JPH03195071A - Method of forming compound semiconductor structure - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は化合物半導体の内部にパターンを有する構造を
形成する方法に係り、特に、■−V族化合物半導体基板
を空気に曝すことなく真空容器の中でパターンを形成し
、その後薄層の結晶成長を行う埋込み構造の形成方法に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for forming a patterned structure inside a compound semiconductor. The present invention relates to a method for forming a buried structure in which a pattern is formed in a wafer, and then a thin layer of crystal growth is performed.
[従来の技術]
従来、化合物半導体を用いた素子は、結晶成長及びエツ
チングを数回繰り返し、さらに場合によっては不純物を
拡散させるなどの工程を経て作成されている。[Prior Art] Conventionally, elements using compound semiconductors have been manufactured through steps such as repeating crystal growth and etching several times and, in some cases, diffusing impurities.
例えば、埋込み型半導体レーザチップを作成するには、
次のような工程がとられる。For example, to create an embedded semiconductor laser chip,
The following steps are taken.
第1番目に、GaAs基板に液相エピタキシャル法など
により、GaAsバッファ層、AlGaAsクラッド層
、GaAs活性層、Aj GaAsクラッド層、及びG
aAs電極層を、必要な不純物の添加を同時に行いなが
ら成長させる。First, a GaAs buffer layer, an AlGaAs cladding layer, a GaAs active layer, a GaAs cladding layer, and a G
An aAs electrode layer is grown while simultaneously adding necessary impurities.
第2番目に各層を成長させた半導体表面にSiO□膜等
の保amを形成し、その表面にレジストを塗布する。次
にレーザのストライブに相当するパターンを露光、現像
してレジストにパターンを形成する。Second, a protective film such as a SiO□ film is formed on the semiconductor surface on which each layer has been grown, and a resist is applied to the surface. Next, a pattern corresponding to a laser stripe is exposed and developed to form a pattern on the resist.
第3番目に、フッ化水素酸(HF)にこの半導体を接触
させレジストパターンの無い部分のSiO□膜等の保護
膜を除去する。その後有機溶剤などによりレジストパタ
ーンを除去する。Third, the semiconductor is brought into contact with hydrofluoric acid (HF) to remove the protective film such as the SiO□ film in areas where there is no resist pattern. After that, the resist pattern is removed using an organic solvent or the like.
第4番目に、硫酸等を含むエツチング液(保護膜をエッ
チしない)に半導体を接触させ、エピタキシャル層のG
aAsバッファ層に至る深さにまでエッチする。Fourth, the semiconductor is brought into contact with an etching solution containing sulfuric acid (does not etch the protective film), and the G of the epitaxial layer is etched.
Etch to a depth that reaches the aAs buffer layer.
第5番目に、液層エピタキシャル法などにより、AI
GaAs層を成長し、エツチングした部分を埋込む。Fifth, using liquid layer epitaxial method etc., AI
A GaAs layer is grown and the etched portion is filled in.
第6番目に、表面に残っている保護膜を除去する。Sixth, remove the protective film remaining on the surface.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、従来の半導体構造の形成方法は多くの工
程を必要とし、その結果、作成に長時間を要するという
問題点がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional method for forming a semiconductor structure requires many steps, and as a result, there is a problem in that it takes a long time to create.
また、ストライブ状に溶液を用いたエツチングでパター
ンを形成するときは、半導体表面を大気に曝さなくては
ならず、表面が大気に汚染されるという問題点がある。Furthermore, when a striped pattern is formed by etching using a solution, the semiconductor surface must be exposed to the atmosphere, which poses a problem in that the surface is contaminated by the atmosphere.
本発明は、パターンの形成とその後の結晶成長を真空容
器内で連続して行う半導体構造の形成方法を提供するこ
とを目的とする。An object of the present invention is to provide a method for forming a semiconductor structure in which pattern formation and subsequent crystal growth are performed continuously in a vacuum container.
[課題を解決するための手段]
本発明は、■−v族化合物半導体基板の表面に第1のガ
スを照射してマスク層を形成する第1の工程と、前記■
−v族化合物半導体基板の表面に第1のガスとは異なる
第2のガスと電子ビームとを照射してマスクにパターン
を形成し、第2のガスを照射して前記■−v族化合物半
導体基板のエツチングを行い所定のパターンを形成する
第2の工程と、前記化合物半導体基板を構成するV族元
素の圧力が10−’ Torr以上の雰囲気下で該化合
物半導体を加熱して前記マスク層を除去する第3の工程
と、エピタキシャル法により前記化合物半導体の表面に
結晶成長層を成長させる第4の工程とを含み、第1及至
第4の工程のそれぞれが1×10−’ Torr以下に
できる複数の真空容器内で連続して行われることを特徴
とする■−v族化合物半導体の構造形成方法である。[Means for Solving the Problems] The present invention includes a first step of forming a mask layer by irradiating the surface of a -v group compound semiconductor substrate with a first gas;
- irradiating the surface of the V group compound semiconductor substrate with a second gas different from the first gas and an electron beam to form a pattern on a mask, and irradiating the second gas with the a second step of etching the substrate to form a predetermined pattern; and heating the compound semiconductor in an atmosphere where the pressure of group V elements constituting the compound semiconductor substrate is 10-' Torr or higher to form the mask layer. A third step of removing the compound semiconductor, and a fourth step of growing a crystal growth layer on the surface of the compound semiconductor by an epitaxial method, and each of the first to fourth steps can reduce the temperature to 1×10 −' Torr or less. This is a method for forming a structure of a (1)-v group compound semiconductor, which is characterized in that it is carried out continuously in a plurality of vacuum containers.
[実施例] 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Example] The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
まず、本発明のパターン作成方法に用いられる装置につ
いて簡単に説明しておく。First, the apparatus used in the pattern creation method of the present invention will be briefly explained.
第3図の装置は、この装置へのウェハーの出し入れを行
うためとエツチングマスクを形成するための成膜室31
、エピタキシャル成長を行うためのMBE室32、半導
体を選択的にエツチングしてパターンを形成するエツチ
ング室33を有している。The apparatus shown in FIG. 3 has a film forming chamber 31 for loading and unloading wafers into the apparatus and for forming an etching mask.
, an MBE chamber 32 for epitaxial growth, and an etching chamber 33 for selectively etching a semiconductor to form a pattern.
これら成膜室31、MBE室32、およびエツチング室
33はそれぞれ通路を介して試料交換室34に接続され
ている。そして、各通路には、ゲートバルブ35a、3
5b及び35cが設けられている。また、各室31.3
2.33及び34にはそれぞれターボ分子ポンプ、イオ
ンポンプ等の真空ポンプ(図示せず)が設けられている
。これにより、装置内に導入したウェハーを大気に曝す
ことなくどの室にでもマグネットフィードスルー36a
、36b及び36cを用いて搬送することができる。ま
た、試料加熱室30が試料交換室34に通路を介して取
り付けられている。These film forming chamber 31, MBE chamber 32, and etching chamber 33 are each connected to a sample exchange chamber 34 via a passage. Gate valves 35a and 3 are provided in each passage.
5b and 35c are provided. Also, each room 31.3
2. 33 and 34 are each provided with a vacuum pump (not shown) such as a turbo molecular pump or an ion pump. This allows the magnet feedthrough 36a to be placed in any chamber without exposing the wafer introduced into the apparatus to the atmosphere.
, 36b and 36c. Further, a sample heating chamber 30 is attached to the sample exchange chamber 34 via a passage.
成膜室31には吸着分子層、あるいはガスと反応した層
を形成するための第1のガスを導入する第1のガス導入
部(図示せず)と、必要に応じて光を導入するための窓
311が設けられている。The film forming chamber 31 includes a first gas introduction part (not shown) for introducing a first gas to form an adsorbed molecule layer or a layer reacted with gas, and a first gas introduction part (not shown) for introducing light as necessary. A window 311 is provided.
また、窓311の外側には光源、レンズ等よりなる露光
ユニット37が設置されている。Further, an exposure unit 37 consisting of a light source, a lens, etc. is installed outside the window 311.
さらに、エツチング室33には電子ビームを発生する電
子ビーム発生装置331と、エツチングに用いる第2の
ガスを導入するための第2のガス導入部38と、試料位
置を調整するマニピュレータ39とが備えられている。Furthermore, the etching chamber 33 is equipped with an electron beam generator 331 that generates an electron beam, a second gas introduction section 38 that introduces a second gas used for etching, and a manipulator 39 that adjusts the sample position. It is being
第4図を参照すると電子ビーム発生装置331はエツチ
ング室33の上部に設置されており、電子ビーム41を
試料42の表面に照射するようになっている。また、第
2のガス導入部38のノズル43も試料42の表面にガ
スを照射できるように設けられている。さらに、試料4
2の下部にはヒータ44が設けられており、電流導入端
子45からの通電により試料42を加熱することができ
る。Referring to FIG. 4, an electron beam generator 331 is installed in the upper part of the etching chamber 33, and is configured to irradiate the surface of the sample 42 with an electron beam 41. Further, a nozzle 43 of the second gas introducing section 38 is also provided so as to be able to irradiate the surface of the sample 42 with gas. Furthermore, sample 4
A heater 44 is provided at the bottom of the sample 2, and the sample 42 can be heated by applying electricity from the current introduction terminal 45.
以下、本発明のパターン形成方法に係る第1の実施例を
第1図、第3図、及び第4図を参照して説明する。A first embodiment of the pattern forming method of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 3, and 4.
まず、成膜室31に導入されたGaAs基板10をマグ
ネットフィードスルー36a及び36bを用いて試料加
熱室30に搬送した。試料加熱室30をlX10−’T
orr以下に減圧し、試料加熱室30に搬送したGaA
s基板10を、内部に設置されている加熱装置により約
200℃に加熱し、10分間その状態を保持した。この
処理により、基板10表面に吸着している水分子を除去
できた。First, the GaAs substrate 10 introduced into the film forming chamber 31 was transferred to the sample heating chamber 30 using the magnetic feedthroughs 36a and 36b. The sample heating chamber 30 is 1X10-'T
GaA was reduced in pressure to below orr and transported to the sample heating chamber 30.
The s-substrate 10 was heated to about 200° C. by a heating device installed inside, and the state was maintained for 10 minutes. Through this treatment, water molecules adsorbed on the surface of the substrate 10 could be removed.
次に、基板10をマグネットフィードスルー36bによ
ってMBE室32に搬送した。MBE室32に搬送され
たGaAs基板10上に第1図(a)に示すようにGa
Asバッファ層11を 082μm、Ap x Ga、
−、ASクラッド層12 (0<x<1)を1.2μ■
、及び GaAsガイド層13を0.2μm連続的に成
長させた。このウェハー14をMBE室32と超高真空
の通路により結合された試料交換室34ヘマグネツトフ
イードスルー36b等を用いて成膜室31へ搬送した。Next, the substrate 10 was transported to the MBE chamber 32 by the magnet feedthrough 36b. As shown in FIG. 1(a), Ga
The As buffer layer 11 has a thickness of 082 μm, Ap x Ga,
-, AS cladding layer 12 (0<x<1) by 1.2μ■
, and GaAs guide layer 13 were continuously grown to a thickness of 0.2 μm. This wafer 14 was transferred to the sample exchange chamber 34 connected to the MBE chamber 32 by an ultra-high vacuum passage, and to the film forming chamber 31 using a magnetic feedthrough 36b or the like.
成膜室31はターボ分子ポンプまたはイオンポンプ等の
真空ポンプ(図示せず)により排気されており、残留ガ
ス圧はI X 10−’Torr以下に保たれている。The film forming chamber 31 is evacuated by a vacuum pump (not shown) such as a turbo-molecular pump or an ion pump, and the residual gas pressure is maintained at I x 10-'Torr or less.
次に、この成膜室31に第1のガスである高純度H2S
ガス51を分圧I X 10−’Torr以上で導入す
ると共に、第1図(b)に示すようにハロゲンランプ光
52をウェハー14表面上に照射した。このときウェハ
ー14上での光照射エネルギー密度は50J/c−とし
た。このハロゲンランプ光52は第2図の露光ユニット
37により、ウェハー14表面上に集光させた。この操
作によりGaAsガイド層13上には硫化物膜15が形
成された。この表面の硫化物膜15の密度および厚さは
光の照射エネルギー密度、H2S圧力で制御することが
可能であった。Next, high-purity H2S, which is a first gas, is added to this film-forming chamber 31.
A gas 51 was introduced at a partial pressure of I.times.10-'Torr or more, and halogen lamp light 52 was irradiated onto the surface of the wafer 14, as shown in FIG. 1(b). At this time, the light irradiation energy density on the wafer 14 was set to 50 J/c-. This halogen lamp light 52 was focused onto the surface of the wafer 14 by the exposure unit 37 shown in FIG. Through this operation, a sulfide film 15 was formed on the GaAs guide layer 13. The density and thickness of the sulfide film 15 on the surface could be controlled by the light irradiation energy density and the H2S pressure.
続いて、真空ポンプにより成膜室31の圧力をI X
10−’Torr以下に排気した後、この表面に硫化物
層15を付けたウェハー14をエツチング室33へ搬送
した。Subsequently, the pressure in the film forming chamber 31 is increased to IX using a vacuum pump.
After evacuation to below 10-' Torr, the wafer 14 with the sulfide layer 15 on its surface was transferred to the etching chamber 33.
エツチング室33に搬送されたウェハー14をウェハー
ホルダー(図示せず)に取り付け、ヒータ44によって
その温度を70℃とし、エツチング室33内にノズル4
3から第2のガスである塩素ガス53を導入した。塩素
ガス53の導入はウェハー表面上で直径数mmの範囲に
わたってブロードに照射される。この時、エツチング室
内の圧力は1×10−’Torrに上昇した。The wafer 14 transferred to the etching chamber 33 is attached to a wafer holder (not shown), the temperature is set to 70° C. by the heater 44, and the nozzle 4 is placed inside the etching chamber 33.
From No. 3, chlorine gas 53, which is a second gas, was introduced. The chlorine gas 53 is introduced in such a way that the wafer surface is irradiated broadly over a range of several mm in diameter. At this time, the pressure inside the etching chamber rose to 1 x 10-'Torr.
塩素ガス53の導入と同時に、電子ビーム41をウェハ
ー14の表面に照射した。この電子ビーム41は、その
径を50nmとし、かつ10pAの電流として150n
m幅のライン・アンド・スペースのパターンを描くよう
に走査させた。ウェハー14表面に形成されている硫化
物膜15は、塩素ガス53と電子ビーム41の両方が照
射された部分のみ、ウェハー14表面から離脱した。す
なわち、電子ビームの走査に従い、硫化物膜15にライ
ン・アンド・スペースのパターンが形成された。Simultaneously with the introduction of chlorine gas 53, the surface of wafer 14 was irradiated with electron beam 41. This electron beam 41 has a diameter of 50nm and a current of 10pA of 150nm.
It was scanned to draw a m-wide line and space pattern. The sulfide film 15 formed on the surface of the wafer 14 was separated from the surface of the wafer 14 only in the portions irradiated with both the chlorine gas 53 and the electron beam 41. That is, a line and space pattern was formed on the sulfide film 15 according to the scanning of the electron beam.
続いて、電子ビームの照射を停止すると、ウェハー14
は、第1図(c)に示すように硫化物膜15の除去され
た部分のみ塩素ガスによってエツチングされた。この塩
素ガスによるエツチングは、最上部のGaAsガイド層
13のみならず、その下のAjlGaAsクラッド層1
2にも及び、そのエツチング速度はGaAs層13に対
しても、AjJGaAs層12に対してもほぼ同じであ
った。Subsequently, when the electron beam irradiation is stopped, the wafer 14
As shown in FIG. 1(c), only the removed portion of the sulfide film 15 was etched with chlorine gas. This etching with chlorine gas not only affects the uppermost GaAs guide layer 13 but also the lower AjlGaAs cladding layer 1.
2, and the etching rate was almost the same for both the GaAs layer 13 and the AjJGaAs layer 12.
本実施例では化合物半導体基板表面に第1のガスを照射
してマスク層を形成し、続いて第2のガスと電子ビーム
を用いてパターン形成及びエツチングを行うので、化合
物半導体表面近傍に結晶欠陥を引き起こすこと無く微細
なパターンを形成することができる。In this example, a mask layer is formed by irradiating the surface of a compound semiconductor substrate with a first gas, and then pattern formation and etching are performed using a second gas and an electron beam, so crystal defects are generated near the surface of the compound semiconductor. Fine patterns can be formed without causing
次に、このようにして表面にGaAsガイド層13とA
jJGaAsクラッド層12とにパターンを有するウェ
ハー14を再度MBE室32に搬送した。MBE室32
に搬送されたウェハー14をその表面に砒素分子線を照
射しながら550℃以上に加熱し約1時間表面クリーニ
ングを行った。Next, in this way, the GaAs guide layer 13 and the A
The wafer 14 having the pattern on the jJGaAs cladding layer 12 was transported to the MBE chamber 32 again. MBE room 32
The surface of the wafer 14 transported was heated to 550° C. or higher while irradiating the surface with an arsenic molecular beam, and the surface was cleaned for about 1 hour.
この表面クリーニングにより、パターンを有する表面酸
化膜15やエツチング中にGaAs層13及びAlGa
As層12の表面に付着した塩素化合物などは除去され
、純粋な結晶表面を得ることができた。(このクリーニ
ングの度合のモニターには反射電子線回折(RHEED
)法を用いた。)本実施例ではこのように清浄な表面が
得られるのでその表面にエピタキシャル成長層を形成で
きる。This surface cleaning removes the patterned surface oxide film 15 and the GaAs layer 13 and AlGa layer during etching.
Chlorine compounds and the like adhering to the surface of the As layer 12 were removed, making it possible to obtain a pure crystal surface. (Reflection electron diffraction (RHEED) is used to monitor the degree of cleaning.
) method was used. ) In this example, since a clean surface is obtained in this way, an epitaxial growth layer can be formed on the surface.
続いて、AD I Ga1−i As上部クラッド層1
6を1.5 urs s GaAs酸化防止層17を0
.1μ麿成長させた。このようにして超高真空装置から
ウェハーを大気中に取り出すことな第1図(d)に示す
ような所望の埋め込み構造が得られた。Subsequently, ADI Ga1-i As upper cladding layer 1
6 to 1.5 urs GaAs anti-oxidation layer 17 to 0
.. It was grown to 1 μm. In this way, a desired buried structure as shown in FIG. 1(d) was obtained without removing the wafer from the ultra-high vacuum apparatus into the atmosphere.
上記のように、本実施例では、全ての工程を真空容器内
で行うのでエツチングの均一性、制御性、再現性の向上
が達成できた。As described above, in this example, all steps were performed in a vacuum vessel, so that the uniformity, controllability, and reproducibility of etching could be improved.
なお、本実施例では、化合物半導体基板の表面にマスク
を形成するためのガス(第1のガス)としてH2Sを用
いた場合について説明したが、H2Sの代わりに、砒素
、燐、硫黄、セレン、酸素及びそれらを含むガス状化合
物並びにガス状アンモニアのうち少なくとも1つを含む
ガスを用いることによっても同様の効果を得ることがで
きた。In this example, a case was described in which H2S was used as the gas (first gas) for forming a mask on the surface of a compound semiconductor substrate, but instead of H2S, arsenic, phosphorus, sulfur, selenium, A similar effect could be obtained by using a gas containing at least one of oxygen, a gaseous compound containing oxygen, and gaseous ammonia.
また、本実施例では、第2のガスとして塩素ガスを用い
たが、ハロゲン、ハロゲン化合物、V族水素化物、水素
、及びこれらのラジカルのうち少なくとも1つのガスを
含むガスを用いても同様の効果が得られた。Further, in this example, chlorine gas was used as the second gas, but the same result can be obtained by using a gas containing at least one gas among halogen, halogen compound, V group hydride, hydrogen, and these radicals. It worked.
次に第2図を参照して第2の実施例を説明する。Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
第2図にその工程の概略図を示す。ここで、使用した装
置は第1の実施例と同様のものである。FIG. 2 shows a schematic diagram of the process. The equipment used here is the same as in the first example.
まずInP基板21をMBE室32に搬入し、その表面
上にガスソースMBEを用いてI nGaAsPGaA
s層13層成長させた。このウェハー23を成膜室31
に搬送し、第2図(a)に示すように第1の実施例と同
様、H2Sガス51を導入圧力5 mTorrで導入す
ると共に、光ビーム52を照射して第2図(b)に示す
ような表面硫化物膜24を形成した。First, the InP substrate 21 is carried into the MBE chamber 32, and the surface of the InP substrate 21 is coated with InGaAsPGaA using gas source MBE.
Thirteen s-layers were grown. This wafer 23 is placed in a film forming chamber 31.
As shown in FIG. 2(a), H2S gas 51 was introduced at an introduction pressure of 5 mTorr as in the first embodiment, and a light beam 52 was irradiated, as shown in FIG. 2(b). A surface sulfide film 24 was formed.
このようにしてウェハー23の表面に硫化物膜24が形
成された1nPウエハー23をエツチング室33に搬送
した。本実施例での実際のエツチング条件は以下のよう
にした。即ち、基板温度を300℃、エツチングガス5
4として、臭素:水素−1:10(温度は350℃に上
昇させた)を用いた。電子ビームは20Onm幅のグレ
ーティング(ライン・アンド・スペース・パターン)を
形成するように走査させた。The 1nP wafer 23 with the sulfide film 24 formed on the surface of the wafer 23 in this manner was transferred to the etching chamber 33. The actual etching conditions in this example were as follows. That is, the substrate temperature was 300°C and the etching gas was 5°C.
Bromine:hydrogen-1:10 (temperature increased to 350<0>C) was used as 4. The electron beam was scanned to form a grating (line and space pattern) with a width of 20 Onm.
このエツチングにより第2図(C)に示すように電子ビ
ームを照射した領域の硫化物膜24が除去され、引き続
き硫化物24の除去された部分のInGaAsP層22
のエツチングを行うことができた。By this etching, the sulfide film 24 in the area irradiated with the electron beam is removed as shown in FIG.
I was able to perform etching.
本実施例においても第1の実施例と同様に結晶欠陥を引
き起こすこと無く微細な加工をすることができる。In this embodiment, as in the first embodiment, fine processing can be performed without causing crystal defects.
続いて、第1の実施例と同様に、ウェハー23をMBE
室32に移し、硫化物膜24を除去した。Subsequently, similarly to the first embodiment, the wafer 23 is subjected to MBE.
The sample was transferred to a chamber 32, and the sulfide film 24 was removed.
この後、InGaAsP活性層25、InP閉じ込め層
26、InGaAsP:yンタクト層27を結晶成長し
た。Thereafter, an InGaAsP active layer 25, an InP confinement layer 26, and an InGaAsP:y contact layer 27 were crystal-grown.
この結果、第2図(d)に示すように電子ビーム照射領
域の部分でメサが形成された。このときのエツチングで
は、電子ビームを照射した部分のエツチングの深さは約
0.3μmであり、エツチング面は鏡面であった。As a result, a mesa was formed in the electron beam irradiation area as shown in FIG. 2(d). In this etching, the etching depth of the portion irradiated with the electron beam was about 0.3 μm, and the etched surface was a mirror surface.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
半導体材料としてI nAs、I nSb。Note that the present invention is not limited to the above embodiments,
InAs and InSb as semiconductor materials.
GaP、InGaAIP、Aj!GaSb等の化合物半
導体であっても良い。GaP, InGaAIP, Aj! A compound semiconductor such as GaSb may also be used.
[発明の効果]
本発明によれば、化合物半導体表面に第1のガスを照射
してマスク層を形成する第1の工程と、第2のガス及び
電子ビームを照射してマスク層をパターン化して第2の
ガスによるエツチングを行う第2の工程と、V族元素を
含む減圧された雰囲気下で化合物半導体を加熱する第3
の工程と、結晶成長を行う第4の工程とを真空容器内で
連続して行うことで、一連の基板加工プロセス及び結晶
成長プロセスにおいて化合物半導体を大気に曝すこと無
く、制御された雰囲気下で行うことが、でき、化合物半
導体の表面汚染、あるいは界面での不純物の取り込みを
押さえることができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, a first step of forming a mask layer by irradiating the surface of a compound semiconductor with a first gas, and patterning the mask layer by irradiating the surface of a compound semiconductor with a second gas and an electron beam. a second step in which the compound semiconductor is etched with a second gas; and a third step in which the compound semiconductor is heated in a reduced pressure atmosphere containing group V elements.
By performing the step and the fourth step of crystal growth in a vacuum container, the compound semiconductor can be grown in a controlled atmosphere without exposing it to the atmosphere during a series of substrate processing and crystal growth processes. It is possible to suppress the surface contamination of the compound semiconductor or the incorporation of impurities at the interface.
また、一つの装置内で、化合物半導体基板を大気に曝す
こと無く加工、成長ができるので半導体の表面洗浄等の
時間を省略することができる。Further, since the compound semiconductor substrate can be processed and grown within one apparatus without being exposed to the atmosphere, time for cleaning the semiconductor surface, etc. can be omitted.
さらに、ウェットエツチングに比べ、工程数が少なく加
工時間の短縮を計ることができる。Furthermore, compared to wet etching, there are fewer steps and processing time can be shortened.
第1図は本発明のパターン形成方法の第1の実施例のプ
ロセス工程図、第2図は本発明のパターン形成方法の第
2の実施例のプロセス工程図1、第3図は第1、第2の
実施例のプロセスで使用される真空システムの概略図、
第4図は第3図のエツチング室の斜視図である。
10・・・G a A s基板、1l−GaAsバッフ
ァ層、 12 ”・AI N G a l −m A
Sクラッド層、13・・・GaAsガイド層、14・
・・ウェハー 15・・・硫化物膜、16・・・A J
m G a H4As上部クラッド層、17・・・G
aAs酸化防止層、21・・・InP基板、22・=I
nGaAsP層、23−・・ウェハー24・・・硫化物
膜、25・・・InGaAsP活性層。
26− I n P閉じ込め層、27=−1nGaAs
Pコンタクト層、30・・・試料加熱室、31・・・成
膜室。
311・・・窓、32・・・MBE室、33・・・エツ
チング室、34・・・試料交換室、35a、35b、3
5c・・・ゲートバルブ、36a、36b、36c・・
・マグネットフィードスルー、37・・・露光ユニット
。
38・・・第2ガス導入部、39・・・マニピュレータ
。
41・・・電子ビーム、42・・・GaAs基板、43
・・・ガスノズル、44・・・ヒーター、45・・・電
流導入端子、51・・・H2Sガス、52・・・ハロゲ
ンランプ光。
53・・・塩素ガス、54・・・エツチングガス。
第1
図
第3図
第2図
第4図FIG. 1 is a process diagram of a first embodiment of the pattern forming method of the present invention, FIG. 2 is a process diagram of the second embodiment of the pattern forming method of the present invention, and FIG. A schematic diagram of the vacuum system used in the process of the second example,
FIG. 4 is a perspective view of the etching chamber of FIG. 3. 10...GaAs substrate, 1l-GaAs buffer layer, 12''・AINGal-mA
S cladding layer, 13...GaAs guide layer, 14.
...Wafer 15...Sulfide film, 16...A J
m Ga H4As upper cladding layer, 17...G
aAs oxidation prevention layer, 21...InP substrate, 22.=I
nGaAsP layer, 23-... Wafer 24... Sulfide film, 25... InGaAsP active layer. 26- I n P confinement layer, 27 = -1nGaAs
P contact layer, 30... Sample heating chamber, 31... Film forming chamber. 311... Window, 32... MBE room, 33... Etching room, 34... Sample exchange room, 35a, 35b, 3
5c...Gate valve, 36a, 36b, 36c...
・Magnetic feedthrough, 37...Exposure unit. 38... Second gas introduction section, 39... Manipulator. 41... Electron beam, 42... GaAs substrate, 43
... Gas nozzle, 44 ... Heater, 45 ... Current introduction terminal, 51 ... H2S gas, 52 ... Halogen lamp light. 53...Chlorine gas, 54...Etching gas. Figure 1 Figure 3 Figure 2 Figure 4
Claims (1)
照射してマスク層を形成する第1の工程と、前記III−
V族化合物半導体基板の表面に第1のガスとは異なる第
2のガスと電子ビームを照射して前記マスク層にパター
ンを形成し、第2のガスを照射して前記III−V族化合
物半導体基板のエッチングを行い所定のパターンを形成
する第2の工程と、前記化合物半導体基板を構成するV
族元素の圧力が10^−^7Torr以上の雰囲気下で
該化合物半導体を加熱して前記マスク層を除去する第3
の工程と、エピタキシャル法により前記化合物半導体の
表面に結晶成長層を成長させる第4の工程とを含み、第
1及至第4の工程はそれぞれ1×10^−^5Torr
以下にできる複数の真空容器内で連続して行われること
を特徴とするIII−V族化合物半導体の構造形成方法。 2、前記第1のガスとして、砒素、燐、硫黄、セレン、
酸素、及びそれらを含むガス状化合物、並びにガス状ア
ンモニアのうち、少なくとも1つを含むガスを用いるこ
とを特徴とする請求項1記載のIII−V族化合物半導体
の構造形成方法。 3、前記第2のガスが、ハロゲン、ハロゲン化合物、V
族水素化物、水素、及びこれらのラジカルのうち少なく
とも1つを含むガスであることを特徴とする請求項1及
び2記載のIII−V族化合物半導体の構造形成方法。 4、前記第2の工程が前記III−V族化合物半導体基板
を加熱しながら行われることを特徴とする請求項1、2
及び3記載のIII−V族化合物半導体の構造形成方法。 5、結晶成長を行うMBE室と、半導体試料表面に薄膜
を形成する成膜室と、半導体試料のエッチングを行うエ
ッチング室と、これらの室がそれぞれゲートバルブを備
えた通路を介して接続された試料交換室と、該試料交換
室から前記半導体試料を各室に移動させるマグネットフ
ィードスルーと、前記MBE室、前記成膜室、前記エッ
チング室、及び前記試料交換室の室内をそれぞれ独立し
て真空状態にすることができる真空装置とを備えている
ことを特徴とする連結型マルチ真空容器装置。[Claims] 1. A first step of forming a mask layer by irradiating the surface of the III-V compound semiconductor substrate with a first gas;
The surface of the group V compound semiconductor substrate is irradiated with a second gas different from the first gas and an electron beam to form a pattern on the mask layer, and the second gas is irradiated to form the group III-V compound semiconductor. a second step of etching the substrate to form a predetermined pattern; and a second step of etching the substrate to form a predetermined pattern;
A third step of removing the mask layer by heating the compound semiconductor in an atmosphere where the pressure of the group element is 10^-^7 Torr or more.
and a fourth step of growing a crystal growth layer on the surface of the compound semiconductor by an epitaxial method.
A method for forming a structure of a III-V compound semiconductor, characterized in that the method is carried out continuously in a plurality of vacuum vessels as follows. 2. As the first gas, arsenic, phosphorus, sulfur, selenium,
2. The method for forming a III-V compound semiconductor structure according to claim 1, wherein a gas containing at least one of oxygen, a gaseous compound containing oxygen, and gaseous ammonia is used. 3. The second gas is a halogen, a halogen compound, V
3. The method for forming a III-V compound semiconductor structure according to claim 1, wherein the gas is a gas containing at least one of a group hydride, hydrogen, and a radical thereof. 4. Claims 1 and 2, wherein the second step is performed while heating the III-V group compound semiconductor substrate.
and the method for forming a structure of a III-V compound semiconductor according to 3. 5. An MBE chamber for crystal growth, a film formation chamber for forming a thin film on the surface of a semiconductor sample, and an etching chamber for etching the semiconductor sample, each of which is connected via a passageway equipped with a gate valve. A sample exchange chamber, a magnet feedthrough for moving the semiconductor sample from the sample exchange chamber to each chamber, and the MBE chamber, the film forming chamber, the etching chamber, and the sample exchange chamber are each independently evacuated. 1. A connected multi-vacuum container device characterized by comprising a vacuum device capable of activating the state.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1332640A JP2717162B2 (en) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | Method for forming structure of compound semiconductor |
US07/463,205 US4994140A (en) | 1989-01-10 | 1990-01-10 | Method capable of forming a fine pattern without crystal defects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH03195071A true JPH03195071A (en) | 1991-08-26 |
JP2717162B2 JP2717162B2 (en) | 1998-02-18 |
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ID=18257217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP1332640A Expired - Lifetime JP2717162B2 (en) | 1989-01-10 | 1989-12-25 | Method for forming structure of compound semiconductor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2717162B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH05175175A (en) * | 1991-12-20 | 1993-07-13 | Nec Corp | Dry etching method |
JPH0831775A (en) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Nec Corp | Fine processing method for compound semiconductor |
NL1003940C2 (en) * | 1995-09-08 | 1998-03-04 | Sharp Kk | Method and device for manufacturing a semiconductor laser device. |
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JPH0461291A (en) * | 1990-06-29 | 1992-02-27 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | Forming method for structure of compound semiconductor |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP1332640A patent/JP2717162B2/en not_active Expired - Lifetime
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JP2717162B2 (en) | 1998-02-18 |
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