JPH0684807A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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- JPH0684807A JPH0684807A JP23570292A JP23570292A JPH0684807A JP H0684807 A JPH0684807 A JP H0684807A JP 23570292 A JP23570292 A JP 23570292A JP 23570292 A JP23570292 A JP 23570292A JP H0684807 A JPH0684807 A JP H0684807A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 気相成長法を用い元素原料の交互供給モード
で単原子層の成長を行う際に、面方位による成長膜厚の
制御を可能とし、選択成長により半導体素子を製造する
方法を提供する 【構成】 化合物半導体基板に（００１）面あるいは
（１１１）Ｂ面と、（１１１）Ａ面とを有する台地状の
構造の素子基板を作製し、引き続く気相成長法によりII
I 族元素の原料とＶ族元素の原料を交互に供給し、III
族−Ｖ族化合物半導体層を成長させる際に、Ｖ族元素の
原料供給後のパージ時間を変化させることにより、（０
０１）面の成長膜厚と（１１１）Ａ面の成長膜厚を変化
させる 【効果】 （００１）面と（１１１）Ａ面で膜厚の異な
る層を作製できる。
で単原子層の成長を行う際に、面方位による成長膜厚の
制御を可能とし、選択成長により半導体素子を製造する
方法を提供する 【構成】 化合物半導体基板に（００１）面あるいは
（１１１）Ｂ面と、（１１１）Ａ面とを有する台地状の
構造の素子基板を作製し、引き続く気相成長法によりII
I 族元素の原料とＶ族元素の原料を交互に供給し、III
族−Ｖ族化合物半導体層を成長させる際に、Ｖ族元素の
原料供給後のパージ時間を変化させることにより、（０
０１）面の成長膜厚と（１１１）Ａ面の成長膜厚を変化
させる 【効果】 （００１）面と（１１１）Ａ面で膜厚の異な
る層を作製できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気相成長法を用いた半
導体素子の製造方法に係り、特に量子効果を有する半導
体素子の製造方法に関する。
導体素子の製造方法に係り、特に量子効果を有する半導
体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】同一の半導体基板上に形成される半導体
素子の横方向の量子効果制御は、所定の領域にマスクを
設けた後、イオンの注入，拡散、あるいはエッチングを
行うことで不必要な領域を高抵抗化，混晶化、あるいは
取り除くことによって行っている。
素子の横方向の量子効果制御は、所定の領域にマスクを
設けた後、イオンの注入，拡散、あるいはエッチングを
行うことで不必要な領域を高抵抗化，混晶化、あるいは
取り除くことによって行っている。
【０００３】また、近年、選択成長が注目されており、
通常の有機金属気相成長法やクロライド法では結晶面方
位による成長速度の違いを利用して特定面方位に能動層
を作製することが行われている。これについては、ガリ
ウム砒素やアルミニウムガリウム砒素のＭＯＣＶＤ法に
よる成長において幾つか報告されている。例えば、特開
平２−１３７３１６号公報では、（１１１）Ｂ面上にヘ
テロ界面を形成し、２次元電子ガスの細線であるファセ
ット量子細線を作製する技術が開示されている。
通常の有機金属気相成長法やクロライド法では結晶面方
位による成長速度の違いを利用して特定面方位に能動層
を作製することが行われている。これについては、ガリ
ウム砒素やアルミニウムガリウム砒素のＭＯＣＶＤ法に
よる成長において幾つか報告されている。例えば、特開
平２−１３７３１６号公報では、（１１１）Ｂ面上にヘ
テロ界面を形成し、２次元電子ガスの細線であるファセ
ット量子細線を作製する技術が開示されている。
【０００４】また、Ｔ．Ｆｕｋｕｉ ｅｔ ａｌ．，Ｓ
ＪＡＰ ＡＰ９０２２２０ Ｎｏ．４３４では、（１１
０）方向への成長を利用したラテラル量子細線、四面体
量子ドット等の製作方法が提案されている。この外に、
ｖ溝上への成長でｖ溝の底の部分の成長速度が速くなる
ことを利用して量子細線レーザの作製を試みた例も報告
されている（Ｒ．Ｂｈａｔ ｅｔｌ．，Ｊ．Ｃｒｙｓ
ｔ．Ｇｒｏｗｔｈ ９３，８５０（１９８８））。
ＪＡＰ ＡＰ９０２２２０ Ｎｏ．４３４では、（１１
０）方向への成長を利用したラテラル量子細線、四面体
量子ドット等の製作方法が提案されている。この外に、
ｖ溝上への成長でｖ溝の底の部分の成長速度が速くなる
ことを利用して量子細線レーザの作製を試みた例も報告
されている（Ｒ．Ｂｈａｔ ｅｔｌ．，Ｊ．Ｃｒｙｓ
ｔ．Ｇｒｏｗｔｈ ９３，８５０（１９８８））。
【０００５】そして、成長膜厚を正確に制御する技術と
して原料を交互に供給し、１分子層での吸着飽和を利用
して１原子層ずつ成長させる単原子層成長方法が米国特
許明細書第４０５８４３０号（１９７７）に開示されて
いる。この方法は、成長層の厚さを確実に１層ずつ制御
しようとするものであり、膜厚の制御性がよいこと、お
よび通常の気相性方法に比べて低温で成長させることが
できるという利点がある。
して原料を交互に供給し、１分子層での吸着飽和を利用
して１原子層ずつ成長させる単原子層成長方法が米国特
許明細書第４０５８４３０号（１９７７）に開示されて
いる。この方法は、成長層の厚さを確実に１層ずつ制御
しようとするものであり、膜厚の制御性がよいこと、お
よび通常の気相性方法に比べて低温で成長させることが
できるという利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来技術によるフォト
リソプロセスで横方向の構造作製を行う場合は、縦方向
の構造を結晶成長で作成した後に複雑なマスクプロセス
を通す必要があり、かつ微細加工の制御性については選
択成長方法に劣る。一方、選択成長を用いた方法では、
量子細線や量子箱などが辛うじて作製できているが、成
長温度が高いために微小な領域では面がダレルために理
想的な微小ファセットが作製できないという問題があ
る。（しかし、ｖ溝の底の部分の成長速度が速くなるこ
とを応用したものでは面がダレルことを積極的に利用し
ている。） また、元素原料の交互供給モードによる気相成長を行う
単原子層の成長においては、１サイクルで必ず１原子層
が成長するため、選択成長は考慮されていなかった。
リソプロセスで横方向の構造作製を行う場合は、縦方向
の構造を結晶成長で作成した後に複雑なマスクプロセス
を通す必要があり、かつ微細加工の制御性については選
択成長方法に劣る。一方、選択成長を用いた方法では、
量子細線や量子箱などが辛うじて作製できているが、成
長温度が高いために微小な領域では面がダレルために理
想的な微小ファセットが作製できないという問題があ
る。（しかし、ｖ溝の底の部分の成長速度が速くなるこ
とを応用したものでは面がダレルことを積極的に利用し
ている。） また、元素原料の交互供給モードによる気相成長を行う
単原子層の成長においては、１サイクルで必ず１原子層
が成長するため、選択成長は考慮されていなかった。
【０００７】本発明の目的は、気相成長法を用い元素原
料の交互供給モードで単原子層の成長を行う際に、面方
位による成長膜厚の制御を可能とし、選択成長により半
導体素子を製造する方法を提供することにある。
料の交互供給モードで単原子層の成長を行う際に、面方
位による成長膜厚の制御を可能とし、選択成長により半
導体素子を製造する方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、化合物半導体基板に（００１）面あるい
は（１１１）Ｂ面と、（１１１）Ａ面とを有する台地状
の構造の素子基板を作製し、引き続く気相成長法により
III 族元素の原料とＶ族元素の原料を交互に供給し、II
I 族−Ｖ族化合物半導体層を成長させる際に、Ｖ族元素
の原料供給後のパージ時間を変化させることにより、
（００１）面の成長膜厚と（１１１）Ａ面の成長膜厚を
変化させる方法に特徴を有する。
に、本発明は、化合物半導体基板に（００１）面あるい
は（１１１）Ｂ面と、（１１１）Ａ面とを有する台地状
の構造の素子基板を作製し、引き続く気相成長法により
III 族元素の原料とＶ族元素の原料を交互に供給し、II
I 族−Ｖ族化合物半導体層を成長させる際に、Ｖ族元素
の原料供給後のパージ時間を変化させることにより、
（００１）面の成長膜厚と（１１１）Ａ面の成長膜厚を
変化させる方法に特徴を有する。
【０００９】すなわち、本発明は、化合物半導体基板に
（００１）面あるいは（１１１）Ｂ面と、（１１１）Ａ
面の何れかを有する台地状の構造をもつ素子基板を作製
する素子基板形成工程と、上記素子基板上にIII 族元素
の原料とＶ族元素の原料を交互に供給して気相成長法に
よりIII 族−Ｖ族化合物半導体層を成長させるIII 族−
Ｖ族化合物半導体層成長工程とを少なくとも含む半導体
素子の製造方法において、前記Ｖ族元素の原料を供給
後、当該Ｖ族元素の原料のパージ時間を変化させること
により前記（００１）Ａ面のＶ族元素のみを選択的に前
記素子基板から離脱させるＶ族元素離脱工程を具備した
ことを特徴とする。
（００１）面あるいは（１１１）Ｂ面と、（１１１）Ａ
面の何れかを有する台地状の構造をもつ素子基板を作製
する素子基板形成工程と、上記素子基板上にIII 族元素
の原料とＶ族元素の原料を交互に供給して気相成長法に
よりIII 族−Ｖ族化合物半導体層を成長させるIII 族−
Ｖ族化合物半導体層成長工程とを少なくとも含む半導体
素子の製造方法において、前記Ｖ族元素の原料を供給
後、当該Ｖ族元素の原料のパージ時間を変化させること
により前記（００１）Ａ面のＶ族元素のみを選択的に前
記素子基板から離脱させるＶ族元素離脱工程を具備した
ことを特徴とする。
【００１０】また、本発明は、化合物半導体基板に（０
０１）面あるいは（１１１）Ｂ面と、（１１１）Ａ面の
何れかを有する台地状の構造をもつ素子基板を作製する
素子基板形成工程と、上記素子基板上にIII 族元素の原
料とＶ族元素の原料を交互に供給して気相成長法により
III 族−Ｖ族化合物半導体層を成長させるIII 族−Ｖ族
化合物半導体層成長工程とを少なくとも含む半導体素子
の製造方法において、前記Ｖ族元素の原料を供給後、当
該Ｖ族元素の原料のパージ時間を変化させることにより
前記（００１）Ａ面のＶ族元素のみを選択的に前記素子
基板から離脱させるＶ族元素離脱工程と、前記（００
１）面あるいは（１１１）Ｂ面と、（１１１）Ａ面とに
異なる膜厚のIII 族−Ｖ族化合物半導体を成長させて面
方位によって異なった量子閉じ込め効果を示すヘテロ構
造を作製するヘテロ構造作製工程とを具備したことを特
徴とする。
０１）面あるいは（１１１）Ｂ面と、（１１１）Ａ面の
何れかを有する台地状の構造をもつ素子基板を作製する
素子基板形成工程と、上記素子基板上にIII 族元素の原
料とＶ族元素の原料を交互に供給して気相成長法により
III 族−Ｖ族化合物半導体層を成長させるIII 族−Ｖ族
化合物半導体層成長工程とを少なくとも含む半導体素子
の製造方法において、前記Ｖ族元素の原料を供給後、当
該Ｖ族元素の原料のパージ時間を変化させることにより
前記（００１）Ａ面のＶ族元素のみを選択的に前記素子
基板から離脱させるＶ族元素離脱工程と、前記（００
１）面あるいは（１１１）Ｂ面と、（１１１）Ａ面とに
異なる膜厚のIII 族−Ｖ族化合物半導体を成長させて面
方位によって異なった量子閉じ込め効果を示すヘテロ構
造を作製するヘテロ構造作製工程とを具備したことを特
徴とする。
【００１１】
【作用】III 族−Ｖ族化合物半導体の気相成長法では、
適当な温度でIII 族の有機金属あるいは塩素化物とＶ族
の水素化合物を交互に供給することにより、前記III 族
の化合物半導体とＶ族の化合物半導体が単原子層ずつ成
長する原子層エピタキシャル成長が可能である。
適当な温度でIII 族の有機金属あるいは塩素化物とＶ族
の水素化合物を交互に供給することにより、前記III 族
の化合物半導体とＶ族の化合物半導体が単原子層ずつ成
長する原子層エピタキシャル成長が可能である。
【００１２】ジンクブレンド型III 族−Ｖ族化合物半導
体の場合、（００１）面では図４に示したようにIII 族
原子１０とＶ族原子２０は共に２本の結合を有する。ま
た、（１１１）Ｂ面ではＶ族原子２０が基板と３本の結
合を有するため、どちらの面方位もＶ族元素は離脱し難
い。一方、（１１１）Ａ面では図５に示したように、II
I 族原子１０は基板と３本の結合を持つが、Ｖ族原子２
０は１本の結合しか有しないため、Ｖ族元素は基板から
離脱し易い。
体の場合、（００１）面では図４に示したようにIII 族
原子１０とＶ族原子２０は共に２本の結合を有する。ま
た、（１１１）Ｂ面ではＶ族原子２０が基板と３本の結
合を有するため、どちらの面方位もＶ族元素は離脱し難
い。一方、（１１１）Ａ面では図５に示したように、II
I 族原子１０は基板と３本の結合を持つが、Ｖ族原子２
０は１本の結合しか有しないため、Ｖ族元素は基板から
離脱し易い。
【００１３】このため、Ｖ族元素の原料を供給後のパー
ジ時間を長くすることで１原子層吸着していたＶ族原子
２０は離脱し、交互に１層ずつ吸着させることが可能と
なる。このような工程で成長させた場合、（００１）面
あるいは（１１１）Ｂ面は１原子層ずつ成長するが、
（１１１）Ａ面では１サイクルの成長膜厚が１原子層に
満たなくなる。逆に、Ｖ族元素の原料供給後のパージ時
間を短くすることで、Ｖ族原子の離脱を防止し、（１１
１）Ａ面でも交互に１層ずつ吸着させることが可能とな
る。
ジ時間を長くすることで１原子層吸着していたＶ族原子
２０は離脱し、交互に１層ずつ吸着させることが可能と
なる。このような工程で成長させた場合、（００１）面
あるいは（１１１）Ｂ面は１原子層ずつ成長するが、
（１１１）Ａ面では１サイクルの成長膜厚が１原子層に
満たなくなる。逆に、Ｖ族元素の原料供給後のパージ時
間を短くすることで、Ｖ族原子の離脱を防止し、（１１
１）Ａ面でも交互に１層ずつ吸着させることが可能とな
る。
【００１４】このことを確認するために、光の反射を用
いてＧａＡｓ表面からのＡｓの離脱過程を観測した。そ
の結果、離脱の時定数は（００１）面では５００°Ｃで
１７０秒であるのに比較して、（１１１）Ａ面では４５
０°Ｃで１０秒、５００°Ｃで０．８秒であることが分
かった。なお、（１１１）Ｂ面では、５５０°Ｃ以下で
はＡｓを離脱させることが不可能であった。
いてＧａＡｓ表面からのＡｓの離脱過程を観測した。そ
の結果、離脱の時定数は（００１）面では５００°Ｃで
１７０秒であるのに比較して、（１１１）Ａ面では４５
０°Ｃで１０秒、５００°Ｃで０．８秒であることが分
かった。なお、（１１１）Ｂ面では、５５０°Ｃ以下で
はＡｓを離脱させることが不可能であった。
【００１５】このように、ＧａＡｓ（００１）面で単原
子層成長が可能な５００°Ｃ近傍では、Ａｓ原料の供給
後、数秒間のパージ時間を設けることでＧａＡｓ（００
１）面あるいは（１１１）Ｂ面の最表面のＡｓはそのま
まにして、ＧａＡｓ（１１１）Ａ面の最表面のＡｓだけ
を離脱させることができる。上記したような条件でトリ
メチルガリウムとアルシンを用いて有機金属気相成長法
の単原子層エピタキシャル成長モードで４５０°Ｃから
５００°Ｃの温度でＧａＡｓを成長させた。
子層成長が可能な５００°Ｃ近傍では、Ａｓ原料の供給
後、数秒間のパージ時間を設けることでＧａＡｓ（００
１）面あるいは（１１１）Ｂ面の最表面のＡｓはそのま
まにして、ＧａＡｓ（１１１）Ａ面の最表面のＡｓだけ
を離脱させることができる。上記したような条件でトリ
メチルガリウムとアルシンを用いて有機金属気相成長法
の単原子層エピタキシャル成長モードで４５０°Ｃから
５００°Ｃの温度でＧａＡｓを成長させた。
【００１６】交互供給モードの成長は、トリメチルガリ
ウム供給→水素パージ→アルシン供給→水素パージの順
で、それぞれ２秒、２秒、５秒、２秒とし、４００サイ
クルの成長を行った。そして、成長膜の厚さを測定した
結果、（００１）面は４６０°Ｃ以下では１サイクル当
たり１原子層に満たなかったが、４７０°Ｃから５００
°Ｃまで１サイクル当たり１原子層の成長が確認され
た。しかし、（１１１）Ａ面は４５０°Ｃから５００°
Ｃまで１サイクル当たり略々０．５から０．６原子層の
成長膜厚であった。
ウム供給→水素パージ→アルシン供給→水素パージの順
で、それぞれ２秒、２秒、５秒、２秒とし、４００サイ
クルの成長を行った。そして、成長膜の厚さを測定した
結果、（００１）面は４６０°Ｃ以下では１サイクル当
たり１原子層に満たなかったが、４７０°Ｃから５００
°Ｃまで１サイクル当たり１原子層の成長が確認され
た。しかし、（１１１）Ａ面は４５０°Ｃから５００°
Ｃまで１サイクル当たり略々０．５から０．６原子層の
成長膜厚であった。
【００１７】この測定では、ＧａＡｓ（１１１）Ａ面の
最表面のＡｓが略々完全に離脱しても１サイクル当たり
の成長膜厚はゼロになっていなかったが、単原子層エピ
タキシャル成長モードでも（００１）面あるいは（１１
１）Ｂ面と（１１１）Ａ面では成長膜厚が薄くなること
が示された。なお、（００１）面と（１１１）面では１
原子層の厚さが異なるため、１原子層ずつ成長させても
厳密には１５％ほど（１１１）面が厚くなる。
最表面のＡｓが略々完全に離脱しても１サイクル当たり
の成長膜厚はゼロになっていなかったが、単原子層エピ
タキシャル成長モードでも（００１）面あるいは（１１
１）Ｂ面と（１１１）Ａ面では成長膜厚が薄くなること
が示された。なお、（００１）面と（１１１）面では１
原子層の厚さが異なるため、１原子層ずつ成長させても
厳密には１５％ほど（１１１）面が厚くなる。
【００１８】この（１１１）Ａ面が１サイクルあたり１
原子層に満たない特性を利用して、低温の単原子層エピ
タキシャル成長モードにおいて、（１１１）Ａ面の膜厚
を（００１）面あるいは（１１１）Ｂ面より薄くした量
子井戸構造を作製することが可能となる。また、低温で
選択成長が可能となるために微細構造も面がダレルこと
なく作製可能となる。
原子層に満たない特性を利用して、低温の単原子層エピ
タキシャル成長モードにおいて、（１１１）Ａ面の膜厚
を（００１）面あるいは（１１１）Ｂ面より薄くした量
子井戸構造を作製することが可能となる。また、低温で
選択成長が可能となるために微細構造も面がダレルこと
なく作製可能となる。
【００１９】このように、（００１）面あるいは（１１
１）Ａ面基板を用いてケミカルエッチング等で構成した
隣合う（００１）面および（１１１）Ａ面よりなる台地
状構造を有する素子基板に有機金属気相成長法を用いて
交互供給モードで半導体層を成長させる際に、Ｖ族元素
の原料供給後のパージ時間を長くした単原子層エピタキ
シャル成長を行わせることによって、（００１）面より
（１１１）Ａ面の膜圧が薄い構造を有する半導体素子を
１回の成長で製造することができる。
１）Ａ面基板を用いてケミカルエッチング等で構成した
隣合う（００１）面および（１１１）Ａ面よりなる台地
状構造を有する素子基板に有機金属気相成長法を用いて
交互供給モードで半導体層を成長させる際に、Ｖ族元素
の原料供給後のパージ時間を長くした単原子層エピタキ
シャル成長を行わせることによって、（００１）面より
（１１１）Ａ面の膜圧が薄い構造を有する半導体素子を
１回の成長で製造することができる。
【００２０】
【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を参照して
詳細に説明する。図１，図２，図３は本発明による半導
体素子の製造方法の１実施例の説明図であって、１は半
絶縁性のＧａＡｓ基板、２はマスク、３は台地状構造に
形成した素子基板、４はＧａＡｓバファー層、５はＡｌ
0.3 Ｇａ0.7 Ａｓバッファー層、６はＡｌ0.5 Ｇａ0.5
Ａｓバリアー層、７，８は井戸層である。
詳細に説明する。図１，図２，図３は本発明による半導
体素子の製造方法の１実施例の説明図であって、１は半
絶縁性のＧａＡｓ基板、２はマスク、３は台地状構造に
形成した素子基板、４はＧａＡｓバファー層、５はＡｌ
0.3 Ｇａ0.7 Ａｓバッファー層、６はＡｌ0.5 Ｇａ0.5
Ａｓバリアー層、７，８は井戸層である。
【００２１】まず、図１に示したように、半絶縁性のＧ
ａＡｓ基板１上の〔-1１０〕方向にレジストをパターニ
ングして得たライン状のマスク２を形成する。このマス
ク２の幅Ｗは３μｍとする。マスク２を形成したＧａＡ
ｓ基板１を硫酸系エッチング液（Ｈ2 ＳＯ4 ：Ｈ
2Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝８：１：１）に浸してエッチング処理
した後、マスク２を剥離する。
ａＡｓ基板１上の〔-1１０〕方向にレジストをパターニ
ングして得たライン状のマスク２を形成する。このマス
ク２の幅Ｗは３μｍとする。マスク２を形成したＧａＡ
ｓ基板１を硫酸系エッチング液（Ｈ2 ＳＯ4 ：Ｈ
2Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝８：１：１）に浸してエッチング処理
した後、マスク２を剥離する。
【００２２】図２は上記エッチング処理してマスクを剥
離した後のＧａＡｓ基板（素子基板）を示すもので、３
−１は上面、３−２は斜面、３−３は谷部、３は素子基
板である。同図に示したように、上記エッチング処理に
よって、上面３−１と谷部３−３が（００１）面で構成
され、斜面３−２が（１１１）Ａ面で構成された台地状
構造を有する素子基板３が得られる。このとき、上面３
−１の幅はサイドエッチのため２μｍとなっている。
離した後のＧａＡｓ基板（素子基板）を示すもので、３
−１は上面、３−２は斜面、３−３は谷部、３は素子基
板である。同図に示したように、上記エッチング処理に
よって、上面３−１と谷部３−３が（００１）面で構成
され、斜面３−２が（１１１）Ａ面で構成された台地状
構造を有する素子基板３が得られる。このとき、上面３
−１の幅はサイドエッチのため２μｍとなっている。
【００２３】この素子基板３を有機金属気相成長装置に
入れ、基板温度を７００°Ｃとし、III 族元素の原料と
してトリメチルガリウムとトリメチルアルミニウム、Ｖ
族元素の原料としてアルシンを用いて、量子井戸構造の
バリアーを作製するため通常の有機金属気相成長モード
でＧａＡｓとＡｌＧａＡｓの成長を行った。まず、図３
に示したように、基板温度７００°ＣにおいてＧａＡｓ
バッファー層５を０．５μｍ成長させる。
入れ、基板温度を７００°Ｃとし、III 族元素の原料と
してトリメチルガリウムとトリメチルアルミニウム、Ｖ
族元素の原料としてアルシンを用いて、量子井戸構造の
バリアーを作製するため通常の有機金属気相成長モード
でＧａＡｓとＡｌＧａＡｓの成長を行った。まず、図３
に示したように、基板温度７００°ＣにおいてＧａＡｓ
バッファー層５を０．５μｍ成長させる。
【００２４】さらに、Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓバリアー層
６を１．０μｍ成長させる。ここで、（００１）面と
（１１１）面で異なった膜厚の井戸層７，８を成長させ
るために、基板温度を４８０°Ｃに下げ、III 族元素の
原料としてトリメチルガリウム、Ｖ族元素の原料として
アルシンを用いて、交互供給モードでＧａＡｓの成長を
３５回行った。
６を１．０μｍ成長させる。ここで、（００１）面と
（１１１）面で異なった膜厚の井戸層７，８を成長させ
るために、基板温度を４８０°Ｃに下げ、III 族元素の
原料としてトリメチルガリウム、Ｖ族元素の原料として
アルシンを用いて、交互供給モードでＧａＡｓの成長を
３５回行った。
【００２５】このときのトリメチルガリウムおよびアル
シンの供給量は、トリメチルガリウム（−１２°Ｃ）が
１ｃｃ／ｍｉｎ、アルシン（１００％）が１ｃｃ／ｍｉ
ｎである。交互供給モードの成長は、トリメチルガリウ
ム供給→水素パージ→アルシン供給→水素パージの順
で、それぞれ２秒，２秒，２秒，５秒とアルシン供給後
の水素パージ時間を長くしてある。
シンの供給量は、トリメチルガリウム（−１２°Ｃ）が
１ｃｃ／ｍｉｎ、アルシン（１００％）が１ｃｃ／ｍｉ
ｎである。交互供給モードの成長は、トリメチルガリウ
ム供給→水素パージ→アルシン供給→水素パージの順
で、それぞれ２秒，２秒，２秒，５秒とアルシン供給後
の水素パージ時間を長くしてある。
【００２６】この上に、成長温度を６５０°Ｃにして通
常の金属有機物気相成長法でバリアー層としてＡｌ0.5
Ｇａ0.5 Ａｓ層９を０．５μｍ成長させる。上記のよう
にして作製したＧａＡｓを活性層に持つ量子井戸を顕微
ホトルミネッセンスで調べたところ、室温での測定で
（００１）面からは８５０ｎｍにピークを持つ発光が観
測された。一方、（１１１）Ａ面では、８３０ｎｍ近傍
にピークを持つ発光が観測されている。これは（００
１）面上の交互供給ＧａＡｓ層７に較べて（１１１）Ａ
面上の交互供給ＧａＡｓ層８の膜厚が薄いために発光波
長が短波長側にシフトしたことを示す。
常の金属有機物気相成長法でバリアー層としてＡｌ0.5
Ｇａ0.5 Ａｓ層９を０．５μｍ成長させる。上記のよう
にして作製したＧａＡｓを活性層に持つ量子井戸を顕微
ホトルミネッセンスで調べたところ、室温での測定で
（００１）面からは８５０ｎｍにピークを持つ発光が観
測された。一方、（１１１）Ａ面では、８３０ｎｍ近傍
にピークを持つ発光が観測されている。これは（００
１）面上の交互供給ＧａＡｓ層７に較べて（１１１）Ａ
面上の交互供給ＧａＡｓ層８の膜厚が薄いために発光波
長が短波長側にシフトしたことを示す。
【００２７】このように、単原子層成長条件でも、交互
供給モードのシーケンスにおいてＶ族元素の原料供給後
のパージ時間を変化させることにより、（００１）面と
（１１１）Ａ面で膜厚の異なる層が作製でき、量子井戸
の井戸層にこの方法を適用することにより、２つの（１
１１）Ａ面で囲まれた（００１）面に横方向の電子の閉
じ込め構造を制作することができる。
供給モードのシーケンスにおいてＶ族元素の原料供給後
のパージ時間を変化させることにより、（００１）面と
（１１１）Ａ面で膜厚の異なる層が作製でき、量子井戸
の井戸層にこの方法を適用することにより、２つの（１
１１）Ａ面で囲まれた（００１）面に横方向の電子の閉
じ込め構造を制作することができる。
【００２８】本実施例では、有機金属気相成長法を用い
たが、クロライド法等の単原子層成長の可能な成長法で
あれば、水素中または真空中で（１１１）Ａ面の最表面
のＶ族元素の離脱に適用することができる。また、本実
施例では基板の（００１）面を使用したが、（１１１）
Ａ面あるいは（１１１）Ｂ面を用いることもできるもの
である。
たが、クロライド法等の単原子層成長の可能な成長法で
あれば、水素中または真空中で（１１１）Ａ面の最表面
のＶ族元素の離脱に適用することができる。また、本実
施例では基板の（００１）面を使用したが、（１１１）
Ａ面あるいは（１１１）Ｂ面を用いることもできるもの
である。
【００２９】さらに、本発明は上記実施例で説明したＧ
ａＡｓの成長が本質的なものではなく、その他のIII 族
−Ｖ族化合物半導体でも、基本的に（００１）面に較べ
（１１１）Ａ面でＶ族元素が離脱し易く、上記と同様に
その他のIII 族−Ｖ族化合物半導体に適用できるもので
ある。
ａＡｓの成長が本質的なものではなく、その他のIII 族
−Ｖ族化合物半導体でも、基本的に（００１）面に較べ
（１１１）Ａ面でＶ族元素が離脱し易く、上記と同様に
その他のIII 族−Ｖ族化合物半導体に適用できるもので
ある。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単原子層エピタキシャル成長の条件のもとでの元素原料
の交互供給モードのシーケンスにおいて、Ｖ族元素の原
料供給後のパージ時間を変化させることにより、（００
１）面と（１１１）Ａ面で膜厚の異なる層を作製でき
る。
単原子層エピタキシャル成長の条件のもとでの元素原料
の交互供給モードのシーケンスにおいて、Ｖ族元素の原
料供給後のパージ時間を変化させることにより、（００
１）面と（１１１）Ａ面で膜厚の異なる層を作製でき
る。
【００３１】この方法を量子井戸の井戸層に適用するこ
とにより、２つの（１１１）Ａ面で囲まれた（００１）
面では実質的に横方向の量子準位の変化を生ぜしめるこ
とができ、これを利用して電子の閉じ込め構造が作製で
きる。さらに、（００１）面の幅を小さくすることによ
り、量子細線構造の作製も可能となる。
とにより、２つの（１１１）Ａ面で囲まれた（００１）
面では実質的に横方向の量子準位の変化を生ぜしめるこ
とができ、これを利用して電子の閉じ込め構造が作製で
きる。さらに、（００１）面の幅を小さくすることによ
り、量子細線構造の作製も可能となる。
【００３２】また、従来は高温でしか行えなかった選択
成長が低温領域で行うことができるようになったため、
面ダレが無くなり、選択成長を利用した微細下降の制御
性を向上することができる。
成長が低温領域で行うことができるようになったため、
面ダレが無くなり、選択成長を利用した微細下降の制御
性を向上することができる。
【図１】 本発明による半導体素子の製造方法の１実施
例の部分工程の説明図である。
例の部分工程の説明図である。
【図２】 本発明による半導体素子の製造方法の１実施
例の部分工程の説明図である。
例の部分工程の説明図である。
【図３】 本発明による半導体素子の製造方法の１実施
例の部分工程の説明図である。
例の部分工程の説明図である。
【図４】 半導体基板の（００１）面におけるIII 族，
Ｖ族の結合状態を説明する模式図である。
Ｖ族の結合状態を説明する模式図である。
【図５】 半導体基板の（１１１）Ａ面におけるIII
族，Ｖ族の結合状態を説明する模式図である。
族，Ｖ族の結合状態を説明する模式図である。
図１，図２，図３において、１・・・・半絶縁性のＧａ
Ａｓ基板、２・・・・マスク、３−１・・・・上面、３
−２・・・・斜面、３−３・・・・谷部、４・・・・Ｇ
ａＡｓバファー層、５・・・・Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓバ
ッファー層、６・・・・Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓバリアー
層、７，８・・・・井戸層、９・・・・Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 Ａｓバリアー層。図４，図５において、１０・・・
・III 族元素、２０・・・・Ｖ族元素。
Ａｓ基板、２・・・・マスク、３−１・・・・上面、３
−２・・・・斜面、３−３・・・・谷部、４・・・・Ｇ
ａＡｓバファー層、５・・・・Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓバ
ッファー層、６・・・・Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓバリアー
層、７，８・・・・井戸層、９・・・・Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 Ａｓバリアー層。図４，図５において、１０・・・
・III 族元素、２０・・・・Ｖ族元素。
Claims (2)
- 【請求項１】 化合物半導体基板に（００１）面あるい
は（１１１）Ｂ面と、（１１１）Ａ面の何れかを有する
台地状の構造をもつ素子基板を作製する素子基板形成工
程と、上記素子基板上にIII 族元素の原料とＶ族元素の
原料を交互に供給して気相成長法によりIII 族−Ｖ族化
合物半導体層を成長させるIII 族−Ｖ族化合物半導体層
成長工程とを少なくとも含む半導体素子の製造方法にお
いて、 前記Ｖ族元素の原料を供給後、当該Ｖ族元素の原料のパ
ージ時間を変化させることにより前記（００１）Ａ面の
Ｖ族元素のみを選択的に前記素子基板から離脱させるＶ
族元素離脱工程を具備したことを特徴とする半導体素子
の製造方法。 - 【請求項２】 化合物半導体基板に（００１）面あるい
は（１１１）Ｂ面と、（１１１）Ａ面の何れかを有する
台地状の構造をもつ素子基板を作製する素子基板形成工
程と、上記素子基板上にIII 族元素の原料とＶ族元素の
原料を交互に供給して気相成長法によりIII 族−Ｖ族化
合物半導体層を成長させるIII 族−Ｖ族化合物半導体層
成長工程とを少なくとも含む半導体素子の製造方法にお
いて、 前記Ｖ族元素の原料を供給後、当該Ｖ族元素の原料のパ
ージ時間を変化させることにより前記（００１）Ａ面の
Ｖ族元素のみを選択的に前記素子基板から離脱させるＶ
族元素離脱工程と、前記（００１）面あるいは（１１
１）Ｂ面と、（１１１）Ａ面とに異なる膜厚のIII 族−
Ｖ族化合物半導体を成長させて面方位によって異なった
量子閉じ込め効果を示すヘテロ構造を作製するヘテロ構
造作製工程とを具備したことを特徴とする半導体素子の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23570292A JPH0684807A (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23570292A JPH0684807A (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0684807A true JPH0684807A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=16989963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23570292A Pending JPH0684807A (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684807A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010114384A (ja) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | フォトニック結晶面発光レーザおよびフォトニック結晶面発光レーザの製造方法 |
-
1992
- 1992-09-03 JP JP23570292A patent/JPH0684807A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010114384A (ja) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | フォトニック結晶面発光レーザおよびフォトニック結晶面発光レーザの製造方法 |
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