JPH01175727A - ３−ｖ族化合物半導体の選択埋め込み成長方法 - Google Patents

３−ｖ族化合物半導体の選択埋め込み成長方法

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JPH01175727A
JPH01175727A JP62336030A JP33603087A JPH01175727A JP H01175727 A JPH01175727 A JP H01175727A JP 62336030 A JP62336030 A JP 62336030A JP 33603087 A JP33603087 A JP 33603087A JP H01175727 A JPH01175727 A JP H01175727A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＩＩＩ　＋　Ｖ族化合物半導体の有機金属気
相成長方法に関し、詳しくは集積回路などに用いられる
素子間分離などのための選択的な埋め込み成長に関する
。
（従来の技術） 以下、選択的な埋め込み成長について、半導体レーザの
電流阻止層を形成する場合を例にとって説明する。同一
基板上に複数の半導体素子を集積した半導体集積素子は
個々の素子を組合わせて用いる場合に比べて素子の制御
が容易であることに加えて、新しい機能を引出せる可能
性がある。特に、半導体レーザは一般に温度によって光
出力が大きく変動するため、実用上は光出力の一部を光
検出器でモニタして、このモニタ出力が常に一定となる
ように負帰還をかけ、レーザの注入電流を制御する必要
がある。従って、半導体レーザを使用する場合はモニタ
用光検出器はほぼ不可欠であり、従来、レーザと光検出
器とを同一半導体基板上に集積した素子が幾つか提案さ
れてきた。
一方、半絶縁性化合物半導体（以後、高抵抗半導体と呼
ぶ）は半導体レーザの電流阻止層として、またこれら集
積素子の電気的分離層として有望と考えられている。こ
のような集積素子を形成するには半導体レーザの電流阻
止部に相当する部分および素子間分離部に相当する部分
に溝を形成しておき、その部分に高抵抗半導体をＳｉＯ
□をマスクとして選択的に埋め込み成長する方法が有望
と考えられる。
高抵抗半導体、例えば、ＦｅドープＩｎＰをエピタキシ
ャル成長する方法はさまざまあるが、有機金属気相成長
法（ＭＯＣＶＤ法）が最も多く報告されている。ＭＯＣ
ＶＤ法によるＦｅドープＩｎＰの選択埋め込み成長では
、半導体レーザの電流阻止層を形成する手段に用いられ
ており、集積素子の応用は未だ報告がない。このＭＯＣ
ＶＤを用いた選択埋め込み成長の報告はエレクトロニク
ス・レターズ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ
）　１９８６年、２２巻、９４７頁から９４９頁に詳し
く報告されている。
従来のＭＯＣＶＤ法によるＦｅドープＩｎＰの選択埋め
込み工程を説明する。基板には５１０２のパターンマス
クが形成されており、この５ｉ０２の窓部はエツチング
によって溝が形成されている。この基板をＭＯＣＶＤ装
置の成長領域に設置し、基板が成長温度（５７０°Ｃ）
に達した際、Ｉｎの有機化合物（Ｉｎ（ＣＨ３）ｓ）、
−・−＼ Ｆｅの有機化合物（Ｆｅ（ＣＨｓ）２）、ＰＨ，をキャ
リアがスとともに基板に供給し、溝への成長が行なわれ
る。
この工程は埋め込み成長特有のものではなく、通常のＭ
ＯＣＶＤ法による成長となんら変るところはない。
（発明が解決しようとする問題点） 従来のＭＯＣＶＤ法を用いた選択埋め込み成長の問題点
を以下に示す。先ず、溝とＳｉＯ２マスク部との成長の
選択比が低く、ＳｉＯ２マスク上へも多結晶が成長して
しまうことである。次に、埋め込み成長部の平坦性に乏
しくプレーナ集積素子の製作法としては不向きであった
。また、溝の幅、溝の形状および溝のストライプ方位に
より埋め込み成長部の成長速度が異なり、基板全体を平
坦にすることが困難であった。
本発明の目的は高抵抗半導体で素子分離された半導体集
積素子を容易に形成し、かつ表面が平坦になる製造方法
を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明の構成は半導体基板上に設けられた溝部分に有機
金属気相成長方法によってＩＩＩ　＋　Ｖ族化合物半導
体を選択的に成長させるＩＬＶ族化合物半導体の選択埋
め込み成長方法において、基板上流に該半導体の成長雰
囲気とハライドガスからなる雰囲気を混合した雰囲気を
形成して成長する工程を少なくとも備えていることを特
徴とする。
（作用） 本発明の詳細な説明するために次の実験を行なった。縦
型反応管ＭＯＣＶＤ装置を用いて実験を行なった。実験
ではＩｎＰ基板上にマスクとなるＳｉＯ□を形成し、１
０ｐｍ、　２０１１ｍ、　５０ｐｍ幅のストライブ状の
窓を［１１０］および［１１０１方向に形成した。その
後、０．１％ブロムメタノール溶液を用いて溝を形成し
た。この基板を用いてハライドガス無添加の従来の成長
法とハライドガス添加の本発明の成長法で埋め込みの比
較実験を行なった。その結果、従来の成長法では溝部全
体を平坦にできないが、本発明の方法では平坦にできた
。第３図は従来法と本発明とで成長膜厚と成長時間の関
係を示したものであり、横軸は成長時間、縦軸は成長層
の膜厚である。本発明による方法では埋め込み層が基板
表面と同一面となったところで成長速度が著しく低下し
ているのに対し、従来法ではそのような現象はみられな
かった。従来法では溝幅が違うとそれに応じて成長速度
が違う。このために、幅や深さの異なる溝が同一基板上
にあると同一の成長時間ではそれぞれの溝を平坦化する
ことができなかった。それに対し、本発明の方法では成
長時間を充分長くすることによって、それらの溝を平坦
に埋め込むことができる。
本発明では半導体成長雰囲気とハライドガスからなる雰
囲気を反応室内に独立に輸送し基板上流で混合させてい
る。これは半導体成長用原料ガスとハライドガスとの反
応を極力抑制し、ハライドガスを基板に直接輸送するた
めである。もし半導体成長用原料ガスとハライドガスの
反応によって新たな反応生成ガスが発生した場合には本
発明の効果は低下する。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例を説明するために用いたＭＯ
ＣＶＤ装置の概略図である。製作した半導体レーザ・光
検出器集積素子の構造を第２図に示した。
まず、通常の結晶成長法（本実施例では液相成長法）に
よりダブルへテロ構造結晶（ＤＨ結晶）を得た。
このＤＨ結晶は周期２４０ｎｍの回折格子が形成された
ｎ−ＩｎＰ基板２０１上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層（λ、＝１．３ｐｍ）　２０２　、ＩｎＧａＡｓＰ
活性層（λ、＝１．５５ｐｍ）２０３、ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層２０４、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層（λ、＝
ｉ、２μｍ）　２０５が積層された構造である。次に、
ＳｉＯ□膜２０６に同図の様なパターンを形成し、この
膜をエツチングマスクとしてレーザの電流阻止部２０７
と結合部２０８のキャップ層、クラッド層及び活性層を
除去した。結合部２０８の幅は２０ｐｍ、電流阻止部２
０７の幅はＩＱｐｍとした。次に、このＤＨ結晶をＭＯ
ＣＶＤ装置のカーボンサセプタ１１６上に設置し、高周
波誘導コイル１１４によって昇温しな。昇温中はＤＨ結
晶の熱劣化防止のため、Ｐ馬を反応管１１５に供給した
。
基板が成長温度６００°Ｃに達した後、ガス導入口１１
１からＨ２キャリアとともにＩｎ（ＣＨ３）３をｉｃｅ
／ｍｉｎとＦｅ（Ｃ２Ｈ５）２を５　Ｘ　１０’ｃｃ／
ｍｉ≦）ガス導入口１１２からＨ２キャリアとともにＰ
Ｈ３を１８０ｃｃ／ｍｉｎ、ガス導入口１１３からＨ２
キャリアとともにＨＣＩを０．０５ｃｃ／ｍｉｎそれぞ
れ供給し、ＦｅドープＩｎＰの選択成長を行なった。
この時、反応管圧力は７６Ｔｏｒｒ、全Ｈ２流量は８１
／ｍｉｎであった。
埋め込み成長されたＤＨ結晶の平坦性を精密段差針で測
定した。その結果、電流阻止部は基板表面より０．３ｐ
ｍ、結合部は０．１９νｍしか飛び出ているにすぎない
ことが分かり、容易に平坦埋め込みができた。
上記実施例では、Ｉｎの有機化合物としてＩｎ（ＣＨ３
）３）、Ｆｅのドーパント原料としてＦｅ（Ｃ２Ｈ５）
２をそれぞれ用いたがこれに限定する必要はなく、Ｉｎ
の有機化合物としてはＩｎ（Ｃ２Ｈ５）３や他のアダク
ト有機化合物でもよく、Ｆｅのドーパント原料としては
Ｆｅ（Ｃｏ）ｓやＦｅ（ＣＨ３）２等でも良い。
上記実施例ではハライドガスとしてＨＣＩを用いたが、
このガスに限定されず臭素ガス、三塩化リンガスでも良
い。
上記実施例では、高抵抗半導体を得るための不純物とし
てＦｅを用いたが、この不純物に限定されないのは明ら
かである。
上記実施例では、半導体レーザと光検出器との集積素子
を製作したが、この集積に限定されず、多数の集積素子
でも良い。
上記実施例ではＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系半導体材料を
用いたが、他のＨＩ　＋　Ｖ族化合物例えばＡｌＧａＡ
ｓ／ＧａＡｓ系半導体材料でも良い。
（発明の効果） 本発明の製造方法によれば素子間分離層が高抵抗半導体
で形成された半導体集積素子が得られる。幅や深さの異
なる埋め込み溝が存在しても、従来法に比べ充分平坦に
埋め込める。各素子間は高抵抗層で分離されるので、そ
の間の抵抗は極めて大きく、かつ素子を独立に制御でき
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、ＭＯＣＶＤ装置の概略図であり、第２図は一
実施例を説明するのに用いた半導体集積素子の構造図で
あり、第３図は埋め込み層の成長時間と成長膜厚の関係
図である。 １１１．１１２．１１３・・・ガス導入管、１１４・・
・高周波誘導コイル、１１５・・・反応管、１１６・・
・カーボンサセプタ、２０１・・・基板、２０２・・・
光ガイド層、２０３・・・活性層、２０４・・・クラッ
ド層、２０５・・・キャップ層、２０６・・・５ｉ０２
．２０７−９・電流阻止部、２０８・・・結合部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　半導体基板上に設けられた溝部分に有機金属気相成長
    方法によってIII−Ｖ族化合物半導体を選択的に成長さ
    せる選択埋め込み成長方法において、基板上流に該半導
    体の成長雰囲気とハライドガスからなる雰囲気を混合し
    た雰囲気を形成して成長する工程を少なくとも備えてい
    ることを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体の選択埋め
    込み成長方法。
JP62336030A 1987-12-29 1987-12-29 ３−ｖ族化合物半導体の選択埋め込み成長方法 Pending JPH01175727A (ja)

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