JPH11288888A - Crystal growth method - Google Patents
Crystal growth methodInfo
- Publication number
- JPH11288888A JPH11288888A JP9128198A JP9128198A JPH11288888A JP H11288888 A JPH11288888 A JP H11288888A JP 9128198 A JP9128198 A JP 9128198A JP 9128198 A JP9128198 A JP 9128198A JP H11288888 A JPH11288888 A JP H11288888A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric film
- semiconductor
- layer
- crystal growth
- semiconductor layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
方法に関し、特に、有機金属熱分解気相成長法を用いた
結晶成長法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a crystal growth method using a metalorganic thermal decomposition vapor deposition method.
【0002】[0002]
【0003】従来の結晶成長方法では、半導体基板上の
所望の位置に半導体層を選択的に成長する場合、酸化シ
リコン等の誘電体を半導体基板上に成膜し、これにフォ
トリソグラフィーの手法を用いて開口部を設け、この開
口部を有する誘電体をマスクとして、有機金属熱分解法
等を用いて開口部のみに選択的に成長を行わせ、その
後、選択成長を行った半導体基板を、結晶成長装置より
取り出し、化学エッチングにより誘電体層をとり除く。
このように加工した半導体基板を、再び結晶成長装置に
導入して、上記選択成長により形成された半導体層をさ
らに二回目の結晶成長により埋め込み、半導体層構造を
形成するのが一般的な工程であった。In the conventional crystal growth method, when a semiconductor layer is selectively grown at a desired position on a semiconductor substrate, a dielectric such as silicon oxide is formed on the semiconductor substrate, and a photolithography technique is applied thereto. An opening is provided by using the dielectric having the opening as a mask, and selectively grown only in the opening by using an organic metal thermal decomposition method or the like. It is taken out from the crystal growth apparatus, and the dielectric layer is removed by chemical etching.
In a general process, the semiconductor substrate processed in this manner is introduced again into a crystal growth apparatus, and the semiconductor layer formed by the selective growth is further buried by a second crystal growth to form a semiconductor layer structure. there were.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、この様な結
晶成長法の場合、誘電体層を除去するために、選択成長
を行った半導体基板を一度結晶成長装置から大気中へ取
り出さなくてはならず、この際に、選択成長により形成
された半導体層表面や、誘電体膜を除去した半導体基板
表面に自然酸化膜が形成されることになる。そのため、
界面に、表面準位に起因する欠陥等が形成されてしまう
という問題があった。However, in the case of such a crystal growth method, in order to remove the dielectric layer, the semiconductor substrate which has been selectively grown must be once taken out of the crystal growth apparatus into the atmosphere. At this time, a natural oxide film is formed on the surface of the semiconductor layer formed by the selective growth or on the surface of the semiconductor substrate from which the dielectric film has been removed. for that reason,
There has been a problem that defects or the like due to surface levels are formed at the interface.
【0005】結晶の成長方法、または半導体装置の製造
方法として、特開平7−235722号公報には、活性
領域のストライプ幅の狭い半導体レーザを再現性よく作
製する製造方法が開示されている。As a method for growing a crystal or a method for manufacturing a semiconductor device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-235722 discloses a method for manufacturing a semiconductor laser having a narrow stripe width in an active region with good reproducibility.
【0006】また、特開平8−78386号公報には、
エッチング液を使用しないで、半導体層を制御性よくエ
ッチングできるエッチング方法が開示されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-78386 discloses that
There is disclosed an etching method capable of etching a semiconductor layer with good controllability without using an etchant.
【0007】さらに、上記公開公報には、いずれも、第
1層目の絶縁膜マスクを除去して第2層目の絶縁体マス
クを形成することが開示されている。Further, the above publications disclose that a first-layer insulating film mask is removed to form a second-layer insulating mask.
【0008】しかしながら、特開平7−235722号
公報および特開平8−78386号公報においては、第
1層目の絶縁膜マスクを除去して第2層目の絶縁体マス
クを形成することを開示してはいても、第1層目の絶縁
膜マスクの除去を成長室中においてなすことまでは開示
してはいない。また、当然ながら、それを可能にするた
めの具体的な技術に関して何らの開示もない。However, JP-A-7-235722 and JP-A-8-78386 disclose that a first-layer insulating film mask is removed to form a second-layer insulating mask. However, it does not disclose removing the first-layer insulating film mask in the growth chamber. Also, of course, there is no disclosure of a specific technique for making it possible.
【0009】本発明は、上記従来技術における結晶成長
方法の問題点に鑑みてなされたもので、その第1の目的
は、誘電体膜をマスクとして選択成長を連続的に行う
際、選択成長により形成された半導体層表面や、誘電体
膜を除去した半導体基板表面に自然酸化膜が形成されな
いようにすることである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the crystal growth method in the prior art described above, and a first object of the present invention is to selectively perform the selective growth using a dielectric film as a mask. The purpose is to prevent a natural oxide film from being formed on the surface of the formed semiconductor layer or the surface of the semiconductor substrate from which the dielectric film has been removed.
【0010】また、本発明の他の目的は、界面に、表面
準位に起因する欠陥等が形成されない様な結晶成長法を
実現することである。Another object of the present invention is to realize a crystal growth method in which no defects or the like due to surface states are formed at the interface.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の態様によれば、半導体層の結晶成長方法
に関し、半導体基板および/または半導体基板上に形成
された半導体最上部層の平面上部に毎分1ナノメートル
以下の成膜速度で形成した誘電体膜を形成する工程と、
前記形成した誘電体膜をマスクとして有機金属熱分解法
等を用いて成長室中にて結晶の選択成長を行わせる工程
と、前記形成した誘電体膜を前記の結晶選択成長後に前
記成長室中にて除去する工程とからなる一連の工程を基
本工程として有し、前記基本工程を所定の回数だけ反復
してなすことを特徴とする結晶成長方法が提供される。According to an aspect of the present invention, there is provided a method for growing a crystal of a semiconductor layer, comprising the steps of: providing a semiconductor substrate and / or a semiconductor uppermost layer formed on the semiconductor substrate; Forming a dielectric film formed at a film formation rate of 1 nanometer or less per minute on the upper surface of
Using the formed dielectric film as a mask to selectively grow crystals in a growth chamber using an organometallic thermal decomposition method or the like; and forming the formed dielectric film in the growth chamber after the crystal is selectively grown. And a step of removing as a basic step, and repeating the basic step a predetermined number of times.
【0012】また、前記基本工程の反復により形成され
る各半導体層のうち、少なくともいずれか1層の半導体
層においては、前記のマスクを使用しないで、当該半導
体層の結晶を成長させることを特徴とする前記結晶成長
方法も提供される。Further, in at least one of the semiconductor layers formed by repetition of the basic steps, a crystal of the semiconductor layer is grown without using the mask. The above crystal growth method is also provided.
【0013】また、前記結晶成長方法における前記誘電
体膜の材料として、アルミナを用いることも可能であ
る。また、前記結晶成長方法における前記誘電体膜の材
料として、酸化シリコンを用いることも可能である。Further, alumina can be used as a material of the dielectric film in the crystal growth method. Further, silicon oxide can be used as a material of the dielectric film in the crystal growth method.
【0014】さらに、前記結晶成長方法における前記誘
電体膜の形成方法として、電子ビーム蒸着法を用いるこ
とも可能である。そして、前記結晶成長方法における前
記誘電体膜の除去方法において、塩化水素ガスまたはフ
ッ化水素ガスを使用することも可能である。Further, as a method of forming the dielectric film in the crystal growth method, an electron beam evaporation method can be used. In the method of removing the dielectric film in the crystal growth method, a hydrogen chloride gas or a hydrogen fluoride gas may be used.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の結晶成長方法を図
面を参照して説明する。図1は、本発明に係る結晶成長
法を適用した半導体の製作工程を示す図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a crystal growth method according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor manufacturing process to which a crystal growth method according to the present invention is applied.
【0016】先ず、本発明に係る結晶成長法の概要とそ
れにより形成される半導体の構造を示す。半導体基板1
上に毎分1ナノメートル以下の成膜速度で形成した誘電
体膜2を形成し、該誘電体膜2をマスクとして有機金属
熱分解法を用いて選択成長を行う。上記の選択成長後に
上記マスクとして用いた誘電体膜2を成長室中にて除去
し、その上から、選択成長により形成された第2の半導
体層4を形成して埋め込み成長する。First, an outline of a crystal growth method according to the present invention and a structure of a semiconductor formed by the method will be described. Semiconductor substrate 1
A dielectric film 2 formed at a deposition rate of 1 nanometer per minute or less is formed thereon, and selective growth is performed using the dielectric film 2 as a mask by using an organic metal thermal decomposition method. After the selective growth, the dielectric film 2 used as the mask is removed in a growth chamber, and a second semiconductor layer 4 formed by selective growth is formed thereon and buried.
【0017】次に、上記工程の詳細を上記構造に基づい
て説明する。図1(a)の工程に示すように、半導体基
板1上に毎分1ナノメートル以下の成膜速度で誘電体膜
2を形成し、この誘電体膜2にフォトリソグラフィーの
手法を用いて、開口部5を設ける。この半導体基板1を
有機金属熱分解結晶成長装置に導入する。Next, the details of the above steps will be described based on the above structure. As shown in the step of FIG. 1A, a dielectric film 2 is formed on a semiconductor substrate 1 at a deposition rate of 1 nm or less per minute, and a photolithography technique is used for the dielectric film 2. An opening 5 is provided. This semiconductor substrate 1 is introduced into an organic metal thermal decomposition crystal growth apparatus.
【0018】次に、上記の有機金属熱分解結晶成長装置
を用いて、半導体基板1上に、第1の半導体層3を有機
金属熱分解法にて成長する。この際、図1(b)の工程
に示すように、誘電体膜2の上には半導体層は成長せ
ず、半導体表面が露出している開口部5の上のみに第1
の半導体層3は選択的に成長する。Next, the first semiconductor layer 3 is grown on the semiconductor substrate 1 by the organometallic thermal decomposition method using the above-mentioned organometallic thermal decomposition crystal growth apparatus. At this time, as shown in the step of FIG. 1B, the semiconductor layer does not grow on the dielectric film 2 and the first layer is formed only on the opening 5 where the semiconductor surface is exposed.
Semiconductor layer 3 is selectively grown.
【0019】次に、図1(c)の工程に示すように、図
1(b)の工程で示した選択成長のマスクとなった誘電
体膜2を、有機金属熱分解結晶成長装置中で塩化水素ガ
スを流すことにより除去する。通常、誘電体膜は、塩化
水素ガスにより除去は不可能であるが、上記の手法で形
成された誘電体膜2は、塩化水素ガスにより除去可能で
ある。そのため、通常は、一度有機金属熱分解結晶装置
の外に取り出し、フッ化水素等により除去し、再び有機
金属熱分解結晶装置へ導入しなければならないが、本発
明に係る結晶成長法によれば、この一度試料を外へ取り
出す工程が省略可能である。Next, as shown in the step of FIG. 1C, the dielectric film 2 serving as the selective growth mask shown in the step of FIG. It is removed by flowing hydrogen chloride gas. Normally, the dielectric film cannot be removed by hydrogen chloride gas, but the dielectric film 2 formed by the above-described method can be removed by hydrogen chloride gas. For this reason, usually, it is necessary to take out once from the organometallic pyrolysis crystal apparatus, remove it with hydrogen fluoride or the like, and introduce it again into the organometallic pyrolysis crystal apparatus, but according to the crystal growth method according to the present invention, The step of once removing the sample to the outside can be omitted.
【0020】最後に、図1(d)に完成図を示す工程に
おいては、第1の半導体層3を形成した半導体基板1上
に第1の半導体層3を埋め込んで、第2の半導体層4を
マスクを使用しないで形成し、該第2の半導体層4を成
長させることにより、半導体層を形成する。Finally, in the step shown in FIG. 1D, the first semiconductor layer 3 is buried on the semiconductor substrate 1 on which the first semiconductor layer 3 is formed, and the second semiconductor layer 4 is formed. Is formed without using a mask, and the second semiconductor layer 4 is grown to form a semiconductor layer.
【0021】上記図1(a)〜図1(d)に示す一連の
工程を基本工程とし、該基本工程を所定の回数だけ反復
することにより、多層構造の半導体の各層を連続して埋
め込み成長させることができる。The series of steps shown in FIGS. 1 (a) to 1 (d) are used as basic steps, and the basic steps are repeated a predetermined number of times to continuously bury each layer of the semiconductor having a multilayer structure. Can be done.
【0022】本発明に係る結晶成長法によれば、誘電体
膜の形成速度を上記のように設定したことにより、誘電
体膜除去のために、試料を装置外へ取り出す必要がない
ため、半導体基板1や、第1の半導体層3の表面上に自
然酸化膜が形成されず、第2の半導体層4との界面に見
られる酸化膜形成に起因する表面準位による欠陥の発生
を抑制することができる。According to the crystal growth method of the present invention, since the formation rate of the dielectric film is set as described above, it is not necessary to take the sample out of the apparatus for removing the dielectric film. A natural oxide film is not formed on the surface of the substrate 1 or the first semiconductor layer 3, and the generation of defects due to surface levels caused by the formation of an oxide film at the interface with the second semiconductor layer 4 is suppressed. be able to.
【0023】図2は、本発明に係る結晶成長法を適用し
た半導体の製作工程を示す図である。本発明に係る結晶
成長法においては、第2の半導体層の形成過程において
も、第1の半導体層の形成過程と同様に誘電体膜による
マスクが使用される。FIG. 2 is a diagram showing a semiconductor manufacturing process to which the crystal growth method according to the present invention is applied. In the crystal growth method according to the present invention, a mask made of a dielectric film is used in the process of forming the second semiconductor layer as in the process of forming the first semiconductor layer.
【0024】まず、図2(a)に完成図を示す工程にお
いては、半導体基板21の上部全面に、第1の半導体層
22を有機金属熱分解法等により成長する。ここまでの
工程は、図1(a)〜(c)に示す結晶成長法の工程と
同じである。First, in the step shown in the completed view in FIG. 2A, a first semiconductor layer 22 is grown on the entire upper surface of the semiconductor substrate 21 by an organic metal thermal decomposition method or the like. The steps so far are the same as the steps of the crystal growth method shown in FIGS.
【0025】次に、毎分1ナノメートル以下の成膜速度
で誘電体膜23を成膜する。次に、フォトリソグラフィ
ーの手法を用いて、誘電体膜23と第1の半導体層22
および半導体基板21に付着した余分な誘電体膜を化学
エッチングにより除去する。該エッチング後に残った誘
電体膜23は、第2の半導体層を形成する際のマスクと
して使用される。Next, the dielectric film 23 is formed at a film formation rate of 1 nanometer or less per minute. Next, the dielectric film 23 and the first semiconductor layer 22 are formed by using a photolithography technique.
The excess dielectric film attached to the semiconductor substrate 21 is removed by chemical etching. The dielectric film 23 remaining after the etching is used as a mask when forming the second semiconductor layer.
【0026】次に、図2(b)に示す工程においては、
この半導体基板21を有機金属熱分解成長装置に導入
し、第1の半導体層22および誘電体膜23から成る構
造が形成された半導体基板21上に第2の半導体層24
を成長する。この際、誘電体膜23上には、マスク作用
により、半導体層は成長せず、よって、第2の半導体層
24は、半導体基板21上のみに選択的に成長する。Next, in the step shown in FIG.
The semiconductor substrate 21 is introduced into an organic metal thermal decomposition growth apparatus, and a second semiconductor layer 24 is formed on the semiconductor substrate 21 on which the structure including the first semiconductor layer 22 and the dielectric film 23 is formed.
Grow. At this time, the semiconductor layer does not grow on the dielectric film 23 due to the mask action, and therefore, the second semiconductor layer 24 grows selectively only on the semiconductor substrate 21.
【0027】次に、図2(c)に示す工程で、本発明の
上記の結晶成長法と同様に、誘電体膜23を、半導体基
板21を有機金属熱分解成長装置の外に取り出すことな
く、塩化水素ガス等を流すことにより除去する。Next, in the step shown in FIG. 2C, the dielectric film 23 is removed without taking the semiconductor substrate 21 out of the organometallic thermal decomposition growth apparatus, as in the above-described crystal growth method of the present invention. , And hydrogen chloride gas or the like.
【0028】最後に、図2(d)の工程に示すように誘
電体膜23を除去した上に、第3の半導体層25を成長
させ、第1の半導体層22と第2の半導体層24を埋め
込み成長し、最終的には、図2(d)の工程に示すよう
な半導体構造を完成させる。Finally, after removing the dielectric film 23 as shown in the step of FIG. 2D, a third semiconductor layer 25 is grown, and the first semiconductor layer 22 and the second semiconductor layer 24 are grown. Is embedded, and finally a semiconductor structure as shown in the step of FIG. 2D is completed.
【0029】上記図2(a)〜図2(d)に示す一連の
工程を基本工程とし、該基本工程を所定の回数だけ反復
することにより、多層構造の半導体の各層を連続して埋
め込み成長させることができる。A series of steps shown in FIGS. 2 (a) to 2 (d) are set as basic steps, and the basic steps are repeated a predetermined number of times to continuously bury and grow each layer of the semiconductor having a multilayer structure. Can be done.
【0030】なお、上記の本発明の結晶成長方法の説明
においては、埋め込み成長における代表的な2つの場合
について説明したが、本発明に係る結晶成長方法は、誘
電体膜の形成速度を上記のように設定したことにより、
結晶の埋め込み形状によらず、結晶の選択成長を行った
後の誘電体膜のマスクを、試料全体を装置外へ取り出す
ことなく、有機金属熱分解成長装置等の装置内で除去し
て、2回目以降の結晶成長を連続的に行わせる埋め込み
成長が可能である。In the above description of the crystal growth method of the present invention, two typical cases of buried growth have been described. By setting
Irrespective of the embedded shape of the crystal, the mask of the dielectric film after the selective growth of the crystal is removed in an apparatus such as an organometallic thermal decomposition growth apparatus without removing the entire sample to the outside of the apparatus. It is possible to perform buried growth in which the subsequent crystal growth is performed continuously.
【0031】以下、図面を参照しながら本発明の実施形
態について説明する。図3は、本発明の第1の実施形態
に係る結晶成長法を適用した半導体の製作工程の例を示
す図である。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a semiconductor manufacturing process to which the crystal growth method according to the first embodiment of the present invention is applied.
【0032】本実施形態に係る製作工程は、GaAsの
リッジ構造を選択成長させ、ウェハを装置外に取り出す
ことなく、1回目の選択成長で形成されたリッジ構造
を、GaAsで埋め込み成長した半導体構造を製作する
場合を示す。In the manufacturing process according to this embodiment, the GaAs ridge structure is selectively grown, and the ridge structure formed by the first selective growth is buried and grown in GaAs without taking the wafer out of the apparatus. Is shown.
【0033】まず、図3(a)に示す工程では、Siド
ープしたGaAsから成るGaAs(001)半導体基
板31上に毎分1ナノメートル以下の成膜速度で形成し
たアルミナから成る誘電体膜32を形成し、この誘電体
膜32にフォトリソグラフィーの手法を用いて開口部を
設けた後、このGaAs半導体基板31を有機金属熱分
解結晶成長装置に導入する。First, in a step shown in FIG. 3A, a dielectric film 32 made of alumina formed on a GaAs (001) semiconductor substrate 31 made of Si-doped GaAs at a film formation rate of 1 nm or less per minute. After forming an opening in the dielectric film 32 by using a photolithography technique, the GaAs semiconductor substrate 31 is introduced into an organic metal thermal decomposition crystal growth apparatus.
【0034】次に、有機金属熱分解結晶成長装置を用い
て、半導体基板31上に、MgドープGaAsから成る
第1のGaAs半導体成長層33(不純物濃度1×10
17cm-3)を、成長温度700℃、V/III比100
の成長条件で、1.5μm選択成長させ、その後、有機
金属熱分解結晶成長装置中で塩化水素ガスを流すことに
より誘電体膜32を選択的に除去する。通常誘電体膜
は、塩化水素ガスにより除去は不可能であるが、本発明
の手法で形成された誘電体膜32は、塩化水素ガスによ
り除去可能である。そのため、通常は、一度有機金属熱
分解結晶装置の外に取り出し、フッ化水素等により除去
し、再び有機金属熱分解結晶装置へ導入しなければなら
ないが、本発明によれば、この一度試料を外へ取り出す
工程が省略可能である。Next, a first GaAs semiconductor growth layer 33 made of Mg-doped GaAs (impurity concentration 1 × 10 4) is formed on the semiconductor substrate 31 by using an organic metal thermal decomposition crystal growth apparatus.
17 cm −3 ) at a growth temperature of 700 ° C. and a V / III ratio of 100
Under the above growth conditions, 1.5 μm selective growth is performed, and thereafter, the dielectric film 32 is selectively removed by flowing hydrogen chloride gas in an organic metal thermal decomposition crystal growth apparatus. Normally, the dielectric film cannot be removed by hydrogen chloride gas, but the dielectric film 32 formed by the method of the present invention can be removed by hydrogen chloride gas. For this reason, it is usually necessary to take out the sample once out of the organometallic thermal decomposition crystallizer, remove it with hydrogen fluoride or the like, and introduce it again into the organometallic thermal decomposition crystallizer. The step of taking out can be omitted.
【0035】最後に、図3(b)に完成図示す工程で
は、上記の誘電体膜を除去した後、第1の半導体成長層
33を形成した半導体基板1上に、SiドープしたGa
Asから成る第2の半導体成長層34(不純物濃度1×
1017cm-3)を全面に成長させ、半導体埋め込み構造
の製作を終了する。Finally, in the step shown in the completed drawing in FIG. 3B, after the above-mentioned dielectric film is removed, the semiconductor substrate 1 on which the first semiconductor growth layer 33 is formed is doped with Si-doped Ga.
The second semiconductor growth layer 34 of As (impurity concentration 1 ×
10 17 cm −3 ) is grown on the entire surface, and the fabrication of the semiconductor buried structure is completed.
【0036】本実施形態に示す結晶成長法によれば、誘
電体膜除去のために、試料を装置外にまで取り出す必要
がないため、第1の半導体層33の表面上には自然酸化
膜が形成されず、第2の半導体層34との界面に見られ
る酸化膜形成時の表面準位に起因する欠陥の発生を抑制
することができる。According to the crystal growth method shown in this embodiment, it is not necessary to take out the sample to the outside of the apparatus for removing the dielectric film, so that a natural oxide film is formed on the surface of the first semiconductor layer 33. It is possible to suppress the generation of defects due to surface levels at the time of forming an oxide film, which are not formed and are observed at the interface with the second semiconductor layer 34.
【0037】図4は、本発明の第2の実施形態に係る結
晶成長法を適用した半導体の製作工程の例を示す図であ
る。本実施形態に係る結晶異成長法では、GaInAs
から成る歪量子井戸構造を有する発振波長0.98μm
帯の半導体レーザウェハ選択成長を例にとり述べる。FIG. 4 is a view showing an example of a semiconductor manufacturing process to which the crystal growth method according to the second embodiment of the present invention is applied. In the crystal growth method according to the present embodiment, GaInAs
Wavelength 0.98 μm having a strained quantum well structure composed of
The selective growth of a semiconductor laser wafer in a band will be described as an example.
【0038】本実施形態の半導体レーザウェハは、有機
気相成長法にて成長する。まず、SiドープしたGaA
s(001)基板41上に、SiドープしたGaAsか
ら成るバッファー層42(不純物濃度:1×1018cm
-3)を0.5μm成長させ、次に、SiドープしたAl
0.4Ga0.6Asから成る第1のクラッド層43(不純物
濃度1×1017cm-3)を成長温度700℃、V/III
比100の成長条件で、2μm成長させ、引き続き、そ
の上に発光層44を成長させる。The semiconductor laser wafer of this embodiment is grown by an organic vapor deposition method. First, GaAs doped with Si
A buffer layer 42 of GaAs doped with Si (impurity concentration: 1 × 10 18 cm) is formed on an s (001) substrate 41.
-3 ) was grown 0.5 μm and then Si-doped Al
A first cladding layer 43 (impurity concentration: 1 × 10 17 cm −3 ) made of 0.4 Ga 0.6 As is grown at 700 ° C. and V / III
Under a growth condition of a ratio of 100, the light emitting layer is grown at 2 μm, and then the light emitting layer is grown thereon.
【0039】図5に発光層44の層構造を示す。この発
光層44は前記第1のクラッド層43上に、Al0.2G
a0.8Asから成る厚さ40nmの第1の光ガイド層5
1、GaAsから成る厚さ20nmの第1のバリア層5
2、Ga0.76In0.24Asから成る厚さ4.5nmの第
1の活性層53、GaAsから成る厚さ20nmの第2
のバリア層54、Ga0.76In0.24Asから成る厚さ
4.5nmの第2の活性層55、GaAsから成る厚さ
20nmの第3のバリア層56、Al0.2Ga0.8Asか
ら成る厚さ40nm第2の光ガイド層57を順次成長温
度680℃、V族/III族比が80の成長条件で成長さ
せることにより形成する。FIG. 5 shows the layer structure of the light emitting layer 44. This light emitting layer 44 is formed on the first cladding layer 43 by Al 0.2 G
a 0.8 As First Light Guide Layer 5 of 40 nm Thickness
1. First barrier layer 5 made of GaAs and having a thickness of 20 nm
2. A first active layer 53 made of Ga 0.76 In 0.24 As and having a thickness of 4.5 nm, and a second active layer 53 made of GaAs and having a thickness of 20 nm.
Barrier layer 54, a second active layer 55 made of Ga 0.76 In 0.24 As and having a thickness of 4.5 nm, a third barrier layer 56 made of GaAs having a thickness of 20 nm, and a 40 nm thick layer made of Al 0.2 Ga 0.8 As. The second light guide layer 57 is formed by sequentially growing under a growth condition of a growth temperature of 680 ° C. and a group V / III ratio of 80.
【0040】さらに、前記発光層44の上に、Mgドー
プAl0.4Ga0.6Asから成る第2のクラッド層45
(不純物濃度1×1018cm-3)を、1.5μm成長さ
せ、その上に、MgドープGaAsから成るキャップ層
46(不純物濃度1×1019cm-3)を、前記発光層4
4と同様の条件で0.1μm成長させ、レーザウェハの
一回目の成長を終了する。Further, a second cladding layer 45 made of Mg-doped Al 0.4 Ga 0.6 As is formed on the light emitting layer 44.
(Impurity concentration 1 × 10 18 cm −3 ) is grown to 1.5 μm, and a cap layer 46 (impurity concentration 1 × 10 19 cm −3 ) made of Mg-doped GaAs is formed on the light emitting layer 4.
Under the same conditions as in No. 4, the first growth is performed by 0.1 μm and the first growth of the laser wafer is completed.
【0041】次に、このレーザウェハを成長装置より取
り出し、図4(a)の工程に示す様に、前記キャップ層
46上に、誘電体膜を全面に堆積し、フォトリソグラフ
ィーの手法と化学エッチングにより、[−110]方向
に幅5μmのストライプ状のアルミナから成る誘電体膜
47およびリッジ状のキャップ層46、第2のクラッド
層45を形成する。Next, the laser wafer is taken out of the growth apparatus, and a dielectric film is deposited on the entire surface of the cap layer 46 as shown in the step of FIG. Then, a dielectric film 47 made of striped alumina having a width of 5 μm, a ridge-shaped cap layer 46, and a second cladding layer 45 are formed in the [-110] direction.
【0042】次に、このGaAs(001)基板41を
再び有機金属熱分解成長装置へ導入し、2回目の結晶成
長を行う。まず、前記第2のクラッド層45上に膜厚
0.8μmのSiドープAl0.6Ga0.4Asから成る第
1の電流ブロック層48(不純物濃度1×1018c
m-3)、および、膜厚0.8μmのSiドープGaAs
から成る第2の電流ブロック層49(不純物濃度1×1
018cm-3)を成長させる。この際、結晶は、誘電体膜
47上には成長せず、第2のクラッド層45の上にの
み、選択的に成長する。Next, the GaAs (001) substrate 41 is introduced again into the organic metal thermal decomposition growth apparatus, and a second crystal growth is performed. First, on the second cladding layer 45, a first current blocking layer 48 (impurity concentration 1 × 10 18 c) made of Si-doped Al 0.6 Ga 0.4 As and having a thickness of 0.8 μm.
m -3 ), and 0.8 μm thick Si-doped GaAs
Current blocking layer 49 (impurity concentration 1 × 1
0 18 cm -3 ) is grown. At this time, the crystal does not grow on the dielectric film 47 but grows selectively only on the second cladding layer 45.
【0043】さらに、試料を有機金属熱分解成長装置の
外へ取り出すことなく、塩化水素ガスを流すことによ
り、誘電体膜47を除去する。この際、GaAsから成
る第2の電流ブロック層49は塩化水素ガスに対する耐
性があるため、エッチングされることはない。誘電体膜
47が無くなり、第1のGaAsから成るキャップ層4
6が露出した時点で塩化水素ガスによるエッチングは停
止する。最後に、この上に膜厚1μmのMgドープGa
Asから成る第2のキャップ層410(不純物濃度1×
1019cm-3)を成長させ、レーザウェハの成長を終了
する。Further, the dielectric film 47 is removed by flowing hydrogen chloride gas without taking the sample out of the organometallic thermal decomposition growth apparatus. At this time, since the second current blocking layer 49 made of GaAs has resistance to hydrogen chloride gas, it is not etched. The dielectric layer 47 is eliminated, and the first GaAs cap layer 4 is formed.
Etching with hydrogen chloride gas is stopped when 6 is exposed. Finally, a 1 μm-thick Mg-doped Ga
As cap layer 410 made of As (impurity concentration 1 ×
10 19 cm −3 ) is grown, and the growth of the laser wafer is completed.
【0044】なお、本発明の上記第1、第2の実施形態
の説明においては、誘電体膜を除去する際に使用するガ
スとしては塩化水素ガスを例示し、表面に露出する材料
としては、GaAsを例示して、それぞれ説明を行った
が、誘電体膜はエッチングしても、表面に露出する材料
はエッチングしない様な組合せでありさえすれば、他の
組合せであっても良い。In the description of the first and second embodiments of the present invention, the gas used for removing the dielectric film is exemplified by hydrogen chloride gas, and the material exposed on the surface is: Each of the combinations has been described using GaAs as an example, but other combinations may be used as long as the combination is such that the dielectric film is etched but the material exposed on the surface is not etched.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
誘電体膜をマスクとして結晶の選択成長を行わせる際
に、選択成長により形成された半導体層表面や、誘電体
膜を除去した半導体基板表面に、自然酸化膜が形成され
ることにより、界面に、表面準位に起因する欠陥等が形
成されない様な結晶成長法を実現することが可能であ
る。As described above, according to the present invention,
When a crystal is selectively grown using the dielectric film as a mask, a natural oxide film is formed on the surface of the semiconductor layer formed by the selective growth or on the surface of the semiconductor substrate from which the dielectric film has been removed. In addition, it is possible to realize a crystal growth method in which defects or the like due to surface states are not formed.
【0046】また、本発明による結晶成長方法は、埋め
込み形状によらず、選択成長を行う際に誘電体膜のマス
クを使用する方式の全ての埋め込み成長工程に適用可能
である。Further, the crystal growth method according to the present invention can be applied to all the burying growth steps of a method using a dielectric film mask when performing selective growth irrespective of the burying shape.
【図1】図1は、本発明の第1の結晶成長法を適用した
半導体の製作工程を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor manufacturing process to which a first crystal growth method of the present invention is applied.
【図2】図2は、本発明の第2の結晶成長法を適用した
半導体の製作工程を示す図である。FIG. 2 is a view showing a semiconductor manufacturing process to which a second crystal growth method of the present invention is applied.
【図3】図3は、本発明の第1の実施の形態に係る結晶
成長法を適用した半導体の製作工程の例を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a semiconductor manufacturing process to which the crystal growth method according to the first embodiment of the present invention is applied.
【図4】図4は、本発明の第2の実施の形態に係る結晶
成長法を適用した半導体の製作工程の1例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing an example of a semiconductor manufacturing process to which a crystal growth method according to a second embodiment of the present invention is applied.
【図5】図5は、第2の実施形態に係る結晶成長法を適
用した半導体の発光層の層構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a layer structure of a light emitting layer of a semiconductor to which a crystal growth method according to a second embodiment is applied.
1,21,41 半導体基板 2,23,32,47 誘電体膜 3,22,33 第1の半導体層 4,24,34 第2の半導体層 5 開口部 25 第3の半導体層 42 バッファ層 43 第1のクラッド層 44 発光層 45 第2のクラッド層 46 第1のキャップ層 48 第1のブロック層 49 第2のブロック層 51 第1の光ガイド層 52 第1のバリア層 53 第1の活性層 54 第2のバリア層 55 第2の活性層 56 第3のバリア層 57 第2の光ガイド層 410 第2のキャップ層 1, 21, 41 Semiconductor substrate 2, 23, 32, 47 Dielectric film 3, 22, 33 First semiconductor layer 4, 24, 34 Second semiconductor layer 5 Opening 25 Third semiconductor layer 42 Buffer layer 43 First cladding layer 44 Light emitting layer 45 Second cladding layer 46 First cap layer 48 First block layer 49 Second block layer 51 First light guide layer 52 First barrier layer 53 First activity Layer 54 Second barrier layer 55 Second active layer 56 Third barrier layer 57 Second light guide layer 410 Second cap layer
Claims (6)
形成された半導体最上部層の平面上部に毎分1ナノメー
トル以下の成膜速度で形成した誘電体膜を形成する工程
と、 前記形成した誘電体膜をマスクとして有機金属熱分解法
等を用いて成長室中にて結晶の選択成長を行わせる工程
と、 前記形成した誘電体膜を前記の結晶選択成長後に前記成
長室中にて除去する工程とを具備する一連の工程を基本
工程として、前記基本工程を所定の回数だけ反復して行
うことを特徴とする結晶成長方法。A step of forming a dielectric film formed at a film formation rate of 1 nanometer per minute or less on a plane upper portion of a semiconductor substrate and / or a semiconductor uppermost layer formed on the semiconductor substrate; A step of selectively growing crystals in a growth chamber using an organic metal thermal decomposition method or the like using the dielectric film as a mask; and removing the formed dielectric film in the growth chamber after the selective growth of the crystals. And a step of repeating the basic step a predetermined number of times as a basic step.
導体層のうち、少なくともいずれか1層の半導体層にお
いては、前記のマスクを使用しないで、当該半導体層の
結晶を成長させることを特徴とする請求項1記載の結晶
成長方法。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least one of the semiconductor layers formed by repeating the basic steps is grown without using the mask. The method for growing a crystal according to claim 1, wherein
いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
結晶成長方法。3. The crystal growth method according to claim 1, wherein alumina is used as a material of said dielectric film.
を用いることを特徴とする請求項1または請求項2に記
載の結晶成長方法。4. The crystal growth method according to claim 1, wherein silicon oxide is used as a material of said dielectric film.
ム蒸着法を用いることを特徴とする請求項1または請求
項2に記載の結晶成長方法。5. The crystal growth method according to claim 1, wherein an electron beam evaporation method is used as the method for forming the dielectric film.
素ガスまたはフッ化水素ガスを使用することを特徴とす
る請求項1または請求項2に記載の結晶成長方法。6. The crystal growth method according to claim 1, wherein a hydrogen chloride gas or a hydrogen fluoride gas is used in the method of removing the dielectric film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10091281A JP3139450B2 (en) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | Crystal growth method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10091281A JP3139450B2 (en) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | Crystal growth method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11288888A true JPH11288888A (en) | 1999-10-19 |
JP3139450B2 JP3139450B2 (en) | 2001-02-26 |
Family
ID=14022085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10091281A Expired - Fee Related JP3139450B2 (en) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | Crystal growth method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3139450B2 (en) |
-
1998
- 1998-04-03 JP JP10091281A patent/JP3139450B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3139450B2 (en) | 2001-02-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3330218B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device | |
JP5186515B2 (en) | Semiconductor device, semiconductor substrate, and method of manufacturing semiconductor substrate | |
JP3153153B2 (en) | Gallium nitride based semiconductor laser and method of manufacturing the same | |
JP3662806B2 (en) | Method for manufacturing nitride-based semiconductor layer | |
JP2002343729A (en) | Pendeoepitaxial method for manufacturing gallium nitride semiconductor layer on sapphire substrate and gallium nitride semiconductor structure manufactured by the method | |
JPH02285631A (en) | Method of oriented change of semiconductor composition or doping for making planar type monolithic electronic componet and its corresponding products | |
JPH0677205A (en) | Microscopic structure forming method for compound semiconductor | |
JP3883827B2 (en) | Nitride semiconductor device and method for forming nitride semiconductor | |
JPH01270593A (en) | Method for forming compound semiconductor layer | |
JP4537549B2 (en) | Method for manufacturing compound semiconductor device | |
JP3139450B2 (en) | Crystal growth method | |
KR0185498B1 (en) | High-powered quantum wire array laser diode structure | |
US5194400A (en) | Method for fabricating a semiconductor laser device using (Alx Ga1-x)y In1-y P semiconductor clad layers | |
JPH06275908A (en) | Formation of minute structure of compound semiconductor | |
JP2705400B2 (en) | Semiconductor fine wire forming method | |
JP3047049B2 (en) | Method of manufacturing buried semiconductor laser | |
US7288423B2 (en) | In-situ mask removal in selective area epitaxy using metal organic chemical vapor deposition | |
US20060051939A1 (en) | Nitride semiconductor substrate and nitride semiconductor device using same | |
JPH05275797A (en) | Manufacture of semiconductor laser | |
JPH01270287A (en) | Manufacture of semiconductor laser | |
JP4754057B2 (en) | Semiconductor device, semiconductor substrate, and manufacturing method thereof | |
JPH05347251A (en) | Iii-v compound semiconductor vapor growth and semiconductor device | |
JPH0669599A (en) | Semiconductor laser diode and its manufacture | |
JPH0536895A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JPH08107104A (en) | Oxide film mask forming method and selective growth method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001114 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |