JPH065514A - 化合物半導体薄膜の選択的成長方法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の選択的成長方法Info
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- JPH065514A JPH065514A JP16460392A JP16460392A JPH065514A JP H065514 A JPH065514 A JP H065514A JP 16460392 A JP16460392 A JP 16460392A JP 16460392 A JP16460392 A JP 16460392A JP H065514 A JPH065514 A JP H065514A
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- Japan
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- mask
- thin film
- compound semiconductor
- semiconductor thin
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Abstract
(57)【要約】
【目的】マスクを用いて半導体基板上に選択的に化合物
半導体のエピタキシャル層を成長させる方法において、
成長温度が６００℃以下の低温領域であっても、極めて
選択性に優れた化合物半導体膜の選択的成長を行う方法
を提供する。 【構成】ＭＯＣＶＤ法により基板上に化合物半導体薄膜
を選択的に成長させる方法において、基板上に、基板と
は異なる材質からなるマスクパターンを形成する工程
と、マスクパターンを設けた基板を高速度で回転（例え
ば５００ｒｐｍ以上）させながら原料ガスを導入して、
マスク材で覆われていない基板表面上の領域に所望の化
合物半導体薄膜を選択成長させる工程を少なくとも用い
る方法。 【効果】成長温度が６００℃以下でも選択成長が可能と
なり薄膜の成長条件範囲が拡大され、Ｚｎ等の不純物の
高濃度ドーピングが可能となり、また再成長基板内のド
ーパントの拡散が抑制され、急峻なドーピングプロファ
イルが維持できる。
半導体のエピタキシャル層を成長させる方法において、
成長温度が６００℃以下の低温領域であっても、極めて
選択性に優れた化合物半導体膜の選択的成長を行う方法
を提供する。 【構成】ＭＯＣＶＤ法により基板上に化合物半導体薄膜
を選択的に成長させる方法において、基板上に、基板と
は異なる材質からなるマスクパターンを形成する工程
と、マスクパターンを設けた基板を高速度で回転（例え
ば５００ｒｐｍ以上）させながら原料ガスを導入して、
マスク材で覆われていない基板表面上の領域に所望の化
合物半導体薄膜を選択成長させる工程を少なくとも用い
る方法。 【効果】成長温度が６００℃以下でも選択成長が可能と
なり薄膜の成長条件範囲が拡大され、Ｚｎ等の不純物の
高濃度ドーピングが可能となり、また再成長基板内のド
ーパントの拡散が抑制され、急峻なドーピングプロファ
イルが維持できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体薄膜の有機
金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法に係り、特にマスクを用
いて半導体基板上に、選択的に化合物半導体のエピタキ
シャル層を成長させるのに好適な化合物半導体薄膜の選
択的成長方法に関する。
金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法に係り、特にマスクを用
いて半導体基板上に、選択的に化合物半導体のエピタキ
シャル層を成長させるのに好適な化合物半導体薄膜の選
択的成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＯＣＶＤ法を用いて、選択的に化合物
半導体のエピタキシャル層を成長させる方法として、絶
縁膜や金属膜をマスクとして用いる方法〔例えば、Y.D.
Galeuchet and P.Roentgen:J.Crystal Growth,107（199
1）,p.147〜150〕がある。この方法において、化合物半
導体薄膜の構成元素を含む原料ガスは、加熱などの方法
により分解、もしくは一部分解された状態で、半導体基
板上のマスク材で覆われていない領域およびマスク材で
覆われている領域の両方に供給される。そして、マスク
材で覆われていない半導体基板表面上に到達した原料ガ
スは、半導体の持つ触媒作用により分解が促進され、半
導体基板表面上においてエピタキシャル成長層に取り込
まれる。他方、マスク材で覆われているマスク上に到達
した原料ガスの一部はマスクに吸着されるが、ある限ら
れた成長条件の下ではマスク上に堆積されずに再蒸発す
る。したがって、マスク上には化合物半導体薄膜が成長
されることなく、半導体基板表面が露出している部分に
のみ、選択的に化合物半導体のエピタキシャル成長層が
形成できることになる。しかしながら、原料ガスのマス
ク上への吸着および再蒸発は、原料ガスの種類、基板上
へ導入する速度、成長温度または反応室内の圧力等の薄
膜の成長条件に大きく依存しており、薄膜の成長条件に
よっては、マスク上に化合物半導体の結晶粒が成長して
しまうという問題が生じる。特に、上記薄膜の成長条件
において成長温度を下げることはマスク上に結晶粒がい
っそう堆積され易くなるため、化合物半導体の選択的成
長は困難となる。例えば、ＩｎＰ基板上に、ＩｎＰ層や
ＩｎＧａＡｓ層を選択成長させる場合には、通常６００
℃以上の高温で成長を行うのが一般的である。
半導体のエピタキシャル層を成長させる方法として、絶
縁膜や金属膜をマスクとして用いる方法〔例えば、Y.D.
Galeuchet and P.Roentgen:J.Crystal Growth,107（199
1）,p.147〜150〕がある。この方法において、化合物半
導体薄膜の構成元素を含む原料ガスは、加熱などの方法
により分解、もしくは一部分解された状態で、半導体基
板上のマスク材で覆われていない領域およびマスク材で
覆われている領域の両方に供給される。そして、マスク
材で覆われていない半導体基板表面上に到達した原料ガ
スは、半導体の持つ触媒作用により分解が促進され、半
導体基板表面上においてエピタキシャル成長層に取り込
まれる。他方、マスク材で覆われているマスク上に到達
した原料ガスの一部はマスクに吸着されるが、ある限ら
れた成長条件の下ではマスク上に堆積されずに再蒸発す
る。したがって、マスク上には化合物半導体薄膜が成長
されることなく、半導体基板表面が露出している部分に
のみ、選択的に化合物半導体のエピタキシャル成長層が
形成できることになる。しかしながら、原料ガスのマス
ク上への吸着および再蒸発は、原料ガスの種類、基板上
へ導入する速度、成長温度または反応室内の圧力等の薄
膜の成長条件に大きく依存しており、薄膜の成長条件に
よっては、マスク上に化合物半導体の結晶粒が成長して
しまうという問題が生じる。特に、上記薄膜の成長条件
において成長温度を下げることはマスク上に結晶粒がい
っそう堆積され易くなるため、化合物半導体の選択的成
長は困難となる。例えば、ＩｎＰ基板上に、ＩｎＰ層や
ＩｎＧａＡｓ層を選択成長させる場合には、通常６００
℃以上の高温で成長を行うのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
のマスクを用いて基板上に化合物半導体薄膜を選択的に
成長させる場合に、良好な選択性を得るための薄膜成長
条件は大きな制約を受けることになる。特に、薄膜の成
長温度条件が厳しく、良好な選択性を得るための最低温
度が存在し、例えばＩｎＧａＡｓの場合においては約６
００℃以上の高温にする必要があった。
のマスクを用いて基板上に化合物半導体薄膜を選択的に
成長させる場合に、良好な選択性を得るための薄膜成長
条件は大きな制約を受けることになる。特に、薄膜の成
長温度条件が厳しく、良好な選択性を得るための最低温
度が存在し、例えばＩｎＧａＡｓの場合においては約６
００℃以上の高温にする必要があった。
【０００４】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消するものであって、マスクを用いて半導体基
板上に、選択的に化合物半導体のエピタキシャル層を成
長させる方法において、薄膜の成長温度が６００℃以下
の低温領域であっても、極めて選択性に優れた化合物半
導体薄膜の選択的成長方法を提供することにある。
題点を解消するものであって、マスクを用いて半導体基
板上に、選択的に化合物半導体のエピタキシャル層を成
長させる方法において、薄膜の成長温度が６００℃以下
の低温領域であっても、極めて選択性に優れた化合物半
導体薄膜の選択的成長方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、有機金属気相成長法により半導体基板上に
化合物半導体薄膜を選択的に成長させる方法において、
上記基板上に、該基板とは異なる材質からなる所定のパ
ターンを有するマスクを形成する工程と、上記マスクを
形成した基板もしくは該基板を載置した保持台を、例え
ば５００回／分（ｒｐｍ）以上の高速度で回転させなが
ら化合物半導体薄膜の構成元素を含む原料ガスを導入し
て、上記基板上のマスク材で覆われていない半導体基板
表面上の領域に所望する化合物半導体薄膜を選択的に成
長させる工程を少なくとも用いるものである。
するために、有機金属気相成長法により半導体基板上に
化合物半導体薄膜を選択的に成長させる方法において、
上記基板上に、該基板とは異なる材質からなる所定のパ
ターンを有するマスクを形成する工程と、上記マスクを
形成した基板もしくは該基板を載置した保持台を、例え
ば５００回／分（ｒｐｍ）以上の高速度で回転させなが
ら化合物半導体薄膜の構成元素を含む原料ガスを導入し
て、上記基板上のマスク材で覆われていない半導体基板
表面上の領域に所望する化合物半導体薄膜を選択的に成
長させる工程を少なくとも用いるものである。
【０００６】
【作用】ＭＯＣＶＤ法により、マスクを設けた基板上に
化合物半導体薄膜を選択的に成長させる場合に、基板、
もしくは基板を載置した保持台を高速に回転させると、
基板上に原料ガスが拡散されていく境界層が薄くなる。
この境界層が薄くなることにより、半導体表面（マスク
材で覆われていない領域）およびマスク表面（マスク材
で覆われている領域）に原料ガスが到達するまでの時間
が短くなり、結果として未分解の原料ガスが半導体表面
およびマスク表面に到達する割合が大きくなる。そし
て、半導体表面に到達した未分解の原料ガスは、半導体
の持つ触媒作用により、ほぼ完全に分解されて化合物半
導体のエピタキシャル成長層に取り込まれていくが、マ
スク表面に到達した未分解の原料ガスは、分解された原
料ガスに比べてマスク表面に吸着される確率は極めて低
い。これにより、マスク上の結晶粒成長も抑えられ、選
択性が悪いとされている原料ガスおよび薄膜の成長条件
下においても、化合物半導体薄膜の成長の選択性を著し
く改善することができる。この効果は、特に成長温度６
００℃以下の低温領域において顕著に現われる。
化合物半導体薄膜を選択的に成長させる場合に、基板、
もしくは基板を載置した保持台を高速に回転させると、
基板上に原料ガスが拡散されていく境界層が薄くなる。
この境界層が薄くなることにより、半導体表面（マスク
材で覆われていない領域）およびマスク表面（マスク材
で覆われている領域）に原料ガスが到達するまでの時間
が短くなり、結果として未分解の原料ガスが半導体表面
およびマスク表面に到達する割合が大きくなる。そし
て、半導体表面に到達した未分解の原料ガスは、半導体
の持つ触媒作用により、ほぼ完全に分解されて化合物半
導体のエピタキシャル成長層に取り込まれていくが、マ
スク表面に到達した未分解の原料ガスは、分解された原
料ガスに比べてマスク表面に吸着される確率は極めて低
い。これにより、マスク上の結晶粒成長も抑えられ、選
択性が悪いとされている原料ガスおよび薄膜の成長条件
下においても、化合物半導体薄膜の成長の選択性を著し
く改善することができる。この効果は、特に成長温度６
００℃以下の低温領域において顕著に現われる。
【０００７】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。ＭＯＣＶＤ装置（図示せず）
は、縦型で、基板の保持台の最高回転数が１５００回／
分（ｒｐｍ）のものを用いた。原料ガスとしては、アル
シン、ＴＥＧａ（トリエチル・ガリウム）、 ＴＭＩｎ
（トリメチル・インジウム）を用い、 ＩｎＰ基板上
に、ＩｎＧａＡｓ層を選択成長させた。ＩｎＰ基板は、
成長前にあらかじめ光ＣＶＤを用いて、ＳｉxＮyからな
る薄膜を１００ｎｍの膜厚に堆積し、その後、通常のフ
ォト工程によりパターンを転写し、レジストの載ってい
ない部分を、ＥＣＲ−ＲＩＥ（ＥＣＲ型反応性イオンエ
ッチング装置）によるドライエッチングで厚さ１μｍを
削り、メサを形成したものを用いた。薄膜の選択的成長
条件は、反応室内の圧力が６０ｍｍＨｇ（Ｔｏｒｒ）、
Ｖ族元素／III族元素比は１２６とした。成長温度は、
５７５℃および４５０℃とし、基板の回転数が、１４０
ｒｐｍ、５００ｒｐｍ、８００ｒｐｍ、１０００ｒｐ
ｍ、１４００ｒｐｍの５種類について、それぞれ選択成
長させた。その後、各々の試料について、光学顕微鏡に
より５０μｍ×５０μｍの正方形のマスク上に堆積した
結晶粒の数を測定した。その結果を図１に示す。図１か
ら明らかなごとく、成長温度が４５０℃、５７５℃の両
方共、堆積した結晶粒の数は、基板の回転数を上げると
共に減少する。また、成長温度が低いほど、高速回転が
必要であることが分かる。以上の結果から、基板を所定
の回転数以上で回転させながら化合物半導体薄膜を成長
させることにより、マスク上に結晶粒が堆積されること
なく、良好な選択的成長層が得られることが分かる。ま
た、５００ｒｐｍ未満の回転数では、通常のＭＯＣＶＤ
法による成長温度範囲（６００〜８００℃）において、
選択性に有意差はみられなかった。
さらに詳細に説明する。ＭＯＣＶＤ装置（図示せず）
は、縦型で、基板の保持台の最高回転数が１５００回／
分（ｒｐｍ）のものを用いた。原料ガスとしては、アル
シン、ＴＥＧａ（トリエチル・ガリウム）、 ＴＭＩｎ
（トリメチル・インジウム）を用い、 ＩｎＰ基板上
に、ＩｎＧａＡｓ層を選択成長させた。ＩｎＰ基板は、
成長前にあらかじめ光ＣＶＤを用いて、ＳｉxＮyからな
る薄膜を１００ｎｍの膜厚に堆積し、その後、通常のフ
ォト工程によりパターンを転写し、レジストの載ってい
ない部分を、ＥＣＲ−ＲＩＥ（ＥＣＲ型反応性イオンエ
ッチング装置）によるドライエッチングで厚さ１μｍを
削り、メサを形成したものを用いた。薄膜の選択的成長
条件は、反応室内の圧力が６０ｍｍＨｇ（Ｔｏｒｒ）、
Ｖ族元素／III族元素比は１２６とした。成長温度は、
５７５℃および４５０℃とし、基板の回転数が、１４０
ｒｐｍ、５００ｒｐｍ、８００ｒｐｍ、１０００ｒｐ
ｍ、１４００ｒｐｍの５種類について、それぞれ選択成
長させた。その後、各々の試料について、光学顕微鏡に
より５０μｍ×５０μｍの正方形のマスク上に堆積した
結晶粒の数を測定した。その結果を図１に示す。図１か
ら明らかなごとく、成長温度が４５０℃、５７５℃の両
方共、堆積した結晶粒の数は、基板の回転数を上げると
共に減少する。また、成長温度が低いほど、高速回転が
必要であることが分かる。以上の結果から、基板を所定
の回転数以上で回転させながら化合物半導体薄膜を成長
させることにより、マスク上に結晶粒が堆積されること
なく、良好な選択的成長層が得られることが分かる。ま
た、５００ｒｐｍ未満の回転数では、通常のＭＯＣＶＤ
法による成長温度範囲（６００〜８００℃）において、
選択性に有意差はみられなかった。
【０００８】
【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明の化
合物半導体薄膜の選択的成長法によれば、成長温度等の
薄膜の成長条件範囲が拡大される。特に、選択成長温度
の低温化は、亜鉛等の不純物を高濃度でドーピングする
ことが可能となり、また選択再成長の場合においては、
再成長基板内のドーパントの拡散が抑制されるため、急
峻なドーピングプロファイルを維持することが可能とな
る。
合物半導体薄膜の選択的成長法によれば、成長温度等の
薄膜の成長条件範囲が拡大される。特に、選択成長温度
の低温化は、亜鉛等の不純物を高濃度でドーピングする
ことが可能となり、また選択再成長の場合においては、
再成長基板内のドーパントの拡散が抑制されるため、急
峻なドーピングプロファイルを維持することが可能とな
る。
【図１】本発明の実施例で例示した基板の回転数とマス
ク上に堆積した結晶粒の数の関係を示すグラフ。
ク上に堆積した結晶粒の数の関係を示すグラフ。
Claims (2)
- 【請求項１】有機金属気相成長法によって、半導体基板
上に化合物半導体薄膜を選択的に成長させる方法におい
て、上記基板上に、該基板とは異なる材質からなる所定
のパターンを有するマスクを形成する工程と、上記マス
クを形成した基板を高速度で回転させながら化合物半導
体薄膜の構成元素を含む原料ガスを導入して、上記基板
上のマスク材で覆われていない半導体基板表面上の領域
に所望する化合物半導体薄膜を成長させる工程を少なく
とも含むことを特徴とする化合物半導体薄膜の選択的成
長方法。 - 【請求項２】請求項１において、マスクを形成した半導
体基板または該基板を載置した保持台を、毎分５００回
以上の回転数で回転させながら化合物半導体薄膜の成長
を行う工程を含むことを特徴とする化合物半導体薄膜の
選択的成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4164603A JP2733167B2 (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 化合物半導体薄膜の選択的成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4164603A JP2733167B2 (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 化合物半導体薄膜の選択的成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065514A true JPH065514A (ja) | 1994-01-14 |
| JP2733167B2 JP2733167B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=15796320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4164603A Expired - Fee Related JP2733167B2 (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 化合物半導体薄膜の選択的成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2733167B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007019350A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Nuflare Technology Inc | エピタキシャル成長装置 |
| US7595259B2 (en) | 2004-06-01 | 2009-09-29 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for manufacturing compound semiconductor substrate with pn junction |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0497519A (ja) * | 1990-08-15 | 1992-03-30 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH04125919A (ja) * | 1990-09-17 | 1992-04-27 | Hitachi Ltd | 半導体製造装置 |
-
1992
- 1992-06-23 JP JP4164603A patent/JP2733167B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0497519A (ja) * | 1990-08-15 | 1992-03-30 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH04125919A (ja) * | 1990-09-17 | 1992-04-27 | Hitachi Ltd | 半導体製造装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7595259B2 (en) | 2004-06-01 | 2009-09-29 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for manufacturing compound semiconductor substrate with pn junction |
| JP2007019350A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Nuflare Technology Inc | エピタキシャル成長装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2733167B2 (ja) | 1998-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |