JPH07254565A - Compound semiconductor epitaxial growth method, its growth equipment and formation of compound semiconductor device - Google Patents

Compound semiconductor epitaxial growth method, its growth equipment and formation of compound semiconductor device

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JPH07254565A
JPH07254565A JP4441494A JP4441494A JPH07254565A JP H07254565 A JPH07254565 A JP H07254565A JP 4441494 A JP4441494 A JP 4441494A JP 4441494 A JP4441494 A JP 4441494A JP H07254565 A JPH07254565 A JP H07254565A
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Abstract

PURPOSE:To accurately control the thickness of a compound semiconductor layer selectively grown and form said layer flat with respect to the compound semiconductor epitaxial growth method performing epitaxial growth selectively on a compound semiconductor single crystal substrate. CONSTITUTION:This method comprises a process for forming an insulating mask 25 on a first compound semiconductor layer 24 and a process of radiating radical particles, which do not become the etchant of the first compound semiconductor layer 24, to the surface of insulating mask 25 and the surface of the first compound semiconductor layer 24. Moreover, there is another process of supplying a source gas of the compound semiconductor to the surface of the first compound semiconductor layer 24, to which the radical particles were radiated, thereby supplying the source gas to the top of the first compound semiconductor layer 24 in the region not covered with the insulating mask 25 for giving epitaxial growth selectively to the second compound semiconductor layer 26.

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、化合物半導体エピタキ
シャル成長方法、化合物半導体エピタキシャル成長装置
及び化合物半導体装置の形成方法に関し、より詳しく
は、化合物半導体単結晶基板上に選択的にエピタキシャ
ル成長を行う化合物半導体エピタキシャル成長方法、化
合物半導体エピタキシャル成長装置と、そのエピタキシ
ャル成長工程を含む化合物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 compound semiconductor epitaxial growth method, a compound semiconductor epitaxial growth apparatus, and a compound semiconductor device formation method, and more specifically, a compound semiconductor epitaxial growth method for selectively performing epitaxial growth on a compound semiconductor single crystal substrate. The present invention relates to a compound semiconductor epitaxial growth apparatus and a method for manufacturing a compound semiconductor device including the epitaxial growth step.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、単結晶半導体基板上にエピタキシ
ャル成長層を形成し、このエピタキシャル成長層を多層
化したり、あるいは、ヘテロ構造にすることで新しい電
子デバイスや光デバイスが実現されている。特に、微細
加工技術とヘテロエピタキシャル技術を組み合わせるこ
とによって、電子を低次元構造に閉じ込めて電子の量子
効果を引き出す量子効果素子や、電子の波の性質を利用
した電子波干渉論理素子などが考案されており、これら
は量子化機能素子と呼ばれ、新しい電子デバイスとして
近い将来の実用化が期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, new electronic devices and optical devices have been realized by forming an epitaxial growth layer on a single crystal semiconductor substrate and making the epitaxial growth layer multi-layered or by forming a heterostructure. In particular, by combining microfabrication technology and heteroepitaxial technology, quantum effect elements that confine electrons in a low-dimensional structure and bring out the quantum effect of electrons, and electron wave interference logic elements that utilize the properties of electron waves have been devised. These are called quantization functional elements and are expected to be put to practical use in the near future as new electronic devices.

【0003】これらの場合のエピタキシャル技術として
は、分子線エピタキシャル成長法(MBE)、あるい
は、有機金属気相成長法(MOVPE)などが知られて
いる。これらの技術の特徴は、超薄膜を制御性良く成長
することができる点にある。MBEにおいて分子線源材
料を供給するために、金属ソースを真空チャンバ(結晶
成長室)内で保持する構造が採用されている。最近で
は、有機金属化合物を含むガス状のソースを真空チャン
バの外部に設け、そのソースをガス導入バルブを通して
真空チャンバ内に導入するガス導入方法を採用したガス
ソース分子線エピタキシャル成長方法(GSMBE)の
開発が活発になっている。GSMBEは、MOMBE(M
etalorganic MBE)或いはCBE(Chemical Beam Ep
itaxy )とも呼ばれている。
As an epitaxial technique in these cases, a molecular beam epitaxial growth method (MBE), a metal organic chemical vapor deposition method (MOVPE), etc. are known. The feature of these techniques is that an ultrathin film can be grown with good controllability. In order to supply the molecular beam source material in MBE, a structure in which a metal source is held in a vacuum chamber (crystal growth chamber) is adopted. Recently, a gas source molecular beam epitaxial growth method (GSMBE) has been developed which employs a gas introduction method in which a gaseous source containing an organometallic compound is provided outside the vacuum chamber and the source is introduced into the vacuum chamber through a gas introduction valve. Is becoming active. GSMBE is MOMBE (M
etalorganic MBE) or CBE (Chemical Beam Ep)
Itaxy) is also called.

【0004】ヘテロエピタキシャル技術として使用され
ているMBE、MOVPE或いはGSMBEは、半導体
基板上での成長過程にそれぞれ特徴を有する。特に、パ
ターニング用のマスクを半導体基板上に形成し、その基
板表面でのヘテロエピタキシャル層を成長することにつ
いて、説明すると以下のようになる。 (1)MBE MBE法の成長原理が物理蒸着に近いことから、例え
ば、GaAs基板上に SiNxよりなるマスクを使用して化合
物半導体層をパターニングすると、GaAs単結晶表面上に
はGaAsあるいはAlGaAsの単結晶層の成長が可能である。
MBE, MOVPE, or GSMBE used as a heteroepitaxial technique is characterized by a growth process on a semiconductor substrate. In particular, forming a patterning mask on a semiconductor substrate and growing a heteroepitaxial layer on the substrate surface will be described below. (1) MBE Since the growth principle of the MBE method is close to physical vapor deposition, for example, when a compound semiconductor layer is patterned on a GaAs substrate using a mask made of SiN x , GaAs or AlGaAs on the GaAs single crystal surface is patterned. It is possible to grow a single crystal layer.

【0005】一方、 SiNx 膜上には、多結晶状のGaAsあ
るいはAlGaAs層が積層される。単結晶層の厚さの制御
は、マスクの窓の大きさや形状には依存せず、マスクや
単結晶層の表面に到達する分子線の強度で決まる。この
点は、微細構造を作製する場合に有利な点である。マス
ク上に形成された多結晶層は絶縁層としては利用できる
が、単結晶層の横の領域にヘテロ構造や電極を形成する
場合には、リフトオフ法などにより、その多結晶層の除
去が必要となる。
On the other hand, a polycrystalline GaAs or AlGaAs layer is laminated on the SiN x film. The control of the thickness of the single crystal layer does not depend on the size and shape of the window of the mask, but is determined by the intensity of the molecular beam reaching the surface of the mask or the single crystal layer. This is an advantage when manufacturing a fine structure. The polycrystalline layer formed on the mask can be used as an insulating layer, but when forming a heterostructure or an electrode in the region next to the single crystal layer, it is necessary to remove the polycrystalline layer by a lift-off method or the like. Becomes

【0006】(2)MOVPE MOVPE法では、成長中の炉内のガス圧が常圧か減圧
かの違いによって基板上への選択成長の特徴も変わって
くる。常圧MOVPEの場合には、マスクとして使用さ
れる絶縁膜(例えば SiNx 膜)上には多結晶あるいはア
モルファス状の膜が堆積する。また、単結晶面上には単
結晶膜が成長する。しかし、絶縁膜が形成された領域と
単結晶層が存在する領域との面積比によって単結晶面で
の成長速度が変わったり、また単結晶面のうち絶縁膜に
近い領域で成長速度が大きくなるいわゆるエッジ効果が
生じることが知られている。
(2) MOVPE In the MOVPE method, the characteristics of selective growth on the substrate also change depending on whether the gas pressure in the growing furnace is atmospheric pressure or reduced pressure. In the case of atmospheric pressure MOVPE, a polycrystalline or amorphous film is deposited on the insulating film (eg, SiN x film) used as a mask. Further, a single crystal film grows on the single crystal plane. However, the growth rate on the single crystal plane changes depending on the area ratio between the area where the insulating film is formed and the area where the single crystal layer is present, and the growth rate is high in the area near the insulating film on the single crystal surface. It is known that a so-called edge effect occurs.

【0007】減圧MOVPEの場合には、圧力を減じる
に従って絶縁膜上への多結晶あるいはアモルファス状の
膜は堆積し難くなる一方、絶縁膜と単結晶面の面積比に
よる成長速度の変化やエッジ効果は顕著になる。エッジ
効果については次の文献に記載されている。 [1]Kenji HIRUMA et al., Journal of Crystal Grow
th 102, pp.717-724,1990 (3)GSMBE GSMBE法では、例えば、GaAs基板上に SiNx (絶縁
膜)よりなるマスクを形成した状態でGaAsを成長すると
そのマスクの上には何も堆積せず、また、絶縁膜と単結
晶の面積比による成長速度の変化やエッジ効果は全く観
察されない。これはGSMBE法が、分子線材料と固体
表面との表面反応機構による成長であることに起因して
いる。
In the case of reduced pressure MOVPE, as the pressure is reduced, it becomes difficult to deposit a polycrystalline or amorphous film on the insulating film, while the change in the growth rate and the edge effect due to the area ratio of the insulating film and the single crystal surface. Becomes noticeable. The edge effect is described in the following document. [1] Kenji HIRUMA et al., Journal of Crystal Grow
th 102, pp.717-724, 1990 (3) GSMBE In the GSMBE method, for example, when GaAs is grown with a mask made of SiN x (insulating film) formed on a GaAs substrate, nothing appears on the mask. No deposition, no change in growth rate due to the area ratio between the insulating film and the single crystal, and no edge effect were observed. This is because the GSMBE method is growth by the surface reaction mechanism between the molecular beam material and the solid surface.

【0008】GSMBEのもつ成長の選択性の良さは、
半導体基板上にヘテロエピ成長させて量子化機能素子を
作製する場合に非常に有効である。しかし、MBEの場
合と同様に、絶縁膜上に多結晶膜あるいはアモルファス
状の膜が堆積してしまうような分子線材料と絶縁膜との
組み合わせが存在する。例えば、 SiNx よりなるパター
ニング用マスクを使してGaAs面上にAlGaAs単結晶を選択
成長する場合、そのマスク上にはAlGaAs多結晶状或いは
アモルファス状の膜が堆積する。これは、Alを含む有機
金属材料が非常に活性であり、 SiNx 膜、絶縁膜上でも
分解反応を起こしてしまうためである。AlGaAs単結晶
層、あるいはAlを組成に持つ単結晶層は、GaAs系の電子
デバイスを作製する上で非常に重要な層であり、これら
の層を選択成長するための技術開発の要求は大きい。
The good growth selectivity of GSMBE is as follows.
This is very effective when a quantum functional device is produced by heteroepitaxial growth on a semiconductor substrate. However, as in the case of MBE, there is a combination of a molecular beam material and an insulating film that causes a polycrystalline film or an amorphous film to be deposited on the insulating film. For example, when an AlGaAs single crystal is selectively grown on a GaAs surface using a patterning mask made of SiN x , an AlGaAs polycrystalline or amorphous film is deposited on the mask. This is because the organometallic material containing Al is very active and causes a decomposition reaction also on the SiN x film and the insulating film. An AlGaAs single crystal layer or a single crystal layer having a composition of Al is a very important layer for manufacturing a GaAs-based electronic device, and there is a great demand for technological development for selectively growing these layers.

【0009】次の文献においては、MOVPE法でAlGa
As成長中に塩化水素ガス(HCl) を添加することにより、
SiNx パターニングマスク膜上に多結晶あるいはアモル
ファス状の膜を堆積することなくAlGaAs層を選択成長で
きることが示されている。 [2]下山謙司,藤井克司,井上優一,後藤秀樹、応用
物理学会、応用電子物性分科会研究報告(AP922227)、
No.445、pp.15-20、1992 選択性向上に対するHCl ガスの役割のモデルとして、彼
らは、 SiNx 膜表面のダングリングボンドがClにより終
端処理(ターミネーション)され、Alを含んだ成長種と
SiNx 膜との反応が抑制されるからであると考えてい
る。
In the following reference, AlGa was obtained by the MOVPE method.
By adding hydrogen chloride gas (HCl) during As growth,
It has been shown that the AlGaAs layer can be selectively grown without depositing a polycrystalline or amorphous film on the SiN x patterning mask film. [2] Kenji Shimoyama, Katsuji Fujii, Yuichi Inoue, Hideki Goto, Japan Society of Applied Physics, Applied Electronics Physics Subcommittee Research Report (AP922227),
No.445, pp.15-20, 1992 As a model for the role of HCl gas in improving selectivity, they proposed that the dangling bonds on the SiN x film surface were terminated with Cl (termination) and the growth species contained Al. When
This is because the reaction with the SiN x film is suppressed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】MOVPE法による成
長中にHCl ガスを添加する方法を採用しても、先に述べ
たパターンの面積比効果やエッジ効果を完全に除去する
ことができず、微細構造のパターンを形成する上で成長
速度の制御性が良くない。面積比効果によれば1つの半
導体集積回路において均一な素子特性が得られ難くなる
という問題が生じる。また、エッジ効果によれば半導体
層が湾曲することになるので、電子デバイスのキャリア
走行性が悪くなり、光デバイスの光閉じ込めが悪くなる
等の問題がある。
Even if the method of adding HCl gas during the growth by MOVPE method is adopted, the above-mentioned area ratio effect and edge effect of the pattern cannot be completely removed, and the fine pattern cannot be removed. The controllability of the growth rate is poor in forming the structural pattern. According to the area ratio effect, it is difficult to obtain uniform device characteristics in one semiconductor integrated circuit. Further, since the semiconductor layer is curved due to the edge effect, there is a problem that carrier traveling property of the electronic device is deteriorated and light confinement of the optical device is deteriorated.

【0011】また、HCl ガスはGaAsやAlGaAsのエッチン
グガスとなるために、HCl の添加によって半導体の成長
速度が制御し難くなり、電子デバイスや光デバイスを形
成する際に均一な素子特性が得にくいという問題もあ
る。本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであ
って、選択成長される化合物半導体層の厚さを制御よく
制御するとともに、その化合物半導体層を平坦に形成す
ることができる化合物半導体エピタキシャル成長方法、
化合物半導体エピタキシャル成長装置と、平坦に膜厚制
御性よく化合物半導体層を形成することができる化合物
半導体装置の形成方法を提供することを目的とする。
Further, since HCl gas serves as an etching gas for GaAs and AlGaAs, it is difficult to control the growth rate of a semiconductor by adding HCl, and it is difficult to obtain uniform element characteristics when forming an electronic device or an optical device. There is also a problem. The present invention has been made in view of such a problem, and is a method for epitaxially growing a compound semiconductor, which can control the thickness of a compound semiconductor layer to be selectively grown well and can form the compound semiconductor layer flatly. ,
An object of the present invention is to provide a compound semiconductor epitaxial growth apparatus and a method for forming a compound semiconductor device capable of forming a compound semiconductor layer flatly with good film thickness controllability.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記した課題は、図4、
図5に例示するように、(1)第一の化合物半導体層2
4、42の上に絶縁性マスク25、44を形成する工程と、前
記絶縁性マスク25、44の表面と前記第一の化合物半導体
層24、42の表面に、前記第一の化合物半導体層24、42の
エッチャントとならないラジカル粒子を照射する工程
と、前記ラジカル粒子が照射された前記第一の化合物半
導体層24、42の表面に化合物半導体のソースガスを供給
して、前記絶縁性マスク25、44に覆われない領域の前記
第一の化合物半導体層24、42の上にソースガスを供給し
て選択的に第二の化合物半導体層26、45をエピタキシャ
ル成長する工程を有することを特徴とする化合物半導体
エピタキシャル成長方法により解決する。
[Means for Solving the Problems]
As illustrated in FIG. 5, (1) the first compound semiconductor layer 2
A step of forming insulating masks 25, 44 on 4, 42, and the first compound semiconductor layer 24 on the surfaces of the insulating masks 25, 44 and the surfaces of the first compound semiconductor layers 24, 42. , 42, a step of irradiating the radical particles that do not become an etchant, and the source gas of the compound semiconductor is supplied to the surface of the first compound semiconductor layers 24, 42 irradiated with the radical particles, and the insulating mask 25, A compound characterized by comprising a step of supplying a source gas onto the first compound semiconductor layers 24, 42 in a region not covered by 44 to selectively epitaxially grow the second compound semiconductor layers 26, 45. This is solved by a semiconductor epitaxial growth method.

【0013】(2)第一の化合物半導体層24、42の上に
絶縁性マスク25、44を形成する工程と、前記第一の化合
物半導体層24、42と前記絶縁性マスク25、44の表面に、
化合物半導体のソースガスと前記第一の化合物半導体層
24、42のエッチャントとならないラジカル粒子とを同時
に照射し、前記絶縁性マスク25、44に覆われない領域の
前記第一の化合物半導体層24、42の上にソースガスを供
給して選択的に第二の化合物半導体層26、45をエピタキ
シャル成長する工程を有することを特徴とする化合物半
導体エピタキシャル成長方法により解決する。
(2) A step of forming insulating masks 25, 44 on the first compound semiconductor layers 24, 42, and the surfaces of the first compound semiconductor layers 24, 42 and the insulating masks 25, 44. To
Source gas of compound semiconductor and the first compound semiconductor layer
Radical particles that do not serve as etchants of 24 and 42 are simultaneously irradiated, and a source gas is selectively supplied onto the first compound semiconductor layers 24 and 42 in the regions not covered by the insulating masks 25 and 44. This is solved by a compound semiconductor epitaxial growth method, which comprises a step of epitaxially growing the second compound semiconductor layers 26 and 45.

【0014】(3)第一の化合物半導体層24、42の上に
絶縁性マスク25、44を形成する工程と、前記絶縁性マス
ク25、44の表面と前記第一の化合物半導体層24、42の表
面に、前記第一の化合物半導体層24、42のエッチャント
として機能しないラジカル粒子と有機金属化合物ソース
を交互に照射して、前記絶縁性マスク25、44に覆われな
い前記第一の化合物半導体層24、42の上にソースガスを
供給して選択的に第二の化合物半導体層25、44をエピタ
キシャル成長する工程を有することを特徴とする化合物
半導体エピタキシャル成長方法により解決する。
(3) A step of forming insulating masks 25 and 44 on the first compound semiconductor layers 24 and 42, the surface of the insulating masks 25 and 44, and the first compound semiconductor layers 24 and 42. The surface of the first compound semiconductor layer 24, 42 is alternately irradiated with radical particles not functioning as an etchant for the first compound semiconductor layer and an organometallic compound source, and the first compound semiconductor not covered with the insulating masks 25, 44. A method for epitaxially growing a compound semiconductor, which comprises the step of supplying a source gas onto the layers 24 and 42 to selectively epitaxially grow the second compound semiconductor layers 25 and 44.

【0015】(4)化合物半導体を成長するためのソー
スガスを基板に向けて照射する分子線源9a〜9fと、
化合物半導体層のエッチャントとして機能しないラジカ
ル粒子を放出するラジカル粒子発生源11とを有すること
を特徴とする化合物半導体エピタキシャル成長装置によ
り解決する。 (5)第一の化合物半導体層24、42の上に第一の絶縁性
マスク25、44を形成する工程と、前記第一の化合物半導
体層24、42の表面と前記第一の絶縁性マスク25、44の表
面に、前記第一の化合物半導体層24、42のエッチャント
とならないラジカル粒子を照射する工程と、前記第一の
絶縁性マスク25、44に覆われない前記第一の化合物半導
体層24、42の上にガスソースを供給して選択的に第二の
化合物半導体層26,27、45,48をエピタキシャル成長す
る工程と、前記第一の絶縁性マスク25、44を除去する工
程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に
より解決する。
(4) Molecular beam sources 9a to 9f for irradiating a substrate with a source gas for growing a compound semiconductor,
A compound semiconductor epitaxial growth apparatus including a radical particle generation source 11 that emits radical particles that do not function as an etchant for a compound semiconductor layer. (5) A step of forming first insulating masks 25, 44 on the first compound semiconductor layers 24, 42, a surface of the first compound semiconductor layers 24, 42 and the first insulating mask The step of irradiating the surface of the first compound semiconductor layers 24, 42 with radical particles that do not serve as an etchant for the first compound semiconductor layers 24, 42, and the first compound semiconductor layers not covered by the first insulating masks 25, 44. A step of supplying a gas source on 24, 42 to selectively epitaxially grow the second compound semiconductor layers 26, 27, 45, 48, and a step of removing the first insulating masks 25, 44. This is solved by a method for manufacturing a semiconductor device, which has the above feature.

【0016】(6)前記第二の化合物半導体層26,27、
45,48は、ソースガスとラジカル粒子を照射することに
より成長されることを特徴とする(5)の半導体装置の
製造方法により解決する。 (7)前記第一の絶縁性マスク25、44を除去した後に、
第二の化合物半導体層26,27、45,48の上面を選択的に
覆う第二の絶縁性マスク28、49を形成する工程と、前記
第二の絶縁性マスク28、49の表面と前記第一の化合物半
導体層24、42の表面に、前記第一の化合物半導体層24、
42のエッチャントとして機能しないラジカル粒子を照射
する工程と、前記第二の絶縁性マスク28、49に覆われな
い前記第一の化合物半導体層24、42に第三の化合物半導
体層29、50をエピタキシャル成長する工程と、前記第二
の絶縁性マスク28、49を除去する工程とを有することを
特徴とする(5)の半導体装置の製造方法により解決す
る。
(6) The second compound semiconductor layers 26, 27,
45 and 48 are solved by irradiating a source gas and radical particles, and solved by the method of manufacturing a semiconductor device of (5). (7) After removing the first insulating masks 25 and 44,
A step of forming second insulating masks 28, 49 selectively covering the upper surfaces of the second compound semiconductor layers 26, 27, 45, 48, and the surfaces of the second insulating masks 28, 49 and the first insulating masks 28, 49. On the surface of the one compound semiconductor layer 24, 42, the first compound semiconductor layer 24,
Irradiation with radical particles that do not function as an etchant for 42, and epitaxial growth of third compound semiconductor layers 29, 50 on the first compound semiconductor layers 24, 42 not covered by the second insulating masks 28, 49. And a step of removing the second insulating masks 28 and 49. The method for manufacturing a semiconductor device according to (5) is solved.

【0017】(8)前記第二の化合物半導体26,27、4
5,48、前記第三の化合物半導体層29、50の少なくとも
一方は、化合物半導体のソースガスとともに化合物半導
体のエッチャントとして機能しないラジカル粒子を照射
しながら成長されることを特徴とする(5)又は(7)
半導体装置の製造方法により解決する。 (9)前記第二の化合物半導体26,27、45,48、前記第
三の化合物半導体層29、50の少なくとも一方は、化合物
半導体のソースガスと化合物半導体のエッチャントとし
て機能しないラジカル粒子とを交互に供給することによ
り成長されることを特徴とする(5)又は(7)半導体
装置の製造方法により解決する。
(8) The second compound semiconductor 26, 27, 4
5, 48, and at least one of the third compound semiconductor layers 29, 50 is grown while irradiating radical particles that do not function as an etchant of the compound semiconductor with the source gas of the compound semiconductor (5) or (7)
This is solved by a method of manufacturing a semiconductor device. (9) At least one of the second compound semiconductors 26, 27, 45, 48 and the third compound semiconductor layers 29, 50 alternates between the source gas of the compound semiconductor and the radical particles that do not function as an etchant of the compound semiconductor. (5) or (7) which is characterized in that the semiconductor device is grown by being supplied to the semiconductor device.

【0018】(10)前記第一の絶縁性マスク25、44と
前記第二の絶縁性マスク28、49の少なくとも一方は、酸
素雰囲気中で光照射によって形成された酸化膜から構成
されていることを特徴とする(5)又は(7)半導体装
置の製造方法によって解決する。 (11)前記第一の絶縁性マスク25、44と前記第二の絶
縁性マスク28、49の少なくとも一方は、エッチング分子
ガス雰囲気中で絶縁膜に電子線を描画することによりパ
ターニングされていることを特徴とする(5)又は
(7)半導体装置の製造方法により解決する。
(10) At least one of the first insulating masks 25 and 44 and the second insulating masks 28 and 49 is composed of an oxide film formed by light irradiation in an oxygen atmosphere. (5) or (7) which is characterized by the above. (11) At least one of the first insulating masks 25 and 44 and the second insulating masks 28 and 49 is patterned by drawing an electron beam on an insulating film in an etching molecular gas atmosphere. (5) or (7) which is characterized by the above.

【0019】(12)前記第一の絶縁性マスク25、44と
前記第二の絶縁性マスク28、49の少なくとも一方は、酸
素雰囲気中で前記第一の化合物半導体層24、42又は前記
第二の化合物半導体層26,27、45,48に電子線を描画す
ることにより形成されていることを特徴とする(5)又
は(7)半導体装置の製造方法により解決する。 (13)前記第一の絶縁性マスク25、44と前記第二の絶
縁性マスク28、49の少なくとも一方は、As雰囲気中で加
熱することによって除去されることを特徴とする(5)
又は(7)の半導体装置の製造方法により解決する。
(12) At least one of the first insulative masks 25, 44 and the second insulative masks 28, 49 is formed in the oxygen atmosphere in the first compound semiconductor layers 24, 42 or the second compound semiconductor layers 24, 42. The compound semiconductor layers 26, 27, 45, and 48 are formed by drawing an electron beam on the compound semiconductor layers 26, 27, 45, and 48 to solve the problem (5) or (7). (13) At least one of the first insulating masks 25 and 44 and the second insulating masks 28 and 49 is removed by heating in an As atmosphere (5)
Alternatively, the problem can be solved by the semiconductor device manufacturing method of (7).

【0020】(14)前記ラジカル粒子は、水素ラジカ
ル、アルゴンラジカルまたは窒素ラジカルであることを
特徴とする(1)、(2)又は(3)の化合物半導体エ
ピタキシャル成長方法、(4)の化合物半導体エピタキ
シャル成長装置、あるいは(5)又は(7)の半導体装
置の製造方法により解決する。
(14) The radical particles are hydrogen radicals, argon radicals or nitrogen radicals, the compound semiconductor epitaxial growth method of (1), (2) or (3), and the compound semiconductor epitaxial growth of (4). This is solved by the device or the method of manufacturing a semiconductor device according to (5) or (7).

【0021】[0021]

【作 用】本発明によれば、絶縁性マスクに覆われてい
ない第一の化合物半導体層の上に化合物半導体を成長す
るためのソースガスを導入する前又は導入と同時又は間
欠的に、化合物半導体のエッチャントとならないラジカ
ル粒子を第一の化合物半導体層及び絶縁性マスクに照射
するようにしている。
[Operation] According to the present invention, a compound gas is introduced before, simultaneously with, or intermittently, a source gas for growing a compound semiconductor on the first compound semiconductor layer not covered with the insulating mask. The first compound semiconductor layer and the insulating mask are irradiated with radical particles that do not serve as an etchant for the semiconductor.

【0022】これにより、第一及び第二の化合物半導体
層を殆どエッチングすることなく絶縁性マスク上のダン
グリングボンドを終端し、絶縁膜面上での分子線源材料
の分解反応を抑制できる。しかも、ガスソース分子線エ
ピタキシャル成長によれば選択成長された化合物半導体
層は平坦に形成される。ラジカル粒子は、ECRプラズ
マ、RFプラズマ或いは熱電子の衝突などにより生成す
ることが可能であり、平均自由行程が大きい真空中で
は、このように生成されたラジカル粒子をビーム状にし
て取り出し、成長基板に照射することができる。
As a result, the dangling bond on the insulating mask is terminated with almost no etching of the first and second compound semiconductor layers, and the decomposition reaction of the molecular beam source material on the surface of the insulating film can be suppressed. Moreover, the compound semiconductor layer selectively grown by the gas source molecular beam epitaxial growth is formed flat. The radical particles can be generated by ECR plasma, RF plasma, collision of thermoelectrons, or the like. In a vacuum having a large mean free path, the radical particles thus generated are taken out in a beam shape and grown. Can be irradiated.

【0023】ラジカル粒子は、それ自身が非常に活性で
あり、他の粒子や物質に衝突することにより電子を交換
して安定な中性の粒子になろうとする性質がある。従っ
て、ラジカル粒子が絶縁膜上のダングリングボンドに接
近することによって、ダングリングボンドの電子を共有
し、あるいは電子を吸収して中性化する。ダングリング
ボンドが終端化された絶縁膜表面は、もはや有機金属分
子が飛来、接近してもその分子が分解するために必要な
電子の供給が行われないために、その分子はそのまま分
解することなく再脱離する。一方、単結晶基板表面に
は、自由電子が存在するために到着した有機金属分子は
分解し、金属原子のみが成長に寄与し、有機基は再蒸発
脱離することによって、結晶成長が行われる。
The radical particles are very active themselves and have the property of colliding with other particles or substances to exchange electrons and become stable neutral particles. Therefore, when the radical particles approach the dangling bonds on the insulating film, they share electrons of the dangling bonds or absorb the electrons and are neutralized. On the surface of the insulating film where the dangling bonds are terminated, organometallic molecules will no longer flow, and even if they approach, the molecules will not be supplied with the electrons necessary for decomposition, so the molecules will decompose as they are. Without re-desorption. On the other hand, on the surface of the single crystal substrate, the organometallic molecules that arrive due to the existence of free electrons are decomposed, only the metal atoms contribute to the growth, and the organic groups are re-evaporated and desorbed, whereby crystal growth is performed. .

【0024】従って、絶縁膜でパターニングされた単結
晶基板上に、ラジカル粒子を断続的に照射しながら、有
機金属材料を供給することによって、絶縁膜上には何も
堆積せず、単結晶面上にのみ供給された有機金属材料の
強度に応じた成長速度で単結晶の成長が可能になる。ま
た、特にラジカル粒子が水素ラジカルである場合には、
半導体結晶表面のクリーニング効果があることも知られ
ており、パターニングされた単結晶面上に界面準位の極
めて小さい良質のエピタキシャル膜を成長することが可
能となる。
Therefore, by supplying the organometallic material to the single crystal substrate patterned with the insulating film while intermittently irradiating the radical particles, nothing is deposited on the insulating film, and the single crystal plane is formed. A single crystal can be grown at a growth rate according to the strength of the organometallic material supplied only above. Further, especially when the radical particles are hydrogen radicals,
It is also known that the semiconductor crystal surface has a cleaning effect, and it becomes possible to grow a good-quality epitaxial film having an extremely small interface state on the patterned single crystal surface.

【0025】特に、Alの様な活性な構成元素を含むエピ
タキシャル膜の選択成長には効果が大きい。
In particular, the effect is great for selective growth of an epitaxial film containing an active constituent element such as Al.

【0026】[0026]

【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。図1は、本発明の実施例に係る化合物半
導体選択的成長装置の概要構成を示す平面図である。化
合物半導体選択成長装置1は、ウェハの出し入れを行う
ためのロードロック室2と、ウェハを中継するための試
料交換室3と、真空トンネル4aを介して試料交換室3
に接続されるGSMBE装置5と、真空トンネル4bを
介して試料交換室3に接続される光酸化膜形成室6と、
真空トンネル4cを介して試料交換室3に接続される電
子線照射室7を有している。なお、図中符号8a〜8d
は、シャッタを示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a compound semiconductor selective growth apparatus according to an embodiment of the present invention. The compound semiconductor selective growth apparatus 1 includes a load lock chamber 2 for loading and unloading wafers, a sample exchange chamber 3 for relaying wafers, and a sample exchange chamber 3 via a vacuum tunnel 4a.
A GSMBE apparatus 5 connected to the sample exchange chamber 3, a photo-oxide film forming chamber 6 connected to the sample exchange chamber 3 via a vacuum tunnel 4b,
It has an electron beam irradiation chamber 7 connected to the sample exchange chamber 3 via a vacuum tunnel 4c. In addition, reference numerals 8a to 8d in the drawing
Indicates a shutter.

【0027】GSMBE装置5の結晶成長室5aには、
図2(a) に示すように、ウェハwを載置するウェハ支持
台5bと、ウェハ支持台5bを加熱するヒータ5cと、
ヒータ5cの温度測定するための熱伝対5dと、ウェハ
w表面に電子を照射する電子銃5eと、ウェハwから反
射された電子を受けるRHEED5fと、結晶成長室5
a内を減圧するための排気系5gが存在する。また、そ
の結晶成長室5aには、有機金属ガスを導入するための
複数の分子線源ノズル9a〜9cと、熱分解セル10a
により分解された無機ガスを導入するための分子線源ノ
ズル9dと、熱分解セル10c,10dにより分解され
た不純物ガスを導入する分子線源ノズル9e,9fが取
付けられている。それらの分子線源ノズルの先端はウェ
ハwに向けられ、また、それらの分子線源ノズル9a〜
9fの先端の前方には開閉自在な分子線源シャッタ(不
図示)が配置されている。さらに、結晶成長室5aに
は、ラジカルを発生させるためECRプラズマ発生源1
1が取付けられている。
In the crystal growth chamber 5a of the GSMBE apparatus 5,
As shown in FIG. 2 (a), a wafer support 5b on which the wafer w is placed, a heater 5c for heating the wafer support 5b,
A thermocouple 5d for measuring the temperature of the heater 5c, an electron gun 5e for irradiating the surface of the wafer w with electrons, an RHEED 5f for receiving electrons reflected from the wafer w, and a crystal growth chamber 5
There is an exhaust system 5g for decompressing the inside of a. Further, in the crystal growth chamber 5a, a plurality of molecular beam source nozzles 9a to 9c for introducing an organometallic gas, and a thermal decomposition cell 10a.
A molecular beam source nozzle 9d for introducing the inorganic gas decomposed by and the molecular beam source nozzles 9e, 9f for introducing the impurity gas decomposed by the thermal decomposition cells 10c, 10d are attached. The tips of the molecular beam source nozzles are directed to the wafer w, and the molecular beam source nozzles 9a to 9a.
An openable / closable molecular beam source shutter (not shown) is arranged in front of the tip of 9f. Further, in the crystal growth chamber 5a, an ECR plasma generation source 1 for generating radicals
1 is attached.

【0028】ECRプラズマ発生源11は、図2(b) に
示すように、マイクロ波導入管11a及びガス導入管1
1bが接続されたプラズマ室11cと、プラズマ室11
cを囲むマグネットコイル11dと、プラズマ室11c
からガスをウェハwに向けて放出するためのガス放出口
11eとを有し、ガス放出口11eにはシャッタ11f
が配置されている。
As shown in FIG. 2 (b), the ECR plasma generation source 11 includes a microwave introduction pipe 11a and a gas introduction pipe 1
Plasma chamber 11c to which 1b is connected, and plasma chamber 11
magnet coil 11d surrounding c and plasma chamber 11c
A gas discharge port 11e for discharging the gas toward the wafer w from the shutter 11f.
Are arranged.

【0029】GSMBE装置5には、その他に、図示し
ない質量分析計、オージェ分光分析装置、ヌードイオン
ゲージ等が取付けられている。上記した電子線照射室7
は、電子線をウェハwに照射するための差動排気構造の
電子線カラム(不図示)を有し、また、EB描画室に塩
素、酸素などのガスを導入できる構造となっている。
In addition to the GSMBE device 5, a mass spectrometer, an Auger spectroscopic analysis device, a nude ion gauge, etc., which are not shown, are attached. Electron beam irradiation chamber 7 described above
Has an electron beam column (not shown) having a differential pumping structure for irradiating the wafer w with an electron beam, and has a structure capable of introducing gases such as chlorine and oxygen into the EB drawing chamber.

【0030】上記した光酸化膜形成室は、ウェハを設置
する室内に酸素が導入できる構造を有しており、その室
内で酸素雰囲気で光照射を行うことにより、GaAsなどの
化合物半導体層表面に光酸化膜を形成する。次に、上記
した化合物半導体選択成長装置1を使用して、電子デバ
イスと光デバイスを製造する工程の実施例について説明
する。
The above-mentioned photo-oxide film forming chamber has a structure in which oxygen can be introduced into the chamber in which the wafer is placed. By irradiating light in an oxygen atmosphere in the chamber, the surface of the compound semiconductor layer such as GaAs is exposed. A photo oxide film is formed. Next, an example of a process of manufacturing an electronic device and an optical device using the compound semiconductor selective growth apparatus 1 described above will be described.

【0031】(第1実施例)本実施例は、本発明の選択
成長技術を駆使することによってヘテロエピタキシャル
構造を持つ高性能のパワーFETの製造方法の説明であ
る。以下に、図3に示すフローチャトと図4、5に示す
断面図に基づいてパワーFETの製造工程を説明する。
(First Embodiment) This embodiment is an explanation of a method of manufacturing a high performance power FET having a heteroepitaxial structure by making full use of the selective growth technique of the present invention. The manufacturing process of the power FET will be described below based on the flow chart shown in FIG. 3 and the sectional views shown in FIGS.

【0032】パワーFETが形成される化合物半導体基
板として(100)面を有する半絶縁性GaAs基板(ウェ
ハ)21を使用する。まず、図1に示すロードロック室
2、試料交換室3を通してGaAs基板21をGSMBE装
置5内に搬送する。そして、GSMBE装置5の結晶成
長室5a内のウェハ支持台5bにGaAs基板21を搭載
し、MBE成長工程(図3中S1 )に入る。
A semi-insulating GaAs substrate (wafer) 21 having a (100) plane is used as a compound semiconductor substrate on which a power FET is formed. First, the GaAs substrate 21 is transferred into the GSMBE apparatus 5 through the load lock chamber 2 and the sample exchange chamber 3 shown in FIG. Then, the GaAs substrate 21 is mounted on the wafer support 5b in the crystal growth chamber 5a of the GSMBE apparatus 5, and the MBE growth step (S 1 in FIG. 3) is started.

【0033】結晶成長室5a内に導入するエピタキシャ
ル成長用のガスソース材料として、トリエチルガリウム
(TEG:Ga(C2H5)3)とトリエチルアルミニウム(TE
A:Al(C2H5)3)を第一及び第二の分子線源ノズル9a,
9bを通して結晶成長室5aに導入し、アルシン(As
H3)を熱分解セル10a付きの第四の分子線源セル9d
を通して結晶成長室5aに導入する。また、n型のドー
パントとしてジシラン(Si2H6 )を熱分解セル10b付
きの第五の分子線源セル9eを通して結晶成長室5aに
導入する。
Triethylgallium (TEG: Ga (C 2 H 5 ) 3 ) and triethylaluminum (TE) are used as gas source materials for epitaxial growth introduced into the crystal growth chamber 5a.
A: Al (C 2 H 5 ) 3 ) is used for the first and second molecular beam source nozzles 9a,
It is introduced into the crystal growth chamber 5a through 9b, and arsine (As
H 3 ) is a fourth molecular beam source cell 9d with a pyrolysis cell 10a
Through the crystal growth chamber 5a. Further, disilane (Si 2 H 6 ) as an n-type dopant is introduced into the crystal growth chamber 5a through the fifth molecular beam source cell 9e with the thermal decomposition cell 10b.

【0034】これらのガスソースは、図示しないマスフ
ローコントローラによって各々独立に流量が調整され、
結晶成長室5a内のGaAs基板21に向けて照射されるよ
うになっている。ただし、アルシンガスは、高温(90
0℃) の熱分解セル10aで分解されてAsとH2として基
板表面に照射される。ジシランガスも同様に熱分解セル
10bによりSiとH2に分解されて基板表面に照射され
る。
The flow rates of these gas sources are independently adjusted by a mass flow controller (not shown),
The GaAs substrate 21 in the crystal growth chamber 5a is irradiated with the light. However, arsine gas has a high temperature (90
It is decomposed in a pyrolysis cell 10a at 0 ° C. and is irradiated onto the substrate surface as As and H 2 . Similarly, the disilane gas is decomposed into Si and H 2 by the thermal decomposition cell 10b and irradiated on the substrate surface.

【0035】そして、半絶縁性GaAs基板21を結晶成長
室に導入した後に以下の順序で分子線源ノズルのシャッ
タの開閉を行い、図4(a) に示すような化合物半導体層
を形成する。まず、第四の分子線源ノズル9dのシャッ
タを開き、アルシンを流量5sccmでGaAs基板21の表面
に照射しながら、ヒータ5dによりGaAs基板21を約6
00℃以上の温度で加熱する。これにより、GaAs基板2
1表面の自然酸化膜を除去する。続いて、基板温度を成
長温度550℃まで下げてこの温度を保持する。
After introducing the semi-insulating GaAs substrate 21 into the crystal growth chamber, the shutter of the molecular beam source nozzle is opened and closed in the following order to form a compound semiconductor layer as shown in FIG. 4 (a). First, the shutter of the fourth molecular beam source nozzle 9d is opened, and while the arsine is applied to the surface of the GaAs substrate 21 at a flow rate of 5 sccm, the heater 5d moves the GaAs substrate 21 to approximately 6
Heat at a temperature of 00 ° C. or higher. This allows the GaAs substrate 2
1 Remove the native oxide film on the surface. Then, the substrate temperature is lowered to the growth temperature of 550 ° C. and kept at this temperature.

【0036】その後に、TEG導入用の分子線源ノズル
9aのシャッターを開けて、GaAs基板21の上にi-GaAs
の成長を開始する。TEGの流量は1.6sccmとする。
GaAs基板21の上にi-GaAs層22を約4000Å成長し
た後、第二の分子線源ノズル9bのシャッタを開けてT
EAガスをGaAs基板21に向けて照射し、これによりAl
GaAsの成長を開始し、i-AlGaAs層23を約1000Å成
長する。TEAガスの流量は0.24sccmとする。
After that, the shutter of the molecular beam source nozzle 9a for introducing the TEG is opened, and the i-GaAs is placed on the GaAs substrate 21.
Start to grow. The flow rate of TEG is 1.6 sccm.
After the i-GaAs layer 22 is grown on the GaAs substrate 21 by about 4000 Å, the shutter of the second molecular beam source nozzle 9b is opened and T
Irradiate the EA gas toward the GaAs substrate 21, thereby
The growth of GaAs is started, and the i-AlGaAs layer 23 is grown to about 1000Å. The flow rate of TEA gas is 0.24 sccm.

【0037】その後に、ジシラン導入用の分子線源ノズ
ル9dのシャッターを開けると同時に、TEA導入用の
分子線源ノズル9bのシャッターを閉め、これによりSi
がドープされたn-GaAs層24をi-AlGaAs層23の上に
0.2μmの厚さに成長する。n-GaAs層24の不純物濃
度を1.5×1017cm-3とする。その後、アルシン導入
用の分子線源ノズル9d以外の分子線源ノズルのシャッ
ターを閉め、続いて基板温度を徐々に降温する。基板温
度が300℃以下になったところでアルシン導入用の分
子線源ノズル9dのシャッタを閉じる。これにより1回
目の化合物半導体層の成長が終了する。
Thereafter, the shutter of the molecular beam source nozzle 9d for introducing disilane is opened, and at the same time, the shutter of the molecular beam source nozzle 9b for introducing TEA is closed.
An n-GaAs layer 24 doped with is grown on the i-AlGaAs layer 23 to a thickness of 0.2 μm. The impurity concentration of the n-GaAs layer 24 is 1.5 × 10 17 cm -3 . Then, the shutters of the molecular beam source nozzles other than the molecular beam source nozzle 9d for introducing arsine are closed, and then the substrate temperature is gradually lowered. When the substrate temperature becomes 300 ° C. or lower, the shutter of the molecular beam source nozzle 9d for introducing arsine is closed. This completes the first growth of the compound semiconductor layer.

【0038】次に、図3のステップS2 に示すようなイ
ンサイチュー(IN-SITU )リソグラフィー工程に入る。
まず、GaAs基板21をGSMBE装置1の結晶成長室5
aから取り出し、真空トンネル4a,4bと試料交換室
3を通して光酸化膜形成室6に搬入する。そして、図4
(b) に示すように、光酸化膜形成室6内を数Torr〜数十
Torr範囲の圧力の酸素雰囲気として、その中で、GaAs基
板21上のn-GaAs層24の表面に光を照射することによ
りn-GaAs層24の表面にGaAs酸化膜25を形成する(図
3ステップS21)。この場合、光源としてキセノンラン
プを使用する。
Next, an in-situ (IN-SITU) lithography process as shown in step S 2 of FIG. 3 is started.
First, the GaAs substrate 21 is placed in the crystal growth chamber 5 of the GSMBE apparatus 1.
It is taken out from a, and is carried into the photo-oxide film forming chamber 6 through the vacuum tunnels 4a and 4b and the sample exchange chamber 3. And FIG.
As shown in (b), the inside of the photo-oxide film forming chamber 6 is set to several Torr to several tens.
By irradiating the surface of the n-GaAs layer 24 on the GaAs substrate 21 with light in an oxygen atmosphere having a pressure in the Torr range, a GaAs oxide film 25 is formed on the surface of the n-GaAs layer 24 (FIG. 3). Step S 21 ). In this case, a xenon lamp is used as the light source.

【0039】この後に、GaAs基板21を光酸化膜形成室
6から取り出し、真空トンネル4b,4cと試料交換室
3を通して電子線照射室7に導入する。その電子線照射
室7内において、塩素ガスをGaAs基板21に向けて照射
しながら、図示しない差動排気構造の電子線カラムから
取り出した電子線をパワーFETのチャネル領域(オー
ミック形成領域以外の領域)にあるGaAs酸化膜25に照
射する(図3ステップS22)。この結果、図4(c) に示
すように、電子線が照射されたGaAs酸化膜25は除去さ
れ、そこからn-GaAs層24が露出する。
After this, the GaAs substrate 21 is taken out from the photo-oxide film forming chamber 6 and introduced into the electron beam irradiation chamber 7 through the vacuum tunnels 4b and 4c and the sample exchange chamber 3. In the electron beam irradiation chamber 7, while irradiating the GaAs substrate 21 with chlorine gas, the electron beam extracted from the electron beam column of the differential exhaust structure (not shown) is applied to the channel region of the power FET (region other than the ohmic formation region). irradiating the GaAs oxide film 25 in) (Fig. 3 step S 22). As a result, as shown in FIG. 4C, the GaAs oxide film 25 irradiated with the electron beam is removed, and the n-GaAs layer 24 is exposed therefrom.

【0040】次に、GaAs基板21を電子線照射室7から
取り出し、真空トンネル4c,4a及び試料交換室3を
通して、再びGSMBE装置5の結晶成長室5aに導入
する。GSMBE装置5のECRプラズマ発生源11に
は水素ガスが導入され、結晶成長室5a内に水素ラジカ
ルを放出するようになっている。その結晶成長室5aで
はまず、図3のステップS23と図4(d) に示すように、
ECRプラズマ発生源11から取り出した水素ラジカル
をGaAs基板21上のn-GaAs層24及びGaAs酸化膜25に
照射する。この時に結晶成長室5a内を10-4Torr台と
し、また、ECRプラズマ発生源11への水素の導入流
量は2sccmとした。このようにして、単結晶のn-GaAs層
24表面をクリーニングするとともにGaAs酸化膜25の
表面のダングリングボンドを水素により終端する。
Next, the GaAs substrate 21 is taken out of the electron beam irradiation chamber 7, and again introduced into the crystal growth chamber 5a of the GSMBE apparatus 5 through the vacuum tunnels 4c and 4a and the sample exchange chamber 3. Hydrogen gas is introduced into the ECR plasma generation source 11 of the GSMBE apparatus 5 to release hydrogen radicals into the crystal growth chamber 5a. In the crystal growth chamber 5a First, as shown in step S 23 and 4 of FIG. 3 (d),
The n-GaAs layer 24 and the GaAs oxide film 25 on the GaAs substrate 21 are irradiated with hydrogen radicals extracted from the ECR plasma generation source 11. At this time, the inside of the crystal growth chamber 5a was on the order of 10 −4 Torr, and the flow rate of hydrogen introduced into the ECR plasma generation source 11 was 2 sccm. In this way, the surface of the single crystal n-GaAs layer 24 is cleaned and the dangling bond on the surface of the GaAs oxide film 25 is terminated by hydrogen.

【0041】次に、水素ラジカル照射を止めた後、図3
のステップS3 に示すようなMBE再成長工程に入る。
まず、第四の分子線源ノズル9dからアルシンをGaAs基
板21に向けて照射しながら基板温度を550℃に昇温
し、この温度を保持する。続いて、TEG、TEA及び
ジシランを導入する分子線源ノズル9a,9b,9eの
シャッターを同時に開けて、図5(a) に示すようにGaAs
酸化膜25に覆われてないn-GaAs層24の上に n- -AlG
aAs 層26を500Åの厚さに成長する。 n- -AlGaAs
層26内のシリコンの不濃度は5×1016cm-3とする。
その後、TEA及びジシラン導入用の分子線源ノズル9
b,9eのシャッターだけを閉めて、図5(a) に示すよ
うに n- -AlGaAs 層26の上にi-GaAs層27を1500
Åの厚さに成長した。
Next, after stopping the irradiation of hydrogen radicals, as shown in FIG.
The MBE re-growth process as shown in step S 3 of FIG.
First, the substrate temperature is raised to 550 ° C. while irradiating the GaAs substrate 21 with arsine from the fourth molecular beam source nozzle 9d, and this temperature is maintained. Then, the shutters of the molecular beam source nozzles 9a, 9b and 9e for introducing TEG, TEA and disilane are simultaneously opened to remove GaAs as shown in FIG. 5 (a).
On the n-GaAs layer 24 not covered with the oxide film 25, n -- AlG
The aAs layer 26 is grown to a thickness of 500Å. n -- AlGaAs
The silicon concentration in layer 26 is 5 × 10 16 cm −3 .
Then, a molecular beam source nozzle 9 for introducing TEA and disilane
Only the shutters b and 9e are closed, and an i-GaAs layer 27 is formed on the n -- AlGaAs layer 26 as shown in FIG. 5 (a).
Å grew to a thickness.

【0042】このように、GaAs酸化膜25をマスクにし
てGSMBEにより選択成長されたn- -AlGaAs 層2
6、i-GaAs層27を観察したところ、エッジ効果や絶縁
膜・半導体層面積比効果は発生していなかった。次に、
アルシン導入用の分子線源ノズル9dのシャッターのみ
を開けたままにして、基板温度を600℃以上に加熱す
ることにより、図5(b) 及び図3ステップS4 に示すよ
うに、マスクに使用していたGaAs酸化膜25を除去す
る。
In this way, the n -- AlGaAs layer 2 selectively grown by GSMBE using the GaAs oxide film 25 as a mask.
6. Observation of the i-GaAs layer 27 showed that no edge effect or insulating film / semiconductor layer area ratio effect occurred. next,
Using only the shutter of the molecular beam source nozzle 9d for introducing arsine and heating the substrate temperature to 600 ° C. or higher, the mask is used as shown in FIG. 5 (b) and step S 4 in FIG. The GaAs oxide film 25 that had been removed is removed.

【0043】次に、図3のステップS5 に示すような2
回目のインサイチューリソグラフィー工程に入る。ま
ず、GaAs基板25を再び電子線照射室7に導入する。そ
の電子線照射室7内では上述したCl2 ガスに変えてO2
スを照射しながら、選択成長されたi-GaAs層27の上面
にのみ電子線を描画し、その表面にGaAs酸化膜28を形
成する。
Next, as shown in step S 5 of FIG.
Enter the second in-situ lithography process. First, the GaAs substrate 25 is again introduced into the electron beam irradiation chamber 7. In the electron beam irradiation chamber 7, while irradiating O 2 gas instead of Cl 2 gas described above, an electron beam is drawn only on the upper surface of the selectively grown i-GaAs layer 27, and a GaAs oxide film 28 is formed on the surface. To form.

【0044】続いて、GaAs基板21を再びGSMBE装
置5の結晶成長室5aに導入し、その中でラジカル水素
をGaAs酸化膜28及びi-GaAs層24に照射してi-GaAs層
24をクリーニングし、GaAs酸化膜28表面を水素でタ
ーミネート(終端)する(図3ステップS52)。次に、
同じGSMBE装置5において、TEG、アルシン、ジ
シランを導入する分子線源ノズル9a,9d,9eのシ
ャッタを開いて、図5(c) に示すように、GaAs酸化膜2
8をマスクにしてオーミック領域にのみ n+ -GaAs 層2
9を選択成長する(図3ステップS6 )。 n+ -GaAs 層
29のシリコンの含有濃度は2×1018cm-3とし、その
厚さはGaAs酸化膜28とほぼ同じ高さになるようにす
る。
Subsequently, the GaAs substrate 21 is again introduced into the crystal growth chamber 5a of the GSMBE apparatus 5, and radical hydrogen is irradiated therein to the GaAs oxide film 28 and the i-GaAs layer 24 to clean the i-GaAs layer 24. and, terminating (terminate) with hydrogen GaAs oxide film 28 surface (Fig. 3 step S 52). next,
In the same GSMBE apparatus 5, the shutters of the molecular beam source nozzles 9a, 9d and 9e for introducing TEG, arsine and disilane are opened, and as shown in FIG.
N + -GaAs layer 2 only in ohmic region with mask 8
9 is selectively grown (step S 6 in FIG. 3). The concentration of silicon contained in the n + -GaAs layer 29 is set to 2 × 10 18 cm -3, and its thickness is set to be almost the same as that of the GaAs oxide film 28.

【0045】この後に、マスクとして使用したGaAs酸化
膜28を一層目のGaAs酸化膜25と同じ要領で除去す
る。次に、GaAs基板21をGSMBE装置5から真空室
4a、試料交換室3、ロードロック室2を通して外部に
取り出す。そして、図5(d) に示すように、最初の選択
成長層部分のi-GaAs層27をパターニングして開口部を
形成し、その中に埋め込みゲート電極30を形成すると
ともに、二番目の選択成長層部分の n+ -GaAs 層29の
上面にソース電極31、ドレイン電極32を形成するこ
とにより、パワーFETが完成する(図3ステップ
7 )。
After this, the GaAs oxide film 28 used as the mask is removed in the same manner as the GaAs oxide film 25 of the first layer. Next, the GaAs substrate 21 is taken out from the GSMBE device 5 through the vacuum chamber 4a, the sample exchange chamber 3, and the load lock chamber 2 to the outside. Then, as shown in FIG. 5D, the i-GaAs layer 27 in the first selective growth layer portion is patterned to form an opening, and the embedded gate electrode 30 is formed in the opening, and the second selection is performed. By forming the source electrode 31 and the drain electrode 32 on the upper surface of the n + -GaAs layer 29 in the growth layer portion, the power FET is completed (step S 7 in FIG. 3).

【0046】こうして作製したFET構造ではソース、
ドレイン電極部のオーミックコンタクト抵抗が低減され
るため、良好なFET特性が実現された。ところで、以
上の工程において化合物半導体を選択成長する前に、水
素ラジカル粒子を使用して半導体層の表面をクリーニン
グしているので、これによって単結晶面上に海面準位の
極めて小さい良質のエピタキシャル層が成長する。
In the FET structure thus manufactured, the source,
Since the ohmic contact resistance of the drain electrode portion is reduced, good FET characteristics are realized. By the way, since the surface of the semiconductor layer is cleaned by using hydrogen radical particles before the selective growth of the compound semiconductor in the above steps, a high-quality epitaxial layer having a very small sea level on the single crystal plane is thereby obtained. Grows.

【0047】また、水素ラジカルによれば、GaAs酸化膜
(絶縁膜)25,28上のダングリングボンドが終端さ
れるので、その絶縁膜25,28表面での分子線源材料
の分解反応が抑制される。この場合、水素ラジカルのGa
AsやAlGaAsに対するエッチングレートは極めて小さく、
その水素ラジカルの制御を緻密に行う必要はない。これ
によりGaAs絶縁膜25,28に覆われないGaAs層24,
27の膜厚が制御性良く形成されるので、デバイスの特
性のバラツキがなくなる。
Further, since the dangling bonds on the GaAs oxide films (insulating films) 25 and 28 are terminated by the hydrogen radicals, the decomposition reaction of the molecular beam source material on the surfaces of the insulating films 25 and 28 is suppressed. To be done. In this case, the hydrogen radical Ga
The etching rate for As and AlGaAs is extremely small,
It is not necessary to precisely control the hydrogen radicals. As a result, the GaAs layer 24 not covered with the GaAs insulating films 25, 28,
Since the film thickness of 27 is formed with good controllability, variations in device characteristics are eliminated.

【0048】ラジカル粒子は、それ自身が非常に活性で
あり、他の粒子や物質に衝突することにより電子を交換
して安定な中性の粒子になろうとする性質がある。従っ
て、ラジカル粒子が絶縁膜上のダングリングボンドに接
近することによって、ダングリングボンドの電子を共有
し、あるいは電子を吸収して中性化する。ダングリング
ボンドが終端化された絶縁膜表面は、もはや有機金属分
子が飛来、接近してもその分子が分解するために必要な
電子の供給が行われないために、その分子はそのまま分
解することなく再脱離する。一方、単結晶基板表面に
は、自由電子が存在するために到着した有機金属分子は
分解し、金属原子のみが成長に寄与し、有機基は再蒸発
脱離することによって、結晶成長が行われる。
The radical particles themselves are very active, and have the property of colliding with other particles or substances to exchange electrons and become stable neutral particles. Therefore, when the radical particles approach the dangling bonds on the insulating film, they share electrons of the dangling bonds or absorb the electrons and are neutralized. On the surface of the insulating film where the dangling bonds are terminated, organometallic molecules will no longer flow, and even if they approach, the molecules will not be supplied with the electrons necessary for decomposition, so the molecules will decompose as they are. Without re-desorption. On the other hand, on the surface of the single crystal substrate, the organometallic molecules that arrive due to the existence of free electrons are decomposed, only the metal atoms contribute to the growth, and the organic groups are re-evaporated and desorbed, whereby crystal growth is performed. .

【0049】従って、絶縁膜でパターニングされた単結
晶基板上に、ラジカル粒子を断続的に照射しながら、有
機金属材料を供給することによって、絶縁膜上には何も
堆積せず、単結晶面上にのみ供給された有機金属材料の
強度に応じた成長速度で単結晶の成長が可能になる。ま
た、GaAs酸化膜25,28をマスクにしてGaAsやAlGaAs
を選択成長する際にそれらのGaAsやAlGaAsにはエッジ効
果が生じたり、膜厚がマスクの面積に依存することはな
く、チャネル領域となるGaAs層は平坦に形成される。こ
れによりFETではキャリアの走行性が良好になり、良
好なトランジスタ特性が得られる。
Therefore, by supplying the organometallic material onto the single crystal substrate patterned with the insulating film while intermittently irradiating the radical particles, nothing is deposited on the insulating film and the single crystal surface is formed. A single crystal can be grown at a growth rate according to the strength of the organometallic material supplied only above. Also, using the GaAs oxide films 25 and 28 as a mask, GaAs or AlGaAs
When GaAs is selectively grown, an edge effect does not occur in those GaAs and AlGaAs, and the film thickness does not depend on the area of the mask, and the GaAs layer that becomes the channel region is formed flat. As a result, the carrier travelability of the FET is improved, and good transistor characteristics are obtained.

【0050】(第2実施例)本実施例は、InP 基板上に
本発明の選択成長技術を駆使することによってDH構造
の半導体レーザの製造方法の説明である。以下に、図
6、図7に示す断面図に基づいて半導体レーザの製造工
程を説明する。
(Second Embodiment) This embodiment describes a method of manufacturing a semiconductor laser having a DH structure by making full use of the selective growth technique of the present invention on an InP substrate. The manufacturing process of the semiconductor laser will be described below with reference to the sectional views shown in FIGS.

【0051】半導体レーザが形成される化合物半導体基
板として(100)面を有するn-InP 基板(ウェハ)を
使用する。まず、図1に示すロードロック室2、試料交
換室3を通してGaAs基板21をGSMBE装置5内に搬
送する。そして、GSMBE装置5の結晶成長室5a内
のウェハ支持台5bにn-InP 基板41を搭載する。
An n-InP substrate (wafer) having a (100) plane is used as a compound semiconductor substrate on which a semiconductor laser is formed. First, the GaAs substrate 21 is transferred into the GSMBE apparatus 5 through the load lock chamber 2 and the sample exchange chamber 3 shown in FIG. Then, the n-InP substrate 41 is mounted on the wafer support 5b in the crystal growth chamber 5a of the GSMBE apparatus 5.

【0052】結晶成長室5a内に導入するエピタキシャ
ル成長用のガスソース材料として、トリエチルガリウム
(TEG:Ga(C2H5)3)とトリエチルインジウム(TE
I:In(C2H5)3)を第一及び第二の分子線源ノズル9a,
9bを通して結晶成長室5aに導入し、アルシン(As
H3)とホスフィン(PH3 )を熱分解セル10a,10c
付きの第四、六の分子線源セル9d,9fを通して結晶
成長室5aに導入する。また、n型のドーパントとして
ジシラン(Si2H6 )を熱分解セル10b付きの第五の分
子線源セル9eを通して結晶成長室5aに導入し、p型
のドーパントとしてジメチルジンク(DMZ:Zn(C
H3)2)を第三の分子線源セル9cを通して結晶成長室5
aに導入する。
Triethylgallium (TEG: Ga (C 2 H 5 ) 3 ) and triethylindium (TE) are used as gas source materials for epitaxial growth introduced into the crystal growth chamber 5a.
I: In (C 2 H 5 ) 3 ) as the first and second molecular beam source nozzles 9a,
It is introduced into the crystal growth chamber 5a through 9b, and arsine (As
H 3) and phosphine (PH 3) a thermal decomposition cell 10a, 10c
It is introduced into the crystal growth chamber 5a through the attached fourth and sixth molecular beam source cells 9d and 9f. Further, disilane (Si 2 H 6 ) as an n-type dopant is introduced into the crystal growth chamber 5a through the fifth molecular beam source cell 9e with the thermal decomposition cell 10b, and dimethyl zinc (DMZ: Zn (DMZ: Zn (d C
H 3 ) 2 ) is passed through the third molecular beam source cell 9c and the crystal growth chamber 5
Introduced into a.

【0053】これらのガスソースは、図示しないマスフ
ローコントローラによって各々独立に流量が調整され、
結晶成長室5a内のn-InP 基板41に向けて照射される
ようになっている。ただし、アルシンガス、ホスフィン
は、高温(900℃) の熱分解セルで分解した後に、As
2 とH2として基板表面に照射される。ジシランガスも同
様に熱分解セルによりSiとH2に分解されて基板表面に照
射される。
The flow rates of these gas sources are independently adjusted by a mass flow controller (not shown),
Irradiation is performed toward the n-InP substrate 41 in the crystal growth chamber 5a. However, arsine gas and phosphine are decomposed in a pyrolysis cell at high temperature (900 ° C) and then As
The surface of the substrate is irradiated with 2 and H 2 . Similarly, disilane gas is decomposed into Si and H 2 by the thermal decomposition cell and irradiated on the substrate surface.

【0054】そして、n-InP 基板41を結晶成長室5a
に導入した後に以下の順序で分子線源ノズルのシャッタ
の開閉を行い、図6(a) に示すような化合物半導体層を
形成する。まず、n-InP 基板41を結晶成長室5aに導
入した後、砒素(As)をn-InP 基板表面に照射しなが
ら、基板温度を約530℃以上に加熱し、n-InP 基板4
1表面の自然酸化膜を除去した後、基板温度を成長温度
480℃まで下げてこの温度を保持する。続いて、TE
Iとホスフィンとジシランを導入する各分子線源ノズル
9b,9f,9eのシャッタを開けて、n-InP の成長を
開始し、n-InP 基板41の上にn-InP 層42を約300
0Å成長する。
Then, the n-InP substrate 41 is placed in the crystal growth chamber 5a.
After the introduction, the shutter of the molecular beam source nozzle is opened and closed in the following order to form a compound semiconductor layer as shown in FIG. 6 (a). First, after introducing the n-InP substrate 41 into the crystal growth chamber 5a, the substrate temperature is heated to about 530 ° C. or higher while irradiating the surface of the n-InP substrate with arsenic (As), and the n-InP substrate 4 is heated.
After removing the natural oxide film on the first surface, the substrate temperature is lowered to the growth temperature of 480 ° C. and kept at this temperature. Then TE
The n-InP growth is started by opening the shutters of the molecular beam source nozzles 9b, 9f, 9e for introducing I, phosphine, and disilane, and the n-InP layer 42 is formed on the n-InP substrate 41 by about 300 nm.
0Å grow.

【0055】その後に、TEIとホスフィンとジシラン
の分子線源ノズル9b,9f,9eのシャッタを閉じた
後に、アルシンの分子線源ノズル9dとTEAの分子線
源ノズル9bを開けて数原子層のGaAs層43を成長す
る。続いて、アルシン導入用の分子線源ノズル9d以外
の分子線源ノズルのシャッターを閉め、続いて基板温度
を徐々に降温する。基板温度が300℃以下になったと
ころでアルシン用の分子線源シャッタを閉じる。これに
より1回目の化合物半導体層の成長が終了する。
After that, after closing the shutters of the molecular beam source nozzles 9b, 9f and 9e of TEI, phosphine and disilane, the molecular beam source nozzle 9d of arsine and the molecular beam source nozzle 9b of TEA are opened to form several atomic layers. The GaAs layer 43 is grown. Subsequently, the shutters of the molecular beam source nozzles other than the molecular beam source nozzle 9d for introducing arsine are closed, and then the substrate temperature is gradually lowered. The molecular beam source shutter for arsine is closed when the substrate temperature becomes 300 ° C. or lower. This completes the first growth of the compound semiconductor layer.

【0056】次に、n-InP 基板41をGSMBE装置5
から取り出し、真空トンネル4a,4b、試料交換室3
を通して光酸化膜形成室6に搬入する。そして、図6
(b) に示すように、光酸化膜形成室6内を数Torr〜数十
Torr範囲の圧力の酸素雰囲気とし、その中で、n-InP 基
板41上の数原子のGaAs層43の表面に光を照射を照射
して酸化することによりGaAs酸化膜44を形成する。こ
の場合、光源としてキセノンランプを使用する。
Next, the n-InP substrate 41 is attached to the GSMBE device 5
From the vacuum tunnel 4a, 4b, sample exchange chamber 3
It is carried into the photo-oxidized film forming chamber 6 through. And FIG.
As shown in (b), the inside of the photo-oxide film forming chamber 6 is set to several Torr to several tens.
An oxygen atmosphere with a pressure in the Torr range is set, and the surface of the GaAs layer 43 of several atoms on the n-InP substrate 41 is irradiated with light to be oxidized to form a GaAs oxide film 44. In this case, a xenon lamp is used as the light source.

【0057】次に、n-InP 基板41を光酸化膜形成室6
から取り出し、真空トンネル4b,4c、試料交換室3
を通して電子線照射室7に移す。その電子線照射室7内
において、図6(c) に示すように、塩素(Cl2 )ガスを
n-InP 基板41に向けて照射しながら電子線を半導体レ
ーザ導波領域にあるGaAs酸化膜44に照射する。電子線
が照射されたGaAs酸化膜44は除去され、そこからはn-
InP 層41の上面が露出する。
Next, the n-InP substrate 41 is placed in the photo-oxide film forming chamber 6
From the vacuum tunnel 4b, 4c, sample exchange chamber 3
Through the electron beam irradiation chamber 7. In the electron beam irradiation chamber 7, chlorine (Cl 2 ) gas is supplied as shown in FIG. 6 (c).
While irradiating toward the n-InP substrate 41, an electron beam is irradiated onto the GaAs oxide film 44 in the semiconductor laser waveguide region. The GaAs oxide film 44 irradiated with the electron beam is removed, and n-
The upper surface of the InP layer 41 is exposed.

【0058】次に、n-InP 基板41を電子線照射室7か
ら取り出し、真空トンネル4c,4a及び試料交換室3
を通して、再びGSMBE装置5に導入する。GSMB
E装置5の結晶成長室5aでは、まず、図6(d) に示す
ように、ECRプラズマ発生源11から取り出した水素
ラジカルをn-InP 基板41上のn-InP層42及びGaAs酸
化膜44の照射する。
Next, the n-InP substrate 41 is taken out from the electron beam irradiation chamber 7, and the vacuum tunnels 4c and 4a and the sample exchange chamber 3 are taken out.
And is again introduced into the GSMBE apparatus 5. GSMB
In the crystal growth chamber 5a of the E apparatus 5, first, as shown in FIG. 6 (d), the hydrogen radicals taken out from the ECR plasma generation source 11 are transferred to the n-InP layer 42 and the GaAs oxide film 44 on the n-InP substrate 41. To irradiate.

【0059】この時に成長室内を10-4Torr台とし、ま
た、ECRプラズマ発生源11への水素の導入流量は2
sccmとした。このようにして、GaAs酸化膜44の表面の
ダングリングボンドを水素によって終端するとともに単
結晶のn-InP 層42表面をクリーニングする。その水素
ラジカルによりn-InP 層42の表面は深くエッチングさ
れることがないので、水素ラジカルの導入量を緻密に制
御する必要はない。
At this time, the growth chamber is set at the level of 10 −4 Torr, and the flow rate of hydrogen introduced into the ECR plasma generation source 11 is 2
It was sccm. In this manner, the dangling bonds on the surface of the GaAs oxide film 44 are terminated with hydrogen and the surface of the single crystal n-InP layer 42 is cleaned. Since the hydrogen radicals do not deeply etch the surface of the n-InP layer 42, it is not necessary to precisely control the amount of hydrogen radicals introduced.

【0060】次に、水素ラジカル照射を止めた後に2回
目の結晶成長を行って、図7(a) に示すような層構造を
形成する。まず、第四の分子線源ノズル9dからアルシ
ンをn-InP 基板41に向けて照射しながら基板温度を5
50℃に昇温し、この温度を保持する。続いて、TE
I、ホスフィン及びジシラン導入用の分子線源ノズル9
b,9e,9fのシャッターを同時に開けて、GaAs酸化
膜44に覆われてないn-InP 層42の上にn-InP クラッ
ド層45を5000Åの厚さに成長する。n-InP クラッド層
45内のシリコンの不純物濃度を5 ×1017cm-3とする。
Next, after stopping the hydrogen radical irradiation, a second crystal growth is performed to form a layer structure as shown in FIG. 7 (a). First, the substrate temperature is increased to 5 while irradiating the n-InP substrate 41 with arsine from the fourth molecular beam source nozzle 9d.
The temperature is raised to 50 ° C. and maintained at this temperature. Then TE
Molecular beam source nozzle 9 for introducing I, phosphine and disilane
The shutters b, 9e and 9f are simultaneously opened to grow the n-InP clad layer 45 on the n-InP layer 42 not covered with the GaAs oxide film 44 to a thickness of 5000Å. The impurity concentration of silicon in the n-InP clad layer 45 is set to 5 × 10 17 cm −3 .

【0061】その後、ジシラン及びホスフィンを導入す
るための分子線源ノズル9e,9fのシャッターを閉
め、ついでTEGとアルシンを導入するための分子線源
ノズル9a,9dシャッタを開いて、n-InP クラッド層
45の上にInGaAs活性層46を20Åの厚さに成長す
る。InGaAs活性層46を成長した後に、TEGとアルシ
ン用の分子線源ノズル9a,9dのシャッタを閉じる。
Thereafter, the shutters of the molecular beam source nozzles 9e and 9f for introducing disilane and phosphine are closed, and then the molecular beam source nozzles 9a and 9d for introducing TEG and arsine are opened to open the n-InP clad. An InGaAs active layer 46 is grown on the layer 45 to a thickness of 20Å. After growing the InGaAs active layer 46, the shutters of the molecular beam source nozzles 9a and 9d for TEG and arsine are closed.

【0062】続いて、DMZとホスフィンを導入するた
めの電子線源ノズル9c,9fのシャッタを開いてp-In
P クラッド層47を5000Åの厚さに成長する。このとき
のp型不純物濃度は5 ×1017cm-3である。さらに、ホス
フィン用の電子線源ノズル9fのシャッタを閉じ、TE
G用とアルシン用の電子線源ノズル9a,9dのシャッ
タを開いてp-InGaAsキャップ層48を形成する。 以上
により、GaAs酸化膜44をマスクにして導波領域に沿っ
て選択成長されたn-InP クラッド層45、InGaAs活性層
46、p-InP クラッド層47及びp-InGaAsキャップ層4
8にはエッジ効果や絶縁膜・半導体層面積比効果は生じ
ない。
Subsequently, the shutters of the electron beam source nozzles 9c and 9f for introducing DMZ and phosphine are opened to p-In.
The P clad layer 47 is grown to a thickness of 5000Å. The p-type impurity concentration at this time is 5 × 10 17 cm −3 . Further, the shutter of the electron beam source nozzle 9f for phosphine is closed, and TE
The shutters of the electron beam source nozzles 9a and 9d for G and arsine are opened to form the p-InGaAs cap layer 48. As described above, the n-InP clad layer 45, the InGaAs active layer 46, the p-InP clad layer 47, and the p-InGaAs cap layer 4 selectively grown along the waveguide region using the GaAs oxide film 44 as a mask.
8 has no edge effect or insulating film / semiconductor layer area ratio effect.

【0063】次に、アルシン導入用の分子線源ノズル9
dシャッターのみを開けたままにして、基板温度を60
0℃以上に加熱することにより、図7(b) に示すよう
に、マスクに使用していたGaAs酸化膜44を除去する。
続いて、選択成長されたp-InGaAsキャップ層48の最上
面に酸化膜を形成するために、n-InP 基板41を再び電
子線照射室7に導入する。その電子線照射室7内では、
上述したCl2 ガスに変えてO2ガスを照射しながら、選択
成長したp-InGaAsキャップ層48の上面にのみ電子線を
描画することによりその表面にInGaAs酸化膜49を形成
する。
Next, a molecular beam source nozzle 9 for introducing arsine
d Keep the shutter open and set the substrate temperature to 60
By heating at 0 ° C. or higher, the GaAs oxide film 44 used as the mask is removed as shown in FIG. 7 (b).
Then, the n-InP substrate 41 is again introduced into the electron beam irradiation chamber 7 in order to form an oxide film on the uppermost surface of the selectively grown p-InGaAs cap layer 48. In the electron beam irradiation room 7,
An InGaAs oxide film 49 is formed on the surface of the selectively grown p-InGaAs cap layer 48 by drawing an electron beam only while irradiating O 2 gas instead of the Cl 2 gas.

【0064】次に、n-InP 基板41を再びGSMBE装
置5の成長室5aに導入し、その中でラジカル水素をIn
GaAs酸化膜49及びn-InP 層42に照射する。これによ
り、導波路領域両側のn-InP 層42をクリーニングする
とともに、InGaAs酸化膜49の表面のダングリングボン
ドを水素により終端する。この後に、TEIとホスフィ
ンの電子線源シャッタを開いてn-InP クラッド層45の
両側のn-InP 層42の上にのみi-InP を成長し、これに
よりp-InGaAsキャップ層48とほぼ同じ高さのi-InP 高
抵抗電流狭窄層50を形成する。この成長工程において
エッジ効果は発生せず、i-InP 高抵抗電流狭窄層50は
平坦に形成される。
Next, the n-InP substrate 41 is again introduced into the growth chamber 5a of the GSMBE apparatus 5, and radical hydrogen is introduced into the growth chamber 5a.
Irradiate the GaAs oxide film 49 and the n-InP layer 42. As a result, the n-InP layer 42 on both sides of the waveguide region is cleaned, and the dangling bonds on the surface of the InGaAs oxide film 49 are terminated by hydrogen. After that, the electron beam source shutter of TEI and phosphine is opened, and i-InP is grown only on the n-InP layer 42 on both sides of the n-InP cladding layer 45, whereby the p-InGaAs cap layer 48 is almost the same. An i-InP high resistance current confinement layer 50 having a height is formed. The edge effect does not occur in this growth step, and the i-InP high resistance current confinement layer 50 is formed flat.

【0065】この後に、TEIとホスフィンの電子線源
ノズル9b,9fのシャッタを閉じ、マスクとして用い
たInGaAs酸化膜49をアルシン雰囲気中で600℃に加
熱して除去する。続いて、TEI、DMZ及びホスフィ
ンの電子線源ノズル9b,9c,9fシャッタを開いて
p-InGaAsキャップ層48とi-InP 高抵抗電流狭窄層50
の上に図7(d) に示すような p+ -InP層51を3000Åの
厚さに形成する。
After that, the shutters of the electron beam source nozzles 9b and 9f for TEI and phosphine are closed, and the InGaAs oxide film 49 used as the mask is heated to 600 ° C. in an arsine atmosphere to be removed. Subsequently, the electron beam source nozzles 9b, 9c, 9f of TEI, DMZ and phosphine are opened to open them.
p-InGaAs cap layer 48 and i-InP high resistance current confinement layer 50
A p + -InP layer 51 as shown in FIG. 7 (d) is formed on top of this with a thickness of 3000 Å.

【0066】次に、n-InP 基板41をGSMBE装置5
から真空室4a、試料交換室3、ロードロック室2を通
して外部に取り出す。この後に、n-InP 基板41の下面
にn電極52を形成し、 p+ -InP層51の上にはp電極
53を形成し、これによりDH型半導体レーザが完成す
る。こうして作製した半導体レーザでは、n-InP クラッ
ド層45、InGaAs活性層46及びp-クラッド層47が平
坦に形成されるので、InGaAs活性層46が湾曲して光閉
じ込めが悪くなるとことはない。しかも、選択成長され
たInGaAs活性層46とInP クラッド層45,47の側面
に生じる界面準位が殆ど無視できる程度なのでリーク電
流が増加することはなく、これにより閾値電流が小さく
て発光効率が大きな特性が得られる。
Next, the n-InP substrate 41 is attached to the GSMBE device 5
Through the vacuum chamber 4a, the sample exchange chamber 3, and the load lock chamber 2 to the outside. After that, the n electrode 52 is formed on the lower surface of the n-InP substrate 41, and the p electrode 53 is formed on the p + -InP layer 51, whereby the DH type semiconductor laser is completed. In the semiconductor laser thus manufactured, the n-InP clad layer 45, the InGaAs active layer 46, and the p-clad layer 47 are formed flat, so that the InGaAs active layer 46 does not bend and the optical confinement does not deteriorate. Moreover, since the interface states generated on the side surfaces of the selectively grown InGaAs active layer 46 and the InP clad layers 45 and 47 are almost negligible, the leak current does not increase, and thus the threshold current is small and the luminous efficiency is large. The characteristics are obtained.

【0067】これに対して、既に用いられている工程
は、図8(a) に示すように、n-InP 基板61の上にn-In
P クラッド層62、InGaAs活性層63、p-InP クラッド
層64及びp-InGaAsキャップ層65を形成した後に、Si
O2マスク66を導波領域に沿って形成し、そのSiO2マス
ク66の両側のp-InGaAsキャップ層65からn-InP クラ
ッド層62までをエッチングにより除去する。その後
に、図8(b) に示すように、導波領域の両側に電流狭窄
層(又はpnp埋め込み層)67を形成し、さらに図8
(c) に示すように、 p+ - InP コンタクト層68を形成
している。
On the other hand, the steps that have been already used are, as shown in FIG. 8A, n-InP on the n-InP substrate 61.
After forming the P clad layer 62, the InGaAs active layer 63, the p-InP clad layer 64 and the p-InGaAs cap layer 65, the Si
An O 2 mask 66 is formed along the waveguide region, and the p-InGaAs cap layer 65 to the n-InP cladding layer 62 on both sides of the SiO 2 mask 66 are removed by etching. After that, as shown in FIG. 8 (b), a current confinement layer (or pnp buried layer) 67 is formed on both sides of the waveguide region.
As shown in (c), ap + -InP contact layer 68 is formed.

【0068】このような従来の製造工程によれば、半導
体層のパターニングの際のエッチングによって活性層6
4の側面及びクラッド層63,65の側面には光発光中
心が形成され、発光効率が低下したりリーク電流が増加
する。これにより、閾値電流が大きくなって特性が劣化
するという問題があった。そのリーク電流は、図8(c)
の破線で示すように、p-InP クラッド層65からその両
側の埋め込み層(又は電流狭窄層)67に流れる。
According to such a conventional manufacturing process, the active layer 6 is formed by etching during patterning of the semiconductor layer.
A light emission center is formed on the side surface of No. 4 and the side surfaces of the clad layers 63 and 65, which reduces the light emission efficiency and increases the leak current. As a result, there is a problem that the threshold current increases and the characteristics deteriorate. The leakage current is shown in Fig. 8 (c).
As indicated by the broken line, the current flows from the p-InP clad layer 65 to the buried layers (or current confinement layers) 67 on both sides thereof.

【0069】また、本実施例では、InP やInGaAsを選択
成長する場合に、水素ラジカルによるInGaAsやInP に対
するエッチングレートは極めて小さいので、それらの化
合物半導体層の厚さは精度良く制御される。また、GaAs
酸化膜やInGaAs酸化膜をマスクに使用してパターニング
された単結晶層の上に、ラジカル粒子を断続的に照射し
ながら、有機金属材料を供給することによって、絶縁膜
上には何も堆積せず、単結晶面上にのみ供給された有機
金属材料の強度に応じた成長速度で単結晶は平坦に成長
する。これらにより、デバイスの膜厚の制御が容易にな
り、デバイス特性は均一化する。
Further, in this embodiment, when InP or InGaAs is selectively grown, the etching rate of InGaAs or InP due to hydrogen radicals is extremely small, so that the thickness of the compound semiconductor layers can be accurately controlled. Also, GaAs
Nothing is deposited on the insulating film by supplying the organometallic material while intermittently irradiating radical particles onto the patterned single crystal layer using the oxide film or InGaAs oxide film as a mask. Instead, the single crystal grows flat at a growth rate according to the strength of the organometallic material supplied only on the single crystal plane. These facilitate control of the film thickness of the device and make the device characteristics uniform.

【0070】(その他の実施例)第1実施例では、ラジ
カル粒子を用いた化合物半導体の選択成長をパワーFE
の作製に利用したが、本発明の特徴はEB描画技術を用
いた微細パチーンの形成技術と組み合わせることによ
り、量子効果や電子波の性質を引き出すような量子化機
能素子の作製に最適である。
(Other Embodiments) In the first embodiment, the power FE is used for the selective growth of the compound semiconductor using radical particles.
However, the feature of the present invention is most suitable for the production of a quantization functional element which brings out the quantum effect and the properties of an electron wave by combining with the technique of forming a fine pattern using the EB drawing technique.

【0071】第一及び第二の実施例では、結晶成長技術
としてガスソースMBE法を用いたが、その他の例とし
ては、真空容器内で成長を行うMOVPE法でも可能で
ある。また、半導体成長室は、真空トンネルを通して他
の処理室への基板の搬送ができれば装置の構造を制限す
る必要はない。ただし、成長ソース材料としては有機金
属化合物である必要がある。
In the first and second embodiments, the gas source MBE method is used as the crystal growth technique, but as another example, the MOVPE method in which the growth is performed in a vacuum container is also possible. Further, the semiconductor growth chamber does not need to limit the structure of the device as long as the substrate can be transferred to another processing chamber through the vacuum tunnel. However, the growth source material must be an organometallic compound.

【0072】ラジカル粒子は、上記したECRプラズマ
だけでなく、RFプラズマ、あるいは熱電子の衝突など
により生成してもよく、平均自由行程が大きい真空中で
は、このように生成されたラジカル粒子をビーム状にし
て取り出し、成長基板に照射することが可能である。ま
た、GaAs、InGaAs、AlGaAs等の化合物半導体を選択成長
している最中にラジカル粒子を同時に照射してもよい
し、化合物半導体の成長とラジカル粒子の照射を交互に
行ってもよい。
The radical particles may be generated not only by the ECR plasma described above but also by RF plasma, collision of thermoelectrons, or the like. In a vacuum with a large mean free path, the radical particles thus generated are beamed. The growth substrate can be taken out and irradiated on the growth substrate. Further, the radical particles may be simultaneously irradiated during the selective growth of the compound semiconductor such as GaAs, InGaAs, AlGaAs, or the growth of the compound semiconductor and the irradiation of the radical particles may be alternately performed.

【0073】なお、ラジカル粒子としては、水素ラジカ
ルの他に、アルゴンラジカル, 窒素ラジカル等がある
が、化合物半導体のエッチングガスとなる塩素、フッ素
は含めない。
As the radical particles, there are argon radicals, nitrogen radicals and the like in addition to hydrogen radicals, but chlorine and fluorine, which are etching gases for compound semiconductors, are not included.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、絶縁
性マスクに覆われていない第一の化合物半導体層の上に
化合物半導体を成長するためのソースガスを導入する前
又は導入と同時又は間欠的に、化合物半導体のエッチャ
ントとならないラジカル粒子を第一の化合物半導体層及
び絶縁性マスクに照射するようにしているので、これに
より、第一及び第二の化合物半導体層を殆どエッチング
することなく絶縁性マスク上のダングリングボンドを終
端でき、絶縁膜面上での分子線源材料の分解反応を抑制
できる。しかも、ガスソース分子線エピタキシャル成長
によれば選択成長された化合物半導体層を平坦に形成で
きる。
As described above, according to the present invention, before or simultaneously with the introduction of the source gas for growing the compound semiconductor on the first compound semiconductor layer not covered with the insulating mask. Alternatively, since the first compound semiconductor layer and the insulating mask are intermittently irradiated with radical particles that do not serve as an etchant of the compound semiconductor, it is possible to almost etch the first and second compound semiconductor layers. It is possible to terminate the dangling bond on the insulating mask without having to do so and suppress the decomposition reaction of the molecular beam source material on the surface of the insulating film. Moreover, by the gas source molecular beam epitaxial growth, the selectively grown compound semiconductor layer can be formed flat.

【0075】特に、Alの様な活性な構成元素を含むエピ
タキシャル膜の選択成長には効果が大きい。
In particular, the effect is great for the selective growth of an epitaxial film containing an active constituent element such as Al.

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

【図1】本発明の実施例に係る化合物半導体エピタキシ
ャル選択成長装置の概要を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing an outline of a compound semiconductor epitaxial selective growth apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係る化合物半導体エピタキシ
ャル成長装置の結晶成長室とその内部に取付けられたラ
ジカル粒子発生源を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a crystal growth chamber of a compound semiconductor epitaxial growth apparatus according to an embodiment of the present invention and a radical particle generation source mounted inside the crystal growth chamber.

【図3】本発明の第1実施例の電子デバイスの製造工程
を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing manufacturing steps of the electronic device of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施例に係る電子デバイスの製造
工程を示す断面図(その1)である。
FIG. 4 is a cross-sectional view (No. 1) showing the manufacturing process of the electronic device according to the first example of the invention.

【図5】本発明の第1実施例に係る電子デバイスの製造
工程を示す断面図(その2)である。
FIG. 5 is a cross-sectional view (2) showing the manufacturing process of the electronic device according to the first example of the invention.

【図6】本発明の第2実施例に係る半導体レーザの製造
工程を示す断面図(その1)である。
FIG. 6 is a sectional view (1) showing a process for manufacturing a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2実施例に係る半導体レーザの製造
工程を示す断面図(その2)である。
FIG. 7 is a cross-sectional view (No. 2) showing the manufacturing process of the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.

【図8】従来の半導体レーザの代表的な製造工程を示す
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a typical manufacturing process of a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 GaAs基板 22 i-GaAs層 23 i-AlGaAs層 24 n-GaAs層 25 GaAs酸化膜(絶縁性マスク) 26 n- - AlGaAs層 27 i-GaAs層 28 GaAs酸化膜(絶縁性マスク) 29 n+ - GaAs層 41 n-InP 基板 42 n-InP 層 43 GaAs層 44 GaAs酸化膜(絶縁性マスク) 45 n-InP クラッド層 46 InGaAs活性層 47 p-InP クラッド層 48 p-InGaAsキャップ層 49 InGaAs酸化膜(絶縁性マスク) 50 InP 層21 GaAs substrate 22 i-GaAs layer 23 i-AlGaAs layer 24 n-GaAs layer 25 GaAs oxide films (insulating mask) 26 n - - AlGaAs layer 27 i-GaAs layer 28 GaAs oxide films (insulating mask) 29 n + -GaAs layer 41 n-InP substrate 42 n-InP layer 43 GaAs layer 44 GaAs oxide film (insulating mask) 45 n-InP clad layer 46 InGaAs active layer 47 p-InP clad layer 48 p-InGaAs cap layer 49 InGaAs oxide Membrane (insulating mask) 50 InP layer

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第一の化合物半導体層(24、42)の上に絶
縁性マスク(25、44)を形成する工程と、 前記絶縁性マスク(25、44)の表面と前記第一の化合物
半導体層(24、42)の表面に、前記第一の化合物半導体
層(24、42)のエッチャントとならないラジカル粒子を
照射する工程と、 前記ラジカル粒子が照射された前記第一の化合物半導体
層(24、42)の表面に化合物半導体のソースガスを供給
して、前記絶縁性マスク(25、44)に覆われない領域の
前記第一の化合物半導体層(24、42)の上にソースガス
を供給して選択的に第二の化合物半導体層(26、45)を
エピタキシャル成長する工程を有することを特徴とする
化合物半導体エピタキシャル成長方法。
1. A step of forming an insulating mask (25, 44) on a first compound semiconductor layer (24, 42), a surface of the insulating mask (25, 44) and the first compound. A step of irradiating the surface of the semiconductor layer (24, 42) with radical particles that are not an etchant of the first compound semiconductor layer (24, 42); and the first compound semiconductor layer irradiated with the radical particle ( 24, 42) is supplied with a source gas of a compound semiconductor, and the source gas is supplied onto the first compound semiconductor layer (24, 42) in a region not covered with the insulating mask (25, 44). A method for epitaxially growing a compound semiconductor, comprising the step of supplying and selectively epitaxially growing a second compound semiconductor layer (26, 45).
【請求項2】第一の化合物半導体層(24、42)の上に絶
縁性マスク(25、44)を形成する工程と、 前記第一の化合物半導体層(24、42)と前記絶縁性マス
ク(25、44)の表面に、化合物半導体のソースガスと前
記第一の化合物半導体層(24、42)のエッチャントとな
らないラジカル粒子とを同時に照射し、前記絶縁性マス
ク(25、44)に覆われない領域の前記第一の化合物半導
体層(24、42)の上にソースガスを供給して選択的に第
二の化合物半導体層(26、45)をエピタキシャル成長す
る工程を有することを特徴とする化合物半導体エピタキ
シャル成長方法。
2. A step of forming an insulating mask (25, 44) on the first compound semiconductor layer (24, 42), the first compound semiconductor layer (24, 42) and the insulating mask. The surface of the compound (25, 44) is simultaneously irradiated with the source gas of the compound semiconductor and the radical particles which are not the etchant of the first compound semiconductor layer (24, 42) and covered with the insulating mask (25, 44). A step of supplying a source gas onto the first compound semiconductor layer (24, 42) in an unexposed region to selectively epitaxially grow the second compound semiconductor layer (26, 45). Compound semiconductor epitaxial growth method.
【請求項3】第一の化合物半導体層(24、42)の上に絶
縁性マスク(25、44)を形成する工程と、 前記絶縁性マスク(25、44)の表面と前記第一の化合物
半導体層(24、42)の表面に、前記第一の化合物半導体
層(24、42)のエッチャントとして機能しないラジカル
粒子と有機金属化合物ソースを交互に照射して、前記絶
縁性マスク(25、44)に覆われない前記第一の化合物半
導体層(24、42)の上にソースガスを供給して選択的に
第二の化合物半導体層(25、44)をエピタキシャル成長
する工程を有することを特徴とする化合物半導体エピタ
キシャル成長方法。
3. A step of forming an insulating mask (25, 44) on a first compound semiconductor layer (24, 42), a surface of the insulating mask (25, 44) and the first compound. The surface of the semiconductor layer (24, 42) is alternately irradiated with radical particles that do not function as an etchant of the first compound semiconductor layer (24, 42) and an organometallic compound source, and the insulating mask (25, 44). ), The step of supplying a source gas onto the first compound semiconductor layer (24, 42) not covered with the second compound semiconductor layer (25, 44) to selectively epitaxially grow the second compound semiconductor layer (25, 44). Compound semiconductor epitaxial growth method.
【請求項4】化合物半導体を成長するためのソースガス
を基板に向けて照射する分子線源(9a〜9f)と、 化合物半導体層のエッチャントとして機能しないラジカ
ル粒子を放出するラジカル粒子発生源(11)とを有する
ことを特徴とする化合物半導体エピタキシャル成長装
置。
4. A molecular beam source (9a to 9f) for irradiating a substrate with a source gas for growing a compound semiconductor, and a radical particle generation source (11) for emitting radical particles that do not function as an etchant for a compound semiconductor layer. ) And a compound semiconductor epitaxial growth apparatus.
【請求項5】第一の化合物半導体層(24、42)の上に第
一の絶縁性マスク(25、44)を形成する工程と、 前記第一の化合物半導体層(24、42)の表面と前記第一
の絶縁性マスク(25、44)の表面に、前記第一の化合物
半導体層(24、42)のエッチャントとならないラジカル
粒子を照射する工程と、 前記第一の絶縁性マスク(25、44)に覆われない前記第
一の化合物半導体層(24、42)の上にガスソースを供給
して選択的に第二の化合物半導体層(26,27、45,48)
をエピタキシャル成長する工程と、 前記第一の絶縁性マスク(25、44)を除去する工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a first insulating mask (25, 44) on the first compound semiconductor layer (24, 42), and a surface of the first compound semiconductor layer (24, 42). And irradiating the surface of the first insulating mask (25, 44) with radical particles that are not an etchant of the first compound semiconductor layer (24, 42), and the first insulating mask (25 , 44) and the second compound semiconductor layer (26, 27, 45, 48) is selectively supplied by supplying a gas source onto the first compound semiconductor layer (24, 42).
And a step of removing the first insulating mask (25, 44), a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項6】前記第二の化合物半導体層(26,27、45,
48)は、ソースガスとラジカル粒子を照射することによ
り成長されることを特徴とする請求項5記載の半導体装
置の製造方法。
6. The second compound semiconductor layer (26, 27, 45,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the step (48) is grown by irradiating a source gas and radical particles.
【請求項7】前記第一の絶縁性マスク(25、44)を除去
した後に、第二の化合物半導体層(26,27、45,48)の
上面を選択的に覆う第二の絶縁性マスク(28、49)を形
成する工程と、 前記第二の絶縁性マスク(28、49)の表面と前記第一の
化合物半導体層(24、42)の表面に、前記第一の化合物
半導体層(24、42)のエッチャントとして機能しないラ
ジカル粒子を照射する工程と、 前記第二の絶縁性マスク(28、49)に覆われない前記第
一の化合物半導体層(24、42)に第三の化合物半導体層
(29、50)をエピタキシャル成長する工程と、 前記第二の絶縁性マスク(28、49)を除去する工程とを
有することを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製
造方法。
7. A second insulating mask which selectively covers the upper surface of the second compound semiconductor layer (26, 27, 45, 48) after removing the first insulating mask (25, 44). (28, 49), the first compound semiconductor layer (24, 42) on the surface of the second insulating mask (28, 49) and the surface of the first compound semiconductor layer (24, 42). 24, 42) of irradiating radical particles that do not function as an etchant, and the third compound is applied to the first compound semiconductor layer (24, 42) not covered by the second insulating mask (28, 49). The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a step of epitaxially growing a semiconductor layer (29, 50) and a step of removing the second insulating mask (28, 49).
【請求項8】前記第第二の化合物半導体(26,27、45,
48)、前記第三の化合物半導体層(29、50)の少なくと
も一方は、化合物半導体のソースガスとともに化合物半
導体のエッチャントとして機能しないラジカル粒子を照
射しながら成長されることを特徴とする請求項5又は7
記載の半導体装置の製造方法。
8. The second compound semiconductor (26, 27, 45,
48), at least one of the third compound semiconductor layers (29, 50) is grown while irradiating radical particles that do not function as an etchant of the compound semiconductor with the source gas of the compound semiconductor. Or 7
A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
【請求項9】前記第第二の化合物半導体(26,27、45,
48)、前記第三の化合物半導体層(29、50)の少なくと
も一方は、化合物半導体のソースガスと化合物半導体の
エッチャントとして機能しないラジカル粒子とを交互に
供給することにより成長されることを特徴とする請求項
5又は7記載の半導体装置の製造方法。
9. The second compound semiconductor (26, 27, 45,
48), at least one of the third compound semiconductor layers (29, 50) is grown by alternately supplying a source gas of the compound semiconductor and radical particles that do not function as an etchant of the compound semiconductor. 8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein.
【請求項10】前記第一の絶縁性マスク(25、44)と前
記第二の絶縁性マスク(28、49)の少なくとも一方は、
酸素雰囲気中で光照射によって形成された酸化膜から構
成されていることを特徴とする請求項5又は7記載の半
導体装置の製造方法。
10. At least one of the first insulating mask (25, 44) and the second insulating mask (28, 49)
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor device is composed of an oxide film formed by light irradiation in an oxygen atmosphere.
【請求項11】前記第一の絶縁性マスク(25、44)と前
記第二の絶縁性マスク(28、49)の少なくとも一方は、
エッチング分子ガス雰囲気中で絶縁膜に電子線を描画す
ることによりパターニングされていることを特徴とする
請求項5又は7記載の半導体装置の製造方法。
11. At least one of the first insulating mask (25, 44) and the second insulating mask (28, 49) comprises:
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the insulating film is patterned by drawing an electron beam in an etching molecular gas atmosphere.
【請求項12】前記第一の絶縁性マスク(25、44)と前
記第二の絶縁性マスク(28、49)の少なくとも一方は、
酸素雰囲気中で前記第一の化合物半導体層(24、42)又
は前記第二の化合物半導体層(26,27、45,48)に電子
線を描画することにより形成されていることを特徴とす
る請求項5又は7記載の半導体装置の製造方法。
12. At least one of the first insulating mask (25, 44) and the second insulating mask (28, 49) comprises:
It is formed by drawing an electron beam on the first compound semiconductor layer (24, 42) or the second compound semiconductor layer (26, 27, 45, 48) in an oxygen atmosphere. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5 or 7.
【請求項13】前記第一の絶縁性マスク(25、44)と前
記第二の絶縁性マスク(28、49)の少なくとも一方は、
As雰囲気中で加熱することによって除去されることを特
徴とする請求項5又は7記載の半導体装置の製造方法。
13. At least one of the first insulating mask (25, 44) and the second insulating mask (28, 49) comprises:
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor device is removed by heating in an As atmosphere.
【請求項14】前記ラジカル粒子は、水素ラジカル、ア
ルゴンラジカルまたは窒素ラジカルであることを特徴と
する請求項1、2又は3記載の化合物半導体エピタキシ
ャル成長方法、請求項4記載の化合物半導体エピタキシ
ャル成長装置、あるいは請求項5又は7記載の半導体装
置の製造方法。
14. The compound semiconductor epitaxial growth method according to claim 1, 2 or 3, wherein the radical particles are hydrogen radicals, argon radicals or nitrogen radicals, or the compound semiconductor epitaxial growth apparatus according to claim 4. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5 or 7.
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