JPH04214616A - Compound semiconductor crystal growth method and device - Google Patents

Compound semiconductor crystal growth method and device

Info

Publication number
JPH04214616A
JPH04214616A JP40188790A JP40188790A JPH04214616A JP H04214616 A JPH04214616 A JP H04214616A JP 40188790 A JP40188790 A JP 40188790A JP 40188790 A JP40188790 A JP 40188790A JP H04214616 A JPH04214616 A JP H04214616A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound semiconductor
substrate
semiconductor substrate
crystal growth
growth method
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.)
Pending
Application number
JP40188790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junji Saito
淳二 斉藤
Katsuji Ono
克二 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP40188790A priority Critical patent/JPH04214616A/en
Publication of JPH04214616A publication Critical patent/JPH04214616A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体結晶成長
方法及びその成長装置に関し、特に化合物半導体基板上
に半導体結晶をエピタキシャル成長させる分子線エピタ
キシャル成長方法及びその成長装置に関する。真空中で
化合物半導体基板を適宜の温度に加熱して、その基板上
に半導体元素を分子線状にして照射することによりエピ
タキシャル層を成長させる分子線エピタキシャル成長(
MBE)法は、超薄膜が制御性良く成長できることや、
ヘテロエピタキシャル構造における界面の急峻性が良い
こと等により、化合物半導体を用いた電子デバイスや光
デバイス、更には両者を複合搭載したOEデバイスなど
を製造するための結晶成長技術として注目されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor crystal growth method and a growth apparatus, and more particularly to a molecular beam epitaxial growth method and a growth apparatus for epitaxially growing a semiconductor crystal on a compound semiconductor substrate. Molecular beam epitaxial growth, in which an epitaxial layer is grown by heating a compound semiconductor substrate to an appropriate temperature in a vacuum and irradiating the substrate with semiconductor elements in the form of molecular beams.
MBE) method is capable of growing ultra-thin films with good controllability,
Due to the good steepness of the interface in the heteroepitaxial structure, it is attracting attention as a crystal growth technique for manufacturing electronic devices and optical devices using compound semiconductors, as well as OE devices equipped with both.

【0002】この複合デバイスを製造する場合には、先
行の加工により一部のデバイスを形成した基板上に、再
びエピタキシャル層を成長させる必要が生ずるが、その
際、そのエピタキシャル層を良質に、しかも先行形成の
デバイスを損ねることのないようにすることが重要であ
る。
[0002] When manufacturing this composite device, it is necessary to grow an epitaxial layer again on the substrate on which some devices have been formed by previous processing, but in this case, it is necessary to grow the epitaxial layer with good quality and It is important not to damage the previously formed device.

【0003】0003

【従来の技術】化合物半導体基板上に半導体のエピタキ
シャル層をMBEで成長する際、エピタキシャル層を良
質なものにするため、結晶成長に先立ち、化合物半導体
基板を清浄化する必要がある。従来からの化合物半導体
基板の清浄化方法として、次のようなものがある。
2. Description of the Related Art When growing a semiconductor epitaxial layer on a compound semiconductor substrate by MBE, it is necessary to clean the compound semiconductor substrate prior to crystal growth in order to make the epitaxial layer of good quality. Conventional methods for cleaning compound semiconductor substrates include the following.

【0004】(1)真空中で結晶成長直前に基板を加熱
し、自然酸化膜(厚さ約1nm)を除去するサーマルク
リーニング法。 (2)例えば「サーマルエッチングによるMBE−Ga
As基板前処理効果、Japan Journal o
f Applied Physics,Vol.25,
1986,pp.1216−1220 」等に示される
サーマルエッチング法。
(1) A thermal cleaning method in which the substrate is heated in vacuum immediately before crystal growth to remove the natural oxide film (about 1 nm thick). (2) For example, “MBE-Ga by thermal etching”
As substrate pretreatment effect, Japan Journal o
f Applied Physics, Vol. 25,
1986, pp. 1216-1220'', etc.

【0005】(3)例えば「熱酸化膜形成除去によるM
BE−GaAs基板の清浄化、Journal of 
Applied Physics,Vol.63,19
88,p.404」等に示される熱酸化膜法。 (4)例えば「HClガスとH2 混合によるMBE−
GaAs基板のその場清浄化、Journal of 
Applied Physics,Vol.95,19
89,pp.322−327 」などに示される反応性
ガスエッチング法。
(3) For example, “M by thermal oxide film formation and removal”
Cleaning of BE-GaAs substrate, Journal of
Applied Physics, Vol. 63,19
88, p. 404" and the like. (4) For example, “MBE by mixing HCl gas and H2
In-situ cleaning of GaAs substrates, Journal of
Applied Physics, Vol. 95,19
89, pp. 322-327''.

【0006】しかしながらこれらの方法は、いずれも基
板温度を結晶成長可能温度より高温に加熱しなければな
らないものである。例えばGaAs基板を例にとれば、
結晶成長可能温度が500℃程度であるのに対して、(
1)の方法では580〜600℃以上、(2)の方法で
は750℃以上、(3)の方法では600〜640℃以
上、(4)の方法では450〜500℃以上の基板温度
にする加熱が必要である。
However, all of these methods require heating the substrate to a temperature higher than the temperature at which crystal growth is possible. For example, if we take a GaAs substrate as an example,
While the temperature at which crystal growth is possible is around 500°C, (
Heating to a substrate temperature of 580 to 600°C or higher in method 1), 750°C or higher in method (2), 600 to 640°C or higher in method (3), and 450 to 500°C or higher in method (4) is necessary.

【0007】しかし、本願発明者の発明による、昭和6
3年7月15日出願に係る特願昭63−177768、
特開平2−26892において、上記方法よりもさらに
基板温度を低温にしてエッチング及び清浄化する方法(
5)が開示された。この基板清浄化方法(5)は、化合
物半導体基板表面に紫外線を照射して、反応性ガスの分
解、及び基板表面と反応性ガスとの反応を促進させるこ
とにより、基板温度が低温でもエッチング及び清浄化を
可能としたものである。
However, according to the invention of the present inventor,
Patent application No. 177768, filed on July 15, 1983,
JP-A-2-26892 discloses a method of etching and cleaning at a lower substrate temperature than the above method (
5) was disclosed. This substrate cleaning method (5) irradiates the surface of a compound semiconductor substrate with ultraviolet rays to promote the decomposition of the reactive gas and the reaction between the substrate surface and the reactive gas, thereby performing etching and cleaning even at low substrate temperatures. This makes cleaning possible.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記(1)〜(3)の
方法は、前述の如く基板温度を結晶成長温度より高温に
加熱してしまうので、デバイスが形成されている基板上
に結晶の再成長を行う場合には、そのデバイスの特性に
悪影響を与え、その特性を劣化させる問題を有している
[Problems to be Solved by the Invention] The methods (1) to (3) above heat the substrate to a temperature higher than the crystal growth temperature as described above, so that the crystal growth occurs on the substrate on which the device is formed. If regrowth is performed, there is a problem in that it adversely affects the characteristics of the device and deteriorates the characteristics.

【0009】さらに、(1)の方法による熱処理に続く
結晶成長では、成長界面部にキャリア空乏層が生ずるこ
とが知られており、良質なエピタキシャル層を得ること
が困難である。このキャリア空乏層は、熱処理後に基板
上に残留している不純物、特に残留炭素がアクセプタと
なるため生ずるものと考えられている。 (2)及び(3)の方法は、処理の程度を強くすること
により上記残留炭素を除去し得るものであるが、その場
合には表面モホロジーを著しく劣化させる。このため、
処理の程度を表面モホロジーを劣化させない程度に留め
ざるを得なくなり、処理後にある程度の残留炭素が存在
してしまう。そしてこの処理に続く成長では、(1)の
方法の場合より改善されるとはいえ、上記のキャリア空
乏層が生じて良質なエピタキシャル層を得ることが困難
である。
Furthermore, it is known that in crystal growth following heat treatment by method (1), a carrier depletion layer is generated at the growth interface, making it difficult to obtain a good quality epitaxial layer. It is believed that this carrier depletion layer is generated because impurities remaining on the substrate after heat treatment, particularly residual carbon, serve as acceptors. Methods (2) and (3) can remove the residual carbon by increasing the degree of treatment, but in that case, the surface morphology is significantly deteriorated. For this reason,
The degree of treatment must be kept to a level that does not deteriorate the surface morphology, and a certain amount of residual carbon will remain after the treatment. In the growth subsequent to this treatment, although it is improved over the method (1), the carrier depletion layer described above is generated, making it difficult to obtain a good quality epitaxial layer.

【0010】(4)の方法は、(2)及び(3)の方法
における基板温度よりも低い基板温度に加熱するので、
表面モホロジーを劣化させることなく基板の清浄化が可
能である。しかし、既にデバイスが形成されている基板
上に結晶の再成長を行なうような場合には、さらに基板
温度の低温化が重要な課題となる。 (5)の方法は、(4)の方法における問題を解決し、
基板温度の低温化を可能にしている。しかし、エッチン
グ深さの制御は反応性ガスの流量あるいは真空度、また
は紫外線の照射時間に依存しており、これらの制御に困
難性を有している。従って、デバイスが形成されている
基板表面を対象とする精密なエッチング処理には望まし
いものといい難い。
[0010] Method (4) heats the substrate to a temperature lower than that in methods (2) and (3), so
The substrate can be cleaned without degrading the surface morphology. However, when crystals are regrown on a substrate on which devices have already been formed, further lowering the substrate temperature becomes an important issue. Method (5) solves the problem in method (4),
This makes it possible to lower the substrate temperature. However, controlling the etching depth depends on the flow rate of reactive gas, the degree of vacuum, or the irradiation time of ultraviolet rays, and these controls are difficult. Therefore, it is difficult to say that it is desirable for precise etching processing that targets the surface of a substrate on which a device is formed.

【0011】本発明の目的は、化合物半導体基板上に半
導体のエピタキシャル層を成長させるMBEにおいて、
化合物半導体基板への加熱温度を低くしても、基板表面
の表面モホロジーが劣化しない結晶成長前の基板清浄を
実現でき、また、結晶成長界面部に生ずるキャリア空乏
層を減少させた良質なエピタキシャル層を形成すること
ができ、かつエッチング深さを原子層オーダでデジタル
的に制御できる化合物半導体結晶成長方法及びその成長
装置を提供することにある。
An object of the present invention is to perform MBE for growing a semiconductor epitaxial layer on a compound semiconductor substrate.
It is possible to clean the substrate before crystal growth without degrading the surface morphology of the substrate surface even if the heating temperature of the compound semiconductor substrate is low, and also to create a high-quality epitaxial layer that reduces the carrier depletion layer that occurs at the crystal growth interface. An object of the present invention is to provide a compound semiconductor crystal growth method and a growth apparatus thereof, which can form a compound semiconductor crystal and digitally control the etching depth on the order of atomic layers.

【0012】0012

【課題を解決するための手段】上記目的は、化合物半導
体基板上に化合物半導体結晶をエピタキシャル成長させ
る分子線エピタキシャル成長方法を用いた化合物半導体
結晶成長方法において、結晶成長前の前記化合物半導体
基板を減圧下に保持して加熱し、前記化合物半導体基板
表面に吸着した水分を除去する第1の工程と、前記化合
物半導体基板を反応性ガス雰囲気に曝しつつ、前記化合
物半導体基板に紫外線を継続的に照射する第2の工程と
を有し、結晶成長前の前記化合物半導体基板表面を清浄
化することを特徴とする化合物半導体結晶成長方法によ
って達成される。
[Means for Solving the Problems] The above object is to provide a compound semiconductor crystal growth method using a molecular beam epitaxial growth method in which a compound semiconductor crystal is epitaxially grown on a compound semiconductor substrate, in which the compound semiconductor substrate before crystal growth is grown under reduced pressure. a first step of holding and heating to remove moisture adsorbed on the surface of the compound semiconductor substrate; and a second step of continuously irradiating the compound semiconductor substrate with ultraviolet rays while exposing the compound semiconductor substrate to a reactive gas atmosphere. This is achieved by a method for growing compound semiconductor crystals, which includes the steps of step 2 and cleaning the surface of the compound semiconductor substrate before crystal growth.

【0013】また、上記目的は、化合物半導体基板上に
、分子線エピタキシャル成長法を用いて化合物半導体結
晶を成長させる結晶成長室を有する化合物半導体結晶成
長装置において、前記化合物半導体基板を保持し、前記
化合物半導体基板の基板温度を所望温度に維持できる基
板マニピュレータと、前記基板マニピュレータに保持さ
れた前記化合物半導体基板に対向して配置され、前記化
合物半導体基板表面に紫外線を照射する紫外線ランプと
、前記紫外線ランプと前記化合物半導体基板の間に設け
られ、前記紫外線ランプによる前記化合物半導体基板表
面への紫外線照射を時間制御するシャッターとを有し、
ゲートバルブを介して前記結晶成長室に連通させて設け
られ、反応性ガス及び水素ガスが供給可能で減圧加能な
、化合物半導体基板の前処理室を備え、結晶成長前の前
記化合物半導体基板表面を清浄化することを特徴とする
化合物半導体結晶成長装置によって達成される。
[0013] The above object also provides a compound semiconductor crystal growth apparatus having a crystal growth chamber for growing a compound semiconductor crystal on a compound semiconductor substrate using a molecular beam epitaxial growth method. a substrate manipulator capable of maintaining the substrate temperature of a semiconductor substrate at a desired temperature; an ultraviolet lamp disposed opposite to the compound semiconductor substrate held by the substrate manipulator and irradiating the surface of the compound semiconductor substrate with ultraviolet rays; and the ultraviolet lamp. and a shutter provided between the compound semiconductor substrate and controlling the time of ultraviolet irradiation of the surface of the compound semiconductor substrate by the ultraviolet lamp,
A compound semiconductor substrate pre-treatment chamber is provided in communication with the crystal growth chamber via a gate valve, and is capable of supplying reactive gas and hydrogen gas, and is capable of applying reduced pressure. This is achieved by a compound semiconductor crystal growth apparatus characterized by cleaning.

【0014】[0014]

【作用】本発明によれば、化合物半導体基板上に半導体
のエピタキシャル層を成長させるMBEにおいて、化合
物半導体基板への加熱温度を低くでき、基板表面の表面
モホロジーも劣化しない結晶成長前の基板清浄を実現で
きる。さらに、結晶成長界面部に生ずるキャリア空乏層
を減少させた良質なエピタキシャル層を形成することが
でき、かつエッチング深さを原子層オーダでデジタル的
に制御することが可能となる。
[Operation] According to the present invention, in MBE for growing an epitaxial layer of a semiconductor on a compound semiconductor substrate, the heating temperature of the compound semiconductor substrate can be lowered, and the substrate can be cleaned before crystal growth without deteriorating the surface morphology of the substrate surface. realizable. Furthermore, it is possible to form a high-quality epitaxial layer with a reduced carrier depletion layer generated at the crystal growth interface, and it is also possible to digitally control the etching depth on the order of atomic layers.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の第1の実施例による化合物半導体結
晶成長方法及びその装置を図1及び図2を用いて説明す
る。図1は本発明の第1の実施例による化合物半導体結
晶成長方法を説明するための図、図2は本発明の第1の
実施例による化合物半導体結晶成長装置の構成図である
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method and apparatus for growing a compound semiconductor crystal according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram for explaining a compound semiconductor crystal growth method according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a compound semiconductor crystal growth apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【0016】本実施例は、反応性ガスを基板に照射して
吸着させ、雰囲気として残っている反応性ガスを排気し
た後、基板に紫外線を照射することにより、吸着した反
応性ガスと基板との反応だけの、即ち吸着した反応性ガ
ス量だけのエッチングを行なうようにし、反応性ガス照
射、排気、紫外線照射の工程を周期的にくり返すことに
より、そのくり返し回数によって所望の深さのエッチン
グを行なうことができるようにしたことを特徴としてい
る。
In this example, the reactive gas is irradiated onto the substrate to be adsorbed, and after exhausting the reactive gas remaining in the atmosphere, the substrate is irradiated with ultraviolet rays to separate the adsorbed reactive gas from the substrate. By periodically repeating the steps of reactive gas irradiation, exhaust, and ultraviolet ray irradiation, the desired depth of etching can be achieved depending on the number of repetitions. It is characterized by being able to perform the following.

【0017】本実施例では、化合物半導体基板18をS
iドープn型GaAsにし、反応性ガスとして塩化水素
(HCl)ガスを用いた。図1は、本実施例における反
応性ガスの導入・停止・排気および紫外線照射・停止の
工程順序を示している。GaAs基板18は大気中に於
いて基板マウント用のモリブデン(Mo)ブロック19
にインジウム(In)半田を用いて貼着し、それを成長
装置の基板出入口を介して基板交換室34に導入し、高
真空の排気を行なう。最近では、インジウム半田を使わ
ないで基板マウントブロック19に保持するいわゆるI
nフリーホルダーも開発されており、これを用いてGa
As基板18を前記と同様に基板交換室34に導入し、
高真空排気を行なうこともしばしばである。特にGaA
s基板18上のエピタキシャル層上にデバイスを形成し
た後で再びその上にエピタキシャル成長を行なうような
場合は、このInフリーホルダーを使う。
In this embodiment, the compound semiconductor substrate 18 is
i-doped n-type GaAs was used, and hydrogen chloride (HCl) gas was used as the reactive gas. FIG. 1 shows the process sequence of introducing, stopping, and exhausting reactive gas, and irradiating and stopping ultraviolet rays in this example. The GaAs substrate 18 is mounted on a molybdenum (Mo) block 19 for substrate mounting in the atmosphere.
The substrate is bonded to the substrate using indium (In) solder, introduced into the substrate exchange chamber 34 through the substrate entrance/exit of the growth apparatus, and evacuated to a high vacuum. Recently, so-called I
An n-free holder has also been developed, and this can be used to
Introduce the As substrate 18 into the substrate exchange chamber 34 in the same manner as above,
High vacuum evacuation is often performed. Especially GaA
This In free holder is used when a device is formed on the epitaxial layer on the s-substrate 18 and then epitaxial growth is performed thereon again.

【0018】基板交換室34内が1E−7Torr〜1
E−9Torr程度に排気されてからゲートバルブ(図
示せず)を開けてGaAs基板18を基板搬送室32を
通してドライエッチング室(基板前処理室)10に移し
、それを基板マニピュレータ14に装着して、真空室間
のゲートバルブを閉じる。基板マニピュレータ14内に
設けられた基板加熱ヒータ16はGaAs基板18を最
高800℃まで加熱することができる。ドライエッチン
グ室10はターボ分子ポンプの作用で予め1E−7〜1
E−9Torr程度の真空に排気される。基板マニピュ
レータ14は、基板の上下移動および向きを0〜200
°変えることができる。基板トランスファロット12と
反応側のポートには合成石英できたビューイングポート
(図示せず)を設け、大気側に設置した低圧水銀ランプ
22によって紫外線をドライエッチング室10内に照射
できるようにした。光源として低圧水銀ランプ22を用
いれば、図3の発光波長特性図に示されるように254
nmと185nmの紫外線が容易に得られる。この波長
をエネルギ換算すると、E=hνの式から約4.9eV
と約6.7eVとなる。このエネルギは、例えばGaA
s基板18とHClガスとの反応解離エネルギ(約1.
3eV)に比較して十分に高い。このことから、基板に
吸着した反応性ガスと基板との反応を低温で起こすこと
ができる。
The temperature inside the board exchange room 34 is 1E-7 Torr to 1
After exhausting to about E-9 Torr, a gate valve (not shown) is opened and the GaAs substrate 18 is transferred to the dry etching chamber (substrate pretreatment chamber) 10 through the substrate transfer chamber 32, and is mounted on the substrate manipulator 14. , close the gate valve between the vacuum chambers. A substrate heater 16 provided within the substrate manipulator 14 can heat the GaAs substrate 18 to a maximum of 800°C. The dry etching chamber 10 is preliminarily heated to 1E-7 to 1 by the action of a turbo molecular pump.
It is evacuated to a vacuum of about E-9 Torr. The substrate manipulator 14 moves the substrate up and down and the direction from 0 to 200.
° Can be changed. A viewing port (not shown) made of synthetic quartz was provided at the substrate transfer lot 12 and the reaction side port, so that ultraviolet rays could be irradiated into the dry etching chamber 10 by a low-pressure mercury lamp 22 installed on the atmosphere side. If a low-pressure mercury lamp 22 is used as a light source, as shown in the emission wavelength characteristic diagram of FIG.
Ultraviolet light of nm and 185 nm can be easily obtained. If this wavelength is converted into energy, it is approximately 4.9 eV from the equation E=hν.
and approximately 6.7 eV. This energy is, for example, GaA
The reaction dissociation energy between the s-substrate 18 and HCl gas (approximately 1.
3 eV). Therefore, the reaction between the reactive gas adsorbed on the substrate and the substrate can occur at low temperature.

【0019】低圧水銀ランプ22と石英ビューポートガ
ラスとの間には、紫外線のドライエッチング室10への
照射を機械的に開閉するためのシャッター20が設けら
れている。紫外線は大気中の酸素によって吸収される。 低圧水銀ランプ22から発光される紫外線を有効に使う
ために、低圧水銀ランプ22と石英ビューポートガラス
との間は密閉して、中の大気を乾燥した窒素ガスで置換
している。また、ドライエッチング室10には、塩化水
素ボンベと水素ボンベ24がバルブ28とマスフローコ
ントローラ26を介して接続されており、各マスフロー
コントローラ26を使って一定流量で塩化水素ガス(H
Clガス)および水素が導入できる。流量を調整するこ
とによってドライエッチング室10内の真空度の制御が
できる。ドライエッチング室10内の真空度は、ガス流
量を一定にしておいて、排気系のコンダクタンスを調整
することによっても可能である。ガスラインのバルブ2
8を開閉することによってガスのドライエッチング室1
0内への導入・停止が制御できる。また各ガスラインに
はベントライン30が設けられ、バルブ28の切り変え
によりガスをドライエッチング室10へ導入したり、排
気ラインへベントしたりできる。
A shutter 20 is provided between the low-pressure mercury lamp 22 and the quartz viewport glass for mechanically opening and closing irradiation of the dry etching chamber 10 with ultraviolet rays. Ultraviolet light is absorbed by oxygen in the atmosphere. In order to effectively use the ultraviolet light emitted from the low-pressure mercury lamp 22, the space between the low-pressure mercury lamp 22 and the quartz viewport glass is sealed, and the atmosphere inside is replaced with dry nitrogen gas. Further, a hydrogen chloride cylinder and a hydrogen cylinder 24 are connected to the dry etching chamber 10 via a valve 28 and a mass flow controller 26, and each mass flow controller 26 is used to control hydrogen chloride gas (H2O gas) at a constant flow rate.
Cl gas) and hydrogen can be introduced. By adjusting the flow rate, the degree of vacuum within the dry etching chamber 10 can be controlled. The degree of vacuum in the dry etching chamber 10 can also be achieved by keeping the gas flow rate constant and adjusting the conductance of the exhaust system. Gas line valve 2
Gas dry etching chamber 1 by opening and closing 8
Introducing and stopping into 0 can be controlled. Further, each gas line is provided with a vent line 30, and by switching the valve 28, gas can be introduced into the dry etching chamber 10 or vented to the exhaust line.

【0020】GaAs基板18表面を石英ビューポート
ガラスと平行に紫外線ランプ22の方に向けて設置し、
HClガスのバルブ28を開けてHClガスを流量50
sccmでドライエッチング室10へ導入する。この時
、GaAs基板18の基板温度は室温のままである。 ドライエッチング室10内の真空度を0.1〜1Tor
rに保持し、1分後、HClガスラインのバルブ28を
閉じて、HClガスの流入を止める。HClガスの排気
を3分間続けた後、紫外線ランプ22の前面のシャッタ
20を開けて、紫外線をGaAs基板18表面に照射す
る。紫外線ランプ22はあらかじめ点灯しておき、照射
時までメカニカルシャッターによって遮断しておく。G
aAs基板18への紫外線照射を2分間続けた後、シャ
ッター20を閉めて紫外線照射を止める。以上のHCl
ガス導入・停止・排気・紫外線照射・停止の工程を1周
期として、これを20周期くり返す。
The surface of the GaAs substrate 18 is placed parallel to the quartz viewport glass and directed toward the ultraviolet lamp 22.
Open the HCl gas valve 28 and supply HCl gas at a flow rate of 50
SCCM is introduced into the dry etching chamber 10. At this time, the substrate temperature of the GaAs substrate 18 remains at room temperature. The degree of vacuum in the dry etching chamber 10 is set to 0.1 to 1 Torr.
After 1 minute, the valve 28 of the HCl gas line is closed to stop the flow of HCl gas. After continuing to exhaust the HCl gas for 3 minutes, the shutter 20 in front of the ultraviolet lamp 22 is opened to irradiate the surface of the GaAs substrate 18 with ultraviolet rays. The ultraviolet lamp 22 is lit in advance and shut off by a mechanical shutter until the time of irradiation. G
After continuing to irradiate the aAs substrate 18 with ultraviolet light for 2 minutes, the shutter 20 is closed to stop the ultraviolet irradiation. or more HCl
The steps of gas introduction, stop, exhaust, ultraviolet irradiation, and stop are considered as one cycle, and this process is repeated 20 times.

【0021】以上の工程に次いで、ドライエッチング室
10内の真空度が1E−8から1E−9Torr台に致
って後、ゲートバルブを開けてGaAs基板18を高真
空に排気された基板搬送室32を通して、MBE成長室
38へ移す。MBE成長室38内の基板加熱ヒータ(図
示せず)を内蔵する基板マニピュレーター(図示せず)
に装着、保持する。
Following the above steps, after the degree of vacuum in the dry etching chamber 10 reaches 1E-8 to 1E-9 Torr, the gate valve is opened and the GaAs substrate 18 is transferred to the substrate transfer chamber evacuated to a high vacuum. 32 to the MBE growth chamber 38. A substrate manipulator (not shown) incorporating a substrate heater (not shown) in the MBE growth chamber 38
Attach and hold it.

【0022】MBE成長室38内においては、砒素(A
s4 )分子線源からAs4 分子線を照射しながら、
GaAs基板18を加熱して温度を600℃程度とし、
この温度を維持しながらGaAs層のエピタキシャル成
長を行なう。この際、シリコン(Si)分子線源からS
iをGaAs基板18と同じ濃度7E16cm−3程度
にドーピングする。尚、この場合の成長速度は1μm/
h、成長層厚は0.5μmである。
In the MBE growth chamber 38, arsenic (A
s4) While irradiating As4 molecular beam from a molecular beam source,
Heating the GaAs substrate 18 to a temperature of about 600°C,
The GaAs layer is epitaxially grown while maintaining this temperature. At this time, S
i is doped to the same concentration as the GaAs substrate 18, about 7E16 cm-3. In addition, the growth rate in this case is 1 μm/
h, the growth layer thickness is 0.5 μm.

【0023】図4はGaAs基板18及びエピタキシャ
ル成長GaAs層の界面近傍におけるキャリア濃度プロ
ファイルを示す線図である。図において、横軸にはGa
As層の表面からの深さを、また、縦軸にはキャリア濃
度をそれぞれとってあり、実線は本実施例に関する特性
線である。また、破線は従来例(1)に関する特性線で
あり、これらのデータはC−V測定法によって得られる
ものである。試料は、本実施例による前処理を施したも
のと、従来例としては、成長室内でAsビーム照射下で
基板温度を600℃で10分間保持することによってサ
ーマルクリーニングを施したものを用いた。
FIG. 4 is a diagram showing the carrier concentration profile near the interface between the GaAs substrate 18 and the epitaxially grown GaAs layer. In the figure, the horizontal axis shows Ga
The depth from the surface of the As layer is plotted, and the vertical axis plots the carrier concentration, and the solid line is a characteristic line related to this example. Moreover, the broken line is a characteristic line related to the conventional example (1), and these data are obtained by the CV measurement method. The samples used were one that had been pretreated according to this example, and one that had been thermally cleaned by holding the substrate temperature at 600° C. for 10 minutes in a growth chamber under As beam irradiation as a conventional example.

【0024】図から判るように、本実施例によるもので
は、キャリア濃度がエピタキシャル層から基板側にわた
って均一であり、キャリアの空乏化領域は存在しないが
、従来技術によるものでは、明らかな空乏化領域が存在
していて、これは炭素などの基板表面に残留している不
純物によるものと判断される。このようなことから、本
実施例による場合、基板表面における汚染物質の除去が
良好に行われ、そして、結晶欠陥の導入もなかったこと
が判る。
As can be seen from the figure, in the case of this embodiment, the carrier concentration is uniform from the epitaxial layer to the substrate side, and there is no carrier depletion region, whereas in the case of the conventional technique, there is no clear depletion region. This is thought to be due to impurities such as carbon remaining on the substrate surface. From these results, it can be seen that in this example, contaminants were successfully removed from the substrate surface, and no crystal defects were introduced.

【0025】本実施例では、HClガス導入・停止・排
気、紫外線照射・停止の工程を20周期繰り返したがこ
の前処理によってGaAs基板18表面は約6nmエッ
チングされている。これは1周期の工程で1原子層分の
エッチングが行われていることになる。エッチング後の
表面モホロジーは良好で、エッチング前と同様な鏡面が
得られている。エッチングの深さは、この工程周期の繰
り返し数により決めることができるため、精密にかつ安
定性・再現性よく前処理を行うことができる。
In this example, the steps of introducing HCl gas, stopping it, exhausting it, and irradiating it with ultraviolet rays and stopping it were repeated 20 times, and the surface of the GaAs substrate 18 was etched by about 6 nm by this pretreatment. This means that one atomic layer's worth of etching is performed in one cycle of the process. The surface morphology after etching was good, and a mirror surface similar to that before etching was obtained. Since the depth of etching can be determined by the number of repetitions of this process cycle, pretreatment can be performed accurately, with good stability and reproducibility.

【0026】本実施例では、ドライエッチング室10内
において基板マニピュレータ14に保持したGaAs基
板18は、室温のままで、HClガスの照射・停止・排
気、紫外線照射・停止の工程によってエッチングをデジ
タル的に行ったが、基板マニピュレータ14内の基板加
熱ヒータ16を使ってGaAs基板18を加熱保持して
おいて、同様にエッチングを行うこともできる。この場
合、GaAs基板18の場合には、HClガスと反応分
解が基板温度が400℃以上で生じるため、これ以上の
温度に加熱すると、本実施例の効果は得られず紫外線照
射なしでエッチングが進行する。ゆえに、基板加熱は4
00℃以下である必要がある。
In this embodiment, the GaAs substrate 18 held by the substrate manipulator 14 in the dry etching chamber 10 is digitally etched at room temperature through the steps of HCl gas irradiation/stop/exhaust and ultraviolet irradiation/stop. However, it is also possible to heat and hold the GaAs substrate 18 using the substrate heater 16 in the substrate manipulator 14 and perform etching in the same manner. In this case, in the case of the GaAs substrate 18, reaction and decomposition with HCl gas occur at a substrate temperature of 400°C or higher, so if the substrate is heated to a temperature higher than this, the effect of this example cannot be obtained and etching can be performed without UV irradiation. proceed. Therefore, the substrate heating is 4
The temperature must be below 00°C.

【0027】本発明の第2の実施例による化合物半導体
結晶成長方法を図5を用いて説明する。第1の実施例で
示した場合と同様に、化合物半導体基板18をSiドー
プn型GaAsにし、反応性ガスとして塩化水素(HC
l)ガスを用いた場合であるが、さらに、前処理工程の
間に水素ガスを導入したものである。図5は、この実施
例における基板温度の制御、水素ガスの導入・停止、反
応性ガスの導入・停止・排気および紫外線の照射・停止
の工程順序を示す。
A compound semiconductor crystal growth method according to a second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. Similar to the case shown in the first embodiment, the compound semiconductor substrate 18 is made of Si-doped n-type GaAs, and the reactive gas is hydrogen chloride (HC).
l) This is a case in which gas is used, but hydrogen gas is further introduced during the pretreatment step. FIG. 5 shows the process sequence of substrate temperature control, hydrogen gas introduction/stopping, reactive gas introduction/stopping/exhaust, and ultraviolet irradiation/stopping in this embodiment.

【0028】GaAs基板18をドライエッチング室1
0へ移送し、基板マニピュレータ14で保持するところ
までは第1の実施例と同様である。その後、基板マニピ
ュレータ14に内蔵された基板加熱ヒータ16を使って
基板加熱を行う。この時、水素ガスラインのバルブ28
を開け、水素ガスを流量50sccmで流して排気を続
ける。排気ラインのコンダクタンスが最大になるように
ゲートバルブは全開にしておくことにより、真空度は1
E−3Torr台に保持される。この水素雰囲気中でG
aAs基板18を300℃まで加熱し約10分間保持す
る。この工程により、GaAs基板18表面に吸着して
いた水分が除去される。水素ガスを流し続けることによ
り、GaAs基板18表面より脱離した水分をドライエ
ッチング室10内の壁面に吸着させることなく、排気す
ることができる。
The GaAs substrate 18 is etched in the dry etching chamber 1.
0 and holding by the substrate manipulator 14 is the same as in the first embodiment. Thereafter, the substrate is heated using the substrate heater 16 built into the substrate manipulator 14. At this time, the hydrogen gas line valve 28
Open the tank and continue evacuation by flowing hydrogen gas at a flow rate of 50 sccm. By keeping the gate valve fully open to maximize the conductance of the exhaust line, the degree of vacuum can be reduced to 1.
It is held on an E-3 Torr stand. In this hydrogen atmosphere, G
The aAs substrate 18 is heated to 300° C. and held for about 10 minutes. Through this step, moisture adsorbed on the surface of the GaAs substrate 18 is removed. By continuing to flow hydrogen gas, the moisture released from the surface of the GaAs substrate 18 can be exhausted without being adsorbed to the wall surface inside the dry etching chamber 10.

【0029】GaAs基板18を200℃まで降温して
、エッチングの工程に入る。GaAs基板18は、石英
ビューポートガラスと紫外線ランプ22の方へ向けて平
行に設置する。HClガスラインのバルブ28を開けて
HClガスを流量50sccmでドライエッチング室1
0へ導入する。ドライエッチング室10内の真空度を0
.5Torrに保持する。この時、ドライエッチング室
10内はHClガスと水素によって0.5Torrの圧
力が構成されている。1分後に、HClガスラインのバ
ルブ28を閉め、HClガスの流入を止める。水素ガス
はそのまま流し続ける。水素ガスの流入が続くことによ
ってHClガスの置換・排気が早くなるため、排気時間
は10秒程度で終了する。その後あらかじめ点灯してお
いた紫外線ランプ22前面のシャッタ20を開けて、紫
外線をGaAs基板18に照射する。GaAs基板18
への紫外線照射は1分間続ける。その後、シャッタ20
を閉めて紫外線照射を止める。以上のHClガス導入・
停止・排気、紫外線照射停止の工程を1周期として、こ
れを10周期くり返す。
The temperature of the GaAs substrate 18 is lowered to 200° C. and an etching process begins. The GaAs substrate 18 is placed parallel to the quartz viewport glass and toward the ultraviolet lamp 22 . Open the valve 28 of the HCl gas line and supply HCl gas to the dry etching chamber 1 at a flow rate of 50 sccm.
Introduce to 0. The degree of vacuum in the dry etching chamber 10 is set to 0.
.. Maintain at 5 Torr. At this time, the pressure in the dry etching chamber 10 is 0.5 Torr due to HCl gas and hydrogen. After 1 minute, the HCl gas line valve 28 is closed to stop the flow of HCl gas. Hydrogen gas continues to flow. As the hydrogen gas continues to flow, HCl gas is replaced and exhausted quickly, so the exhaust time ends in about 10 seconds. Thereafter, the shutter 20 in front of the ultraviolet lamp 22 that has been turned on in advance is opened to irradiate the GaAs substrate 18 with ultraviolet rays. GaAs substrate 18
UV irradiation continues for 1 minute. After that, shutter 20
Close the door to stop UV irradiation. Introducing more HCl gas
This process is repeated 10 times, with the steps of stopping, exhausting, and stopping ultraviolet irradiation as one cycle.

【0030】以上の工程に次いで、基板加熱ヒータ16
の入力パワーを切り、基板温度を200℃から降温する
と共に、水素ガスの導入を停止し、ドライエッチング室
10内の真空度を1E−8Torr台にまで排気する。 その後、ゲートバルブを開けてGaAs基板18を高真
空に排気された基板搬送室32を通して、MBE成長室
38へ移す。MBE成長室38内の基板加熱ヒータを内
蔵する基板マニピュレータに装着、保持する。
[0030] Following the above steps, the substrate heating heater 16
The input power is turned off, the substrate temperature is lowered from 200° C., the introduction of hydrogen gas is stopped, and the degree of vacuum in the dry etching chamber 10 is evacuated to 1E-8 Torr. Thereafter, the gate valve is opened and the GaAs substrate 18 is transferred to the MBE growth chamber 38 through the substrate transfer chamber 32 which is evacuated to a high vacuum. It is mounted and held on a substrate manipulator that has a built-in substrate heater in the MBE growth chamber 38.

【0031】MBE成長室38内においては、砒素(A
s4 )分子線源からAs4 分子線を照射しながら、
GaAs基板18を加熱して温度を600℃程度とし、
この温度を維持しながらGaAs層のエピタキシャル成
長を行なう。この際、シリコン(Si)分子線源からS
iをGaAs基板18と同じ濃度7E16cm−3程度
にドーピングする。尚、この場合の成長速度は1μm/
h、成長層厚は0.5μmである。
In the MBE growth chamber 38, arsenic (A
s4) While irradiating As4 molecular beam from a molecular beam source,
Heating the GaAs substrate 18 to a temperature of about 600°C,
The GaAs layer is epitaxially grown while maintaining this temperature. At this time, S
i is doped to the same concentration as the GaAs substrate 18, about 7E16 cm-3. In addition, the growth rate in this case is 1 μm/
h, the growth layer thickness is 0.5 μm.

【0032】GaAs基板18とエピタキシャル成長G
aAs層の界面近傍におけるキャリア濃度プロファイル
は第1の実施例の結果(図4)と同様となる。本実施例
によれば、HClガス導入・停止・排気、紫外線照射・
停止の工程に必要な時間を、水素ガスの連続導入によっ
て短縮できる。また、水素ガスの導入は紫外線照射中の
GaAs基板18表面とHClガス吸着分子との反応時
において、エッチング表面を水素分子で被覆する効果が
出現するため、エッチング表面が安定化する。その結果
、エッチング後のGaAs基板18表面モホロジーの劣
化を抑制することができ、深いエッチングにおいても鏡
面を得ることができる。
GaAs substrate 18 and epitaxial growth G
The carrier concentration profile near the interface of the aAs layer is similar to the result of the first example (FIG. 4). According to this embodiment, HCl gas introduction/stop/exhaust, ultraviolet irradiation/
The time required for the shutdown process can be shortened by continuously introducing hydrogen gas. Furthermore, the introduction of hydrogen gas has the effect of coating the etched surface with hydrogen molecules during the reaction between the surface of the GaAs substrate 18 during ultraviolet irradiation and HCl gas adsorbed molecules, thereby stabilizing the etched surface. As a result, deterioration of the surface morphology of the GaAs substrate 18 after etching can be suppressed, and a mirror surface can be obtained even in deep etching.

【0033】本実施例では、エッチング工程を基板温度
200℃に保持して行ったが、GaAs基板18表面の
水分を除去する工程の後は、基板温度が室温から400
℃までの範囲で保持して、同様にエッチングをデジタル
的に行うこともできる。本実施例では、GaAs基板1
8表面の水分を除去する工程として、基板温度を水素ガ
ス雰囲気中で加熱して、300℃で10分間保持するよ
うにしているが、基板表面に吸着している水分の除去方
法としては、この他に基板温度は室温のままで、基板表
面に紫外線を照射する方法がある。これは、紫外線エネ
ルギーによってGaAs基板18表面に吸着している分
子を分解・脱離する方法である。この方法では、基板加
熱に比較して簡単に短時間で水分除去工程が終了する。 GaAs基板18の場合、紫外線の照射時間は10分間
程度で十分である。
In this embodiment, the etching step was carried out while maintaining the substrate temperature at 200° C., but after the step of removing moisture from the surface of the GaAs substrate 18, the substrate temperature was lowered from room temperature to 400° C.
Similarly, etching can be performed digitally by holding the film at a temperature up to 10°C. In this embodiment, the GaAs substrate 1
8 In the process of removing moisture from the surface, the substrate temperature is heated in a hydrogen gas atmosphere and held at 300°C for 10 minutes. Another method is to irradiate the substrate surface with ultraviolet light while keeping the substrate temperature at room temperature. This is a method in which molecules adsorbed on the surface of the GaAs substrate 18 are decomposed and released using ultraviolet energy. With this method, the moisture removal process can be easily completed in a shorter time than when heating the substrate. In the case of the GaAs substrate 18, approximately 10 minutes of ultraviolet irradiation time is sufficient.

【0034】本発明の第3の実施例による化合物半導体
結晶成長方法を説明する。本実施例は、加工基板上にn
+ 型GaAs層をオーミックコンタクト層として成長
させる場合について説明する。GaAs基板18にイオ
ン注入法を用いて活性層を形成し、その一部を加工した
上にエピタキシャル層を成長させ、新たな活性層を形成
してFETとレーザなどの複合デバイスを作製すること
がしばしば行なわれる。あるいは、FETのゲート電極
直下は低キャリア濃度又は絶縁性の層を必要とし、一方
、ソース電極やドレイン電極は、オーミックコンタクト
のために高濃度キャリア層を必要とするような場合、絶
縁層として1回成長した後、加工してオーミック電極の
領域のみを除去して活性層面を基板表面としてn+ 型
GaAs層をオーミックコンタクト層として形成するこ
とがある。
A method for growing compound semiconductor crystals according to a third embodiment of the present invention will be explained. In this example, n
A case where a + type GaAs layer is grown as an ohmic contact layer will be described. It is possible to form an active layer on the GaAs substrate 18 using ion implantation, process a part of it, grow an epitaxial layer, and form a new active layer to fabricate a composite device such as an FET and a laser. often done. Alternatively, if a low carrier concentration or insulating layer is required directly under the gate electrode of the FET, while a high concentration carrier layer is required for the source and drain electrodes for ohmic contact, an insulating layer may be used. After the second growth, only the ohmic electrode region is removed by processing, and an n+ type GaAs layer is sometimes formed as an ohmic contact layer with the active layer surface as the substrate surface.

【0035】図6は、本実施例を解説する為の基板の断
面図を表示している。半絶縁性GaAs基板51上にノ
ンドープGaAsバッファ層52が形成され、その上部
にSiドープGaAs活性層53が形成されている。S
iドープGaAs活性層53上部にノンドープGaAs
層54が形成されている。それぞれエピタキシャル成長
により形成されている(同図(a))。
FIG. 6 shows a cross-sectional view of the substrate for explaining this embodiment. A non-doped GaAs buffer layer 52 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 51, and a Si-doped GaAs active layer 53 is formed on top of the non-doped GaAs buffer layer 52. S
Non-doped GaAs is formed on the i-doped GaAs active layer 53.
A layer 54 is formed. Each of them is formed by epitaxial growth ((a) in the same figure).

【0036】ノンドープGaAs層54上にゲート電極
61を形成し、その上部に被覆したシリコン酸化膜71
をマスクとして、ノンドープGaAs層54をエッチン
グし、ノンドープGaAs層54を約1nm残したソー
ス・ドレイン領域を形成する(同図(b))。この同図
(b)に示すGaAs基板18をインジウムフリーホル
ダーを用いて基板マウントブロック19に保持し、基板
交換室34に導入し、高真空排気を行う。
A gate electrode 61 is formed on the non-doped GaAs layer 54, and a silicon oxide film 71 is coated on top of the gate electrode 61.
Using this as a mask, the non-doped GaAs layer 54 is etched to form source/drain regions leaving approximately 1 nm of the non-doped GaAs layer 54 (FIG. 4(b)). The GaAs substrate 18 shown in FIG. 4B is held on the substrate mounting block 19 using an indium free holder, introduced into the substrate exchange chamber 34, and subjected to high vacuum evacuation.

【0037】基板交換室34内が1E−7から1E−9
Torr程度に排気されてからゲートバルブを開けてG
aAs基板18を、基板搬送室32を通過してドライエ
ッチング室10へ移送し、それを基板マニピュレータ1
4に装着してから基板搬送室32間のゲートバルブを閉
じる。GaAs基板18は室温のまま保持しておく。基
板表面が石英ビューポートガラスつまり紫外線ランプ2
2に平行に向くように設置する。
The inside of the board exchange room 34 is from 1E-7 to 1E-9.
After exhausting to about Torr, open the gate valve and turn to G.
The aAs substrate 18 is transferred to the dry etching chamber 10 through the substrate transfer chamber 32, and transferred to the substrate manipulator 1.
4, the gate valve between the substrate transfer chambers 32 is closed. The GaAs substrate 18 is kept at room temperature. The substrate surface is quartz viewport glass, that is, ultraviolet lamp 2
Install it so that it faces parallel to 2.

【0038】水素ガスラインのバルブ28を開け、水素
ガスを流入50sccmで流して排気を続ける。排気ラ
インのコンダクタンスが最大になるようにゲートバルブ
は全開にしておくことにより、真空度は1E−3Tor
r台に保持される。この水素ガス雰囲気中で紫外線を基
板表面に照射し、吸着している分子を脱離する。HCl
ガスラインのバルブ28を開けて、HClガスを流量5
0sccmでドライエッチング室10へ導入する。ドラ
イエッチング室10内の真空度を0.5Torrに保持
する。この時、ドライエッチング室10内はHClガス
と水素によって0.5Torrの圧力が構成されている
。1分後に、HClガスラインのバルブ28を閉め、H
Clガスの流入を止める。水素ガスはそのまま流し続け
る。HClガスの置換・排気が早くなるため、排気時間
は10秒程度で終了する。その後、あらかじめ点灯して
おいた紫外線ランプ22前面のシャッタ20を開けて、
紫外線をGaAs基板18に照射する。GaAs基板1
8への紫外線照射は1分間続ける。その後、シャッタ2
0を閉めて紫外線照射を止める。以上のHClガス導入
・停止・排気、紫外線照射停止の工程を1周期として、
これを5回繰り返す。
[0038] Open the valve 28 of the hydrogen gas line, let hydrogen gas flow in at a rate of 50 sccm, and continue exhausting. By keeping the gate valve fully open to maximize the conductance of the exhaust line, the degree of vacuum is 1E-3 Torr.
It is held at r level. In this hydrogen gas atmosphere, the substrate surface is irradiated with ultraviolet rays to desorb the adsorbed molecules. HCl
Open the gas line valve 28 and supply HCl gas at a flow rate of 5.
It is introduced into the dry etching chamber 10 at 0 sccm. The degree of vacuum in the dry etching chamber 10 is maintained at 0.5 Torr. At this time, the pressure in the dry etching chamber 10 is 0.5 Torr due to HCl gas and hydrogen. After 1 minute, close the valve 28 of the HCl gas line and turn off the HCl gas line.
Stop the flow of Cl gas. Hydrogen gas continues to flow. Since HCl gas is replaced and exhausted quickly, the exhaust time is completed in about 10 seconds. After that, open the shutter 20 in front of the ultraviolet lamp 22 that was lit in advance,
The GaAs substrate 18 is irradiated with ultraviolet light. GaAs substrate 1
The UV irradiation to 8 continues for 1 minute. Then shutter 2
Close 0 to stop UV irradiation. The above steps of introducing HCl gas, stopping, exhausting, and stopping ultraviolet irradiation are considered as one cycle.
Repeat this 5 times.

【0039】以上の工程の後、水素ガスの導入を停止し
、ドライエッチング室10内の真空度を1E−8Tor
r台にまで排気する。その後、ゲートバルブを開けて、
GaAs基板18を高真空に排気された基板搬送室32
を通して、MBE成長室38へ移す。MBE成長室38
内の基板加熱ヒータを内蔵する基板マニピュレータに装
着、保持する。
After the above steps, the introduction of hydrogen gas is stopped, and the degree of vacuum in the dry etching chamber 10 is reduced to 1E-8 Torr.
Exhaust to r level. Then open the gate valve and
A substrate transfer chamber 32 in which the GaAs substrate 18 is evacuated to a high vacuum
and transferred to the MBE growth chamber 38. MBE growth room 38
Attach and hold the board to the board manipulator that has a built-in board heater.

【0040】MBE成長室38内においては、As分子
線源からAs分子線を照射しながら加工されたGaAs
基板18を加熱して温度を500℃程度とし、この温度
を維持しながら、今度はSiに変えてSn分子線源から
Snを2E19から5E19cm−3程度にドーピング
したGaAs層55のエピタキシャル成長を行なう。尚
、この場合の成長速度は、1μm/h、成長層厚は0.
3μmである。
In the MBE growth chamber 38, GaAs is processed while being irradiated with an As molecular beam from an As molecular beam source.
The substrate 18 is heated to a temperature of about 500 DEG C., and while maintaining this temperature, a GaAs layer 55 doped with Sn to about 2E19 to 5E19 cm@-3 from an Sn molecular beam source instead of Si is epitaxially grown. In this case, the growth rate was 1 μm/h, and the growth layer thickness was 0.5 μm/h.
It is 3 μm.

【0041】この再成長によってシリコン酸化膜71の
上にGaAs層55が形成されるが、しかしこれは下地
が酸化シリコンであるためエピタキシャル層とはならず
多結晶膜となるため、酸化シリコンをエッチング除去す
ることにより簡単に取り除くことができる。このように
して成長したソース・ドレイン領域部分の高濃度GaA
s層55の上にソース電極62及びドレイン電極63を
形成することによりノンアロイでオーミック電極を作る
ことができる(同図(c))。
By this regrowth, a GaAs layer 55 is formed on the silicon oxide film 71, but since the base is silicon oxide, this does not become an epitaxial layer but a polycrystalline film, so the silicon oxide is etched. It can be easily removed by removing it. High concentration GaA in the source/drain region grown in this way
By forming a source electrode 62 and a drain electrode 63 on the s-layer 55, a non-alloy ohmic electrode can be made (FIG. 4(c)).

【0042】本実施例では、加工基板上の約1nmとい
う非常に薄い層を精密に除去し、かつ加工処理時に付着
した結晶表面の炭素などの残留不純物を除去することが
できるため、ノンアロイでのオーミック電極の形成が可
能となった。
In this example, a very thin layer of about 1 nm on the processed substrate can be precisely removed, and residual impurities such as carbon on the crystal surface that adhered during processing can be removed, so non-alloy It became possible to form ohmic electrodes.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、化合物半導体結晶基板
に化合物半導体結晶層をエピタキシャル成長させるに際
し、ドライエッチング室において、化合物半導体結晶基
板の表面に反応ガスを照射・停止・排気、紫外線照射・
停止する工程を行い、基板表面層をエッチングすると同
時に、炭素などの汚染物質も同時に除去するようにして
いる。
According to the present invention, when a compound semiconductor crystal layer is epitaxially grown on a compound semiconductor crystal substrate, in a dry etching chamber, the surface of the compound semiconductor crystal substrate is irradiated with a reactive gas, stopped, exhausted, ultraviolet irradiation,
A stopping process is performed to etch the surface layer of the substrate and simultaneously remove contaminants such as carbon.

【0044】この構成を採用することにより、基板表面
や加工表面層を制御性よく原子層単位で除去して、表面
に付着している炭素などの不純物を確実に除去し、そし
てその上に電気的特性の良好な薄いエピタキシャル結晶
層を成長可能とし、特性良好な半導体装置を容易に製造
することができる。
By adopting this configuration, the substrate surface and processed surface layer can be removed in atomic layer units with good control, and impurities such as carbon attached to the surface can be reliably removed. A thin epitaxial crystal layer with good physical properties can be grown, and a semiconductor device with good properties can be easily manufactured.

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

【図1】本発明の第1の実施例による化合物半導体結晶
成長方法の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a compound semiconductor crystal growth method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例による化合物半導体結晶
成長装置の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a compound semiconductor crystal growth apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図3】低圧水銀ランプの発光波長特性図である。FIG. 3 is a diagram of emission wavelength characteristics of a low-pressure mercury lamp.

【図4】GaAs基板及びエピタキシャル成長GaAs
層の界面近傍におけるキャリア濃度プロファイルを示す
図である。
FIG. 4: GaAs substrate and epitaxially grown GaAs
FIG. 3 is a diagram showing a carrier concentration profile near the interface of layers.

【図5】本発明の第2の実施例による化合物半導体結晶
成長方法の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a compound semiconductor crystal growth method according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施例による基板断面の説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a cross section of a substrate according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ドライエッチング室 12…基板トランスファロッド 14…基板マニピュレータ 16…基板加熱ヒータ 18…化合物半導体基板(GaAs基板)19…基板マ
ウントブロック 20…シャッタ 22…紫外線ランプ(低圧水銀ランプ)24…ガスボン
ベ 26…マスフローコントローラ 28…バルブ 30…ベントライン 32…基板搬送室 34…基板交換室 36…基板トランスファロッド 38…MBE成長室 51…半絶縁性GaAs基板 52…ノンドープGaAsバッファ層 53…SiドープGaAs活性層 54…ノンドープGaAs層 55…SiドープGaAsオーミックコンタクト層61
…Alゲート電極 62…AuGeソース電極 63…AuGeドレイン電極 71…シリコン酸化膜
10... Dry etching chamber 12... Substrate transfer rod 14... Substrate manipulator 16... Substrate heater 18... Compound semiconductor substrate (GaAs substrate) 19... Substrate mounting block 20... Shutter 22... Ultraviolet lamp (low pressure mercury lamp) 24... Gas cylinder 26... Mass flow controller 28...Valve 30...Vent line 32...Substrate transfer chamber 34...Substrate exchange chamber 36...Substrate transfer rod 38...MBE growth chamber 51...Semi-insulating GaAs substrate 52...Non-doped GaAs buffer layer 53...Si-doped GaAs active layer 54 ...Non-doped GaAs layer 55...Si-doped GaAs ohmic contact layer 61
...Al gate electrode 62...AuGe source electrode 63...AuGe drain electrode 71...silicon oxide film

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  化合物半導体基板上に化合物半導体結
晶をエピタキシャル成長させる分子線エピタキシャル成
長方法を用いた化合物半導体結晶成長方法において、結
晶成長前の前記化合物半導体基板を減圧下に保持して加
熱し、前記化合物半導体基板表面に吸着した水分を除去
する第1の工程と、前記化合物半導体基板を反応性ガス
雰囲気に曝しつつ、前記化合物半導体基板に紫外線を継
続的に照射する第2の工程とを有し、結晶成長前の前記
化合物半導体基板表面を清浄化することを特徴とする化
合物半導体結晶成長方法。
1. In a compound semiconductor crystal growth method using a molecular beam epitaxial growth method for epitaxially growing a compound semiconductor crystal on a compound semiconductor substrate, the compound semiconductor substrate before crystal growth is held under reduced pressure and heated, and the compound semiconductor crystal is a first step of removing moisture adsorbed on the surface of the semiconductor substrate, and a second step of continuously irradiating the compound semiconductor substrate with ultraviolet rays while exposing the compound semiconductor substrate to a reactive gas atmosphere, A compound semiconductor crystal growth method characterized by cleaning the surface of the compound semiconductor substrate before crystal growth.
【請求項2】  化合物半導体基板上に化合物半導体結
晶をエピタキシャル成長させる分子線エピタキシャル成
長方法を用いた化合物半導体結晶成長方法において、真
空中で前記化合物半導体基板表面に水素を照射して加熱
し、前記化合物半導体基板表面に吸着した水分を除去す
る第1の工程と、前記化合物半導体基板表面に反応性ガ
スを照射する第2の工程と、前記反応性ガスを排気する
第3の工程と、前記化合物半導体基板表面に紫外線を照
射する第4の工程とを有し、前記第2の工程から前記第
4の工程をこの順序を1周期として複数回繰り返すこと
により、結晶成長前の前記化合物半導体基板表面をエッ
チングし、かつ清浄化することを特徴とする化合物半導
体結晶成長方法。
2. A compound semiconductor crystal growth method using a molecular beam epitaxial growth method in which a compound semiconductor crystal is epitaxially grown on a compound semiconductor substrate, wherein the surface of the compound semiconductor substrate is heated by irradiating hydrogen on the surface of the compound semiconductor substrate. a first step of removing moisture adsorbed on the surface of the substrate; a second step of irradiating the surface of the compound semiconductor substrate with a reactive gas; a third step of exhausting the reactive gas; and a third step of evacuating the compound semiconductor substrate. and a fourth step of irradiating the surface with ultraviolet rays, and by repeating the second step to the fourth step multiple times in this order as one cycle, the surface of the compound semiconductor substrate before crystal growth is etched. A compound semiconductor crystal growth method characterized by:
【請求項3】  請求項1又は2記載の化合物半導体結
晶成長方法において、全工程にわたり水素ガスを導入し
続けることを特徴とする化合物半導体結晶成長方法。
3. The compound semiconductor crystal growth method according to claim 1 or 2, wherein hydrogen gas is continuously introduced throughout the entire process.
【請求項4】  請求項1記載の化合物半導体結晶成長
方法において、前記第1の工程の代わりに、結晶成長前
の前記化合物半導体基板を減圧下に保持して紫外線を照
射し、前記化合物半導体基板表面に吸着した水分を除去
する工程を有することを特徴とする化合物半導体結晶成
長方法。
4. The compound semiconductor crystal growth method according to claim 1, in which, instead of the first step, the compound semiconductor substrate before crystal growth is held under reduced pressure and irradiated with ultraviolet rays. A method for growing a compound semiconductor crystal, comprising a step of removing moisture adsorbed on the surface.
【請求項5】  請求項2記載の化合物半導体結晶成長
方法において、前記第1の工程の代わりに、結晶成長前
の前記化合物半導体基板を減圧下に保持して紫外線を照
射し、前記化合物半導体基板表面に吸着した水分を除去
する工程を有することを特徴とする化合物半導体結晶成
長方法。
5. The compound semiconductor crystal growth method according to claim 2, in which, instead of the first step, the compound semiconductor substrate before crystal growth is held under reduced pressure and irradiated with ultraviolet rays. A method for growing a compound semiconductor crystal, comprising a step of removing moisture adsorbed on the surface.
【請求項6】  請求項1乃至4記載の化合物半導体結
晶成長方法において、前記化合物半導体基板がGaAs
基板であって、前記反応性ガスが塩化水素ガスであり、
前記化合物半導体基板の加熱温度が400℃以下である
ことを特徴とする化合物半導体結晶成長方法。
6. The compound semiconductor crystal growth method according to claim 1, wherein the compound semiconductor substrate is made of GaAs.
a substrate, wherein the reactive gas is hydrogen chloride gas;
A compound semiconductor crystal growth method characterized in that the heating temperature of the compound semiconductor substrate is 400° C. or less.
【請求項7】  化合物半導体基板上に、分子線エピタ
キシャル成長法を用いて化合物半導体結晶を成長させる
結晶成長室を有する化合物半導体結晶成長装置において
、前記化合物半導体基板を保持し、前記化合物半導体基
板の基板温度を所望温度に維持できる基板マニピュレー
タと、前記基板マニピュレータに保持された前記化合物
半導体基板に対向して配置され、前記化合物半導体基板
表面に紫外線を照射する紫外線ランプと、前記紫外線ラ
ンプと前記化合物半導体基板の間に設けられ、前記紫外
線ランプによる前記化合物半導体基板表面への紫外線照
射を時間制御するシャッターとを有し、ゲートバルブを
介して前記結晶成長室に連通させて設けられ、反応性ガ
ス及び水素ガスが供給可能で減圧加能な、化合物半導体
基板の前処理室を備え、結晶成長前の前記化合物半導体
基板表面を清浄化することを特徴とする化合物半導体結
晶成長装置。
7. A compound semiconductor crystal growth apparatus having a crystal growth chamber for growing a compound semiconductor crystal on a compound semiconductor substrate using a molecular beam epitaxial growth method, wherein the compound semiconductor substrate is held and the substrate of the compound semiconductor substrate is grown. a substrate manipulator capable of maintaining a temperature at a desired temperature; an ultraviolet lamp disposed opposite to the compound semiconductor substrate held by the substrate manipulator and irradiating the surface of the compound semiconductor substrate with ultraviolet rays; and the ultraviolet lamp and the compound semiconductor. a shutter provided between the substrates for time-controlling ultraviolet irradiation of the surface of the compound semiconductor substrate by the ultraviolet lamp; provided in communication with the crystal growth chamber via a gate valve; A compound semiconductor crystal growth apparatus comprising a compound semiconductor substrate pretreatment chamber capable of supplying hydrogen gas and applying reduced pressure, and cleaning the surface of the compound semiconductor substrate before crystal growth.
JP40188790A 1990-12-13 1990-12-13 Compound semiconductor crystal growth method and device Pending JPH04214616A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP40188790A JPH04214616A (en) 1990-12-13 1990-12-13 Compound semiconductor crystal growth method and device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP40188790A JPH04214616A (en) 1990-12-13 1990-12-13 Compound semiconductor crystal growth method and device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04214616A true JPH04214616A (en) 1992-08-05

Family

ID=18511704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP40188790A Pending JPH04214616A (en) 1990-12-13 1990-12-13 Compound semiconductor crystal growth method and device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04214616A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4994140A (en) Method capable of forming a fine pattern without crystal defects
KR19980042503A (en) Method and apparatus for forming polycrystalline silicon
JPH04214616A (en) Compound semiconductor crystal growth method and device
JP2840802B2 (en) Method and apparatus for manufacturing semiconductor material
JP2704931B2 (en) Method for forming selective growth mask and method for removing same
JP2694625B2 (en) Method for etching compound semiconductor substrate and method for manufacturing the same
JPH0226892A (en) Method and device for molecular beam epitaxial growth
JP2520617B2 (en) Semiconductor crystal growth method and apparatus for implementing the same
JPH0243720A (en) Molecular beam epitaxial growth method
JP2699928B2 (en) Pretreatment method for compound semiconductor substrate
US5248376A (en) Process for thermal-etching treatment of compound semiconductor substrate used in molecular beam epitaxy and apparatus for performing same
JPH0443631A (en) Growth method of compound semiconductor crystal and equipment therefor
JPH053731B2 (en)
JP2883918B2 (en) Compound semiconductor pattern formation method
JP3077876B2 (en) Surface treatment method for III-V compound semiconductor
JP3684523B2 (en) Method for manufacturing compound semiconductor device
JP2717163B2 (en) Method for forming structure of compound semiconductor
JPH0773097B2 (en) Molecular beam crystal growth method
JPS6134926A (en) Growing device of semiconductor single crystal
JP2683612B2 (en) Method for forming structure of compound semiconductor
JPS6047414A (en) Method and device for growing thin film
JPS6246993A (en) Apparatus for growing thin filmlike crystal
JPH06349801A (en) Surface treatment method
JPH05109630A (en) Method for forming semiconductor thin film
JPH01223721A (en) Method and device for crystal growth

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990921