JPH10139588A - Vapor phase growing method of compound semiconductor, vapor phase growing device and production of compound semiconductor element - Google Patents

Vapor phase growing method of compound semiconductor, vapor phase growing device and production of compound semiconductor element

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JPH10139588A
JPH10139588A JP28772796A JP28772796A JPH10139588A JP H10139588 A JPH10139588 A JP H10139588A JP 28772796 A JP28772796 A JP 28772796A JP 28772796 A JP28772796 A JP 28772796A JP H10139588 A JPH10139588 A JP H10139588A
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JP
Japan
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active hydrogen
compound semiconductor
mocvd
growth
pressure
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JP28772796A
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Japanese (ja)
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Masanori Watanabe
昌規 渡辺
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Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable to an irradiating method of hydrogen to remove impurities on the surface of a semiconductor to an MOCVD method. SOLUTION: A hydrogenated gas of nonmetal element (hydrogenated element of V or VI group) which constitutes a compound semiconductor is supplied as an atmosphere gas. The gas is activated to produce atomic or ionic hydrogen to irradiate the surface of a wafer so as to purify the surface. In this process, the total pressure is preferably controlled to between >=3×10-<6> atm and <=1/300atm. After the treatment with active hydrogen in the hydrogenated nonmetal (V or VI group) atmosphere, a normal MOCVD growing carried out under >=1/100atom (7.6Torr).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、LED、半導体レ
ーザ、HEMT、HBT、MMICなどの半導体素子の
製造に用いられる化合物半導体の気相成長方法、気相成
長装置、及び化合物半導体素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for vapor-phase growth of a compound semiconductor, a vapor-phase growth apparatus, and a method for producing a compound semiconductor element used in the production of semiconductor devices such as LEDs, semiconductor lasers, HEMTs, HBTs and MMICs. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOCVD法(有機金属気相化学成長
法)は、良好な結晶の各種化合物半導体を量産性よく製
造できる技術として、今日幅広く用いられている。
2. Description of the Related Art MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) is widely used today as a technique for producing various compound semiconductors having good crystallinity with good mass productivity.

【0003】この技術を用いて例えばAlGaAs系半
導体レーザを作製する際、次のような工程を行うのが一
般的である。
When an AlGaAs-based semiconductor laser is manufactured using this technique, for example, the following steps are generally performed.

【0004】1.1回目成長:GaAs基板をMOCV
D反応室に入れ、高温にした後GaAsとAlGaAs
の積層構造を成長する。
[0004] 1. First growth: MOCV on GaAs substrate
GaAs and AlGaAs
Grow a laminated structure.

【0005】2.パターン形成:基板をMOCVD反応
室から取り出し、フォトリソグラフィーによりAlGa
As膜の一部をエッチングし、導波路となるストライプ
溝あるいはストライプリッジを形成する。
[0005] 2. Pattern formation: The substrate is taken out of the MOCVD reaction chamber, and AlGa is formed by photolithography.
A part of the As film is etched to form a stripe groove or a stripe ridge to be a waveguide.

【0006】3.2回目成長:基板をMOCVD反応室
に入れ、高温にした後、ストライプ溝あるいはストライ
プリッジ上に再度AlGaAs,GaAsを成長し、ス
トライプ構造を完成させる。
3. Second growth: The substrate is placed in a MOCVD reaction chamber, heated to a high temperature, and AlGaAs and GaAs are grown again on the stripe groove or stripe ridge to complete the stripe structure.

【0007】また、必要に応じて3回目成長を行う。Further, a third growth is performed if necessary.

【0008】このような成長を行う際、下地の表面状態
が特に重要である。1回目成長においてはGaAs基板
表面上に成長を行うが、GaAs表面上に吸着した不純
物元素は高温雰囲気で脱離するため、実用上十分良好な
膜を成長することができる。一方2回目以降の成長(1
回目でない成長を再成長と呼ぶ)では、ストライプ構造
が形成されたために、一般にAlGaAsとGaAsが
混在する表面上に半導体結晶を成長する必要がある。こ
の場合、特にAlGaAsは酸素などの不純物元素との
結合力が強いため、単に高温にするだけでは完全には除
去できず、そのため再成長層の結晶品質が十分でない。
この結果、不良の発生が生じることがあり、また素子の
寿命が十分でなかった。また、再成長界面の状態が悪い
ことによる影響を回避する素子構造を採用する必要があ
るため、工程の複雑化や性能の低下の要因となってい
た。
In performing such growth, the surface condition of the underlayer is particularly important. In the first growth, growth is performed on the GaAs substrate surface, but the impurity element adsorbed on the GaAs surface is desorbed in a high-temperature atmosphere, so that a practically satisfactory film can be grown. On the other hand, after the second growth (1
In the non-repeated growth, referred to as regrowth), it is generally necessary to grow a semiconductor crystal on a mixed surface of AlGaAs and GaAs because a stripe structure is formed. In this case, AlGaAs, in particular, has a strong bonding force with an impurity element such as oxygen, and cannot be completely removed simply by increasing the temperature, and therefore, the crystal quality of the regrown layer is not sufficient.
As a result, defects may occur, and the life of the element is not sufficient. In addition, it is necessary to adopt an element structure that avoids the influence of the bad state of the regrowth interface, which has caused the process to be complicated and the performance to be reduced.

【0009】このような表面の不純物を取り除く方法と
して活性水素を照射する方法が、例えば特開平1−30
1584公報に開示されている。この方法は、As雰囲
気下で圧力が10-3Torr以下の高真空で活性水素を
供給し、表面上の不純物を除去している。
As a method of removing such surface impurities, a method of irradiating active hydrogen is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-30.
No. 1584. In this method, active hydrogen is supplied under a high vacuum at a pressure of 10 −3 Torr or less in an As atmosphere to remove impurities on the surface.

【0010】[0010]

【解決しようとする課題】しかし、この方法は高真空に
する必要があることから、MBE(分子線エピタキシ)
法に対して適用はできても、MOCVD法に対して適用
できなかった。活性水素処理を高真空で行う理由は2つ
ある。1つは活性水素どうしが衝突してエネルギーを失
うため、衝突頻度が小さくなるよう圧力を低くする必要
があった。もう一つの理由は、活性水素処理中も、MB
E法ではAs雰囲気(As4あるいはAs2)で活性水素
を照射しているが、雰囲気のAsが活性水素と反応して
Asの水素化物となり、活性水素を消費してしまうた
め、雰囲気ガスの圧力を極力下げる必要があった。
However, since this method requires a high vacuum, MBE (molecular beam epitaxy) is required.
Although it could be applied to the method, it could not be applied to the MOCVD method. There are two reasons for performing the active hydrogen treatment in a high vacuum. One is that active hydrogen collides with each other and loses energy, so it was necessary to lower the pressure so that the collision frequency was reduced. Another reason is that during active hydrogen treatment, MB
In the E method, active hydrogen is irradiated in an As atmosphere (As 4 or As 2 ), but As in the atmosphere reacts with active hydrogen to become a hydride of As and consumes active hydrogen. It was necessary to reduce the pressure as much as possible.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
め、本発明では、雰囲気ガスとして化合物半導体を構成
する非金属元素の水素化物ガス(V族あるいはVI族水
素化物)を供給し、活性化して原子状あるいはイオン状
になった水素をウエハ表面に照射して、表面の清浄化を
行う。このときの全圧力は3×10-6気圧以上1/30
0気圧以下が望ましい。このとき、金属元素の原料ガス
(III族あるいはII族原料)は導入しない。
In order to solve the above problems, according to the present invention, a hydride gas of a nonmetallic element (a group V or group VI hydride) constituting a compound semiconductor is supplied as an atmosphere gas to activate the compound semiconductor. The surface of the wafer is cleaned by irradiating the wafer surface with atomized or ionized hydrogen. At this time, the total pressure is 3 × 10 −6 atmosphere or more and 1/30.
0 atm or less is desirable. At this time, no metal element source gas (Group III or Group II source) is introduced.

【0012】この非金属(V族あるいはVI族)水素化
物雰囲気下での活性水素処理の後に、1/100気圧
(7.6Torr)以上の圧力にして通常のMOCVD
成長を行う。
After the active hydrogen treatment in the non-metallic (group V or group VI) hydride atmosphere, normal MOCVD is performed at a pressure of 1/100 atm (7.6 Torr) or more.
Do the growth.

【0013】ここで、構成非金属元素の水素化物とは、
非金属元素に直接水素がボンドしているものを指し、非
金属元素にボンドしたCなどに水素がボンドしているも
のは本特許の水素化物には含めない。
Here, the hydride of the constituent nonmetallic element is
It refers to a material in which hydrogen is directly bonded to a nonmetallic element, and does not include a material in which hydrogen is bonded to C or the like bonded to a nonmetallic element in the hydride of this patent.

【0014】化合物を構成する非金属元素を含む水素化
物ガスは、アルシン、ターシャリブチルアルシン、ホス
フィン、ターシャリブチルホスフィン、アンモニア、水
素化セレン、又は硫化水素である。
The hydride gas containing the nonmetallic element constituting the compound is arsine, tertiary butyl arsine, phosphine, tertiary butyl phosphine, ammonia, selenium hydride, or hydrogen sulfide.

【0015】活性水素処理は、ウエハを300℃以上8
00℃以下で、好ましくは500℃以上に上げて行うの
が望ましい。
In the active hydrogen treatment, the wafer is heated to 300 ° C.
It is desirable to carry out the reaction at a temperature of not higher than 00 ° C, preferably not lower than 500 ° C.

【0016】なお、成長装置としては、活性水素発生源
がMOCVD成長に必要な圧力で破壊されるのを防ぐた
め、あるいは活性水素発生源の存在によりMOCVD反
応室の原料ガス気流が乱されるのを防ぐため、活性水素
処理はMOCVD反応室とは別の真空室で行い、ウエハ
を高真空中もしくは水素雰囲気中で搬送してMOCVD
反応室に導入し、MOCVD成長を行うとよい。
In the growth apparatus, the source gas flow in the MOCVD reaction chamber is disturbed in order to prevent the active hydrogen generation source from being destroyed by the pressure required for MOCVD growth, or to prevent the source gas flow in the MOCVD reaction chamber due to the presence of the active hydrogen generation source. In order to prevent this, the active hydrogen treatment is performed in a vacuum chamber separate from the MOCVD reaction chamber, and the wafer is transported in a high vacuum or in a hydrogen atmosphere to perform MOCVD.
It is advisable to introduce into the reaction chamber and perform MOCVD growth.

【0017】あるいは、活性水素処理後の搬送時にウエ
ハ表面に不純物が再度付着するのを防ぐため、また工程
・成長装置を簡略にするため、活性水素発生器をMOC
VD反応室に付随させ、活性水素処理を行ったのち、M
OCVD成長を1/100気圧以上で行う装置でもよ
い。
Alternatively, in order to prevent impurities from re-adhering to the wafer surface during the transfer after the active hydrogen treatment, and to simplify the process and growth apparatus, the active hydrogen generator is provided with an MOC.
After attaching it to the VD reaction chamber and performing active hydrogen treatment, M
An apparatus for performing OCVD growth at 1/100 atm or higher may be used.

【0018】また、半導体素子は再成長に先立ち、雰囲
気ガスとして化合物半導体を構成する非金属元素の水素
化物ガス(V族あるいはVI族水素化物)を供給し、活
性化して原子状あるいはイオン状になった水素をウエハ
表面に照射して、先の成長表面の清浄化し、この後MO
CVD成長法による再成長を行う。この製造方法によ
り、再成長層の結晶品質が十分となり、不良の発生が生
じることがなく、素子寿命の長い素子が提供できる。
Prior to regrowth, the semiconductor element is supplied with a hydride gas (a group V or group VI hydride) of a non-metal element constituting the compound semiconductor as an atmosphere gas, and is activated to become an atomic or ionic gas. Irradiated hydrogen on the wafer surface to clean the growth surface,
Regrowth is performed by the CVD growth method. According to this manufacturing method, the crystal quality of the regrown layer is sufficient, and a device having a long lifetime can be provided without occurrence of defects.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】活性水素(水素原子または水素イ
オン)はその強い反応性によって、Alと結合した酸素
など、結晶中に取り込まれると非発光中心を形成する不
純物を効果的に除去する。活性水素はその強い反応性に
より、例えば加熱したAs原料から発生するAs分子線
(As2 あるいはAs4 )と容易に反応し、消費され
る。このためAs分子線照射下での活性水素処理は極め
て効率が悪い。一方活性水素処理を有効に行うためには
基板をある程度高温にすることが必要だが、このときA
s原料を補給しないと、化合物半導体膜表面からAsが
脱離し本来の組成が崩れる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Active hydrogen (hydrogen atom or hydrogen ion) effectively removes impurities such as oxygen bonded to Al which form a non-luminescent center when incorporated into a crystal due to its strong reactivity. Due to its strong reactivity, active hydrogen easily reacts with, for example, an As molecular beam (As 2 or As 4 ) generated from a heated As material and is consumed. For this reason, the active hydrogen treatment under As molecular beam irradiation is extremely inefficient. On the other hand, in order to perform the active hydrogen treatment effectively, it is necessary to raise the temperature of the substrate to a certain degree.
If the s material is not supplied, As is desorbed from the surface of the compound semiconductor film, and the original composition is destroyed.

【0020】本発明では、AsH3 (アルシン)など、
化合物半導体構成元素を構成する非金属元素を含む水素
化物雰囲気下で活性水素処理を行う。水素化物ガスはも
ともと水素と結合しているため、活性水素と結合しにく
く、非水素化物の場合に比べて水素化物ガスの圧力が高
くても活性水素処理を有効に行うことができる。水素化
物ガスの圧力が高いと基板表面からの構成元素の脱離が
より効果的に抑えられる。
In the present invention, AsH 3 (arsine) or the like
Active hydrogen treatment is performed in a hydride atmosphere containing a non-metal element constituting a compound semiconductor constituent element. Since the hydride gas is originally bonded to hydrogen, it is hardly bonded to active hydrogen, and the active hydrogen treatment can be effectively performed even if the pressure of the hydride gas is higher than that of non-hydride. When the pressure of the hydride gas is high, the desorption of the constituent elements from the substrate surface can be suppressed more effectively.

【0021】この際、もう一方の構成元素である金属原
料ガスは導入しない。これは、非金属原料雰囲気で金属
原料まで供給すると、結晶成長が起こってしまい、界面
の不純物が除去されずに成長層の中に埋もれてしまうた
めである。また、例えば原料ガスとして有機金属ガスを
導入した場合、有機金属が金属に解離する際に多量の水
素を必要とするため、表面の不純物を除去するために必
要な活性水素が消費されてしまうためである。
At this time, a metal source gas as the other constituent element is not introduced. This is because if a metal source is supplied in a non-metal source atmosphere, crystal growth occurs, and the interface impurities are not removed and are buried in the growth layer. In addition, for example, when an organic metal gas is introduced as a source gas, a large amount of hydrogen is required when the organic metal is dissociated into the metal, so active hydrogen required for removing impurities on the surface is consumed. It is.

【0022】このように従来より真空度の低い雰囲気で
活性水素処理を行った後、圧力を通常のMOCVDを行
う領域(1/100気圧以上)に上昇させることによ
り、MOCVD法の成長前処理としての活性水素処理を
可能にした。
As described above, after the active hydrogen treatment is performed in an atmosphere having a lower degree of vacuum than the conventional one, the pressure is increased to a region where the normal MOCVD is performed (at least 1/100 atm). Enabled active hydrogen treatment.

【0023】本発明では、活性水素処理時とMOCVD
成長時の圧力が異なることから、2つの方法を提示して
いる。1つは活性水素処理室とMOCVD成長室を分離
する方法である。これにより、容易に圧力の異なる2つ
の工程を組み合わすことができる。もう1つは、MOC
VD反応室に付随して活性水素発生器を設ける方法であ
る。この場合、活性水素処理を低圧で行ったのち徐々に
圧力を上げてMOCVD成長を行うことにより両工程を
同一反応室で行うことができる。
In the present invention, during active hydrogen treatment and MOCVD
Since the pressure during growth is different, two methods are presented. One method is to separate the active hydrogen processing chamber from the MOCVD growth chamber. This makes it possible to easily combine two processes having different pressures. The other is MOC
In this method, an active hydrogen generator is provided in association with the VD reaction chamber. In this case, by performing the active hydrogen treatment at a low pressure and then gradually increasing the pressure to perform MOCVD growth, both processes can be performed in the same reaction chamber.

【0024】以下図面に従って本発明の具体例をさらに
詳細に説明する。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

【0025】実施例1 本実施例は、図1で示されるような、MOCVD法で作
製したAlGaAs系レーザへの適用例であり、図2は
成長装置の一例を示している。図2は、活性水素処理室
16とMOCVD成長室18を分離した成長装置であ
り、まず、ウエハ10は、前室12、搬送室14を通っ
てMOCVD反応室18に運ばれ、1回目の成長が行わ
れる。
Embodiment 1 This embodiment is an example of application to an AlGaAs laser produced by the MOCVD method as shown in FIG. 1, and FIG. 2 shows an example of a growth apparatus. FIG. 2 shows a growth apparatus in which the active hydrogen processing chamber 16 and the MOCVD growth chamber 18 are separated. First, the wafer 10 is transferred to the MOCVD reaction chamber 18 through the front chamber 12 and the transfer chamber 14, and the first growth is performed. Is performed.

【0026】すなわち、図1(a)に示すように、n型
GaAs基板51上に、n型GaAsバッファ層52、
n型AlGaAsクラッド層53、アンドープAlGa
As活性層54、p型AlGaAs第1クラッド層5
5、p型GaAsエッチングストップ層56、n型Al
GaAs電流ブロック層57、n型GaAs電流ブロッ
ク層58を形成する。III族原料はTMG(トリメチ
ルガリウム)、TMA(トリメチルアルミニウム)、V
族原料はAsH3 (アルシン)、n型ドーパント原料は
SiH4 、p型ドーパント原料はDEZ(ジエチルジン
ク)を用いた。温度は750℃、圧力は76Torr
(1/10気圧)である。
That is, as shown in FIG. 1A, an n-type GaAs buffer layer 52 is formed on an n-type GaAs substrate 51.
n-type AlGaAs cladding layer 53, undoped AlGa
As active layer 54, p-type AlGaAs first cladding layer 5
5, p-type GaAs etching stop layer 56, n-type Al
A GaAs current block layer 57 and an n-type GaAs current block layer 58 are formed. Group III raw materials are TMG (trimethylgallium), TMA (trimethylaluminum), V
The group material used was AsH 3 (arsine), the n-type dopant material was SiH 4 , and the p-type dopant material was DEZ (diethyl zinc). Temperature is 750 ° C, pressure is 76 Torr
(1/10 atm).

【0027】MOCVD反応室18から取り出したウエ
ハ10に対し、図1(b)に示すように、n型GaAs
電流ブロック層58、n型AlGaAs電流ブロック層
57をp型GaAsエッチングストップ層56に達する
までエッチングし、ストライプ溝65を形成する。
As shown in FIG. 1 (b), the n-type GaAs
The current block layer 58 and the n-type AlGaAs current block layer 57 are etched until they reach the p-type GaAs etching stop layer 56 to form a stripe groove 65.

【0028】次に、ウエハ10を前室12、搬送室14
を通って活性水素処理室16へ導入する。ここで、基板
温度を上げる前に、高温にしたAlGaAs表面からA
sが脱離するのを防ぐために、ニードルバルブ23を開
にしてAsH3 を真空度1×10-2Torrになるまで
導入した。基板温度を550℃にし、活性水素を導入し
て真空度を1×10-1Torrにし、10分間保持す
る。水素ガスは活性水素発生器17によって活性化され
反応室16内へ導入される。活性水素はECR(電子サ
イクロトロン共鳴)法で生成する。これにより、通常除
去が困難であったn型AlGaAs電流ブロック層57
の表面に付着した酸素、炭素、その他の不純物が効果的
に除去される。
Next, the wafer 10 is transferred to the front chamber 12 and the transfer chamber 14.
And into the active hydrogen treatment chamber 16. Here, before raising the substrate temperature, A
In order to prevent s from desorbing, the needle valve 23 was opened and AsH 3 was introduced until the degree of vacuum reached 1 × 10 -2 Torr. The substrate temperature is set to 550 ° C., active hydrogen is introduced, the degree of vacuum is set to 1 × 10 −1 Torr, and the temperature is maintained for 10 minutes. The hydrogen gas is activated by the active hydrogen generator 17 and introduced into the reaction chamber 16. Active hydrogen is generated by ECR (Electron Cyclotron Resonance). As a result, the n-type AlGaAs current blocking layer 57, which was normally difficult to remove,
Oxygen, carbon and other impurities attached to the surface of the metal are effectively removed.

【0029】その後、ウエハ10を搬送室14を通って
MOCVD反応室18に導入し、圧力76Torr(1
/10気圧)、基板温度750℃で、図1(c)のよう
な、p型AlGaAs第2クラッド層59、p型GaA
sコンタクト層60の成長を行う。さらに電極形成、チ
ップ分割、ステムへの装着を行い半導体レーザ素子とな
る。
Thereafter, the wafer 10 is introduced into the MOCVD reaction chamber 18 through the transfer chamber 14, and the pressure is set to 76 Torr (1
/ 10 atm), a substrate temperature of 750 ° C., and a p-type AlGaAs second cladding layer 59 as shown in FIG.
The s-contact layer 60 is grown. Further, electrode formation, chip division, and mounting on a stem are performed to obtain a semiconductor laser device.

【0030】なお、活性水素の発生器17としては、E
CR法を用いる他、熱フィラメントなどで励起した水素
プラズマを用いてもよい。
The active hydrogen generator 17 includes E
In addition to using the CR method, hydrogen plasma excited by a hot filament or the like may be used.

【0031】活性水素処理中に、基板温度の上昇に伴い
非金属構成原子(この場合As)が脱離することによる
表面の荒れを防止するため、As水素化物であるAsH
3 ガスを導入した。AlGaAs成長の場合にはAsH
3ガスの他、TBAs(ターシャリブチルアルシン)も
適している。導入圧力はAs水素化物の圧力の方が活性
水素の圧力よりも低くてもよく、逆に高くてもよい。A
s水素化物は水素との混合ガスとして供給してもよい。
During the active hydrogen treatment, the hydride AsH, which is a hydride of AsH, is used to prevent surface roughness due to desorption of nonmetallic constituent atoms (As in this case) as the substrate temperature rises.
Three gases were introduced. AsH in the case of AlGaAs growth
In addition to the three gases, TBAs (tertiary butyl arsine) is also suitable. The introduction pressure of the As hydride may be lower than the pressure of the active hydrogen, or may be higher. A
The s-hydride may be supplied as a mixed gas with hydrogen.

【0032】また、搬送室14中の搬送は高真空中(1
×10-8Torr)で行ったが、低圧の水素雰囲気(例
えば10Torr)で行ってもよく、その場合は水素の
流れによって搬送室中の残留ガスが除去される。
The transfer in the transfer chamber 14 is performed in a high vacuum (1
(10 × 10 −8 Torr), but may be performed in a low-pressure hydrogen atmosphere (for example, 10 Torr), in which case the residual gas in the transfer chamber is removed by the flow of hydrogen.

【0033】実施例1の効果を確認するため、SIMS
で酸素の分析を行った。ストライプ部65(図1(b)
参照)のウエハ面積に占める割合が小さいため、事実上
n型GaAs電流ブロック層58とp型AlGaAs第
2クラッド層59の間の再成長界面の測定となる。図3
に、本実施例と、比較のため活性水素処理を行わないほ
かは本実施例と同じ素子のSIMS測定結果を示す。こ
のように再成長界面の酸素濃度が減少していることが分
かった。
In order to confirm the effect of the first embodiment, SIMS
Was analyzed for oxygen. Stripe section 65 (FIG. 1B)
Since the ratio of the p-type AlGaAs second cladding layer 59 to the n-type GaAs current blocking layer 58 is small, the regrowth interface is measured. FIG.
FIG. 11 shows SIMS measurement results of this example and the same element as this example except that active hydrogen treatment was not performed for comparison. Thus, it was found that the oxygen concentration at the regrowth interface was reduced.

【0034】活性水素処理時の圧力によって酸素除去効
果がどのように変わるかを調べた結果を図4に示す。先
程のSIMSにおいて、界面の酸素量の活性水素有無の
比の圧力依存性をプロットした。図を見て分かるよう
に、圧力が1/300気圧以下で活性水素処理の効果が
2倍以上となり、1/1000気圧以下で明確に活性水
素処理の効果が示されている。一方圧力が3×10-6
圧以下では効果が減少し2倍以下になるので、前記活性
水素を照射する際の圧力は、3×10-6気圧以上1/3
00気圧以下が適当である。
FIG. 4 shows the result of examining how the oxygen removing effect changes depending on the pressure during the active hydrogen treatment. In the previous SIMS, the pressure dependency of the ratio of the amount of oxygen at the interface to the presence or absence of active hydrogen was plotted. As can be seen from the figure, the effect of the active hydrogen treatment is more than doubled when the pressure is 1/300 atm or less, and the effect of the active hydrogen treatment is clearly shown at 1/1000 atm or less. On the other hand, the pressure effect is doubled or less decreased in the following 3 × 10 -6 atm, pressure at the time of irradiating the active hydrogen, 3 × 10 -6 atmospheres or higher 1/3
A pressure of 00 atm or less is appropriate.

【0035】実施例2 実施例1においては、活性水素処理の圧力とMOCVD
成長の圧力が大幅に異なることから、活性水素処理室1
6とMOCVD反応室18は別に設けて、ウエハを真空
中搬送していた。実施例2は、図5に示すように、MO
CVD反応室18に活性水素発生器17を付随させて両
方の工程を行うようにしたもので、これにより、搬送中
に再度不純物が付着する可能性を取り除き、また装置の
機構および工程を簡略化している。
Example 2 In Example 1, the pressure of the active hydrogen treatment and the MOCVD
Since the growth pressure is significantly different, the active hydrogen treatment chamber 1
The MOCVD reaction chamber 6 and the MOCVD reaction chamber 18 were separately provided, and the wafer was transferred in a vacuum. In the second embodiment, as shown in FIG.
An active hydrogen generator 17 is attached to the CVD reaction chamber 18 so as to perform both steps. This eliminates the possibility of impurities adhering again during transportation and simplifies the mechanism and steps of the apparatus. ing.

【0036】ウエハに1回目成長、フォトリソグラティ
ーを行う所まで、すなわち図1(a)、(b)部分につ
いては実施例1と同じである。次に、ウエハ10を前室
12、搬送室14を通ってMOCVD反応室18に導入
する。この反応室18には、原料ガス導入口20に隣接
して活性水素導入口21が設けられている。ウエハ導入
時は原料ガス導入口20の手前にあるバルブ19が閉に
なっており、反応室の真空度は十分高くなっている。活
性水素導入に先立ち、原料ガス供給バルブ19を開にし
て、AsH3 を原料ガス導入口20から圧力が3×10
-2Torrになるまで導入する。水素ガス導入ニードル
バルブ15を開にすることにより、水素ガスはフィラメ
ントが熱されている活性水素発生器17によって活性化
され、導入口21より反応室内へ導入される。活性水素
処理を行う際のウエハの温度は600℃、圧力は1×1
-1Torr、時間は20分である。この時、基板面内
で均一な活性水素処理を行うため基板を回転させる。回
転速度は10rpmである。
Up to the point where the first growth and photolithography are performed on the wafer, that is, the portions shown in FIGS. 1A and 1B are the same as those in the first embodiment. Next, the wafer 10 is introduced into the MOCVD reaction chamber 18 through the front chamber 12 and the transfer chamber 14. An active hydrogen inlet 21 is provided in the reaction chamber 18 adjacent to the source gas inlet 20. At the time of wafer introduction, the valve 19 in front of the source gas introduction port 20 is closed, and the degree of vacuum in the reaction chamber is sufficiently high. Prior to the introduction of active hydrogen, the source gas supply valve 19 is opened, and AsH 3 is supplied from the source gas inlet 20 at a pressure of 3 × 10
-2 Introduce until Torr. By opening the hydrogen gas introduction needle valve 15, the hydrogen gas is activated by the active hydrogen generator 17 in which the filament is heated, and is introduced into the reaction chamber through the introduction port 21. The temperature of the wafer when performing the active hydrogen treatment is 600 ° C., and the pressure is 1 × 1.
0 -1 Torr, time is 20 minutes. At this time, the substrate is rotated in order to perform a uniform active hydrogen treatment within the substrate surface. The rotation speed is 10 rpm.

【0037】活性水素処理終了後、フィラメントの温度
を下げる。水素ニードルバルブ15をさらに大きく開け
て大量の水素を流し、原料ガスが活性水素発生器17に
入らないようにする。これにより反応室18の圧力も徐
々に上昇する。
After the completion of the active hydrogen treatment, the temperature of the filament is lowered. The hydrogen needle valve 15 is further opened to flow a large amount of hydrogen so that the source gas does not enter the active hydrogen generator 17. Thereby, the pressure in the reaction chamber 18 also gradually increases.

【0038】この後、マスフローコントローラー22の
設定を徐々に上げて行くことによりAsH3 と水素の混
合ガスを原料ガス導入口20から供給し、反応室圧力を
徐々に76Torrまで上げる。それと共に、基板温度
を徐々に750℃まで上昇させる。ここでは圧力上昇速
度を毎秒0.1Torrとした。基板温度750℃で5
分保持した後、ウエハ上に、図1(c)で示されたp型
AlGaAs第2クラッド層59、p型GaAsコンタ
クト層60を成長する。
Thereafter, the mixed gas of AsH 3 and hydrogen is supplied from the raw material gas inlet 20 by gradually increasing the setting of the mass flow controller 22, and the pressure in the reaction chamber is gradually increased to 76 Torr. At the same time, the substrate temperature is gradually increased to 750 ° C. Here, the pressure increasing rate was 0.1 Torr per second. 5 at substrate temperature of 750 ° C
After that, the p-type AlGaAs second cladding layer 59 and the p-type GaAs contact layer 60 shown in FIG. 1C are grown on the wafer.

【0039】なお、水素用ニードルバルブ15は反応室
18からみて活性水素発生器17より遠い方に設けた
が、開口部の大きく取れるバルブを活性水素発生器17
と反応室の間に設置してもよい。また、活性水素処理中
にAs水素化物であるAsH3ガスを原料供給ラインか
ら導入したが、導入圧力はAs水素化物の圧力の方が活
性水素の圧力よりも低くてもよく、逆に高くてもよい。
As水素化物は水素との混合ガスとして供給してもよ
い。
Although the hydrogen needle valve 15 is provided farther from the active hydrogen generator 17 when viewed from the reaction chamber 18, the valve having a large opening can be provided with the active hydrogen generator 17.
And a reaction chamber. Also, while AsH 3 gas, which is As hydride, was introduced from the raw material supply line during the active hydrogen treatment, the introduction pressure of the As hydride may be lower than that of the active hydrogen, and conversely, it may be higher. Is also good.
As hydride may be supplied as a mixed gas with hydrogen.

【0040】図5ではMOCVD反応室18は縦型だ
か、横型であってもよい。いずれにせよ活性水素発生器
17は原料ガスの上流側に設置して、MOCVD成長時
の反応ガスの堆積による汚染の影響を受けないことが望
ましい。
In FIG. 5, the MOCVD reaction chamber 18 may be vertical or horizontal. In any case, it is desirable that the active hydrogen generator 17 be installed upstream of the source gas so as not to be affected by the contamination due to the deposition of the reaction gas during MOCVD growth.

【0041】活性水素を基板に均一に照射するようにす
るために、基板回転を行うだけでなく、活性水素導入口
21を複数設けるのが有効である。
In order to uniformly irradiate the substrate with active hydrogen, it is effective not only to rotate the substrate but also to provide a plurality of active hydrogen inlets 21.

【0042】水素用ニードルバルブ15の代わりに、マ
スフローコントローラーとバルブの組み合わせとしても
よい。
Instead of the hydrogen needle valve 15, a combination of a mass flow controller and a valve may be used.

【0043】本実施例においても、図3に示すSIMS
による酸素の分析、図4に示す活性水素処理時の圧力に
よる酸素除去効果は同様であった。
In this embodiment, the SIMS shown in FIG.
The analysis of oxygen by oxygen and the effect of removing oxygen by pressure during active hydrogen treatment shown in FIG. 4 were the same.

【0044】実施例3 実施例3は、MOCVD法で作製したAlGaInPレ
ーザにおいて本発明の表面処理法を適用したものであ
る。
Embodiment 3 In Embodiment 3, the surface treatment method of the present invention is applied to an AlGaInP laser manufactured by the MOCVD method.

【0045】図6(a)に示すように、n型GaAs基
板71上に、n型GaAsバッファ層72、n型AlG
aInPクラッド層73、アンドープGaInP活性層
74、p型AlGaInP第1クラッド層75、p型G
aInPエッチングストップ層76、p型AlGaIn
P第2クラッド層77、p型GaInP中間バンドギャ
ップ層78、p型GaAsコンタクト層79を形成す
る。III族原料としては、TMG,TMA,TMI
(トリメチルインジウム)、V族原料としては、PH3
(ホスフィン),AsH3 、n型ドーパントとしてはS
iH4 、p型ドーパントとしてはDEZを用いた。温度
は720℃、圧力は30Torrである。
As shown in FIG. 6A, an n-type GaAs buffer layer 72 and an n-type AlG
aInP cladding layer 73, undoped GaInP active layer 74, p-type AlGaInP first cladding layer 75, p-type G
aInP etching stop layer 76, p-type AlGaIn
A P-type second cladding layer 77, a p-type GaInP intermediate band gap layer 78, and a p-type GaAs contact layer 79 are formed. Group III raw materials include TMG, TMA, TMI
(Trimethylindium), as a group V raw material, PH 3
(Phosphine), AsH 3 , and S as an n-type dopant
DEZ was used as iH 4 and p-type dopant. The temperature is 720 ° C. and the pressure is 30 Torr.

【0046】次に、図6(b)に示すように、ウエハ表
面上にSiO2 膜80を形成し、これをフォトリソグラ
フィーでストライプ状にエッチングする。このSiO2
膜80をマスクにして、p型GaAsコンタクト層7
9、p型GaInP中間バンドギャップ層78、p型A
lGaInP第2クラッド層77をp型GaInPエッ
チングストップ層76に達するまでエッチングし、リッ
ジストライプ構造83を形成する。
Next, as shown in FIG. 6B, an SiO 2 film 80 is formed on the wafer surface, and this is etched in a stripe shape by photolithography. This SiO 2
Using the film 80 as a mask, the p-type GaAs contact layer 7
9, p-type GaInP intermediate band gap layer 78, p-type A
The 1GaInP second cladding layer 77 is etched until it reaches the p-type GaInP etching stop layer 76 to form a ridge stripe structure 83.

【0047】ここで、ウエハを、図1に示す成長装置の
活性水素処理室16に導入する。活性水素処理室16に
PH3を2×10-2Torr導入し、ウエハ10の温度
を550℃にした後、活性水素の照射を30分行う。活
性水素はECRプラズマ法により供給した。水素導入に
より、活性水素処理室16の圧力は1×10-1Torr
となる。
Here, the wafer is introduced into the active hydrogen processing chamber 16 of the growth apparatus shown in FIG. After introducing PH 3 into the active hydrogen processing chamber 16 at 2 × 10 −2 Torr and setting the temperature of the wafer 10 to 550 ° C., irradiation with active hydrogen is performed for 30 minutes. Active hydrogen was supplied by an ECR plasma method. Due to the introduction of hydrogen, the pressure of the active hydrogen processing chamber 16 becomes 1 × 10 −1 Torr.
Becomes

【0048】この後、ウエハ10を搬送室14(圧力1
×10-8Torr以下)に導入し、MOCVD反応室1
8に導入する。反応室18はH2 雰囲気、圧力30To
rr、温度720℃とした後、原料ガスを流して、図6
(c)のようにn型GaAs電流ブロック層81を成長
する。
Thereafter, the wafer 10 is transferred to the transfer chamber 14 (pressure 1).
× 10 -8 Torr or less) and MOCVD reaction chamber 1
Introduce to 8. The reaction chamber 18 is in a H 2 atmosphere and a pressure of 30 To.
rr and the temperature was set to 720 ° C.
An n-type GaAs current block layer 81 is grown as shown in FIG.

【0049】そして、ウエハ10をMOCVD装置18
から取り出し、SiO2 膜80上に堆積した不要なn型
GaAsおよびSiO2 膜を取り除く。この後、ウエハ
10を再びMOCVD反応室18に導入し、図6(d)
に示すように、p型GaAsキャップ層82をMOCV
D法で成長する。このときは活性水素での表面処理は省
略した。なお、キャップ層82がなくてもレーザとして
の動作は可能だが、ここではコンタクト面積を広げるこ
とによりコンタクト抵抗を低減するなどのためにこの層
を設けている。
Then, the wafer 10 is transferred to the MOCVD apparatus 18.
The unnecessary n-type GaAs and the SiO 2 film deposited on the SiO 2 film 80 are removed. After that, the wafer 10 is again introduced into the MOCVD reaction chamber 18 and the wafer 10 shown in FIG.
As shown in the figure, the p-type GaAs cap layer 82 is
Grow by D method. At this time, the surface treatment with active hydrogen was omitted. In addition, although operation as a laser is possible without the cap layer 82, this layer is provided here in order to reduce the contact resistance by expanding the contact area.

【0050】本実施例で行った活性水素の処理によっ
て、n型GaAs電流ブロック層81のリッジストライ
プ部83近傍での平坦性が飛躍的に向上した。
By the active hydrogen treatment performed in this embodiment, the flatness in the vicinity of the ridge stripe portion 83 of the n-type GaAs current block layer 81 is remarkably improved.

【0051】ここで、活性水素処理時にP水素化物ガス
としてPH3を供給したが、TBP(ターシャリブチル
ホスフィン)を供給してもよい。
Here, PH 3 was supplied as P hydride gas during the active hydrogen treatment, but TBP (tertiary butyl phosphine) may be supplied.

【0052】活性層74はGaInP層のほか、AlG
aInP層であってもよい。クラッド層73、75、7
7はAlGaInP層のほか、AlInP層であっても
よい。n型電流ブロック層はGaAs層でなく、GaI
nP層、AlGaInP層、あるいはそれらの積層構造
であってもよい。
The active layer 74 is composed of a GaInP layer and an AlG
It may be an aInP layer. Cladding layers 73, 75, 7
Reference numeral 7 may be an AlInP layer other than the AlGaInP layer. The n-type current blocking layer is not a GaAs layer, but a GaI.
It may be an nP layer, an AlGaInP layer, or a laminated structure thereof.

【0053】実施例4 実施例4は、AlGaInP系レーザだが、実施例1の
AlGaAsと同じ溝型ストライプ構造を採用してい
る。
Embodiment 4 Embodiment 4 is an AlGaInP-based laser, but employs the same groove-type stripe structure as AlGaAs of Embodiment 1.

【0054】従来のAlGaInP系レーザにおいて
は、この構造は再成長界面が活性層に近いため、信頼性
の点で前述の実施例3のリッジストライプ構造より不利
と言われていた。実施例4では活性水素による再成長界
面クリーニングにより、実施例3のリッジストライプ構
造とほぼ同等の信頼性が実現できた。
In the conventional AlGaInP laser, this structure is said to be more disadvantageous in reliability than the ridge stripe structure of the third embodiment because the regrowth interface is close to the active layer. In Example 4, re-growth interface cleaning with active hydrogen was able to achieve almost the same reliability as the ridge stripe structure of Example 3.

【0055】図7(a)に示すように、n型GaAs基
板71上に、n型GaAsバッファ層72、n型AlG
aInPクラッド層73、アンドープGaInP活性層
74、p型AlGaInP第1クラッド層75、p型G
aInPエッチングストップ層76、n型AlGaIn
P電流ブロック層85を形成する。次に、図7(b)に
示すように、フォトリソグラフィーによってストライプ
溝86を形成する。
As shown in FIG. 7A, an n-type GaAs buffer layer 72 and an n-type AlG
aInP cladding layer 73, undoped GaInP active layer 74, p-type AlGaInP first cladding layer 75, p-type G
aInP etching stop layer 76, n-type AlGaIn
A P current block layer 85 is formed. Next, as shown in FIG. 7B, stripe grooves 86 are formed by photolithography.

【0056】この状態のウエハを図5に示すMOCVD
反応室18に導入する。原料ガス供給バルブ19を開に
して、原料ガス導入口21よりPH3 を5×10-2To
rr導入し、ウエハ10の温度を550℃にする。活性
水素は、水素ガスをフィラメントが熱されている活性水
素発生器17を通すことによって発生し、導入口21よ
りMOCVD反応室18内へ導入される。活性水素処理
時の際の圧力は2×10-1Torr、時間は20分であ
る。
The wafer in this state is subjected to MOCVD shown in FIG.
It is introduced into the reaction chamber 18. The source gas supply valve 19 is opened, and PH 3 is supplied from the source gas inlet 21 to 5 × 10 -2 To.
rr is introduced, and the temperature of the wafer 10 is set to 550 ° C. Active hydrogen is generated by passing hydrogen gas through an active hydrogen generator 17 in which a filament is heated, and is introduced into an MOCVD reaction chamber 18 through an inlet 21. The pressure during the active hydrogen treatment is 2 × 10 −1 Torr, and the time is 20 minutes.

【0057】活性水素処理終了後、フィラメントの温度
を下げる。水素ニードルバルブ15をさらに大きく開け
て大量の水素を流し、原料ガスが活性水素発生器17に
入らないようにする。これにより反応室18の圧力も徐
々に上昇する。この後、マスフローコントローラー22
の設定を徐々に上げて行くことにより、反応室圧力を徐
々に30Torrまで上げると共に、基板温度を徐々に
720℃まで上昇させる。ここでは圧力上昇速度を毎秒
0.2Torrとした。基板温度720℃で5分保持し
た後、図7(c)に示すように、ウエハ上にp型AlG
aInP第2クラッド層87、p型GaInP中間バン
ドギャップ層88、p型GaAsコンタクト層89を成
長する。
After the active hydrogen treatment, the temperature of the filament is lowered. The hydrogen needle valve 15 is further opened to flow a large amount of hydrogen so that the source gas does not enter the active hydrogen generator 17. Thereby, the pressure in the reaction chamber 18 also gradually increases. After this, the mass flow controller 22
Is gradually increased to 30 Torr while the substrate temperature is gradually increased to 720 ° C. Here, the pressure increasing rate was 0.2 Torr per second. After holding at a substrate temperature of 720 ° C. for 5 minutes, as shown in FIG.
The aInP second cladding layer 87, the p-type GaInP intermediate band gap layer 88, and the p-type GaAs contact layer 89 are grown.

【0058】本実施例4によってできた素子の発振波長
は650nmである。活性水素の処理のためにp型Ga
InP層78の上に再成長されたp型AlGaInP層
87の膜質が良好である。そのため信頼性試験において
も、5mW60℃動作で平均故障時間3000時間が達
成できた。本素子の構造は、2回成長でもp型コンタク
ト層89の表面積が十分広く、またSiO2 形成など複
雑な工程がないため生産が実施例3の素子よりも容易で
ある。
The oscillation wavelength of the device manufactured according to the fourth embodiment is 650 nm. P-type Ga for active hydrogen treatment
The quality of the p-type AlGaInP layer 87 regrown on the InP layer 78 is good. Therefore, in the reliability test, the average failure time of 3000 hours could be achieved at 5 mW at 60 ° C. In the structure of this element, even if grown twice, the surface area of the p-type contact layer 89 is sufficiently large and there is no complicated process such as formation of SiO 2 .

【0059】実施例5 実施例5は、AlGaInP系LED(発光ダイオー
ド)であり、電極直下の無効発光を抑制するために電流
阻止層を設けている。
Example 5 Example 5 is an AlGaInP-based LED (light emitting diode), in which a current blocking layer is provided to suppress invalid light emission immediately below the electrodes.

【0060】図8(a)に示すように、n型GaAs基
板101上に、n型GaAsバッファ層102、n型A
lGaInPクラッド層103、アンドープGaInP
活性層104、p型AlGaInPクラッド層105、
p型GaInPエッチングストップ層106、n型Al
GaInP電流ブロック層107、n型GaInP保護
層108を形成する。次に、図8(b)に示すように、
フォトリソグラフィーによってn型107、108のう
ち必要な部分以外を除去する。
As shown in FIG. 8A, an n-type GaAs buffer layer 102 and an n-type A
lGaInP cladding layer 103, undoped GaInP
Active layer 104, p-type AlGaInP cladding layer 105,
p-type GaInP etching stop layer 106, n-type Al
A GaInP current block layer 107 and an n-type GaInP protection layer 108 are formed. Next, as shown in FIG.
By photolithography, portions other than necessary portions of the n-types 107 and 108 are removed.

【0061】そしてこのウエハを図5に示すMOCVD
反応室18に導入する。その後の活性水素の処理、活性
水素の処理後のMOCVD成長準備は実施例4と同じで
あり、その後、MOCVD反応室18において、図8
(c)に示すように、ウエハ上にp型AlGaAs電流
拡散層109、p型GaAsキャップ層110を成長す
る。
Then, the wafer is subjected to MOCVD shown in FIG.
It is introduced into the reaction chamber 18. The subsequent processing of active hydrogen and the preparation for MOCVD growth after the processing of active hydrogen are the same as those in the fourth embodiment.
As shown in (c), a p-type AlGaAs current diffusion layer 109 and a p-type GaAs cap layer 110 are grown on the wafer.

【0062】最後に、図8(c)に示すように、p型G
aAsキャップ層110の上にp側電極111を蒸着
し、電流阻止層107の上に円形のp側電極111、p
型キャップ層110が残るようにエッチングする。ま
た、基板裏面にはn側電極112を形成する。
Finally, as shown in FIG.
A p-side electrode 111 is deposited on the aAs cap layer 110, and a circular p-side electrode 111, p is formed on the current blocking layer 107.
Etching is performed so that the mold cap layer 110 remains. An n-side electrode 112 is formed on the back surface of the substrate.

【0063】電流阻止層107によって、p側電極11
1の直下に流れる無効電流が抑制され、電流阻止層のな
い場合に比べ、発光効率が上昇する。さらに、本発明の
活性水素の処理によってその上のAlGaAs電流拡散
層109の品質が良好になり、透明度、電流の拡散度が
向上した。また、再成長界面が向上し、動作電圧(動作
電流20mA時)が約0.15V低減した。
The p-side electrode 11 is formed by the current blocking layer 107.
The reactive current flowing immediately below 1 is suppressed, and the luminous efficiency increases as compared with the case where there is no current blocking layer. Further, the quality of the AlGaAs current diffusion layer 109 thereon was improved by the active hydrogen treatment of the present invention, and the transparency and the current diffusion were improved. In addition, the regrowth interface was improved, and the operating voltage (at an operating current of 20 mA) was reduced by about 0.15 V.

【0064】実施例5によってできた素子の発光波長は
黄色(590nm)だが、活性層104のAl成分比に
よって550nm(緑)〜650nm(赤)とすること
ができる。
The light emission wavelength of the device obtained in Example 5 is yellow (590 nm), but can be 550 nm (green) to 650 nm (red) depending on the Al component ratio of the active layer 104.

【0065】本発明の気相成長方法は、実施例1〜5と
して示した以外の半導体素子、例えばAlGaAs系L
ED、AlGaInP系LED、InGaAsP系発光
素子、InGaAs系発光素子、InGaAlN系発光
素子、Zn(Mg)CdSe系発光素子、AlGaAs
系電子回路素子・集積回路、InGaAs系電子回路素
子・集積回路、その他の半導体素子にも適用できる。な
お、例えば、InGaAlN系発光素子の場合、再成長
界面に対し、NH3 (アンモニア)雰囲気で活性水素処
理を行う。あるいはZnMgCdSe系発光素子の場
合、H2 Se(水素化セレン)雰囲気で、またZnS系
発光素子の場合、H2 Se(硫化水素)雰囲気で活性水
素の処理を行う。
In the vapor phase growth method of the present invention, a semiconductor device other than those shown in Examples 1 to 5, for example, an AlGaAs L
ED, AlGaInP-based LED, InGaAsP-based light-emitting device, InGaAs-based light-emitting device, InGaAlN-based light-emitting device, Zn (Mg) CdSe-based light-emitting device, AlGaAs
The present invention is also applicable to electronic circuit elements and integrated circuits, InGaAs electronic circuit elements and integrated circuits, and other semiconductor elements. In the case of, for example, an InGaAlN-based light emitting device, active hydrogen processing is performed on the regrowth interface in an NH 3 (ammonia) atmosphere. Alternatively, in the case of a ZnMgCdSe-based light-emitting element, the active hydrogen treatment is performed in an H 2 Se (hydrogen selenium) atmosphere, and in the case of a ZnS-based light-emitting element, the active hydrogen treatment is performed in an H 2 Se (hydrogen sulfide) atmosphere.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明は、非金属水素化物雰囲気下で活
性水素による表面清浄化を行い、その後に圧力を上げて
MOCVD法による結晶成長を行う。これにより、MO
CVD法の成長初期表面の状態が向上し、より良質なM
OCVD成長が可能になった。そのため、各種半導体素
子、例えばAlGaAs系発光素子、AlGaInP系
発光素子の特性が向上する。
According to the present invention, the surface is cleaned with active hydrogen in a nonmetal hydride atmosphere, and then the pressure is increased to grow the crystal by MOCVD. This allows MO
The condition of the initial growth surface of the CVD method is improved, and a higher quality M
OCVD growth has become possible. Therefore, characteristics of various semiconductor elements, for example, an AlGaAs light emitting element and an AlGaInP light emitting element are improved.

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

【図1】本発明によるAlGaAs系レーザの製造工程
例を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of an AlGaAs laser according to the present invention.

【図2】本発明による気相成長装置の構成例を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a vapor phase growth apparatus according to the present invention.

【図3】酸素濃度測定の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of oxygen concentration measurement.

【図4】活性水素の処理の圧力と効果の関係を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between pressure and effect of active hydrogen processing.

【図5】本発明による気相成長装置の他の構成例を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of the vapor phase growth apparatus according to the present invention.

【図6】本発明によるAlGaInP系レーザの製造工
程例を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of an AlGaInP-based laser according to the present invention.

【図7】本発明によるAlGaInP系レーザの他の製
造工程例を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the manufacturing process of the AlGaInP-based laser according to the present invention.

【図8】本発明によるAlGaInP系LEDの製造工
程例を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of an AlGaInP-based LED according to the present invention.

【符号の説明】 10 ウエハ 12 前室 14 搬送室 15 水素ニードルバブル 16 活性水素処理室 17 活性水素発生器 18 MOCVD反応室 19 原料用バブル 20 原料導入口 21 活性水素導入口 65 ストライプ溝 83 リッジストライプ構造 86 ストライプ溝 107 電流阻止層 108 保護層DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wafer 12 Front chamber 14 Transfer chamber 15 Hydrogen needle bubble 16 Active hydrogen processing chamber 17 Active hydrogen generator 18 MOCVD reaction chamber 19 Raw material bubble 20 Raw material inlet 21 Active hydrogen inlet 65 Stripe groove 83 Ridge stripe Structure 86 Stripe groove 107 Current blocking layer 108 Protective layer

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化合物半導体基板もしくは化合物半導体
膜を形成した基板に、化合物を構成する非金属元素を含
む水素化物ガスの導入のもと活性水素を照射し、該後、
前記基板上に1/100気圧以上の圧力にしてMOCV
D法による成長を行うことを特徴とする化合物半導体の
気相成長方法。
1. A compound semiconductor substrate or a substrate on which a compound semiconductor film is formed is irradiated with active hydrogen under the introduction of a hydride gas containing a nonmetallic element constituting a compound.
MOCV on the substrate at a pressure of 1/100 atmosphere or more
A vapor phase growth method for a compound semiconductor, wherein the growth is performed by the D method.
【請求項2】 前記活性水素を照射する際の圧力が3×
10-6気圧以上1/300気圧以下であることを特徴と
する請求項1の化合物半導体の気相成長方法。
2. The pressure for irradiating the active hydrogen is 3 ×.
2. The method according to claim 1, wherein the pressure is from 10 -6 atm to 1/300 atm.
【請求項3】 前記化合物を構成する非金属元素を含む
水素化物ガスは、アルシン、ターシャリブチルアルシ
ン、ホスフィン、ターシャリブチルホスフィン、アンモ
ニア、水素化セレン、又は硫化水素であることを特徴と
する請求項1の化合物半導体の気相成長方法。
3. The hydride gas containing a nonmetallic element constituting the compound is arsine, tert-butylarsine, phosphine, tert-butylphosphine, ammonia, selenium hydride, or hydrogen sulfide. A method for growing a compound semiconductor according to claim 1.
【請求項4】 前記活性水素の処理は、ウエハを300
℃以上800℃以下で行うことを特徴とする請求項1の
化合物半導体の気相成長方法。
4. The processing of active hydrogen includes the step of:
The method according to claim 1, wherein the method is performed at a temperature of not less than 800C and not more than 800C.
【請求項5】 化合物半導体基板もしくは化合物半導体
膜を形成した基板に、化合物を構成する非金属元素を含
む水素化物ガスの導入のもと活性水素を照射する活性水
素処理室、及び前記活性水素が照射された基板が搬送さ
れて、前記基板上に1/100気圧以上の圧力にしてM
OCVD法による成長を行うMOCVD反応室と、を有
してなることを特徴とする化合物半導体の気相成長装
置。
5. An active hydrogen treatment chamber for irradiating a compound semiconductor substrate or a substrate on which a compound semiconductor film is formed with active hydrogen under the introduction of a hydride gas containing a non-metallic element constituting a compound, The irradiated substrate is conveyed, and a pressure of 1/100 atm or more is
An apparatus for vapor-phase growth of a compound semiconductor, comprising: an MOCVD reaction chamber for performing growth by an OCVD method.
【請求項6】 活性水素を発生させる活性水素発生器
と、MOCVD法による成長を行うMOCVD反応室
と、を有してなり、前記活性水素発生器は前記MOCV
D反応室に付随して設置され、前記MOCVD反応室に
おいて、化合物半導体基板もしくは化合物半導体膜を形
成した基板に、前記化合物を構成する非金属元素を含む
水素化物ガスを導入し活性水素を照射した後、MOCV
D反応室の圧力を1/100気圧以上にしてMOCVD
成長を行う化合物半導体の気相成長装置。
6. An active hydrogen generator for generating active hydrogen, and an MOCVD reaction chamber for growing by an MOCVD method, wherein the active hydrogen generator includes the MOCV.
A hydride gas containing a nonmetallic element constituting the compound was introduced to the compound semiconductor substrate or the substrate on which the compound semiconductor film was formed in the MOCVD reaction chamber. Later, MOCV
MOCVD by increasing the pressure in the D reaction chamber to 1/100 atm or more
Compound semiconductor vapor phase growth equipment for growth.
【請求項7】少なくとも2回以上のMOCVD成長法に
よる半導体形成の工程を含む化合物半導体素子の製造方
法において、2回目以降の再成長に先立ち、雰囲気ガス
として化合物半導体を構成する非金属元素の水素化物ガ
スを供給し、活性化して原子状あるいはイオン状になっ
た水素を半導体基板表面に照射して、先の成長表面の清
浄化が行い、この後、前記基板上に1/100気圧以上
の圧力にしてMOCVD法による再成長を行うことを特
徴とする化合物半導体素子の製造方法。
7. A method for manufacturing a compound semiconductor device including a semiconductor formation step by at least two or more MOCVD growth methods, wherein hydrogen of a nonmetallic element constituting the compound semiconductor is used as an atmosphere gas before the second and subsequent regrowth. A semiconductor gas is supplied to the semiconductor substrate surface by activating the atomized or ionized hydrogen to irradiate the surface of the semiconductor substrate, thereby cleaning the growth surface. A method for manufacturing a compound semiconductor device, comprising performing regrowth by MOCVD under pressure.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7042023B2 (en) 2002-07-23 2006-05-09 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting device and method for producing the same

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