JPH01248526A - 半導体素子の形成方法 - Google Patents
半導体素子の形成方法Info
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- JPH01248526A JPH01248526A JP63075607A JP7560788A JPH01248526A JP H01248526 A JPH01248526 A JP H01248526A JP 63075607 A JP63075607 A JP 63075607A JP 7560788 A JP7560788 A JP 7560788A JP H01248526 A JPH01248526 A JP H01248526A
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Landscapes
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
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〕
この発明は、半導体素子の形成方法に関するものである
。
。
半導体基板に半導体素子を形成する゛場合、当該基板内
に溝を形成し、その溝内に結晶成長層を堆積させる方法
が一般的に行われている。溝の形状としては、逆メサ形
と順メサ形がよく知られており、それぞれ選択成長法に
より結晶成長層が埋め込まれる。
に溝を形成し、その溝内に結晶成長層を堆積させる方法
が一般的に行われている。溝の形状としては、逆メサ形
と順メサ形がよく知られており、それぞれ選択成長法に
より結晶成長層が埋め込まれる。
第５図は、従来の形成方法により形成された半導体素子
を示すものである（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ’ＡｐｐＨｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ、２５
．Ｎｏ、１．Ｊａｎｕａｒｙ、１９８Ｂ。
を示すものである（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ’ＡｐｐＨｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ、２５
．Ｎｏ、１．Ｊａｎｕａｒｙ、１９８Ｂ。
ｐｐ、ＬｌＯ−Ｌ１２） 、同図（ａ）は、逆メサ形溝
に結晶成長層を埋め込んだ逆メサ形構造の半導体素子を
示し、同図（ｂ）、（Ｃ）は、順メサ形溝に結晶成長層
を埋め込んだ順メサ形構造の半導体素子を示すものであ
る。
に結晶成長層を埋め込んだ逆メサ形構造の半導体素子を
示し、同図（ｂ）、（Ｃ）は、順メサ形溝に結晶成長層
を埋め込んだ順メサ形構造の半導体素子を示すものであ
る。
いずれも、まずＧａＡｓ基板１全面にＳｉＮｘの選択マ
スク２を形成した後、レジスト膜をフォトリソグラフィ
技術により所定のマスクパターンに形成し、その開口を
介してエツチングすることにより選択マスク２の一部を
除去する。選択マスク２が除去された部分にはＧａＡｓ
基板１が露出するので、次に、その露出したＧａＡｓ基
板１に逆メサ形溝３あるいは順メサ形溝４を形成し、結
晶成長層５ ａｓ ５ ｂｓ・・・を順次埋め込み、半
導体素子が形成される。
スク２を形成した後、レジスト膜をフォトリソグラフィ
技術により所定のマスクパターンに形成し、その開口を
介してエツチングすることにより選択マスク２の一部を
除去する。選択マスク２が除去された部分にはＧａＡｓ
基板１が露出するので、次に、その露出したＧａＡｓ基
板１に逆メサ形溝３あるいは順メサ形溝４を形成し、結
晶成長層５ ａｓ ５ ｂｓ・・・を順次埋め込み、半
導体素子が形成される。
しかしながら、逆メサ構造の従来技術（第５図（ａ））
では、溝の端部に鋭角な折れ曲り部分が形成されるので
、逆メサ形溝３内に選択埋め込み成長させた結晶成長層
５ａ、５ｂ、・・・の下部からｔｌｌｔを取出すことが
困難であった。
では、溝の端部に鋭角な折れ曲り部分が形成されるので
、逆メサ形溝３内に選択埋め込み成長させた結晶成長層
５ａ、５ｂ、・・・の下部からｔｌｌｔを取出すことが
困難であった。
また、順メサ形構造の従来技術（同図（ｂ）、（Ｃ））
において、順メサ形溝４の深さが深いときには（同図（
ｂ））、？Ｍの中央部に台形状の凹部が生じ、この台形
状の凹部を埋め込むため表面に台形状の隆起部ができる
という欠点があった。
において、順メサ形溝４の深さが深いときには（同図（
ｂ））、？Ｍの中央部に台形状の凹部が生じ、この台形
状の凹部を埋め込むため表面に台形状の隆起部ができる
という欠点があった。
一方、順メサ形溝４の深さが浅いときには（同図（Ｃ）
） 、溝の端部に峰状の突起部が生じるという欠点があ
った。すなわち、いずれの順メサ形構造（同図（ｂ）、
（Ｃ））においても平坦な表面が得られず、半導体素子
を形成するプロセスにおいて障害になるという欠点があ
った。特に端部で異常成長するのは、順メサ面に対する
成長速度が速いうえに、周囲の選択マスク上に供給され
た原料が選択マスク上を拡散し順メサ部へ供給されるか
らである。
） 、溝の端部に峰状の突起部が生じるという欠点があ
った。すなわち、いずれの順メサ形構造（同図（ｂ）、
（Ｃ））においても平坦な表面が得られず、半導体素子
を形成するプロセスにおいて障害になるという欠点があ
った。特に端部で異常成長するのは、順メサ面に対する
成長速度が速いうえに、周囲の選択マスク上に供給され
た原料が選択マスク上を拡散し順メサ部へ供給されるか
らである。
そこでこの発明は、順メサ面に対する成長速度を低下さ
せ、かつその成長を選択マスクに達した段階で止めるこ
とにより、”順メサ形状の溝を平坦に選択埋め込み成長
させる半導体素子の形成方法を提供することを目的とす
る。
せ、かつその成長を選択マスクに達した段階で止めるこ
とにより、”順メサ形状の溝を平坦に選択埋め込み成長
させる半導体素子の形成方法を提供することを目的とす
る。
上記課題を達成するため、この発明は化合物半導体の基
板に選択マスクを形成する第１の工程と、選択マスクの
一部を除去し基板を露出させる第２の工程と、露出した
基板に選択マスク下部のアンダーカット量が溝の深さに
対し０．３乃至１．５倍となるような順メサ形の溝を形
成する第３の工程と、順メサ形の溝内に結晶成長層を堆
積する第４の工程と、結晶成長層が堆積された後選択マ
スクを除去する第５の工程とを含んで構成されているこ
とを特徴とする。
板に選択マスクを形成する第１の工程と、選択マスクの
一部を除去し基板を露出させる第２の工程と、露出した
基板に選択マスク下部のアンダーカット量が溝の深さに
対し０．３乃至１．５倍となるような順メサ形の溝を形
成する第３の工程と、順メサ形の溝内に結晶成長層を堆
積する第４の工程と、結晶成長層が堆積された後選択マ
スクを除去する第５の工程とを含んで構成されているこ
とを特徴とする。
この発明は、以上のように構成されているので、順メサ
形溝の上部において基板平面の延長線上に形成される選
択マスクは、順メサ部への原料供給を抑制し、かつ順メ
サ面に対する成長を止めるように作用する。そのため、
順メサ形の溝を平坦に選択埋め込み成長させることがで
きる。
形溝の上部において基板平面の延長線上に形成される選
択マスクは、順メサ部への原料供給を抑制し、かつ順メ
サ面に対する成長を止めるように作用する。そのため、
順メサ形の溝を平坦に選択埋め込み成長させることがで
きる。
〔実施例〕 ′
以下、この発明に係る半導体素子の形成方法の一実施例
を添附図面に基づき説明する。なお、説明において同一
要素には同一符号を使用し、重複する説明は省略する。
を添附図面に基づき説明する。なお、説明において同一
要素には同一符号を使用し、重複する説明は省略する。
第１図は、この発明に係る半導体素子の形成方法の一実
施例を示すものである。ＩｎＰ基板６は鏡面加工されて
おり、不純物のドーピングにより半絶縁体になっている
（同図（ａ））。このＩｎＰ基板６の全面に、まずＳＩ
Ｎ の選択マスり７をプラズマＣＶＤにより形成する
（同図（ｂ））。その後、レジスト膜８を選択マスク７
上に形成しく同図（Ｃ）） 、フォトリソグラフィ技術
によりレジスト膜を所定のパターンとし、その開口から
選択マスグーの一部を例えば＜０１１＞方向のストライ
ブ状に除去する（同図（ｄ））。
施例を示すものである。ＩｎＰ基板６は鏡面加工されて
おり、不純物のドーピングにより半絶縁体になっている
（同図（ａ））。このＩｎＰ基板６の全面に、まずＳＩ
Ｎ の選択マスり７をプラズマＣＶＤにより形成する
（同図（ｂ））。その後、レジスト膜８を選択マスク７
上に形成しく同図（Ｃ）） 、フォトリソグラフィ技術
によりレジスト膜を所定のパターンとし、その開口から
選択マスグーの一部を例えば＜０１１＞方向のストライ
ブ状に除去する（同図（ｄ））。
この基板６を硫酸、水、過酸化水素水の混合液（５：
１ ： １の比率）のエッチャントでエツチングし、順
メサ形溝９を形成する（第１図（ｅ））。
１ ： １の比率）のエッチャントでエツチングし、順
メサ形溝９を形成する（第１図（ｅ））。
ここで重要なことは、当該順メサ形溝９の上方で基板６
の平面延長線上に、順メサ形溝９の深さに対し選択マス
ク７が０．３〜１．５倍突出するように選択マスク７下
部の基板６をアンダーカットする点である。
の平面延長線上に、順メサ形溝９の深さに対し選択マス
ク７が０．３〜１．５倍突出するように選択マスク７下
部の基板６をアンダーカットする点である。
次に、Ｇａ１ｎＡｓの結晶成長層１０をこの類メサ溝９
内に有機金属気相成長法で堆積する（同図（ｆ））。最
後に、選択マスク７を基板６の表面から除去し、半導体
素子が形成される（同図（ｇ））。
内に有機金属気相成長法で堆積する（同図（ｆ））。最
後に、選択マスク７を基板６の表面から除去し、半導体
素子が形成される（同図（ｇ））。
なお、この実施例では基板としてＩｎＰを使用している
が、特にＩｎＰに限定されるものではなく、例えばＧａ
Ａｓ、ＩｎＡｓ等の化合物半導体であればよい。また、
上記ＩｎＰ、ＧａＡｓ等の基板上に結晶成長させたＧａ
Ａｓ、Ａ ｌＧａＡｓ。
が、特にＩｎＰに限定されるものではなく、例えばＧａ
Ａｓ、ＩｎＡｓ等の化合物半導体であればよい。また、
上記ＩｎＰ、ＧａＡｓ等の基板上に結晶成長させたＧａ
Ａｓ、Ａ ｌＧａＡｓ。
Ａ１１ｎＰ等のエピタキシャル成長層に順メサ溝を形成
する場合にも適用できる。
する場合にも適用できる。
さらに、半導体基板としてＩｎＰ、選択埋め込み成長層
としてＩ ｎ Ｐ ｓ Ｇ ａ Ｉ ｎ Ａ ｓ ｓあ
るいはＡ１１ｎＡｓを使用することができる。また、半
導体基板としてＧａＡｓ、選択埋め込み成長層としてＧ
ａＡｓ、あるいはＡｌＧａＡｓを使用することができる
。
としてＩ ｎ Ｐ ｓ Ｇ ａ Ｉ ｎ Ａ ｓ ｓあ
るいはＡ１１ｎＡｓを使用することができる。また、半
導体基板としてＧａＡｓ、選択埋め込み成長層としてＧ
ａＡｓ、あるいはＡｌＧａＡｓを使用することができる
。
選択マスクとしては、ｓｉＮ に限定されるものでは
なく、例えばＳｉＯ等でもよい。また、選択マスクの形
成方法としては、プラズマＣＶＤの他に光ＣＶＤでもよ
い。さらに、エッチャントは硫酸系の他、酢酸系、アン
モニア系、塩酸系が使用できる。また、例えばＨＮＯ３
とＨＣ，Ｑの混合エッチャントでエツチングすることも
できる。
なく、例えばＳｉＯ等でもよい。また、選択マスクの形
成方法としては、プラズマＣＶＤの他に光ＣＶＤでもよ
い。さらに、エッチャントは硫酸系の他、酢酸系、アン
モニア系、塩酸系が使用できる。また、例えばＨＮＯ３
とＨＣ，Ｑの混合エッチャントでエツチングすることも
できる。
第２図は、順メサ形溝９におけるアンダーカット量の影
響を示すものである。同図（ａ）は実験結果を示すもの
であり、同図（ｂ）はその実験結果を説明する為の参考
図である。この実験は、ＩｎＰ基板６上にプラズマＣＶ
Ｄで形成された所定の膜厚（−ａ）の５１３Ｎ４による
選択マスク７の下部に、所定の溝の深さ（−ｂ）で所定
のアンダーカットｊｌ（−ｃ）を有する順メサ形溝を、
ＨＮＯ３とＨＣｊ７を含む混合液（比率１：１）及び硫
酸、水、過酸化水素水の混合液（比率５：１：１）のエ
ッチャントにより形成するものである。
響を示すものである。同図（ａ）は実験結果を示すもの
であり、同図（ｂ）はその実験結果を説明する為の参考
図である。この実験は、ＩｎＰ基板６上にプラズマＣＶ
Ｄで形成された所定の膜厚（−ａ）の５１３Ｎ４による
選択マスク７の下部に、所定の溝の深さ（−ｂ）で所定
のアンダーカットｊｌ（−ｃ）を有する順メサ形溝を、
ＨＮＯ３とＨＣｊ７を含む混合液（比率１：１）及び硫
酸、水、過酸化水素水の混合液（比率５：１：１）のエ
ッチャントにより形成するものである。
例えば、ｃ／ｂが０．２〜０．３の場合には両方のエッ
チャントを併用し、アンダーカット量が多くなるにつれ
て後者のエッチャントの量を増加させる。ｃ ／ ｂが
０．５以上の場合には後者のエッチャントを使用し、熱
処理温度と膜厚を変えることにより、アンダーカット量
を調整する。ここで、当該実験における熱処理温度とは
、プラズマＣＶＤにより選択マスクを形成する温度であ
る。
チャントを併用し、アンダーカット量が多くなるにつれ
て後者のエッチャントの量を増加させる。ｃ ／ ｂが
０．５以上の場合には後者のエッチャントを使用し、熱
処理温度と膜厚を変えることにより、アンダーカット量
を調整する。ここで、当該実験における熱処理温度とは
、プラズマＣＶＤにより選択マスクを形成する温度であ
る。
なお、熱処理温度が高くなると選択マスク７は硬くなる
傾向にあり、選択マスク７の膜厚を厚くすると選択マス
クと基板との間の応力は高くなる。
傾向にあり、選択マスク７の膜厚を厚くすると選択マス
クと基板との間の応力は高くなる。
従って、熱処理温度を高め膜厚を厚くすることにより、
アンダーカット量を増加させることができる。
アンダーカット量を増加させることができる。
次に、溝の深さ（ｂ）に対するアンダーカットＥｋ （
ｃ）の比率をｃ ／ ｂで示し、以下説明する。
ｃ）の比率をｃ ／ ｂで示し、以下説明する。
ｃ ／ ｂが０．２の場合、はぼ１．５μｍの突起が生
じ（第２図（ｂ）参照）、平坦な基板表面を構成するこ
とができなかったが、ｃ ／ ｂが０．３の場合には、
突起の高さ（−ｄ）は著しく減少しく第１図（ｇ）参照
）、実用的に問題のない平坦な基板表面を構成すること
ができた。
じ（第２図（ｂ）参照）、平坦な基板表面を構成するこ
とができなかったが、ｃ ／ ｂが０．３の場合には、
突起の高さ（−ｄ）は著しく減少しく第１図（ｇ）参照
）、実用的に問題のない平坦な基板表面を構成すること
ができた。
一方、ｃ／ｂが２．０の場合には、溝の底部にまで達す
るような深さ（はぼ１．５μｍ）の穴が順メサ面と選択
マスクとの間に発生しく第２図（ｂ）参照）、平坦な基
板表面を構成することはできなかったが、ｃ ／ ｂが
１．５の場合には、穴の大きさはほぼ０．５μｍ程度に
なり、実用的にも問題のない平坦な基板表面を構成する
ことができた。
るような深さ（はぼ１．５μｍ）の穴が順メサ面と選択
マスクとの間に発生しく第２図（ｂ）参照）、平坦な基
板表面を構成することはできなかったが、ｃ ／ ｂが
１．５の場合には、穴の大きさはほぼ０．５μｍ程度に
なり、実用的にも問題のない平坦な基板表面を構成する
ことができた。
従って、ｃ／ｂが０．３〜１．５の範囲であれば、実用
的に支障のある程の突起や穴を基板表面に発生させるこ
となく、順メサ形状の溝を平坦に選択埋め込み成長させ
ることができることが確認された。
的に支障のある程の突起や穴を基板表面に発生させるこ
となく、順メサ形状の溝を平坦に選択埋め込み成長させ
ることができることが確認された。
第３図は、この発明に係る半導体素子の形成方法により
形成された半導体素子の走査型電子顕微鏡による写真を
示すものである。順メサ形溝内には、厚い結晶成長層が
基板上に形成されており、成長後の基板表面はほぼ平坦
になっている。
形成された半導体素子の走査型電子顕微鏡による写真を
示すものである。順メサ形溝内には、厚い結晶成長層が
基板上に形成されており、成長後の基板表面はほぼ平坦
になっている。
第４図は、この発明に係る半導体素子の形成方法の応用
例を示すものである。選択埋め込み成長層１０に受光素
子、その横にトランジスタ１１を形成し、光電子集積回
路を形成したものである。
例を示すものである。選択埋め込み成長層１０に受光素
子、その横にトランジスタ１１を形成し、光電子集積回
路を形成したものである。
このように、異なる厚さの結晶成長層を同一基板上に形
成する必要がある分野で利用すると効果的である。
成する必要がある分野で利用すると効果的である。
この発明は、以上説明したように構成されているので、
順メサ形状の溝に結晶成長層を平坦に埋め込むことがで
きる。
順メサ形状の溝に結晶成長層を平坦に埋め込むことがで
きる。
第１図は、この発明に係る半導体素子の形成方法の一実
施例を示す工程図、第２図は、順メサ形溝におけるアン
ダーカット量の影響を示す図、第３図は、第１図の形成
方法により形成された半導体素子の結晶の構造を示す走
査型電子顕微鏡による写真、第４図は、この発明に係る
半導体素子の形成方法の応用例を示す図、第５図は、従
来技術により形成された半導体素子を示す図である。 １・・・ＧａＡｓ基板 ２．７・・・選択マスク ３・・・逆メサ形溝 ４．９・・・順メサ形溝 ５．１０・・・結晶成長層 ６・・・１ｎＰ基板 ８・・・レジスト膜 １１・・・トランジスタ 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理人弁理士 長谷用 芳 樹間
山 １） 行 −第１図 本導俸翠子正；写血 第３図 応用例 第４図 丑メサ形構菫 順メサ形構造（１） （ｂ） 順メサ形橋＠（２） （Ｃ） 従示棟術りこよる半導体系モ 第５図
施例を示す工程図、第２図は、順メサ形溝におけるアン
ダーカット量の影響を示す図、第３図は、第１図の形成
方法により形成された半導体素子の結晶の構造を示す走
査型電子顕微鏡による写真、第４図は、この発明に係る
半導体素子の形成方法の応用例を示す図、第５図は、従
来技術により形成された半導体素子を示す図である。 １・・・ＧａＡｓ基板 ２．７・・・選択マスク ３・・・逆メサ形溝 ４．９・・・順メサ形溝 ５．１０・・・結晶成長層 ６・・・１ｎＰ基板 ８・・・レジスト膜 １１・・・トランジスタ 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理人弁理士 長谷用 芳 樹間
山 １） 行 −第１図 本導俸翠子正；写血 第３図 応用例 第４図 丑メサ形構菫 順メサ形構造（１） （ｂ） 順メサ形橋＠（２） （Ｃ） 従示棟術りこよる半導体系モ 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 化合物半導体の基板に選択マスクを形成する第１の工
程と 前記選択マスクの一部を除去し、前記基板を露出させる
第２の工程と、 露出した前記基板に、前記選択マスク下部のアンダカッ
ト量が溝の深さに対し０．３乃至１．５倍となるような
順メサ形の溝を形成する第３の工程と、 前記順メサ形の溝内に、結晶成長層を堆積する第４の工
程と、 前記結晶成長層が堆積された後、前記選択マスクを除去
する第５の工程とを含んで構成されている半導体素子の
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075607A JPH01248526A (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 半導体素子の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075607A JPH01248526A (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 半導体素子の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01248526A true JPH01248526A (ja) | 1989-10-04 |
Family
ID=13581067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63075607A Pending JPH01248526A (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 半導体素子の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01248526A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101484442B1 (ko) * | 2014-02-04 | 2015-01-28 | 성균관대학교산학협력단 | 태양전지용 유리 기판 제조방법 및 그에 의해 제조된 태양전지용 기판 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6360522A (ja) * | 1986-08-30 | 1988-03-16 | Fujitsu Ltd | 有機金属熱分解気相成長法 |
-
1988
- 1988-03-29 JP JP63075607A patent/JPH01248526A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6360522A (ja) * | 1986-08-30 | 1988-03-16 | Fujitsu Ltd | 有機金属熱分解気相成長法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101484442B1 (ko) * | 2014-02-04 | 2015-01-28 | 성균관대학교산학협력단 | 태양전지용 유리 기판 제조방법 및 그에 의해 제조된 태양전지용 기판 |
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