JPS6169115A - 気相エピタキシヤル成長方法 - Google Patents
気相エピタキシヤル成長方法Info
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- JPS6169115A JPS6169115A JP19091784A JP19091784A JPS6169115A JP S6169115 A JPS6169115 A JP S6169115A JP 19091784 A JP19091784 A JP 19091784A JP 19091784 A JP19091784 A JP 19091784A JP S6169115 A JPS6169115 A JP S6169115A
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- crystal
- etching
- semiconductor crystal
- gas
- reaction tube
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
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- H01L21/02617—Deposition types
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体結晶上への凹凸の形成方法を含む凹凸面
上へのエピタキシャル成長方法に関するものである。
上へのエピタキシャル成長方法に関するものである。
（従来技術とその問題点）
半導体結晶上へのメサ又は溝の形成及びさらにその上へ
結晶成長させることは埋め込み構造半導体レーザ、ＦＥ
Ｔのゲート、光導波路の形成の上で重要な技術である。
結晶成長させることは埋め込み構造半導体レーザ、ＦＥ
Ｔのゲート、光導波路の形成の上で重要な技術である。
従来、半導体結晶上へのメサ又は溝の形成及びその上の
結晶成長は以下のように行なわれていた。
結晶成長は以下のように行なわれていた。
まず最切に半導体結晶上にエツチングマスクを形成し１
次にこの結晶に酸またはアルカリ溶液による化学エツチ
ング、プラズマエツチング、リアクティブイオンエツチ
ング、イオンビームエツチング等を施してメサ又は溝を
形成した後気相成長装置反応管内に半導体結晶を導入し
、その上に結晶を積層してエピタキシャル成長させてい
た。したがって、半導体結晶をエツチング装置から気相
成長装置へ移す必要があり、その際エツチングされた結
晶表面は大気にさらされるという問題があった。また、
大気にさらさないようにするためには。
次にこの結晶に酸またはアルカリ溶液による化学エツチ
ング、プラズマエツチング、リアクティブイオンエツチ
ング、イオンビームエツチング等を施してメサ又は溝を
形成した後気相成長装置反応管内に半導体結晶を導入し
、その上に結晶を積層してエピタキシャル成長させてい
た。したがって、半導体結晶をエツチング装置から気相
成長装置へ移す必要があり、その際エツチングされた結
晶表面は大気にさらされるという問題があった。また、
大気にさらさないようにするためには。
種々の複雑な機構を必要とした。エツチングされた結晶
表面が大気にさらされると半導体結晶表面が酸化された
り、付着物が着く原因となり、それらはエツチング表面
上に成長させる結晶の品質に大きな影響を与える。また
、ＦＥＴのゲート等では界面準位等を生じさせる原因と
なる。特に、近年Ａ／を含む［−Ｖ族化合物半導体が、
その電子移動度が大きいことにより高速デバイス等に用
いられているが、ＡＩ！は酸素とよく反応するため大気
にさらさないようにすることは極めて重要である。
表面が大気にさらされると半導体結晶表面が酸化された
り、付着物が着く原因となり、それらはエツチング表面
上に成長させる結晶の品質に大きな影響を与える。また
、ＦＥＴのゲート等では界面準位等を生じさせる原因と
なる。特に、近年Ａ／を含む［−Ｖ族化合物半導体が、
その電子移動度が大きいことにより高速デバイス等に用
いられているが、ＡＩ！は酸素とよく反応するため大気
にさらさないようにすることは極めて重要である。
また、前述のエツチング方法で半導体結晶にメ？または
溝を形成した場合、第４図（ａＬ（ｂ） にｆ
示すようにメｆまたは溝の側面にエツチングマス
クのエッヂ状態を反映したカーテン状の微細な凹凸が観
測されるが、これらの凹凸は、光の導波路等に応用した
際には光の散乱原因となり光の損失が増大する原因とな
る。
溝を形成した場合、第４図（ａＬ（ｂ） にｆ
示すようにメｆまたは溝の側面にエツチングマス
クのエッヂ状態を反映したカーテン状の微細な凹凸が観
測されるが、これらの凹凸は、光の導波路等に応用した
際には光の散乱原因となり光の損失が増大する原因とな
る。
（発明の目的）
本発明の目的は、以上の問題点を除去し、現在の気相成
長装置に大幅な改良を加えることなく。
長装置に大幅な改良を加えることなく。
半導体結晶に凹凸の形成し、さらに凹凸を有する半導体
結晶上に良質な結晶を気相エビタキ７ヤル成長させる方
法を提供することにある。
結晶上に良質な結晶を気相エビタキ７ヤル成長させる方
法を提供することにある。
（発明の構成）
本発明の気相エピタキシャル成長方法は、反応管内で耐
エツチングガス被膜のパターン全表面に有する半導体結
晶とこの＠品の構成元素のうちの１つ又は複数の元素の
蒸気圧下にてエツチングガス、例えば塩酸ガＸ、 ＨＢ
ｒ ｔ Ｃ１２、８ｒ ２ 、 Ｖ族元素の塩化ガス等
の雰囲気に曝し、耐エツチングガス被膜に覆われた領域
以外の結晶をエツチングする工程と、エツチングされた
半導体結晶表面に所望の半導体東料ガスを送り結晶成長
を行なう工程とを含むこと１：特徴とする。
エツチングガス被膜のパターン全表面に有する半導体結
晶とこの＠品の構成元素のうちの１つ又は複数の元素の
蒸気圧下にてエツチングガス、例えば塩酸ガＸ、 ＨＢ
ｒ ｔ Ｃ１２、８ｒ ２ 、 Ｖ族元素の塩化ガス等
の雰囲気に曝し、耐エツチングガス被膜に覆われた領域
以外の結晶をエツチングする工程と、エツチングされた
半導体結晶表面に所望の半導体東料ガスを送り結晶成長
を行なう工程とを含むこと１：特徴とする。
（ｅｌ？成の詳細な説明）
第１図は、半導体結晶の気相成長装置の概略図であり、
第２図は本発明の気相エピタキシャル成長の工程に従っ
たときの半導体結晶のエツチング及びその半導体結晶上
への結晶成長の状態を示すものである。最明に、第２図
（ａ）に示すような耐塩酸性被膜のエツチングパター７
２０ｔ−有する半導体結晶１０を第１図に示すように気
相成長装置の反応管２００内部のサセプタ３００上に設
置する。その状態でＲＦコイル４００に通電し半導体結
晶１０の温度を上昇させ所定の温度に保つ。そのとき、
半導体結晶１０の構成元素のうち１つ又は複数の元素の
蒸気圧を与えるために反応管２００の上流より元素の蒸
気圧を与えるガスｔＨｚｓＮｘ等のキャリアガスと共に
流す。そして、塩酸ガス。
第２図は本発明の気相エピタキシャル成長の工程に従っ
たときの半導体結晶のエツチング及びその半導体結晶上
への結晶成長の状態を示すものである。最明に、第２図
（ａ）に示すような耐塩酸性被膜のエツチングパター７
２０ｔ−有する半導体結晶１０を第１図に示すように気
相成長装置の反応管２００内部のサセプタ３００上に設
置する。その状態でＲＦコイル４００に通電し半導体結
晶１０の温度を上昇させ所定の温度に保つ。そのとき、
半導体結晶１０の構成元素のうち１つ又は複数の元素の
蒸気圧を与えるために反応管２００の上流より元素の蒸
気圧を与えるガスｔＨｚｓＮｘ等のキャリアガスと共に
流す。そして、塩酸ガス。
Ｈｅｒ、ＣＩ！２．Ｂｒ２． Ｖ族元素の塩化物ガス等
のエツチングガス５００を同じく反応管上流より導入し
半導体結晶１０と反応させエツチングする。そノ後ニ上
述の塩酸ガス、ＨＢｒ、（Ｊ２．Ｂｒ２．”ｌ／族元素
の塩化物ガス等のエツチングガス５００の導入をとめ、
反応管内部の塩酸ガス、ＨＢｒ、Ｃ／ｚ。
のエツチングガス５００を同じく反応管上流より導入し
半導体結晶１０と反応させエツチングする。そノ後ニ上
述の塩酸ガス、ＨＢｒ、（Ｊ２．Ｂｒ２．”ｌ／族元素
の塩化物ガス等のエツチングガス５００の導入をとめ、
反応管内部の塩酸ガス、ＨＢｒ、Ｃ／ｚ。
８ｒ２． Ｖ族元素の塩化物ガス等のエツチングガス
５００をキャリアガスで置換する。その状態で半導体結
晶は第２図（ｂ）に示すよりに、マスクパターン２０に
従って凹凸の形状にエツチングされている。その後反応
管上流より結晶成長原料ガスを導入し、半導体結晶のエ
ツチング表面上に結晶を成長する。
５００をキャリアガスで置換する。その状態で半導体結
晶は第２図（ｂ）に示すよりに、マスクパターン２０に
従って凹凸の形状にエツチングされている。その後反応
管上流より結晶成長原料ガスを導入し、半導体結晶のエ
ツチング表面上に結晶を成長する。
（実施例）
以下に１実施例について説明する。本実施例は埋め込み
構造の半導体レーデの埋め込み成長を目的としたもので
ある。半導体結晶１０としてＧａＡｓ結晶ｔ−選定し、
第２図（ａ）に示すようにこのＧａｐｓ結晶上に５ｉ０
２のストライプマスク２０を形成した。その後、第１図
に示すような有機金属気相成長炉（ＭＯＶＰＥ炉）の反
応管２００のサセプタ３００の上にＧａ Ａｓ結晶ｌＯ
を設置した。そしてＡ ｓ ＨＳを流しなからＲＥ’コ
イル４００により９００℃まで昇温しその状態で塩酸ガ
スを導入しエツチングを行った。そのときのガス流量は
塩酸ガス１．５ ｓｅｃｍ、ＡｓＨＢ １８ ｓｃｃ
ｍとしキャリアガスとしてＨ２を流し全流量を１’ｓ／
ｍ とした。エッチング雰囲気は７０Ｔｏｒｒとした。
構造の半導体レーデの埋め込み成長を目的としたもので
ある。半導体結晶１０としてＧａＡｓ結晶ｔ−選定し、
第２図（ａ）に示すようにこのＧａｐｓ結晶上に５ｉ０
２のストライプマスク２０を形成した。その後、第１図
に示すような有機金属気相成長炉（ＭＯＶＰＥ炉）の反
応管２００のサセプタ３００の上にＧａ Ａｓ結晶ｌＯ
を設置した。そしてＡ ｓ ＨＳを流しなからＲＥ’コ
イル４００により９００℃まで昇温しその状態で塩酸ガ
スを導入しエツチングを行った。そのときのガス流量は
塩酸ガス１．５ ｓｅｃｍ、ＡｓＨＢ １８ ｓｃｃ
ｍとしキャリアガスとしてＨ２を流し全流量を１’ｓ／
ｍ とした。エッチング雰囲気は７０Ｔｏｒｒとした。
雰囲気を減圧にするとガスの粘性が小さくなること、ガ
スの流速が速くなり被エツチング物質が速く結晶表面よ
り除去されること等７Ｃ工りエツチング表面が非常にな
めらかになる。エツチングレートは１．２μｍ／ｍｉｎ
である。その後に塩酸ガスの導入を止めＡｓＨ３とＨ２
のみを流し、十分に時間をおいた後反応管２００Ｐ１部
の塩酸ガスをＡｓＨ３とＨ２に置喚した。次にトリメチ
ルガリウム、トリメチルアルミニウムおよびＡ Ｓ Ｈ
３を反応管内に導入し、通常のＭＯｖＰｇ法によ’）
ＡＩ！ｏ、３Ｇａ（１１ＡＳ 肋３０ ｔ”減圧下でｌ
ｊＪｍ成長した。成長温度は７００℃とした。以上のよ
りにして第２図（Ｃ）に示すようなＧａ入３結晶１０上
にＡＪ！６３ Ｇａ ６．ｙ Ａ Ｓ 層３０ ｆ成長
したメサ型半導体結晶を得た。本実施例によれば、半導
体結晶を大気にふれさせることなくメサエッチングを行
い、ｒ その上に結晶成長させているので良質
の半導体結晶を得ることができる。
スの流速が速くなり被エツチング物質が速く結晶表面よ
り除去されること等７Ｃ工りエツチング表面が非常にな
めらかになる。エツチングレートは１．２μｍ／ｍｉｎ
である。その後に塩酸ガスの導入を止めＡｓＨ３とＨ２
のみを流し、十分に時間をおいた後反応管２００Ｐ１部
の塩酸ガスをＡｓＨ３とＨ２に置喚した。次にトリメチ
ルガリウム、トリメチルアルミニウムおよびＡ Ｓ Ｈ
３を反応管内に導入し、通常のＭＯｖＰｇ法によ’）
ＡＩ！ｏ、３Ｇａ（１１ＡＳ 肋３０ ｔ”減圧下でｌ
ｊＪｍ成長した。成長温度は７００℃とした。以上のよ
りにして第２図（Ｃ）に示すようなＧａ入３結晶１０上
にＡＪ！６３ Ｇａ ６．ｙ Ａ Ｓ 層３０ ｆ成長
したメサ型半導体結晶を得た。本実施例によれば、半導
体結晶を大気にふれさせることなくメサエッチングを行
い、ｒ その上に結晶成長させているので良質
の半導体結晶を得ることができる。
以上の本発明を半導体Ｖ−ザに応用すると、前述したよ
うに工程が簡単になると共に、結晶成長を行った界面が
成長前に汚染を受けていないため、その界面での非発光
上／り形成が押えられ信頼性の高い半導体レーザが得ら
れる。当然、ＦＥＴのゲートの形成に用いた場合は、界
面準位等による問題は低減される。また＄３図に示すよ
うに本発明におけるエツチング工程後のエツチング面は
非常になめらかで６９、走査電子顕微鏡で２０００倍に
拡大して観測した場合、通常結晶成長に用いる市販の結
晶基板の表面と比較して区別ができない。
うに工程が簡単になると共に、結晶成長を行った界面が
成長前に汚染を受けていないため、その界面での非発光
上／り形成が押えられ信頼性の高い半導体レーザが得ら
れる。当然、ＦＥＴのゲートの形成に用いた場合は、界
面準位等による問題は低減される。また＄３図に示すよ
うに本発明におけるエツチング工程後のエツチング面は
非常になめらかで６９、走査電子顕微鏡で２０００倍に
拡大して観測した場合、通常結晶成長に用いる市販の結
晶基板の表面と比較して区別ができない。
このことは、光の導波路の形成に本方法を用いた場合光
の散乱損失の小さな導波路を得ることができる。
の散乱損失の小さな導波路を得ることができる。
（発明の効果）
以上のように、本発明によれば耐エツチングガス性被膜
のバター／を有する半導体結晶を気相成長装置内に導入
した後は、反応管外部に半導体結晶を出すことなくエツ
チング及び気相エビタ午ンヤル成長を行ない所望の凹凸
上に結晶を得ることができる。それにより、半導体結晶
のエツチング表面の酸化と結晶に悪影響を与える異物の
付着を防ぐことができる。また、一旦半専体結晶をエツ
チング後に大気等にさらすとエツチング表面上への成長
する際に複雑な前処理を必要とするが、本方法によれば
、その工程も必要なくなり非常に簡単に所漠の形状ケも
つ良質の半導体結晶層を得ることができる。
のバター／を有する半導体結晶を気相成長装置内に導入
した後は、反応管外部に半導体結晶を出すことなくエツ
チング及び気相エビタ午ンヤル成長を行ない所望の凹凸
上に結晶を得ることができる。それにより、半導体結晶
のエツチング表面の酸化と結晶に悪影響を与える異物の
付着を防ぐことができる。また、一旦半専体結晶をエツ
チング後に大気等にさらすとエツチング表面上への成長
する際に複雑な前処理を必要とするが、本方法によれば
、その工程も必要なくなり非常に簡単に所漠の形状ケも
つ良質の半導体結晶層を得ることができる。
第１図は半導体結晶が気相成長装置の反応管内部に導入
された状態を示す概略図、第２１（ａ）。 （ｂ）、（Ｃ） は本発明方法の工程を示す概略図、
第３図（ａ）＄（ｂ） は本発明によるエツチング状
態を示す斜視図、第４図（ａ） 、 （ｂ） は従来
のエツチング状態を示す斜視図である。 図中、１０は半導体基板、２０は耐エツチングガス性被
膜、３０は結晶成長により積層された半導体結晶、２０
０は反応管、３００はテセグタ、４０ （１：Ｒ，Ｆコ
イル、５００はガスの流れを示す餉 」 凌 茅 ２ 図 （（Ｌン ＄ ３ 図
された状態を示す概略図、第２１（ａ）。 （ｂ）、（Ｃ） は本発明方法の工程を示す概略図、
第３図（ａ）＄（ｂ） は本発明によるエツチング状
態を示す斜視図、第４図（ａ） 、 （ｂ） は従来
のエツチング状態を示す斜視図である。 図中、１０は半導体基板、２０は耐エツチングガス性被
膜、３０は結晶成長により積層された半導体結晶、２０
０は反応管、３００はテセグタ、４０ （１：Ｒ，Ｆコ
イル、５００はガスの流れを示す餉 」 凌 茅 ２ 図 （（Ｌン ＄ ３ 図
Claims (2)
- （１）反応管内で耐エッチングガス被膜パターンを表面
に有する半導体結晶を該結晶の構成元素のうちの１つ又
は複数の元素の蒸気圧下にてエッチングガスの雰囲気に
曝し前記被膜に覆われた領域以外の結晶部分をエッチン
グする工程と、同じ反応管内でエッチングされた半導体
結晶上に成長させるべき半導体の原料ガスを送り結晶成
長を行なう工程とを含むことを特徴とする気相エピタキ
シャル成長方法。 - （２）前記エッチング工程と結晶成長工程の少なくとも
一方を減圧下で行なうことを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項記載の気相エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19091784A JPS6169115A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 気相エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19091784A JPS6169115A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 気相エピタキシヤル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6169115A true JPS6169115A (ja) | 1986-04-09 |
Family
ID=16265851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19091784A Pending JPS6169115A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 気相エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6169115A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115198352A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-10-18 | 西安奕斯伟材料科技有限公司 | 一种外延生长方法及外延晶圆 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS499586A (ja) * | 1972-05-24 | 1974-01-28 |
-
1984
- 1984-09-12 JP JP19091784A patent/JPS6169115A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS499586A (ja) * | 1972-05-24 | 1974-01-28 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115198352A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-10-18 | 西安奕斯伟材料科技有限公司 | 一种外延生长方法及外延晶圆 |
| CN115198352B (zh) * | 2022-08-24 | 2024-03-26 | 西安奕斯伟材料科技股份有限公司 | 一种外延生长方法及外延晶圆 |
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