JPH09219367A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
て、成長温度を６８０℃以上としたことを特徴とする。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の説明図である。
【図３】従来の半導体レーザの説明図である。
【図４】従来の選択成長における問題点の説明図であ
る。
る。
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
Claims (4)
- 【請求項１】 選択成長マスクを設けた半導体基板上
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
半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 上記ドーピング原料として、Ｓｉ2 Ｈ6
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。 - 【請求項３】 上記ドーピング原料としてＳｉ2 Ｈ6 を
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。 - 【請求項４】 上記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請求
項１記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2231896A JPH09219367A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2231896A JPH09219367A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09219367A true JPH09219367A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12079384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2231896A Pending JPH09219367A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09219367A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014078595A (ja) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Hitachi Metals Ltd | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体エピタキシャルウェハ及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-02-08 JP JP2231896A patent/JPH09219367A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014078595A (ja) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Hitachi Metals Ltd | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体エピタキシャルウェハ及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040406 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20040524 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040803 |
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| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20041130 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |