JPS6279613A - Regrowing method for compound semiconductor crystal thin film - Google Patents

Regrowing method for compound semiconductor crystal thin film

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JPS6279613A
JPS6279613A JP22063785A JP22063785A JPS6279613A JP S6279613 A JPS6279613 A JP S6279613A JP 22063785 A JP22063785 A JP 22063785A JP 22063785 A JP22063785 A JP 22063785A JP S6279613 A JPS6279613 A JP S6279613A
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JP
Japan
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layer
gaas
etching
alas
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP22063785A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuki Tokuda
徳田 安紀
Kenzo Fujiwara
藤原 賢三
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a surface suitable for recrystallization by controlling etching thickness, by preliminarily forming a specific material layer and a GaAs layer which are different in their etching characteristics, and etching GaAs, and then removing the specific material layer by etching. CONSTITUTION:A mask 4 is formed to a groove on GaAs layers 7 and 9 formed on a GaAs substrate 1, where an AlAs layer 8 is inserted by the first epitaxial crystal growth. And, the upper GaAs layer 9 is etched with H2O2/NH4OH solution which does not etch AlAs, so that etching stops before the AlAs layer 8 to obtain a preliminarily designed depth of groove. Then, AlAs 10 at the part of the groove 3 is etched before regrowth with HCl which does not etch GaAs, therefore the etching surface of the GaAs layer 7 becomes flattened to enable a crystalline-easy film 6 to regrow on the groove 3. If the uppermost layer of the film 7 is GaAs or AlGaAs small in Al-mol ratio, the structure of the lower layer is permitted to be of multi-layer composition necessary for forming an element having a desirable function.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はエピタキシャル結晶の再成長を必要とする化
合物半導体プロセスにおいて再成長された結晶の質の向
上、加工精度の向上を図った化合物半導体結晶薄膜の再
成長方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention provides a compound semiconductor crystal that improves the quality of the regrown crystal and improves the processing accuracy in a compound semiconductor process that requires the regrowth of an epitaxial crystal. This invention relates to a method for regrowing thin films.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図は、例えば分子線エピタキシャル法等でGaAs
エピタキシャル膜に溝加工を行なった後に、AlGaA
sエピタキシャル膜の再結晶成長を行うプロセスを示し
たものであり、1はGaAS基板、2はすでに結晶成長
されたGaAsエピタキシャル膜、3はそのエピタキシ
ャル膜2に掘られた溝、4は′a3をきるためのマスク
、5は再成長前の表面クリーニングのためにエツチング
で取り除かれる表面層、6は再成長されたAlGaAs
エピタキシャル膜である。
Figure 2 shows how GaAs is grown by, for example, the molecular beam epitaxial method.
After trenching the epitaxial film, AlGaA
This figure shows the process of recrystallization growth of the s epitaxial film, where 1 is a GaAS substrate, 2 is a GaAs epitaxial film that has already been crystal-grown, 3 is a groove dug in the epitaxial film 2, and 4 is 'a3'. 5 is a surface layer to be removed by etching for surface cleaning before regrowth; 6 is a regrown AlGaAs mask;
It is an epitaxial film.

次にそのプロセスについて説明する。あらかじめ結晶成
長されたGaAs膜2上にマスク4を形成し、エツチン
グにより溝加工をぼどこす(第2図(a)、 (bl)
。次にその溝3の上にエピタキシャル膜を形成するため
、加工された膜の表面をエツチングし、再結晶成長可能
な面を得る。そしてその上にAlGaAs膜6を形成す
る。この再成長表面を出すエツチングには、通常化学エ
ツチングや熱エツチングが用いられる。
Next, the process will be explained. A mask 4 is formed on the GaAs film 2 on which crystals have been grown in advance, and grooves are formed by etching (Fig. 2(a), (bl)).
. Next, in order to form an epitaxial film on the groove 3, the surface of the processed film is etched to obtain a surface capable of recrystallization growth. Then, an AlGaAs film 6 is formed thereon. Chemical etching or thermal etching is usually used to expose this regrowth surface.

第2図は簡単のためGaAs膜2に溝加工し、AlGa
As膜6を形成する場合について示したが、一般に所望
の機能を有する素子を形成するためには、結晶成長され
る膜2.6はGaAsとAlGaAsからなる多層構造
膜を用いることになる。
For simplicity, Figure 2 shows grooves formed in the GaAs film 2 and AlGa
Although the case of forming the As film 6 has been described, in general, in order to form an element having a desired function, a multilayer structure film consisting of GaAs and AlGaAs is used as the crystal-grown film 2.6.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来の方法では、例えば溝上の再成長平面はうまくエビ
クキシャル成長するためには、平坦できれいな面である
必要があり、このことからエッチャントの選択が難しく
、また必ずしも理想的な表面が得られるとは限らなかっ
た。またエツチングのスピードはエツチング液の温度等
により変化するため、溝の深さの正確な制御が困難であ
った。
In conventional methods, for example, the regrowth plane on a groove must be a flat and clean surface in order for successful eviaxial growth to occur, which makes it difficult to select an etchant, and it is not always possible to obtain an ideal surface. It wasn't limited. Furthermore, since the etching speed varies depending on the temperature of the etching solution, etc., it has been difficult to accurately control the depth of the grooves.

即ち、分子線エピタキシャル膜のように優れた精度で模
厚を制御しても、加工によりその精度が損なわれていた
That is, even if the pattern thickness is controlled with excellent precision as in the case of molecular beam epitaxial films, the precision is lost due to processing.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、再現性良くエツチング厚を制御でき、しかも
結晶の再成長に通した極めて平坦な表面を得ることがで
きる化合物半導体結晶薄膜の再成長方法を提供すること
を目的とする。
This invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and it is a compound semiconductor crystal thin film that can control the etching thickness with good reproducibility and can obtain an extremely flat surface through crystal regrowth. The purpose is to provide a regrowth method.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る化合物半導体結晶薄膜の再成長方法は再
成長したい面の上に第1回目成長であらかじめ、AlA
s層あるいはAlモル比の高いAlGaAs層とGaA
Sの二N膜を形成しておき、GaAs層をエツチングし
たのち再成長の前にAlAsあるいはAlモル比の高い
AlGaAsに対して選択性のあるエツチング液でその
層を取り除き、その上に第2回目成長をするものである
The method for regrowing a compound semiconductor crystal thin film according to the present invention is to preliminarily deposit AlA
S layer or AlGaAs layer with high Al molar ratio and GaA
A 2N film of S is formed, the GaAs layer is etched, and before regrowth, that layer is removed with an etching solution that is selective to AlAs or AlGaAs with a high Al molar ratio. It is something that grows every time.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、分子線エピタキシャル法等を用い
ることによってAlAsあるいはAlモル比の大きなA
lGaAsは容易に成長でき、かつそれらはGaAsあ
るいはAlモル比の低いAlGaAsに対して容易に選
択的にエツチングすることができる。
In this invention, by using molecular beam epitaxial method etc., AlAs or A with a large Al molar ratio is
lGaAs are easy to grow, and they can be easily etched selectively to GaAs or AlGaAs with low Al molar ratios.

〔実施例〕〔Example〕

以下この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

分子線エピタキシャル脅等を用いれば、AlAsあるい
はAlモル比の大きなA I G a A sは容易に
成長でき、かつそれらはGaAsあるいはAlモル比の
低いAlGaAsに対して選択的にエツチングしやすく
、例えば第3図に示したソビエトフィジクス アンド 
テクノロジー オブ フィツクス20 161? (1
976)  (Sov、Phys、Tech、Phys
By using molecular beam epitaxy, etc., AlAs or AIGaAs with a high Al molar ratio can be easily grown, and they can be easily etched selectively with respect to GaAs or AlGaAs with a low Al molar ratio. Soviet physics shown in Figure 3 and
Technology of Fixtures 20 161? (1
976) (Sov, Phys, Tech, Phys
.

20 1617 (1976) )に示された、沸騰し
たHCIによるA 1.t  G al−エAsエツチ
ング速度のAlモル比依存特性によれば、HCIを用い
ればAlモル比が約0.4以上のAlGaAsが選択的
にエツチングされることがわかる。
20 1617 (1976)) with boiling HCl. According to the Al molar ratio dependence characteristic of the tGal-Air As etching rate, it is found that when HCI is used, AlGaAs having an Al molar ratio of about 0.4 or more is selectively etched.

またジャーナル オブ アプライド フィツクス  4
4  4172   (1973)   (J、App
l、Phys、44.4172(1973) )によれ
ば、H202/NH40H液を用いればGaAsはAl
GaAsに対して選択的にエツチングできることがわか
る。本発明はこのことを利用したものである。
Also Journal of Applied Fixtures 4
4 4172 (1973) (J, App
According to Phys. 44.4172 (1973)), if a H202/NH40H solution is used, GaAs can be
It can be seen that etching can be performed selectively with respect to GaAs. The present invention takes advantage of this fact.

第1図はこの発明の一実施例によるGaAsエピタキシ
ャル膜に溝加工を行なった後に、AlGaAsエピタキ
シャル膜の再結晶成長を行うプロセスを示し、図におい
て、lはG a A s基板、7は最初の成長で形成し
た下側のGaAs層、8は薄いAlAs層、9は上側G
aAs層、3は溝、4は溝3を切るためのマスク、10
は再成長前に取り除かれるAlAs、6は再成長された
AlGaAs層である。
FIG. 1 shows a process in which an AlGaAs epitaxial film is recrystallized after grooves are formed in a GaAs epitaxial film according to an embodiment of the present invention. The lower GaAs layer formed by growth, 8 is the thin AlAs layer, 9 is the upper G
aAs layer, 3 a groove, 4 a mask for cutting the groove 3, 10
is the AlAs removed before regrowth, and 6 is the regrown AlGaAs layer.

次に本再成長方法について説明する。Next, the present regrowth method will be explained.

第1図(a)のように、GaAs基板1上に第1回目の
エピタキシャル結晶成長によりAlAs層8を挿入して
GaAs層7.9を形成したものの上に、溝をきるため
にマスク4を形成し、上側GaAs層9をH202/N
H40H液でエツチングする。このエツチング液はAl
Asはエツチングしないため、エツチング時間が長くな
ってもAlAs層8でとまる。したがってあらかじめ設
計した深さの溝が得られる。即ち、再現性の良いエツチ
ング厚が得られる。次に再成長前にtI3の部分のAl
As1OをHCIでエツチングする。GaAsはMCI
ではエツチングされないため、下側GaAs層7のエツ
チング面は極めて平坦となる。
As shown in FIG. 1(a), a mask 4 is placed on a GaAs substrate 1 to form a groove by inserting an AlAs layer 8 through the first epitaxial crystal growth to form a GaAs layer 7.9. The upper GaAs layer 9 is formed by H202/N
Etch with H40H solution. This etching solution is Al
Since As does not etch, even if the etching time becomes long, it stops at the AlAs layer 8. Therefore, a groove with a pre-designed depth is obtained. That is, an etching thickness with good reproducibility can be obtained. Next, before regrowth, Al in the tI3 part is
Etch As1O with HCI. GaAs is MCI
Since the etched surface of the lower GaAs layer 7 is not etched, the etched surface of the lower GaAs layer 7 becomes extremely flat.

従って溝3の上に再成長された膜6は結晶性が極めてよ
い。
Therefore, the film 6 regrown on the groove 3 has extremely good crystallinity.

以上のようにあらかじめ所定の位置にAlAs層8を入
れておくことにより、設計どおりの深さの溝が形成でき
、かつ極めて平坦な再成長表面が得られる。
By placing the AlAs layer 8 in a predetermined position in advance as described above, a groove of the designed depth can be formed and an extremely flat regrowth surface can be obtained.

膜厚を精度よ(制御できる分子線エピタキシャル法にこ
の方法を用いれば、その精度を失うことなく、溝加工な
どを行うことができ、良質な再結晶膜を得ることができ
る。
If this method is used in the molecular beam epitaxial method where the film thickness can be precisely controlled, grooves can be processed without losing the precision, and a high-quality recrystallized film can be obtained.

なお、上記実施例では溝加工したGaAs上に再成長す
る場合について説明したが、最初の成長で形成される膜
7の最上層がGaASやAlモル比が小さなAlGaA
sであれば、その下層の構造は所望の機能を有する素子
を形成するために必要な多層構造であってもよい。また
再成長される膜6の構造は任意である。
In the above embodiment, the case where regrowth is performed on grooved GaAs is explained, but the uppermost layer of the film 7 formed in the first growth is made of GaAs or AlGaA with a small Al molar ratio.
s, the underlying structure may be a multilayer structure necessary to form an element having a desired function. Further, the structure of the regrown film 6 is arbitrary.

さらに溝加工だけでなく、一度結晶成長を中断し必要な
プロセスを行なった後、再成長を行うような場合におい
て再成長のために平坦な面が必要な場合にも、この方法
を用いることができる。
Furthermore, this method can be used not only for groove processing, but also when a flat surface is required for regrowth, such as when crystal growth is interrupted and the necessary processes are performed, and then regrowth is performed. can.

さらに2回以上再成長が必要なプロセスにおいても、本
発明を適用でき、その場合各回成長の前の成長において
AlAs層を挿入しておけばよい。
Furthermore, the present invention can be applied to a process that requires regrowth two or more times, in which case an AlAs layer may be inserted in the growth before each growth.

さらに一般的には最初の成長で形成される膜9はその下
の膜8に対して、また膜8はその下の膜7に対して選択
的にエツチングできるものであればどのような構造ある
いは材料でもよい。
More generally, any structure or structure can be used as long as the film 9 formed in the initial growth can be selectively etched with respect to the film 8 below it, and the film 8 can be etched selectively with respect to the film 7 below it. It can be any material.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、化合物半導体結晶薄
膜の再成長方法において、GaAsとAlAsあるいは
Atモル比の高い、11.lGaAsとのエツチング特
性の違いを利用して第1回目のエピタキシャル結晶成長
において、後者の膜を所定の位置に挿入しておくように
したので、精度の高い加工とその後の良質な結晶の再成
長が可能となる効果がある。
As described above, according to the present invention, in the method for regrowing a compound semiconductor crystal thin film, 11. Taking advantage of the difference in etching properties from lGaAs, the latter film was inserted in a predetermined position during the first epitaxial crystal growth, allowing for highly accurate processing and subsequent regrowth of high-quality crystals. This has the effect of making it possible.

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

第1図はこの発明の一実施例によるGaAsエピタキシ
ャル膜に溝加工を行なった後に、AlGaAsエピタキ
シャル膜の再結晶成長を行うプロセスを示す図、第2図
は従来法で同様のプロセスを行う場合の工程を示す図、
第3図は沸騰したHClによるAl工Ga+□Asエツ
チング速度のAlモル比X依存性を示す図である。 lはGaAs基板、2はGaAsCピタキシャル膜、3
はエピタキシャル膜に掘られた溝、4はマスク、5はエ
ツチングで取り除かれる表面層、6は再成長したエピタ
キシャル膜、7は下側Ga/1.s層、8はAlAs層
、9は上側GaAs層、10は取り除かれるAlAs部
分。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a diagram showing a process of recrystallizing an AlGaAs epitaxial film after grooves are formed in a GaAs epitaxial film according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a process in which a similar process is performed using a conventional method. Diagrams showing the process,
FIG. 3 is a diagram showing the dependence of the Al-Ga+□As etching rate on the Al molar ratio X using boiling HCl. l is a GaAs substrate, 2 is a GaAsC pitaxial film, 3
are grooves dug in the epitaxial film, 4 is a mask, 5 is the surface layer removed by etching, 6 is the regrown epitaxial film, 7 is the lower Ga/1. s layer, 8 is an AlAs layer, 9 is an upper GaAs layer, and 10 is an AlAs portion to be removed. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)再成長したい面の上に第1回目のエピタキシャル
結晶成長においてAlAs層あるいはAlモル比の高い
AlGaAs層とGaAs層の二層膜を形成しておき、 該GaAs層をエッチングしたのち次の結晶成長前に上
記AlAs層又はAlモル比の高いAlGaAs層を選
択エッチングで除去することを特徴とする化合物半導体
エピタキシャル結晶薄膜の再成長方法。
(1) On the surface to be regrown, an AlAs layer or a two-layer film of an AlGaAs layer with a high Al molar ratio and a GaAs layer is formed in the first epitaxial crystal growth, and after etching the GaAs layer, the next step is performed. A method for regrowing a compound semiconductor epitaxial crystal thin film, which comprises removing the AlAs layer or the AlGaAs layer with a high Al molar ratio by selective etching before crystal growth.
JP22063785A 1985-10-03 1985-10-03 Regrowing method for compound semiconductor crystal thin film Pending JPS6279613A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0564720A1 (en) * 1992-04-07 1993-10-13 Tokyo Institute Of Technology Method of manufacturing x-ray exposure mask

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0564720A1 (en) * 1992-04-07 1993-10-13 Tokyo Institute Of Technology Method of manufacturing x-ray exposure mask
US5436096A (en) * 1992-04-07 1995-07-25 Tokyo Institute Of Technology Method of manufacturing X-ray exposure mask

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