JPH0666270B2 - Method of manufacturing semiconductor device containing phosphorus - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device containing phosphorus

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JPH0666270B2
JPH0666270B2 JP21607286A JP21607286A JPH0666270B2 JP H0666270 B2 JPH0666270 B2 JP H0666270B2 JP 21607286 A JP21607286 A JP 21607286A JP 21607286 A JP21607286 A JP 21607286A JP H0666270 B2 JPH0666270 B2 JP H0666270B2
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JP
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phosphine
substrate
hydrogen
containing phosphorus
semiconductor device
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フランク カーリセック,ジュニヤ ロバート
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アメリカン テレフオン アンド テレグラフ カムパニ−
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明はリンを含む半導体のデバイス、特にIII−V半導
体デバイスに関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to phosphorus-containing semiconductor devices, particularly III-V semiconductor devices.

背景技術 III−V半導体材料を基礎とする発光ダイオード(LED)
やレーザなどのデバイスは一般に、バルク インジウム
・リン化物基板などのバルク半導体基板上に製造され
る。典型的な製造工程には、基板表面においてガス混合
物中に熱的に誘起された反応を介して、加熱たれた基板
上にIII−V半導体材料をエピタキシャル堆積させる工程
が含まれる。これまで種々の堆積混合物が用いられてき
た。III−V半導体材料の堆積に適切な、リンを含む混合
物の1つはリン源としてホスフィン(phosphine)を含
む材料である。従って、例えばインジウム・リン化物を
堆積させる場合は、初期ガス混合物にはリン源としてホ
スフィンが、インジウム源としてインジウム塩化物が含
まれる。
Background Art III-V light emitting diodes (LEDs) based on semiconductor materials
Devices such as lasers and lasers are typically fabricated on bulk semiconductor substrates such as bulk indium phosphide substrates. A typical manufacturing process involves epitaxially depositing III-V semiconductor material on a heated substrate via a thermally induced reaction in a gas mixture at the substrate surface. Heretofore, various deposition mixtures have been used. One of the phosphorous-containing mixtures suitable for the deposition of III-V semiconductor materials is a material containing phosphine as the phosphorus source. Thus, for example, when depositing indium phosphide, the initial gas mixture contains phosphine as the phosphorus source and indium chloride as the indium source.

堆積層の形態学的品質はデバイス品質に重要な影響を与
える。水素化物エピタキシによってIII−Vを基礎とする
半導体材料を成長させる際に共通して生じる欠陥は小丘
(hillock)が生成されることである。この小丘という
のは結晶学的欠陥であって、成長材料の一部分が他の全
ての成長材料の上に、面積100μm以内で少なくとも
0.5μmだけ延展するものである。(水素化物エピタキ
シ、即ちV族元素の源がホスフィンであり、装置の反応
領域における反応器壁がが炉などの外部源で加熱される
エピタキシ法については、G.H.オルセン(G.H.Olsen)
の「GaInAsP合金半導体」(GaInAsP Alloy Semiconduc
tors)T.P.パーソール(T.P.Pearsall)編、John Wile
y & Sons社刊、11ページ、1982年を参照のこと。)
小丘は電流閉込、光出力、電気接触効率および信頼性な
どのデバイス特性を実質的に劣化させ、あるいは大幅に
制限する。さらに小丘はプレーナ形態に依存するデバイ
ス製造工程、例えば接触マスクパターン描画工程を不可
能にすることが多い。小丘などの形態学的欠陥を抑える
ために、わずかに方向のずれた基板表面上、例えば(10
0)面のような結晶学的面から1ないし6度ずれた基板
表面上に成長させる方法が試みになされてきた。しか
し、依然として実質的な小丘が形成される。さらに、正
確な結晶学的方向に依存して製造される多くのデバイス
構造の場合、方向をずらすことにより得られるわずかの
改良でさえも禁止される。例えばV溝レーザの製造の場
合、溝の生成は基板の面内結晶学的方向に依存する。も
しも方向のずれた基板を用いるとV溝ではなく鳩尾(do
vetail)のような受容できないエッチ構造となってしま
う。このように、小丘の生成は依然としてデバイスの歩
留りと効率を劣化化させる要因となっている。
The morphological quality of the deposited layer has an important influence on the device quality. A common defect encountered in growing III-V based semiconductor materials by hydride epitaxy is the formation of hillocks. This mound is a crystallographic defect that causes a portion of the growth material to overlie all other growth materials, at least within an area of 100 μm 2.
The extension is 0.5 μm. (GH Olsen for hydride epitaxy, an epitaxy method where the source of the Group V element is phosphine and the reactor wall in the reaction zone of the apparatus is heated by an external source such as a furnace.
"GaInAsP Alloy Semiconducer"
tors) TP Pearsall, John Wile
See y & Sons, page 11, 1982. )
The hills substantially degrade or severely limit device characteristics such as current confinement, light output, electrical contact efficiency and reliability. In addition, Koga often makes device fabrication processes that depend on the planar morphology, such as contact mask pattern writing processes, impossible. To reduce morphological defects, such as hills, on slightly deviated substrate surfaces, eg (10
Attempts have been made to grow on a substrate surface that is 1 to 6 degrees offset from a crystallographic plane such as the 0) plane. However, substantial hills are still formed. Moreover, for many device structures that are manufactured depending on the exact crystallographic orientation, even the slight improvement obtained by offsetting is prohibited. For example, in the manufacture of V-groove lasers, the groove formation depends on the in-plane crystallographic orientation of the substrate. If you use a substrate with misaligned orientation
unacceptable etch structure like vetail). Thus, the formation of hills remains a factor in degrading device yield and efficiency.

発明の概要 インジウム・リン化物の水素化物輸送における小丘の形
成は、堆積工程に用いられるホスフィンが堆積基板に到
達する前に確実にこのホスフィンが本質的に完全に分解
されるようにすれば避けることができる。ホスフィンの
分解は様々な方法で実現可能である。例えば、ホスフィ
ンは触媒反応加熱表面のような加熱表面において異種に
分解される ホスフィン分解を用いるとリン成分を有するIII−V三元
および四元材料のようなIII−V半導体材料の水素化物輸
送化学蒸着においても有利である。
SUMMARY OF THE INVENTION Collisions in hydride transport of indium phosphide are avoided by ensuring that the phosphine used in the deposition process is essentially completely decomposed before it reaches the deposition substrate. be able to. Decomposition of phosphine can be achieved in various ways. For example, phosphines are heterogeneously decomposed on heated surfaces, such as catalyzed heated surfaces. Using phosphine decomposition, the hydride transport chemistry of III-V semiconductor materials such as III-V ternary and quaternary materials with phosphorus components. It is also advantageous in vapor deposition.

実施例の説明 LED、レーザおよび光検出器のようなデバイスの製造の
ためのIII−V半導体材料を成長させる本発明の方法は水
素化物堆積ガスシステムに基いている。一般的な水素化
物システムは周知であり前掲のオルセンなどの文献に記
述されている。基本的には、リンおよび/またはヒ素の
ようなV族材料はそれぞれの対応する水素化物、即ちホ
スフィンおよび/またはアルシン(arsine)の形で供給
される。これらの材料は概して、キャリアガス、例えば
水素のような反応性キャリアまたはヘリウムのような不
活性キャリアを用いてガス混合物の中にもたらされる
(インジウムを含む材料を成長させるには、一般にキャ
リア中に水素が必要とされる。しかし、本質的にインジ
ウムを含まない材料の場合には不活性成分のみを含むキ
ャリアガスが受容できる。)。III族材料は多くの従来
型方法のうち任意の方法により反応混合物中にもたらさ
れる。例えば水素塩化物が水素中で希釈され、液体イン
ジウム上を搬送される。反応混合物は形成されると堆積
基板上を搬送される。堆積基板は所望のエピタキシャル
層を生成するために、ガス混合物の反応を誘起するのに
適した温度に維持される。リンを含む二元化合物(例え
ばインジウム・リン化物)、三元化合物および四元化合
物の場合、一般に600ないし750℃の範囲の温度が適して
いる。ある化学量論の堆積材料について適切なエピタキ
シャル層を生じる正確な温度は比較用サンプルを用いて
決められる。
Example Description The method of the present invention for growing III-V semiconductor materials for the manufacture of devices such as LEDs, lasers and photodetectors is based on a hydride deposition gas system. General hydride systems are well known and are described in the references such as Olsen, supra. Basically, Group V materials such as phosphorus and / or arsenic are provided in the form of their corresponding hydrides, namely phosphine and / or arsine. These materials are generally brought into a gas mixture with a carrier gas, for example a reactive carrier such as hydrogen or an inert carrier such as helium. Hydrogen is required, but a carrier gas containing only inert constituents is acceptable in the case of essentially indium-free materials). The Group III material is brought into the reaction mixture by any of a number of conventional methods. For example, hydrogen chloride is diluted in hydrogen and transported over liquid indium. Once formed, the reaction mixture is transported over the deposition substrate. The deposition substrate is maintained at a temperature suitable to induce a reaction of the gas mixture to produce the desired epitaxial layer. For phosphorus-containing binary compounds (eg indium phosphide), ternary compounds and quaternary compounds, temperatures in the range 600 to 750 ° C. are generally suitable. The exact temperature that produces a suitable epitaxial layer for a given stoichiometric deposition material is determined using comparative samples.

反応装置の形状は重要ではない。適切な形状は前掲のオ
ルセンなどの文献に記載されている。好都合な形状の一
例を第1図に示す。これは少なくとも1つのIII族材料
の源17とホスフィンの源16を有するクォーツ成長容器21
を含む。さらに、他のV族材料をそれぞれの水素化物、
例えばアルシンを介して源18から導入することも可能で
ある。堆積ガスは排気管20のような従来型手段により反
応装置から排気される。他の従来型の成長手段、例えば
基板の回転、大気圧以下の圧力での成長、複胴式装置の
使用は本質的なものではないにせよ本発明の技術に用い
ることができる。
The shape of the reactor is not critical. Suitable shapes are described in documents such as Olsen, supra. An example of a convenient shape is shown in FIG. This is a quartz growth vessel 21 having at least one Group III material source 17 and a phosphine source 16.
including. In addition, other group V materials are
It is also possible to introduce from source 18 via, for example, arsine. The deposition gas is exhausted from the reactor by conventional means such as exhaust pipe 20. Other conventional growth means, such as rotation of the substrate, growth at sub-atmospheric pressure, use of a compound barrel apparatus, although not essential, can be used in the technique of the present invention.

前述のように、ホスフィンは堆積基板に到達する前にP
,Pなどの物質と水素部分、即ちHとHに実質的に
分解されていることが重要である(本発明における実質
的分解というのは堆積基板において反応するリンの少な
くとも93モル%がホスフィン以外の形になっていること
を意味する。)。
As mentioned above, the phosphine is added to the P
It is important that substances such as 2 , P 4 and hydrogen moieties, ie, H and H 2, are substantially decomposed (substantial decomposition in the present invention means at least 93 mol% of phosphorus reacting on the deposition substrate). Means that it is in a form other than phosphine).

一般にホスフィンは異種分解のみを起こす。即ち、分解
を引き起こす表面を必要とする。ホスフィンは典型的な
反応装置温度、即ち反応容器壁のみが存在する場合、90
0ないし900℃の範囲の温度で比較的ゆっくりと分解する
ので、導入されたホスフィンの熱分解に依存するのは不
充分である。従って、分解を増進するための改良が必要
となる。例えば(ある決められた堆積温度下で)、移動
距離を実質的に長くすること、壁との接触に用いられる
時間を長くすること、こうして分解される導入ホスフィ
ンの割合を大きくすることが可能である。または、触媒
あるいは加熱した高い表面領域の材料を用いて分解速度
を高め、実質的により短い移動領域を使用することも可
能である。
In general, phosphines only undergo heterogeneous degradation. That is, it requires a surface that causes degradation. The phosphine has a typical reactor temperature of 90% when only the reactor wall is present.
Dependence on the thermal decomposition of the introduced phosphine is insufficient, as it decomposes relatively slowly at temperatures in the range 0 to 900 ° C. Therefore, improvements are needed to enhance degradation. For example (at a given deposition temperature), it is possible to substantially increase the distance traveled, increase the time used for contact with the wall, and thus increase the proportion of introduced phosphine decomposed. is there. Alternatively, a catalyst or a heated high surface area material may be used to enhance the decomposition rate and use a substantially shorter transfer area.

触媒を介してまたは大面積領域の存在下でまたはその両
者を用いてホスフィンの分解を引き起こすのに適した材
料は(メンデレエフの周期表中)VI族金属、例えばタン
グステン、モリブデン、タンタルである。典型的には、
分解を生じる表面が400ないし900℃の範囲の温度に加熱
されたときに、1ないし10,000sccmの範囲のホスフィン
流量の場合10ないし500cm2の範囲の表面面積により適切
な分解が生じる。表面面積が5cm2より狭いとIII−V C
VDに典型的に用いられる温度と流量では適切な分解は生
じない。500cm2より広い表面面積は除外されるものでは
ないが、典型的には以下の理由で不便である。即ち、
1)反応装置の容積が大きくなること、2)ガスシステ
ム内で分散させるのが困難な粉末を使用する必要がある
こと、がその理由である。分解速度は温度、表面面積、
触媒作用および流量に依存する。与えられた条件は概し
て所望の分解レベルを生じるのに適している。いかなる
特定の条件に対しても、比較的サンプルを形成して小丘
をなくすのに充分な分解速度が達成されたことが確認さ
れる。
Suitable materials (in Mendeleev's Periodic Table) for Group VI metals, such as tungsten, molybdenum, tantalum, are suitable for inducing phosphine decomposition via catalysts and / or in the presence of large areas or both. Typically,
When the surface undergoing decomposition is heated to a temperature in the range of 400 to 900 ° C., a surface area in the range of 10 to 500 cm 2 gives a suitable decomposition for phosphine flow rates in the range of 1 to 10,000 sccm. III-VC when the surface area is less than 5 cm 2.
Proper decomposition does not occur at the temperatures and flow rates typically used for VDs. Surface areas greater than 500 cm 2 are not excluded, but are typically inconvenient for the following reasons. That is,
This is because 1) the reactor has a large volume and 2) it is necessary to use powders which are difficult to disperse in the gas system. Decomposition rate depends on temperature, surface area,
Depends on catalysis and flow rate. The conditions given are generally suitable for producing the desired level of degradation. It is confirmed that, for any particular condition, a decomposition rate sufficient to form a relatively sample-free mound was achieved.

ホスフィンは反応容器ものものの中で分解される必要は
なく、容器外の領域で分解した後に容器内に導入するこ
ともできる。しかし、揮発性のより低い分解生成物、例
えばPが過剰に凝縮しないように、条件を維持する必
要がある。過剰凝縮は一般に、分解生成物の環境を400
℃以上に保つことにより避けることが可能である。
The phosphine does not have to be decomposed in the reaction vessel, but can be introduced into the vessel after decomposing in a region outside the vessel. However, conditions must be maintained so that less volatile decomposition products, such as P 4, do not condense excessively. Overcondensation generally results in a degradation product environment of 400
It can be avoided by keeping the temperature above ℃.

一度III−Vを基本とする半導体材料が堆積されると、デ
バイスの残りの部分は完成される。種々のデバイスの完
成については多くの文献がある。例えばV溝レーザの製
造工程はD.P.ウィルト(D.P.Wilt)らの「ジャーナル
オブ アプライド フィジックス」(Journal of App
lied Physics)第56巻、第3号、第710ページ、1984年
に記載されている。LEDの製造工程はH.テムキン(H.Tem
kin)らの「ベル システム テクニカル ジャーナ
ル」(Bell System Technical Journal)第62巻、第
1号、第1ページ、1983年に記載されている。
Once the III-V based semiconductor material is deposited, the rest of the device is complete. There is much literature on the completion of various devices. For example, the manufacturing process of V-groove laser is described in "Journal of DP Wilt"
Of Applied Physics "(Journal of App
56, No. 3, 710, 1984. The LED manufacturing process is based on H.Temkin
Kin) et al., "Bell System Technical Journal," Vol. 62, No. 1, page 1, 1983.

以下に述べるのは本発明を説明するための実例である。The following are examples to illustrate the invention.

実例1 インジウム・リン化物の基板を、主表面が(100)面に
なるように切出した。これらの基板を、メタノール中に
溶解した臭素にさらして化学的に研磨した。研磨の後、
これらの基板を2.0cm×3.2cm(0.8インチ×1.25イン
チ)の断片にへき開した。次にこれらの断片を、使用す
るまでドライ窒素の下で保存した。
Example 1 A substrate of indium phosphide was cut so that the main surface was the (100) plane. These substrates were exposed to bromine dissolved in methanol and chemically polished. After polishing
The substrates were cleaved into 2.0 cm x 3.2 cm (0.8 inch x 1.25 inch) pieces. These pieces were then stored under dry nitrogen until use.

エピタキシ成長の直前にこの断片を順に、沸騰トリクロ
ロエタン中に3分間、沸騰アセトン中に3分間、沸騰メ
タノール中に3分間、そして硫酸、過酸化水素および水
の5:1:1の混合物(室温)中に3分間浸して洗浄した。
次に基板を脱イオン水ですすぎ、メタノールですすぎ、
そしてドライ窒素流でスピン乾燥した。クオーツ容器21
を有する反応装置内のクオーツサンプル保持部19(第1
図)の上に基板を置いた。容器を1333Pa(10Toor)まで
排気し、次に約103,991Pa(780Torr)になるまで水素を
充填した。反応装置は11.52グラム、直径0.45mmのタン
グステン ワイアでできた、ゆるく巻いたコイルの形の
タングステン コイル80を含んだ。不図示の炉により、
初め反応装置を源領域14(点線で示す)で820℃、成長
領域15で680℃に維持した。この温度において、入力管1
0,11,12および13のそれぞれを通じて同じ水素流を導入
することにより、500sccmの連続水素流を維持した。
Immediately prior to epitaxy growth, the fragments were sequentially placed in boiling trichloroethane for 3 minutes, boiling acetone for 3 minutes, boiling methanol for 3 minutes, and a 5: 1: 1 mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water (room temperature). It was soaked in it for 3 minutes and washed.
Then rinse the substrate with deionized water, then methanol,
Then, it was spin dried with a stream of dry nitrogen. Quartz container 21
Quartz sample holder 19 (first
The substrate was placed on top of the figure). The vessel was evacuated to 1333 Pa (10 Torr) and then filled with hydrogen until about 103,991 Pa (780 Torr). The reactor contained 11.52 grams, a tungsten coil 80 in the form of a loosely wound coil made of tungsten wire 0.45 mm in diameter. By a furnace not shown,
Initially the reactor was maintained at 820 ° C in source region 14 (shown in dotted lines) and 680 ° C in growth region 15. Input tube 1 at this temperature
A continuous hydrogen flow of 500 sccm was maintained by introducing the same hydrogen flow through each of 0, 11, 12 and 13.

成長を始めるため純粋水素流を停止し、管22を介して16
00sccmの水素の逆流を生成し、この逆流をマス フロー
コントローラ(図中、MFCで示す)を用いて5%ホス
フィンを含む50sccmの水素流と混合した。5分後、サン
プルを不図示の予備加熱位置に移動し、この位置に10分
間維持した。次に、1150sccmの水素流をボート17中の溶
解インジウム上に導入した。水素中に5%のホスフィン
を含む75sccmのガス流を750sccmの水素希釈流と混合し
た。この組合せを管10を介して流した。500ppmの水素硫
化物を含む8sccmの水素流を管11で1600sccmの水素流と
組合わせた。さらに、1.5%の水素塩化物を含む8sccm
の水素流を管11に導入した。これらのガス流は約2分間
にわたり安定させた。次にサンプルを成長領域15に移
し、約0.5μmのインジウム・リン化物のエッチ除去を
開始した。3分後、水素中に5%のホスフィンを含むガ
ス流の水素希釈を停止した。水素中に5%の水素塩化物
を含むガス流を375sccmに上げ、ボート17中の液体イン
ジウム上に流した。その結果、n型インジウム・リン化
物の成長が生じた。23分後、水素流中の水素硫化物成分
を取除き、位置25に1グラムの亜鉛を挿入した。この位
置では亜鉛は約375℃の温度になっていた。こうしてp
型インジウム・リン化物の成長が始まった。13分後、前
述の条件下で水素硫化物流を水素中に再び導入し、亜鉛
を初めの位置に戻し、n型インジウム・リン化物層の成
長を19分間続けた。このような工程により、下部に厚さ
2.0μmのn型インジウム・リン化物層、中部に厚さ1
μmのP型インジウム・リン化物層、上部に厚さ1μm
のn型インジウム・リン化物層を有する構造が生成され
た。前掲のD.P.ウィルトらにより記載されているように
して、次にV溝レーザをこの構造中に形成した。これら
のレーザの閾値は119mA、出力は87mA駆動で10mW/facet
であった。
The pure hydrogen flow is stopped to start the growth and 16 via tube 22
A 00 sccm backflow of hydrogen was generated and this backflow was mixed with a 50 sccm hydrogen flow containing 5% phosphine using a mass flow controller (indicated by MFC in the figure). After 5 minutes, the sample was moved to a preheating position (not shown) and kept at this position for 10 minutes. Next, a hydrogen flow of 1150 sccm was introduced over the molten indium in boat 17. A 75 sccm gas stream containing 5% phosphine in hydrogen was mixed with a 750 sccm dilute hydrogen stream. This combination was run through tube 10. An 8 sccm hydrogen stream containing 500 ppm hydrogen sulfide was combined in tube 11 with a 1600 sccm hydrogen stream. In addition, 8 sccm containing 1.5% hydrogen chloride
Was introduced into tube 11. These gas streams were allowed to stabilize for about 2 minutes. The sample was then transferred to growth region 15 and the etch removal of about 0.5 μm of indium phosphide was initiated. After 3 minutes, the hydrogen dilution of the gas stream containing 5% phosphine in hydrogen was stopped. A gas stream containing 5% hydrogen chloride in hydrogen was raised to 375 sccm and flowed over liquid indium in boat 17. As a result, n-type indium phosphide growth occurred. After 23 minutes, the hydrogen sulfide component in the hydrogen stream was removed and 1 gram of zinc was inserted at position 25. At this point, the zinc had a temperature of about 375 ° C. Thus p
Type indium phosphide has begun to grow. After 13 minutes, the hydrogen sulfide stream was reintroduced into the hydrogen under the conditions described above, the zinc was returned to its original position and the growth of the n-type indium phosphide layer was continued for 19 minutes. By such a process, the thickness at the bottom
2.0 μm n-type indium phosphide layer, thickness 1 in the middle
μm P-type indium phosphide layer, 1 μm thick on top
A structure having an n-type indium phosphide layer was produced. A V-groove laser was then formed in this structure as described by DP Wilt et al., Supra. The threshold of these lasers is 119mA, the output is 87mA, 10mW / facet
Met.

実例2 成長の前に基板を手で研磨したことを除き、実例1の工
程をくり返した。この研磨は、基板を真空チャックの上
に置き、1容量%の臭素を含むメタノール溶液でぬらし
た棉あや織り布で10秒間にわたり表面をこすって行なっ
た。次に基板をメタノールですすぎ、ドライ窒素の下で
スピン乾燥した。基板を装填した後、エッチ後を省略し
たことを除き、実例1に記述したように工程を進めた。
結果として得られたレーザは実例1のレーザと本質的に
同一な動作特性を有していた。
Example 2 The process of Example 1 was repeated except that the substrate was hand polished before growth. The polishing was performed by placing the substrate on a vacuum chuck and rubbing the surface with a cotton twill cloth moistened with a methanol solution containing 1% by volume of bromine for 10 seconds. The substrate was then rinsed with methanol and spin dried under dry nitrogen. After loading the substrate, the process proceeded as described in Example 1 except the post etch was omitted.
The resulting laser had essentially the same operating characteristics as the laser of Example 1.

実例3 主表面が(100)面のインジウム・リン化物基板を約0.5
平方インチの断片に初出し、実例2のようにして手で研
磨した。次にこの断片を第2図に示す反応装置のサンプ
ル保持器26上に装填した。容器を約133.3Pa(1 Tor
r)にまで排気し、水素を充填して雰囲気圧力より高い
約13.790Pa(2psi)にした。マス フローコントロー
ラを用いて700sccmの水素流を管30から流し、180sccmの
水素流を管27から流し、300sccmの水素流を触媒28上に
生じさせ、この触媒上の水素流に275sccmのホスフィン
流を導入し、さらに別の300sccmの水素流を管31から流
した。不図示の炉の全領域を700℃に保った(触媒は19.
3グラム、直径0.25mmのタンタル ワイアから25.4cm(1
0インチ)を切って形成した。)。
Example 3 An indium phosphide substrate whose main surface is the (100) plane is about 0.5
It was first diced into square inch pieces and hand ground as in Example 2. This fragment was then loaded onto the sample holder 26 of the reactor shown in FIG. Approximately 133.3Pa (1 Tor
It was evacuated to r) and filled with hydrogen to about 13.790 Pa (2 psi) above atmospheric pressure. Using a mass flow controller, 700 sccm of hydrogen flow through tube 30, 180 sccm of hydrogen flow through tube 27, 300 sccm of hydrogen flow over catalyst 28, and 275 sccm of phosphine flow over the catalyst. Introduced and another 300 sccm hydrogen stream was flushed through tube 31. The entire area of the furnace (not shown) was maintained at 700 ° C (catalyst 19.
3 grams, 25.4 cm (1 mm) from a 0.25 mm diameter tantalum wire
It was formed by cutting 0 inch). ).

サンプルを成長位置35に5分間挿入し、成長温度に調整
した。この調整時間の間に、触媒上のホスフィンが完全
に熱分解(93モル%以上)されていることを確認した。
この確認はM.ハルマン(M.Halmann)により「ジャーナ
ル オブ ザ ケミカル ソサイェテイ」(Journal o
f the Chemical Society)164、2853ページ(1963
年)に記載されたUV吸収技術(190nm)により行なっ
た。
The sample was inserted into growth position 35 for 5 minutes and adjusted to growth temperature. It was confirmed that the phosphine on the catalyst was completely pyrolyzed (93 mol% or more) during this adjustment time.
This confirmation was confirmed by M. Halmann in the "Journal of the Chemical Society" (Journal o
f the Chemical Society) 164, 2853 pages (1963
Year)) UV absorption technique (190 nm).

5分間の安定化の後、5容量%の水素塩化物を含む4sc
cmの水素流を管30を介してボート32内のインジウムの周
囲に形成し、5分間維持してサンプルをエッチした。イ
ンジウム上の5分後、5容量%の水素塩化物を含む水素
流を160sccmにしてインジウム・リン化物の成長を開始
した。この成長工程は60分間続けた。得られたインジウ
ム・リン化物層はノーマルスキー(Normarski)対照光
学顕微鏡を用いて観察したが小丘は見られなかった。
After 5 minutes of stabilization, 4sc containing 5% by volume of hydrogen chloride
A hydrogen flow of cm was formed around the indium in the boat 32 via the tube 30 and maintained for 5 minutes to etch the sample. After 5 minutes on indium, the growth of indium phosphide was started with a flow of hydrogen containing 5% by volume hydrogen chloride at 160 sccm. This growth process lasted 60 minutes. The resulting indium phosphide layer was observed using a Normarski control optical microscope and no hills were visible.

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

第1図および第2図は本発明の実施例を実施するのに適
した装置を説明する図である。 [主要部分の符号の説明] ホスフィン源……16 触媒……28
1 and 2 are diagrams illustrating an apparatus suitable for carrying out an embodiment of the present invention. [Explanation of symbols for main parts] Phosphine source …… 16 Catalyst …… 28

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水素化物エピタキシ工程において基板をリ
ンを含む蒸気にさらす段階と、該蒸気との相互反応を介
して該基板上にリンを含む組成を堆積させる段階と、該
デバイスを完成させる段階からなるリンを含む半導体デ
バイスの製造方法において、 水素化物エピタキシ工程において基板をリンを含む蒸気
にさらす段階はさらに、 該基板において相互反応するリンの少なくとも93モル%
はホスフィン以外の形態であるような状態を満足させる
のに十分な長さを有する室を通して、ホスフィン源から
導入されるホスフィンを移動させる段階からなることを
特徴とするリンを含む半導体デバイスの製造方法。
1. A step of exposing a substrate to a vapor containing phosphorus in a hydride epitaxy process, depositing a phosphorus-containing composition on the substrate through an interaction with the vapor, and completing the device. In the method of manufacturing a semiconductor device containing phosphorus, the step of exposing the substrate to a vapor containing phosphorus in the hydride epitaxy step further includes at least 93 mol% of phosphorus that interacts in the substrate.
A method of manufacturing a semiconductor device containing phosphorus, which comprises the step of moving phosphine introduced from a phosphine source through a chamber having a length long enough to satisfy the condition that it is a form other than phosphine. .
【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の方法におい
て、 該ホスフィンは該基板に到着する前に触媒を用いて分解
されることを特徴とするリンを含む半導体デバイスの製
造方法。
2. The method of claim 1, wherein the phosphine is catalytically decomposed before reaching the substrate.
【請求項3】特許請求の範囲第1項に記載の方法におい
て、 該林を含む堆積はIII−V族半導体材料を含むことを特
徴とするリンを含む半導体デバイスの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the deposit containing the forest comprises a III-V semiconductor material.
【請求項4】特許請求の範囲第3項に記載の方法におい
て、 該ホスフィンは該基板に到着する前に触媒を用いて分解
されることを特徴とするリンを含む半導体デバイスの製
造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the phosphine is catalytically decomposed before it reaches the substrate.
【請求項5】特許請求の範囲第4項に記載の方法におい
て、 該触媒はVI族金属またはタンタルを含むことを特徴とす
るリンを含む半導体デバイスの製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the catalyst contains a Group VI metal or tantalum, and a method for manufacturing a semiconductor device containing phosphorus.
【請求項6】特許請求の範囲第5項に記載の方法におい
て、 該組成はタングステン、モリブデン、タンタルからなる
群から選択された一つを含むことを特徴とするリンを含
む半導体デバイスの製造方法。
6. The method of claim 5, wherein the composition comprises one selected from the group consisting of tungsten, molybdenum and tantalum. .
【請求項7】特許請求の範囲第1項に記載の方法におい
て、 該デバイスはレーザを含むことを特徴とするリンを含む
半導体デバイスの製造方法。
7. The method of claim 1, wherein the device comprises a laser and a method of manufacturing a semiconductor device containing phosphorus.
JP21607286A 1985-09-16 1986-09-16 Method of manufacturing semiconductor device containing phosphorus Expired - Lifetime JPH0666270B2 (en)

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