JPH0419700B2 - - Google Patents
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- JPH0419700B2 JPH0419700B2 JP57147715A JP14771582A JPH0419700B2 JP H0419700 B2 JPH0419700 B2 JP H0419700B2 JP 57147715 A JP57147715 A JP 57147715A JP 14771582 A JP14771582 A JP 14771582A JP H0419700 B2 JPH0419700 B2 JP H0419700B2
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Description
【発明の詳細な説明】
(1) 発明の技術分野
本発明は−族化合物半導体を半導体基板上
に選択的に形成させる方法に関するものである。
に選択的に形成させる方法に関するものである。
(2) 従来技術と問題点
従来、MO−CVD（Metal Organization
Chemical Vapor Deposition（有機金属気相成
長））法によつて、−族化合物半導体、例え
ばガリウム・ヒ素（GaAs）、ガリウム・アルミ
ニウム・ヒ素（GaAlAs）等を半導体基板上にエ
ピタキシヤル成長せしめる場合、絶縁膜として二
酸化シリコン（SiO2）膜がよく用いられており、
SiO2膜上では、GaAs、GaAlAsは粒子状の多結
晶の集合体として折出することが知られている。
第１図は従来技術を説明するための概略断面図で
あり、GaAs基板１上に形成された開口を有する
SiO2膜２を選択マスクとしてGaAs層３をCVD成
長せしめた図が示されている。第１図によれば、
SiO2膜２上の開口近傍（第１図のＡ部）におい
ては粒子状のGaAs４の析出密度が低下し、一方
マスク近傍の選択成長部分即ち開口内のエツジ部
分（第１図のＢ部）においてはGaAs層３の厚さ
が異常に大きく成長していることがわかる。すな
わち10000〔Å〕程度以上の厚膜の選択成長は平坦
性が損なわれている。この上記２つの問題が、フ
オトリングラフイ工程に於いては、微細なパター
ニングを不可能とし、配線層形成に於いては、断
線を生じさせる。また、緻密な層が得られない
為、エツチングが不均一となつたりエツチング液
が残留するという問題を生じる。上述の問題は、
異常成長を起こすことなく平坦な選択成長を行う
ためにはマスク上を含めて基板上にほぼ均一に
GaAs層を成長する必要があるのに対し、SiO2か
らなるマスク上ではGaAs多結晶の析出密度が低
下してしまうことに起因する。第２図はMO−
CVD法によりGaAsをSiO2膜上に成長させた場合
の多結晶粒子数と、原料であるTMG（トリメチ
ルガリウム（（CH3）3Ga））濃度との関係を示し
たグラフである。第２図から、SiO2膜上では
TMGの濃度が１分当たり10-3〜10-4モル程度で
あつても、析出するGaAs多結晶粒子数は105〜
106個程度であることがわかる。GaAs多結晶を
SiO2膜表面上に均一に成長するためにはこの粒
子数よりも更に２桁程度多くの多結晶粒子数が必
要であることから、この濃度での数分のTMG供
給ではGaAs多結晶の均一膜は成長しえないこと
になる。選択成長領域ではこの濃度で１分当たり
0.2μｍ程度の成長速度でGaAs単結晶の均一膜が
成長することに比較すれば、SiO2膜をマスクと
した選択成長では、SiO2膜上でのGaAs多結晶の
析出速度は選択成長領域に比べて非常に遅いとい
える。特に、選択成長領域周辺のSiO2膜のマス
ク上では、選択成長領域上にて早い速度で結晶成
長が進むためにTMG濃度が更に低下してしま
い、実質的に成長がほとんど行われなくなる。
Chemical Vapor Deposition（有機金属気相成
長））法によつて、−族化合物半導体、例え
ばガリウム・ヒ素（GaAs）、ガリウム・アルミ
ニウム・ヒ素（GaAlAs）等を半導体基板上にエ
ピタキシヤル成長せしめる場合、絶縁膜として二
酸化シリコン（SiO2）膜がよく用いられており、
SiO2膜上では、GaAs、GaAlAsは粒子状の多結
晶の集合体として折出することが知られている。
第１図は従来技術を説明するための概略断面図で
あり、GaAs基板１上に形成された開口を有する
SiO2膜２を選択マスクとしてGaAs層３をCVD成
長せしめた図が示されている。第１図によれば、
SiO2膜２上の開口近傍（第１図のＡ部）におい
ては粒子状のGaAs４の析出密度が低下し、一方
マスク近傍の選択成長部分即ち開口内のエツジ部
分（第１図のＢ部）においてはGaAs層３の厚さ
が異常に大きく成長していることがわかる。すな
わち10000〔Å〕程度以上の厚膜の選択成長は平坦
性が損なわれている。この上記２つの問題が、フ
オトリングラフイ工程に於いては、微細なパター
ニングを不可能とし、配線層形成に於いては、断
線を生じさせる。また、緻密な層が得られない
為、エツチングが不均一となつたりエツチング液
が残留するという問題を生じる。上述の問題は、
異常成長を起こすことなく平坦な選択成長を行う
ためにはマスク上を含めて基板上にほぼ均一に
GaAs層を成長する必要があるのに対し、SiO2か
らなるマスク上ではGaAs多結晶の析出密度が低
下してしまうことに起因する。第２図はMO−
CVD法によりGaAsをSiO2膜上に成長させた場合
の多結晶粒子数と、原料であるTMG（トリメチ
ルガリウム（（CH3）3Ga））濃度との関係を示し
たグラフである。第２図から、SiO2膜上では
TMGの濃度が１分当たり10-3〜10-4モル程度で
あつても、析出するGaAs多結晶粒子数は105〜
106個程度であることがわかる。GaAs多結晶を
SiO2膜表面上に均一に成長するためにはこの粒
子数よりも更に２桁程度多くの多結晶粒子数が必
要であることから、この濃度での数分のTMG供
給ではGaAs多結晶の均一膜は成長しえないこと
になる。選択成長領域ではこの濃度で１分当たり
0.2μｍ程度の成長速度でGaAs単結晶の均一膜が
成長することに比較すれば、SiO2膜をマスクと
した選択成長では、SiO2膜上でのGaAs多結晶の
析出速度は選択成長領域に比べて非常に遅いとい
える。特に、選択成長領域周辺のSiO2膜のマス
ク上では、選択成長領域上にて早い速度で結晶成
長が進むためにTMG濃度が更に低下してしま
い、実質的に成長がほとんど行われなくなる。
このような場合に、選択成長領域内の周辺部分
にて成長速度が増加することがよく知られてい
る。すなわち、成膜時の成長速度は気相中のガス
濃度分布に依存するが、上記条件（選択成長領域
以外ではGaAs多結晶の析出速度が極端に遅い）
では選択成長領域の周辺付近の成長ガス濃度の等
濃度線が密になるのである。このためにこの部分
への成長材料の供給速度が大きくなり、成長速度
が増加して、厚い部分（第１図のＢ域）が生じ
る。
にて成長速度が増加することがよく知られてい
る。すなわち、成膜時の成長速度は気相中のガス
濃度分布に依存するが、上記条件（選択成長領域
以外ではGaAs多結晶の析出速度が極端に遅い）
では選択成長領域の周辺付近の成長ガス濃度の等
濃度線が密になるのである。このためにこの部分
への成長材料の供給速度が大きくなり、成長速度
が増加して、厚い部分（第１図のＢ域）が生じ
る。
従つて、SiO2膜は基板上に−族化合物半
導体を選択的に成長させる際のマスク材料として
は、成長領域に異常成長を伴うことから不適当と
いえる。
導体を選択的に成長させる際のマスク材料として
は、成長領域に異常成長を伴うことから不適当と
いえる。
(3) 発明の目的
そこで上記欠点を鑑み本発明の目的は−族
化合物を半導体基板上に選択的に良好に形成させ
るための半導体装置の製造方法を提供することで
ある。
化合物を半導体基板上に選択的に良好に形成させ
るための半導体装置の製造方法を提供することで
ある。
(4) 発明の構成
本発明の目的は−族化合物半導体基板上に
族元素窒化物よりなるマスクを選択的に形成す
る工程と、 −族化合物半導体の気相成長を行ない、該
マスクが形成されない該半導体基板上に−族
化合物半導体のエピタキシヤル層を形成すると共
に、 該マスク上には絶縁性の多結晶−族化合物
半導体層を該エピタキシヤル層とほぼ同一の平面
をもつて形成する工程を含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法により解決される。
族元素窒化物よりなるマスクを選択的に形成す
る工程と、 −族化合物半導体の気相成長を行ない、該
マスクが形成されない該半導体基板上に−族
化合物半導体のエピタキシヤル層を形成すると共
に、 該マスク上には絶縁性の多結晶−族化合物
半導体層を該エピタキシヤル層とほぼ同一の平面
をもつて形成する工程を含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法により解決される。
尚、前記−族半導体を選択的に形成させる
場合のマスク材料としてアモルフオス状又は多結
晶あるいは、単結晶状の族元素窒化物を用い
る。
場合のマスク材料としてアモルフオス状又は多結
晶あるいは、単結晶状の族元素窒化物を用い
る。
(5) 発明の実施例
以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。
明する。
第３図は本発明に係る実施例を示す概略断面図
である。本発明によれば、第３図に示すように、
GaAs基板１１上にスパツタ法によつて厚さ2000
〔Å〕の窒化アルミニウム（AlN）層１２を形成
する。そして熱燐酸（H3PO4）をエツチヤント
として用いた選択エツチング法によつて該AlN
層１２をエツチングして該AlN層１２に開口を
設けた後、TMG（（CH3）3Ga）とAsH3とH2ガス
を用いてMO−CVD法によつて成長速度が0.2
〔μ／分〕で、10分間の成長条件下でGaAs膜１
３をGaAs基板１１上に成長させる。第３図から
明らかなように本実施例ようにAlN層１２をマ
スクとしてGaAs膜１３を成長させると、GaAs
基板１１上は勿論、マスク上のGaAs膜１４も
ほゞ平坦性よく形成される。すなわち従来発生し
たような、選択成長部分、即ち開口内のエツジ部
分でのGaAsの異常成長は生せず、又AlN膜１
２、即ちマスク層上の開口近傍に於いても粒子形
成の低密度化を生じなかつた。AlN層１２上の
GaAs膜１４の絶縁性を測定したところ109〔Ω・
cm〕であつた。AlN層１２上では多結晶粒子の
核生成の密度がSiO2膜上の場合より数桁以上大
きいため緻密なGaAs膜が成長したものと考えら
れる。又従来用いられていたSiO2膜はGaAsとの
親和性が小さいがAlN等の族元素窒化物と
GaAsとの親和性はある程度大きいために均一に
核生成が起こるものと考えられる。なお族元素
窒化物はアモルフオス又は多結晶又は単結晶状で
あることが必要である。なぜならAlN等窒化物
上の成長層は絶縁性であることが必要だからであ
る。又本発明ではGaAs膜の成長のみについて述
べているが−族化合物半導体例えば
GaAlAs、InGaAs、等でも同じ効果が得られる
ことは容易に理解されよう。
である。本発明によれば、第３図に示すように、
GaAs基板１１上にスパツタ法によつて厚さ2000
〔Å〕の窒化アルミニウム（AlN）層１２を形成
する。そして熱燐酸（H3PO4）をエツチヤント
として用いた選択エツチング法によつて該AlN
層１２をエツチングして該AlN層１２に開口を
設けた後、TMG（（CH3）3Ga）とAsH3とH2ガス
を用いてMO−CVD法によつて成長速度が0.2
〔μ／分〕で、10分間の成長条件下でGaAs膜１
３をGaAs基板１１上に成長させる。第３図から
明らかなように本実施例ようにAlN層１２をマ
スクとしてGaAs膜１３を成長させると、GaAs
基板１１上は勿論、マスク上のGaAs膜１４も
ほゞ平坦性よく形成される。すなわち従来発生し
たような、選択成長部分、即ち開口内のエツジ部
分でのGaAsの異常成長は生せず、又AlN膜１
２、即ちマスク層上の開口近傍に於いても粒子形
成の低密度化を生じなかつた。AlN層１２上の
GaAs膜１４の絶縁性を測定したところ109〔Ω・
cm〕であつた。AlN層１２上では多結晶粒子の
核生成の密度がSiO2膜上の場合より数桁以上大
きいため緻密なGaAs膜が成長したものと考えら
れる。又従来用いられていたSiO2膜はGaAsとの
親和性が小さいがAlN等の族元素窒化物と
GaAsとの親和性はある程度大きいために均一に
核生成が起こるものと考えられる。なお族元素
窒化物はアモルフオス又は多結晶又は単結晶状で
あることが必要である。なぜならAlN等窒化物
上の成長層は絶縁性であることが必要だからであ
る。又本発明ではGaAs膜の成長のみについて述
べているが−族化合物半導体例えば
GaAlAs、InGaAs、等でも同じ効果が得られる
ことは容易に理解されよう。
(6) 発明の効果
以上説明したように本発明に係る方法によれば
半導体素子形成可能な平坦な−族化合物半導
体が選択的に形成される。
半導体素子形成可能な平坦な−族化合物半導
体が選択的に形成される。
第１図は従来技術を説明するための概略断面図
であり、第２図はトリメチルガリウム（TMG）
濃度とGaAs多結晶粒子数との関係を示すグラフ
であり、第３図は本発明に係る実施例を示す概略
断面図である。 １……GaAs基板、２……SiO2膜、３……選択
成長GaAs、４……多結晶GaAs、１１……GaAs
基板、１２……AlN層、１３……選択成長
GaAs、１４……多結晶GaAs。
であり、第２図はトリメチルガリウム（TMG）
濃度とGaAs多結晶粒子数との関係を示すグラフ
であり、第３図は本発明に係る実施例を示す概略
断面図である。 １……GaAs基板、２……SiO2膜、３……選択
成長GaAs、４……多結晶GaAs、１１……GaAs
基板、１２……AlN層、１３……選択成長
GaAs、１４……多結晶GaAs。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ −族化合物半導体基板上に族元素窒化
物よりなるマスクを選択的に形成する工程と、 −族化合物半導体の気相成長を行ない、該
マスクが形成されない該半導体基板上に−族
化合物半導体のエピタキシヤル層を形成すると共
に、 該マスク上には絶縁性の多結晶−族化合物
半導体層を該エピタキシヤル層とほぼ同一の平面
をもつて形成する工程を含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14771582A JPS5939024A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14771582A JPS5939024A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5939024A JPS5939024A (ja) | 1984-03-03 |
| JPH0419700B2 true JPH0419700B2 (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=15436555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14771582A Granted JPS5939024A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5939024A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62219616A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | ＧａＡｓの結晶成長方法 |
| JP2572670B2 (ja) * | 1990-07-02 | 1997-01-16 | 光技術研究開発株式会社 | 化合物半導体の選択成長方法 |
| JP2729866B2 (ja) * | 1991-10-28 | 1998-03-18 | 光技術研究開発株式会社 | 化合物半導体エピタキシャル成長方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5161265A (en) * | 1974-11-25 | 1976-05-27 | Handotai Kenkyu Shinkokai | 335 zokukagobutsuhandotaisoshi |
-
1982
- 1982-08-27 JP JP14771582A patent/JPS5939024A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5161265A (en) * | 1974-11-25 | 1976-05-27 | Handotai Kenkyu Shinkokai | 335 zokukagobutsuhandotaisoshi |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5939024A (ja) | 1984-03-03 |
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