JPH0461291A - Forming method for structure of compound semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は化合物産導体の内部にパターンを有する構造を
形成する方法に係り、特に、III−V族化合物平導体
基板を空気に曝すことなく真空容器の中でパターンを形
成し、その後薄層の結晶成長4行う埋込み構造の形成方
法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for forming a patterned structure inside a compound conductor, and in particular, to a method for forming a patterned structure inside a compound conductor without exposing a III-V compound flat conductor substrate to air. This invention relates to a method for forming a buried structure in which a pattern is formed in a vacuum container and then a thin layer of crystal growth 4 is performed.
I従来の技術]
従来、化合物半導体を用いた素子は、結晶成長及びエツ
チングを数回繰り返し、さらに場合によっては不純物を
拡散させるなどの工程を経て作成されている。I. Prior Art Conventionally, elements using compound semiconductors have been fabricated through steps such as repeating crystal growth and etching several times and, in some cases, diffusing impurities.
何人ば、埋込み型半導体レーザチップを作成するには、
次のような工程がとられる。How many people can make an embedded semiconductor laser chip?
The following steps are taken.
第1番目に、GaAs基板に液相エピタキシャル法など
により、GaAsバッファ層、AlGaAsクラッド層
、G a、A s活性層、Am GaAsクラッド層、
及びGaAs電極層を、必要な不純物の添加を同時に行
いながら成長させる。First, a GaAs buffer layer, an AlGaAs cladding layer, a Ga, As active layer, an AmGaAs cladding layer,
and a GaAs electrode layer are grown while simultaneously adding necessary impurities.
第2番目に各層を成長させた半導体表面に5in2膜等
の保護膜を形成し、その表面にレジストを塗布する。次
にレーザのストライプに相当するパターンを露光、現像
してレジストにバタンを形成する。Second, a protective film such as a 5in2 film is formed on the surface of the semiconductor on which each layer has been grown, and a resist is applied to the surface. Next, a pattern corresponding to a laser stripe is exposed and developed to form a pattern on the resist.
第3番目に、フッ化水素酸(HF)にこの崖導体を接触
させし・シストパターンの無い部分の810)膜等の保
護膜を除去する。その後fJ機溶剤なとによりレジスト
パターンを除去する。Third, the cliff conductor is brought into contact with hydrofluoric acid (HF) to remove the protective film such as the 810) film in the area where there is no cyst pattern. Thereafter, the resist pattern is removed using fJ solvent.
第4番目に、硫酸等を含むエツチング液(保護膜をエッ
チしない)に崖導体を接触させ、エピタキシャル層のG
aAsバッファ層に至る深さにまてエッチする。Fourth, contact the cliff conductor with an etching solution containing sulfuric acid, etc. (does not etch the protective film), and remove the G of the epitaxial layer.
Etch to a depth that reaches the aAs buffer layer.
第5番Elに、液層エピタキシャル法なとにより、AN
GaAs層を成長し2、エツチングした部分を埋込む
。In No. 5 El, by liquid layer epitaxial method, AN
A GaAs layer is grown 2 and the etched portion is filled.
第6番1」に、表面に残っている保護膜を除去する。Step 6: Remove the protective film remaining on the surface.
この様に、従来のT導体構造の形成方法は多くの工程を
必要とし、その結果、作成に長時間を要するという問題
点かある。また、ストライプ状に溶液を用いたエツチン
グでパターンを形成するときは、′−二導体表面を大気
に曝さなくではならす、表面か大気に汚染されるという
問題点がある。As described above, the conventional method for forming a T-conductor structure requires many steps, and as a result, there is a problem in that it takes a long time to fabricate. Furthermore, when a striped pattern is formed by etching using a solution, there is a problem in that the surface of the '-2 conductor must be exposed to the atmosphere, and the surface may be contaminated by the atmosphere.
そこで、発明者らは、これらの問題点を解決した化合物
産導体の構造形成力法を発明(特願平1332640号
)した。Therefore, the inventors invented a structure forming force method for compound-based conductors that solved these problems (Japanese Patent Application No. 1332640).
この発明は、真空容器内において連続的に、第1のガス
を照射し、ながら、光を照射してマスク層を形成し、第
2のガスと電子ビームとによりパターンを形成し、続い
て第2のガスでエツチングを行い、加熱によってマスク
を除去した後、結晶成長を行うというものである。This invention continuously irradiates a first gas and irradiates light in a vacuum container to form a mask layer, forms a pattern with a second gas and an electron beam, and then sequentially irradiates a mask layer with a first gas and irradiates light. Etching is performed using gas No. 2, the mask is removed by heating, and then crystal growth is performed.
[発明か解決しようとする課題]
しかしながら、従来の半導体構造の形成方法は、前述の
ように多くの工程を必要とし、その結果、作成に長時間
を要するという問題点がある。また、ストライブ状に、
溶液を用いたエツチングでパターンを形成するときは、
半導体表面を大気に曝さなくてはならず、表面が大気に
汚染されるという問題点がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional method for forming a semiconductor structure requires many steps as described above, and as a result, there is a problem in that it takes a long time to create the structure. Also, in stripe form,
When forming a pattern by etching using a solution,
There is a problem that the semiconductor surface must be exposed to the atmosphere, and the surface may be contaminated by the atmosphere.
また、発明者らの発明(特願平1−332640号)に
おい−Cもマスクを形成する際に、光を照射するという
手間及びそのための装置を必要とするという問題点があ
る。Further, the inventors' invention (Japanese Patent Application No. 1-332,640) also has the problem that when forming a mask, it requires the effort and equipment for irradiating light.
本発明は、パターンの形成とその後の結晶成長を真空容
器内で連続して行う半導体構造の形成方法の−L程を簡
略化することを目的とする。An object of the present invention is to simplify step -L of a method for forming a semiconductor structure in which pattern formation and subsequent crystal growth are performed continuously in a vacuum container.
「課題を解決するだめの手段コ
本発明は、■−■族化合物半導体基板の表面に光を照射
すること無く第1のガスのみを照射してマスク層を形成
する第1の工程と、前記■−v族化合物゛ト導体基板の
表面に第1のガスとは異なる第2のガスと電子ビームと
を照射してマスクにパターンを形成し、第2のガスを照
射して前記■■族化合物半導体基板のエツチングを行い
所定のパターンを形成する第2の工程と、前記化合物半
導体基板を構成するV族元素の圧力が107Torr以
上の雰囲気下で該化合物半導体を加熱して前記マスク層
を除去する第3の]工程と、エピタキシャル法により前
記化合物半導体の表面に結晶成長層を成長させる第4の
工程とを含み、第1及至第4の工程のそれぞれがI X
10″□’ Torr以Fにできる複数の真空容器内
で連続して行なオ)れることを特徴とする■−v族化合
物半導体の構造形成方法である。``Means for Solving the Problems'' The present invention provides a first step of forming a mask layer by irradiating only the first gas without irradiating the surface of the ■-■ group compound semiconductor substrate with light; A pattern is formed on a mask by irradiating the surface of the ■-V group compound conductor substrate with a second gas different from the first gas and an electron beam. a second step of etching the compound semiconductor substrate to form a predetermined pattern; and removing the mask layer by heating the compound semiconductor in an atmosphere where the pressure of group V elements constituting the compound semiconductor substrate is 107 Torr or more. and a fourth step of growing a crystal growth layer on the surface of the compound semiconductor by an epitaxial method, and each of the first to fourth steps includes an IX
This is a method for forming a structure of a ①-V group compound semiconductor, characterized in that the process is carried out continuously in a plurality of vacuum vessels having a pressure of less than 10''□' Torr.
[実施例コ 以下に図面を参照し°C本発明の詳細な説明″4る。[Example code] The following is a detailed description of the invention with reference to the drawings.
ます、本発明のパターン作成方法に用いられる装置につ
いて簡単に説明しておく。First, the apparatus used in the pattern creation method of the present invention will be briefly explained.
第3図の装置は、この装置へのウェハーの出し、人ねを
行うためとエツチングマスクを形成するための成膜室3
1、エピタキシャル成長を行うためのM B E室32
、゛4−導体を選択的に、エツチングL7てパターンを
形成するエツチング室′33を## 1.、、−ζいる
。The apparatus shown in Fig. 3 has a film forming chamber 3 for loading and unloading wafers into the apparatus and for forming etching masks.
1. MBE chamber 32 for epitaxial growth
, 4- Etching chamber '33 for selectively etching the conductor to form a pattern ##1. ,,−ζ exists.
これら成膜室3〕、MBE室32、およびエツチング室
′3′うはそれぞれ通路を介して試料交換室34に接続
されている。そして、各通路には、ゲートバルブ”35
a、35b及び35cか設けられている。また、各室3
1,32.3m−3及び゛う4にはそれぞれターボ分子
ポンプ、イオンポンプ等の真空ポンプ(図示せず)が設
けられている。これにより、装置内に導入したウェハー
を人気に曝すことなくどの室にでもマグネットフィ−ド
スルー−,36a、36b及びう6Cを用いて搬送する
ことかてきる。また、試料加熱室′3〔)が試料交換室
134に通路を介しC取り付けられている。These film forming chamber 3], MBE chamber 32, and etching chamber '3' are each connected to a sample exchange chamber 34 via a passage. And each passage has a gate valve "35"
a, 35b and 35c are provided. In addition, each room has 3
Vacuum pumps (not shown) such as turbomolecular pumps and ion pumps are installed in the 1st, 32.3m-3, and 4th chambers, respectively. Thereby, the wafer introduced into the apparatus can be transported to any chamber using the magnetic feedthroughs 36a, 36b and 6C without exposing the wafer to the wafer. Further, a sample heating chamber '3 [) is attached to the sample exchange chamber 134 via a passage.
成膜室31には吸着分子層、あるいはガスと反応し、た
層を形成するための第1のガスを導入する第1のガス導
入部(図示せず)が設けられでいる。The film forming chamber 31 is provided with a first gas introduction part (not shown) for introducing a first gas for forming an adsorbed molecule layer or a layer that reacts with the gas.
また、エツチング室33には電子じ−ムを発生する電チ
ビーム発生装置331と、エツチングに用いる第2のガ
スを導入するだめの第2のガス導入部38と、試料位置
を調整4”るマニピュl、−夕′3つとか備えられてい
る。The etching chamber 33 also includes an electric beam generator 331 that generates an electronic beam, a second gas introduction section 38 that introduces a second gas used for etching, and a manipulator that adjusts the sample position. There are three types of equipment.
第4図を参照すると亀子ビ〜=ム発生装置331はエツ
チング室33のL部に設置されており、電fビーム41
を試料42の表面に照射するよ・)になっている。また
、第2のガス導入部1う8のノス′ル43も試料42の
表面にガスを照射できるように設けられている。さらに
、試料42のF部にはヒータ44か設けられており、電
流導入端子45からの通電により試料42を加熱省るこ
とかてきる。Referring to FIG. 4, the Kameko beam generator 331 is installed in the L section of the etching chamber 33, and the electric f-beam 41
irradiates the surface of the sample 42.). Further, a nozzle 43 of the second gas introduction section 1-8 is also provided so that the surface of the sample 42 can be irradiated with gas. Further, a heater 44 is provided in the F section of the sample 42, and the sample 42 can be heated without being heated by applying electricity from the current introduction terminal 45.
以下、本発明のパターン形成方法に係る第1の実施例を
第1図、第3図、及び第4図を芯照1゛ζ−説明する。A first embodiment of the pattern forming method of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 3, and 4.
まず、成膜室31に導入されたGaAsw板]0をマグ
ネットフィードスルー36 a 及’J36bを用いて
試料加熱室′30に搬送した。試料加熱室30を1×1
0″8Torr以ドに減圧し、試料加熱室′30に搬送
したG a、 A s基板コ0を、内部に設置されてい
る加熱装置により約20 o ℃に加熱し、10分間そ
の状態を保持した。この処理により、基板10表面に吸
着している水分子を除去できた。First, the GaAsw plate]0 introduced into the film forming chamber 31 was transported to the sample heating chamber '30 using the magnetic feedthrough 36a and 'J36b. Sample heating chamber 30 1×1
The pressure of the Ga, As substrate was reduced to below 0''8 Torr and transported to the sample heating chamber '30, and the heating device installed inside heated it to about 20 degrees Celsius, and the state was maintained for 10 minutes. Through this treatment, water molecules adsorbed on the surface of the substrate 10 could be removed.
次に、基板10をマグネットフィードスルー36bによ
ってMBE室32に搬送した。MBE室32に搬送され
たG a A、s基板10上に第1図(a)に示すよう
にGaAsバッファ層11を 0.2μm、A D x
G a l−x A sクラッド層1.2(0<x<
1.)を12a厘、及び GaAsガイド層13を0.
2μπ連続的に成長させた。このウェハー14をM B
E室32と超高真空の通路により結合された試料交換
室34ヘマグネツトフイードスルー36b等を用いて成
膜室−31へ搬送した。Next, the substrate 10 was transported to the MBE chamber 32 by the magnet feedthrough 36b. As shown in FIG. 1(a), a GaAs buffer layer 11 with a thickness of 0.2 μm is formed on the GaAs substrate 10 transported to the MBE chamber 32.
G a l-x A s cladding layer 1.2 (0<x<
1. ) of 12a, and the GaAs guide layer 13 of 0.
2 μπ was grown continuously. This wafer 14 is M B
A sample exchange chamber 34 connected to chamber E 32 by an ultra-high vacuum passage was transported to a film forming chamber 31 using a magnetic feedthrough 36b or the like.
成膜室1う]はターボ分子ポンプまたはイオンポンプ等
の真空ポンプ(図示ゼず)によりv1気され−こおり、
残留ガス圧は1.、 X 10−8Torr以下に保た
れ′Cいる。The film forming chamber 1 is heated by a vacuum pump (not shown) such as a turbo molecular pump or an ion pump.
The residual gas pressure is 1. , X'C is maintained below 10-8 Torr.
次に、この成膜室31に第1のガスである高純度H2S
ガス51を第1図(1))に示すよ)に分圧I X 1
0 ””’°Torr以上で導入した。これによりGa
Asガイド層13上には硫化物膜15か形成された。こ
の硫化物膜15の密度および〜゛さは、H,Sガス5〕
の導入圧力及び導入時間で制御することか可能であった
。Next, high-purity H2S, which is a first gas, is added to this film-forming chamber 31.
As shown in FIG. 1 (1)), the gas 51 has a partial pressure of I
It was introduced at a pressure of 0 '''''° Torr or higher. As a result, Ga
A sulfide film 15 was formed on the As guide layer 13. The density and thickness of this sulfide film 15 are as follows: H, S gas 5]
It was possible to control the introduction pressure and introduction time.
続いて、真空ポンプにより成膜室31の圧力をI X
10−7Torr以下に排気した後、硫化物層]5を付
けたウェハー14をエツチング室33へ搬送し7 た
。Subsequently, the pressure in the film forming chamber 31 is increased to IX using a vacuum pump.
After evacuation to below 10-7 Torr, the wafer 14 with the sulfide layer 5 was transferred to the etching chamber 33.
.
エツチング室33に搬送されたウェハー14をウェハー
ホルダー(図示せず)に取り付け、ヒータ44によって
その温度を70℃とし、エツチング室33内にノズル4
3から第2のガスである塩素ガス53を導入した。塩素
がλ53の導入はウェハー表面上で直径数rrimのi
囲にわたっ゛Cブロードに照射される。この時、エツチ
ング室内の圧力はlXl0−5Torrに1−昇した。The wafer 14 transferred to the etching chamber 33 is attached to a wafer holder (not shown), the temperature is set to 70° C. by the heater 44, and the nozzle 4 is placed inside the etching chamber 33.
From No. 3, chlorine gas 53, which is a second gas, was introduced. The introduction of λ53 of chlorine causes i of several rrim diameter on the wafer surface.
A broad beam of C is irradiated over the surrounding area. At this time, the pressure inside the etching chamber rose to 1X10-5 Torr.
塩素ガス53の導入と同時に、電子ビー=ノ、41をウ
ェハー14の表面に照射した。この電r−ビム41は、
その径を50r+mと【1、かっ1θpAノ電流で15
0nrn幅のライン・アンド・スペースのパターンを描
くように走査させた。つ1バー。Simultaneously with the introduction of the chlorine gas 53, the surface of the wafer 14 was irradiated with electron beam 41. This electric r-bim 41 is
Its diameter is 50r+m and [1, 1θpA current is 15
It was scanned to draw a line and space pattern with a width of 0nrn. 1 bar.
14表面に形成されている硫化物膜15は、塩素ガス5
3と電子ビーム4〕の両方が照射された部分のみ、ウェ
ハー14表面から離脱し、た。すなわち、電子ビームの
走査に従い、硫化物膜]5にライン・アンド・スペース
のパターンが形成された。The sulfide film 15 formed on the surface of 14 is exposed to chlorine gas 5.
Only the portion irradiated with both electron beam 3 and electron beam 4] separated from the surface of the wafer 14. That is, a line and space pattern was formed on the sulfide film 5 according to the scanning of the electron beam.
続いて、電子ビームの照射を停葎すると、ウェハー14
は、第1図(C)に示すように硫化物膜〕5の除去され
た部分のみ塩素ガスによってエツチングされた。この塩
素ガスによるエツチングは、最上部のGaAsガイド層
]3のみな層重3その下のAFGaAsクラッド層]2
にも及び、そのエツチング速度はG a A s N
13に灯しても、A、9GaAs層]2に対してもほぼ
同じてあった。Then, when the electron beam irradiation is stopped, the wafer 14
As shown in FIG. 1(C), only the removed portion of the sulfide film 5 was etched with chlorine gas. This etching with chlorine gas is performed only on the uppermost GaAs guide layer] 3 layer thickness 3 The AF GaAs cladding layer below] 2
The etching rate is G a A s N
13, the results were almost the same for A, 9GaAs layer]2.
本実施例では化合物半導体基板表面に第1のガスを照射
し°Cマスク層を形成し、続いて第2のガスと屯f−ビ
ームを用いてパターン形成及びエツチングを行うので、
化合物1′7導体表面近傍に結晶欠陥を引き起こすこと
無く微細なパターンを形成するご古かできる。In this example, the surface of the compound semiconductor substrate is irradiated with a first gas to form a °C mask layer, and then pattern formation and etching are performed using a second gas and an F-beam.
Compound 1'7 can be used to form fine patterns without causing crystal defects near the conductor surface.
次に、このようにして表面にGaAsガイド層]3とA
Ω層重3sクラッド層]2とにパターンを有するウェハ
ー14を再度MBE室′32に搬送した。MBE室32
に搬送されたウェハー14をその表面に砒素分子線を照
射しなから550”C以上に加熱し2約1時間表面クリ
ーニングを省−Jった。Next, in this way, a GaAs guide layer]3 and A are formed on the surface.
The wafer 14 having a pattern on the cladding layer with an Ω layer weight of 3s was again transported to the MBE chamber '32. MBE room 32
The surface of the wafer 14 transferred to the wafer 14 was heated to 550''C or higher without irradiating the surface with an arsenic molecular beam, and the surface cleaning was carried out for about 2 hours.
この表面クリーニングにより、パターンを白する表面酸
化膜15やエツチング中にGaAs層1−3及びA、
l G a A s層12の表面に付着した塩素化合物
などは除去され、純粋な結晶表面を得ることかできた。This surface cleaning removes the surface oxide film 15 that whitens the pattern and the GaAs layers 1-3 and A during etching.
Chlorine compounds and the like adhering to the surface of the lGaAs layer 12 were removed, making it possible to obtain a pure crystal surface.
(このクリーニングの度合のモニタには反射電子線回折
(RHEED)法を用いた。)本実施例ではこのように
清浄な表面が得られるのでその表面にエピタキシャル成
長層を形成できる。(Reflected electron diffraction (RHEED) method was used to monitor the degree of cleaning.) Since a clean surface is obtained in this example, an epitaxial growth layer can be formed on the surface.
続いて、A、Q工Ga、、−As上部クりッド層]6を
1.5 μra 、GaAs酸化防止層17を0.1.
、un成長させた。このようにして超高真空装置からウ
ェハーを大気中に取り出すことなく第1図(d)に示す
ような所望の埋め込み構造か得られた。Subsequently, the A, Q-type Ga, -As upper composite layer 6 was formed at a thickness of 1.5 μra, and the GaAs oxidation prevention layer 17 was formed at a thickness of 0.1 μra.
,un grew. In this way, a desired buried structure as shown in FIG. 1(d) was obtained without taking the wafer out into the atmosphere from the ultra-high vacuum apparatus.
上記のように、本実施例では、全ての下栓を真空容器内
で行うのでエツチングの均一性、制御性、再現性の向上
が達成できた。As mentioned above, in this example, all the bottom plugs were performed in a vacuum container, so that it was possible to improve the uniformity, controllability, and reproducibility of etching.
なお、本実施例では、化合物半導体基板の表面にマスク
を形成するためのガス(第1のガス)としてH7Sを用
いた場合について説明[、たか、H2Sの代わりに、硫
黄を含む他のガスを用いることによっても同様の効果を
得ることができた。In this example, a case will be described in which H7S is used as the gas (first gas) for forming a mask on the surface of a compound semiconductor substrate. A similar effect could be obtained by using
また、本実施例では、第2のガスとして塩素ガスを用い
たが、ハロゲン、ハロゲン化合物、V族水素化物、水素
、及びこれらのラジカルのうち少なくとも1つのガスを
含むガスを用いても同様の効果か得られた。In addition, in this example, chlorine gas was used as the second gas, but the same result can be obtained by using a gas containing at least one gas among halogen, halogen compound, V group hydride, hydrogen, and these radicals. The effect was obtained.
次に、第2図を参照して第2の実施例を説明する。ここ
で、本実施例で使用した装置は第1の実施例と同様のも
のである。Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. Here, the apparatus used in this example is the same as that in the first example.
まず、InP基板21をMBE室32に搬入【2、その
表面上にガスソースMBEを用いてI nGaAsPG
aAs層22I成長させた。このウェハー23を成膜室
31に搬送し、第2図(a)に小すように第1の実施例
と同様、H,Sガス51を導入圧力51Torrで導入
して第2図(b)に示すような表面硫化物膜24を形成
し5た。First, the InP substrate 21 is carried into the MBE chamber 32 [2, InGaAsPG is deposited on its surface using gas source MBE.
An aAs layer 22I was grown. This wafer 23 is transferred to a film forming chamber 31, and as in the first embodiment, H and S gases 51 are introduced at an introduction pressure of 51 Torr as shown in FIG. 2(b). A surface sulfide film 24 as shown in Figure 5 was formed.
このようにしてウェハー23の表面に硫化物膜24が形
成された1nPウエハー23をエツチング室33に搬送
した。本実施例での実際のエツチング条件は以下のよう
にした。即ち、基板温度を300℃、エツチングガス5
4とし−c1臭素:水素−1.81.0 (温度は35
0℃に」二昇させた)を用いた。電子ビームは20 O
n rn幅のグレーティング(ライン・アンド・スペー
ス・パターン)を形成するように走査させた。The 1nP wafer 23 with the sulfide film 24 formed on the surface of the wafer 23 in this manner was transferred to the etching chamber 33. The actual etching conditions in this example were as follows. That is, the substrate temperature was 300°C and the etching gas was 5°C.
4 and -c1 bromine: hydrogen -1.81.0 (temperature is 35
0° C.) was used. The electron beam is 20 O
It was scanned to form a grating (line and space pattern) of n rn width.
このエツチングにより第2図(e)に示すよ・)に電子
−ビームを照射し5だ領域の硫化物膜24か除去され、
引き続き硫化物24の除去された部分のInGaAsP
層22のエツチングを行うことかてきた〇
本実施例においても第1の実施例と同様に結晶欠陥を引
き起こすこと無く微細な加]Iをすることかできる。For this etching, the sulfide film 24 in the area 5 is removed by irradiating the electron beam on the area (see FIG. 2(e)).
Subsequently, InGaAsP of the part from which the sulfide 24 was removed
In this embodiment as well, the layer 22 can be etched without causing crystal defects, as in the first embodiment.
続いて、第1の実施例と同様に、ウェハー2′3をMB
E室32に移し、硫化物膜24を除去し2だ。Subsequently, similarly to the first embodiment, the wafer 2'3 is
Transfer to chamber E 32 and remove sulfide film 24.
この後、I nGaAs P活性層25、InP閉じ込
め層26、InGaAsPコンタクト層27を結晶成長
した。Thereafter, an InGaAsP active layer 25, an InP confinement layer 26, and an InGaAsP contact layer 27 were crystal-grown.
この結果、第2図(d)に示すように電fじ一ム照射領
域の部分でメサか形成された。このときのエツチングで
は、電子ビームを照射し7た部分のエツチングの深さは
約0.3μmであり、エツチング而は鏡面であった。As a result, as shown in FIG. 2(d), a mesa was formed in the area irradiated with the electric fusing beam. In this etching, the etching depth of the portion irradiated with the electron beam was about 0.3 μm, and the etched surface was a mirror surface.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものてはなく、
半導体材料とし5てInAs、InSb。Note that the present invention is not limited to the above embodiments,
InAs and InSb are used as semiconductor materials.
GaP、InGaAIP、A#Ga5h等の化合物コ4
′導体Cあっても良い。Compounds such as GaP, InGaAIP, A#Ga5h etc.4
'Conductor C may be present.
[発明の効果]
本発明によれば、化合物半導体表面に第1のガスのみを
照射してマスク層を形成する第1の工程と、第2のガス
及び電子ビー・〜ムを照射してマスク層をパターン化し
て第2のガスによる一T−ツチングを行う第2の工程と
、V族元素を含む減圧された雰囲気下で化合物半導体を
加熱する第3の工程と、結晶成長を行う第4のX程とを
真空容器内で連続し、で行うことで、一連の基板加工プ
ロセス及び結晶成長プロセスにおいて化合物半導体を大
気に曝すこと無く、制御された雰囲気下で行うことかで
き、化合物半導体の表面汚染、あるいは界面での不純物
の取り込みを押さえることができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, the first step is to form a mask layer by irradiating the surface of a compound semiconductor with only a first gas, and the step of forming a mask layer by irradiating the surface of a compound semiconductor with a second gas and an electron beam. a second step in which the layer is patterned and T-touching with a second gas; a third step in which the compound semiconductor is heated in a reduced pressure atmosphere containing a group V element; and a fourth step in which crystal growth is performed. By carrying out step X continuously in a vacuum container, a series of substrate processing and crystal growth processes can be carried out in a controlled atmosphere without exposing the compound semiconductor to the atmosphere. Surface contamination or the incorporation of impurities at the interface can be suppressed.
また、一つの装置内で、化合物半導体基板を大気に曝す
こと無く加工、成長ができるので半導体の表面洗浄等の
時間を省略することができる。Further, since the compound semiconductor substrate can be processed and grown within one apparatus without being exposed to the atmosphere, time for cleaning the semiconductor surface, etc. can be omitted.
さらに、ウェットエツチングに比べ、工程数が少なく加
工時間の短縮を計ることができる。Furthermore, compared to wet etching, there are fewer steps and processing time can be shortened.
第1図は本発明のパターン形成力法の第1の実施例のプ
ロセス工程図、第2図は本発明のパターン形成方法の第
2の実施例のプロセス工程図5、第3図は第1、第2の
実施例のプロセスで使用される真空システムの概略図、
第4図は第3図の1ツチング室の斜視図である。
10− G a A s基板、 1l−GaAsバッ
ファ層、 12 ・・・Ap x G a 1−
A sクラッド層、13・・・GaAsガイド層、14
・・・つ、1バー 15・−・硫化物膜、 16−A
(1,Ga、−As上部クラット層、17−GaAs酸
化防止層、21−・Ir+P基板、22−1.nGaA
sP層、2’3−ウェハー24・・・硫化物膜125・
・・InGaAsP活性層26−1 n P閉じ込め層
、27−1nGa、AsP:7ンタクト層130・・・
試料加熱室、31・・・成膜室。
31〕・・・窓、32・・MBE室、33・・・エツチ
ング室、34=−試料交換室、35a、35b、[35
c・・ゲートバルブ、36a、36b、36cm=マグ
ネットフィードスルー、38・・・第2ガス導入部。
39・・・マニピュレータ、41・・・電r−ビーム
42・・GaAs基板、43・・・ガスノズル、44・
・・ビー・ター、45・・・電流導入端子、5〕・・・
H2Sガス、5−3・塩素ガス、54・・・エツチング
ガス。
第1
図
第3図
、/′
第2図
/
/
/
第4図
′−〜−51FIG. 1 is a process flow diagram of the first embodiment of the pattern forming force method of the present invention, FIG. 2 is a process flow diagram 5 of the second embodiment of the pattern forming method of the present invention, and FIG. , a schematic diagram of the vacuum system used in the process of the second example,
FIG. 4 is a perspective view of the single fitting chamber shown in FIG. 3. 10-GaAs substrate, 1l-GaAs buffer layer, 12...Ap x Ga 1-
As cladding layer, 13...GaAs guide layer, 14
...T, 1 bar 15...Sulfide film, 16-A
(1.Ga, -As upper craat layer, 17-GaAs anti-oxidation layer, 21-.Ir+P substrate, 22-1.nGaA
sP layer, 2'3-wafer 24... sulfide film 125.
...InGaAsP active layer 26-1 nP confinement layer, 27-1 nGa, AsP:7 contact layer 130...
Sample heating chamber, 31... film forming chamber. 31]...Window, 32...MBE room, 33...Etching room, 34=-sample exchange room, 35a, 35b, [35
c...Gate valve, 36a, 36b, 36cm=Magnetic feed through, 38...Second gas introduction part. 39... Manipulator, 41... Electric r-beam
42...GaAs substrate, 43...Gas nozzle, 44...
...Bee-tar, 45...Current introduction terminal, 5]...
H2S gas, 5-3 chlorine gas, 54... etching gas. Figure 1 Figure 3, /' Figure 2/ / / Figure 4'-~-51
Claims (1)
こと無く第1のガスのみを照射してマスク層を形成する
第1の工程と、前記III−V族化合物半導体基板の表面
に第1のガスとは異なる第2のガスと電子ビームを照射
して前記マスク層にパターンを形成し、第2のガスを照
射して前記III−V族化合物半導体基板のエッチングを
行い所定のパターンを形成する第2の工程と、前記化合
物半導体基板を構成するv族元素の圧力が10^−^7
Torr以上の雰囲気下で該化合物半導体を加熱して前
記マスク層を除去する第3の工程と、エピタキシャル法
により前記化合物半導体の表面に結晶成長層を成長させ
る第4の工程とを含み、第1及至第4の工程はそれぞれ
1×10^−^5Torr以下にできる複数の真空容器
内で連続して行なわれることを特徴とするIII−V族化
合物半導体の構造形成方法。 2、前記第1のガスとして、硫黄を含むガスを用いるこ
とを特徴とする請求項1記載のIII−V族化合物半導体
の構造形成方法。 3、前記第2のガスが、ハロゲン、ハロゲン化合物、V
族水素化物、水素、及びこれらのラジカルのうち少なく
とも1つを含むガスであることを特徴とする請求項1及
び2記載のIII−V族化合物半導体の構造形成方法。 4、前記第2の工程が前記III−V族化合物半導体基板
を加熱しながら行われることを特徴とする請求項1、2
、及び3記載のIII−V族化合物半導体の構造形成方法
。[Claims] 1. A first step of forming a mask layer by irradiating only a first gas without irradiating the surface of the III-V compound semiconductor substrate with light; forming a pattern on the mask layer by irradiating the surface of the semiconductor substrate with a second gas different from the first gas and an electron beam, and etching the III-V compound semiconductor substrate by irradiating the second gas. a second step of forming a predetermined pattern, and a pressure of 10^-^7 of the group V element constituting the compound semiconductor substrate.
a third step of heating the compound semiconductor in an atmosphere of Torr or higher to remove the mask layer; a fourth step of growing a crystal growth layer on the surface of the compound semiconductor by an epitaxial method; A method for forming a structure of a III-V compound semiconductor, characterized in that the fourth step is successively carried out in a plurality of vacuum chambers each having a pressure of 1×10^-^5 Torr or less. 2. The method for forming a structure of a III-V compound semiconductor according to claim 1, wherein a gas containing sulfur is used as the first gas. 3. The second gas is a halogen, a halogen compound, V
3. The method for forming a III-V compound semiconductor structure according to claim 1, wherein the gas is a gas containing at least one of a group hydride, hydrogen, and a radical thereof. 4. Claims 1 and 2, wherein the second step is performed while heating the III-V group compound semiconductor substrate.
, and the method for forming a structure of a III-V compound semiconductor according to 3.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0461291A true JPH0461291A (en) | 1992-02-27 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03195071A (en) * | 1989-12-25 | 1991-08-26 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | Method of forming compound semiconductor structure |
| JPH0831775A (en) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Nec Corp | Fine processing method for compound semiconductor |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP16998390A patent/JP2717163B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03195071A (en) * | 1989-12-25 | 1991-08-26 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | Method of forming compound semiconductor structure |
| JPH0831775A (en) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Nec Corp | Fine processing method for compound semiconductor |
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| JP2717163B2 (en) | 1998-02-18 |
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