長が容易になると同時に、再成長した半導体
層の層質も改善される。
方法を用いることによって、半導体層の表面状態は改善
され、再成長が容易になると同時に、再成長した半導体
層の層質も改善される。
【００２２】また本実施例においては、酸素除去工程に
おいて基板温度を３００℃としたが、除去効率を上げる
為更に高い温度、例えば４００℃などにしても良い。そ
の場合にはＰが脱離しやすくなるので酸素を除去する際
に同時にＰに対して分圧を与える。分圧の与え方として
は、雰囲気中に供給しても良いし、分子線を照射しても
良い。ただしこの時の基板温度は構成元素のうちＰに次
いで離脱温度の低いＡｓの離脱温度を越えない様にする
のが望ましい。２つの元素に対して分圧を与えるのは、
半導体表面の空きサイトにどちらの元素が結合するか分
からない為、制御するのが困難だからである。
おいて基板温度を３００℃としたが、除去効率を上げる
為更に高い温度、例えば４００℃などにしても良い。そ
の場合にはＰが脱離しやすくなるので酸素を除去する際
に同時にＰに対して分圧を与える。分圧の与え方として
は、雰囲気中に供給しても良いし、分子線を照射しても
良い。ただしこの時の基板温度は構成元素のうちＰに次
いで離脱温度の低いＡｓの離脱温度を越えない様にする
のが望ましい。２つの元素に対して分圧を与えるのは、
半導体表面の空きサイトにどちらの元素が結合するか分
からない為、制御するのが困難だからである。
【００２３】（実施例２）第１の実施例の材料系をＧａ
ＩｎＡｓＰからＡｌＧａＡｓへ変更した場合について説
明する。図３において、基板１０はｎ型ＧａＡｓ基板、
クラッド層１１，１３，１４，１６はすべてＡｌＧａＡ
ｓとなっているものとして説明する。この場合、蒸気圧
が高いＰを含まないため、表面再構成は比較的安定して
いる。その半面、Ａｌを含むために不純物除去はＧａＩ
ｎＡｓＰ系にくらべ困難である。第２クラッド層１３に
グレーティングを形成したあとの汚染物除去工程に本発
明を適用した。
ＩｎＡｓＰからＡｌＧａＡｓへ変更した場合について説
明する。図３において、基板１０はｎ型ＧａＡｓ基板、
クラッド層１１，１３，１４，１６はすべてＡｌＧａＡ
ｓとなっているものとして説明する。この場合、蒸気圧
が高いＰを含まないため、表面再構成は比較的安定して
いる。その半面、Ａｌを含むために不純物除去はＧａＩ
ｎＡｓＰ系にくらべ困難である。第２クラッド層１３に
グレーティングを形成したあとの汚染物除去工程に本発
明を適用した。
【００２４】まず、主に酸素以外のカーボンを主成分と
する不純物除去工程には、物理的エッチングモードを高
めるために、酸素とアルゴンの混合ガス（分圧比９：
１）を用いた。エッチング条件は、ガス圧３．０Ｅ−３
Ｔｏｒｒ、ＥＣＲパワー１００Ｗ、エッチング時間１
０分を用いた。この条件は、実施例１に比べ強いが、結
晶に対して微細加工したＡｌＧａＡｓの結晶性を損なう
ほどではない。次に、酸化膜除去工程では、処理条件を
以下のように設定した。水素ガス圧５Ｅ−４ Ｔｏｒ
ｒ、ＥＣＲパワー１００Ｗ、基板温度５２０℃、アルシ
ン流量２ＳＣＣＭ，クラッキング温度９００℃、処理時
間３０分。基板温度を５２０℃に高めているのは、酸化
膜離脱を促進するためである。実施例１と異なり、離脱
温度の低いＰを含まないため、温度を高く設定できた。
その後結晶回復工程で、Ａｓ分子線を当てながら、温度
を５６０℃で約２時間保つことで結晶回復が実現でき
る。その後ＡｌＧａＡｓの再成長をＭＢＥないしはＣＢ
Ｅで実行する。
する不純物除去工程には、物理的エッチングモードを高
めるために、酸素とアルゴンの混合ガス（分圧比９：
１）を用いた。エッチング条件は、ガス圧３．０Ｅ−３
Ｔｏｒｒ、ＥＣＲパワー１００Ｗ、エッチング時間１
０分を用いた。この条件は、実施例１に比べ強いが、結
晶に対して微細加工したＡｌＧａＡｓの結晶性を損なう
ほどではない。次に、酸化膜除去工程では、処理条件を
以下のように設定した。水素ガス圧５Ｅ−４ Ｔｏｒ
ｒ、ＥＣＲパワー１００Ｗ、基板温度５２０℃、アルシ
ン流量２ＳＣＣＭ，クラッキング温度９００℃、処理時
間３０分。基板温度を５２０℃に高めているのは、酸化
膜離脱を促進するためである。実施例１と異なり、離脱
温度の低いＰを含まないため、温度を高く設定できた。
その後結晶回復工程で、Ａｓ分子線を当てながら、温度
を５６０℃で約２時間保つことで結晶回復が実現でき
る。その後ＡｌＧａＡｓの再成長をＭＢＥないしはＣＢ
Ｅで実行する。
【００２５】半導体がＡｌを含む場合は汚染物を除去す
るのが特に困難であるが、本願発明の酸素除去方法、汚
染物除去方法を用いることにより効率よく除去すること
が可能になる。
るのが特に困難であるが、本願発明の酸素除去方法、汚
染物除去方法を用いることにより効率よく除去すること
が可能になる。
【００２６】（実施例３）ＡｌＧａＩｎＡｓＰ／ＡｌＧ
ａＡｓ 図３において第２クラッド層が、Ａｌ、ＡｓおよびＰを
同時に含む、たとえばＡｌＧａＩｎＡｓＰあるいはＡｌ
ＧａＡｓＰなどの場合について説明する。
ａＡｓ 図３において第２クラッド層が、Ａｌ、ＡｓおよびＰを
同時に含む、たとえばＡｌＧａＩｎＡｓＰあるいはＡｌ
ＧａＡｓＰなどの場合について説明する。
【００２７】カーボンを主体とする汚染物の除去工程で
は実施例２の条件を適用する事によってエッチングモー
ドを高める。一方酸化膜除去工程では離脱温度の低いＰ
を含んでいる事から、実施例１の条件を適用する。結晶
回復工程では実施例１の条件を適用すればよい。
は実施例２の条件を適用する事によってエッチングモー
ドを高める。一方酸化膜除去工程では離脱温度の低いＰ
を含んでいる事から、実施例１の条件を適用する。結晶
回復工程では実施例１の条件を適用すればよい。
【００２８】
【発明の効果】本発明によって、効率よい汚染物の除
去、酸素の除去を低温で行うことが可能となる。また微
細加工を施したものであっても微細加工を崩すことなく
汚染物を除去する事が可能となる。またＧａＩｎＡｓＰ
のように蒸気圧の高い、すなわち脱離しやすいＡｓやＰ
のような元素を複数含んでいる場合でも表面構成を壊す
ことなく汚染物を除去する事が可能となる。またＡｌＧ
ａＡｓのように強固な酸化膜を構成している場合でも強
力に除去できる様になる。脱離しやすい元素を複数含
み、同時に強固な酸化膜ができる原因になるＡｌの様な
元素を含んでいる場合でも汚染物を除去する事が可能と
なる。上記の様に汚染物を効率よく除去できる為、その
上に成長する事が容易になり、成長したものの層質もよ
くなる。
去、酸素の除去を低温で行うことが可能となる。また微
細加工を施したものであっても微細加工を崩すことなく
汚染物を除去する事が可能となる。またＧａＩｎＡｓＰ
のように蒸気圧の高い、すなわち脱離しやすいＡｓやＰ
のような元素を複数含んでいる場合でも表面構成を壊す
ことなく汚染物を除去する事が可能となる。またＡｌＧ
ａＡｓのように強固な酸化膜を構成している場合でも強
力に除去できる様になる。脱離しやすい元素を複数含
み、同時に強固な酸化膜ができる原因になるＡｌの様な
元素を含んでいる場合でも汚染物を除去する事が可能と
なる。上記の様に汚染物を効率よく除去できる為、その
上に成長する事が容易になり、成長したものの層質もよ
くなる。
【図１】本発明の酸素除去方法、及び汚染物除去方法を
行う装置構成例を示す図。
行う装置構成例を示す図。
【図２】本発明の酸素除去方法の効果を示すグラフ。
【図３】本発明を適用した実施例の光デバイスの模式
図。
図。
３１ ロードロック室
３２ 主に酸素以外の汚染物を除去するエッチング室
３３ 酸化膜を除去するエッチング室
３４ 成長室
３５ 真空トンネル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/304
H01L 21/302
H01L 21/324
H01L 21/265
Claims (16)
- 【請求項１】 化合物半導体における酸素除去方法であ
って、該化合物半導体を構成する元素であって該化合物
半導体から離脱する離脱温度の低い元素であるＰに対し
て分圧を与えながら、水素プラズマ中でＡｓ分子線を照
射することによって酸素を除去することを特徴とする酸
素除去方法。 - 【請求項２】 前記化合物半導体がＩＩＩ−Ｖ族混晶の
化合物半導体である請求項１記載の酸素除去方法。 - 【請求項３】 水素プラズマをＥＣＲ励起に依って供給
することを特徴とする請求項１乃至２記載の酸素除去方
法。 - 【請求項４】 前記Ａｓ分子線をＡｓの水素化物をクラ
ッキングすることに依って得る請求項１乃至３記載の酸
素除去方法。 - 【請求項５】 前記分圧を与えるとは、雰囲気中に分圧
を与える元素を供給するものであることを特徴とする請
求項１記載の酸素除去方法。 - 【請求項６】 前記分圧を与えるとは、分圧を与える元
素の分子線を照射するものであることを特徴とする請求
項１記載の酸素除去方法。 - 【請求項７】 化合物半導体における汚染物除去方法で
あって、主に酸素以外の汚染物を除去する第１の工程
と、該化合物半導体を構成する元素であって該化合物半
導体から離脱する離脱温度の低い元素であるＰに対して
分圧を与えながら、水素プラズマ中でＡｓ分子線を照射
することによって酸素を除去する第２の工程を含むこと
を特徴とする汚染物除去方法。 - 【請求項８】 請求項７記載の汚染物除去方法におい
て、前記第１の工程と第２の工程を複数回繰り返すこと
を特徴とする汚染物除去方法。 - 【請求項９】 前記第１の工程が、酸素、あるいは酸素
とアルゴンの混合ガスを用いたドライエッチングである
ことを特徴とする請求項７及び８記載の汚染物除去方
法。 - 【請求項１０】 前記第１の工程と第２の工程の間を真
空に保つ事を特徴とする請求項７乃至８記載の汚染物除
去方法。 - 【請求項１１】 化合物半導体を成長させる成長方法で
あって、主に酸素以外の汚染物を除去する第１の工程
と、該化合物半導体を構成する元素であって該化合物半
導体から離脱する離脱温度の低い元素であるＰに対して
分圧を与えながら、水素プラズマ中でＡｓ分子線を照射
することによって酸素を除去する第２の工程と、成長を
行う工程を有し、前記各工程間を真空に保つ事を特徴と
する成長方法。 - 【請求項１２】 前記第２の工程の後に、離脱した元素
の分子線を照射しながら熱履歴をかけることによって結
晶回復を行う第３の工程を更に有することを特徴とする
請求項１１記載の成長方法。 - 【請求項１３】 請求項１１もしくは１２記載の成長方
法に用いる成長装置。 - 【請求項１４】 第１の化合物半導体層表面の酸化膜を
除去する酸化膜除去工程、及び該酸化膜除去工程後、第
２の化合物半導体層を形成する工程を含み、前記酸化膜
除去工程が該第１の化合物半導体層を構成する元素であ
って該第１の化合物半導体層から離脱する離脱温度の低
い元素であるＰに対して分圧を与えながら、水素プラズ
マ中でＡｓ分子線を照射することによって酸素を除去す
ることを特徴とする化合物半導体部材の製造方法。 - 【請求項１５】 前記第１の化合物半導体層が、ＧａＩ
ｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ、あるいはＡｌＧａＡｓ
Ｐである請求項１４記載の化合物半導体部材の製造方
法。 - 【請求項１６】 請求項１４乃至１５に記載の化合物半
導体部材の製造方法により形成された集積型光デバイ
ス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14460494A JP3495786B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 酸素除去方法、及び汚染物除去方法、及びそれらを用いた化合物半導体デバイスの成長方法、及びそれに用いる成長装置 |
| EP95109914A EP0692818A3 (en) | 1994-06-27 | 1995-06-26 | Process for removing contaminants and oxygen in the manufacture of semiconductor devices, process for producing a compound semiconductor device and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14460494A JP3495786B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 酸素除去方法、及び汚染物除去方法、及びそれらを用いた化合物半導体デバイスの成長方法、及びそれに用いる成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0817773A JPH0817773A (ja) | 1996-01-19 |
| JP3495786B2 true JP3495786B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=15365899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14460494A Expired - Fee Related JP3495786B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 酸素除去方法、及び汚染物除去方法、及びそれらを用いた化合物半導体デバイスの成長方法、及びそれに用いる成長装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0692818A3 (ja) |
| JP (1) | JP3495786B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000124138A (ja) | 1998-10-14 | 2000-04-28 | Dowa Mining Co Ltd | 表面処理方法および半導体装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2616139B2 (ja) * | 1990-05-22 | 1997-06-04 | 日本電気株式会社 | 半導体結晶表面クリーニング方法 |
-
1994
- 1994-06-27 JP JP14460494A patent/JP3495786B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-06-26 EP EP95109914A patent/EP0692818A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0817773A (ja) | 1996-01-19 |
| EP0692818A2 (en) | 1996-01-17 |
| EP0692818A3 (en) | 1996-10-23 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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