JPH0287646A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH0287646A
JPH0287646A JP63240202A JP24020288A JPH0287646A JP H0287646 A JPH0287646 A JP H0287646A JP 63240202 A JP63240202 A JP 63240202A JP 24020288 A JP24020288 A JP 24020288A JP H0287646 A JPH0287646 A JP H0287646A
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JP
Japan
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layer
compound semiconductor
semiconductor layer
substrate
recess
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Application number
JP63240202A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Ishikawa
英明 石川
Eizo Miyauchi
宮内 榮三
Toshio Fujii
俊夫 藤井
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To simplify isolation of an element and a passivation manufacturing process on the side of the element and to reduce damage of the element caused by a manufacturing process by a method wherein a recessed part in a semiinsulating compound semiconductor substrate is filled with a compound semiconductor layer of a laminated structure and this constitutes the element. CONSTITUTION:A protective film 14 having a window 14a is formed on a semiinsulating compound semiconductor substrate 11; by an etching operation using the protective film 14 as a mask, a recessed part 15 whose bottom 15a is as wide as or wider than the window 14a is formed in the substrate 11. A compound semiconductor layer 13 of a laminated structure is grown in the recessed part 15 by molecular beam epitaxy using an organic metal gas as a molecular beam in a state that the substrate 11 is provided with the protective film 14.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 基板に半絶縁性化合物半導体を用いた化合物半導体装置
及びその製造方法に関し、 素子のアイソレーションや素子側面のパッシベーション
を要する場合の製造工程を簡素化し、且つ製造工程に伴
う素子のダメージを低減させることを目的とし、 半導体装置では、半絶縁性化合物半導体基板に凹部を有
し、該凹部が積層構造の化合物半導体層で埋め込まれて
おり、該化合物半導体層が素子を形成してなるように構
成し、製造方法では、半絶縁性化合物半導体基板上に、
窓を有する保護膜を設け、該保護膜をマスクにしたエツ
チングにより、該基板に、底面が該窓と同等以上の幅広
になる凹部を形成する工程と、該基板に該保護膜を付し
た状態で、分子線に有機金属ガスを用いた分子線エピタ
キシーにより、該凹部の中に積層構造の化合物半導体層
を成長させる工程とを含むように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a compound semiconductor device using a semi-insulating compound semiconductor as a substrate and a method for manufacturing the same, the present invention simplifies the manufacturing process when isolation of the element or passivation of the side surface of the element is required, and In order to reduce damage to elements during the manufacturing process, the semiconductor device has a recess in a semi-insulating compound semiconductor substrate, the recess is filled with a compound semiconductor layer having a stacked structure, and the compound semiconductor layer In the manufacturing method, on a semi-insulating compound semiconductor substrate,
A process of providing a protective film having a window and etching using the protective film as a mask to form a concave portion on the substrate whose bottom surface is as wide as or wider than the window, and a state in which the protective film is attached to the substrate. and a step of growing a layered compound semiconductor layer in the recess by molecular beam epitaxy using an organometallic gas as a molecular beam.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、基板に半絶縁性化合物半導体を用いた化合物
半導体装置及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a compound semiconductor device using a semi-insulating compound semiconductor as a substrate and a method for manufacturing the same.

半導体装置では、トランジスタ特性の向上や光素子とい
った機能の拡大のため化合物半導体が用いられるように
なってきた。
In semiconductor devices, compound semiconductors have come to be used to improve transistor characteristics and expand functions such as optical devices.

その場合、製造工程を簡素化させ、また製造工程に伴う
素子のダメージを低減させることが望まれる。
In that case, it is desirable to simplify the manufacturing process and reduce damage to the element caused by the manufacturing process.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第8図(al〜(elは、基板に半絶縁性化合物半導体
を用いた化合物半導体装置の従来の製造方法の工程順側
断面図である。
FIG. 8 (al to (el) are side sectional views in the order of steps of a conventional manufacturing method of a compound semiconductor device using a semi-insulating compound semiconductor for the substrate.

同図は半絶縁性化合物半導体基板1に複数の化合物半導
体素子2を配置する場合を示し、素子2は、積層構造の
化合物半導体で形成されるもので、HE M T (H
4gh Electron l’1obility T
ransistor)HB T (Heterojun
ction Bipolar Transistor)
、 HET(Hotelectron Transis
tor)+ BET(Ballis−tic  Ele
ctron  Transistor)、  RHET
(ResonantTunnelling  Hote
lectron Transistor)、  RB 
T(Resonant Tunnelling Bip
olar Transistor)などのトランジスタ
や、半導体レーザ、ホトダイオードなどの光素子である
The figure shows a case where a plurality of compound semiconductor elements 2 are arranged on a semi-insulating compound semiconductor substrate 1. The elements 2 are formed of compound semiconductors with a stacked structure, and HE M T (H
4gh Electron l'1ability T
transistor) HB T (Heterojun
Bipolar Transistor)
, HET (Hotelectron Transis)
tor) + BET (Ballis-tic Ele
ctron Transistor), RHET
(Resonant Tunneling Hote
(electron transistor), RB
T (Resonant Tunneling Bip
These include transistors such as olar transistors, and optical elements such as semiconductor lasers and photodiodes.

第8図において、(alを参照して、素子2を形成する
ための多層構造の化合物半導体層3を基板1の上に成長
する。半導体層3は、場合により超格子構造を含み、多
層構造のへテロ界面に急峻性を要することから、その成
長は、分子線エピタキシー (MBE) 、有機金属化
学気相成長(MOCVD)、減圧MOCVD (LP−
MOCVD)によって行う。
In FIG. 8, a compound semiconductor layer 3 having a multilayer structure for forming an element 2 is grown on a substrate 1, with reference to (al). Since the hetero-interface of the
MOCVD).

次いで(b)を参照して、半導体層3上に素子2の形成
予定領域のみを覆う保護膜4を形成する。次いで(C1
を参照して、保護膜4をマスクにしたエツチングにより
、素子2のアイソレーションのための溝5を形成する。
Next, referring to (b), a protective film 4 is formed on the semiconductor layer 3 to cover only the region where the element 2 is to be formed. Then (C1
Referring to FIG. 1, a groove 5 for isolating the element 2 is formed by etching using the protective film 4 as a mask.

次いで(d)を参照して、素子2側面のパッシベーショ
ンのため、溝5内を半絶縁性半導体またはポリイミドな
どの絶縁物で埋めてなるパッシベーション層6を形成す
る。この後は、保護膜4を除去して(elのようになし
、不図示の電極などを形成して所望の半導体装置を完成
させる。
Next, referring to (d), in order to passivate the side surface of the element 2, a passivation layer 6 is formed by filling the groove 5 with an insulating material such as a semi-insulating semiconductor or polyimide. After this, the protective film 4 is removed (as shown in EL), and electrodes (not shown) are formed to complete the desired semiconductor device.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら上述した従来の製造方法は、素子2のアイ
ソレーションやパッシベーションのために工程が複雑と
なり、然も溝5形成のエツチングの際に素子2の側面に
ダメージが入り易い問題がある。
However, the above-described conventional manufacturing method has the problem that the process is complicated due to isolation and passivation of the element 2, and the side surfaces of the element 2 are easily damaged during etching to form the groove 5.

そこで本発明は、基板に半絶縁性化合物半導体を用いた
化合物半導体装置において、素子のアイソレーションや
素子側面のパッシベーションを要する場合の製造工程を
簡素化し、且つ製造工程に伴う素子のダメージを低減さ
せる構造及びその製造方法の提供を目的とする。
Therefore, the present invention simplifies the manufacturing process for compound semiconductor devices that use semi-insulating compound semiconductors as substrates when isolation of the elements or passivation of the sides of the elements is required, and reduces damage to the elements during the manufacturing process. The purpose is to provide a structure and its manufacturing method.

である。It is.

上記目的は、第1図に示されるように、半絶縁性化合物
半導体基板11に凹部15を有し、該凹部15が積層構
造の化合物半導体層13で埋め込まれており、該化合物
半導体層13が素子12を形成してなる本発明の半導体
装置によって解決され、また、第2図に示されるように
、半絶縁性化合物半導体基板11上に、窓14aを有す
る保護膜14を設け、該保護膜14をマスクにしたエツ
チングにより、該基板11に、底面15aが該窓14a
と同等以上の幅広になる凹部15を形成する工程と、該
基板11に該保護膜14を付した状態で、分子線に有機
金属ガスを用いた分子線エピタキシーにより、該凹部1
5の中に積層構造の化合物半導体層13を成長させる工
程とを含む本発明の製造方法によって解決される。
The above object, as shown in FIG. 1, has a recess 15 in a semi-insulating compound semiconductor substrate 11, the recess 15 is filled with a compound semiconductor layer 13 having a laminated structure, and the compound semiconductor layer 13 is This problem is solved by the semiconductor device of the present invention in which the element 12 is formed, and as shown in FIG. 2, a protective film 14 having a window 14a is provided on the semi-insulating compound semiconductor substrate 11. By etching using the window 14 as a mask, the bottom surface 15a of the substrate 11 is etched so that the bottom surface 15a becomes the window 14a.
The recess 15 is formed with a width equal to or wider than that of the recess 15, and with the protective film 14 attached to the substrate 11, the recess 15 is formed by molecular beam epitaxy using an organometallic gas as a molecular beam.
This problem is solved by the manufacturing method of the present invention, which includes a step of growing a compound semiconductor layer 13 having a stacked structure in the semiconductor layer 5.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1図は半導体装置実施例の要部側断面図、第2図(a
l〜(C1は製造方法実施例の工程順側断面図、〔作 
用〕 上記構造によれば、素子12を形成する半導体層13が
凹部15を埋め込んで形成され、基板11の一部が素子
I2のアイソレーション及びバソンベーションとして機
能するので、先に述べたパッジへ〜ジョン層6を形成す
る工程が不要となり製造工程が簡素化される。然も、ア
イソレーションのために半導体層13をエンチングする
必要がないので、素子12の側面にダメージの入ること
がなくなり、素子I2のダメージが低減される。
FIG. 1 is a sectional side view of a main part of an embodiment of a semiconductor device, and FIG.
l ~ (C1 is a process order side sectional view of the manufacturing method example,
According to the above structure, the semiconductor layer 13 forming the element 12 is formed by filling the recess 15, and a part of the substrate 11 functions as isolation and bathonvation for the element I2. ~The process of forming the John layer 6 is not necessary, and the manufacturing process is simplified. However, since there is no need to etch the semiconductor layer 13 for isolation, there is no damage to the side surfaces of the element 12, and damage to the element I2 is reduced.

ここて問題となるのは、凹部15を埋め込む半導体層1
3が望ましい積層構造、即ちそのペテロ界面が急峻で且
つ凹部15の全幅に渡って平坦となり得るかであるが、
上記の製造方法は、この点を解決している。
The problem here is that the semiconductor layer 1 filling the recess 15
3 is a desirable laminated structure, that is, the Peter interface is steep and can be flat over the entire width of the recess 15.
The above manufacturing method solves this problem.

第3図(al〜(C1は、本発明による凹部の中の成長
を説明する側断面図である。
FIG. 3 (al~(C1) is a side sectional view illustrating growth in a recess according to the present invention.

同図において、凹部15は、例えば後述の方法により、
底面15aが保護膜14の窓14aと同等以上の幅広に
形成される。
In the figure, the recess 15 is formed by, for example, the method described below.
The bottom surface 15a is formed to have a width equal to or wider than the window 14a of the protective film 14.

そして、分子線に有機金属ガスを用いた分子線エピタキ
シー(ガスソースMBEと称する)による凹部15の中
の成長は、次の特徴を存している。
Growth in the recess 15 by molecular beam epitaxy (referred to as gas source MBE) using an organometallic gas as a molecular beam has the following characteristics.

即ちfalを参照して、 ■ 分子線MBは直進性を有するため窓14aの影とな
る凹部15の側面15bに入射しない。
That is, referring to fal, (1) Since the molecular beam MB has a straight propagation property, it does not enter the side surface 15b of the recess 15 that is in the shadow of the window 14a.

■ 分子線間として窓14aを通り底面15aに到達し
た分子Mは、エピタキシャル層を形成する際に化学反応
を起こすことから、表面上のマイグレーションが通常の
MBEの場合より遥かに大きく底面15aの全面に拡が
る。
■ Molecules M that have passed through the window 14a and reached the bottom surface 15a between molecular beams undergo a chemical reaction when forming an epitaxial layer, so the migration on the surface is much larger than in the case of normal MBE, and the molecules M reach the entire surface of the bottom surface 15a. It spreads to

■ 上記マイグレーションは、底面15aと側面15b
との境界のキンクサイトにより阻止されて、側面15b
をよじ登ることがない。
■ The above migration is performed on the bottom surface 15a and the side surface 15b.
The side surface 15b is blocked by the kink site at the boundary with
Never climb up.

このことから半導体層13の第1層目となる半導体層1
3aは、(b)に示すように、凹部15の全幅に渡って
平坦に形成される。
From this, the semiconductor layer 1 which is the first layer of the semiconductor layer 13
3a is formed flat over the entire width of the recess 15, as shown in (b).

以下、第2層目(半導体層13b)以降の各半導体層も
同様に平坦に形成される。そしてこの成長における分子
Mの供給形態からして、個々の半導体層間のへテロ界面
は、通常のMBEの場合と同様に急峻になる。
Hereinafter, each semiconductor layer after the second layer (semiconductor layer 13b) is similarly formed flat. Considering the supply form of the molecule M during this growth, the heterointerface between the individual semiconductor layers becomes steep as in the case of normal MBE.

かくして、形成される半導体層13は、所望の多層構造
となる。この多層構造に超格子構造を含め得ることはい
うまでもない。
The semiconductor layer 13 thus formed has a desired multilayer structure. It goes without saying that this multilayer structure can include a superlattice structure.

ちなみに、この成長を、通常のMBE、、MOCVD、
またはLP−MOCVDといった他の成長方法によって
行った場合には、凹部15の中の第1層目の成長が第4
図(al〜(C)に示す13aのようになり、半導体層
13は所望のものとなり得ない。
By the way, this growth can be measured by ordinary MBE, MOCVD,
Alternatively, when the growth is performed using another growth method such as LP-MOCVD, the growth of the first layer in the recess 15 is the growth of the fourth layer.
The semiconductor layer 13 becomes as shown in FIGS. 13A to 13C, and the semiconductor layer 13 cannot be as desired.

即ち第4図において、(a)は通常のMBEの場合であ
り、半導体層13aは底面15aの全域に拡がらない。
That is, in FIG. 4, (a) is the case of normal MBE, in which the semiconductor layer 13a does not spread over the entire bottom surface 15a.

(blはMOCVDの場合であり、反応ガスの非直進性
から半導体層13aは側面15b上にも成長して平坦に
ならず、然も後続の成長に対して窓を狭くする。また(
C)はL P −MOCV Dの場合であり、窓が狭ま
ることはないが、半導体層13aは側面15b上にも成
長して平坦にならない。
(bl is for MOCVD, and due to the non-straight propagation of the reaction gas, the semiconductor layer 13a also grows on the side surface 15b, making it uneven and narrowing the window for subsequent growth.
C) is the case of L P -MOCV D, in which the window is not narrowed, but the semiconductor layer 13a also grows on the side surface 15b and is not flat.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例について第1図、第2図及び第5図
〜第7図を用いて説明する。第1図及び第2図(a)〜
(C)は、先に述べたように、半導体装置実施例の要部
側断面図及び製造方法実施例の工程順側断面図、てあり
、第5図(a) (blは凹部の形成を説明する側断面
図、第6図(a) (b)は実施例の素子が半導体レー
ザである場合の化合物半導体層例の側断面図、第7図(
al (b)は実施例の素子がホトダイオードである場
合の化合物半導体層例の側断面図、である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2, and 5 to 7. Figures 1 and 2 (a) -
As mentioned above, (C) is a side cross-sectional view of the main part of the semiconductor device embodiment and a step-order side cross-sectional view of the manufacturing method embodiment, and FIG. 6(a) and 6(b) are side sectional views for explaining an example of a compound semiconductor layer when the device of the embodiment is a semiconductor laser, and FIG. 7(
al (b) is a side sectional view of an example of a compound semiconductor layer when the element of the example is a photodiode.

第1図において、11は半絶縁性GaAs (SI−G
aAs)または半絶縁性1nP(SI4nP)からなる
半絶縁性化合物半導体基板、15は後述の方法で基板1
1に形成した凹部、13は凹部15の中をエピタキシャ
ル成長で埋めた多層構造の化合物半導体層、である。
In FIG. 1, 11 is semi-insulating GaAs (SI-G
aS) or a semi-insulating compound semiconductor substrate made of semi-insulating 1nP (SI4nP);
The recess formed in 1 and 13 are compound semiconductor layers having a multilayer structure filled in the recess 15 by epitaxial growth.

そして半導体層13は化合物半導体素子12を形成し、
その素子12は、先に素子2で述べたトランジスタや光
素子である。
The semiconductor layer 13 forms a compound semiconductor element 12,
The element 12 is the transistor or optical element mentioned above in connection with the element 2.

この半導体装置の製造は、以下のようにして行つゆ 即ち、先ず第2図(a)を参照して、(001)面の基
板11上に素子12の形成予定領域を窓14aにした保
護膜14を形成する。保護膜14はS i N xまた
はSiOxを用い厚さを1000人程度Atる。また窓
14aは素子12の側面が(110)方向となるように
する。
The manufacturing of this semiconductor device is carried out as follows. First, referring to FIG. form 14. The protective film 14 is made of SiNx or SiOx and has a thickness of about 1,000 At. Further, the window 14a is arranged so that the side surface of the element 12 is in the (110) direction.

次いで第2図(blを参照して、保護膜14をマスクに
した下記のエツチングにより、基板11に底面15aが
窓14aと同等以上の幅広になる凹部15を形成する。
Next, referring to FIG. 2 (bl), by etching using the protective film 14 as a mask, a recess 15 is formed in the substrate 11 so that the bottom surface 15a is as wide as or more than the window 14a.

即ち、基板11がGaAsの場合は、アンモニア系エツ
チング液(例えば、I NH4OH/I Hz Oz/
 5 )(z O)または硫酸系エツチング液(例えば
、4H2S○a / J、 H202/]H20)を用
いたウェットエツチングにより、第5図(a)に示すよ
うに側面15bが傾斜して底面15aが幅広になる凹部
15が得られ、また、例えばC12を用いたt’BE(
Reactiv Ion Beam tEjching
)のドライエツチングにより、第5図(blに示すよう
に側面15bが垂直で底面15aの幅が窓14aにほぼ
同等になる四部15が得られる。
That is, when the substrate 11 is made of GaAs, an ammonia-based etching solution (for example, INH4OH/IHzOz/
5) By wet etching using (zO) or a sulfuric acid-based etching solution (for example, 4H2S○a/J, H202/]H20), the side surface 15b is inclined and the bottom surface 15a is formed as shown in FIG. 5(a). A recess 15 with a wide width is obtained, and t'BE (
Reactive Ion Beam tEjching
), a four part 15 is obtained in which the side surfaces 15b are vertical and the width of the bottom surface 15a is approximately equal to the width of the window 14a, as shown in FIG. 5 (bl).

基板11がrnPの場合は、ブロム・メタノール系エツ
チング液(例えば、Br2  CH30H)を用いたウ
ェットエツチングにより第5図(a)の四部15が得ら
れ、塩酸系エツチング液(例えば、HCI/HNO3と
HCI/H20)を用いたウェットエツチングにより第
5図(blの凹部15が得られる。
When the substrate 11 is rnP, the fourth part 15 shown in FIG. 5(a) is obtained by wet etching using a bromine-methanol based etching solution (for example, Br2 CH30H), and by wet etching using a hydrochloric acid based etching solution (for example, HCI/HNO3). By wet etching using HCI/H20), the recess 15 shown in FIG. 5 (bl) is obtained.

次いで第2図(C)を参照して、基板11に保護膜14
を付した状態で、下記の分子線源を用いたガスソースM
BEにより凹部15の中に多層構造の半導体層13を成
長させる。この多層構造は、先に述べたように、ペテロ
界面が急峻で且つ凹部15の全幅に渡って平坦となる。
Next, referring to FIG. 2(C), a protective film 14 is applied to the substrate 11.
Gas source M using the following molecular beam source with
A multilayer semiconductor layer 13 is grown in the recess 15 by BE. As described above, this multilayer structure has a steep Peter interface and is flat over the entire width of the recess 15.

ここで、Gaの分子線源はTEGaまたはTMGa、旧
の分子線源はTEAIまたはT I BAI、Asの分
子線源はAs4または八S2  (タラツカ−セル)ま
たはAS2  (Asj(3を熱分解したもの) 、I
nの分子線源はTMrn、Pの分子線源はp2 (PH
3を熱分解したもの)、n型不純物となるSiの分子線
源はSi2H6またはTESi、p型不純物となるZn
の分子線源はDEZnといった具合であり、これらの組
合せにより、所望のGaAs、 AlGaAs、 In
P、 Ga1nAs、Ga1n P Asなどを成長さ
せることができる。そして成長速度は約0.1μm/h
程度である。なお、成長のために分子線を照射する際の
成長室の真空引きは、通常のMBEと同様にバックグラ
ウンドの圧力が1O−8Torr程度である。
Here, the Ga molecular beam source is TEGa or TMGa, the old molecular beam source is TEAI or T I BAI, and the As molecular beam source is As4, 8S2 (Taratsuka cell) or AS2 (Asj (thermal decomposition of 3). things), I
The molecular beam source for n is TMrn, and the molecular beam source for P is p2 (PH
3), the molecular beam source of Si which becomes the n-type impurity is Si2H6 or TESi, and the molecular beam source of Si which becomes the n-type impurity is Zn, which becomes the p-type impurity.
Molecular beam sources include DEZn, and by combining these, desired GaAs, AlGaAs, In
P, Ga1nAs, Ga1nPAs, etc. can be grown. And the growth rate is about 0.1μm/h
That's about it. Note that when irradiating molecular beams for growth, the growth chamber is evacuated so that the background pressure is about 10-8 Torr, similar to normal MBE.

この後は、保護膜14を除去して第1図のようになし、
不図示の電極などを形成して所望の半導体装置を完成さ
せる。なお、保護膜14の材料をSiNxまたはSiO
xにした場合には、半導体層13の形成の際に保護膜1
4上に半導体が堆積することが殆どないが、他の材料を
用いるなどしてこの堆積が生じたとしても、保護膜14
の除去の際にリフ]・オフされるので問題にならない。
After this, the protective film 14 is removed and the structure shown in FIG.
A desired semiconductor device is completed by forming electrodes (not shown) and the like. Note that the material of the protective film 14 is SiNx or SiO.
In the case of x, the protective film 1 is formed when forming the semiconductor layer 13.
Semiconductor is rarely deposited on the protective film 14, but even if this deposition occurs due to the use of other materials, the protective film 14
This is not a problem because it is turned off when the [Riff] is removed.

この半導体装置は、上述の工程から明らかなように、素
子12を形成する半導体層13が凹部15を埋め込んで
形成されて、基板11の一部が素子12のアイソレーシ
ョン及びパンシヘーションとして機能するので、先に述
べたパッシベーション層6を形成する工程が不要となり
製造工程が簡素化される。
As is clear from the above steps, in this semiconductor device, the semiconductor layer 13 forming the element 12 is formed by filling the recess 15, and a part of the substrate 11 functions as isolation and pansication for the element 12. The process of forming the passivation layer 6 described above is unnecessary, and the manufacturing process is simplified.

然も、アイソレーションのために半導体層13をエツチ
ングする必要がないので、素子12の側面にダメージの
入ることがなくなり、素子12のダメージが低減する。
However, since there is no need to etch the semiconductor layer 13 for isolation, there is no damage to the side surfaces of the element 12, and damage to the element 12 is reduced.

更に、複数の素子12を配置した集積回路とする場合に
は、製造上の技術の点から、素子間に介在するアイソレ
ーションの領域を従来方法の場合より狭くすることが容
易であり、素子の集積度を高めることが可能である。一
方、単素子のものとする場合には、アイソレーション領
域の幅を大きめにしてそこをスクライブすれば良いこと
ばいうまでもない。
Furthermore, when creating an integrated circuit in which a plurality of elements 12 are arranged, it is easier to narrow the isolation area between the elements than in the conventional method from the viewpoint of manufacturing technology, and the It is possible to increase the degree of integration. On the other hand, in the case of a single element, it goes without saying that it is sufficient to increase the width of the isolation region and scribe there.

さて、素子12についてであるが、トランジスタの場合
は多種多様であるので、ここでは光素子の場合を例にと
って半導体層13を説明する。
Now, regarding the element 12, since there are a wide variety of transistors, the semiconductor layer 13 will be explained using an optical element as an example.

第6図+a) (b)は素子12が半導体レーザである
場合の半導体層13の例を示し、(illは基板11が
5T−InPの場合、(b)は基板11が5l−GaA
sの場合である。
Figure 6 +a) (b) shows an example of the semiconductor layer 13 when the element 12 is a semiconductor laser, (ill is when the substrate 11 is 5T-InP, (b) is when the substrate 11 is 5L-GaA
This is the case for s.

第6図(alでは、21がクラッド層となるn −In
P層(厚さ2μm ) 、22が活性層となるノンドー
プGa1nAs層(厚さ0.1μm ) 、23がクラ
ッド層となるp −InP層(厚さ2μm)で、これら
は先に述ベたガスソースMBEにより順次成長したもの
であり、窓14aの幅は1μmである。なお、クラッド
層21及び23の導電型は上記と逆であっても良い。
Figure 6 (in al, 21 is n -In which becomes the cladding layer)
P layer (2 μm thick), 22 is a non-doped Ga1nAs layer (0.1 μm thick) which becomes an active layer, and 23 is a p-InP layer (2 μm thick) which becomes a cladding layer. The window 14a is grown sequentially by source MBE, and the width of the window 14a is 1 μm. Note that the conductivity types of the cladding layers 21 and 23 may be opposite to those described above.

第6図(blでは、24がクラッド層となるn−ΔlG
aAs層(厚さ2μm ) 、25が活性層となるノン
ドープGaAs層(厚さ0.1μm ) 、26がクラ
ッド層となるp −AIGaAsi (厚ざ2μm)で
、これらは先に述べたガスソースM B Eにより順次
成長したものである。但し、その成長に先立ちLP−M
OCVDによりノンドープAlGaAs層27(厚さ2
.um)  を成長しておき、活性層25の側’>;:
iにおいても光が閉し込められるようにしである。窓1
4aの幅は1μmである。なお、クラッド層24及び2
6の導電型は上記と逆であっても良い。
Figure 6 (in bl, n-ΔlG where 24 is the cladding layer)
aAs layer (2 μm thick), 25 is a non-doped GaAs layer (0.1 μm thick) which becomes an active layer, and 26 is a p-AIGaAsi layer (2 μm thick) which becomes a cladding layer. It was grown sequentially by BE. However, prior to its growth, LP-M
A non-doped AlGaAs layer 27 (thickness 2
.. um) is grown on the active layer 25 side'>;:
The light is also confined at point i. window 1
The width of 4a is 1 μm. Note that the cladding layers 24 and 2
The conductivity type 6 may be opposite to the above.

上記はB H(Iluried Hetro−stru
cture)レーザの半導体層I3であるが、ガスソー
スMBEは超格子レベルの薄層を制御性良く成長できる
ことからして、MQW(Multi [luantum
 Well)レーザやGRIN −S CH(Grad
ed4ndex Waveguide and 5ep
arate  Carrier  and  0pti
cal  Confinment  Hetro−s 
truc Lure)レーザの半導体層I3を形成する
も可能である。
The above is BH (Illuried Hetro-stru
However, since gas source MBE can grow a superlattice-level thin layer with good controllability, it is possible to grow a thin layer at the superlattice level with good controllability.
Well) laser and GRIN-S CH (Grad
ed4ndex Waveguide and 5ep
arate Carrier and 0pti
cal Confinment Hetro-s
It is also possible to form the semiconductor layer I3 of the laser.

第7図(al (blは素子12がPINホトダイオー
ドである場合の半導体層13の例を示し、(a)は基板
11が5I−1nPの場合、(1+)は基板11が5r
−GaAsの場合である。
FIG. 7 (al) shows an example of the semiconductor layer 13 when the element 12 is a PIN photodiode, (a) shows an example of the semiconductor layer 13 when the substrate 11 is 5I-1nP, and (1+) shows an example when the substrate 11 is 5R
- This is the case of GaAs.

第7図(a)では、31がN層となるn−InP層(厚
さ3μm)、32が1層となるノンドープInGaAs
層(厚さ3μm)、33がP層となるp −1nP層(
厚さ1μm)で、これらは先に述べたガスソースMBE
により順次成長したものであり、窓14aの幅は10μ
mである。
In FIG. 7(a), 31 is an n-InP layer (thickness 3 μm) which is an N layer, and 32 is a non-doped InGaAs layer which is a single layer.
layer (thickness: 3 μm), p -1nP layer where 33 is the P layer (
1 μm thick), these are the gas source MBEs mentioned earlier.
The width of the window 14a is 10μ.
It is m.

第7図fb)では、34がN層となるn −AIGaA
s層(厚ざ3μm)、35が1層となるノンドープGa
As層(厚さ3μm ) 、36カくP層となるp −
AIGaAsAIi(厚さ1μm)で、これらは先に述
べたガスソースMBEにより順次成長したものである。
In Fig. 7 fb), 34 is the N layer of n-AIGaA
s layer (thickness 3 μm), non-doped Ga with 35 as one layer
As layer (thickness 3μm), 36 layers p- to become P layer
AIGaAsAIi (1 μm thick), which were grown sequentially by the gas source MBE described above.

但し、その成長に先立ち第6図(blの27と同様にノ
ンドープAlGaAs層37(厚さ2μm)を成長しで
ある。窓14aの幅は110Atである。
However, prior to this growth, a non-doped AlGaAs layer 37 (thickness: 2 μm) is grown as in 27 of FIG. 6 (bl). The width of the window 14a is 110 At.

以上の説明から、素子12が先に述べた種々のトランジ
スタなどであっても、そのための多層構造の半導体層1
3を容易に形成し得ることは理解されよう。
From the above explanation, even if the element 12 is the various transistors mentioned above, the semiconductor layer 1 of the multilayer structure for the element 12 is
It will be appreciated that 3 can easily be formed.

(発明の効果〕 以上説明したように本発明の構成によれば、基板に半絶
縁性化合物半導体を用いた化合物半導体装置において、
素子のアイソレーションや素子側面のパンシヘーンヨン
を要する場合の製造工程を簡素化し、且つ製造工程に伴
う素子のダメージを低減させる構造及びその製造方法が
提供されて、当該半導体装置のコスト低減及び品質向上
を可能にさせる効果がある。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the configuration of the present invention, in a compound semiconductor device using a semi-insulating compound semiconductor for the substrate,
A structure and a method for manufacturing the same are provided that simplify the manufacturing process when element isolation or side surface panning is required, and reduce damage to the element during the manufacturing process, thereby reducing the cost and improving the quality of the semiconductor device. It has the effect of making it possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は半導体装置実施例の要部側断面図、第2図(a
+〜(C1は製造方法実施例の工程順側断面図、 第3図(al〜(C)は本発明による凹部の中の成長を
説明する側断面図、 第4図(al〜(C)は他の成長方法による凹部の中の
成長を説明する側断面図、 第5図(a) (blは凹部の形成を説明する(!!、
!11!Jr面図、第6図(a) (b)は実施例の素
子が半導体レーザである場合の化合物半導体層例の側断
面図、第7図(a) (blは実施例の素子がホトダイ
オードである場合の化合物半導体層例の側断面図、第8
図(a)〜(e)は従来の製造方法−例を説明する工程
順側断面図、 である。 図において、 1.11は半絶縁性化合物半導体基板、2.12は化合
物半導体素子(素子)、3.13は多層構造の化合物半
導体層、13aは第1層目の半導体層、 4.14は保護膜、 14aは窓、 5は溝、 15は凹部、 15aは底面、 6はバンシヘーション層、 2工、23.24.26はクラッド層、22.25は活
性層、 31.34はN層、 32.35は1層、 33.36はP層、 MBは分子線、 Mは分子、 である。 弔 日 凹省Yの批或0乏θ片するイ則ゴ斤所H囚第 5 z て施例n撮子ηqトダイオート7゛力ろ鳩舎のイど・き
物牛導柔ト層例のJII&F乍σOβ己1 7  口 喫鴇也を1n傑子カ\半榊佳レーザ°てあろjレド6イ
乙台々勿半導体層合1の1)1斬面i第 6 図
FIG. 1 is a sectional side view of a main part of an embodiment of a semiconductor device, and FIG.
+ ~ (C1 is a step-order side sectional view of the manufacturing method example, Figure 3 (al ~ (C) is a side sectional view explaining growth in the recessed part according to the present invention, Figure 4 (al ~ (C) Figure 5(a) is a side cross-sectional view explaining the growth in the recess by another growth method (bl is for explaining the formation of the recess (!!,
! 11! Jr plane view, Figures 6(a) and 6(b) are side sectional views of an example of a compound semiconductor layer when the element of the example is a semiconductor laser, and Figure 7(a) (bl is a side sectional view of an example of a compound semiconductor layer when the element of the example is a photodiode Side sectional view of an example of a compound semiconductor layer in a certain case, No. 8
Figures (a) to (e) are step-by-step side sectional views illustrating an example of a conventional manufacturing method. In the figure, 1.11 is a semi-insulating compound semiconductor substrate, 2.12 is a compound semiconductor element (element), 3.13 is a compound semiconductor layer with a multilayer structure, 13a is a first layer semiconductor layer, and 4.14 is a semiconductor layer of the first layer. Protective film, 14a is window, 5 is groove, 15 is recess, 15a is bottom surface, 6 is banishment layer, 2nd layer, 23.24.26 is cladding layer, 22.25 is active layer, 31.34 is N layer, 32.35 is one layer, 33.36 is a P layer, MB is a molecular beam, and M is a molecule. On the day of mourning, Y's criticisms and deprivations of Y's rules and regulations, H prisoners, 5th example, n photo, ηq, and day auto, 7, JII&F, example of power and pigeon shelter, and kimono, cow guide, and soft layer example. Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)半絶縁性化合物半導体基板(11)に凹部(15)
を有し、該凹部(15)が積層構造の化合物半導体層(
13)で埋め込まれており、該化合物半導体層(13)
が素子(12)を形成してなることを特徴とする半導体
装置。 2)半絶縁性化合物半導体基板(11)上に、窓(14
a)を有する保護膜(14)を設け、該保護膜(14)
をマスクにしたエッチングにより、該基板(11)に、
底面(15a)が該窓(14a)と同等以上の幅広にな
る凹部(15)を形成する工程と、 該基板(11)に該保護膜(14)を付した状態で、分
子線に有機金属ガスを用いた分子線エピタキシーにより
、該凹部(15)の中に積層構造の化合物半導体層(1
3)を成長させる工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
[Claims] 1) A recess (15) in a semi-insulating compound semiconductor substrate (11)
, and the recess (15) is a compound semiconductor layer (
13), and the compound semiconductor layer (13)
1. A semiconductor device comprising: forming an element (12). 2) A window (14) is formed on the semi-insulating compound semiconductor substrate (11).
a) is provided with a protective film (14), the protective film (14)
By etching using as a mask, the substrate (11) is etched with
a step of forming a recess (15) in which the bottom surface (15a) is as wide as or wider than the window (14a); By molecular beam epitaxy using gas, a layered compound semiconductor layer (1) is formed in the recess (15).
3) a step of growing a semiconductor device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5679433A (en) * 1991-10-31 1997-10-21 Kabushiki Kaish Tokiwa Denki Noncombustible sheet, noncombustible laminated sheet, noncombustible honey comb structural material, noncombustible board, noncombustible molded product, and manufacturing method thereof
KR101018590B1 (en) * 2008-11-20 2011-03-03 박명일 Nitride Semiconductor Light Emitting Device

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US5679433A (en) * 1991-10-31 1997-10-21 Kabushiki Kaish Tokiwa Denki Noncombustible sheet, noncombustible laminated sheet, noncombustible honey comb structural material, noncombustible board, noncombustible molded product, and manufacturing method thereof
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