JPH0575163A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0575163A
JPH0575163A JP3261414A JP26141491A JPH0575163A JP H0575163 A JPH0575163 A JP H0575163A JP 3261414 A JP3261414 A JP 3261414A JP 26141491 A JP26141491 A JP 26141491A JP H0575163 A JPH0575163 A JP H0575163A
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JP
Japan
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substrate
nucleus
crystal
forming
nucleation
Prior art date
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Application number
JP3261414A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Tokunaga
博之 徳永
Hideji Kawasaki
秀司 川崎
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce the drop of yield due to wiring discontinuity when electrode wiring is performed on a semiconductor single crystal formed in an island-shape on a substrate. CONSTITUTION:A base body composed of a nucleus-nonforming surface whose nucleus density is small and a nucleus-forming surface which is positioned to adjoin the non-nucleation surface and whose area is sufficiently small for a crystal to grow from a single nucleus and whose nucleus density is larger than that of the nucleus-nonforming surface and which is composed of non-single crystal materials are nucleus-forming processed so as to grow a semiconductor crystal which extends from a single nucleus on the nucleation surface, through the nucleus-forming surface, to the nucleus-nonforming surface, thus, an insulating film is formed on a semiconductor crystal. After a wiring electrode 14 is formed on it, a metallic film 16 is selectively formed only on the wiring electrode 14.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に非晶質基体上に島状に形成した単結晶及び
多結晶の半導体素子の配線に好ましく適用できる半導体
装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device which can be preferably applied to wiring of single crystal and polycrystal semiconductor elements formed in an island shape on an amorphous substrate. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体電子素子や光素子等に用い
られる単結晶薄膜は、単結晶基体上にエピタキシャル成
長させることで形成されていた。例えば、Si単結晶基
板(シリコンウエハ)上には、Si,Ge,GaAs等
を液相、気相または固相からエピタキシャル成長するこ
とが知られており、またGaAs単結晶基板上にはGa
As,GaAlAs等の単結晶がエピタキシャル成長す
ることが知られている。このようにして形成された半導
体薄膜を用いて、半導体素子および集積回路、半導体レ
ーザやLED等の発光素子等が作製される。
2. Description of the Related Art Conventionally, single crystal thin films used for semiconductor electronic devices, optical devices, etc. have been formed by epitaxial growth on a single crystal substrate. For example, it is known that Si, Ge, GaAs, etc. are epitaxially grown from a liquid phase, a vapor phase or a solid phase on a Si single crystal substrate (silicon wafer), and Ga is formed on the GaAs single crystal substrate.
It is known that single crystals of As, GaAlAs, etc. grow epitaxially. Using the semiconductor thin film thus formed, a semiconductor element, an integrated circuit, a semiconductor laser, a light emitting element such as an LED, or the like is manufactured.

【0003】また、最近、二次元電子ガスを用いた超高
速トランジスタや、量子井戸を利用した超格子素子等の
研究開発が盛んであるが、これらを可能にしたのは、例
えば超高真空を用いたMBE(分子線エピタキシー)や
MOCVD(有機金属化学気相法)等の高精度エピタキ
シャル技術である。
Recently, research and development of ultra-high speed transistors using two-dimensional electron gas and superlattice elements using quantum wells have been actively conducted. What made these possible are, for example, ultra-high vacuum. It is a high-precision epitaxial technique such as MBE (Molecular Beam Epitaxy) and MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) used.

【0004】このような単結晶基板上のエピタキシャル
成長では、基板の単結晶材料とエピタキシャル成長層と
の間に、格子定数と熱膨張係数とを整合をとる必要があ
る。この整合が不十分であると格子欠陥がエピタキシャ
ル層に発達する。また基板を構成する元素がエピタキシ
ャル層に拡散することもある。
In such epitaxial growth on a single crystal substrate, it is necessary to match the lattice constant and the thermal expansion coefficient between the single crystal material of the substrate and the epitaxial growth layer. If this matching is insufficient, lattice defects develop in the epitaxial layer. In addition, the element forming the substrate may diffuse into the epitaxial layer.

【0005】このように、エピタキシャル成長による従
来の単結晶薄膜の形成方法は、その基板材料に大きく依
存することが分る。Mathews等は、基板材料とエ
ピタキシャル成長層との組合わせを調べている(EPI
TAXIAL GROWTH.Academic Pr
ess.New York.1975 ed.byJ.
W.Mathews)。
As described above, it is understood that the conventional method for forming a single crystal thin film by epitaxial growth largely depends on the substrate material. Mathews et al. Are investigating the combination of substrate material and epitaxial growth layer (EPI
TAXIAL GROWTH. Academic Pr
ess. New York. 1975 ed. byJ.
W. Mathews).

【0006】また、基板の大きさは、現在Siウエハで
6インチ程度であり、GaAs.サファイア基板の大型
化は更に遅れている。加えて、単結晶基板は製造コスト
が高いために、チップ当りのコストが高くなる。
Further, the size of the substrate is currently about 6 inches for a Si wafer, and GaAs. Larger sapphire substrates have been delayed. In addition, since the manufacturing cost of the single crystal substrate is high, the cost per chip is high.

【0007】このように、従来の方法によって、良質な
素子が作製可能な単結晶層を形成するには、基板材料の
種類が極めて狭い範囲に限定されるという問題点を有し
ていた。
As described above, in order to form a single crystal layer capable of producing a high quality device by the conventional method, the kind of substrate material is limited to an extremely narrow range.

【0008】一方、半導体素子を基板の法線方向に積層
形成し、高集積化および多機能化を速成する三次元集積
回路の研究開発が近年盛んに行われており、また安価な
ガラス上に素子をアレー状に配列する太陽電池や液晶画
素のスイッチングトランジスタ等の大面積半導体装置の
研究開発も年々盛んになりつつある。
On the other hand, research and development of a three-dimensional integrated circuit in which semiconductor elements are laminated in the direction normal to the substrate to achieve high integration and multi-functionalization have been actively conducted in recent years, and on a cheap glass. Research and development of large-area semiconductor devices such as solar cells in which elements are arranged in an array and switching transistors of liquid crystal pixels are becoming more and more active year by year.

【0009】これら両者に共通することは、半導体薄膜
を非晶質絶縁物基体上に形成し、該半導体薄膜にトラン
ジスタ等の電子素子を形成する技術を必要とすることで
ある。その中でも特に、非晶質絶縁物基体上に高品質の
単結晶半導体層を形成する技術が望まれていた。
What is common to both of these is that a technique for forming a semiconductor thin film on an amorphous insulator substrate and forming an electronic element such as a transistor on the semiconductor thin film is required. Among them, in particular, a technique for forming a high quality single crystal semiconductor layer on an amorphous insulator substrate has been desired.

【0010】そこで本発明者らは、この非晶質基板上へ
単結晶を成長する技術として選択核形成法(特開昭63
−237517号公報,特開昭64−723号公報,特
開昭64−740号公報)などを提案した。ここで選択
核形成法とは、非晶質あるいは多結晶である核形成密度
の小さい非核形成面と、単一核のみより結晶成長するに
充分小さい面積を有し、該非核形成面の核形成密度より
大きい核形成密度を有する非晶質あるいは多結晶である
核形成面とを隣接して配された自由表面を有する基板
に、結晶成長処理を施して該単一核より単結晶を成長さ
せるものである。
Therefore, the present inventors have developed a selective nucleation method as a technique for growing a single crystal on this amorphous substrate (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-63119).
No. 237517, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-723, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-740). Here, the selective nucleation method includes an amorphous or polycrystalline non-nucleation surface with a small nucleation density and an area sufficiently small for single crystal growth to grow crystals. A single crystal is grown from a single nucleus by subjecting a substrate having a free surface, which is arranged adjacent to an amorphous or polycrystalline nucleation surface having a nucleation density higher than the density, to a crystal growth treatment. It is a thing.

【0011】そして、この選択核形成法を用いた半導体
素子として発光素子(特開昭63−239988号公
報,特開平1−51677号公報)、太陽電池(特開平
1−51671号公報)などを提案した。以下、上記選
択核形成法を用いた半導体装置(発光素子)の製造工程
について簡単に説明する。
A light emitting element (JP-A-63-239988, JP-A-1-51677), a solar cell (JP-A-1-51671) and the like are used as semiconductor elements using this selective nucleation method. Proposed. Hereinafter, a manufacturing process of a semiconductor device (light emitting element) using the selective nucleation method will be briefly described.

【0012】図41〜図43は上記選択核形成法を用い
た発光素子の製造工程を示す概略的工程図である。
41 to 43 are schematic process diagrams showing a manufacturing process of a light emitting device using the selective nucleation method.

【0013】まず、図41に示すように非核形成面とな
る薄膜が堆積された基体202上に核形成面となる微細
な薄膜を形成し、この薄膜に結晶成長処理を施して単一
核を生成し、この単一核を中心として一導電型の単結晶
201を成長させ、この上に反対導電型の単結晶200
を形成する。図中、Xは一導電型の単結晶201に反対
導電型の単結晶200を形成した一つの領域を示す。
First, as shown in FIG. 41, a fine thin film to be a nucleation surface is formed on a substrate 202 on which a thin film to be a non-nucleation surface is deposited, and this thin film is subjected to crystal growth treatment to form a single nucleus. A single crystal 201 of one conductivity type is generated around this single nucleus, and a single crystal 200 of the opposite conductivity type is grown thereon.
To form. In the figure, X indicates one region in which a single crystal 201 of one conductivity type is formed with a single crystal 200 of the opposite conductivity type.

【0014】次に図42に示すように、平坦化処理を施
して単結晶201及び単結晶200の一部を削除し、さ
らに図43に示すように、絶縁膜205を形成した後、
配線電極204を形成する。なお、図42,図43にお
いては簡易化のため図41のX領域のみ図示している。
Next, as shown in FIG. 42, a flattening process is performed to remove parts of the single crystal 201 and the single crystal 200, and as shown in FIG. 43, an insulating film 205 is formed.
The wiring electrode 204 is formed. 42 and 43, only the X region of FIG. 41 is shown for simplification.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体装置
の製造方法では基体上の半導体単結晶201及び半導体
単結晶200が図41に示すように島状に成長するた
め、図42に示すように、平坦化後でも、単結晶200
と基体202の接する部分203に影になり易い部分が
生じてしまう。
In the conventional method of manufacturing a semiconductor device, the semiconductor single crystal 201 and the semiconductor single crystal 200 on the substrate grow in an island shape as shown in FIG. 41. Therefore, as shown in FIG. , Single crystal 200 even after planarization
Then, a portion 203 which is in contact with the base body 202 is likely to be shaded.

【0016】従来からよく用いられている蒸着やスパッ
ターによって配線電極204を形成すると単結晶200
と基体202の接する部分203の上では領域206に
示したように配線電極204が薄くなり断線が生じ易く
なる。これがデバイス作製時の歩留り低下の原因となっ
ていた。
When the wiring electrode 204 is formed by vapor deposition or sputtering which has been conventionally used, a single crystal 200 is formed.
As shown in the region 206, the wiring electrode 204 becomes thin on the portion 203 where the base 202 and the base member 202 are in contact with each other, and disconnection easily occurs. This has been a cause of reduction in yield during device fabrication.

【0017】よって本発明の目的は上述の点に鑑み、結
晶島の接合部を断線なく配線できる半導体装置の製造方
法を提供することにある。
Therefore, in view of the above points, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a junction of crystal islands can be wired without disconnection.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明に係る半導体装置の製造方法は、核形成密度
の小さい非核形成面と、該非核形成面に隣接して配さ
れ、単一核のみより結晶成長するに充分小さい面積であ
って前記非核形成面の核形成密度より大きい核形成密度
であり、且つ非単結晶材料で形成されている核形成面と
を有する基体に結晶形成処理を施して、前記核形成面上
の単一核より前記核形成面をこえて前記非核形成面上へ
延びている半導体結晶を成長させ、この半導体結晶上に
絶縁膜を形成し、その上に配線電極を形成した後、該配
線電極上にのみ選択的に金属膜を形成したことを特徴と
する。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a non-nucleation surface having a low nucleation density and a non-nucleation surface disposed adjacent to the non-nucleation surface. A crystal forming treatment is performed on a substrate having an area sufficiently smaller than that of only nuclei for growing crystals and having a nucleation density higher than that of the non-nucleation surface and a nucleation surface formed of a non-single crystal material. To grow a semiconductor crystal extending from the single nucleus on the nucleation surface to the non-nucleation surface over the nucleation surface, and an insulating film is formed on the semiconductor crystal. After forming the wiring electrode, the metal film is selectively formed only on the wiring electrode.

【0019】なお、上記配線電極の材料として主にAl
が用いられ、これらの形成はAl膜を試料全面に堆積さ
せその後エッチングを行ない所望のパターンに加工する
方法が用いられる。
Al is mainly used as a material for the wiring electrodes.
For forming these, a method of depositing an Al film on the entire surface of the sample and then performing etching to process it into a desired pattern is used.

【0020】本発明におけるAl膜の堆積法は、MOC
VD(Metal OrganicCVD,有機金属C
VD,)法を用いることが望ましい。
The method for depositing the Al film in the present invention is MOC.
VD (Metal Organic CVD, Organometallic C
It is desirable to use the VD,) method.

【0021】MOCVD法によるAl膜の形成方法とし
ては有機アルミニウムをキャリアガスに分散して加熱基
板上へ輸送し、基板上でガス分子を熱分解して膜形成す
るという方法が使われる。
As a method of forming an Al film by the MOCVD method, a method of dispersing organic aluminum in a carrier gas and transporting it to a heating substrate and thermally decomposing gas molecules on the substrate to form a film is used.

【0022】本発明において、有機金属アルミニウムに
よるMOCVD法を用いるのが望ましいのは、MOCV
D法は基体表面での表面反応により膜が成長するために
表面の段差部などの凹凸に対する表面被覆性が良く、こ
のため本発明において生ずる半導体結晶と基体との段差
部での断線などを避けることができるからである。ま
た、プラズマCVD法やスパッタ法のような荷電粒子損
傷がないからである。
In the present invention, it is preferable to use the MOCVD method using organometallic aluminum.
In the method D, the film grows due to the surface reaction on the surface of the substrate, and therefore the surface coverage with respect to the unevenness such as the stepped portion of the surface is good. Therefore, the disconnection at the stepped portion between the semiconductor crystal and the substrate which occurs in the present invention is avoided. Because you can. In addition, there is no damage of charged particles unlike the plasma CVD method and the sputtering method.

【0023】MOCVD法を用いてAl膜を堆積する方
法としては、例えばJournalof Electr
ochemical Society第131巻第21
75頁(1984年)に見られる例では有機アルミニウ
ムガスとしてトリイソブチルアルミニウム{(i−C4
93 Al}(TIBA)を用い、成膜温度260
℃、反応管圧力0.5Torrで成膜し、3.4μΩ・
cmの膜を形成している。
As a method of depositing an Al film by using the MOCVD method, for example, the Journalal flectr is used.
Chemical Society Vol. 131, No. 21
In the example found on page 75 (1984), triisobutylaluminum {(iC 4
H 9 ) 3 Al} (TIBA) is used and the film forming temperature is 260
℃, the reaction tube pressure 0.5Torr film formation, 3.4μΩ ·
A cm film is formed.

【0024】TIBAを用いる場合は、成膜前にTiC
4 を流し、基板表面を活性化し、核を形成するなどの
前処理をしないと連続な膜が得られない。また、TiC
4を用いた場合も含め、一般にTIBAを用いた場合
には表面平坦性が悪いという欠点がある。特開昭63−
33569号公報には、TiCl4 を用いず、その代り
に有機アルミニウムを基板近傍において加熱することに
より膜形成する方法が記載されている。この場合には基
板表面の自然酸化膜を除去する工程が必要であると明記
されている。TIBAは単独で使用することが可能なの
でTIBA以外のキャリアガスを使う必要はないがAr
ガスをキャリアガスとして用いてもよいと記載されてい
る。しかしTIBAと他のガス(例えばH2 )との反応
は全く想定しておらず、水素をキャリアガスとして使う
という記載もない。またTIBA以外にトリメチルアル
ミニウム(TMA)をあげているが、それ以外のガスの
具体的記載はない。これは一般に有機金属の化学的性質
は金属元素に付いている有機置換基が少し変化すると大
きく変るので、どのような有機金属を使用すべきかは個
々に検討する必要があるからである。
When TIBA is used, TiC is formed before film formation.
A continuous film cannot be obtained without pretreatment such as flowing l 4 to activate the substrate surface and form nuclei. Also, TiC
In general, when TIBA is used, including the case where 1 4 is used, the surface flatness is poor. JP 63-
Japanese Patent No. 33569 describes a method of forming a film by heating organic aluminum in the vicinity of the substrate without using TiCl 4 . In this case, it is specified that a step of removing the natural oxide film on the substrate surface is necessary. Since TIBA can be used alone, it is not necessary to use a carrier gas other than TIBA.
It is described that a gas may be used as a carrier gas. However, the reaction between TIBA and another gas (for example, H 2 ) is not assumed at all, and there is no description that hydrogen is used as a carrier gas. In addition to TIBA, trimethylaluminum (TMA) is listed, but there is no specific description of other gases. This is because the chemical properties of organometallics generally change greatly when the organic substituents attached to the metallic elements change a little, so it is necessary to individually consider what kind of organometallic should be used.

【0025】Electrochemical Soc
iety日本支部第2回シンポジウム(1989年7月
7日)予稿集第75ページにはダブルウォールCVD法
によるAlの成膜に関する記載がある。この方法ではT
IBAを使用しガス温度を基板温度よりも高くなるよう
に装置を設計する。この方法ではガス温度と基体表面温
度との差を制御するのが困難であるだけでなく、ボンベ
と配管を加熱しなければならないという欠点がある。し
かもこの方法では膜をある程度厚くしないと均一な連続
膜にならない、膜の平坦性が悪い、選択性が長時間維持
できないなどの問題点がある。
Electrochemical Soc
Page 75 of the 2nd symposium of japan Japan Chapter (July 7, 1989) has a description about Al film formation by the double wall CVD method. This way T
The device is designed so that the gas temperature is higher than the substrate temperature using IBA. This method is not only difficult to control the difference between the gas temperature and the substrate surface temperature, but also has the drawback that the cylinder and the pipe must be heated. Moreover, this method has problems that a uniform continuous film cannot be formed unless the film is thickened to some extent, the flatness of the film is poor, and the selectivity cannot be maintained for a long time.

【0026】上記TIBAよりも膜の平坦性、選択性等
に優れ、本発明に好適に用いられる有機金属アルミニウ
ムとしては、ジメチルアルミニウムハイドライド、ジエ
チルアルミニウムハイドライド、モノメチルアルミニウ
ムハイドライド等がある。
Organometallic aluminum which is superior to TIBA in film flatness and selectivity and which is preferably used in the present invention includes dimethyl aluminum hydride, diethyl aluminum hydride, monomethyl aluminum hydride and the like.

【0027】次に、本発明の実施態様例を図面により説
明する。図1〜図10は本発明の半導体装置の製造方法
による発光素子の概略的工程図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 10 are schematic process diagrams of a light emitting element according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【0028】図1に示すように、下地材料1(たとえば
Al23 ,AlN,BNなどのセラミック、石英,高
融点ガラスやW,Moなどの高融点金属)上に核形成密
度の低い材料からなる薄膜2(例えば非晶質、多結晶質
等の非単結晶質のSiO2 ,Si34 など)を堆積し
非核形成面3とする。この薄膜の形成にはCVD法、ス
パッター法、蒸着法、分散媒を使った塗布法などの方法
を用いる。また、図11のように下地材料1を用いず前
記核形成密度の低い材料からなる支持体5を用いてもよ
い。
As shown in FIG. 1, a material having a low nucleation density on a base material 1 (for example, ceramics such as Al 2 O 3 , AlN and BN, quartz, high melting point glass and high melting point metals such as W and Mo). A non-nucleated surface 3 is formed by depositing a thin film 2 (for example, non-single crystalline SiO 2 , Si 3 N 4 such as amorphous or polycrystalline). To form this thin film, a CVD method, a sputtering method, a vapor deposition method, a coating method using a dispersion medium, or the like is used. Further, as shown in FIG. 11, the support 5 made of a material having a low nucleation density may be used instead of the base material 1.

【0029】次に図2に示すように、非核形成面3より
核形成密度の高い材料(非単結晶質のAl23 ,Al
N,Ta25 ,TiO2 ,WO3 など)を結晶成長し
て単結晶となる核を唯一形成され得るに十分な程小さい
面積(好ましくは10μm四方以下、最適には2μm四
方以下)を形成し核形成面4とする。また、このように
薄膜を微細にパターニングする他、図12のように下地
に核形成密度の高い材料からなる薄膜6を堆積し、その
上に核形成密度の低い材料からなる薄膜2を積み重ね非
核形成面3とし、エッチングにより微細な窓を開けて核
形成面4を露出させてもよく、図13のように核形成密
度の低い材料からなる薄膜2に凹部を形成し、その凹部
の底面に微細な窓を開けて核形成面4を露出させてもよ
い(この場合前記凹部内に結晶を形成させる)。さら
に、図14,図15のように微細な領域を残し他をレジ
スト7でカバーし、イオン(As,P,Ga,Al,I
nなど)を核形成密度の低い材料からなる薄膜2に打込
んで、核形成密度の高いイオン打込領域8を形成しても
よい。
Next, as shown in FIG. 2, materials having a higher nucleation density than the non-nucleation surface 3 (non-single crystalline Al 2 O 3 , Al
(N, Ta 2 O 5 , TiO 2 , WO 3 etc.) and a small enough area (preferably 10 μm square or less, optimally 2 μm square or less) to form only a single crystal nucleus. The nucleation surface 4 is formed. In addition to finely patterning the thin film in this way, as shown in FIG. 12, a thin film 6 made of a material having a high nucleation density is deposited on the underlayer, and a thin film 2 made of a material having a low nucleation density is stacked on the thin film 6 to be non-nuclear. As the formation surface 3, a fine window may be opened by etching to expose the nucleation surface 4. As shown in FIG. 13, a recess is formed in the thin film 2 made of a material having a low nucleation density, and the bottom surface of the recess is formed. A fine window may be opened to expose the nucleation surface 4 (in this case, crystals are formed in the recess). Further, as shown in FIGS. 14 and 15, a fine region is left and the others are covered with a resist 7, and ions (As, P, Ga, Al, I
n or the like) may be implanted into the thin film 2 made of a material having a low nucleation density to form the ion implantation region 8 having a high nucleation density.

【0030】次に、図3に示すように、こうして得られ
た基板上に、MOCVD法によって化合物半導体の結晶
を成長する。
Next, as shown in FIG. 3, a compound semiconductor crystal is grown on the thus obtained substrate by MOCVD.

【0031】図16に用いたMOCVD装置の概略図を
示す。ここに示したのは横型の減圧MOCVD装置であ
るが、これは基板を垂直に保持する縦型またはそれ以外
の型式でもかまわない。チャンバー307は水冷ジャケ
ットを持った石英製で、内部は結晶成長以外の時はター
ボ分子ポンプ315によって10-6torr程度に排気
されている。基板ホルダー308はカーボン製でチャン
バー外部に設けた高周波コイル(図示せず)からパワー
を受けて900℃まで加熱できる。また基板温度はホル
ダー308内の熱電対310によって測定され、高周波
パワーにフィードバックされてコントロール可能になっ
ている。
FIG. 16 shows a schematic view of the MOCVD apparatus used. Although the horizontal type low pressure MOCVD apparatus is shown here, it may be a vertical type for holding the substrate vertically or another type. The chamber 307 is made of quartz with a water cooling jacket, and the inside of the chamber 307 is evacuated to about 10 −6 torr by the turbo molecular pump 315 except during crystal growth. The substrate holder 308 is made of carbon and can be heated to 900 ° C. by receiving power from a high frequency coil (not shown) provided outside the chamber. The substrate temperature is measured by a thermocouple 310 in the holder 308 and is fed back to high frequency power so that it can be controlled.

【0032】原料用ガスはチャンバー307の左端から
導入される。トリメチルガリム、トリメチルアルミニウ
ム、ジエチルセレン、ジエチルジンクなどの液体原料は
バブラー304〜306に詰められ、恒温槽(図示せ
ず)によって所定の温度に保たれている。これをマスフ
ロウコントローラ(MFC)で制御された水素ガスによ
ってバブリングして蒸気としてチャンバー307内へ輸
送する。
The raw material gas is introduced from the left end of the chamber 307. Liquid raw materials such as trimethyl gallim, trimethyl aluminum, diethyl selenium, and diethyl zinc are filled in bubblers 304 to 306 and kept at a predetermined temperature by a thermostat (not shown). This is bubbled with hydrogen gas controlled by a mass flow controller (MFC) and transported as vapor into the chamber 307.

【0033】アルシン301のような気体原料はMFC
を通して直接チャンバー307へ運ばれる。またエッチ
ングガスとして用いるHCl303は原料ガスとは別の
系統の配管を通してチャンバー内へ導入される。チャン
バー307内へ導入されたガスは基板309の付近を通
って、ロータリーポンプ311によって排気される。こ
の時前述のターボ分子ポンプはバルブ314によって系
から分離されている。また反応圧力はコンダクタンス可
変バルブ312によって制御される。
A gaseous source such as arsine 301 is MFC
Directly to the chamber 307. Further, HCl 303 used as an etching gas is introduced into the chamber through a pipe of a system different from the source gas. The gas introduced into the chamber 307 passes near the substrate 309 and is exhausted by the rotary pump 311. At this time, the aforementioned turbo molecular pump is separated from the system by the valve 314. The reaction pressure is controlled by the conductance variable valve 312.

【0034】上述した減圧MOCVD装置によって基板
上に化合物半導体(例えばGaAs,GaAlAs,G
aP,GaAsP,InP,GaInAsPなどのIII
−V族、ZnSe,ZnS,ZnTe,CdSe,Cd
S,CdTe,HgTe,HgCdTeなどのII−IV
族)の結晶核9を発生させる。この時の基板温度はIII
−V族化合物の場合、好ましくは550〜850℃、よ
り好ましくは600〜800℃、最適には650〜75
0℃であり、反応圧力は好ましくは100torr以
下、より好ましくは50torr以下、最適には20t
orr以下である。
Compound semiconductors (for example, GaAs, GaAlAs, G) are formed on the substrate by the above-mentioned low pressure MOCVD apparatus.
III such as aP, GaAsP, InP, GaInAsP
-V group, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdSe, Cd
II-IV such as S, CdTe, HgTe, HgCdTe
Group) crystal nuclei 9 are generated. The substrate temperature at this time is III
In the case of a group V compound, it is preferably 550 to 850 ° C, more preferably 600 to 800 ° C, most preferably 650 to 75 ° C.
0 ° C., the reaction pressure is preferably 100 torr or less, more preferably 50 torr or less, most preferably 20 t
It is less than orr.

【0035】また、V族/III 族の供給モル比は好まし
くは10〜120、より好ましくは30〜80、最適に
は50〜70である。
The feed molar ratio of group V / group III is preferably 10 to 120, more preferably 30 to 80, and most preferably 50 to 70.

【0036】またII−VI族化合物の場合、この時の基板
温度は好ましくは250〜600℃、より好ましくは3
00〜550℃、最適には350〜500℃であり、反
応圧力は好ましくは80torr以下、より好ましくは
30torr以下、最適には15torr以下である。
またVI族/II族の供給モル比は好ましくは10〜10
0、より好ましくは20〜80、最適には30〜60で
ある。ここで本発明のMOCVD法に用いる原料ガスに
ついて述べておく、III 族原料としては、Al(CH
33 ,Al(C233 ,Al(i−C49
3 ,Ga(CH33,Ga(C253 ,In(C2
53 ,In(C373 ,In(C493
V族原料としては、NH3 ,N2 ,PH3 ,TBP,A
sH3 ,TBA,Sb(CH33 ,Sb(C37
3 ,Sb(C493、II族原料としては、Zn(C
32 ,Zn(C252 ,Cd(CH32 ,C
d(C252 ,Hg(CH32 ,Hg(C2
52 、VI族原料としては、H2S,H2 Se,Se
(CH32 ,Se(C252 ,Te(CH3
2 ,Te(C252 、ドーピングガスとしては、II
I −V族化合物には、II又はVI族の有機金属、II−VI族
化合物には、III 又はV族の有機金属、SiH4 やCH
4 ,Sn(CH34 ,Sn(C254 ,Sn(C
374 などのIV族も用いることが出来る。
In the case of the II-VI group compound, the substrate temperature at this time is preferably 250 to 600 ° C., more preferably 3 ° C.
The reaction pressure is preferably 0 to 550 ° C., optimally 350 to 500 ° C., and the reaction pressure is preferably 80 torr or less, more preferably 30 torr or less, optimally 15 torr or less.
The VI / II supply molar ratio is preferably 10 to 10.
It is 0, more preferably 20 to 80, most preferably 30 to 60. Here, the raw material gas used in the MOCVD method of the present invention will be described.
3) 3, Al (C 2 H 3) 3, Al (i-C 4 H 9)
3 , Ga (CH 3 ) 3 , Ga (C 2 H 5 ) 3 , In (C 2
H 5) 3, In (C 3 H 7) 3, In (C 4 H 9) 3,
Examples of group V raw materials include NH 3 , N 2 , PH 3 , TBP, and A.
sH 3, TBA, Sb (CH 3) 3, Sb (C 3 H 7)
3 , Sb (C 4 H 9 ) 3 and Group II raw material include Zn (C
H 3 ) 2 , Zn (C 2 H 5 ) 2 , Cd (CH 3 ) 2 , C
d (C 2 H 5 ) 2 , Hg (CH 3 ) 2 , Hg (C 2 H
5 ) 2 and VI group raw materials include H 2 S, H 2 Se, Se
(CH 3) 2, Se ( C 2 H 5) 2, Te (CH 3)
2 , Te (C 2 H 5 ) 2 , and the doping gas is II
Group IV compounds include II or VI organometallic compounds, and II-VI compounds include III or V organometallic compounds such as SiH 4 and CH.
4 , Sn (CH 3 ) 4 , Sn (C 2 H 5 ) 4 , Sn (C
Group IV compounds such as 3 H 7 ) 4 can also be used.

【0037】図4,図5に示すように、所定のドーピン
グガスを添加することによってn型(又はP型)の結晶
10を所望の大きさまで成長させる。
As shown in FIGS. 4 and 5, an n-type (or P-type) crystal 10 is grown to a desired size by adding a predetermined doping gas.

【0038】次に図6に示すように、ドーピングガスを
切り替えて反対導電型の結晶となるP型(又はn型)の
結晶11を積層させる。図6においてXは結晶10に結
晶11を積層した一つの領域を示す。なお、図7〜図1
0においては簡易化のため一つの領域Xのみ図示してい
る。
Next, as shown in FIG. 6, the doping gas is switched to stack a P-type (or n-type) crystal 11 which becomes a crystal of the opposite conductivity type. In FIG. 6, X indicates one region in which the crystal 10 and the crystal 11 are laminated. 7 to 1
In FIG. 0, only one region X is shown for simplification.

【0039】次に図7に示すように、成長した島状の結
晶を機械的研磨により平坦化した。
Next, as shown in FIG. 7, the grown island crystals were flattened by mechanical polishing.

【0040】次に、図8に示すように、この上に絶縁膜
12(例えば、SiO2 ,SiNx,Ta25 など)
を堆積し、レジストでパターニングした後でエッチング
しコンタクトホール13を形成する。
Next, as shown in FIG. 8, an insulating film 12 (for example, SiO 2 , SiNx, Ta 2 O 5 or the like) is formed thereon.
Is deposited, patterned with a resist, and then etched to form a contact hole 13.

【0041】次に図9に示すように、レジストでネガの
電極パターンを作った後で、金属を加熱蒸着法又はスパ
ッター法を用いて堆積し、溶剤で溶かし、不要な部分を
リフトオフして配線電極14を形成した。
Next, as shown in FIG. 9, after forming a negative electrode pattern with a resist, a metal is deposited by a heating evaporation method or a sputtering method, dissolved with a solvent, and unnecessary portions are lifted off to form wiring. The electrode 14 was formed.

【0042】この時結晶島の影になるため金属の膜厚が
極端に薄くなる部分15が生じる。ここで断線の確率が
高くなっている。
At this time, a portion 15 where the film thickness of the metal is extremely thin is formed because it becomes a shadow of the crystal island. The probability of disconnection is high here.

【0043】次に図10に示すように、前述したものと
同様の図16に示したMOCVD装置を用いて、Alの
選択堆積を行う。原料に用いるのはAlの有機金属で、
例えばジメチルアルミニウムハイドライド、ジエチルア
ルミニウムハイドライド、モノメチルアルミニウムハイ
ドライドなどが挙げられる。このAlの有機金属原料
は、ステンレスバブラー304〜306に詰められ、恒
温槽(図示せず)によって所定の温度に保たれている。
これをマスフローコントローラー(MFC)で制御され
た水素ガスによってバブリングして蒸気としてチャンバ
ーへ輸送する。
Then, as shown in FIG. 10, selective deposition of Al is performed using the MOCVD apparatus shown in FIG. 16 which is similar to the one described above. The raw material is Al organic metal,
Examples thereof include dimethyl aluminum hydride, diethyl aluminum hydride, monomethyl aluminum hydride, and the like. This Al organic metal raw material is packed in stainless steel bubblers 304 to 306 and kept at a predetermined temperature by a thermostat (not shown).
This is bubbled with hydrogen gas controlled by a mass flow controller (MFC) and transported to the chamber as vapor.

【0044】この時の堆積条件は、基板温度かつ好まし
くは180〜450℃、より好ましくは200〜450
℃、最適には270〜350℃で行ない、圧力は好まし
くは1×10-3〜100Torr、より好ましくは1×
10-3〜10Torr、最適には1×10-3〜1Tor
rであり、DMAH分圧は反応容器内圧力の好ましくは
1×10-5〜1×10-2倍、より好ましくは、1×10
-5〜5×10-3倍、最適には1×10-5〜1.3×10
-3倍で行なう。
The deposition conditions at this time are the substrate temperature and preferably 180 to 450 ° C., more preferably 200 to 450.
C., optimally 270 to 350.degree. C., pressure is preferably 1.times.10.sup.- 3 to 100 Torr, more preferably 1.times.
10 −3 to 10 Torr, optimally 1 × 10 −3 to 1 Torr
and the DMAH partial pressure is preferably 1 × 10 −5 to 1 × 10 −2 times the internal pressure of the reaction vessel, more preferably 1 × 10 5.
-5 to 5 x 10 -3 times, optimally 1 x 10 -5 to 1.3 x 10
-3 times.

【0045】このような条件でAl堆積を行うと、絶縁
膜12上にはAlはまったく堆積せず、配線電極14上
にのみAl膜16が堆積する。この際に、前述の図9で
示した配線電極(金属膜)厚が薄くなってしまう部分1
5上にも、ステップカバレッジ良好なAl膜が形成され
る。
When Al is deposited under such conditions, Al is not deposited on the insulating film 12 at all, but the Al film 16 is deposited only on the wiring electrode 14. At this time, the thickness of the wiring electrode (metal film) shown in FIG.
An Al film having good step coverage is also formed on the film 5.

【0046】[0046]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。 [実施例1]本発明の実施例であるGaAlAsLED
の形成方法を図17〜図29を使って説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. [Example 1] GaAlAs LED which is an example of the present invention
A method for forming the above will be described with reference to FIGS.

【0047】図17に示すように、石英基板401の上
に反応性マグネトロンスパッター法によってAlN膜4
02を1200Å堆積した。堆積条件は、基板温度は室
温、ターゲットはAl、導入ガスはArとN2 で、流量
比はAr/N2 =2/3、圧力は5×10-2torr、
RFパワーは600W、堆積速度は60Å/分であっ
た。
As shown in FIG. 17, the AlN film 4 is formed on the quartz substrate 401 by the reactive magnetron sputtering method.
02 was deposited at 1200Å. The deposition conditions are as follows: substrate temperature is room temperature, target is Al, introduced gas is Ar and N 2 , flow rate ratio is Ar / N 2 = 2/3, pressure is 5 × 10 -2 torr,
The RF power was 600 W and the deposition rate was 60Å / min.

【0048】次に図18に示すように、プラズマCVD
法で非晶質SiNX 膜403を300Å堆積した。堆積
条件は基板温度350℃、反応圧力0.2torr、原
料ガスはSiH4 100cc、NH3 200ccであっ
た。
Next, as shown in FIG. 18, plasma CVD
The amorphous SiN x film 403 was deposited by 300 Å by the method. The deposition conditions were a substrate temperature of 350 ° C., a reaction pressure of 0.2 torr, and raw material gases of SiH 4 100 cc and NH 3 200 cc.

【0049】次に図19に示すように、フォトリソグラ
フィー技術を使ってパターニングし、リアクティブイオ
ンエッチングによってSiNX 膜403を部分的に取り
去って、60μmの間隔で2μm四方の微細な窓404
を作りAlN膜402を露出させた。この部分がGaA
sの核形成面となる。
Next, as shown in FIG. 19, patterning is performed using photolithography, the SiN x film 403 is partially removed by reactive ion etching, and 2 μm square windows 404 are formed at intervals of 60 μm.
Then, the AlN film 402 was exposed. This part is GaA
It becomes the nucleation surface of s.

【0050】この時のリアリティブイオンエッチングの
条件は、導入ガスはCF4 とO2 で流量比はCF4 /O
2 =5/1、圧力は7×10-2torr、RFパワーは
100W、エッチング速度は100Å/分であった。
The conditions of the realistic ion etching at this time are as follows: CF 4 and O 2 are introduced gas, and the flow rate ratio is CF 4 / O.
2 = 5/1, pressure was 7 × 10 -2 torr, RF power was 100 W, and etching rate was 100Å / min.

【0051】次に図20に示すようにGaAsを成長す
るために、基板を減圧MOCVD装置へ移した。まず、
AsH3 10%、H2 90%、圧力100torrの雰
囲気で860℃20分間の熱処理を行なって基板表面を
清浄化した。続いて基板温度を770℃に下げ安定化さ
せてから、MOCVD法によりGaAsの結晶核405
を発生させた。
Next, as shown in FIG. 20, the substrate was transferred to a low pressure MOCVD apparatus in order to grow GaAs. First,
The substrate surface was cleaned by heat treatment at 860 ° C. for 20 minutes in an atmosphere of AsH 3 10%, H 2 90% and a pressure of 100 torr. Subsequently, the substrate temperature is lowered to 770 ° C. and stabilized, and then GaAs crystal nuclei 405 are formed by MOCVD.
Was generated.

【0052】成長条件は、原料にトリメチルガリウム
(TMG)とアルシン(AsH3 )、希釈ガスにH2
用い、それぞれの流量モル数は2.4×10-5mol/
分,1.4×10-3mol/分,0.45mol/分、
反応圧力20torr、基板温度770℃であった。同
時に導入したエッチング性ガスのHClの流量は3.0
×10-3mol/分(6.6×10-3mol%全流量に
対して)であった。
The growth conditions were as follows: trimethylgallium (TMG) and arsine (AsH 3 ) were used as raw materials, H 2 was used as a diluent gas, and the flow rate mole numbers were 2.4 × 10 -5 mol / mol, respectively.
Min, 1.4 × 10 −3 mol / min, 0.45 mol / min,
The reaction pressure was 20 torr and the substrate temperature was 770 ° C. The flow rate of HCl, which is an etching gas introduced at the same time, is 3.0.
It was x10 -3 mol / min (based on the total flow rate of 6.6 x 10 -3 mol%).

【0053】次に、図21,22に示すように、成長開
始後約10分でGaAsの結晶核405が核形成面とな
るAlN膜402を埋める単結晶405aとなったとこ
ろで成長条件を変更してn型のGa0.8 Al0.2 Asの
単結晶406を単結晶405aに連続して成長した。
Next, as shown in FIGS. 21 and 22, the growth conditions are changed when the GaAs crystal nucleus 405 becomes a single crystal 405a which fills the AlN film 402 serving as the nucleation surface about 10 minutes after the start of growth. As a result, a single crystal 406 of n-type Ga 0.8 Al 0.2 As was continuously grown on the single crystal 405a.

【0054】この時の成長条件は、原料はTMG,トリ
メチルアルミニウム(TMA)とAsH3 希釈ガスはH
2 で、それぞれの流量モル数は、1.9×10-5mol
/分,4.8×10-6mol/分,1.4×10-3mo
l/分,0.45mol/分,ドーピングガスとしてシ
ラン(SiH4 )を用い、流量は1.2×10-6mol
/分で、圧力と基板温度は20torr770℃で変更
しなかった。
The growth conditions at this time are as follows: TMG as raw material, trimethylaluminum (TMA), and AsH 3 dilution gas as H.
2 , the number of moles of each flow rate is 1.9 × 10 −5 mol
/ Min, 4.8 × 10 -6 mol / min, 1.4 × 10 -3 mo
l / min, 0.45 mol / min, silane (SiH 4 ) was used as a doping gas, and the flow rate was 1.2 × 10 −6 mol
/ Min, the pressure and substrate temperature were unchanged at 20 torr 770 ° C.

【0055】次に、図23に示すように、島状のGaA
lAsの単結晶406の底面の外径が10μmまで成長
した所でドーピングガスを切り替えてP型のGa0.8
0.2 Asの単結晶407を単結晶406に連続して成
長した。
Next, as shown in FIG. 23, island-shaped GaA
In the place where the outer diameter of the bottom surface of the 1As single crystal 406 has grown to 10 μm, the doping gas is switched and P type Ga 0.8 A is used.
A single crystal 407 of 0.2 As was continuously grown on the single crystal 406.

【0056】この時のドーピングガスはジエチルジンク
(DEZn)で、流量は9×10-5mol/分であっ
た。
At this time, the doping gas was diethyl zinc (DEZn), and the flow rate was 9 × 10 -5 mol / min.

【0057】他の成長条件は変更しなかった。The other growth conditions were unchanged.

【0058】P型のGaAlAs層の厚みが3μmにな
ったところで成長を止めた。
The growth was stopped when the thickness of the P-type GaAlAs layer reached 3 μm.

【0059】次に図24に示すように、0.5%Brを
含んだメタノール(MeOH)を用いてメカノケミカル
エッチングを行ない基板から5μmの厚さを残しGaA
lAsの上面を平坦化した。
Next, as shown in FIG. 24, mechanochemical etching was carried out using methanol (MeOH) containing 0.5% Br to leave a thickness of 5 μm from the substrate GaA.
The top surface of lAs was flattened.

【0060】次に図25に示すように、プラズマCVD
法で非晶質SiNX 膜408を3000Å堆積し絶縁膜
408とした。堆積条件は基板温度350℃、反応圧力
0.2torr、原料ガスはSiH4 100cc、NH
3 200ccであった。
Next, as shown in FIG. 25, plasma CVD
The amorphous SiN x film 408 was deposited in an amount of 3000 Å by the method to form an insulating film 408. The deposition conditions are a substrate temperature of 350 ° C., a reaction pressure of 0.2 torr, a source gas of SiH 4 100 cc, and NH.
It was 3 200 cc.

【0061】次に図26に示すように、フォトレジスト
でパターニングした後でRIEで絶縁膜408を部分的
に取り去ってコンタクトホール409を形成した。
Next, as shown in FIG. 26, after patterning with a photoresist, the insulating film 408 was partially removed by RIE to form a contact hole 409.

【0062】次に図27に示すように、レジストでパタ
ーニングした後でAu−Geを真空蒸着により5000
Å堆積し、リフトオフ法によりn型電極410を形成し
た。
Next, as shown in FIG. 27, after patterning with a resist, Au--Ge is vacuum-deposited at 5000.
Å Deposit and form the n-type electrode 410 by the lift-off method.

【0063】次に図28に示すように、同様にレジスト
でパターニングした後でAu−Znを真空蒸着により5
000Å堆積し、リフトオフ法によりP型電極411を
形成した。
Next, as shown in FIG. 28, after patterning with a resist in the same manner, Au--Zn is deposited by vacuum evaporation to form 5
Then, a P-type electrode 411 was formed by a lift-off method.

【0064】最後に、図29に示すように、Alを選択
堆積させるために再び減圧MOCVD装置に基板を入れ
金属膜たるAl電極412を形成した。成長条件は、A
lの原料はジメチルアルミハイドライド(DMAH)で
希釈ガスにH2 を用い、それぞれの流量モル数は1.0
×10-5mol/分,20×10-2mol/分,反応圧
力1.2torr、基板温度320℃であった。45分
間成長をして基板を取り出し、走査型電子顕微鏡(SE
M)により観察したところ、Al電極はP,n両電極4
10,411上にのみ形成されていて、絶縁膜408が
表面に露出している部分にはAlはまったく堆積してい
なかった。
Finally, as shown in FIG. 29, in order to selectively deposit Al, the substrate was put in the low pressure MOCVD apparatus again to form an Al electrode 412 as a metal film. Growth condition is A
The raw material of 1 is dimethyl aluminum hydride (DMAH), H 2 is used as a diluting gas, and the number of moles of each flow rate is 1.0.
The reaction temperature was × 10 -5 mol / min, 20 × 10 -2 mol / min, the reaction pressure was 1.2 torr, and the substrate temperature was 320 ° C. After growing for 45 minutes, the substrate was taken out, and a scanning electron microscope (SE
When observed with M), the Al electrode was P and n both electrodes 4
Al was not deposited at all on the portion where the insulating film 408 was exposed on the surface, which was formed only on 10, 411.

【0065】また図29を用いて説明した工程でAl電
極412を形成した基板のGaAlAsLEDを測定し
たところ、20コ中、1コだけが断線していた。一方図
28を用いて説明した工程で止めた基板のGaAlAs
LEDを測定したところ、20コ中、5コが断線不良を
起こしていた。 [実施例2]本発明の他の実施例であるGaNのMIS
型LEDの形成方法を図30〜40を使って説明する。
Further, when the GaAlAsLED of the substrate on which the Al electrode 412 was formed was measured in the process described with reference to FIG. 29, only 1 out of 20 was broken. On the other hand, the GaAlAs of the substrate stopped in the process described with reference to FIG.
When the LEDs were measured, 5 out of 20 had a disconnection defect. [Embodiment 2] MIS of GaN which is another embodiment of the present invention
A method of forming the mold LED will be described with reference to FIGS.

【0066】まず、図30に示すように、シリコンウエ
ハ501上にマグネトロンスパッター法によってSiO
2 膜502を1500Å堆積した。堆積条件は、基板温
度250℃、ターゲットはSiO2 、導入ガスはAr、
圧力は6×10-3torr、RFパワーは1kW、堆積
速度は300Å/分であった。
First, as shown in FIG. 30, SiO is formed on a silicon wafer 501 by magnetron sputtering.
Two films 502 were deposited at 1500Å. The deposition conditions are a substrate temperature of 250 ° C., a target of SiO 2 , an introduced gas of Ar,
The pressure was 6 × 10 −3 torr, the RF power was 1 kW, and the deposition rate was 300 Å / min.

【0067】次に、図31に示すように、イオンプレー
ティング法を用いてAl23膜を300Å堆積した。
すなわち、アーク放電型イオンプレーティング装置を用
いて10-5torrまで排気した後、O2 ガスを1〜3
×10-4torrまで導入し、イオン化電極50V(出
力500W)、基板電位−50V、基板温度400℃の
条件でAl23 を堆積した。その後にレジストパター
ニングし、エッチャント(H3 PO4 :HNO3 :CH
3 COOH:H2 =16:1:2:1 40℃)を用い
て1.5μmにパターニングし、これによりAl23
のシード部503を形成した。
Next, as shown in FIG. 31, an Al 2 O 3 film was deposited by 300 Å using an ion plating method.
That is, after exhausting to 10 −5 torr using an arc discharge type ion plating device, O 2 gas is added in an amount of 1 to 3
It was introduced up to × 10 −4 torr, and Al 2 O 3 was deposited under the conditions of an ionization electrode of 50 V (output 500 W), a substrate potential of −50 V, and a substrate temperature of 400 ° C. After that, resist patterning is performed, and an etchant (H 3 PO 4 : HNO 3 : CH
3 COOH: H 2 = 16: 1: 2: patterned into 1.5μm with 1 40 ° C.), thereby Al 2 O 3
The seed portion 503 was formed.

【0068】次に、図32に示すように、MOCVD法
によって島状のn型GaNの結晶504を成長させた。
まず始めにPCl3 雰囲気で950℃、10分間熱処理
を行い、次にMOCVD法により島状のn型GaNの単
結晶504を成長させた。原料ガスはトリメチルガリウ
ム(TMG),アンモニア(NH3 )希釈ガスはH2
あった。それぞれ流量モル数は2.0×10-5mol/
分,8×10-4mol/分,0.2mol/分で、圧力
は常圧、基板温度1100℃とした。GaNの結晶島5
04の底面の直径が20μmになるまで70分成長を続
けた。
Next, as shown in FIG. 32, island-shaped n-type GaN crystal 504 was grown by MOCVD.
First, heat treatment was performed in a PCl 3 atmosphere at 950 ° C. for 10 minutes, and then an island-shaped n-type GaN single crystal 504 was grown by the MOCVD method. The raw material gas was trimethylgallium (TMG), and the ammonia (NH 3 ) dilution gas was H 2 . The number of flow moles is 2.0 × 10 -5 mol /
Min, 8 × 10 −4 mol / min, 0.2 mol / min, the pressure was normal pressure, and the substrate temperature was 1100 ° C. GaN crystal island 5
The growth was continued for 70 minutes until the diameter of the bottom surface of 04 became 20 μm.

【0069】次に図33に示すように、0.5%Brを
含んだメタノール(MeOH)を用いてメカノケミカル
エッチングを行ない、基板から5μmの厚さを列し、単
結晶(GaN)504の上面を平坦化した。
Next, as shown in FIG. 33, mechanochemical etching was performed using methanol (MeOH) containing 0.5% Br, and a thickness of 5 μm was arranged from the substrate to form a single crystal (GaN) 504. The top surface was flattened.

【0070】次に図34に示すように、フォトレジスト
505でパターニングしてからZnイオン506を1×
1016/cm2 打ち込んだ。
Next, as shown in FIG. 34, after patterning with a photoresist 505, Zn ions 506 are 1 ×.
I hit 10 16 / cm 2 .

【0071】次に図35に示すように、H2 雰囲気で9
00℃5分間加熱し絶縁層507(高抵抗GaN)を形
成した。
[0071] Next, as shown in FIG. 35, in an H 2 atmosphere 9
The insulating layer 507 (high resistance GaN) was formed by heating at 00 ° C. for 5 minutes.

【0072】次に図36に示すように、プラズマCVD
法で非晶質SiNX 膜508を3000Å堆積し絶縁膜
508とした。堆積条件は基板温度350℃、反応圧力
0.2torr、原料ガスはSiH4 100cc、NH
3 200ccであった。
Next, as shown in FIG. 36, plasma CVD
An amorphous SiN x film 508 was deposited in an amount of 3000 Å by the method to form an insulating film 508. The deposition conditions are a substrate temperature of 350 ° C., a reaction pressure of 0.2 torr, a source gas of SiH 4 100 cc, and NH.
It was 3 200 cc.

【0073】次に図37に示すように、フォトレジスト
でパターニングした後でRIEで絶縁膜508を部分的
に取り去ってコンタクトホール509を形成した。
Next, as shown in FIG. 37, after patterning with a photoresist, the insulating film 508 was partially removed by RIE to form a contact hole 509.

【0074】次に図38に示すように、レジストでネガ
のパターンを作った後、In−Alを5000Å蒸着し
た。次に、溶剤を使ってレジストを溶かして不要な部分
をリフトオフし、電極510を形成した。
Next, as shown in FIG. 38, after forming a negative pattern with a resist, In—Al was vapor-deposited at 5000 Å. Next, the resist was melted with a solvent to lift off unnecessary portions to form electrodes 510.

【0075】同様に図39に示すように、レジストでネ
ガのパターンを作った後、Inを2000Å蒸着した。
次に、溶剤を使ってレジストを溶かして不要な部分をリ
フトオフし、電極511を形成した。
Similarly, as shown in FIG. 39, after forming a negative pattern with a resist, In was vapor-deposited at 2000 liters.
Next, the resist was melted using a solvent and unnecessary portions were lifted off to form an electrode 511.

【0076】最後に、図40に示すように、Alを選択
堆積させるために再び減圧MOCVD装置に基板を入れ
Al電極512を形成した。成長条件は、Alの原料は
ジメチルアルミニウムハイドライド(DMAH)で希釈
ガスにH2を用い、それぞれの流量モル数は1.0×1
-5mol/分,2.0×10-2mol/分,反応圧力
1.2torr,基板温度320℃であった。45分間
成長をして基板を取り出し、走査型電子顕微鏡(SE
M)により観察したところ、Al電極は両電極510,
511上にのみ形成されていて、絶縁膜508が表面に
露出している部分にはAlはまったく堆積していなかっ
た。
Finally, as shown in FIG. 40, in order to selectively deposit Al, the substrate was put in the low pressure MOCVD apparatus again to form an Al electrode 512. The growth conditions are as follows: the raw material of Al is dimethyl aluminum hydride (DMAH), H 2 is used as a dilution gas, and the number of moles of each flow rate is 1.0 × 1.
The reaction temperature was 0 −5 mol / min, 2.0 × 10 −2 mol / min, the reaction pressure was 1.2 torr, and the substrate temperature was 320 ° C. After growing for 45 minutes, the substrate was taken out, and a scanning electron microscope (SE
When observed by M), the Al electrode was
Al was not deposited at all on the portion where it was formed only on 511 and the insulating film 508 was exposed on the surface.

【0077】また図40を用いて説明した工程でAl電
極512を形成した基板のGaNLEDを測定したとこ
ろ、20コ中、3コだけが断線していた。一方図39を
用いて説明した工程で止めた基板のGaNLEDを測定
したところ、20コ中、11コが断線不良を起こしてい
た。
When the GaNLED on the substrate on which the Al electrode 512 was formed was measured in the process described with reference to FIG. 40, only 3 out of 20 were broken. On the other hand, when the GaN LEDs on the substrate stopped in the process described with reference to FIG. 39 were measured, 11 out of 20 had a disconnection defect.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、基体上に島状に形成した半導体
単結晶に電極配線を行う場合の断線による歩留り低下を
減少させることが可能になる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to reduce the yield reduction due to the disconnection when the electrode wiring is performed on the semiconductor single crystal formed in the island shape on the substrate. It will be possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による発光素子の形成方法を示す概略的
工程図である。
FIG. 1 is a schematic process diagram showing a method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図2】本発明による発光素子の形成方法を示す概略的
工程図である。
FIG. 2 is a schematic process diagram showing a method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図3】本発明による発光素子の形成方法を示す概略的
工程図である。
FIG. 3 is a schematic process diagram showing a method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図4】本発明による発光素子の形成方法を示す概略的
工程図である。
FIG. 4 is a schematic process diagram showing a method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図5】本発明による発光素子の形成方法を示す概略的
工程図である。
FIG. 5 is a schematic process diagram showing a method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図6】本発明による発光素子の形成方法を示す概略的
工程図である。
FIG. 6 is a schematic process diagram showing a method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図7】本発明による発光素子の形成方法を示す概略的
工程図である。
FIG. 7 is a schematic process diagram showing a method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図8】本発明による発光素子の形成方法を示す概略的
工程図である。
FIG. 8 is a schematic process diagram showing a method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図9】本発明による発光素子の形成方法を示す概略的
工程図である。
FIG. 9 is a schematic process diagram showing a method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図10】本発明による発光素子の形成方法を示す概略
的工程図である。
FIG. 10 is a schematic process diagram showing a method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図11】本発明による発光素子の形成方法の他の実施
態様例の部分工程を示す概略的工程図である。
FIG. 11 is a schematic process drawing showing a partial process of another embodiment example of the method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図12】本発明による発光素子の形成方法の他の実施
態様例の部分工程を示す概略的工程図である。
FIG. 12 is a schematic process drawing showing a partial process of another embodiment example of the method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図13】本発明による発光素子の形成方法の他の実施
態様例の部分工程を示す概略的工程図である。
FIG. 13 is a schematic process drawing showing a partial process of another embodiment example of the method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図14】本発明による発光素子の形成方法の他の実施
態様例の部分工程を示す概略的工程図である。
FIG. 14 is a schematic process drawing showing a partial process of another embodiment example of the method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図15】本発明による発光素子の形成方法の他の実施
態様例の部分工程を示す概略的工程図である。
FIG. 15 is a schematic process drawing showing a partial process of another embodiment example of the method for forming a light emitting device according to the present invention.

【図16】本発明に用いたMOCVD装置の概略図であ
る。
FIG. 16 is a schematic view of an MOCVD apparatus used in the present invention.

【図17】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 17 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaAlAs LED.

【図18】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 18 is a schematic process diagram when the present invention is used to form a GaAlAs LED.

【図19】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 19 is a schematic process diagram when the present invention is used to form a GaAlAs LED.

【図20】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 20 is a schematic process diagram when the present invention is used to form a GaAlAs LED.

【図21】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 21 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaAlAs LED.

【図22】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 22 is a schematic process diagram when the present invention is used to form a GaAlAs LED.

【図23】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 23 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaAlAs LED.

【図24】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 24 is a schematic process diagram when the present invention is used to form a GaAlAs LED.

【図25】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 25 is a schematic process diagram when the present invention is used to form a GaAlAs LED.

【図26】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 26 is a schematic process diagram when the present invention is used to form a GaAlAs LED.

【図27】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 27 is a schematic process diagram when the present invention is used to form a GaAlAs LED.

【図28】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 28 is a schematic process diagram when the present invention is used to form a GaAlAs LED.

【図29】本発明をGaAlAsLEDの形成に用いた
場合の概略的工程図である。
FIG. 29 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaAlAs LED.

【図30】本発明をGaNLEDの形成に用いた場合の
概略的工程図である。
FIG. 30 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaN LED.

【図31】本発明をGaNLEDの形成に用いた場合の
概略的工程図である。
FIG. 31 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaN LED.

【図32】本発明をGaNLEDの形成に用いた場合の
概略的工程図である。
FIG. 32 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaN LED.

【図33】本発明をGaNLEDの形成に用いた場合の
概略的工程図である。
FIG. 33 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaN LED.

【図34】本発明をGaNLEDの形成に用いた場合の
概略的工程図である。
FIG. 34 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaN LED.

【図35】本発明をGaNLEDの形成に用いた場合の
概略的工程図である。
FIG. 35 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaN LED.

【図36】本発明をGaNLEDの形成に用いた場合の
概略的工程図である。
FIG. 36 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaN LED.

【図37】本発明をGaNLEDの形成に用いた場合の
概略的工程図である。
FIG. 37 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaN LED.

【図38】本発明をGaNLEDの形成に用いた場合の
概略的工程図である。
FIG. 38 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaN LED.

【図39】本発明をGaNLEDの形成に用いた場合の
概略的工程図である。
FIG. 39 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaN LED.

【図40】本発明をGaNLEDの形成に用いた場合の
概略的工程図である。
FIG. 40 is a schematic process diagram when the present invention is used for forming a GaN LED.

【図41】従来の発光素子の形成方法を示す概略的工程
図である。
FIG. 41 is a schematic process diagram showing a conventional method for forming a light emitting device.

【図42】従来の発光素子の形成方法を示す概略的工程
図である。
FIG. 42 is a schematic process diagram showing a conventional method for forming a light emitting device.

【図43】従来の発光素子の形成方法を示す概略的工程
図である。
FIG. 43 is a schematic process diagram showing a conventional method for forming a light emitting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下地材料、 2 核形成密度の低い材料からなる薄
膜、3 非核形成面、 4 核形成面、5 核形成密度
の低い材料からなる支持体、6 核形成密度の高い材料
からなる薄膜、7 フォトレジスト、 8 イオン打込
領域、 9 結晶核、10 結晶、 11 結晶、 1
2 絶縁膜、 13 コンタクトホール、14 配線電
極、 15 断線多発部分、 16 Al膜、200
結晶、 201 結晶、 202 基板、203 結晶
と基板接合部、 204 電極、 205 絶縁膜、2
06 断線多発部、301 アルシンボンベ、 302
水素ボンベ、 303 HClボンベ、304,30
5,306 有機金属原料入バブラー、 307 チャ
ンバー、308 基板ホルダー、 309 基板、 3
10 熱電対、311 ロータリーポンプ、 312
コンダクタンスバルブ、313 ゲートバルブ、 31
4 ゲートバルブ、 315 ターボポンプ、316
ロータリーポンプ、401 石英基板、 402 Al
N膜、 403SiNX 膜、404 窓、 405 G
aAs、 406 単結晶(n−GaAlAs)、40
7 単結晶(P−GaAlAs)、 408 絶縁膜
(SiNX )、409 コンタクトホール、 410
n型電極(Au−Ge)、411 P型電極(Au−Z
n)、 412 Al電極、501 シリコンウエハ、
502 SiO2 膜、 503 Al23 、504
単結晶(GaN)、 505 フォトレジスト、50
6 Znイオン、 507 絶縁層(高抵抗GaN)、
508 絶縁膜(SiNX )、 509 コンタクトホ
ール、510 電極(In−Al)、 511 電極
(In)、512 Al電極。
1 a base material, 2 a thin film made of a material having a low nucleation density, 3 a non-nucleation surface, 4 a nucleation surface, 5 a support made of a material having a low nucleation density, 6 a thin film made of a material having a high nucleation density, 7 photo Resist, 8 ion-implanted region, 9 crystal nucleus, 10 crystal, 11 crystal, 1
2 insulating film, 13 contact hole, 14 wiring electrode, 15 disconnection frequent occurrence part, 16 Al film, 200
Crystal, 201 crystal, 202 substrate, 203 crystal and substrate joint, 204 electrode, 205 insulating film, 2
06 Broken wire frequent occurrence part, 301 arsine cylinder, 302
Hydrogen cylinder, 303 HCl cylinder, 304, 30
5,306 Organic metal raw material-containing bubbler, 307 chamber, 308 substrate holder, 309 substrate, 3
10 thermocouple, 311 rotary pump, 312
Conductance valve, 313 Gate valve, 31
4 gate valves, 315 turbo pumps, 316
Rotary pump, 401 quartz substrate, 402 Al
N film, 403SiN x film, 404 window, 405 G
aAs, 406 single crystal (n-GaAlAs), 40
7 single crystal (P-GaAlAs), 408 insulating film (SiN X), 409 a contact hole, 410
n-type electrode (Au-Ge), 411 P-type electrode (Au-Z)
n), 412 Al electrode, 501 silicon wafer,
502 SiO 2 film, 503 Al 2 O 3 , 504
Single crystal (GaN), 505 Photoresist, 50
6 Zn ions, 507 insulating layer (high resistance GaN),
508 insulating film (SiN X), 509 a contact hole, 510 electrode (In-Al), 511 electrode (In), 512 Al electrode.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 核形成密度の小さい非核形成面と、該非
核形成面に隣接して配され、単一核のみより結晶成長す
るに充分小さい面積であって前記非核形成面の核形成密
度より大きい核形成密度であり、且つ非単結晶材料で形
成されている核形成面とを有する基体に結晶形成処理を
施して、前記核形成面上の単一核より前記核形成面をこ
えて前記非核形成面上へ延びている半導体結晶を成長さ
せ、 この半導体結晶上に絶縁膜を形成し、その上に配線電極
を形成した後、該配線電極上にのみ選択的に金属膜を形
成したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A non-nucleation surface having a low nucleation density, and an area which is arranged adjacent to the non-nucleation surface and has a sufficiently small area for crystal growth of only a single nucleus, and is smaller than the nucleation density of the non-nucleation surface. The substrate having a high nucleation density and having a nucleation surface formed of a non-single crystal material is subjected to a crystal formation treatment, and a single nucleus on the nucleation surface is extended beyond the nucleation surface. A semiconductor crystal extending to the non-nucleation surface is grown, an insulating film is formed on the semiconductor crystal, a wiring electrode is formed thereon, and then a metal film is selectively formed only on the wiring electrode. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 前記金属膜がアルミニウムであることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the metal film is aluminum.
【請求項3】 前記金属膜の形成方法が、有機金属アル
ミニウムを用いたMOCVD法であることを特徴とする
請求項2記載の半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the method of forming the metal film is a MOCVD method using organometallic aluminum.
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WO2022181686A1 (en) * 2021-02-26 2022-09-01 京セラ株式会社 Semiconductor substrate, method for producing same, apparatus for producing same, and template substrate

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