JPH0267724A - 化合物半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の製造方法Info
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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、化合物半導体薄膜の選択的成長方法に関する
。
。
従来、半導体基板上に選択的に化合物半導体薄膜を製造
する方法の1つで、前記半導体基板上の一部にマスクを
形成する手段と、前記マスクの形成された半導体基板上
に化合物半導体薄膜をエピタキシャル成長する手段と、
前記エピタキシャル成長中に光照射する手段を含む化合
物半導体薄膜の製造方法においては、前記エピタキシャ
ル成長の方法に関してはなんら限定されていなかった。
する方法の1つで、前記半導体基板上の一部にマスクを
形成する手段と、前記マスクの形成された半導体基板上
に化合物半導体薄膜をエピタキシャル成長する手段と、
前記エピタキシャル成長中に光照射する手段を含む化合
物半導体薄膜の製造方法においては、前記エピタキシャ
ル成長の方法に関してはなんら限定されていなかった。
しかし、従来の技術では成長方法によって、十分な選択
比が得られずマスク上にもスペックル状の結晶成長が起
こること、選択成長可能な温度領域、光強度範囲、成長
圧力等が狭くなってしまうこと、再現性が乏しいことな
どの問題点を有していた。そこで本発明は、このような
問題点を解決するものでその目的とするところは、広い
成長条件の範囲で再現性よく選択成長が可能な成長方法
を提供するところにある。
比が得られずマスク上にもスペックル状の結晶成長が起
こること、選択成長可能な温度領域、光強度範囲、成長
圧力等が狭くなってしまうこと、再現性が乏しいことな
どの問題点を有していた。そこで本発明は、このような
問題点を解決するものでその目的とするところは、広い
成長条件の範囲で再現性よく選択成長が可能な成長方法
を提供するところにある。
上記課題を解決するため、本発明の化合物半導体薄膜の
製造方法は、 (1)半導体基板上の一部にマスクを形成する手段と、
前記マスクの形成された半導体基板上に化合物半導体薄
膜をエピタキシャル成長する手段と、前記エピタキシャ
ル成長中に光照射する手段を含む、選択的な化合物半導
体薄膜の製造方法において、前記エピタキシャル成長の
方法が有機金属化学気相成長法であることを特徴とする
。
製造方法は、 (1)半導体基板上の一部にマスクを形成する手段と、
前記マスクの形成された半導体基板上に化合物半導体薄
膜をエピタキシャル成長する手段と、前記エピタキシャ
ル成長中に光照射する手段を含む、選択的な化合物半導
体薄膜の製造方法において、前記エピタキシャル成長の
方法が有機金属化学気相成長法であることを特徴とする
。
(2)前記有機金属化学気相成長法の原料を、■族有機
金属とV族水素化合物とすることを特徴とする。
金属とV族水素化合物とすることを特徴とする。
(3)前記有機金属化学気相成長法の原料を、■族有機
金属と■族有機化合物とすることを特徴とする。
金属と■族有機化合物とすることを特徴とする。
(4)前記有機金属化学気相成長法の原料を■族■族付
加体有機金属と■族水素化物とすることを特徴とする。
加体有機金属と■族水素化物とすることを特徴とする。
第1図は本発明の実施例における化合物半導体薄膜の選
択成長法を示した製造工程図である(101)の単結晶
半導体基板上に(102)の誘電体膜を形成する(第1
図(a)、(b))。次に(102)を任意の形状に残
して、エツチング除去する(第1図(C))。
択成長法を示した製造工程図である(101)の単結晶
半導体基板上に(102)の誘電体膜を形成する(第1
図(a)、(b))。次に(102)を任意の形状に残
して、エツチング除去する(第1図(C))。
次に、この基板上に(105)の化合物半導体層をエピ
タキシャル成長させるが、この時同時に(104)の光
照射を基板全面に行なう(第1図(d))。これによっ
て、マスクの誘電体膜を除去した基板表面上にはエピタ
キシャル成長が起こり、(103)のパターニングした
誘電体膜上ではいがなる堆積物も得られず、選択成長で
きる。
タキシャル成長させるが、この時同時に(104)の光
照射を基板全面に行なう(第1図(d))。これによっ
て、マスクの誘電体膜を除去した基板表面上にはエピタ
キシャル成長が起こり、(103)のパターニングした
誘電体膜上ではいがなる堆積物も得られず、選択成長で
きる。
第2図に本発明の実施例におけるAlGaAs薄膜の選
択成長の有機金属化学気相法(以下MOCVD法と記す
)による成長装置の基本構成図を示す。(206)の反
応管には(208)石英窓が設置されており、(203
)光照射が可能となる。(205)のサセプター上に(
204)GaAs単結晶基板を設置し、(207)の高
周波発振器により基板温度を保持する。Ga及びAIの
■族下料は、TMG(トリメチルガリウム)及びTMA
()リメチルアルミニウム)の有機金属を用い、(21
1)、(212)のバブラー中の原料が、(210)水
素ガスをキャリアとして反応管中に導入される。V族原
料は、水素化物であるAsH3(アルシン)を用い、(
209)のボンベより(206)反応管中に導入し、(
204)の基板上にエピタキシャル成長させる。その時
、同時に(201)のエキシマレーザからの紫外光が(
202)の光学系を通して平行ビームとなり基板全面に
一様に照射される。GaAs基板の表面には、5i02
膜がパターン状に形成されており、第1図(d)に示し
たように、GaAsの而が露出した部分にだけA、1J
GaAs薄膜の成長が可能となる。
択成長の有機金属化学気相法(以下MOCVD法と記す
)による成長装置の基本構成図を示す。(206)の反
応管には(208)石英窓が設置されており、(203
)光照射が可能となる。(205)のサセプター上に(
204)GaAs単結晶基板を設置し、(207)の高
周波発振器により基板温度を保持する。Ga及びAIの
■族下料は、TMG(トリメチルガリウム)及びTMA
()リメチルアルミニウム)の有機金属を用い、(21
1)、(212)のバブラー中の原料が、(210)水
素ガスをキャリアとして反応管中に導入される。V族原
料は、水素化物であるAsH3(アルシン)を用い、(
209)のボンベより(206)反応管中に導入し、(
204)の基板上にエピタキシャル成長させる。その時
、同時に(201)のエキシマレーザからの紫外光が(
202)の光学系を通して平行ビームとなり基板全面に
一様に照射される。GaAs基板の表面には、5i02
膜がパターン状に形成されており、第1図(d)に示し
たように、GaAsの而が露出した部分にだけA、1J
GaAs薄膜の成長が可能となる。
第3図に本発明の実施例におけるInP薄膜の選択成長
のMOCVD法による成長装置の基本構成図を示す。基
本的には第2図と同様で、■族原料に有機金属のTMI
()リメチルインジウム)を(302)のバブラー
に入れて用い、V族原料に水素化物のPH3(ホスフィ
ン)を(303)のボンベより供給する。上記のAjl
GaAsの場合と同様に、(301)InP基板上のマ
スクに覆軌れていないInPの露出した部分にのみ、■
nP薄膜の成長が可能となる。
のMOCVD法による成長装置の基本構成図を示す。基
本的には第2図と同様で、■族原料に有機金属のTMI
()リメチルインジウム)を(302)のバブラー
に入れて用い、V族原料に水素化物のPH3(ホスフィ
ン)を(303)のボンベより供給する。上記のAjl
GaAsの場合と同様に、(301)InP基板上のマ
スクに覆軌れていないInPの露出した部分にのみ、■
nP薄膜の成長が可能となる。
第4図に本発明の実施例におけるZn5e薄膜の選択成
長のMOCVD法による成長装置の基本構成図を示す。
長のMOCVD法による成長装置の基本構成図を示す。
基本的には第2図と同様で、■族原料に水素化物のH2
Se(セレン化水素)を(403)のボンベから供給し
、■族原料として有機金属付加体のDMZn−DMSe
付加体(ジメチルジンク・ジメチルセレン付加体)を(
402)のバブラーから供給する。付加体はDMZnと
H2Seが基板に到達する前に付加反応してしまうのを
抑制している。
Se(セレン化水素)を(403)のボンベから供給し
、■族原料として有機金属付加体のDMZn−DMSe
付加体(ジメチルジンク・ジメチルセレン付加体)を(
402)のバブラーから供給する。付加体はDMZnと
H2Seが基板に到達する前に付加反応してしまうのを
抑制している。
上記のAΩGaAsの場合と同様に(401)GaAs
基板上のマスクに覆われていないGaASの露出した部
分にのみ、Zn5e薄膜の成長が可能となる。
基板上のマスクに覆われていないGaASの露出した部
分にのみ、Zn5e薄膜の成長が可能となる。
第5図に本発明の実施例におけるZnSSe薄膜の選択
成長のMOCVD法による成長装置の基本構成図を示す
。基本的には第2図と同様で、■族原料に有機金属のD
MZnを(502)をバブラーに入れて用い、■族原料
に有機化合物のDMSeとDMS (ジメチルイオウ)
を(503)、(504)のバブラーに入れて供給する
。前記のAJ7GaAsの場合と同様に(501)Ga
As基板上のマスクに覆われていないGaAsの露出し
た部分にのみZnSSe薄膜の成長が可能である。
成長のMOCVD法による成長装置の基本構成図を示す
。基本的には第2図と同様で、■族原料に有機金属のD
MZnを(502)をバブラーに入れて用い、■族原料
に有機化合物のDMSeとDMS (ジメチルイオウ)
を(503)、(504)のバブラーに入れて供給する
。前記のAJ7GaAsの場合と同様に(501)Ga
As基板上のマスクに覆われていないGaAsの露出し
た部分にのみZnSSe薄膜の成長が可能である。
本発明の成長方法と他の成長方法の成長温度の違いによ
る成長結果を第1表に示す。選択成長が可能であったも
のは○、マスク上にも堆積したもの、あるいは選択成長
しても膜質が粗悪なものは×とした。ただしGaAs1
Mの場合でマスクは5i02膜である。またいづれも成
長中I W / cjの紫外光を照射した。
る成長結果を第1表に示す。選択成長が可能であったも
のは○、マスク上にも堆積したもの、あるいは選択成長
しても膜質が粗悪なものは×とした。ただしGaAs1
Mの場合でマスクは5i02膜である。またいづれも成
長中I W / cjの紫外光を照射した。
第1表
以上のように、本発明の成長方法であるMOCVD法が
他の成長方法に比べて、より低い温度で選択成長が可能
であった。次に同様の実験を照射光の強度を変えて行っ
た結果を第2表に示す。ただし成長温度は500℃であ
る。
他の成長方法に比べて、より低い温度で選択成長が可能
であった。次に同様の実験を照射光の強度を変えて行っ
た結果を第2表に示す。ただし成長温度は500℃であ
る。
第2表
以上のように本発明のMOCVD法では、成長温度50
0℃の場合0 、4 W / cdの低い光照射強度か
ら選択成長が可能だった。IOW/cdになると、いず
れの成長方法でも表面モフォロジーが悪く膜質が劣化し
た。
0℃の場合0 、4 W / cdの低い光照射強度か
ら選択成長が可能だった。IOW/cdになると、いず
れの成長方法でも表面モフォロジーが悪く膜質が劣化し
た。
また、InP系、GaAs系などの成長可能なあらゆる
組み合せの混晶を含む■−■族化合物半導体、またZn
S系、Zn5e系、CdTe系等の成長可能なあらゆる
組み合せの混晶を含む■−■族化合物半導体についても
同様の結果が得られ、MOCVD法が最も広い条件範囲
で選択成長可能であった。
組み合せの混晶を含む■−■族化合物半導体、またZn
S系、Zn5e系、CdTe系等の成長可能なあらゆる
組み合せの混晶を含む■−■族化合物半導体についても
同様の結果が得られ、MOCVD法が最も広い条件範囲
で選択成長可能であった。
以上述べたように本発明によれば、エピタキシャル成長
の方法をMOCVD法とすることにより、化の成長方法
よりもさらに低温プロセスとなり、デバイス応用におい
て他素子の特性を劣化させることがなくなる。また低成
長温度においても、光照射強度を基板にダメージを与え
ることのない程度に低く設定できるため、高品質の化合
物半導体薄膜を選択成長できる。またMOCVD法は大
面積に均一に成長でき、さらに他の成長方法に比ベバッ
チ間の再現性も優れているため、デバイスプロセスに応
用した際、コストの低減、作業の簡略化が実施できる、
等の効果を有する。
の方法をMOCVD法とすることにより、化の成長方法
よりもさらに低温プロセスとなり、デバイス応用におい
て他素子の特性を劣化させることがなくなる。また低成
長温度においても、光照射強度を基板にダメージを与え
ることのない程度に低く設定できるため、高品質の化合
物半導体薄膜を選択成長できる。またMOCVD法は大
面積に均一に成長でき、さらに他の成長方法に比ベバッ
チ間の再現性も優れているため、デバイスプロセスに応
用した際、コストの低減、作業の簡略化が実施できる、
等の効果を有する。
第1図(a)〜(d)は本発明の実施例における化合物
半導体薄膜の選択成長法を示した製造工程図。 第2図は本発明の実施例におけるAJGaAs薄膜の成
長装置の基本構成図。 第3図は本発明の実施例におけるInP薄膜の成長装置
の基本構成図。 第4図は本発明の実施例におけるZn5e薄膜の成長装
置の基本構成図。 第5図は本発明の実施例におけるZnSSe薄膜の成長
装置の基本構成図。 (101) ・ ・ ・ (102) ・ ・ ・ (103) ・ ・ ・ 単結晶半導体基板 誘電体膜 パターン状に残った誘電体 膜 照射光 化合物半導体薄膜 光学系 照射光 サセプター 反応管 排気系 水素ボンベ 3or &P鉢 3o2−TM工t s1η゛)− 3’3 p’H3;Iで′ンべ′LIol L+02 ’#3 #eAん1脹 イ:Tpロイ4;バ′7゛う HユSCギリベ゛ 叫A≦靭 −D閃Z^バ)゛)− ()MSムt l”7’乃− りM5B’y”’)−
半導体薄膜の選択成長法を示した製造工程図。 第2図は本発明の実施例におけるAJGaAs薄膜の成
長装置の基本構成図。 第3図は本発明の実施例におけるInP薄膜の成長装置
の基本構成図。 第4図は本発明の実施例におけるZn5e薄膜の成長装
置の基本構成図。 第5図は本発明の実施例におけるZnSSe薄膜の成長
装置の基本構成図。 (101) ・ ・ ・ (102) ・ ・ ・ (103) ・ ・ ・ 単結晶半導体基板 誘電体膜 パターン状に残った誘電体 膜 照射光 化合物半導体薄膜 光学系 照射光 サセプター 反応管 排気系 水素ボンベ 3or &P鉢 3o2−TM工t s1η゛)− 3’3 p’H3;Iで′ンべ′LIol L+02 ’#3 #eAん1脹 イ:Tpロイ4;バ′7゛う HユSCギリベ゛ 叫A≦靭 −D閃Z^バ)゛)− ()MSムt l”7’乃− りM5B’y”’)−
Claims (4)
- (1)半導体基板上の一部にマスクを形成する手段と、
前記マスクの形成された半導体基板上に化合物半導体薄
膜をエピタキシャル成長する手段と、前記エピタキシャ
ル成長中に光照射する手段を含む、選択的な化合物半導
体薄膜の製造方法において、前記エピタキシャル成長の
方法が有機金属化学気相成長法であることを特徴とする
化合物半導体薄膜の製造方法。 - (2)前記有機金属化学気相成長法の原料を、III族有
機金属とV族水素化合物とすることを特徴とする請求項
1記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - (3)前記有機金属化学気相成長法の原料を、II族有機
金属とVI族有機化合物とすることを特徴とする化合物半
導体薄膜の製造方法。 - (4)前記有機金属化学気相成長法の原料をII族VI族付
加体有機金属とVI族水素化物とすることを特徴とする請
求項1記載の化合物半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21910988A JPH0267724A (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21910988A JPH0267724A (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0267724A true JPH0267724A (ja) | 1990-03-07 |
Family
ID=16730393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21910988A Pending JPH0267724A (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0267724A (ja) |
-
1988
- 1988-09-01 JP JP21910988A patent/JPH0267724A/ja active Pending
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