JPH09219367A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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- JPH09219367A JPH09219367A JP2231896A JP2231896A JPH09219367A JP H09219367 A JPH09219367 A JP H09219367A JP 2231896 A JP2231896 A JP 2231896A JP 2231896 A JP2231896 A JP 2231896A JP H09219367 A JPH09219367 A JP H09219367A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置の製造方法に関し、半導体装置を
選択成長により形成する際に、キャリア密度の面内分布
が均一にする。
【解決手段】 選択成長マスク2を設けた半導体基板1
上に、In、Ga、及び、Alの内の少なくとも1つ以
上のIII 族元素と、As及びPの内の少なくとも1つ以
上のV族元素とからなるIII-V族化合物半導体層を有機
金属気相成長法によって選択成長させる際に、n型ドー
ピング原料として、選択成長マスク領域からのドーパン
ト拡散量がIII 族元素拡散量を相殺してドーパント濃度
が略均一になるドーピング原料を用いる。
Kind Code: A1 A method for manufacturing a semiconductor device, in which when a semiconductor device is formed by selective growth, the in-plane distribution of carrier density is made uniform. A semiconductor substrate (1) provided with a selective growth mask (2)
A III-V group compound semiconductor layer composed of at least one group III element selected from In, Ga, and Al and at least one group V element selected from As and P is formed on the upper surface of the organic metal. When selective growth is performed by the vapor phase epitaxy method, as the n-type doping material, a doping material in which the dopant diffusion amount from the selective growth mask region cancels out the group III element diffusion amount and the dopant concentration becomes substantially uniform is used.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関するものであり、特に、有機金属気相成長法(M
OVPE法)による選択成長を利用した半導体レーザ等
の半導体装置の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a metal organic chemical vapor deposition method (M
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor laser using selective growth by the OVPE method).
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体レーザ等の光半導体装置は
多重量子井戸(MQW)構造を用いることによりその特
性が大幅に改善されてきているが、さらに光導波路或い
は光変調器とレーザ素子とを集積化するなどの、異なる
機能を有する素子を集積化することが行われている。2. Description of the Related Art In recent years, the characteristics of optical semiconductor devices such as semiconductor lasers have been greatly improved by using a multiple quantum well (MQW) structure. Integrating devices having different functions, such as integration.
【0003】この様な集積化に際しては、MQW構造を
制御性良く形成でき、また、誘電体パターンを選択成長
マスクとすることにより成長面内の膜厚分布や組成分布
を形成でき、且つ、大量生産に適しているMOVPE法
が用いられている。In such integration, the MQW structure can be formed with good controllability, and by using the dielectric pattern as a selective growth mask, the film thickness distribution and composition distribution in the growth plane can be formed, and a large amount can be formed. The MOVPE method, which is suitable for production, is used.
【0004】ここで、図3を参照してMOVPE法を用
いた従来の半導体レーザを説明する。なお、図3 (a)
は選択成長マスクを形成した時点における平面図であ
り、また、図3 (b)は、図3 (a)のA−A’を結ぶ
一点鎖線に沿った成長後の断面図である。Now, a conventional semiconductor laser using the MOVPE method will be described with reference to FIG. Note that Fig. 3 (a)
3B is a plan view at the time when the selective growth mask is formed, and FIG. 3B is a cross-sectional view after the growth along the one-dot chain line connecting AA ′ in FIG.
【0005】図3(a)及び(b)参照 まず、n型InP基板21上にSiO2 膜を設けたの
ち、パターニングすることによって、利得領域23を形
成するためのストライプ状開口部及びスポットサイズ変
換領域24を形成するためのテーパ状開口部を有するS
iO2 マスク22を形成する。Referring to FIGS. 3A and 3B, first, a SiO 2 film is provided on the n-type InP substrate 21 and then patterned to form a stripe-shaped opening and spot size for forming the gain region 23. S having a tapered opening for forming the conversion region 24
An iO 2 mask 22 is formed.
【0006】次いで、MOVPE法によって、ドーピン
グ原料としてSiH4 を用いてクラッド層を兼ねるn型
InPバッファ層25を堆積させたのち、InGaAs
P光ガイド層26、InGaAsPMQW活性層27、
InGaAsP光ガイド層28、p型InPクラッド層
29、及び、p+ 型InGaAsPコンタクト層30を
堆積させる。Then, an n-type InP buffer layer 25 which also serves as a cladding layer is deposited by MOVPE using SiH 4 as a doping material, and then InGaAs is deposited.
P light guide layer 26, InGaAs PMQW active layer 27,
The InGaAsP optical guide layer 28, the p-type InP cladding layer 29, and the p + -type InGaAsP contact layer 30 are deposited.
【0007】この場合、SiO2 マスク22上には半導
体層の成長が起こらず開口部の選択成長領域にのみ成長
が起こるが、SiO2 マスク22を形成したマスク領域
からの原料の拡散量の違いにより、利得領域23を形成
するためのストライプ状開口部においてスポットサイズ
変換領域24を形成するためのテーパ状開口部より厚く
堆積することになるため、利得領域23におけるInG
aAsPMQW活性層27の量子準位間のエネルギーギ
ャップは、スポットサイズ変換領域24におけるInG
aAsPMQW活性層27の量子準位間のエネルギーギ
ャップより小さくなるので、レーザの共振器方向にエネ
ルギーギャップ分布が形成される。[0007] In this case, only grow in the selective growth region of the opening does not occur the growth of the semiconductor layer occurs on the SiO 2 mask 22, the material of the diffusion amount from the mask region to form a SiO 2 mask 22 Difference This causes the stripe-shaped opening for forming the gain region 23 to be deposited thicker than the tapered opening for forming the spot size conversion region 24, so that the InG in the gain region 23 is deposited.
The energy gap between the quantum levels of the aAsPMQW active layer 27 depends on the InG in the spot size conversion region 24.
Since it is smaller than the energy gap between the quantum levels of the aAsPMQW active layer 27, an energy gap distribution is formed in the laser cavity direction.
【0008】また、スポットサイズ変換領域24におい
ては、InGaAsP光ガイド層26,28も出射端面
に向かってテーパ状に薄くし、且つ、テーパ状にリッジ
幅を拡げることによってレーザビームのスポットサイズ
を拡大するものである。In the spot size conversion region 24, the InGaAsP optical guide layers 26 and 28 are also tapered toward the emitting end face, and the ridge width is expanded in a tapered manner to expand the spot size of the laser beam. To do.
【0009】次いで、各電極(図示せず)を形成したの
ち、適当に素子分割することによってレーザ共振器方向
にエネルギーギャップ分布を有し、光出射端面において
光吸収損失の少ないスポットサイズ変換器付き半導体レ
ーザが完成する。Next, after each electrode (not shown) is formed, by appropriately dividing the element, a spot size converter having an energy gap distribution in the laser resonator direction and a small light absorption loss at the light emitting end face is provided. The semiconductor laser is completed.
【0010】この様なスポットサイズ変換器付き半導体
レーザは、出射端面における導波モードのカットオフを
回避し、且つ、放射損失を低減するのにすぐれている。Such a semiconductor laser with a spot size converter is excellent in avoiding the cutoff of the guided mode at the emitting end face and reducing the radiation loss.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】この様なスポットサイ
ズ変換器付き半導体レーザの製造工程において、n型I
nPバッファ層25を選択成長させる際に、ドーピング
原料としてマスフローコントローラによる流量制御性の
良いモノシラン(SiH4 )が用いられているが、ドー
ピング原料としてSiH4 を用いた場合にはキャリア濃
度の面内均一性が得られないという問題があるので、こ
の事情を図4を参照しながら一般化して説明する。In the manufacturing process of such a semiconductor laser with a spot size converter, an n-type I
When selectively growing the nP buffer layer 25, monosilane (SiH 4 ) having a good flow rate controllability by a mass flow controller is used as a doping raw material. However, when SiH 4 is used as a doping raw material, an in-plane carrier concentration is obtained. Since there is a problem that uniformity cannot be obtained, this situation will be generalized and described with reference to FIG.
【0012】図4(a)及び(b)参照 即ち、半導体基板上31にSiO2 膜からなる選択成長
マスク32を設け、SiH4 をドーピング原料としたM
OVPE法によってn型InP層を成長させる場合、選
択成長マスク32に挟まれた選択成長領域33において
は、本来のIII族原料供給のほかに、選択成長マスク3
2を設けたマスク領域からのIII 族原料拡散があり、II
I 族原料供給量≪V族原料供給量の条件下においては、
n型InP層の成長速度はIII 族原料供給量に依存する
ので、半導体基板31上における成長速度分布は、III
族元素フラックス分布と同形になる。Referring to FIGS. 4A and 4B, that is, a selective growth mask 32 made of a SiO 2 film is provided on a semiconductor substrate 31, and SiH 4 is used as a doping material.
When the n-type InP layer is grown by the OVPE method, in the selective growth region 33 sandwiched by the selective growth masks 32, in addition to the original group III source material supply, the selective growth mask 3
There is III group source diffusion from the mask area provided with II, II
Under the conditions of group I raw material supply << group V raw material supply,
Since the growth rate of the n-type InP layer depends on the supply amount of the group III source material, the growth rate distribution on the semiconductor substrate 31 is III.
It has the same shape as the group element flux distribution.
【0013】一方、ドーパントのフラックス分布はドー
ピング原料の取り込み効率に依存することになり、即
ち、取り込みにより減少した分を補うためにドーパント
の濃度差による拡散が生じ、取り込み効率が高い場合に
はドーピング原料の減少量が多いのでドーパントフラッ
クス35が大きくなる。On the other hand, the flux distribution of the dopant depends on the incorporation efficiency of the doping raw material, that is, when the incorporation efficiency is high because diffusion due to the difference in concentration of the dopant occurs to compensate for the amount reduced by the incorporation, the doping efficiency is high. Since the amount of reduction of the raw material is large, the dopant flux 35 becomes large.
【0014】なお、III 族元素フラックス及びドーパン
トフラックスとは、III 族原料の分解種のフラックス及
びドーピング原料の分解種のフラックスを意味し、純粋
なIII 族元素或いは不純物元素のフラックスを意味する
ものではない。The group III element flux and the dopant flux mean the flux of the decomposition species of the group III raw material and the flux of the decomposition species of the doping raw material, and do not mean the flux of the pure group III element or the impurity element. Absent.
【0015】そして、MOVPE法におけるInP層の
成長の際のSiH4 の取り込み効率は1%以下と非常に
低いため、ドーパントフラックス35も非常に小さくな
り、選択成長マスク領域からのドーパントの拡散はほと
んど起こらず、気相におけるSiドーパント分布は略均
一になる。Since the incorporation efficiency of SiH 4 during the growth of the InP layer in the MOVPE method is as low as 1% or less, the dopant flux 35 is also very small, and the diffusion of the dopant from the selective growth mask region is almost the same. This does not occur, and the Si dopant distribution in the gas phase becomes substantially uniform.
【0016】したがって、選択成長領域33において
は、III 族元素供給量が他の成長領域よりも多いにも拘
らず、ドーパント供給量は略均一であるので、キャリア
密度∝ドーパントフラックス/III 族元素フラックスの
関係から、キャリア密度はIII族元素フラックス分布を
反転した分布形となり、キャリア密度の面内均一性が得
られないことになる。Therefore, in the selective growth region 33, although the supply amount of the group III element is larger than that of the other growth regions, the supply amount of the dopant is substantially uniform, so that the carrier density ∝dopant flux / group III element flux. From the above relationship, the carrier density has a distribution form in which the group III element flux distribution is inverted, and in-plane uniformity of carrier density cannot be obtained.
【0017】したがって、本発明は、半導体装置を選択
成長により形成する際に、キャリア密度の面内分布が均
一になるようにすることを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to make the in-plane distribution of carrier density uniform when a semiconductor device is formed by selective growth.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図1(a)及び(b)参照 (1)本発明は、半導体装置の製造方法において、選択
成長マスク2を設けた半導体基板1上に、In、Ga、
及び、Alの内の少なくとも1つ以上のIII 族元素と、
As及びPの内の少なくとも1つ以上のV族元素とから
なるIII-V族化合物半導体層を有機金属気相成長法によ
って選択成長させる際に、n型ドーピング原料として、
選択成長マスク領域からのドーパント拡散量がIII 族元
素拡散量を相殺してドーパント濃度が略均一になるドー
ピング原料を用いたことを特徴とする。FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention, and means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG. 1 (a) and 1 (b) (1) The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, in which In, Ga,
And at least one or more Group III elements of Al,
When selectively growing a III-V group compound semiconductor layer consisting of at least one V group element of As and P by metal organic chemical vapor deposition, as an n-type doping raw material,
It is characterized by using a doping material in which the dopant diffusion amount from the selective growth mask region cancels out the group III element diffusion amount and the dopant concentration becomes substantially uniform.
【0019】この様に、有機金属気相成長法(MOVP
E法)によってn型III-V族化合物半導体層を選択成長
させる際に、n型ドーピング原料として、選択成長マス
ク領域からのドーパント拡散量がIII 族元素拡散量を相
殺してドーパント濃度が略均一になるドーピング原料を
用ることによって、ドーパント濃度の面内分布、即ち、
キャリア密度の面内分布を略均一にすることができ、そ
れによって、半導体装置の特性を良好にすることができ
る。As described above, the metal organic chemical vapor deposition (MOVP) method
When the n-type III-V compound semiconductor layer is selectively grown by the E method), the dopant diffusion amount from the selective growth mask region as the n-type doping raw material offsets the group III element diffusion amount and the dopant concentration is substantially uniform. By using the doping material that becomes, the in-plane distribution of the dopant concentration, that is,
The in-plane distribution of carrier density can be made substantially uniform, and thus the characteristics of the semiconductor device can be improved.
【0020】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、ドーピング原料としてSi2 H 6 を用いたことを特
徴とする。(2) The present invention also provides the odor according to the above (1).
Si as a doping materialTwoH 6Specially used
Sign.
【0021】この様に、III-V族化合物半導体層の成長
に際してドーピング原料としてSi 2 H6 を用いた場合
には、Si2 H6 の取り込み効率は数10%と、取り込
み効率が1.0%以下のSiH4 に比べて非常に高く、
したがって、選択成長領域3におけるドーパントフラッ
クス5も大きくなるので、選択成長領域3におけるIII
族元素フラックス4の増加を相殺し、キャリア密度の面
内分布を均一にすることができる。Thus, the growth of the III-V group compound semiconductor layer
At this time, Si as a doping material TwoH6When using
Has SiTwoH6The capture efficiency is several tens of percent.
SiH with efficiency of 1.0% or lessFourVery high compared to
Therefore, the dopant flag in the selective growth region 3 is
Since the cube 5 also becomes large, III in the selective growth region 3
The increase in group 4 element flux was offset and the carrier density
The inner distribution can be made uniform.
【0022】(3)また、本発明は、上記(2)におい
て、成長温度を680℃以上としたことを特徴とする。(3) Further, the present invention is characterized in that in the above (2), the growth temperature is set to 680 ° C. or higher.
【0023】この様に、ドーピング原料としてSi2 H
6 を用いた場合には、成長温度を680℃以上、より好
ましくは、700℃以上とすることによってキャリア密
度の面内分布を均一にすることができる。As described above, Si 2 H is used as a doping raw material.
When 6 is used, the in-plane distribution of carrier density can be made uniform by setting the growth temperature to 680 ° C. or higher, and more preferably 700 ° C. or higher.
【0024】(4)また、本発明は、上記(1)におい
て、ドーピング原料としてRをアルキル基とした場合、
SiRn H4-n (但し、1≦n≦4)で表されるアルキ
ルシランを用いたことを特徴とする。(4) Further, in the present invention according to the above (1), when R is an alkyl group as a doping material,
It is characterized by using an alkylsilane represented by SiR n H 4-n (where 1 ≦ n ≦ 4).
【0025】アルキルシランの分解温度はSi2 H6 よ
りも低く、且つ、ドーパントの取り込み効率は分解温度
に依存するので、ドーピング原料としてアルキルシラン
を用いた場合には、より低温の成長温度においてキャリ
ア密度の面内分布を均一にすることができる。Since the decomposition temperature of alkylsilane is lower than that of Si 2 H 6 and the incorporation efficiency of the dopant depends on the decomposition temperature, when alkylsilane is used as the doping raw material, the carrier temperature is lower at the lower growth temperature. The in-plane distribution of density can be made uniform.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】図2を参照して本発明の実施の形
態を説明する。 図2(a)参照 まず、InP基板11上に幅Wが240μmで、長さL
が600μmの一対のSiO2 マスク12をその間隔D
が60μmになるように選択成長マスクとして形成す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 (a). First, the width W is 240 μm and the length L is on the InP substrate 11.
A pair of SiO 2 masks 12 having a thickness
Of 60 μm is formed as a selective growth mask.
【0027】次いで、III 族原料ガスとしてトリメチル
インジウム(TMIn)を0.3sccm流し、V族原
料ガスとしてフォスフィン(PH3 )を90sccm流
して、V族原料ガス/III 族原料ガス比を300とし、
また、ドーパント原料としてSi2 H6 を流した状態
で、成長圧力を50Torrとしてn型InP層の成長
を行う。Then, 0.3 sccm of trimethylindium (TMIn) as a group III source gas and 90 sccm of phosphine (PH 3 ) as a group V source gas were flown to make the group V source gas / group III source gas ratio 300.
Further, the n-type InP layer is grown at a growth pressure of 50 Torr while Si 2 H 6 is being used as a dopant material.
【0028】なお、この場合のSi2 H6 の供給量は、
各成長温度において、SiO2 マスク12の無い領域の
点Bにおけるキャリア密度が約1×1018cm-3となる
ように設定する。The supply amount of Si 2 H 6 in this case is
At each growth temperature, the carrier density at the point B in the region without the SiO 2 mask 12 is set to be about 1 × 10 18 cm −3 .
【0029】図2(b)参照 この場合も、従来と同様に、選択成長領域13にはSi
O2 マスク12を設けたマスク領域からTMInが分解
して生成されたIII 族原料が拡散してきて、III 族元素
フラックス14が選択成長領域13以外の領域よりも大
きくなり、選択成長領域13の中心点Aにおける成長速
度は、SiO2 マスク12のない領域の点Bにおける成
長速度の約2.5倍となり、したがって、A点における
n型InP層の厚さは、B点における厚さの2.5倍と
なった。See FIG. 2 (b). In this case as well, Si is formed in the selective growth region 13 as in the conventional case.
The group III raw material generated by the decomposition of TMIn is diffused from the mask region provided with the O 2 mask 12, the group III element flux 14 becomes larger than the regions other than the selective growth region 13, and the center of the selective growth region 13 The growth rate at the point A is about 2.5 times the growth rate at the point B in the region without the SiO 2 mask 12. Therefore, the thickness of the n-type InP layer at the point A is 2. It became 5 times.
【0030】図2(c)参照 この場合、成長温度を630℃、680℃、及び、73
0℃の3つの条件で成長を行った結果、成長温度が63
0℃の場合にはに示すように、A点におけるキャリア
密度は約6×1017cm-3で、B点のキャリア密度は約
1×1018cm -3となり、選択成長領域13におけるキ
ャリア密度は非選択成長領域における密度の約3/5に
低下している。See FIG. 2C. In this case, the growth temperatures are 630 ° C., 680 ° C., and 73 ° C.
As a result of growing under three conditions of 0 ° C, the growth temperature was 63
At 0 ° C, the carrier at point A, as shown in
Density is about 6 × 1017cm-3And the carrier density at point B is about
1 × 1018cm -3And the key in the selective growth region 13
Carrier density is about 3/5 of the density in the non-selective growth region
Is declining.
【0031】また、成長温度が680℃の場合にはに
示すように、A点におけるキャリア密度は約8×1017
cm-3で、B点のキャリア密度は約1×1018cm-3と
なり、選択成長領域13におけるキャリア密度は非選択
成長領域における密度の約4/5に低下しているが、一
応許容できる範囲内である。When the growth temperature is 680 ° C., the carrier density at the point A is about 8 × 10 17 as shown in.
At −3 cm −3 , the carrier density at point B is about 1 × 10 18 cm −3 , and the carrier density in the selective growth region 13 is reduced to about 4/5 of the density in the non-selective growth region, but this is tolerable. It is within the range.
【0032】さらに、成長温度が730℃の場合には
に示すように、A点におけるキャリア密度は約1×10
18cm-3で、B点のキャリア密度と略同じであり、面内
のキャリア密度は非常に均一になっている。Further, when the growth temperature is 730 ° C., the carrier density at point A is about 1 × 10 6, as shown in.
At 18 cm −3 , it is almost the same as the carrier density at point B, and the in-plane carrier density is very uniform.
【0033】この様に、n型ドーパントとしてSi2 H
6 を用いた場合には、選択成長マスクを用いない場合の
取り込み効率が成長温度と共に30%(630℃)〜6
0%(730℃)と上昇するため、選択成長マスクを用
いた場合には、濃度差による拡散量が温度と共に大きく
なって次第に均一な面内分布が得られ、730℃以上に
おいても均一な面内分布が得られるものと考えられる。Thus, Si 2 H is used as the n-type dopant.
When 6 is used, the uptake efficiency without the selective growth mask is 30% (630 ° C.) to 6 with the growth temperature.
Since the temperature rises to 0% (730 ° C.), when the selective growth mask is used, the diffusion amount due to the concentration difference increases with temperature and a uniform in-plane distribution is gradually obtained. It is considered that the inner distribution can be obtained.
【0034】また、図2(c)からは700℃の成長温
度においては、A点において約9×1017cm-3のキャ
リア密度が得られると予測され、約9:10程度の分布
は十分許容されるものであるので、Si2 H6 を使用す
る場合には700℃以上の成長温度がより望ましい。From FIG. 2 (c), it is predicted that at the growth temperature of 700 ° C., a carrier density of about 9 × 10 17 cm -3 is obtained at point A, and a distribution of about 9:10 is sufficient. Since it is acceptable, a growth temperature of 700 ° C. or higher is more desirable when Si 2 H 6 is used.
【0035】なお、はSi2 H6 と対比するためにド
ーパントとしてSiH4 を用いた場合のキャリア密度分
布を表すものであり、630℃の成長温度において、B
点におけるキャリア密度が1×1018cm-3となる条件
にした場合には、A点におけるキャリア密度が4×10
17cm-3となり、1:2.5の比の分布が形成され、こ
の比は、成長温度を高くしてもほとんど変わらなかっ
た。Here, represents the carrier density distribution when SiH 4 was used as a dopant for comparison with Si 2 H 6 , and B at the growth temperature of 630 ° C.
When the carrier density at the point is 1 × 10 18 cm −3 , the carrier density at the point A is 4 × 10.
At 17 cm −3 , a distribution with a ratio of 1: 2.5 was formed, and this ratio hardly changed even when the growth temperature was increased.
【0036】これは、SiH4 の取り込み率が1%以下
と非常に低く、成長温度を高めても濃度差拡散によるド
ーパントフラックスの変化が非常に微小であるためと考
えられる。It is considered that this is because the SiH 4 incorporation rate is as low as 1% or less, and the change in the dopant flux due to the concentration difference diffusion is very small even if the growth temperature is increased.
【0037】なお、上記の実施の形態の説明において
は、ドーパント原料としてSi2 H6を用いているが、
Si2 H6 に限られるものではなく、RをCH3 やC2
H5 等のアルキル基とした場合に、SiRn H4-n (1
≦n≦4)で表されるアルキルシランを用いても良いも
のである。In the above description of the embodiment, Si 2 H 6 is used as the dopant material,
It is not limited to Si 2 H 6 , but R is CH 3 or C 2
When an alkyl group such as H 5 is used, SiR n H 4-n (1
An alkylsilane represented by ≦ n ≦ 4) may be used.
【0038】即ち、ドーパント原料としてシランを用い
た場合、ドーパントの取り込み効率は分解温度に依存す
る傾向があり、アルキルシランの分解温度はSi2 H6
の分解温度より低いために、より低温の成長温度におい
ても成長面内のキャリア密度分布を均一にすることがで
きる。That is, when silane is used as the dopant raw material, the efficiency of dopant uptake tends to depend on the decomposition temperature, and the decomposition temperature of the alkylsilane is Si 2 H 6
Since it is lower than the decomposition temperature of, the carrier density distribution in the growth plane can be made uniform even at a lower growth temperature.
【0039】特に、アルキルシランの場合には、アルキ
ル基の分子量が大きいほど分解温度が低いが、取扱の容
易性、或いは、入手の容易性の点でテトラエチルシラン
〔(C2 H5 )4 Si〕が最も好適であり、或いは、テ
トラメチルシラン〔(CH3)4 Si〕を用いても良い
ものである。Particularly, in the case of alkylsilane, the higher the molecular weight of the alkyl group is, the lower the decomposition temperature is, but tetraethylsilane [(C 2 H 5 ) 4 Si is used because of its ease of handling or availability. ] Is most preferable, or tetramethylsilane [(CH 3 ) 4 Si] may be used.
【0040】また、具体的成膜条件として、V族原料ガ
ス/III 族原料ガス比を300とし、また、成長圧力を
50Torrとしているが、この様な条件に限定される
ものではなく、V族原料ガス/III 族原料ガス比は10
〜500の範囲であれば良く、また、成長圧力は10〜
200Torrの範囲であれば良い。As a specific film forming condition, the group V source gas / group III source gas ratio is 300 and the growth pressure is 50 Torr, but the present invention is not limited to such conditions, and the group V source is not limited. Source gas / Group III source gas ratio is 10
The growth pressure may be 10 to 500.
It may be in the range of 200 Torr.
【0041】また、本発明の実施の形態の説明において
は、n型InP層の成長過程のみを説明しているが、図
3に示したスポットサイズ変換器付き半導体レーザの様
に実際の半導体装置を製造する場合には、n型層を成長
させる際にドーパント原料としてSi2 H6 或いはアル
キルシランを用いれば良い。Further, in the description of the embodiment of the present invention, only the growth process of the n-type InP layer is described, but an actual semiconductor device such as the semiconductor laser with a spot size converter shown in FIG. 3 is used. When manufacturing n, Si 2 H 6 or alkylsilane may be used as a dopant material when growing the n-type layer.
【0042】また、図3に示した例は、選択成長によっ
て活性層のMQW構造に膜厚分布を設け、レーザ共振器
方向にエネルギーギャプ分布を形成し、且つ、スポット
サイズ変換領域における層厚をテーパ状に薄くしたもの
であるが、p型基板を用いて光変調器集積化DFBレー
ザを形成する際に、活性層上に成長させるn型クラッド
層及びn+ 型コンタクト層を成長させる際に応用しても
良い。In the example shown in FIG. 3, the MQW structure of the active layer is provided with a film thickness distribution by selective growth, an energy gap distribution is formed in the laser cavity direction, and the layer thickness in the spot size conversion region is set. Although thinned in a taper shape, when forming an optical modulator integrated DFB laser using a p-type substrate, when growing an n-type cladding layer and an n + -type contact layer to be grown on an active layer You may apply.
【0043】また、上記の実施の形態の説明において
は、InP系半導体について説明しているが、InPに
限られるものではなく、III 族元素としてIn、Ga、
または、Alの内の少なくとも一つの元素と、また、V
族元素としてAsまたはPの内の少なくとも一つの元素
からなるIII-V族化合物半導体に適用されるものであ
る。In addition, although InP-based semiconductors have been described in the above-mentioned embodiments, the present invention is not limited to InP, and In, Ga, and
Alternatively, at least one element of Al and V
It is applied to a III-V group compound semiconductor composed of at least one element of As or P as a group element.
【0044】また、上記の説明においては、本発明の適
用半導体装置として集積型半導体レーザ装置しか言及し
ていないが、集積型半導体レーザ装置に限られるもので
はなく、集積型受光半導体装置、或いは、選択成長によ
って素子分離を行う化合物半導体トランジスタ装置等の
他の半導体装置にも適用されるものである。Further, in the above description, only the integrated semiconductor laser device is referred to as the semiconductor device to which the present invention is applied, but the invention is not limited to the integrated semiconductor laser device, and the integrated light receiving semiconductor device or the integrated semiconductor laser device is used. It is also applied to other semiconductor devices such as a compound semiconductor transistor device that performs element isolation by selective growth.
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明によれば、選択成長によって膜厚
分布或いは組成分布を形成する工程において、n型層を
成長させる際に、ドーピング原料としてSi2 H6 (ジ
シラン)やアルキルシラン等の分解温度が低く取り込み
効率の大きな原料を用いたので、層全体におけるドーパ
ント濃度、即ち、キャリア密度を均一にすることがで
き、したがって、スポットサイズ変換器付き半導体レー
ザや光変調器集積化DFBレーザ等の異なる機能を有す
る素子を集積化した半導体装置を製造する際に、安定し
た特性の半導体装置を再現性良く製造することができ
る。According to the present invention, in the step of forming the film thickness distribution or composition distribution by selective growth, when the n-type layer is grown, Si 2 H 6 (disilane) or alkylsilane is used as a doping material. Since a raw material having a low decomposition temperature and a high uptake efficiency is used, the dopant concentration in the entire layer, that is, the carrier density can be made uniform. When manufacturing a semiconductor device in which elements having different functions are integrated, a semiconductor device having stable characteristics can be manufactured with good reproducibility.
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a principle configuration of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention.
【図3】従来の半導体レーザの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional semiconductor laser.
【図4】従来の選択成長における問題点の説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram of problems in conventional selective growth.
1 半導体基板 2 選択成長マスク 3 選択成長領域 4 III 族元素フラックス 5 ドーパントフラックス 11 n型InP基板 12 SiO2 マスク 13 選択成長領域 14 III 族元素フラックス 15 ドーパントフラックス 21 n型InP基板 22 SiO2 マスク 23 利得領域 24 スポットサイズ変換領域 25 n型InPバッファ層 26 InGaAsP光ガイド層 27 InGaAsPMQW活性層 28 InGaAsP光ガイド層 29 p型InPクラッド層 30 p+ 型InGaAsPコンタクト層 31 半導体基板 32 SiO2 マスク 33 選択成長領域 34 III 族元素フラックス 35 ドーパントフラックス1 semiconductor substrate 2 selective growth mask 3 selective growth region 4 group III element flux 5 dopant flux 11 n-type InP substrate 12 SiO 2 mask 13 selective growth region 14 group III element flux 15 dopant flux 21 n-type InP substrate 22 SiO 2 mask 23 Gain region 24 Spot size conversion region 25 n-type InP buffer layer 26 InGaAsP optical guide layer 27 InGaAsPMQW active layer 28 InGaAsP optical guide layer 29 p-type InP clad layer 30 p + type InGaAsP contact layer 31 semiconductor substrate 32 SiO 2 mask 33 selective growth Region 34 Group III element flux 35 Dopant flux
Claims (4)
に、In、Ga、及び、Alの内の少なくとも1つ以上
のIII 族元素と、As及びPの内の少なくとも1つ以上
のV族元素とからなるIII-V族化合物半導体層を有機金
属気相成長法によって選択成長させる際に、n型ドーピ
ング原料として、選択成長マスク領域からのドーパント
拡散量がIII 族元素拡散量を相殺してドーパント濃度が
略均一になるドーピング原料を用いたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。1. A semiconductor substrate provided with a selective growth mask, wherein at least one group III element of In, Ga, and Al and at least one group V element of As and P are provided. When the group III-V compound semiconductor layer consisting of and is selectively grown by metalorganic vapor phase epitaxy, the dopant diffusion amount from the selective growth mask region is used as an n-type doping material by canceling the group III element diffusion amount. A method of manufacturing a semiconductor device, which uses a doping material having a substantially uniform concentration.
を用いたことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の
製造方法。2. Si 2 H 6 as the doping raw material
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is used.
用いた場合の成長温度を、680℃以上としたことを特
徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the growth temperature when Si 2 H 6 is used as the doping raw material is set to 680 ° C. or higher.
基とした場合、SiRn H4-n (但し、1≦n≦4)で
表されるアルキルシランを用いたことを特徴とする請求
項1記載の半導体装置の製造方法。4. The alkylsilane represented by SiR n H 4-n (where 1 ≦ n ≦ 4) is used when R is an alkyl group as the doping raw material. Of manufacturing a semiconductor device of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2231896A JPH09219367A (en) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2231896A JPH09219367A (en) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09219367A true JPH09219367A (en) | 1997-08-19 |
Family
ID=12079384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2231896A Pending JPH09219367A (en) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09219367A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014078595A (en) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Hitachi Metals Ltd | Group iii-v compound semiconductor epitaxial wafer and manufacturing method of the same |
-
1996
- 1996-02-08 JP JP2231896A patent/JPH09219367A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014078595A (en) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Hitachi Metals Ltd | Group iii-v compound semiconductor epitaxial wafer and manufacturing method of the same |
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