JPH0355440B2 - - Google Patents
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- JPH0355440B2 JPH0355440B2 JP29257685A JP29257685A JPH0355440B2 JP H0355440 B2 JPH0355440 B2 JP H0355440B2 JP 29257685 A JP29257685 A JP 29257685A JP 29257685 A JP29257685 A JP 29257685A JP H0355440 B2 JPH0355440 B2 JP H0355440B2
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Landscapes
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Weting (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
の気相エピタキシヤル成長結晶は、発光ダイオー
ド、レーザー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。
の気相エピタキシヤル成長結晶は、発光ダイオー
ド、レーザー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、最近では、結晶の一部を選択的にエ
ツチングし、そこに改めて周りの結晶とは電気
的、光学的に性質の異なるエピタキシヤル層の成
長を行なう選択成長が行なわれている。この場合
にはエツチング深さの精密な制御が要求される事
が多い。例えば、GaAs FETに於けるソースと
ドレイン部の電極形成用コンタクト層の成長を例
にとると、従来の一般的な方法では、選択エツチ
ングにはSiO2等のマスクを通した溶液によるケ
ミカルエツチングが主として用いられてきた。し
かし、この方法ではデバイスから要求されるエツ
チング深さの精密な制御が困難であり、更に、ケ
ミカルエツチング後、空気中に取り出し基板結晶
の反応管へのセツトを行なうため、前述したよう
に、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。これもコンタクト層にとつて
非常に望ましからざる現象であつた。
ツチングし、そこに改めて周りの結晶とは電気
的、光学的に性質の異なるエピタキシヤル層の成
長を行なう選択成長が行なわれている。この場合
にはエツチング深さの精密な制御が要求される事
が多い。例えば、GaAs FETに於けるソースと
ドレイン部の電極形成用コンタクト層の成長を例
にとると、従来の一般的な方法では、選択エツチ
ングにはSiO2等のマスクを通した溶液によるケ
ミカルエツチングが主として用いられてきた。し
かし、この方法ではデバイスから要求されるエツ
チング深さの精密な制御が困難であり、更に、ケ
ミカルエツチング後、空気中に取り出し基板結晶
の反応管へのセツトを行なうため、前述したよう
に、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。これもコンタクト層にとつて
非常に望ましからざる現象であつた。
従来の気相エツチング装置を、第４図に示した
ハイドライト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８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８をバイパスするパイプ９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９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。
ハイドライト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８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８をバイパスするパイプ９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９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
を加熱する加熱手段と、前記反応管の外部に設け
られ、前記基板ホルダに保持された基板結晶に照
射する励起光を発生する励起光発生手段とを備
え、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、励起光を照射して−族化
合物半導体の族元素のハロゲン化物として基板
結晶表面から族原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
を加熱する加熱手段と、前記反応管の外部に設け
られ、前記基板ホルダに保持された基板結晶に照
射する励起光を発生する励起光発生手段とを備
え、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、励起光を照射して−族化
合物半導体の族元素のハロゲン化物として基板
結晶表面から族原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。
〔作用〕
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
にレーザ光等の励起光を照射し、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。
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
にレーザ光等の励起光を照射し、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〓）で制御できるようになる。
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〓）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基板結晶の表面を全面に亘
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
応室を有しその内部に基板ホルダ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１２と、基板ホルダ２に保持され
た基板結晶に照射されるレーザ光４を発生するレ
ーザ光源５とが設けられている。
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
応室を有しその内部に基板ホルダ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１２と、基板ホルダ２に保持され
た基板結晶に照射されるレーザ光４を発生するレ
ーザ光源５とが設けられている。
この装置に於いて反応管１上流からH2キヤリ
ヤガスと共にHClガスを供給する。基板結晶３と
しては（100）面方位のGaAsを用いた。基板結
晶３の温度は抵抗加熱手段１２により制御し400
℃に保つた。ガス流量条件は次の通りである。
ヤガスと共にHClガスを供給する。基板結晶３と
しては（100）面方位のGaAsを用いた。基板結
晶３の温度は抵抗加熱手段１２により制御し400
℃に保つた。ガス流量条件は次の通りである。
HCl ５c.c.／min
H2 2000c.c.／min
エツチングの手順としては、先ず、基板結晶３
を所定温度（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の一部に対して、レーザ光源
５から約10μｍに絞つたアルゴンレーザビーム４
を照射し、そのビームを走査した（第二の工程）。
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、一サイクルにほぼ一分子層がエツチ
ングされていることを示している。
を所定温度（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の一部に対して、レーザ光源
５から約10μｍに絞つたアルゴンレーザビーム４
を照射し、そのビームを走査した（第二の工程）。
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、一サイクルにほぼ一分子層がエツチ
ングされていることを示している。
次に基板結晶温度を200〜400℃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。さらに、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。
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。さらに、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SiO2マスクの窓を通してGaAs基
板結晶の一部に気相エツチングし、その場所に再
成長する場合に本発明を適用した場合について述
べる。用いた成長装置の概略を第２図に示した。
反応管１は上段反応室６と下段反応室７との２つ
の反応室を有し、反応管１の内部にはこれらの反
応室間を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１２と、上段反応室６で基板ホルダ
２に保持された基板結晶３に照射されるレーザ光
４を発生するレーザ光源５とが設けられている。
板結晶の一部に気相エツチングし、その場所に再
成長する場合に本発明を適用した場合について述
べる。用いた成長装置の概略を第２図に示した。
反応管１は上段反応室６と下段反応室７との２つ
の反応室を有し、反応管１の内部にはこれらの反
応室間を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１２と、上段反応室６で基板ホルダ
２に保持された基板結晶３に照射されるレーザ光
４を発生するレーザ光源５とが設けられている。
この成長装置では、上段反応室６にはその上流
からH2キヤリヤガスと共にHClガスを供給出来
る。また、上流から基板結晶３に対してアルゴン
レーザ４を照射出来る。下段反応室７の上流には
Gaソースボート８が置かれ、その上流からH2キ
ヤリヤガスと共にHClガスを供給出来る。また、
Gaソースボート８をバイパスするパイプ９から
はAsの水素化物であるAsH3をH2キヤリヤガス
と共に供給できる。基板結晶３としては、第３図
のように半絶縁性GaAs（100）上にSiO2マスク１
０を形成し、そこに10μｍ幅の窓１１を開けたウ
エフアーを用いた。反応管の温度は抵抗加熱によ
り制御し、Gaソース部は800℃、基板結晶部は
400℃に保つた。ガス流量条件は次の通りである。
からH2キヤリヤガスと共にHClガスを供給出来
る。また、上流から基板結晶３に対してアルゴン
レーザ４を照射出来る。下段反応室７の上流には
Gaソースボート８が置かれ、その上流からH2キ
ヤリヤガスと共にHClガスを供給出来る。また、
Gaソースボート８をバイパスするパイプ９から
はAsの水素化物であるAsH3をH2キヤリヤガス
と共に供給できる。基板結晶３としては、第３図
のように半絶縁性GaAs（100）上にSiO2マスク１
０を形成し、そこに10μｍ幅の窓１１を開けたウ
エフアーを用いた。反応管の温度は抵抗加熱によ
り制御し、Gaソース部は800℃、基板結晶部は
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６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に対してアルゴンレーザビーム４を照
射した（第二の工程）。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７のGaソースに対してHClを供給し、バイパ
スパイプ９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６でプロセスが終了したところ
で基板結晶３を下段反応室７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、窓１１のGaAs部分に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層がエツチングさ
れていることを示している。また、エツチングを
施した所に再成長し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。
基板ホルダ２にセツトし、上段反応室６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に対してアルゴンレーザビーム４を照
射した（第二の工程）。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７のGaソースに対してHClを供給し、バイパ
スパイプ９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６でプロセスが終了したところ
で基板結晶３を下段反応室７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、窓１１のGaAs部分に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層がエツチングさ
れていることを示している。また、エツチングを
施した所に再成長し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。
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層単位での精密な制御が可能
となる。従つて本発明の気相エツチング装置は、
種々のデバイス作成に応用可能である。
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層単位での精密な制御が可能
となる。従つて本発明の気相エツチング装置は、
種々のデバイス作成に応用可能である。
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、SiO2マス
クの窓を通してGaAs基板結晶の一部を気相エツ
チングし、その場所に再成長させる成長装置の概
略図である。第３図は実施例２で用いた基板結晶
上のSiO2パターンを示す図である。第４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……レーザ光、５……レーザ光源、６…
…上段反応室、７……下段反応室、８……Gaソ
ースボート、９……バイパスパイプ、１０……マ
スク、１１……窓、１２……抵抗加熱手段。
の図で、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、SiO2マス
クの窓を通してGaAs基板結晶の一部を気相エツ
チングし、その場所に再成長させる成長装置の概
略図である。第３図は実施例２で用いた基板結晶
上のSiO2パターンを示す図である。第４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……レーザ光、５……レーザ光源、６…
…上段反応室、７……下段反応室、８……Gaソ
ースボート、９……バイパスパイプ、１０……マ
スク、１１……窓、１２……抵抗加熱手段。
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、反応管内部を加熱する加熱
手段と、前記反応管の外部に設けられ、前記基板
ホルダに保持された基板結晶に照射する励起光を
発生する励起光発生手段とを備え、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、励起光を照射して−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
族原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 |
|---|---|---|---|
| JP29257685A JPS62153200A (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 |
|---|---|---|---|
| JP29257685A JPS62153200A (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 |
|---|---|
| JPS62153200A JPS62153200A (ja) | 1987-07-08 |
| JPH0355440B2 true JPH0355440B2 (ja) | 1991-08-23 |
Family
ID=17783558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29257685A Granted JPS62153200A (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) | JPS62153200A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2522050B2 (ja) * | 1989-05-19 | 1996-08-07 | 日本電気株式会社 | 原子層ドライエッチング方法 |
| JP5920094B2 (ja) * | 2012-07-31 | 2016-05-18 | 住友電気工業株式会社 | 半導体単結晶の製造方法 |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP29257685A patent/JPS62153200A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62153200A (ja) | 1987-07-08 |
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