JPH05234968A - Iii−v族化合物半導体のガスエッチング方法 - Google Patents

Iii−v族化合物半導体のガスエッチング方法

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JPH05234968A
JPH05234968A JP33865291A JP33865291A JPH05234968A JP H05234968 A JPH05234968 A JP H05234968A JP 33865291 A JP33865291 A JP 33865291A JP 33865291 A JP33865291 A JP 33865291A JP H05234968 A JPH05234968 A JP H05234968A
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iii
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 III−V族化合物半導体層が2種類以上形
成された多層構造基板を表面が平坦でかつ鏡面性よくガ
スエッチングする。 【構成】 (100)面方位の多層構造基板41に<0
11>方向に沿って開口部を有するマスクを形成し、I
II族およびV族原料ガスを基板上に供給すると同時に
塩化水素を導入する。開口部におけるエッチング速度を
1分間当たり0.3μm以下とする。エッチング側壁面
には、段差はなく平坦になり、連続して成長した膜も鏡
面性の良い表面とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、III−V族化合物半
導体の多層構造の選択ガスエッチングに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】デバイス構造の複雑化に伴って結晶基板
の一部を局所的にエッチングにより取り除き、その個所
に再び別な成長層を成長させたり、あるいは、金属等を
蒸着することが行われている。このためには、従来結晶
表面にSiO2 、Si3 4 等をマスクとしてリソグラ
フィー技術を用いて取り除きその窓を通してGaAs系
では硫酸系あるいは水酸化ナトリウム系エッチング液に
よって結晶の一部を取り除く事が行われている。ところ
でその上に、再びエピタキシャル層の成長を行う場合、
エッチングした表面に薄い酸化層が残る。この酸化層は
キャリアのシンクとなり高抵抗となったり、非発光領域
となったりして、デバイス製作上大きな障害となる場合
が多かった。この現象を避けるために例えばエピタキシ
ャル層をハイドライド気相成長法を用いて行なう場合、
成長の直前に成長装置の中に塩化水素(HCl)を加え
ることによってin−situのガスエッチングを行な
う方法がある。このエッチングの直後にガス雰囲気を切
り替えて成長を行なえば、前記のようなエッチング液、
あるいはエッチング後の大気中にさらすことによる酸化
膜の形成を無くすことができ、良好な界面を有する再成
長層が得られる。
【0003】ところで、この従来のin−situのガ
スエッチングは、例えば、第38回応用物理関係連合講
演会,1991年春,No.3,31a−K−6に報告
されている。報告では表面の<011>方向にSiO2
をマスクに窓を形成したGaAs基板のin−situ
のガスエッチングによってできたエッチング溝の形状、
特に側壁面の平坦化方法について報告されている。しか
し、2種類以上の異なる半導体結晶からなる多層構造基
板のin−situのガスエッチングについては何ら示
されていない。すなわち、2種類の結晶のエッチング速
度の違いから、エッチング溝の形状がどのようになるか
分かっていない。また、エッチング後その場所の表面が
平坦で鏡面性の良い面が得られるかも分かっていない。
【0004】本発明は、上記の従来の欠点を取り除き、
気相成長装置を用いて、SiO2 等のマスクの開口部を
通して2種類以上の異なる半導体から形成された多層構
造を持つ基板のガスエッチングを行なう場合、特にデバ
イス構造の関連などから重要な部分のマスク下にできる
側壁面を平坦にエッチングし、そのエッチング面上の表
面状態が平坦でかつ鏡面性の良い再成長層が得ることが
できるような選択ガスエッチング方法を提供しようとす
るものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、III−V族
化合物半導体層が2種類以上形成された(100)多層
構造基板を選択的にガスエッチングする方法において、
前記基板表面に基板の<011>方向に沿った開口部を
有するマスク材を形成する工程と、III族およびV族
原料ガスを基板上に供給すると同時に塩化水素を導入し
前記基板表面の開口部におけるエッチング速度を1分間
当たり0.3μm以下とし、前記開口部にエッチング溝
を形成する工程とを備えていることが得られる。
【0006】
【作用】図1のようなGaAs(100)基板結晶1上
にInGaP層2とGaAs層3が交互に堆積された構
造を例に説明する。
【0007】この基板結晶1の表面上にSiO2 膜4を
堆積し、リソグラフィ技術により<011>方向に長方
形の窓(開口部)5をあけたものを用意し、ハイドライ
ド法気相成長装置を用いて、ガスエッチング実験をおこ
なった。この方法では、III族およびV族原料ガスと
同時に塩化水素を供給することによってin−situ
エッチングができ、その量によってエッチング速度を制
御できる。上記の基板の<−100>方向のエッチング
速度が1分間当たり0.6μmおよび0.3μmのと
き、それぞれ図2(a)、(b)のようなエッチング溝
が形成された。すなわち、1分間当たり0.6μmのエ
ッチング速度の条件では、(a)図のように、GaAs
層11とInGaP層12の積層構造部分と、GaAs
基板13によって出来る側壁面14の形状が異なる。ま
た、GaAs層11とInGaP層12の側壁部分に凸
凹が出来ることがわかった。それに比べ1分間当たり
0.3μm前後およびそれ以下のエッチング速度では、
(b)図のように側壁面15は平坦で鏡面性の良い表面
となった。この結果を用いたのが本発明である。
【0008】
【実施例】実施例1 本実施例は、Ga−HCl−AsH3 −H2 系のハイド
ライド気相成長法により、本発明によるガスエッチング
方法と再成長を用いて作製した半導体立体構造について
のものである。
【0009】図3に示したのは本発明を示すために用い
たハイドライド気相成長装置の概略図である。Gaの原
料は、反応管11内にガリウム(Ga)ソース12を置
き、導入管23より塩化水素(HCl)を水素(H2
キャリアガスとともに導入し、Gaと反応させGaCl
として基板上に供給する。ヒ素(As)の原料は、導入
管24からはAsH3 をH2 キャリアガスとともに導入
して基板ホルダー25にセットされた基板結晶16上に
供給する。これと同時に導入管24にHClを供給して
ガスエッチングを行なう。
【0010】図4に、本構造を作るための基板構造の概
略図を示した。シリコン(Si)を〜4×101 8 個/
cm3 ドープされた(100)GaAs基板31にIn
GaP層32が0.1μm、Siを〜6×101 8 個/
cm3 ドープGaAs層33が1μmの厚さで形成され
ている。さらに、SiO2 マスク34に<011>方向
に開口部35が形成されている。
【0011】図3のハイドライド気相成長装置の基板ホ
ルダー25に図4に示した基板結晶26をセットする。
AsH3 を供給しながら昇温し、所定の温度になった時
に導入管23および24より、それぞれHClを供給し
て開口部のガスエッチングを行った。エッチング条件
は、導入管23に供給するHClを1cc/分、導入管
24に供給するHClを1.5cc/分とし、全H2
ャリアガス流量を1500cc/分とした。基板26の
温度は700℃で、30分間ガスエッチングを行なっ
た。このときの<−100>方向のエッチング速度は、
1分当たり0.3μmであった。
【0012】図4の形状にガスエッチング行なった後、
図3の導入管14からのHClの供給を停止することに
より、開口部に連続してGaAsの成長を行なった。図
5に、成長後基板表面のSiO2 マスクを除去して<0
1−1>方向にへき開した断面を示す。破線は成長層4
4とGaAs基板41、InGaP層42、およびGa
As層43との境界面を示す。領域41および領域43
と成長層44の界面には段差が見られず平坦で鏡面性の
良い成長膜が得られた。このような構造はFETや電子
を閉じ込める量子構造などに適用できる。
【0013】なお、ここでは例としてGaAsとInG
aPを用いて説明したが、開口部のエッチング速度を1
分当たり0.3μm以下と遅くすることで、AlGaA
s、InGaAsP等他のIII−V族化合物半導体の
選択ガスエッチングにも応用できた。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による方法を
用いるとIII−V族化合物半導体の2種類以上の半導
体層を持つ多層構造基板の選択ガスエッチングにおい
て、平坦でかつ鏡面性の良いエッチングが可能になる。
また、ガスエッチングと成長が連続して行なえるため
に、界面に酸化層等の変成層ができない。
【図面の簡単な説明】
【図1】GaAsとInGaPの多層構造を持つGaA
s基板上のSiO2 等のマスクに施した開口パターンを
示す図。
【図2】ガスエッチングを行なった後のエッチングパタ
ーンの断面図。
【図3】本発明で選択ガスエッチング、選択成長を行な
ったハイドライド法気相成長による反応管の概略図。
【図4】立体構造を作るための基板構造の概略図。
【図5】選択ガスエッチング後、連続して選択成長を行
なったGaAs基板の断面図である。
【符号の説明】
1、13、26、31、41 (100)GaAs基板
結晶 2、12、32、42 InGaP層 3、11、33 GaAs層 4、34 SiO2 マスク 5、35 長辺が<01−1>方向の開口部 14 エッチング速度が1分間当たり0.3μmのとき
出来る側壁面の形状 15 エッチング速度が1分間当たり0.6μmのとき
出来る側壁面の形状 21 ガスエッチングまたは成長を行なった反応管 22 Gaソース 23、24 導入管 25 基板ホルダー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 III−V族化合物半導体層が2種類以
    上形成された(100)多層構造基板を選択的にガスエ
    ッチングする方法において、前記基板表面に基板の<0
    11>方向に沿った開口部を有するマスク材を形成する
    工程と、III族およびV族原料ガスを基板上に供給す
    ると同時に塩化水素を導入し前記基板表面の開口部にお
    けるエッチング速度を1分間当たり0.3μm以下と
    し、前記開口部にエッチング溝を形成する工程とを備え
    ていること特徴とするIII−V族化合物半導体のガス
    エッチング方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003068715A (ja) * 2001-08-28 2003-03-07 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体デバイスの製造方法
CN111725054A (zh) * 2020-06-30 2020-09-29 度亘激光技术(苏州)有限公司 一种外延层续长方法

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JP2003068715A (ja) * 2001-08-28 2003-03-07 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体デバイスの製造方法
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