JPH0828331B2 - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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- JPH0828331B2 JPH0828331B2 JP4069740A JP6974092A JPH0828331B2 JP H0828331 B2 JPH0828331 B2 JP H0828331B2 JP 4069740 A JP4069740 A JP 4069740A JP 6974092 A JP6974092 A JP 6974092A JP H0828331 B2 JPH0828331 B2 JP H0828331B2
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- H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
- H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の製造方法
に関し、特にＩｎＰを含有する素子の製造方法に関す
る。
に関し、特にＩｎＰを含有する素子の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＩｎＰ材料系、例えば、ＩｎＰ、ＩｎＧ
ａＰ、ＩｎＧａＡｓＰの半導体レザー素子は、特に光通
信の応用において重要である。このようなレザー素子の
形成は一連の層、ｎ型ＩｎＰ層、四元化合物（合金）領
域層、ｐ型ＩｎＰ層、四元のインジウム・ガリュウム・
ヒ素・リンの層を形成することによってなされる。この
ような層は、この後、パターン形成されて、図１に示す
ようなメサを形成する。同図において、活性領域１と、
ｎ型ＩｎＰ層２と、ｐ型ＩｎＰ層３と、四元合金の上層
４とからなる。このメサの側面はパッシベーション処理
がなされ、汚染を阻止し、後続の処理に対し、機械的な
完全性を提供し、活性層内の効率的な導波に必要な屈折
率の差を提供する。しかし、ここに用いられている材料
及び構造を選択することにより、過大な電流リーク（す
なわち、１０μＡ以上）がパッシベーション領域を介し
て、メサ領域から他の基板、あるいは別のメサ領域に流
れるのを防ぐようになされる。
ａＰ、ＩｎＧａＡｓＰの半導体レザー素子は、特に光通
信の応用において重要である。このようなレザー素子の
形成は一連の層、ｎ型ＩｎＰ層、四元化合物（合金）領
域層、ｐ型ＩｎＰ層、四元のインジウム・ガリュウム・
ヒ素・リンの層を形成することによってなされる。この
ような層は、この後、パターン形成されて、図１に示す
ようなメサを形成する。同図において、活性領域１と、
ｎ型ＩｎＰ層２と、ｐ型ＩｎＰ層３と、四元合金の上層
４とからなる。このメサの側面はパッシベーション処理
がなされ、汚染を阻止し、後続の処理に対し、機械的な
完全性を提供し、活性層内の効率的な導波に必要な屈折
率の差を提供する。しかし、ここに用いられている材料
及び構造を選択することにより、過大な電流リーク（す
なわち、１０μＡ以上）がパッシベーション領域を介し
て、メサ領域から他の基板、あるいは別のメサ領域に流
れるのを防ぐようになされる。
【０００３】一般的には、この絶縁（パッシベーショ
ン）の形成は図２の絶縁領域７内に適切に塗布されたＩ
ｎＰ材料からなる一連の逆バアスされたｐ−ｎ接合領
域、及び／または、半絶縁を形成することによりなされ
る。このようなＩｎＰ材料が直接メサを含む基板上に堆
積されると、図３に示すような成長構造が形成され、こ
れは受け入れがたいものである。このような構造が形成
されるのはＩｎＰの堆積は領域７のみならず、メサ８の
上にもできるからである。
ン）の形成は図２の絶縁領域７内に適切に塗布されたＩ
ｎＰ材料からなる一連の逆バアスされたｐ−ｎ接合領
域、及び／または、半絶縁を形成することによりなされ
る。このようなＩｎＰ材料が直接メサを含む基板上に堆
積されると、図３に示すような成長構造が形成され、こ
れは受け入れがたいものである。このような構造が形成
されるのはＩｎＰの堆積は領域７のみならず、メサ８の
上にもできるからである。
【０００４】このような構造を回避するために、図４の
マスク９がパッシベーション領域を成長させる前に、メ
サ形成の間、エッチングマスク層をアンダカットするこ
とにより、メサに約２μｍの大きさで覆いかぶせるよう
（オーバーハング状）に形成される。このオーバーハン
グ構造により、図３に示すような成長構造が阻止され、
マスク（図示せず）は指定された形状のメサの上に存在
する。
マスク９がパッシベーション領域を成長させる前に、メ
サ形成の間、エッチングマスク層をアンダカットするこ
とにより、メサに約２μｍの大きさで覆いかぶせるよう
（オーバーハング状）に形成される。このオーバーハン
グ構造により、図３に示すような成長構造が阻止され、
マスク（図示せず）は指定された形状のメサの上に存在
する。
【０００５】しかし、このようなアンダカット領域を形
成するには、プラズマエッチングではなく、ウェットエ
ッチングが必要である。しかし、プラズマエッチングは
一般的にはより簡単に制御でき、隣接領域の形状が改善
されるので好ましい。パッシベーション領域にのみ成長
させ、メサ領域には成長させないような選択的成長プロ
セスを用いると、図４に示すようなオーバーハング構造
の必要がなくなるが、この選択的成長プロセスは、一般
的にはＩｎＰには利用可能ではなく、かくして、プラズ
マエッチングは適用できない。
成するには、プラズマエッチングではなく、ウェットエ
ッチングが必要である。しかし、プラズマエッチングは
一般的にはより簡単に制御でき、隣接領域の形状が改善
されるので好ましい。パッシベーション領域にのみ成長
させ、メサ領域には成長させないような選択的成長プロ
セスを用いると、図４に示すようなオーバーハング構造
の必要がなくなるが、この選択的成長プロセスは、一般
的にはＩｎＰには利用可能ではなく、かくして、プラズ
マエッチングは適用できない。
【０００６】上に述べたように、ＩｎＰの選択的成長プ
ロセスはレザー素子の製造には好ましいものであり、光
電子集積回路の形成のような応用には有益であると考え
られている。様々な試みがＧａＡｓの選択的成長のため
になされたが、これらのアプローチは、ＩｎＰにはその
まま利用できるものではない。例えば、有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ）のＧａＡｓの形成はアルシン（ａｒ
ｓｉｎｅ）とトリエチルガリュウム（ｔｒｉｅｔｈｙｌ
ｇａｌｌｉｕｍ）のようなプリカーサガスを用いてな
される。クエック他によりＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒ
ｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ（９９巻 ，３２４（１９９
０）号）には、塩化物、例えば、ジエチルガリュウム塩
化物をガリュウム源に用いることにより、窒化シリコン
または二酸化シリコンに比較して、ＧａＡｓの選択的成
長ができると記載されている。
ロセスはレザー素子の製造には好ましいものであり、光
電子集積回路の形成のような応用には有益であると考え
られている。様々な試みがＧａＡｓの選択的成長のため
になされたが、これらのアプローチは、ＩｎＰにはその
まま利用できるものではない。例えば、有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ）のＧａＡｓの形成はアルシン（ａｒ
ｓｉｎｅ）とトリエチルガリュウム（ｔｒｉｅｔｈｙｌ
ｇａｌｌｉｕｍ）のようなプリカーサガスを用いてな
される。クエック他によりＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒ
ｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ（９９巻 ，３２４（１９９
０）号）には、塩化物、例えば、ジエチルガリュウム塩
化物をガリュウム源に用いることにより、窒化シリコン
または二酸化シリコンに比較して、ＧａＡｓの選択的成
長ができると記載されている。
【０００７】しかし、ＩｎＰを形成するために、類似の
反応は厳しい制限がある。ジエチルインジウム塩化物の
蒸気圧は５０℃で１トール以下である。それゆえに、充
分なインジウムプレカーサガスを供給するためには、す
なわち、０．１ｓｃｃｍ以上の流れを提供するために
は、ジエチルインジウム塩化物は室温以上の温度に加熱
しなければならない。堆積装置内にガス流の堆積を阻止
するためには、ガスの導入パス全部をそれに応じて加熱
しなければならない。この要件はもちろん可能ではある
が、商業的な応用に対しては、実際的ではない。
反応は厳しい制限がある。ジエチルインジウム塩化物の
蒸気圧は５０℃で１トール以下である。それゆえに、充
分なインジウムプレカーサガスを供給するためには、す
なわち、０．１ｓｃｃｍ以上の流れを提供するために
は、ジエチルインジウム塩化物は室温以上の温度に加熱
しなければならない。堆積装置内にガス流の堆積を阻止
するためには、ガスの導入パス全部をそれに応じて加熱
しなければならない。この要件はもちろん可能ではある
が、商業的な応用に対しては、実際的ではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ＧａＡｓの選択的堆積
に関する研究にはヒ素含有プレカーサガス内に塩素の使
用を含む。例えば、アゾーレとデュグランドによる「応
用物理学レータ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ）」，５８（２），１２８（１９９１）の
記載によれば、ヒ素トリ塩化物はトリメチルガリュウム
とＡｓＨ3と共に使用されて、マスクされた領域に対
し、半導体材料上にＧａＡｓの選択的成長を成し得る。
ＩｎＰの選択的成長に対し、三塩化リンの類似の使用は
実際的ではない。この三塩化リンは腐食性があり、堆積
装置の製造とその操作が比較的複雑である。それゆえ
に、ＩｎＰの堆積に選択的なアプローチが望まれてはい
るが、そのような方法は未だ報告されていない。
に関する研究にはヒ素含有プレカーサガス内に塩素の使
用を含む。例えば、アゾーレとデュグランドによる「応
用物理学レータ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ）」，５８（２），１２８（１９９１）の
記載によれば、ヒ素トリ塩化物はトリメチルガリュウム
とＡｓＨ3と共に使用されて、マスクされた領域に対
し、半導体材料上にＧａＡｓの選択的成長を成し得る。
ＩｎＰの選択的成長に対し、三塩化リンの類似の使用は
実際的ではない。この三塩化リンは腐食性があり、堆積
装置の製造とその操作が比較的複雑である。それゆえ
に、ＩｎＰの堆積に選択的なアプローチが望まれてはい
るが、そのような方法は未だ報告されていない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】ＭＯＣＶＤようにリンと
インジウムのプレカーサガスと共に水素塩化物を導入し
て選択的成長を実現することは出来ない。これは、Ｇａ
Ａｓの選択的成長に対しては、三塩化ヒ素、あるいはジ
エチルガリュウム塩化物の使用を含むような方法から予
測されるものではない。しかし、意外なことに有機ハロ
ゲン化物（例えば、ＭＯＣＶＤ法により、ＩｎＰの堆積
に際し、リン源とインジウム源と一緒にした塩化物）の
使用は、マスクされた誘電体に対し、半導体材料上に選
択的成長が可能となる（本明細書において、ハロゲン化
物とは少なくともハロゲン原子を含む有機物の総称であ
る）。このようにして、完全な成長が達成できる。
インジウムのプレカーサガスと共に水素塩化物を導入し
て選択的成長を実現することは出来ない。これは、Ｇａ
Ａｓの選択的成長に対しては、三塩化ヒ素、あるいはジ
エチルガリュウム塩化物の使用を含むような方法から予
測されるものではない。しかし、意外なことに有機ハロ
ゲン化物（例えば、ＭＯＣＶＤ法により、ＩｎＰの堆積
に際し、リン源とインジウム源と一緒にした塩化物）の
使用は、マスクされた誘電体に対し、半導体材料上に選
択的成長が可能となる（本明細書において、ハロゲン化
物とは少なくともハロゲン原子を含む有機物の総称であ
る）。このようにして、完全な成長が達成できる。
【００１０】本発明の方法は、半導体レザー構造のパッ
シベーション領域の形成に際し使用されるのが望まし
く、レザー活性領域の形成に対し、プラズマエッチング
が使用できる。図５に示す構造は選択的ＩｎＰ堆積と共
にプラズマエッチング技術を用いて、形成できる。
シベーション領域の形成に際し使用されるのが望まし
く、レザー活性領域の形成に対し、プラズマエッチング
が使用できる。図５に示す構造は選択的ＩｎＰ堆積と共
にプラズマエッチング技術を用いて、形成できる。
【００１１】本発明の方法は、カーボン不純物の許容で
きないレベルをもたらすものではなく、またＩｎＰのｎ
領域、ｐ領域、または、半絶縁領域を形成するのに対
し、ドーピングができなくなるものでもない。また、マ
スク端部に隣接する領域、あるいは、表面を含む堆積層
の形状が改善される。
きないレベルをもたらすものではなく、またＩｎＰのｎ
領域、ｐ領域、または、半絶縁領域を形成するのに対
し、ドーピングができなくなるものでもない。また、マ
スク端部に隣接する領域、あるいは、表面を含む堆積層
の形状が改善される。
【００１２】
【実施例】本発明の製造方法は、ＩｎＰの選択的堆積を
含むものである。本明細書において、ＩｎＰという用語
はＩｎＰとド−パントのような他の成分を含むものであ
る。非選択的成長に対し、堆積層の形状は改善され、平
面化のような応用に対しても、本発明の方法は有益であ
る。しかし、本発明の方法は選択的成長の観点から説明
する。
含むものである。本明細書において、ＩｎＰという用語
はＩｎＰとド−パントのような他の成分を含むものであ
る。非選択的成長に対し、堆積層の形状は改善され、平
面化のような応用に対しても、本発明の方法は有益であ
る。しかし、本発明の方法は選択的成長の観点から説明
する。
【００１３】本発明の方法が適用される適度な素子は、
レザー、ＬＥＤ、検知器、トランジスタなどである。こ
のような素子の形成に関する記述は「光ファバー通信
（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎｓ ＩＩ）」，（著者：Ｓ．Ｅ．Ｍｉｌ
ｌｅｒとＩ．Ｐ．Ｋａｍｉｎｏｗ）ＡｃａｄｅｍｉｃＰ
ｒｅｓｓ会社，１９８８，ｐｐ．４６７−６３０に記載
されている。例えば、レザー素子の場合には、ｎ−Ｉｎ
Ｐ基板が用いられ、インジウムガリュウムヒ素リンの四
元金属の堆積は「ＧａＩｎＡｓＰ合金半導体（ＧａＩｎ
ＡｓＰ Ａｌｌｏｙ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
ｓ）」，ｐｐ．１１−１０３，Ｔ．Ｐ．Ｐｅａｒｓａｌ
ｌ，ｅｄ．，Ｊｏｈｎ ＷｉｌｅｙとＳｏｎｓ，１９８
２年に記載されている。ＩｎＰの堆積は上記のＰｅａｒ
ｓａｌｌの文献に記載されている。
レザー、ＬＥＤ、検知器、トランジスタなどである。こ
のような素子の形成に関する記述は「光ファバー通信
（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎｓ ＩＩ）」，（著者：Ｓ．Ｅ．Ｍｉｌ
ｌｅｒとＩ．Ｐ．Ｋａｍｉｎｏｗ）ＡｃａｄｅｍｉｃＰ
ｒｅｓｓ会社，１９８８，ｐｐ．４６７−６３０に記載
されている。例えば、レザー素子の場合には、ｎ−Ｉｎ
Ｐ基板が用いられ、インジウムガリュウムヒ素リンの四
元金属の堆積は「ＧａＩｎＡｓＰ合金半導体（ＧａＩｎ
ＡｓＰ Ａｌｌｏｙ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
ｓ）」，ｐｐ．１１−１０３，Ｔ．Ｐ．Ｐｅａｒｓａｌ
ｌ，ｅｄ．，Ｊｏｈｎ ＷｉｌｅｙとＳｏｎｓ，１９８
２年に記載されている。ＩｎＰの堆積は上記のＰｅａｒ
ｓａｌｌの文献に記載されている。
【００１４】そして、インジウムガリュウムヒ素リンの
第二層が堆積される。ＳｉＯ2、またはＳｉxＮyのよう
なマスク材料は、その後に堆積されて、光リソグラフィ
技術でもって形状が決定され、約１μｍの幅のストリッ
プが形成される。そして、この構造物は反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）処理されて、この処理の条件は、水
素カーボンベースにしたエッチングガスと１００ＫＨｚ
から１４ＭＨｚの間のプラズマ周波数で、０．２から
０．８Ｗ／ｃｍ2のパワーでもって、そして、ガス圧は
５から１００ｍＴｏｒｒの範囲である。
第二層が堆積される。ＳｉＯ2、またはＳｉxＮyのよう
なマスク材料は、その後に堆積されて、光リソグラフィ
技術でもって形状が決定され、約１μｍの幅のストリッ
プが形成される。そして、この構造物は反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）処理されて、この処理の条件は、水
素カーボンベースにしたエッチングガスと１００ＫＨｚ
から１４ＭＨｚの間のプラズマ周波数で、０．２から
０．８Ｗ／ｃｍ2のパワーでもって、そして、ガス圧は
５から１００ｍＴｏｒｒの範囲である。
【００１５】その後、選択性エピタキシ成長この構造物
上に行われる。同様な素子の製造シーケンスは光集積回
路のような応用に用いられ、選択性エピタキシ以外の他
のステップは論文「ＩｎＧａｓＰ−イジウム、リン光集
積回路におけるＹ接合パワーデバイダ」Ｋ−Ｙ Ｌｉｏ
ｕ他が「ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔ
ｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ」，Ｖｏｌ．２６，ｐ．１３
７６（１９９０年）に記載されている。
上に行われる。同様な素子の製造シーケンスは光集積回
路のような応用に用いられ、選択性エピタキシ以外の他
のステップは論文「ＩｎＧａｓＰ−イジウム、リン光集
積回路におけるＹ接合パワーデバイダ」Ｋ−Ｙ Ｌｉｏ
ｕ他が「ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔ
ｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ」，Ｖｏｌ．２６，ｐ．１３
７６（１９９０年）に記載されている。
【００１６】本発明のエピタキシ（例えば、選択的エピ
タキシ）は、インジウム用プリカーサ、リン用プリカー
サ、ドーパントプリカーサ（必要ならば）及び有機ハロ
ゲン化物（例えば、塩化物、これはインジウムプリカー
サとは異なる）を用いてなされる。インジウム堆積用の
プリカーサガスは論文「有機金属蒸気相エピタキシ（Ｏ
ｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ−Ｐｈａｓｅ
Ｅｐｉｔａｘｙ）」Ｇ．Ｂ．Ｓｔｒｉｎｇｆｅｌｌｏ
ｗ，アカデミクプレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓ
ｓ），１９８９年に記載されている。
タキシ）は、インジウム用プリカーサ、リン用プリカー
サ、ドーパントプリカーサ（必要ならば）及び有機ハロ
ゲン化物（例えば、塩化物、これはインジウムプリカー
サとは異なる）を用いてなされる。インジウム堆積用の
プリカーサガスは論文「有機金属蒸気相エピタキシ（Ｏ
ｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ−Ｐｈａｓｅ
Ｅｐｉｔａｘｙ）」Ｇ．Ｂ．Ｓｔｒｉｎｇｆｅｌｌｏ
ｗ，アカデミクプレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓ
ｓ），１９８９年に記載されている。
【００１７】この用いられているプリカーサガスは、こ
れに限定されるものではなく、一般的にインジウムアル
キル（例、トリメチルインジウムとトリエチルインジウ
ム）、ここで、アルキルは好ましくは１−６カーボン原
子をリン源（例、ホスフィン）と共に有し、充分な品質
のＩｎＰを生成する。
れに限定されるものではなく、一般的にインジウムアル
キル（例、トリメチルインジウムとトリエチルインジウ
ム）、ここで、アルキルは好ましくは１−６カーボン原
子をリン源（例、ホスフィン）と共に有し、充分な品質
のＩｎＰを生成する。
【００１８】ハロゲン化物はある反応温度で分解し、イ
ンジウムと反応する物体を有するハロゲンを生成する。
臭化物、塩化物、ヨー化物を含むハロゲン化物が有益で
ある。しかし、フ化物は一般的に過剰反応を示し、用い
られるべきではない。
ンジウムと反応する物体を有するハロゲンを生成する。
臭化物、塩化物、ヨー化物を含むハロゲン化物が有益で
ある。しかし、フ化物は一般的に過剰反応を示し、用い
られるべきではない。
【００１９】用いられているドーパントの種類はｐ型
層、ｎ型層、または、半絶縁層に依存する。半絶縁層用
の適当なプリカーサガスに関しては、米国特許第４７１
６１３０号（１９８７年１２月２９日発行）に記載され
ている。ｐ型材料及びｎ型材料に対して、適当なドーパ
ント材は上記のＳｔｒｉｎｇｆｅｌｌｏｗの文献に記載
されている。
層、ｎ型層、または、半絶縁層に依存する。半絶縁層用
の適当なプリカーサガスに関しては、米国特許第４７１
６１３０号（１９８７年１２月２９日発行）に記載され
ている。ｐ型材料及びｎ型材料に対して、適当なドーパ
ント材は上記のＳｔｒｉｎｇｆｅｌｌｏｗの文献に記載
されている。
【００２０】上に説明したように、有機ハロゲン化物
（少なくとも１つのハロゲン分子を含む有機化合物）
は、それが分解して、インジウム源に対して、分解温度
から１００℃以内の温度で原子、または、分子を含有す
る反応性ハロゲンを放出するように選択される。この目
的のために、一般的な有機ハロゲン化物はインジウム源
に対してはトリクロロエタン、トリエチル、あるいは、
トリエチルインジウムのようなアルキルハロゲン化物で
ある。
（少なくとも１つのハロゲン分子を含む有機化合物）
は、それが分解して、インジウム源に対して、分解温度
から１００℃以内の温度で原子、または、分子を含有す
る反応性ハロゲンを放出するように選択される。この目
的のために、一般的な有機ハロゲン化物はインジウム源
に対してはトリクロロエタン、トリエチル、あるいは、
トリエチルインジウムのようなアルキルハロゲン化物で
ある。
【００２１】インジウム源に対するハロゲン化物の濃度
は０．０５／１から１／１の範囲にある。選択的堆積に
必要な量は、プリカーサガスの型、種類と濃度、成長温
度、反応圧力、反応容器に依存する。制御サンプルを用
いて、選択性の特定の程度に必要な正確な比率を決定て
きる。選択性の程度は不必要な堆積でカーバーされるマ
スクの領域のパーセントで決定される。一般的に望まし
いことはウェハの１０％以下がメサマスクの５０％以下
にカーバーされることである。
は０．０５／１から１／１の範囲にある。選択的堆積に
必要な量は、プリカーサガスの型、種類と濃度、成長温
度、反応圧力、反応容器に依存する。制御サンプルを用
いて、選択性の特定の程度に必要な正確な比率を決定て
きる。選択性の程度は不必要な堆積でカーバーされるマ
スクの領域のパーセントで決定される。一般的に望まし
いことはウェハの１０％以下がメサマスクの５０％以下
にカーバーされることである。
【００２２】本明細書で用いられるマスクという用語
は、堆積が必要とされない領域を指す。堆積が、マスク
またはマスクエッジの上部において行われないように、
本発明の方法によりなされる。
は、堆積が必要とされない領域を指す。堆積が、マスク
またはマスクエッジの上部において行われないように、
本発明の方法によりなされる。
【００２３】この有機塩化物は、従来の反応処理システ
ムによりプリカーサガス流内に導入される。有機塩化物
が液体の場合は、適当な温度まで加熱され、キャリアガ
ス流に晒されるバブラー（気泡気体通過装置）でもっ
て、好ましい結果を得る。Ｈ2キャリアガスのようなキ
ャリアガスにとって、バブラーの温度は−２０℃から２
０℃の範囲で、適当な有機塩化物濃度を生成できる。こ
のガス濃度は０．０１から０．１５ａｔｍである。
ムによりプリカーサガス流内に導入される。有機塩化物
が液体の場合は、適当な温度まで加熱され、キャリアガ
ス流に晒されるバブラー（気泡気体通過装置）でもっ
て、好ましい結果を得る。Ｈ2キャリアガスのようなキ
ャリアガスにとって、バブラーの温度は−２０℃から２
０℃の範囲で、適当な有機塩化物濃度を生成できる。こ
のガス濃度は０．０１から０．１５ａｔｍである。
【００２４】バブラの下流の付加的なＨ2ガスによる希
釈は有機塩化物の濃度を所望の値（１０-6から１０-3ａ
ｔｍの間）にまで下げるのに有効である。有機塩化物は
ガス状の場合には、処理流内に直接導入することができ
る。液体の場合には、キャリアガスは比較的純粋で、不
純物は堆積されたＩｎＰには導入されない。一般的に、
充分なキャリアガスをバブラーを通して流し、キャリア
ガスと有機塩化物の飽和した組成を生成する。このガス
流は必ずしも飽和しておらず、より細かい制御がこれを
用いてなされる。
釈は有機塩化物の濃度を所望の値（１０-6から１０-3ａ
ｔｍの間）にまで下げるのに有効である。有機塩化物は
ガス状の場合には、処理流内に直接導入することができ
る。液体の場合には、キャリアガスは比較的純粋で、不
純物は堆積されたＩｎＰには導入されない。一般的に、
充分なキャリアガスをバブラーを通して流し、キャリア
ガスと有機塩化物の飽和した組成を生成する。このガス
流は必ずしも飽和しておらず、より細かい制御がこれを
用いてなされる。
【００２５】ＩｎＰの選択的堆積は、成長すべきでない
場所ではなく、成長すべき場所の材料に依存する。一般
的に、１０-4パーセント以上の選択性は、成長が望まし
くない場所におけるＳｉＯ2のような材料ではなく、Ｉ
ｎＰのような半導体材料上に堆積することにより達成さ
れる。
場所ではなく、成長すべき場所の材料に依存する。一般
的に、１０-4パーセント以上の選択性は、成長が望まし
くない場所におけるＳｉＯ2のような材料ではなく、Ｉ
ｎＰのような半導体材料上に堆積することにより達成さ
れる。
【００２６】以下の例は本発明の製造方法を使用するに
際しての条件を述べたものである。
際しての条件を述べたものである。
【００２７】具体例１ 標準的なレザー素子構造はｎ−ＩｎＰ基板、０．５μｍ
ｎ−ＩｎＰバッファ層、０．１μｍＩｎＧａＡｓＰ四元
合金層、０．８μｍｐ−ＩｎＰクラッド層と０．０５μ
ｍＩｎＧａＡｓＰ四元合金キャップ層からなり、これら
は、ＳｉＯ2の３０００オングストロームとマイクロポ
ジット１４５０のポジティブホトレジストの１．５μｍ
厚さの層でもって、被覆される。これらの層の堆積はＶ
ＬＳＩテクノロジＳ．Ｍ．Ｓｚｅ，ＭｃＧｒａｗ Ｈｉ
ｌｌ Ｂｏｏｋ会社、１９８３，第７章に記載されてい
る。
ｎ−ＩｎＰバッファ層、０．１μｍＩｎＧａＡｓＰ四元
合金層、０．８μｍｐ−ＩｎＰクラッド層と０．０５μ
ｍＩｎＧａＡｓＰ四元合金キャップ層からなり、これら
は、ＳｉＯ2の３０００オングストロームとマイクロポ
ジット１４５０のポジティブホトレジストの１．５μｍ
厚さの層でもって、被覆される。これらの層の堆積はＶ
ＬＳＩテクノロジＳ．Ｍ．Ｓｚｅ，ＭｃＧｒａｗ Ｈｉ
ｌｌ Ｂｏｏｋ会社、１９８３，第７章に記載されてい
る。
【００２８】２μｍ幅で５０８μｍ離れたストリップが
ホトレジスト層に４０５ｎｍで１００ｍＪのドーズ量で
もって、光リソグラフィ的に形成され、ＳｉＯ2をパタ
ーン化するのに用いられる。パターンを形成するための
エッチングはＣＦ4／Ｏ2（８％Ｏ2）のプラズマで、３
００Ｗの無線周波数パワーのプラズマで、１００ｓｃｃ
ｍの流速で、３００ｍｔｏｒｒの圧力で、−８０ＶのＤ
Ｃバイアスでもって、形成される。
ホトレジスト層に４０５ｎｍで１００ｍＪのドーズ量で
もって、光リソグラフィ的に形成され、ＳｉＯ2をパタ
ーン化するのに用いられる。パターンを形成するための
エッチングはＣＦ4／Ｏ2（８％Ｏ2）のプラズマで、３
００Ｗの無線周波数パワーのプラズマで、１００ｓｃｃ
ｍの流速で、３００ｍｔｏｒｒの圧力で、−８０ＶのＤ
Ｃバイアスでもって、形成される。
【００２９】このパターン化されたサンプルは、その
後、標準の平行平面ＲＩＥリアクタの中でエッチングさ
れて、１．５μｍ幅で、３．５μｍ高さのメサを形成す
る。このエッチング条件は１０％ＣＨ4／Ｈ2の１００ｓ
ｃｃｍで、５０ｍｔｏｒｒで、２５０Ｗの電力、−３４
０ＶのＤＣバイアスである。このサンプルは、その後、
Ｏ2プラズマの中で洗浄され、硫酸の中に２分間浸さ
れ、脱イオン水で５分間洗浄される。
後、標準の平行平面ＲＩＥリアクタの中でエッチングさ
れて、１．５μｍ幅で、３．５μｍ高さのメサを形成す
る。このエッチング条件は１０％ＣＨ4／Ｈ2の１００ｓ
ｃｃｍで、５０ｍｔｏｒｒで、２５０Ｗの電力、−３４
０ＶのＤＣバイアスである。このサンプルは、その後、
Ｏ2プラズマの中で洗浄され、硫酸の中に２分間浸さ
れ、脱イオン水で５分間洗浄される。
【００３０】このサンプルは、その後、市販されている
低圧ＭＯＣＶＤ反応容器内に納められる。この反応容器
は２０ｍｂａｒの圧力で、６４０℃の温度で操作され
る。全体の反応容器流速は７．５ＳＬＰＭで、ＰＨ3の
流速は２００ｓｃｃｍである。トリメチルインジウム
（ＴＭＩ）は３３０ｓｃｃｍの流速のＨ2を、１７℃の
温度のＴＭＩに流すことにより導入される。
低圧ＭＯＣＶＤ反応容器内に納められる。この反応容器
は２０ｍｂａｒの圧力で、６４０℃の温度で操作され
る。全体の反応容器流速は７．５ＳＬＰＭで、ＰＨ3の
流速は２００ｓｃｃｍである。トリメチルインジウム
（ＴＭＩ）は３３０ｓｃｃｍの流速のＨ2を、１７℃の
温度のＴＭＩに流すことにより導入される。
【００３１】トリクロロエタン（ＴＣＥ）は−１０℃の
温度に保持され、０．５ｓｃｃｍの流速のＨ2はトリク
ロロエタンを介して、気泡を発生させられる。この条件
を用いてｐドープＩｎＰとｎドープＩｎＰの両方がメサ
の周囲に成長し、約４μｍ厚のｐ／ｎ素子構造が形成さ
れる。このｐドーパントとｎドーパントはそれぞれジメ
チルジンク（ｄｉｍｅｔｈｙｌｚｉｎｃ）とテトラエチ
ルチン（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｔｉｎ）を加えることに
より導入される。
温度に保持され、０．５ｓｃｃｍの流速のＨ2はトリク
ロロエタンを介して、気泡を発生させられる。この条件
を用いてｐドープＩｎＰとｎドープＩｎＰの両方がメサ
の周囲に成長し、約４μｍ厚のｐ／ｎ素子構造が形成さ
れる。このｐドーパントとｎドーパントはそれぞれジメ
チルジンク（ｄｉｍｅｔｈｙｌｚｉｎｃ）とテトラエチ
ルチン（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｔｉｎ）を加えることに
より導入される。
【００３２】このサンプルは、その後、反応容器から取
り出され、ＨＦ酸に浸され、ＳｉＯ2を除去し、硫酸と
過酸化水素と水（体積比で１０：１：１）の混合物で洗
浄され、ｐ−ＩｎＰとｐ−ＩｎＧａＡｓ（それぞれ２．
５μｍ厚と０．７μｍ厚）のエピタクシャル層でもっ
て、水素化物気相エピタキシでもって被覆される。その
後、このサンプルは上記のＭｉｌｌｅｒとＫａｍｉｎｏ
ｗの論文に記載されたような標準的な方法でもって、レ
ザーに形成される。
り出され、ＨＦ酸に浸され、ＳｉＯ2を除去し、硫酸と
過酸化水素と水（体積比で１０：１：１）の混合物で洗
浄され、ｐ−ＩｎＰとｐ−ＩｎＧａＡｓ（それぞれ２．
５μｍ厚と０．７μｍ厚）のエピタクシャル層でもっ
て、水素化物気相エピタキシでもって被覆される。その
後、このサンプルは上記のＭｉｌｌｅｒとＫａｍｉｎｏ
ｗの論文に記載されたような標準的な方法でもって、レ
ザーに形成される。
【００３３】具体例２ ｐ型基板レザー構造を除いて、上記の具体例１に記載さ
れたように準備されたサンプルはＨＢｒ、Ｈ2Ｏ2とＨ2
Ｏの混合物を用いて、ウェットケミカルエッチングさ
れ、レザー素子形成用のメサを生成する。このサンプル
は市販（Ｔｈｏｍａｓ Ｓｗａｎ社）の大気圧ＭＯＣＶ
Ｄ反応容器内に納められる。イオン塗布したＩｎＰブロ
ック層は７６０ｔｏｒｒで、５５０℃で、ＰＨ3を１０
体積％含有するＨ2の１８０ｓｃｃｍと５ＳＬＰＭの全
流速を用いて成長される。
れたように準備されたサンプルはＨＢｒ、Ｈ2Ｏ2とＨ2
Ｏの混合物を用いて、ウェットケミカルエッチングさ
れ、レザー素子形成用のメサを生成する。このサンプル
は市販（Ｔｈｏｍａｓ Ｓｗａｎ社）の大気圧ＭＯＣＶ
Ｄ反応容器内に納められる。イオン塗布したＩｎＰブロ
ック層は７６０ｔｏｒｒで、５５０℃で、ＰＨ3を１０
体積％含有するＨ2の１８０ｓｃｃｍと５ＳＬＰＭの全
流速を用いて成長される。
【００３４】ＴＭＩを通したキャリアガス流は約７０ｓ
ｃｃｍで、バブラの温度は３０℃であった。ＴＣＥバブ
ラを介して、Ｈ2の流速は１．８ｓｃｃｍで、バブラの
温度は−１０℃であった。成長後、このサンプルは取り
出され、ＭｉｌｌｅｒとＫａｍｉｎｏｗの論文に記載さ
れているような標準の技術を用いて、レザーに形成され
る。
ｃｃｍで、バブラの温度は３０℃であった。ＴＣＥバブ
ラを介して、Ｈ2の流速は１．８ｓｃｃｍで、バブラの
温度は−１０℃であった。成長後、このサンプルは取り
出され、ＭｉｌｌｅｒとＫａｍｉｎｏｗの論文に記載さ
れているような標準の技術を用いて、レザーに形成され
る。
【００３５】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の方法は、堆積
用ガスにハロゲンを含有する有機成分を有するよう構成
することにより、ＩｎＰの堆積を選択的におこなうこと
ができる。
用ガスにハロゲンを含有する有機成分を有するよう構成
することにより、ＩｎＰの堆積を選択的におこなうこと
ができる。
【図１】従来のＩｎＰの非選択的成長プロセスにより形
成された素子の断面図。
成された素子の断面図。
【図２】従来のＩｎＰの非選択的成長プロセスにより形
成された素子の断面図。
成された素子の断面図。
【図３】従来のＩｎＰの非選択的成長プロセスにより形
成された素子の断面図。
成された素子の断面図。
【図４】従来のＩｎＰの非選択的成長プロセスにより形
成された素子の断面図。
成された素子の断面図。
【図５】本発明の製造方法により製造された半導体素子
の断面図。
の断面図。
１ 活性層 ２ ｎ型ＩｎＰ層 ３ ｐ型ＩｎＰ層 ４ 四元合金層 ７ 絶縁層 ８ メサ ９ マスク
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に、インジウムリン層を含む一連
の層を堆積するステップを有する半導体素子の製造方法
において、 前記インジウムリン層は、インジウム堆積用プリカーサ
ガスと、リン堆積用プリカーサガスと、ハロゲンを含有
するガスとの混合ガスを基板上に供給することにより選
択した領域に形成されることを特徴とする半導体素子の
製造方法。 - 【請求項２】 前記半導体素子は、レーザであることを
特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 インジウム堆積用プリカーサガスは、イ
ンジウムトリアルキル（indium trialkyl）を含有する
ことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項４】 前記ハロゲンを含有するガスは、トリク
ロロエタン（trichloroethane）を含有することを特徴
とする請求項４の方法。 - 【請求項５】 前記ハロゲンを含有するガスは、クロロ
エタン（chloroethane）を含有することを特徴とする請
求項１の方法。 - 【請求項６】 前記ハロゲンを含有するガスは、塩素、
臭素、ヨー素からなるグループから選択された成分を含
有することを特徴とする請求項１の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/661,743 US5153147A (en) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | Selective growth of inp in device fabrication |
| US661743 | 1991-02-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216035A JPH06216035A (ja) | 1994-08-05 |
| JPH0828331B2 true JPH0828331B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=24654926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4069740A Expired - Lifetime JPH0828331B2 (ja) | 1991-02-27 | 1992-02-19 | 半導体素子の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5153147A (ja) |
| JP (1) | JPH0828331B2 (ja) |
| GB (1) | GB2253304B (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5281551A (en) * | 1991-07-08 | 1994-01-25 | Korea Institute Of Science And Technology | Method for delta-doping in GaAs epitaxial layer grown on silicon substrate by metalorganic chemical vapor deposition |
| DE69312415T2 (de) * | 1992-09-30 | 1997-11-06 | At & T Corp | Herstellungsverfahren für einen Halbleiterlaser mit vergrabener Heterostruktur |
| JP3729210B2 (ja) * | 1994-07-26 | 2005-12-21 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US5759880A (en) * | 1997-01-02 | 1998-06-02 | Motorola, Inc. | Resistless methods of fabricating FETs |
| JP5803366B2 (ja) * | 2011-07-14 | 2015-11-04 | 住友電気工業株式会社 | 埋め込みヘテロ構造半導体レーザの製造方法及び埋め込みヘテロ構造半導体レーザ |
| JP2013077797A (ja) * | 2011-09-16 | 2013-04-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3218205A (en) * | 1962-07-13 | 1965-11-16 | Monsanto Co | Use of hydrogen halide and hydrogen in separate streams as carrier gases in vapor deposition of iii-v compounds |
| US4010045A (en) * | 1973-12-13 | 1977-03-01 | Ruehrwein Robert A | Process for production of III-V compound crystals |
| EP0117051B2 (en) * | 1983-01-19 | 1995-02-08 | BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company | Growth of semiconductors |
| US4716130A (en) * | 1984-04-26 | 1987-12-29 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | MOCVD of semi-insulating indium phosphide based compositions |
| JPH0645886B2 (ja) * | 1985-12-16 | 1994-06-15 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成法 |
| US4800173A (en) * | 1986-02-20 | 1989-01-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for preparing Si or Ge epitaxial film using fluorine oxidant |
| DD271196A1 (de) * | 1988-03-18 | 1989-08-23 | Werk Fernsehelektronik Veb | Verfahren zum plasmachemischen aetzen von a tief iii b tief v-verbindungs- und mischverbindungshalbleitern |
| US4904616A (en) * | 1988-07-25 | 1990-02-27 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of depositing arsine, antimony and phosphine substitutes |
| NL8802458A (nl) * | 1988-10-07 | 1990-05-01 | Philips Nv | Werkwijze voor de vervaardiging van een epitaxiale indiumfosfide-laag op een substraatoppervlak. |
| JPH03236219A (ja) * | 1990-02-14 | 1991-10-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体基板の表面処理方法 |
-
1991
- 1991-02-27 US US07/661,743 patent/US5153147A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-02-18 GB GB9203378A patent/GB2253304B/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-19 JP JP4069740A patent/JPH0828331B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5153147A (en) | 1992-10-06 |
| JPH06216035A (ja) | 1994-08-05 |
| GB2253304B (en) | 1994-10-05 |
| GB2253304A (en) | 1992-09-02 |
| GB9203378D0 (en) | 1992-04-01 |
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