JPH07193011A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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- JPH07193011A JPH07193011A JP33356893A JP33356893A JPH07193011A JP H07193011 A JPH07193011 A JP H07193011A JP 33356893 A JP33356893 A JP 33356893A JP 33356893 A JP33356893 A JP 33356893A JP H07193011 A JPH07193011 A JP H07193011A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、歪量子井戸半導体レー
ザ等の半導体装置の製造方法に係わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device such as a strained quantum well semiconductor laser.
【０００２】[0002]
【従来の技術】歪量子井戸半導体レーザは、１．３μ
ｍ、１．５μｍ波長帯で発振可能であることから、光通
信，光情報処理用光源としての期待が大きく、その研
究，開発が盛んに行われているところである。2. Description of the Related Art A strained quantum well semiconductor laser is 1.3 μm.
Since it can oscillate in the wavelength range of m and 1.5 μm, it is highly expected as a light source for optical communication and optical information processing, and its research and development are being actively conducted.
【０００３】１．５μｍ波長帯の歪量子井戸半導体レー
ザとして例えばＧａＩｎＡｓ／ＧａＩｎＡｓＰ系歪量子
井戸半導体レーザがある。更に、例えば特開平５−７０
５４号公報には、このＧａＩｎＡｓ／ＧａＩｎＡｓＰ系
歪量子井戸半導体レーザの作製時におけるその歪量子井
戸半導体層と障壁層の形成時のそれぞれの成長に必要な
元素の切り換え特にＶ族元素の供給を一旦停止したり、
あるいはその供給量を変更することによるＶ族元素の再
蒸発によるヘテロ界面での劣化を回避し、更に１．３μ
ｍの波長帯の半導体レーザとしてＩｎＡｓＰ／ＧａＩｎ
ＡｓＰ系すなわちＩｎＡｓＰ歪量子井戸半導体層とＧａ
ＩｎＡｓＰ障壁層による歪量子井戸半導体レーザとその
製造方法の提案がなされている。A GaInAs / GaInAsP strained quantum well semiconductor laser is an example of a strained quantum well semiconductor laser having a wavelength band of 1.5 μm. Furthermore, for example, JP-A-5-70
No. 54 discloses that switching of elements necessary for growth of the GaInAs / GaInAsP strained quantum well semiconductor laser at the time of forming the strained quantum well semiconductor layer and the barrier layer, particularly supply of group V element, is performed once. Stop or
Alternatively, it is possible to avoid deterioration at the hetero interface due to re-evaporation of the group V element by changing the supply amount, and
InAsP / GaIn as a semiconductor laser in the wavelength band of m
AsP system, that is, InAsP strained quantum well semiconductor layer and Ga
A strained quantum well semiconductor laser using an InAsP barrier layer and a method of manufacturing the same have been proposed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、すぐれたヘ
テロ界面が形成されることが望まれる量子井戸半導体層
と障壁層との積層による量子井戸構造、多重量子井戸構
造を有する半導体装置、例えば多重歪量子井戸半導体レ
ーザを、その歪量子井戸半導体層と障壁層の界面におい
て安定して良好なヘテロ界面を形成することのできる半
導体装置の製造方法を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a semiconductor device having a quantum well structure or a multiple quantum well structure formed by stacking a quantum well semiconductor layer and a barrier layer for which an excellent hetero interface is desired to be formed. Provided is a method of manufacturing a semiconductor device capable of stably forming a favorable hetero interface at the interface between a strain quantum well semiconductor layer and a barrier layer of a multi-strain quantum well semiconductor laser.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】第１の本発明方法は、量
子井戸半導体層と障壁層の各半導体層のエピタキシャル
成長前に硫黄を含むガスをよる処理を施すものである。According to a first method of the present invention, a treatment with a gas containing sulfur is performed before the epitaxial growth of each semiconductor layer of a quantum well semiconductor layer and a barrier layer.
【０００６】第２の本発明方法は、第１および第２のク
ラッド層間に配置される歪量子井戸半導体層と障壁層の
積層による歪量子井戸構造の形成に当たり、各半導体層
のエピタキシャル成長前に硫黄を含むガスによる処理を
行う。The second method of the present invention forms a strained quantum well structure by laminating a strained quantum well semiconductor layer and a barrier layer arranged between the first and second cladding layers, and the sulfur is added before the epitaxial growth of each semiconductor layer. A treatment with a gas containing is performed.
【０００７】第３の本発明方法は、上記硫黄を含むガス
として、Ｓ2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，ＳＦ4，Ｓ2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃ
ｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 か
ら選ばれた少なくとも一種のガスを用いる。In the third method of the present invention, S 2 F 2 , SF 2 , SF 4 , S 2 F 10 and S 3 C are used as the sulfur-containing gas.
At least one gas selected from l 2 , SCl 2 , S 2 Br 2 , SBr 2 , and S 3 Br 2 is used.
【０００８】第４の本発明方法は、上記硫黄を含むガス
として、Ｓ2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，ＳＦ4，Ｓ2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃ
ｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 か
ら選ばれた少なくとも一種の第１のガスと、水素を含む
第２のガスとを混合したガスを用いる。In the fourth method of the present invention, S 2 F 2 , SF 2 , SF 4 , S 2 F 10 , S 3 C are used as the sulfur-containing gas.
A gas in which at least one first gas selected from l 2 , SCl 2 , S 2 Br 2 , SBr 2 , and S 3 Br 2 is mixed with a second gas containing hydrogen is used.
【０００９】第５の本発明方法は、上記硫黄を含むガス
として、Ｓ2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，ＳＦ4，Ｓ2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃ
ｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 か
ら選ばれた少なくとも一種の第１のガスと、窒素を含む
第２のガスとを混合したガスを用いる。In the fifth method of the present invention, S 2 F 2 , SF 2 , SF 4 , S 2 F 10 and S 3 C are used as the sulfur-containing gas.
A gas in which at least one first gas selected from l 2 , SCl 2 , S 2 Br 2 , SBr 2 and S 3 Br 2 and a second gas containing nitrogen are mixed is used.
【００１０】第６の本発明方法は、上記量子井戸半導体
層もしくは歪量子井戸半導体層と障壁層とがＩｎＡｓＰ
活性層とＧａＩｎＡｓＰ障壁層である。In a sixth method of the present invention, the quantum well semiconductor layer or strained quantum well semiconductor layer and the barrier layer are made of InAsP.
An active layer and a GaInAsP barrier layer.
【００１１】上述の硫黄を含む各ガスによる処理は、低
温プラズマ処理によって行うことができる。The above-mentioned treatment with each gas containing sulfur can be performed by low-temperature plasma treatment.
【００１２】[0012]
【作用】上述の本発明製造方法によれば、量子井戸半導
体層と障壁層の各エピタキシャル成長前に硫黄を含むガ
スでの処理を行っていることにより、各下地エピタキシ
ャル成長層表面には硫黄の保護膜が析出されることによ
り、この下地表面にはいわば硫黄パッシベーションがな
されることによりこれの上に形成する半導体層との界面
状態を良好なヘテロ界面とすることができる。According to the above-mentioned manufacturing method of the present invention, since the quantum well semiconductor layer and the barrier layer are treated with the gas containing sulfur before each epitaxial growth, a sulfur protective film is formed on the surface of each underlying epitaxial growth layer. As a result, the surface of the underlying layer is, as it were, subjected to sulfur passivation, so that the interface state with the semiconductor layer formed thereon can be made a good hetero interface.
【００１３】この硫黄の析出は次の過程によると考えら
れる。すなわち、分子内に 硫黄を数多く含むガスはプ
ラズマ中で容易に解離して、エッチャントであるハロゲ
ンラジカルと堆積性の硫黄を生成する。この場合エッチ
ングと堆積が同時に起こるが、イオンのエネルギーを例
えばゼロにして置くことにより、エッチングモードが生
じないようにすることにより硫黄の析出堆積を可能にす
る。The deposition of sulfur is considered to be due to the following process. That is, a gas containing a large amount of sulfur in the molecule is easily dissociated in plasma to generate a halogen radical as an etchant and a sulfur deposit. Etching and deposition occur simultaneously in this case, but by leaving the energy of the ions at, for example, zero, the deposition of sulfur is possible by preventing the etching mode from occurring.
【００１４】第４の本発明方法におけるように、硫黄を
含むガスと水素を含むガスを混合して用いるときは、硫
黄の堆積を強固に行うことができる。すなわち、この場
合、エッチングにおいてＨラジカルが発生し、これがエ
ッチャントのハロゲンを捕捉することによってより硫黄
の堆積を助成すると考えられる。例えばＳ2 Ｆ2 とＨ 2
との混合ガスを用いる場合についてみると、Ｓ2 Ｆ2 ＋
Ｈ2 →Ｓ↓＋ＨＦ↑となり、水素がＦラジカルを捕捉
し、硫黄Ｓの堆積を速やかにすると思われる。As in the fourth method of the present invention, sulfur is
When using a mixture of gas containing hydrogen and gas containing hydrogen,
It is possible to firmly deposit yellow. That is, this place
In this case, H radicals are generated in the etching, which is
More Sulfur by Scavenging Hatchant Halogen
It is thought to support the deposition of For example, S2 F2 And H 2
Looking at the case of using a mixed gas of2 F2 +
H2 → S ↓ + HF ↑ and hydrogen traps F radical
However, it seems that the deposition of sulfur S is accelerated.
【００１５】また、第５の本発明方法におけるように、
硫黄を含むガスと窒素を含むガスを混合して用いるとき
は、硫黄の堆積を強固に行うことができる。すなわち、
この場合、例えばＳ2 Ｆ2 ＋Ｎ2 →（ＳＮ) x ↓＋Ｆラ
ジカルによるポリチアジルポリマーが発生すると考えら
れる。As in the fifth method of the present invention,
When the gas containing sulfur and the gas containing nitrogen are mixed and used, sulfur can be strongly deposited. That is,
In this case, it is considered that a polythiazyl polymer is generated by, for example, S 2 F 2 + N 2 → (SN) x ↓ + F radical.
【００１６】本発明においては、このように硫黄膜によ
る保護膜を半導体層表面に形成するものであり、このよ
うにすることによって、III −Ｖ族半導体層におけるＶ
族元素の蒸発を阻止することができる。そして、つぎの
半導体層の形成においては、この堆積された硫黄膜によ
る保護膜は、単なる加熱によって昇華除去することがで
きるものであり、なんらアッシングのような煩雑な作業
を必要としない。In the present invention, the protective film of the sulfur film is thus formed on the surface of the semiconductor layer, and by doing so, V in the III-V group semiconductor layer is formed.
Evaporation of group elements can be prevented. Then, in the next formation of the semiconductor layer, the deposited protective film of the sulfur film can be removed by sublimation by simple heating and does not require any complicated work such as ashing.
【００１７】このように、本発明においては、硫黄によ
る保護膜を形成することによって、Ｖ族元素の蒸発を回
避することにより、半導体層間の界面を安定に保持でき
てすぐれたヘテロ接合の形成が可能となるので、安定し
てすぐれた特性の信頼性の高い目的とする半導体装置を
確実に作製できる。As described above, according to the present invention, by forming the protective film of sulfur to avoid the vaporization of the group V element, it is possible to stably maintain the interface between the semiconductor layers and form an excellent heterojunction. As a result, it is possible to reliably manufacture a target semiconductor device having stable and excellent characteristics and high reliability.
【００１８】[0018]
【実施例】本発明方法の実施例を説明する。図１は本発
明方法によって製造する歪量子井戸半導体レーザの一例
の概略断面図で、この場合、例えばｎ型のＩｎＰ基板に
よる化合物半導体単結晶基板１上に、例えばｎ型ＩｎＰ
による第１のクラッド層２、歪量子井戸構造層３、ｐ型
のＩｎＰによる下層の第２のクラッド層４を順次ＭＯＣ
ＶＤ（有機金属化学的気相成長）法，ＭＢＥ（分子線エ
ピタキシー）等によってエピタキシーする。その後スト
ライプ状に残してその両側にクラッド層４および歪量子
井戸構造層３を横切る深さの凹部８を形成し、この凹部
８内にｐ型およびｎ型のそれぞれＩｎＰによる第１およ
び第２の電流ブロック層５および６をＭＯＣＶＤあるい
はＭＢＥによってエピタキシーし、ストライプ部に跨が
って全面的に例えばｐ型のＩｎＰによる上層の第２のク
ラッド層７、およびｐ型の例えばＧａＩｎＡｓＰによる
コンタクト層９を同様にしてエピタキシーする。EXAMPLES Examples of the method of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic sectional view of an example of a strained quantum well semiconductor laser manufactured by the method of the present invention. In this case, for example, n-type InP is formed on a compound semiconductor single crystal substrate 1 made of an n-type InP substrate.
The first cladding layer 2, the strained quantum well structure layer 3, and the lower second cladding layer 4 made of p-type InP are sequentially formed by MOC.
Epitaxy is performed by VD (metalorganic chemical vapor deposition) method, MBE (molecular beam epitaxy) or the like. After that, a recess 8 having a depth that crosses the cladding layer 4 and the strained quantum well structure layer 3 is formed on both sides of the recess 8 in a stripe shape, and the first and second p-type and n-type InP first and second recesses are formed in the recess 8. The current blocking layers 5 and 6 are epitaxied by MOCVD or MBE, and the upper second cladding layer 7 made of, for example, p-type InP and the contact layer 9 made of p-type, for example, GaInAsP are formed over the entire stripe portion. Similarly epitaxy.
【００１９】上述の構成において、その歪量子井戸構造
層は、図２に示すように、例えば３ｎｍの厚さのＩｎＡ
ｓＰからなる歪量子井戸半導体層１０すなわち歪量子井
戸活性層と、厚さ１０ｎｍのＧａＩｎＡｓＰからなる障
壁層１１の繰り返し積層による。In the above-mentioned structure, the strained quantum well structure layer has a thickness of, for example, 3 nm as shown in FIG.
The strained quantum well semiconductor layer 10 made of sP, that is, the strained quantum well active layer, and the barrier layer 11 made of GaInAsP having a thickness of 10 nm are repeatedly laminated.
【００２０】本発明においては、例えばこのような歪量
子井戸半導体レーザの製造において、その歪量子井戸構
造層３の形成において硫黄を含むガスによる処理、具体
的には低温プラズマ処理を行う。つまり、本発明におい
ては、各量子井戸半導体層１０と障壁層１１のエピタキ
シーの前に言い換えればこれら各量子井戸半導体層１０
および障壁層１１のエピタキシーにおける下地となる層
のエピタキシー後に上述の硫黄を含むガスによる処理を
行う。In the present invention, for example, in the production of such a strained quantum well semiconductor laser, a treatment with a gas containing sulfur, specifically, a low temperature plasma treatment is performed in forming the strained quantum well structure layer 3. That is, in the present invention, before the epitaxy of each quantum well semiconductor layer 10 and the barrier layer 11, in other words, each quantum well semiconductor layer 10 is formed.
After the epitaxy of the underlying layer in the epitaxy of the barrier layer 11, the above-mentioned treatment with the gas containing sulfur is performed.
【００２１】この硫黄を含むガスは、Ｓ2 Ｆ2 ，ＳＦ
2 ，ＳＦ4 ，Ｓ2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ2 Ｂ
ｒ2 ，ＳＢｒ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 から選ばれた少なくとも一
種のガスを用いる。The gas containing sulfur is S 2 F 2 , SF
2 , SF 4 , S 2 F 10 , S 3 Cl 2 , SCl 2 , S 2 B
At least one gas selected from r 2 , SBr 2 , and S 3 Br 2 is used.
【００２２】あるいは、上記Ｓ2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，Ｓ
Ｆ4 ，Ｓ2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2，Ｓ2 Ｂｒ2 ，
ＳＢｒ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 から選ばれた少なくとも１種の第
１のガスと、水素を含む第２のガス例えばＨ2 ，Ｈ2
Ｓ，シラン系化合物から選ばれた少なくとも１種のハロ
ゲン・ラジカル消費性化合物のら解離生成するＨラジカ
ルやＳｉラジカル等の等ガスとを混合したガスを用い
る。Alternatively, the above S 2 F 2 , SF 2 , S
F 4 , S 2 F 10 , S 3 Cl 2 , SCl 2 , S 2 Br 2 ,
At least one first gas selected from SBr 2 and S 3 Br 2 and a second gas containing hydrogen such as H 2 and H 2
A gas is used in which at least one halogen / radical consuming compound selected from S and silane compounds is mixed with an isogas such as H radicals and Si radicals that are dissociated.
【００２３】または、上記Ｓ2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，
Ｓ2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ
2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 から選ばれた少なくとも１種の第１のガ
スと、窒素を含む例えばＮ2 ，ＮＦ3 ，ＮＨ3 から選ば
れた少なくとも１種の第２のガスとを混合したガスを用
いる。Alternatively, the above S 2 F 2 , SF 2 , SF 4 ,
S 2 F 10 , S 3 Cl 2 , SCl 2 , S 2 Br 2 , SBr
A gas obtained by mixing at least one first gas selected from 2 , S 3 Br 2 and at least one second gas containing nitrogen, for example, selected from N 2 , NF 3 and NH 3. To use.
【００２４】そして，このプラズマ処理においては、放
電条件を制御すればハロゲン・ラジカルによるエッチン
グ過程と硫黄系生成物の堆積過程とのバランスを適宜変
更することができる。この特性を巧みに利用し、例えば
プラズマ処理の前半では表面の清浄化を行い、後半では
硫黄系堆積物による保護膜を形成することができる。In this plasma treatment, the balance between the etching process by halogen radicals and the deposition process of the sulfur-based product can be appropriately changed by controlling the discharge conditions. Utilizing this property skillfully, for example, the surface can be cleaned in the first half of the plasma treatment, and the protective film made of a sulfur-based deposit can be formed in the latter half.
【００２５】次に、この硫黄を含むガスによる処理は、
例えば図３にその概略構成を示す有磁場マイクロ波プラ
ズマ装置１００によって行うことができる。Next, the treatment with the gas containing sulfur is as follows.
For example, it can be performed by a magnetic field microwave plasma apparatus 100 whose schematic configuration is shown in FIG.
【００２６】この有磁場マイクロ波プラズマ装置１００
は、例えばマグネトロン２０から発生した周波数２．４
５ＧＨｚのマイクロ波が、矩形導波管２１および円筒形
導波管２２による石英製のベルジャー２３に導かれる。
このベルジャー２３は、硫黄処理を行うべき基板ないし
はＷの搬出入を行うためのチャンバ２９に接続されてお
り、その内部は図示されないが高真空排気系統により各
々排気孔３０を通じて矢印Ａ方向に排気されている。ま
た、ベルジャー２３内へは、ガス導入管２５を通じて矢
印Ｂ方向から上述の硫黄を含むガスが導入される。円筒
形導波管２３は、ソレノイド・コイル２４に周回されて
いる。このソレノイド・コイル２４により形成される
８．７５×１０-2Ｔ（８７５Ｇ）の磁場とマイクロ波と
が上記ガスに作用することにより、ベルジャー２３の内
部でＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）放電が起こり、
ＥＣＲプラズマＰが生成される。This magnetic field microwave plasma device 100
Is a frequency of 2.4 generated from the magnetron 20, for example.
The microwave of 5 GHz is guided to the bell jar 23 made of quartz by the rectangular waveguide 21 and the cylindrical waveguide 22.
The bell jar 23 is connected to a chamber 29 for carrying in and out a substrate or W to be subjected to sulfur treatment, and the inside thereof is exhausted in the direction of arrow A through an exhaust hole 30 by a high vacuum exhaust system, although not shown. ing. Further, the above-described gas containing sulfur is introduced into the bell jar 23 from the direction of arrow B through the gas introduction pipe 25. The cylindrical waveguide 23 is wrapped around a solenoid coil 24. The 8.75 × 10 -2 T (875 G) magnetic field formed by the solenoid coil 24 and the microwave act on the gas to cause ECR (electron cyclotron resonance) discharge inside the bell jar 23,
ECR plasma P is generated.
【００２７】チャンバ２９には、ＥＣＲプラズマＰに面
して例えば第１のクラッド層が形成された基板１による
ウェハＷを保持するためのウェハ載置電極２６が配設さ
れている。このウェハ載置電極２６には、ブロッキング
・コンデンサ３１を介してＲＦ（高周波）電源３２が接
続されており、必要に応じてＲＦバイアス・パワーを印
加するようになされている。また、ウェハ載置電極２６
にはヒータ２７と冷却配管２８が埋設されており、必要
に応じてウェハＷを加熱もしくは冷却するようになされ
ている。The chamber 29 is provided with a wafer mounting electrode 26 facing the ECR plasma P for holding a wafer W of the substrate 1 on which the first cladding layer is formed, for example. An RF (high frequency) power source 32 is connected to the wafer mounting electrode 26 via a blocking capacitor 31, and RF bias power is applied as necessary. In addition, the wafer mounting electrode 26
A heater 27 and a cooling pipe 28 are buried in the wafer, and heat or cool the wafer W as necessary.
【００２８】なお、上述の説明および図３では便宜上、
ウェハ載置電極２６にヒータ２７と冷却配管２８とが一
緒に埋設されているような表現を用いたが、このウェハ
載置電極２６上で比較的広い温度範囲での温度制御を必
要とする場合には載置電極２６自身の熱容量により昇降
温速度が制限され、スループットを大幅に損なうおそれ
が大きい。In the above description and FIG. 3, for convenience,
Although the expression that the heater 27 and the cooling pipe 28 are embedded in the wafer mounting electrode 26 is used, when the temperature control on the wafer mounting electrode 26 in a relatively wide temperature range is required. In particular, the rate of temperature increase / decrease is limited by the heat capacity of the mounting electrode 26 itself, and there is a great risk that throughput will be significantly impaired.
【００２９】この場合には、本願出願人が先に特願平３
−３０１２７９号明細書において提案したような、ウェ
ハ載置電極２重構造とした有磁場マイクロ波プラズマ装
置を用いることが特に推奨される。このウェハ載置電極
は、冷却配管を内蔵する外周側電極と、ヒータを内蔵す
る内周側電極との組合せにより構成される。低温プロセ
ス時には、ヒータをオフとした状態で両電極を接合一体
化させてウェハを冷却し、高温プロセス時にはヒータを
オンとした状態で両電極を離間させ、内周側電極上に載
置されたウェハを加熱する。これにより、昇降温速度を
大幅に短縮することができる。In this case, the applicant of the present invention first filed Japanese Patent Application No. 3
It is particularly recommended to use the magnetic field microwave plasma apparatus having the double structure of the wafer mounting electrode as proposed in the specification of No. 301279. This wafer mounting electrode is composed of a combination of an outer peripheral electrode containing a cooling pipe and an inner peripheral electrode containing a heater. During the low temperature process, the electrodes were joined and integrated with the heater turned off to cool the wafer, and during the high temperature process, the electrodes were separated with the heater turned on and placed on the inner circumference side electrode. Heat the wafer. As a result, the temperature increase / decrease rate can be significantly reduced.
【００３０】また、この有磁場マイクロ波プラズマ装置
は、独立して設けることもできるが、各半導体層をエピ
タキシーする例えばＭＯＣＶＤ装置とロードロックを介
して連結するなどの構成とすることもできる。Further, this magnetic field microwave plasma apparatus can be provided independently, but it can also be configured such that it is connected to, for example, a MOCVD apparatus for epitaxy each semiconductor layer via a load lock.
【００３１】次に、上述した歪量子井戸構造層の形成方
法に関する具体的実施例を以下に例示する。 実施例１ この場合、図４Ａに示すように、障壁層１１を形成し、
これの上に歪量子井戸半導体層１０をＭＯＣＶＤによっ
てエピタキシーする。その後、図３で説明した装置を用
いて、障壁層１１の表面に硫黄を含むガスによる処理を
行った。このときの処理条件は以下のように選定した。 ガス流量 ：Ｓ2 Ｆ2 ＝３０sccm 圧力 ：１．３３Ｐａ 温度 ：１０℃ マイクロ波 ：８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス：０ＷNext, specific examples of the method of forming the above-mentioned strained quantum well structure layer will be illustrated below. Example 1 In this case, as shown in FIG. 4A, a barrier layer 11 is formed,
The strained quantum well semiconductor layer 10 is epitaxy on this by MOCVD. Then, the surface of the barrier layer 11 was treated with a gas containing sulfur by using the apparatus described in FIG. The processing conditions at this time were selected as follows. Gas flow rate: S 2 F 2 = 30 sccm Pressure: 1.33 Pa Temperature: 10 ° C. Microwave: 850 W (2.45 GHz) RF bias: 0 W
【００３２】このとき、前述したようにフッ素ラジカル
でエッチングは殆ど進まず、図４Ｂに示すように、歪量
子井戸半導体層１０上に硫黄膜１２が堆積形成された。
したがってこの硫黄膜１２による保護膜によって、歪量
子井戸半導体層１０の表面が保護され、Ｖ族元素の再蒸
発が阻止される。そしてこの半導体層１０上に障壁層１
１をＭＯＣＶＤするに、このＭＯＣＶＤの反応室内で１
００℃以上の加熱を行って硫黄膜１２の除去を行う。At this time, as described above, the etching by the fluorine radicals hardly progressed, and the sulfur film 12 was deposited and formed on the strained quantum well semiconductor layer 10 as shown in FIG. 4B.
Therefore, the surface of the strained quantum well semiconductor layer 10 is protected by the protective film of the sulfur film 12, and the re-evaporation of the group V element is prevented. Then, the barrier layer 1 is formed on the semiconductor layer 10.
In MOCVD of 1, 1 in the reaction chamber of this MOCVD
The sulfur film 12 is removed by heating at 00 ° C. or higher.
【００３３】このようにして、各半導体層１０および１
１の形成前の下地に硫黄膜１２の形成を行い、かつつぎ
の各半導体１１および１０の形成に先立って硫黄膜１２
の加熱除去、すなわち昇華による除去を行う。In this way, the respective semiconductor layers 10 and 1 are
The sulfur film 12 is formed on the base before the formation of No. 1 and the sulfur film 12 is formed before the formation of the next semiconductors 11 and 10.
Is removed by heating, that is, removal by sublimation.
【００３４】実施例２ 実施例１と同様の工程を採るが、その硫黄処理を以下の
条件で行った。 ガス流量 ：Ｓ2 Ｆ2 ／Ｈ2 ＝３０／５sccm 圧力 ：１．３３Ｐａ 温度 ：５０℃ マイクロ波 ：８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス：０ＷExample 2 The same steps as in Example 1 were carried out, but the sulfur treatment was carried out under the following conditions. Gas flow rate: S 2 F 2 / H 2 = 30/5 sccm Pressure: 1.33 Pa Temperature: 50 ° C. Microwave: 850 W (2.45 GHz) RF bias: 0 W
【００３５】この実施例では、Ｈ2 を混合したことによ
り、水素ラジカルの取り込みで分厚い硫黄膜が形成され
ることから、処理温度を上げることができ、省エネルギ
ーをはかることができる。In this embodiment, since H 2 is mixed to form a thick sulfur film by taking in hydrogen radicals, the treatment temperature can be raised and energy can be saved.
【００３６】実施例３ 実施例１と同様の工程を採るが、その硫黄処理を以下の
条件で行った。 ガス流量 ：Ｓ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ＝３０／５sccm 圧力 ：１．３３Ｐａ 温度 ：１０℃ マイクロ波 ：８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス：３０ＷExample 3 The same steps as in Example 1 were carried out, but the sulfur treatment was carried out under the following conditions. Gas flow rate: S 2 F 2 / N 2 = 30/5 sccm Pressure: 1.33 Pa Temperature: 10 ° C. Microwave: 850 W (2.45 GHz) RF bias: 30 W
【００３７】このように、窒素を添加することで前述の
ように窒素ラジカルがハロゲン化硫黄から解離する硫黄
ラジカルと重合することでより安定なポリチアジル膜の
堆積が起こる。したがって、フッ素ラジカルのエッチン
グが少ないため、処理温度を上げることができ、省エネ
ルギーに貢献できる。勿論この場合においても、実施例
２におけるように２工程エッチングを行うこともでき
る。Thus, the addition of nitrogen causes the nitrogen radicals to polymerize with the sulfur radicals dissociated from the sulfur halide as described above, whereby more stable deposition of the polythiazyl film occurs. Therefore, since the etching of the fluorine radicals is small, the processing temperature can be raised, which can contribute to energy saving. Of course, also in this case, the two-step etching can be performed as in the second embodiment.
【００３８】その後、２００℃に加熱して硫黄膜１２を
除去した。After that, the sulfur film 12 was removed by heating to 200.degree.
【００３９】上述したように、本発明方法によれば、安
定してすぐれたヘテロ界面を形成できることから、１．
３μｍ波長帯の発光が可能なＩｎＡｓＰからなる歪量子
井戸半導体層１０すなわち歪量子井戸活性層と、ＧａＩ
ｎＡｓＰからなる障壁層１１による歪量子井戸構造層を
形成する場合においても、安定して目的とする特性の半
導体レーザを構成できるのである。As described above, according to the method of the present invention, a stable and excellent hetero interface can be formed.
A strained quantum well semiconductor layer 10 made of InAsP capable of emitting light in the wavelength band of 3 μm, that is, a strained quantum well active layer, and GaI.
Even when the strained quantum well structure layer is formed by the barrier layer 11 made of nAsP, a semiconductor laser having desired characteristics can be stably constructed.
【００４０】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではないことはいうまでもないものであり、例えば
歪量子井戸半導体レーザにおいて、その導電型を図示と
は逆の導電型にするとか、また他の構造による歪量子井
戸半導体レーザ、あるいは他の例えば多重量子井戸半導
体構造を有する半導体装置の製造に適用することもでき
る。Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in a strained quantum well semiconductor laser, its conductivity type is opposite to that shown in the drawing. Alternatively, it can be applied to the manufacture of a strained quantum well semiconductor laser having another structure, or a semiconductor device having another multiquantum well semiconductor structure, for example.
【００４１】[0041]
【発明の効果】上述したように、本発明製造方法によれ
ば、量子井戸半導体層もしくは歪量子井戸半導体層と障
壁層との積層において、各層に硫黄膜１２による保護膜
を半導体層表面に形成するものであり、このようにする
ことによって、III −Ｖ族半導体層におけるＶ族元素の
蒸発を阻止することができる。そして、つぎの半導体層
の形成においては、この堆積された硫黄膜による保護膜
は、単なる加熱によって昇華除去することができるもの
であり、なんらアッシングのような煩雑な作業を必要と
しない。As described above, according to the manufacturing method of the present invention, in the stack of the quantum well semiconductor layer or the strained quantum well semiconductor layer and the barrier layer, the protective film of the sulfur film 12 is formed on each layer on the surface of the semiconductor layer. By doing so, the vaporization of the V group element in the III-V semiconductor layer can be prevented. Then, in the next formation of the semiconductor layer, the deposited protective film of the sulfur film can be removed by sublimation by simple heating and does not require any complicated work such as ashing.
【００４２】このように、本発明においては、硫黄によ
る保護膜を形成することによって、Ｖ族元素の蒸発を回
避することにより、半導体層間の界面を安定に保持でき
てすぐれたヘテロ接合の形成が可能となるので、安定し
てすぐれた特性の信頼性の高い目的とする半導体装置を
確実に作製できる。As described above, in the present invention, by forming the protective film of sulfur to avoid the vaporization of the group V element, it is possible to stably maintain the interface between the semiconductor layers and form the excellent heterojunction. As a result, it is possible to reliably manufacture a target semiconductor device having stable and excellent characteristics and high reliability.
【図１】本発明製造方法によって作製する歪量子井戸半
導体レーザの一例の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of an example of a strained quantum well semiconductor laser manufactured by a manufacturing method of the present invention.
【図２】図１の半導体レーザの歪量子井戸構造層の概略
断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a strained quantum well structure layer of the semiconductor laser of FIG.
【図３】本発明方法の一例の製造工程図である。Ａはそ
の一工程図である。Ｂはその一工程図である。FIG. 3 is a manufacturing process diagram of an example of the method of the present invention. A is the one process drawing. B is the one process drawing.
【図４】本発明方法を実施する装置の一例の構成図であ
る。FIG. 4 is a block diagram of an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention.
１ 基板 ２ 第１のクラッド層 ３ 歪量子井戸構造層 １０ 障壁層 １１ 歪量子井戸半導体層 1 substrate 2 1st clad layer 3 strained quantum well structure layer 10 barrier layer 11 strained quantum well semiconductor layer
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成６年３月３日[Submission date] March 3, 1994
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２６[Correction target item name] 0026
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２６】この有磁場マイクロ波プラズマ装置１００
は、例えばマグネトロン２０から発生した周波数２．４
５ＧＨｚのマイクロ波が、矩形導波管２１および円筒形
導波管２２によって石英製のベルジャー２３に導かれ
る。このベルジャー２３は、硫黄処理を行うべき基板な
いしはＷの搬出入を行うためのチャンバ２９に接続され
ており、その内部は図示されないが高真空排気系統によ
り各々排気孔３０を通じて矢印Ａ方向に排気されてい
る。また、ベルジャー２３内へは、ガス導入管２５を通
じて矢印Ｂ方向から上述の硫黄を含むガスが導入され
る。ベルジャー２３には、ソレノイド・コイル２４が周
回されている。このソレノイド・コイル２４により形成
される８．７５×１０-2Ｔ（８７５Ｇ）の磁場とマイク
ロ波とが上記ガスに作用することにより、ベルジャー２
３の内部でＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）放電が起
こり、ＥＣＲプラズマＰが生成される。This magnetic field microwave plasma device 100
Is a frequency of 2.4 generated from the magnetron 20, for example.
Microwave 5GHz is guided in a quartz bell jar 23 I by the rectangular waveguide 21 and a cylindrical waveguide 22. The bell jar 23 is connected to a chamber 29 for carrying in and out a substrate or W to be subjected to sulfur treatment, and the inside thereof is exhausted in the direction of arrow A through an exhaust hole 30 by a high vacuum exhaust system, although not shown. ing. Further, the above-described gas containing sulfur is introduced into the bell jar 23 from the direction of arrow B through the gas introduction pipe 25. The bell jar 23, the solenoid coil 24 is wound around the circumferential <br/>. The 8.75 × 10 -2 T (875 G) magnetic field formed by the solenoid coil 24 and the microwave act on the gas, whereby the bell jar 2
An ECR (electron cyclotron resonance) discharge occurs inside 3 and an ECR plasma P is generated.
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２９[Name of item to be corrected] 0029
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２９】この場合には、本願出願人が先に特願平３
−３０１２７９号出願において提案したような、ウェハ
載置電極２重構造とした有磁場マイクロ波プラズマ装置
を用いることが特に推奨される。このウェハ載置電極
は、冷却配管を内蔵する外周側電極と、ヒータを内蔵す
る内周側電極との組合せにより構成される。低温プロセ
ス時には、ヒータをオフとした状態で両電極を接合一体
化させてウェハを冷却し、高温プロセス時にはヒータを
オンとした状態で両電極を離間させ、内周側電極上に載
置されたウェハを加熱する。これにより、昇降温速度を
大幅に短縮することができる。In this case, the applicant of the present invention first filed Japanese Patent Application No. 3
It is particularly recommended to use the magnetic field microwave plasma device having the double structure of the wafer mounting electrodes as proposed in the Japanese Patent Application No.-301279. This wafer mounting electrode is composed of a combination of an outer peripheral electrode containing a cooling pipe and an inner peripheral electrode containing a heater. During the low temperature process, the electrodes were joined and integrated with the heater turned off to cool the wafer, and during the high temperature process, the electrodes were separated with the heater turned on and placed on the inner circumference side electrode. Heat the wafer. As a result, the temperature increase / decrease rate can be significantly reduced.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３４[Correction target item name] 0034
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３４】実施例２ 実施例１と同様の工程を採るが、その硫黄処理を以下の
条件で行った。 ガス流量 ：Ｓ2 Ｆ2 ／Ｈ2 ＝３０／５sccm 圧力 ：１．３３Ｐａ 温度 ：３０℃ マイクロ波 ：８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス：０ＷExample 2 The same steps as in Example 1 were carried out, but the sulfur treatment was carried out under the following conditions. Gas flow rate: S 2 F 2 / H 2 = 30/5 sccm Pressure: 1.33 Pa Temperature: 30 ° C. Microwave: 850 W (2.45 GHz) RF bias: 0 W
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３６[Correction target item name] 0036
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３６】実施例３ 実施例１と同様の工程を採るが、その硫黄処理を以下の
条件で行った。 ガス流量 ：Ｓ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ＝３０／５sccm 圧力 ：１．３３Ｐａ 温度 ：５０℃ マイクロ波 ：８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス：３０ＷExample 3 The same steps as in Example 1 were carried out, but the sulfur treatment was carried out under the following conditions. Gas flow rate: S 2 F 2 / N 2 = 30/5 sccm Pressure: 1.33 Pa Temperature: 50 ° C. Microwave: 850 W (2.45 GHz) RF bias: 30 W
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical indication H01S 3/18
Claims (6)
のエピタキシャル成長前に硫黄を含むガスをよる処理を
施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises subjecting a semiconductor layer of a quantum well semiconductor layer and a barrier layer to a treatment with a gas containing sulfur before the epitaxial growth of the semiconductor layers.
れる歪量子井戸半導体層と障壁層の積層による歪量子井
戸構造の形成に当たり、 上記各半導体層のエピタキシャル成長前に硫黄を含むガ
スによる処理を施して歪量子井戸構造を形成することを
特徴とする半導体装置の製造方法。2. When forming a strained quantum well structure by stacking a strained quantum well semiconductor layer and a barrier layer arranged between first and second cladding layers, a treatment with a gas containing sulfur is performed before the epitaxial growth of each semiconductor layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: performing a strained quantum well structure.
ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，Ｓ2 Ｆ 10，Ｓ3 Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ
2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 から選ばれた少なくと
も一種のガスを用いることを特徴とする請求項１または
２に記載の半導体装置の製造方法。3. The gas containing sulfur is S2 F2 ，
SF2 , SFFour, S2 F Ten, S3Cl2 , SCl2 , S
2 Br2 , SBr2 , S3Br2 At least selected from
Also using one kind of gas,
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to 2.
ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，Ｓ2 Ｆ 10，Ｓ3 Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ
2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 から選ばれた少なくと
も一種の第１のガスと、水素を含む第２のガスとを混合
したガスを用いることを特徴とする請求項１、２または
３に記載の半導体装置の製造方法。4. The gas containing sulfur is S2 F2 ，
SF2 , SFFour, S2 F Ten, S3Cl2 , SCl2 , S
2 Br2 , SBr2 , S3Br2 At least selected from
Also mixes a kind of first gas with a second gas containing hydrogen
A gas selected from the group consisting of:
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 3.
ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，Ｓ2 Ｆ 10，Ｓ3 Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ
2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 から選ばれた少なくと
も一種の第１のガスと、窒素を含む第２のガスとを混合
したガスを用いることを特徴とする請求項１、２、３ま
たは４に記載の半導体装置の製造方法。5. The gas containing sulfur is S2 F2 ，
SF2 , SFFour, S2 F Ten, S3Cl2 , SCl2 , S
2 Br2 , SBr2 , S3Br2 At least selected from
Also mixes a kind of first gas with a second gas containing nitrogen
The gas as described above is used.
Or a method of manufacturing a semiconductor device according to item 4.
戸半導体層と障壁層とがＩｎＡｓＰ活性層とＧａＩｎＡ
ｓＰ障壁層であることを特徴とする請求項１、２、３、
４または５に記載の半導体装置の製造方法。6. The quantum well semiconductor layer or strained quantum well semiconductor layer and the barrier layer are InAsP active layers and GaInA.
An sP barrier layer, Claims 1, 2, 3,
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to 4 or 5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33356893A JPH07193011A (en) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33356893A JPH07193011A (en) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07193011A true JPH07193011A (en) | 1995-07-28 |
Family
ID=18267504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33356893A Pending JPH07193011A (en) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07193011A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7105055B2 (en) | 1998-01-09 | 2006-09-12 | Asm America, Inc. | In situ growth of oxide and silicon layers |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP33356893A patent/JPH07193011A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7105055B2 (en) | 1998-01-09 | 2006-09-12 | Asm America, Inc. | In situ growth of oxide and silicon layers |
| US7112538B2 (en) * | 1998-01-09 | 2006-09-26 | Asm America, Inc. | In situ growth of oxide and silicon layers |
| US8317921B2 (en) | 1998-01-09 | 2012-11-27 | Asm America, Inc. | In situ growth of oxide and silicon layers |
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