JPH0355439B2 - - Google Patents
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- JPH0355439B2 JPH0355439B2 JP29257585A JP29257585A JPH0355439B2 JP H0355439 B2 JPH0355439 B2 JP H0355439B2 JP 29257585 A JP29257585 A JP 29257585A JP 29257585 A JP29257585 A JP 29257585A JP H0355439 B2 JPH0355439 B2 JP H0355439B2
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Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Weting (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、−族化合物半導体の非常に精密
に制御された気相エツチング装置に関するもので
ある。
に制御された気相エツチング装置に関するもので
ある。
GaAs、InP等のような−族化合物半導体
の気相エキピタキシヤル成長結晶は、発光ダイオ
ード、レーザダイオードのような光デバイスや、
FETのようなマイクロ波デバイスに広く応用さ
れている。ところで、基板結晶上に気相成長によ
りエピタキシヤル成長を行なう場合、基板結晶の
エツチングを行なうのが普通である。このエツチ
ングには、基板結晶を反応管にセツトする前に行
なう溶液によるケミカルエツチングと、反応管に
セツト後成長直前に行なう気相エツチングとがあ
る。前者は主として基板結晶表面に残つている鏡
面研磨の際に発生した破壊層を取り除くのが目的
であり、後者は主としてケミカルエツチング後か
ら反応管にセツトするまでの間に表面に形成され
た酸化膜や、ゴミなどの付着した不純物を除去し
たり、昇温の間に形成された変成層を除去するの
が目的である。この気相エツチングが十分でない
と、表面上に残つた酸化膜や微小なゴミ等が核と
なり、ヒルロツク等の表面欠陥の非常に多い成長
面となる。また、エピタキシヤル層と基板結晶の
界面にデイツプ層と呼ばれるキヤリア濃度の非常
に低下した部分が生じたりする。これらは何れも
デバイス作製上、有害なものである。従つて、こ
の気相エツチングは結晶成長上欠かせないプロセ
スである。
の気相エキピタキシヤル成長結晶は、発光ダイオ
ード、レーザダイオードのような光デバイスや、
FETのようなマイクロ波デバイスに広く応用さ
れている。ところで、基板結晶上に気相成長によ
りエピタキシヤル成長を行なう場合、基板結晶の
エツチングを行なうのが普通である。このエツチ
ングには、基板結晶を反応管にセツトする前に行
なう溶液によるケミカルエツチングと、反応管に
セツト後成長直前に行なう気相エツチングとがあ
る。前者は主として基板結晶表面に残つている鏡
面研磨の際に発生した破壊層を取り除くのが目的
であり、後者は主としてケミカルエツチング後か
ら反応管にセツトするまでの間に表面に形成され
た酸化膜や、ゴミなどの付着した不純物を除去し
たり、昇温の間に形成された変成層を除去するの
が目的である。この気相エツチングが十分でない
と、表面上に残つた酸化膜や微小なゴミ等が核と
なり、ヒルロツク等の表面欠陥の非常に多い成長
面となる。また、エピタキシヤル層と基板結晶の
界面にデイツプ層と呼ばれるキヤリア濃度の非常
に低下した部分が生じたりする。これらは何れも
デバイス作製上、有害なものである。従つて、こ
の気相エツチングは結晶成長上欠かせないプロセ
スである。
ところで、従来の気相エツチング装置を、第３
図に示したハイドライド気相成長装置に於いて説
明する。GaAsの成長を例に取ると、反応管１の
上流にGaソースボート１０を置き、その上流か
らH2キヤリヤガスと共にHClガスを供給する。
この結果、GaClが生成され下流に運ばれる。ま
た、Gaソースボート１０をバイパスするパイプ
５からAsの水素化物であるAsH3をH2キヤリヤ
ガスと共に供給する。この両者のガスが基板結晶
３の領域で混合し成長が起こる。気相エツチング
は、バイパスパイプ５からHClガスを供給するこ
とによつて行ない、Ga輸送用のHClガスとの比
を調整することによつてそのエツチング速度を制
御していた。しかしながら、この従来装置では、
基板結晶温度、Ga輸送用のHClガス流量、ある
いはAsH3流量等成長条件にエツチング速度が大
きく影響され、デバイス作製上要求される精度を
持つてエツチング深さを制御することは不可能で
あつた。
図に示したハイドライド気相成長装置に於いて説
明する。GaAsの成長を例に取ると、反応管１の
上流にGaソースボート１０を置き、その上流か
らH2キヤリヤガスと共にHClガスを供給する。
この結果、GaClが生成され下流に運ばれる。ま
た、Gaソースボート１０をバイパスするパイプ
５からAsの水素化物であるAsH3をH2キヤリヤ
ガスと共に供給する。この両者のガスが基板結晶
３の領域で混合し成長が起こる。気相エツチング
は、バイパスパイプ５からHClガスを供給するこ
とによつて行ない、Ga輸送用のHClガスとの比
を調整することによつてそのエツチング速度を制
御していた。しかしながら、この従来装置では、
基板結晶温度、Ga輸送用のHClガス流量、ある
いはAsH3流量等成長条件にエツチング速度が大
きく影響され、デバイス作製上要求される精度を
持つてエツチング深さを制御することは不可能で
あつた。
本発明の目的は、−族化合物半導体の気相
エツチングにおいて、従来のかかる欠点を除去
し、エツチング深さの精密な制御が可能な気相エ
ツチング装置を提供しようとするものである。
エツチングにおいて、従来のかかる欠点を除去
し、エツチング深さの精密な制御が可能な気相エ
ツチング装置を提供しようとするものである。
本発明によれば、−族化合物半導体の気相
エツチング装置において、反応管と、この反応管
の内部に設けられ、基板結晶を保持する移動可能
な基板ホルダと、前記反応管の外部に設けられ、
反応管内部を温度傾斜を保つて加熱する加熱手段
とを備え、低温領域でハロゲンないしハロゲン化
水素ガスを基板結晶表面に吸着させ、高温領域
で、−族化合物半導体の族元素のハロゲン
化物として基板結晶表面から族元素を揮発させ
ることを特徴とする−族化合物半導体の気相
エツチング装置が得られる。
エツチング装置において、反応管と、この反応管
の内部に設けられ、基板結晶を保持する移動可能
な基板ホルダと、前記反応管の外部に設けられ、
反応管内部を温度傾斜を保つて加熱する加熱手段
とを備え、低温領域でハロゲンないしハロゲン化
水素ガスを基板結晶表面に吸着させ、高温領域
で、−族化合物半導体の族元素のハロゲン
化物として基板結晶表面から族元素を揮発させ
ることを特徴とする−族化合物半導体の気相
エツチング装置が得られる。
本発明の装置では２つの工程が実施される。先
ず最初に基板結晶上にハロゲンないしハロゲン化
水素ガスを吸着させる第一の工程である。例えば
GaAsとHClガスの場合、基板結晶温度が比較的
高い場合にはHClガスの供給によりすぐにエツチ
ングが生じるが、以下の実施例でも述べるよう
に、400℃程度になると、基板結晶上にHClガス
を供給してもエツチングを生じることはなくHCl
の吸着のみが起こる。このようにHClが吸着した
後、HClガスの供給を止め、次に、この基板結晶
を高温度領域に移動し、GaClとして結晶表面か
らGaを取り去る。これが第二の工程である。Ga
との結合ボンドを切られたAs原子は自分自身で
気相中に飛び出すと考えられる。この第一の工程
と第二の工程により、基板結晶表面の一分子層が
エツチングされることになる。従つて、本発明に
よる気相エツチング装置を用いると、エツチング
の深さは第一の工程と第二の工程の繰り返しの数
にのみ依存し、しかも、一分子層の単位（約３
Å）で制御できるようになる。
ず最初に基板結晶上にハロゲンないしハロゲン化
水素ガスを吸着させる第一の工程である。例えば
GaAsとHClガスの場合、基板結晶温度が比較的
高い場合にはHClガスの供給によりすぐにエツチ
ングが生じるが、以下の実施例でも述べるよう
に、400℃程度になると、基板結晶上にHClガス
を供給してもエツチングを生じることはなくHCl
の吸着のみが起こる。このようにHClが吸着した
後、HClガスの供給を止め、次に、この基板結晶
を高温度領域に移動し、GaClとして結晶表面か
らGaを取り去る。これが第二の工程である。Ga
との結合ボンドを切られたAs原子は自分自身で
気相中に飛び出すと考えられる。この第一の工程
と第二の工程により、基板結晶表面の一分子層が
エツチングされることになる。従つて、本発明に
よる気相エツチング装置を用いると、エツチング
の深さは第一の工程と第二の工程の繰り返しの数
にのみ依存し、しかも、一分子層の単位（約３
Å）で制御できるようになる。
次に、本発明を実施例に基づき具体的に説明す
る。
る。
実施例 １
本実施例ではGaAs基板結晶を前面に亘つて気
相エツチングする場合に本発明を適用した場合に
ついて述べる。本実施例の気相エツチング装置の
概略を第１図に示した。
相エツチングする場合に本発明を適用した場合に
ついて述べる。本実施例の気相エツチング装置の
概略を第１図に示した。
反応管１は１つの反応室を有し、内部には反応
管の長手方向に移動し得る基板ホルダ２が設けら
れている。反応管１の外部には、反応管内部を加
熱する抵抗加熱手段４が設けられている。
管の長手方向に移動し得る基板ホルダ２が設けら
れている。反応管１の外部には、反応管内部を加
熱する抵抗加熱手段４が設けられている。
この装置に於いて反応管１が上流からH2キヤ
リヤガスと共にHClガスを供給する。また、反応
管に挿入したバイパスパイプ５からAsの水素化
物であるAsH3をH2キヤリヤガスと共に供給す
る。基板結晶３としては（100）面方位のGaAs
を用いた。反応管の温度は抵抗加熱手段により制
御し、上流部は400℃、下流部は600℃に保つた。
ガス流量条件は次の通りである。
リヤガスと共にHClガスを供給する。また、反応
管に挿入したバイパスパイプ５からAsの水素化
物であるAsH3をH2キヤリヤガスと共に供給す
る。基板結晶３としては（100）面方位のGaAs
を用いた。反応管の温度は抵抗加熱手段により制
御し、上流部は400℃、下流部は600℃に保つた。
ガス流量条件は次の通りである。
HCl ５c.c.／min
AsH3 ５c.c.／min
H2 2000c.c.／min
エツチングの手順としては、先ず、基板ホルダ
２を移動して基板結晶３を反応管上流の低温領域
６に置き、所定温度（400℃）まで昇温した。そ
の温度に達した所でHClを供給し、そこで10秒間
HClを十分に吸着させ（第一の工程）、基板結晶
３を下流の高温領域７（600℃）に移動し（第二
の工程）、10秒後再び基板結晶３を反応管上流の
低温領域６に移動した。これを一サイクルとし
て、ここでは300サイクル行なつた。この後、基
板結晶３を取り出し、エツチング深さの評価を行
なつたところ、GaAsは約850Åの厚さエツチン
グされていることがわかつた。これは、一サイク
ルに一分子層がエツチングされていることを示し
ている。
２を移動して基板結晶３を反応管上流の低温領域
６に置き、所定温度（400℃）まで昇温した。そ
の温度に達した所でHClを供給し、そこで10秒間
HClを十分に吸着させ（第一の工程）、基板結晶
３を下流の高温領域７（600℃）に移動し（第二
の工程）、10秒後再び基板結晶３を反応管上流の
低温領域６に移動した。これを一サイクルとし
て、ここでは300サイクル行なつた。この後、基
板結晶３を取り出し、エツチング深さの評価を行
なつたところ、GaAsは約850Åの厚さエツチン
グされていることがわかつた。これは、一サイク
ルに一分子層がエツチングされていることを示し
ている。
次に反応管上流部に温度を200〜400℃、反応管
下流部の温度を600〜750℃の間で変化させたり、
HCl流量を変化させてエツチング深さの変化を調
べたが、一サイクルにほぼ一分子層がエツチング
されている結果は変わらなかつた。これらの結果
は、エツチングの深さは第一の工程と第二の工程
の繰り返しの数にのみ依存し、しかも、一分子層
の単位（約３Å）で精密に制御できる本発明の効
果を良く現わしている。更に、エツチング面は、
表面欠陥や、特別なモフオロジーがなく、鏡面性
に優れたものが得られた。
下流部の温度を600〜750℃の間で変化させたり、
HCl流量を変化させてエツチング深さの変化を調
べたが、一サイクルにほぼ一分子層がエツチング
されている結果は変わらなかつた。これらの結果
は、エツチングの深さは第一の工程と第二の工程
の繰り返しの数にのみ依存し、しかも、一分子層
の単位（約３Å）で精密に制御できる本発明の効
果を良く現わしている。更に、エツチング面は、
表面欠陥や、特別なモフオロジーがなく、鏡面性
に優れたものが得られた。
実施例 ２
本実施例ではGaAs基板結晶を用いてエツチン
グ−成長の連続プロセスにおいて本発明を適用し
た場合について述べる。用いた装置の概略を第２
図に示した。反応管１は上段反応室８と下段反応
室９との２つの反応室を有し、反応管１の内部に
はこれら反応室間を上下方向に、および反応室
８，９内を長手方向に移動し得る基板ホルダ２が
設けられている。反応管１の外部には、反応管内
部を加熱する抵抗加熱手段４が設けられている。
この装置では、上段反応室８の上流からH2キヤ
リヤガスと共にHClガス、Asの水素化物である
AsH3を供給する。下段反応室９の上流にはGaソ
ースボート１０を置き、その上流からH2キヤリ
ヤガスと共にHClガスを供給する。また、Gaソ
ースボート１０をバイパスするパイプ５からは
Asの水素化物であるAsH3をH2キヤリヤガスと
共に供給する。基板結晶３としては、GaAs
（100）ウエフアーを用いた。反応管１の温度は抵
抗加熱手段４により制御し、Gaソース部は800
℃、上段反応室８の高温領域１１および下段反応
室９の成長領域１２は600℃、上段反応室８の低
温領域１３は400℃に保つた。ガス流量条件は次
の通りである。
グ−成長の連続プロセスにおいて本発明を適用し
た場合について述べる。用いた装置の概略を第２
図に示した。反応管１は上段反応室８と下段反応
室９との２つの反応室を有し、反応管１の内部に
はこれら反応室間を上下方向に、および反応室
８，９内を長手方向に移動し得る基板ホルダ２が
設けられている。反応管１の外部には、反応管内
部を加熱する抵抗加熱手段４が設けられている。
この装置では、上段反応室８の上流からH2キヤ
リヤガスと共にHClガス、Asの水素化物である
AsH3を供給する。下段反応室９の上流にはGaソ
ースボート１０を置き、その上流からH2キヤリ
ヤガスと共にHClガスを供給する。また、Gaソ
ースボート１０をバイパスするパイプ５からは
Asの水素化物であるAsH3をH2キヤリヤガスと
共に供給する。基板結晶３としては、GaAs
（100）ウエフアーを用いた。反応管１の温度は抵
抗加熱手段４により制御し、Gaソース部は800
℃、上段反応室８の高温領域１１および下段反応
室９の成長領域１２は600℃、上段反応室８の低
温領域１３は400℃に保つた。ガス流量条件は次
の通りである。
上段反応室
HCl ５c.c.／min
H2 2000c.c.／min
下段反応室
HCl（Ga） ５c.c.／min
AsH3 ５c.c.／min
H2 2000c.c.／min
先ず、エツチングの手順を示す。基板結晶３を
基板ホルダ２にセツトし、上段反応室８の低温領
域１３で所定温度（400℃）まで昇温した。その
温度に達したところでHClを供給し、10秒間HCl
を十分に吸着させた（第一の工程）。次に、HCl
の供給を止め、基板結晶３を高温領域１１に移動
し（第二の工程）、10秒後再び基板結晶３を反応
管下流の低温領域１３に移動した。これを一サイ
クルとして、ここでは700サイクル行なつた。一
方、下段反応室９のGaソースに対しHClを供給
し、バイパスパイプ５からはAsH3ガスと１×
1018cm-3程度ドーピングするためのドーパントガ
スH2Sを供給した。上段反応室８でのプロセスが
終了したところで基板結晶３を下段反応室９の成
長領域１２に移動し、GaAsを約2000Åの厚さに
成長させた。成長結晶を調べた結果、最初エツチ
ングが行なわれ、その場所に高濃度ドーピング層
が再成長していることが判明した。ところで、エ
ツチング深さの評価を行なつたところ、GaAsは
約2000Åの厚さエツチングされていることがわか
つた。これは、一サイクルにほぼ一分子量がエツ
チングされていることを示している。また、エピ
タキシヤル層はヒルロツク等の表面欠陥の非常に
少なく、鏡面性に優れたものであつた。更に、成
長方向にキヤリヤ濃度とプロフアイルを調べた結
果、エピタキシヤル層と基板結晶の界面にキヤリ
ア濃度の低下したデイツプ層も無かつた。
基板ホルダ２にセツトし、上段反応室８の低温領
域１３で所定温度（400℃）まで昇温した。その
温度に達したところでHClを供給し、10秒間HCl
を十分に吸着させた（第一の工程）。次に、HCl
の供給を止め、基板結晶３を高温領域１１に移動
し（第二の工程）、10秒後再び基板結晶３を反応
管下流の低温領域１３に移動した。これを一サイ
クルとして、ここでは700サイクル行なつた。一
方、下段反応室９のGaソースに対しHClを供給
し、バイパスパイプ５からはAsH3ガスと１×
1018cm-3程度ドーピングするためのドーパントガ
スH2Sを供給した。上段反応室８でのプロセスが
終了したところで基板結晶３を下段反応室９の成
長領域１２に移動し、GaAsを約2000Åの厚さに
成長させた。成長結晶を調べた結果、最初エツチ
ングが行なわれ、その場所に高濃度ドーピング層
が再成長していることが判明した。ところで、エ
ツチング深さの評価を行なつたところ、GaAsは
約2000Åの厚さエツチングされていることがわか
つた。これは、一サイクルにほぼ一分子量がエツ
チングされていることを示している。また、エピ
タキシヤル層はヒルロツク等の表面欠陥の非常に
少なく、鏡面性に優れたものであつた。更に、成
長方向にキヤリヤ濃度とプロフアイルを調べた結
果、エピタキシヤル層と基板結晶の界面にキヤリ
ア濃度の低下したデイツプ層も無かつた。
以上述べたように、本発明による−族化合
物半導体の気相エツチング装置を用いると、エツ
チング深さの一分子量単位での精密な制御が可能
となり、また、基板結晶とエピタキシヤル層界面
を非常に急峻なものとすることが出来る。
物半導体の気相エツチング装置を用いると、エツ
チング深さの一分子量単位での精密な制御が可能
となり、また、基板結晶とエピタキシヤル層界面
を非常に急峻なものとすることが出来る。
第１図は本発明による実施例１を説明するため
の図で、GaAs基板結晶表面を気相エツチングす
る場合に本発明を適用した場合の気相エツチング
装置の概略図である。第２図は本発明による実施
例２を説明するための図で、GaAs基板結晶を用
いてエツチング−成長の連続プロセスを行なうた
めの装置の概略図である。第３図は従来のハイド
ライド法による気相エツチング装置を説明するた
めの図である。 １……反応管、２……基板ホルダ、３……基板
結晶、４……抵抗加熱手段、５……バイパスパイ
プ、６，１３……低温領域、７，１１……高温領
域、８……上段反応室、９……下段反応室、１０
……Gaソースボート、１２……成長領域。
の図で、GaAs基板結晶表面を気相エツチングす
る場合に本発明を適用した場合の気相エツチング
装置の概略図である。第２図は本発明による実施
例２を説明するための図で、GaAs基板結晶を用
いてエツチング−成長の連続プロセスを行なうた
めの装置の概略図である。第３図は従来のハイド
ライド法による気相エツチング装置を説明するた
めの図である。 １……反応管、２……基板ホルダ、３……基板
結晶、４……抵抗加熱手段、５……バイパスパイ
プ、６，１３……低温領域、７，１１……高温領
域、８……上段反応室、９……下段反応室、１０
……Gaソースボート、１２……成長領域。
Claims (1)
- １ −族化合物半導体の気相エツチング装置
において、反応管と、この反応管の内部に設けら
れ、基板結晶を保持する移動可能な基板ホルダ
と、前記反応管の外部に設けられ、反応管内部を
温度傾斜を保つて加熱する加熱手段とを備え、低
温領域でハロゲンないしハロゲン化水素ガスを基
板結晶表面に吸着させ、高温領域で−族化合
物半導体の族元素のハロゲン化物として基板結
晶表面から族元素を揮発させることを特徴とす
る−族化合物半導体の気相エツチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29257585A JPS62153199A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | ３−５族化合物半導体の気相エツチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29257585A JPS62153199A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | ３−５族化合物半導体の気相エツチング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62153199A JPS62153199A (ja) | 1987-07-08 |
| JPH0355439B2 true JPH0355439B2 (ja) | 1991-08-23 |
Family
ID=17783546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29257585A Granted JPS62153199A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | ３−５族化合物半導体の気相エツチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62153199A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02283018A (ja) * | 1989-01-31 | 1990-11-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体基体の処理方法及び半導体の製造方法 |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP29257585A patent/JPS62153199A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62153199A (ja) | 1987-07-08 |
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