JPH0864536A - 化合物半導体の形成方法及び化合物半導体装置 - Google Patents
化合物半導体の形成方法及び化合物半導体装置Info
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- JPH0864536A JPH0864536A JP19540294A JP19540294A JPH0864536A JP H0864536 A JPH0864536 A JP H0864536A JP 19540294 A JP19540294 A JP 19540294A JP 19540294 A JP19540294 A JP 19540294A JP H0864536 A JPH0864536 A JP H0864536A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】結晶性のよいII−VI族化合物半導体単結晶をII
−VI族化合物半導体多結晶と同時に形成する化合物半導
体の形成方法を提供すること。 【構成】基板上に、II−VI族化合物半導体単結晶からな
るクラッド層5を形成し、このクラッド層5の所望の部
分に、II−VI族化合物半導体の酸化物層8からなるマス
クを形成し、マスクの開口部の単結晶層上に、II−VI族
化合物半導体単結晶からなるクラッド層9を、マスク上
に、II−VI族化合物半導体の多結晶層10を同時に形成
する化合物半導体の形成方法。このとき、予めクラッド
層5の上に、表面保護膜としてSe層6を形成しておけ
ば、多結晶形成領域のSe層を蒸発させるときに、クラ
ッド層5の表面が酸化物層8に変化する。
−VI族化合物半導体多結晶と同時に形成する化合物半導
体の形成方法を提供すること。 【構成】基板上に、II−VI族化合物半導体単結晶からな
るクラッド層5を形成し、このクラッド層5の所望の部
分に、II−VI族化合物半導体の酸化物層8からなるマス
クを形成し、マスクの開口部の単結晶層上に、II−VI族
化合物半導体単結晶からなるクラッド層9を、マスク上
に、II−VI族化合物半導体の多結晶層10を同時に形成
する化合物半導体の形成方法。このとき、予めクラッド
層5の上に、表面保護膜としてSe層6を形成しておけ
ば、多結晶形成領域のSe層を蒸発させるときに、クラ
ッド層5の表面が酸化物層8に変化する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、II−VI族化合物半導体
の形成方法及びII−VI族化合物半導体を用いた化合物半
導体装置に関する。
の形成方法及びII−VI族化合物半導体を用いた化合物半
導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】基板上に半導体の単結晶と多結晶を同時
に形成する方法は、III−V族化合物半導体に関してア
プライド・フィジックス・レターズ第29巻(1976
年)第164頁から第166頁(Appl.Phys.Lett.vo
l 29,(1976)pp164〜166)に開示されている。この化
合物半導体の形成方法は、図6に示すように、n型Ga
As基板1の上に、n型AlGaAs層31、n型Ga
As層32及びp型AlGaAs層33を分子線エピタ
キシー(MBE)法により成長させた後(図6
(a))、SiO2膜の堆積、ホトリソグラフィー及び
エッチングによりSiO2パタン34の形成を行い(図
6(b))、再びMBE法により、p型単結晶AlGa
As層35とAlGaAs多結晶層36、p型単結晶G
aAs層37とGaAs多結晶層38をそれぞれ同時に
成長させて形成している。そして、p型電極13及びn
型電極14をそれぞれ試料の表面及び裏面に形成して半
導体レーザを作製している(図6(c))。
に形成する方法は、III−V族化合物半導体に関してア
プライド・フィジックス・レターズ第29巻(1976
年)第164頁から第166頁(Appl.Phys.Lett.vo
l 29,(1976)pp164〜166)に開示されている。この化
合物半導体の形成方法は、図6に示すように、n型Ga
As基板1の上に、n型AlGaAs層31、n型Ga
As層32及びp型AlGaAs層33を分子線エピタ
キシー(MBE)法により成長させた後(図6
(a))、SiO2膜の堆積、ホトリソグラフィー及び
エッチングによりSiO2パタン34の形成を行い(図
6(b))、再びMBE法により、p型単結晶AlGa
As層35とAlGaAs多結晶層36、p型単結晶G
aAs層37とGaAs多結晶層38をそれぞれ同時に
成長させて形成している。そして、p型電極13及びn
型電極14をそれぞれ試料の表面及び裏面に形成して半
導体レーザを作製している(図6(c))。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、Si
O2パタン形成時にp型AlGaAs層33表面は大気
に露出されて酸化される。この自然酸化膜はMBE法に
よる再成長のときに基板温度を650℃程度まで昇温す
ることにより除去されていた。ところが、上記従来技術
をII−VI族化合物半導体に適用する場合、基板温度を3
50℃以上にすると、II−VI族化合物半導体単結晶中に
空孔や格子間原子等の点欠陥が発生するという問題があ
った。また、II−VI族化合物半導体をMBE法により再
成長させた後、室温まで降温する過程でSiO2膜とII
−VI族化合物半導体層の界面付近から単結晶領域に向か
って多数の転位が発生するという問題もあった。これら
は、III−V族化合物半導体に比較してII−VI族化合物
半導体の結合エネルギーが小さいことに起因しており、
前者の問題はII−VI族化合物半導体の加熱が、後者の問
題はSiO2膜との熱膨張係数差が直接要因となってい
る。
O2パタン形成時にp型AlGaAs層33表面は大気
に露出されて酸化される。この自然酸化膜はMBE法に
よる再成長のときに基板温度を650℃程度まで昇温す
ることにより除去されていた。ところが、上記従来技術
をII−VI族化合物半導体に適用する場合、基板温度を3
50℃以上にすると、II−VI族化合物半導体単結晶中に
空孔や格子間原子等の点欠陥が発生するという問題があ
った。また、II−VI族化合物半導体をMBE法により再
成長させた後、室温まで降温する過程でSiO2膜とII
−VI族化合物半導体層の界面付近から単結晶領域に向か
って多数の転位が発生するという問題もあった。これら
は、III−V族化合物半導体に比較してII−VI族化合物
半導体の結合エネルギーが小さいことに起因しており、
前者の問題はII−VI族化合物半導体の加熱が、後者の問
題はSiO2膜との熱膨張係数差が直接要因となってい
る。
【0004】本発明の第1の目的は、結晶性のよいII−
VI族化合物半導体単結晶をII−VI族化合物半導体多結晶
と同時に形成する化合物半導体の形成方法を提供するこ
とにある。
VI族化合物半導体単結晶をII−VI族化合物半導体多結晶
と同時に形成する化合物半導体の形成方法を提供するこ
とにある。
【0005】本発明の第2の目的は、結晶性のよいII−
VI族化合物半導体単結晶とII−VI族化合物半導体多結晶
を有する化合物半導体装置を提供することにある。
VI族化合物半導体単結晶とII−VI族化合物半導体多結晶
を有する化合物半導体装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明の化合物半導体の形成方法は、基板上
に、化合物半導体単結晶層を形成し、この化合物半導体
単結晶層の所望の部分に、II−VI族化合物半導体の酸化
物からなるマスクを形成し、マスクの開口部の化合物半
導体単結晶層上に、II−VI族化合物半導体単結晶を、マ
スク上に、II−VI族化合物半導体多結晶を同時に形成す
るようにしたものである。
るために、本発明の化合物半導体の形成方法は、基板上
に、化合物半導体単結晶層を形成し、この化合物半導体
単結晶層の所望の部分に、II−VI族化合物半導体の酸化
物からなるマスクを形成し、マスクの開口部の化合物半
導体単結晶層上に、II−VI族化合物半導体単結晶を、マ
スク上に、II−VI族化合物半導体多結晶を同時に形成す
るようにしたものである。
【0007】上記化合物半導体単結晶層は、II−VI族化
合物半導体単結晶層であることが好ましい。このように
II−VI族化合物半導体単結晶層を用いたとき、上記酸化
物からなるマスクの形成は、このII−VI族化合物半導体
単結晶層の所望の部分の表面部分を酸化して行うことが
できる。
合物半導体単結晶層であることが好ましい。このように
II−VI族化合物半導体単結晶層を用いたとき、上記酸化
物からなるマスクの形成は、このII−VI族化合物半導体
単結晶層の所望の部分の表面部分を酸化して行うことが
できる。
【0008】さらに、上記のように化合物半導体単結晶
層としてII−VI族化合物半導体単結晶層を用いるとき、
この単結晶層を形成して後に、このII−VI族化合物半導
体単結晶層上に表面保護膜を形成することが好ましい。
このようにしたとき、この表面保護膜の所望の部分を除
去し、この部分のII−VI族化合物半導体単結晶層の表面
部分を酸化することにより、上記の酸化物からなるマス
クとすることができる。
層としてII−VI族化合物半導体単結晶層を用いるとき、
この単結晶層を形成して後に、このII−VI族化合物半導
体単結晶層上に表面保護膜を形成することが好ましい。
このようにしたとき、この表面保護膜の所望の部分を除
去し、この部分のII−VI族化合物半導体単結晶層の表面
部分を酸化することにより、上記の酸化物からなるマス
クとすることができる。
【0009】この表面保護膜は、150℃以下の温度で
蒸発する非晶質体からなることが好ましい。例えば、S
及びSeからなる群から選ばれた少なくとも一種の物質
を表面保護膜として用いることができる。このような物
質を用いれば、上記の表面保護膜の除去は、150℃以
下の加熱により行うことができる。表面保護膜の厚さ
は、その下の領域の酸化防止のために1nm以上である
ことが好ましい。厚さの上限は特に定めなくともよい
が、一般には膜形成と膜の蒸発の時間を節約するため
に、10nm以下とすることが好ましい。
蒸発する非晶質体からなることが好ましい。例えば、S
及びSeからなる群から選ばれた少なくとも一種の物質
を表面保護膜として用いることができる。このような物
質を用いれば、上記の表面保護膜の除去は、150℃以
下の加熱により行うことができる。表面保護膜の厚さ
は、その下の領域の酸化防止のために1nm以上である
ことが好ましい。厚さの上限は特に定めなくともよい
が、一般には膜形成と膜の蒸発の時間を節約するため
に、10nm以下とすることが好ましい。
【0010】上記のII−VI族化合物半導体単結晶と、II
−VI族化合物半導体多結晶との同時形成は、150℃か
ら350℃の範囲の温度で行うことが好ましく、250
℃から350℃の範囲の温度で行うことがより好まし
い。形成時の圧力は、10-5Torrから10-10Torrの範
囲であることが好ましい。
−VI族化合物半導体多結晶との同時形成は、150℃か
ら350℃の範囲の温度で行うことが好ましく、250
℃から350℃の範囲の温度で行うことがより好まし
い。形成時の圧力は、10-5Torrから10-10Torrの範
囲であることが好ましい。
【0011】また、上記第2の目的を達成するために、
本発明の化合物半導体装置は、上記のいずれかの方法で
製造されたII−VI族化合物半導体と、そのII−VI族化合
物半導体単結晶の少なくとも1部に設けられた化合物半
導体素子とから構成されるようにしたものである。
本発明の化合物半導体装置は、上記のいずれかの方法で
製造されたII−VI族化合物半導体と、そのII−VI族化合
物半導体単結晶の少なくとも1部に設けられた化合物半
導体素子とから構成されるようにしたものである。
【0012】さらに、上記第2の目的を達成するため
に、本発明の化合物半導体装置は、基板上に設けられ
た、II−VI族化合物半導体単結晶層と、このII−VI族化
合物半導体単結晶層の所望の領域の上に設けられたII−
VI族化合物半導体の酸化物からなるマスクと、マスク上
に設けられたII−VI族化合物半導体多結晶と、マスクの
開口部の上記II−VI族化合物半導体単結晶層上に設けら
れたII−VI族化合物半導体のエピタキシャル層と、この
エピタキシャル層の少なくとも1部に設けられた化合物
半導体素子とからなるようにしたものである。
に、本発明の化合物半導体装置は、基板上に設けられ
た、II−VI族化合物半導体単結晶層と、このII−VI族化
合物半導体単結晶層の所望の領域の上に設けられたII−
VI族化合物半導体の酸化物からなるマスクと、マスク上
に設けられたII−VI族化合物半導体多結晶と、マスクの
開口部の上記II−VI族化合物半導体単結晶層上に設けら
れたII−VI族化合物半導体のエピタキシャル層と、この
エピタキシャル層の少なくとも1部に設けられた化合物
半導体素子とからなるようにしたものである。
【0013】
【作用】II−VI族化合物半導体の酸化物のマスクの上
に、II−VI族化合物半導体を成長させると、マスクの開
口部の酸化物のない領域には単結晶が、マスクの酸化物
のある領域には多結晶層が形成されることが透過型電子
顕微鏡による観察により確認された。また、II−VI族化
合物半導体の成長終了後、室温まで降温する過程で転位
の発生は見られなかった。これは、熱膨張係数がII−VI
族化合物半導体とその酸化物で近いためであると考えら
れる。
に、II−VI族化合物半導体を成長させると、マスクの開
口部の酸化物のない領域には単結晶が、マスクの酸化物
のある領域には多結晶層が形成されることが透過型電子
顕微鏡による観察により確認された。また、II−VI族化
合物半導体の成長終了後、室温まで降温する過程で転位
の発生は見られなかった。これは、熱膨張係数がII−VI
族化合物半導体とその酸化物で近いためであると考えら
れる。
【0014】また、化合物半導体を成長させた試料の表
面に表面保護膜としてSe膜又はS膜等を形成して、大
気に露出する実験を行った結果、表面保護膜の膜厚が1
nm以上あれば、自然酸化は表面保護膜のみに発生し
て、その下地の化合物半導体にまで到達しないことが明
らかとなった。また、150℃以下の温度で加熱するこ
とにより、この表面保護膜は下地の化合物半導体に結晶
欠陥を形成することなく、容易に蒸発することも判明し
た。
面に表面保護膜としてSe膜又はS膜等を形成して、大
気に露出する実験を行った結果、表面保護膜の膜厚が1
nm以上あれば、自然酸化は表面保護膜のみに発生し
て、その下地の化合物半導体にまで到達しないことが明
らかとなった。また、150℃以下の温度で加熱するこ
とにより、この表面保護膜は下地の化合物半導体に結晶
欠陥を形成することなく、容易に蒸発することも判明し
た。
【0015】そこで、例えば、II−VI族化合物半導体を
成長させた試料に、Se等からなる膜厚1nm以上の表
面保護膜を形成し、そして、試料の単結晶を形成しよう
とする領域にホトレジスト膜を形成し、150℃程度以
下の温度で加熱すれば、ホトレジストのない多結晶を形
成しようとする領域で表面保護膜の選択的蒸発が行え、
かつ、この際に大気に露出したこの領域のII−VI族化合
物半導体表面は自然酸化され、II−VI族化合物半導体の
酸化物が形成される。この酸化物層の膜厚は10−20
nm程度であり、マスクとして用いることができる。
成長させた試料に、Se等からなる膜厚1nm以上の表
面保護膜を形成し、そして、試料の単結晶を形成しよう
とする領域にホトレジスト膜を形成し、150℃程度以
下の温度で加熱すれば、ホトレジストのない多結晶を形
成しようとする領域で表面保護膜の選択的蒸発が行え、
かつ、この際に大気に露出したこの領域のII−VI族化合
物半導体表面は自然酸化され、II−VI族化合物半導体の
酸化物が形成される。この酸化物層の膜厚は10−20
nm程度であり、マスクとして用いることができる。
【0016】さらに、試料のホトレジストを除去後、M
BE装置に導入し、基板温度250℃にて単結晶形成領
域の表面保護膜を蒸発させる。この際、基板温度が低い
ため、II−VI族化合物半導体酸化物層の蒸発は起こら
ず、II−VI族化合物半導体中の点欠陥発生もない。その
後、同一基板温度にてII−VI族化合物半導体単結晶と多
結晶の同時MBE成長を行うことができる。
BE装置に導入し、基板温度250℃にて単結晶形成領
域の表面保護膜を蒸発させる。この際、基板温度が低い
ため、II−VI族化合物半導体酸化物層の蒸発は起こら
ず、II−VI族化合物半導体中の点欠陥発生もない。その
後、同一基板温度にてII−VI族化合物半導体単結晶と多
結晶の同時MBE成長を行うことができる。
【0017】
<実施例1>以下、本発明の第1の実施例を図1を用い
て説明する。図1はII−VI族化合物半導体レーザの製造
工程を示す縦断面構造図である。始めに、n型GaAs
基板1(電子濃度=1×1018/cm3、不純物=C
l)上に、MBE法により、n型ZnS0.06Se0.94バ
ッファ層2(電子濃度=1×1018/cm3、不純物=
Cl、膜厚=0.5μm)、n型Zn0.9Mg0.1S0.2
Se0.8クラッド層3(電子濃度=5×1017/cm3、
不純物=Cl、膜厚=0.5μm)、Zn0.85Cd0.15
Se活性層4(膜厚5nm、ただし光ガイド層として、
上下にp型ZnS0.06Se0.94層(正孔濃度=1×10
17/cm3、不純物=N、膜厚=0.1μm)及びn型
ZnS0.06Se0.94(電子濃度=1×1017/cm3、
不純物=Cl、膜厚=0.1μm)を含む)、p型Zn
0.9Mg0.1S0.2Se0.8クラッド層5(正孔濃度=5×
1017/cm3、不純物=N、膜厚=0.3μm)を基
板温度250℃にて成長させた。続いて、基板温度を2
0〜50℃まで下げ、Se分子線のみを供給することに
より、表面保護層としてSe膜6(膜厚=2nm)を形
成した(図1(a))。
て説明する。図1はII−VI族化合物半導体レーザの製造
工程を示す縦断面構造図である。始めに、n型GaAs
基板1(電子濃度=1×1018/cm3、不純物=C
l)上に、MBE法により、n型ZnS0.06Se0.94バ
ッファ層2(電子濃度=1×1018/cm3、不純物=
Cl、膜厚=0.5μm)、n型Zn0.9Mg0.1S0.2
Se0.8クラッド層3(電子濃度=5×1017/cm3、
不純物=Cl、膜厚=0.5μm)、Zn0.85Cd0.15
Se活性層4(膜厚5nm、ただし光ガイド層として、
上下にp型ZnS0.06Se0.94層(正孔濃度=1×10
17/cm3、不純物=N、膜厚=0.1μm)及びn型
ZnS0.06Se0.94(電子濃度=1×1017/cm3、
不純物=Cl、膜厚=0.1μm)を含む)、p型Zn
0.9Mg0.1S0.2Se0.8クラッド層5(正孔濃度=5×
1017/cm3、不純物=N、膜厚=0.3μm)を基
板温度250℃にて成長させた。続いて、基板温度を2
0〜50℃まで下げ、Se分子線のみを供給することに
より、表面保護層としてSe膜6(膜厚=2nm)を形
成した(図1(a))。
【0018】その後、試料をMBE装置から取り出し、
ホトリソグラフィーにより試料の単結晶形成領域のみに
ホトレジスト7(膜厚=1μm)を形成した。そして、
試料を窒素雰囲気にて120℃、10分間加熱すること
により、ホトレジスト7のない多結晶形成領域のSe膜
6を蒸発させた。この際、p型Zn0.9Mg0.1S0.2S
e0.8クラッド層5の表面から約20nmは酸化され、
Zn酸化物を主成分とするZnMgSSe酸化物層8が
形成された(図1(b))。
ホトリソグラフィーにより試料の単結晶形成領域のみに
ホトレジスト7(膜厚=1μm)を形成した。そして、
試料を窒素雰囲気にて120℃、10分間加熱すること
により、ホトレジスト7のない多結晶形成領域のSe膜
6を蒸発させた。この際、p型Zn0.9Mg0.1S0.2S
e0.8クラッド層5の表面から約20nmは酸化され、
Zn酸化物を主成分とするZnMgSSe酸化物層8が
形成された(図1(b))。
【0019】ホトレジスト7を除去した試料をMBE装
置に再導入し、250℃に加熱して単結晶形成領域のS
e膜6を蒸発させ、同一温度で、p型Zn0.9Mg0.1S
0.2Se0.8クラッド層9(正孔濃度=5×1017/cm
3、不純物=N、膜厚=0.3μm)とZn0.9Mg0.1
S0.2Se0.8多結晶層10(膜厚=0.3μm)、次に
p型ZnSeTeコンタクト層11(傾斜組成構造、基
板側:ZnSe、表面側:ZnTe、正孔濃度=5×1
017/cm3(基板側)〜2×1019/cm3(表面
側)、不純物=N、膜厚=0.2μm)とZnSeTe
多結晶層12(基板側がZnSeリッチ、表面側がZn
Teリッチであるが多結晶体のため、単結晶層のように
明確に分離しない、膜厚=0.2μm)をそれぞれ同時
にMBE法により再成長させた。なお、ZnMgSSe
酸化物層8上に形成されたZn0.9Mg0.1S0.2Se0.8
多結晶層10とZnSeTe多結晶層12は高抵抗の絶
縁体であることが電気抵抗測定の結果から確認された。
最後に、試料表面にp型電極13をリフトオフ法によ
り、試料裏面にn型電極14を全面堆積により形成し
て、II−VI族化合物半導体レーザを作製した(図1
(c))。半導体レーザ作製用の単結晶領域幅は10μ
mとした。
置に再導入し、250℃に加熱して単結晶形成領域のS
e膜6を蒸発させ、同一温度で、p型Zn0.9Mg0.1S
0.2Se0.8クラッド層9(正孔濃度=5×1017/cm
3、不純物=N、膜厚=0.3μm)とZn0.9Mg0.1
S0.2Se0.8多結晶層10(膜厚=0.3μm)、次に
p型ZnSeTeコンタクト層11(傾斜組成構造、基
板側:ZnSe、表面側:ZnTe、正孔濃度=5×1
017/cm3(基板側)〜2×1019/cm3(表面
側)、不純物=N、膜厚=0.2μm)とZnSeTe
多結晶層12(基板側がZnSeリッチ、表面側がZn
Teリッチであるが多結晶体のため、単結晶層のように
明確に分離しない、膜厚=0.2μm)をそれぞれ同時
にMBE法により再成長させた。なお、ZnMgSSe
酸化物層8上に形成されたZn0.9Mg0.1S0.2Se0.8
多結晶層10とZnSeTe多結晶層12は高抵抗の絶
縁体であることが電気抵抗測定の結果から確認された。
最後に、試料表面にp型電極13をリフトオフ法によ
り、試料裏面にn型電極14を全面堆積により形成し
て、II−VI族化合物半導体レーザを作製した(図1
(c))。半導体レーザ作製用の単結晶領域幅は10μ
mとした。
【0020】本実施例によれば、II−VI族化合物半導体
単結晶を、その結晶性を劣化させずに、高抵抗のII−VI
族化合物半導体多結晶と同時に形成できる効果がある。
また、本実施例により作製されたII−VI族化合物半導体
レーザは、高抵抗II−VI族化合物半導体多結晶が電流ブ
ロック層として作用する電流狭窄構造となっているた
め、全面がII−VI族化合物半導体単結晶からなる従来型
II−VI族化合物半導体レーザに比較してしきい電流が1
/10以下に低減する効果も見られた。
単結晶を、その結晶性を劣化させずに、高抵抗のII−VI
族化合物半導体多結晶と同時に形成できる効果がある。
また、本実施例により作製されたII−VI族化合物半導体
レーザは、高抵抗II−VI族化合物半導体多結晶が電流ブ
ロック層として作用する電流狭窄構造となっているた
め、全面がII−VI族化合物半導体単結晶からなる従来型
II−VI族化合物半導体レーザに比較してしきい電流が1
/10以下に低減する効果も見られた。
【0021】なお、本実施例で示したII−VI族化合物半
導体混晶の組成は、本実施例の通りでなくてもよいのは
もちろんである。また、基板にはn型GaAsを用いた
が、p型GaAs基板や、InP、GaP、Si、Zn
Se等他の半導体基板を用いても同様に実施できる。
導体混晶の組成は、本実施例の通りでなくてもよいのは
もちろんである。また、基板にはn型GaAsを用いた
が、p型GaAs基板や、InP、GaP、Si、Zn
Se等他の半導体基板を用いても同様に実施できる。
【0022】<実施例2>実施例1のSe膜6の代わり
にS膜(膜厚2nm)を表面保護膜として用いた。S膜
もSe膜と同様に120℃の加熱により蒸発し、実施例
1と同様に良質のII−VI族化合物半導体単結晶をII−VI
族化合物半導体多結晶と同時に形成することができた。
また、作製されたII−VI族化合物半導体レーザの特性も
実施例1と同様であった。なお、Se膜6に変えて、1
50℃以下の温度で蒸発する非晶質の膜、例えば、Sと
Seの混晶の膜を用いても同様の効果が得られることは
明らかである。
にS膜(膜厚2nm)を表面保護膜として用いた。S膜
もSe膜と同様に120℃の加熱により蒸発し、実施例
1と同様に良質のII−VI族化合物半導体単結晶をII−VI
族化合物半導体多結晶と同時に形成することができた。
また、作製されたII−VI族化合物半導体レーザの特性も
実施例1と同様であった。なお、Se膜6に変えて、1
50℃以下の温度で蒸発する非晶質の膜、例えば、Sと
Seの混晶の膜を用いても同様の効果が得られることは
明らかである。
【0023】<実施例3>実施例1におけるp型Zn0.
9Mg0.1S0.2Se0.8クラッド層9をZnS0.2Se0.
8(正孔濃度=5×1017/cm3、不純物=N、膜厚=
18nm)/MgS0.2Se0.8(正孔濃度=5×1017
/cm3、不純物=N、膜厚=2nm)超格子150周
期から構成した。この際、MBE法で同時形成される多
結晶層10はZn0.9Mg0.1S0.2Se0.8混晶となっ
た。これは多結晶層10の粒径が0.1μm程度と大き
く、短周期の超格子が形成されなかったためである。
9Mg0.1S0.2Se0.8クラッド層9をZnS0.2Se0.
8(正孔濃度=5×1017/cm3、不純物=N、膜厚=
18nm)/MgS0.2Se0.8(正孔濃度=5×1017
/cm3、不純物=N、膜厚=2nm)超格子150周
期から構成した。この際、MBE法で同時形成される多
結晶層10はZn0.9Mg0.1S0.2Se0.8混晶となっ
た。これは多結晶層10の粒径が0.1μm程度と大き
く、短周期の超格子が形成されなかったためである。
【0024】ZnSSe/MgSSe単結晶の超格子層
の屈折率が約3.9であったのに対し、ZnMgSSe
混晶の多結晶層の屈折率は約3.5と小さく、II−VI族
化合物半導体レーザにおける光閉じ込めが有効に行われ
た結果、全面がII−VI族化合物半導体単結晶からなる従
来型II−VI族化合物半導体レーザに比較して横モード制
御に優れ、しかもしきい電流が従来の1/20以下に低
減する効果もあった。なお、本実施例ではクラッド層9
にZnSSe/MgSSe超格子を用いたが、ZnMg
S等他の組合せによる3元混晶超格子や、2元又は4元
混晶からなる超格子を用いてもよいのはもちろんであ
る。
の屈折率が約3.9であったのに対し、ZnMgSSe
混晶の多結晶層の屈折率は約3.5と小さく、II−VI族
化合物半導体レーザにおける光閉じ込めが有効に行われ
た結果、全面がII−VI族化合物半導体単結晶からなる従
来型II−VI族化合物半導体レーザに比較して横モード制
御に優れ、しかもしきい電流が従来の1/20以下に低
減する効果もあった。なお、本実施例ではクラッド層9
にZnSSe/MgSSe超格子を用いたが、ZnMg
S等他の組合せによる3元混晶超格子や、2元又は4元
混晶からなる超格子を用いてもよいのはもちろんであ
る。
【0025】<実施例4>以下、本発明の第4の実施例
を図2から図5を用いて説明する。図2から図5は、II
−VI族化合物半導体ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
の製造工程を示す縦断面構造図である。始めに、n型G
aAs基板1(電子濃度=1×1018/cm3、不純物
=Cl)上に、MBE法によりn型ZnS0.06Se0.94
サブコレクタ層2’(電子濃度=1×1018/cm3、
不純物=Cl、膜厚=0.5μm)を基板温度250℃
にて成長させた。続いて、基板温度を20〜50℃まで
下げ、Se分子線のみを供給することにより表面保護層
としてSe膜6(膜厚=1nm)を形成した(図2)。
を図2から図5を用いて説明する。図2から図5は、II
−VI族化合物半導体ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
の製造工程を示す縦断面構造図である。始めに、n型G
aAs基板1(電子濃度=1×1018/cm3、不純物
=Cl)上に、MBE法によりn型ZnS0.06Se0.94
サブコレクタ層2’(電子濃度=1×1018/cm3、
不純物=Cl、膜厚=0.5μm)を基板温度250℃
にて成長させた。続いて、基板温度を20〜50℃まで
下げ、Se分子線のみを供給することにより表面保護層
としてSe膜6(膜厚=1nm)を形成した(図2)。
【0026】その後、試料をMBE装置から取り出し、
ホトリソグラフィーにより試料の単結晶形成領域のみに
ホトレジスト7(膜厚=1μm)を形成した。そして、
試料を窒素雰囲気にて120℃、10分間加熱すること
により、ホトレジスト7のない多結晶形成領域のSe膜
6を蒸発させた。この際、n型ZnS0.06Se0.94サブ
コレクタ層2’の表面から約10nmは酸化されて酸化
物層8が形成された(図3)。
ホトリソグラフィーにより試料の単結晶形成領域のみに
ホトレジスト7(膜厚=1μm)を形成した。そして、
試料を窒素雰囲気にて120℃、10分間加熱すること
により、ホトレジスト7のない多結晶形成領域のSe膜
6を蒸発させた。この際、n型ZnS0.06Se0.94サブ
コレクタ層2’の表面から約10nmは酸化されて酸化
物層8が形成された(図3)。
【0027】ホトレジトスト7を除去した試料をMBE
装置に再導入し、250℃に加熱して単結晶形成領域の
Se膜6を蒸発させ、同一温度でMBE法により、同時
に、n型ZnS0.06Se0.94コレクタ層21(電子濃度
=5×1016/cm3、不純物=Cl、膜厚=0.6μ
m)とZnS0.06Se0.94多結晶層22(膜厚=0.6
μm)をそれぞれ再成長させて形成した。同様にp型Z
nS0.06Se0.94ベース層23(正孔濃度=1×1018
/cm3、不純物=N、膜厚=0.1μm)とZnS0.
06Se0.94多結晶層24(膜厚=0.1μm)を、n型
Zn0.9Mg0.1S0.2Se0.8エミッタ層25(電子濃度
=5×1017/cm3、不純物=Cl、膜厚=0.15
μm)とZn0.9Mg0.1S0.2Se0.8多結晶層26(膜
厚=0.15μm)を、次にn型ZnS0.06Se0.94コ
ンタクト層27(電子濃度=5×1018/cm3、不純
物=Cl、膜厚=0.2μm)とZnS0.06Se0.94多
結晶層28(膜厚=0.2μm)をそれぞれ再成長させ
て形成した(図4)。この際、II−VI族化合物半導体の
多結晶層22、24、26及び28は、高抵抗であるこ
とが電気抵抗測定の結果から確認された。
装置に再導入し、250℃に加熱して単結晶形成領域の
Se膜6を蒸発させ、同一温度でMBE法により、同時
に、n型ZnS0.06Se0.94コレクタ層21(電子濃度
=5×1016/cm3、不純物=Cl、膜厚=0.6μ
m)とZnS0.06Se0.94多結晶層22(膜厚=0.6
μm)をそれぞれ再成長させて形成した。同様にp型Z
nS0.06Se0.94ベース層23(正孔濃度=1×1018
/cm3、不純物=N、膜厚=0.1μm)とZnS0.
06Se0.94多結晶層24(膜厚=0.1μm)を、n型
Zn0.9Mg0.1S0.2Se0.8エミッタ層25(電子濃度
=5×1017/cm3、不純物=Cl、膜厚=0.15
μm)とZn0.9Mg0.1S0.2Se0.8多結晶層26(膜
厚=0.15μm)を、次にn型ZnS0.06Se0.94コ
ンタクト層27(電子濃度=5×1018/cm3、不純
物=Cl、膜厚=0.2μm)とZnS0.06Se0.94多
結晶層28(膜厚=0.2μm)をそれぞれ再成長させ
て形成した(図4)。この際、II−VI族化合物半導体の
多結晶層22、24、26及び28は、高抵抗であるこ
とが電気抵抗測定の結果から確認された。
【0028】その後、試料をMBE装置から取り出し
て、ホトリソグラフィー及びエッチングにより、ベース
電極形成領域のエミッタ層25、多結晶層26、コンタ
クト層27、多結晶層28を除去し、この領域のベース
層23及び多結晶層24の表面を露出させた。最後に、
p型電極13をベース領域に、n型電極14をエミッタ
及びコレクタ領域に形成し、ZnMgSSe/ZnSS
eヘテロ接合バイポーラトランジスタを作製した(図
5)。なお、多結晶層24が高抵抗であることから、p
型電極13は単結晶のベース層23に幅1μm以上接触
させて形成した。
て、ホトリソグラフィー及びエッチングにより、ベース
電極形成領域のエミッタ層25、多結晶層26、コンタ
クト層27、多結晶層28を除去し、この領域のベース
層23及び多結晶層24の表面を露出させた。最後に、
p型電極13をベース領域に、n型電極14をエミッタ
及びコレクタ領域に形成し、ZnMgSSe/ZnSS
eヘテロ接合バイポーラトランジスタを作製した(図
5)。なお、多結晶層24が高抵抗であることから、p
型電極13は単結晶のベース層23に幅1μm以上接触
させて形成した。
【0029】本実施例によれば、II−VI族化合物半導体
単結晶を、その結晶性を劣化させずに、高抵抗のII−VI
族化合物半導体多結晶と同時に形成できる効果がある。
また、本実施例により作製されたII−VI族化合物半導体
ヘテロ接合バイポーラトランジスタは、高抵抗のII−VI
族化合物半導体多結晶層22が完全に空乏化するため
に、全面がII−VI族化合物半導体単結晶からなる従来型
II−VI族化合物半導体ヘテロ接合バイポーラトランジス
タに比較して、ベース・コレクタ間容量が30%低減す
る効果も見られた。
単結晶を、その結晶性を劣化させずに、高抵抗のII−VI
族化合物半導体多結晶と同時に形成できる効果がある。
また、本実施例により作製されたII−VI族化合物半導体
ヘテロ接合バイポーラトランジスタは、高抵抗のII−VI
族化合物半導体多結晶層22が完全に空乏化するため
に、全面がII−VI族化合物半導体単結晶からなる従来型
II−VI族化合物半導体ヘテロ接合バイポーラトランジス
タに比較して、ベース・コレクタ間容量が30%低減す
る効果も見られた。
【0030】なお、II−VI族化合物半導体混晶の組成
は、本実施例の通りでなくてもよいのはもちろんであ
る。また、基板にはn型GaAsを用いたが、p型Ga
As基板や、InP、GaP、Si、ZnSe等他の半
導体基板を用いても同様に実施できる。
は、本実施例の通りでなくてもよいのはもちろんであ
る。また、基板にはn型GaAsを用いたが、p型Ga
As基板や、InP、GaP、Si、ZnSe等他の半
導体基板を用いても同様に実施できる。
【0031】<実施例5>実施例4におけるSe膜6の
代わりにS膜(膜厚2nm)を表面保護膜として用い
た。S膜もSe膜と同様に120℃以上の加熱により蒸
発し、実施例4と同様に良質のII−VI族化合物半導体単
結晶をII−VI族化合物半導体多結晶と同時に形成するこ
とができた。また、作製されたII−VI族化合物半導体ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタの特性も実施例4と同
様であった。
代わりにS膜(膜厚2nm)を表面保護膜として用い
た。S膜もSe膜と同様に120℃以上の加熱により蒸
発し、実施例4と同様に良質のII−VI族化合物半導体単
結晶をII−VI族化合物半導体多結晶と同時に形成するこ
とができた。また、作製されたII−VI族化合物半導体ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタの特性も実施例4と同
様であった。
【0032】
【発明の効果】本発明の化合物半導体の形成方法によれ
ば、II−VI族化合物半導体酸化物層を用いるため、II−
VI族化合物半導体の加熱や絶縁膜との熱膨張係数差に起
因した点欠陥や線欠陥の発生が極めて少なく、良質のII
−VI族化合物半導体単結晶をII−VI族化合物半導体多結
晶と同時に形成できる。また、本発明の化合物半導体装
置によれば、使用中の転位の発生が極めて少なく、その
特性を長期間維持できる。
ば、II−VI族化合物半導体酸化物層を用いるため、II−
VI族化合物半導体の加熱や絶縁膜との熱膨張係数差に起
因した点欠陥や線欠陥の発生が極めて少なく、良質のII
−VI族化合物半導体単結晶をII−VI族化合物半導体多結
晶と同時に形成できる。また、本発明の化合物半導体装
置によれば、使用中の転位の発生が極めて少なく、その
特性を長期間維持できる。
【図1】本発明の実施例1のII−VI族化合物半導体レー
ザの製造工程を示す縦断面構造図である。
ザの製造工程を示す縦断面構造図である。
【図2】本発明の実施例2のII−VI族化合物半導体ヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタの製造工程を示す縦断面
構造図である。
ロ接合バイポーラトランジスタの製造工程を示す縦断面
構造図である。
【図3】本発明の実施例2のII−VI族化合物半導体ヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタの製造工程を示す縦断面
構造図である。
ロ接合バイポーラトランジスタの製造工程を示す縦断面
構造図である。
【図4】本発明の実施例2のII−VI族化合物半導体ヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタの製造工程を示す縦断面
構造図である。
ロ接合バイポーラトランジスタの製造工程を示す縦断面
構造図である。
【図5】本発明の実施例2のII−VI族化合物半導体ヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタの製造工程を示す縦断面
構造図である。
ロ接合バイポーラトランジスタの製造工程を示す縦断面
構造図である。
【図6】従来技術によるIII−V族化合物半導体レーザ
の製造工程を示す縦断面構造図である。
の製造工程を示す縦断面構造図である。
1…n型GaAs基板 2…バッファ層 2’…サブコレクタ層 3、5、9…クラッド層 4…活性層 6…Se層 7…ホトレジスト 8…酸化物層 10、12、22、24、26、28…多結晶層 11、27…コンタクト層 13…p型電極 14…n型電極 21…コレクタ層 23…ベース層 25…エミッタ層 31…n型AlGaAs層 32…n型GaAs層 33…p型AlGaAs層 34…SiO2パタン 35…p型単結晶AlGaAs層 36…AlGaAs多結晶層 37…p型単結晶GaAs層 38…GaAs多結晶層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河田 雅彦 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 大家 彰 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (11)
- 【請求項1】基板上に、化合物半導体単結晶層を形成す
る第1の工程、該化合物半導体単結晶層の所望の部分
に、II−VI族化合物半導体の酸化物からなるマスクを形
成する第2の工程、上記マスクの開口部の上記化合物半
導体単結晶層上に、II−VI族化合物半導体単結晶を、上
記マスク上に、II−VI族化合物半導体多結晶を同時に形
成する第3の工程を有することを特徴とする化合物半導
体の形成方法。 - 【請求項2】請求項1記載の化合物半導体の形成方法に
おいて、上記化合物半導体単結晶層は、II−VI族化合物
半導体単結晶層であることを特徴とする化合物半導体の
形成方法。 - 【請求項3】請求項2記載の化合物半導体の形成方法に
おいて、上記酸化物からなるマスクの形成は、上記II−
VI族化合物半導体単結晶層の所望の部分の表面部分を酸
化して行われることを特徴とする化合物半導体の形成方
法。 - 【請求項4】請求項2記載の化合物半導体の形成方法に
おいて、上記第1の工程の後に、上記II−VI族化合物半
導体単結晶層上に表面保護膜を形成する工程を有し、上
記第2の工程は、所望の部分の該表面保護膜を除去し、
該所望の部分の上記II−VI族化合物半導体単結晶層の表
面部分を酸化して、上記酸化物からなるマスクの形成を
行うことを特徴とする化合物半導体の形成方法。 - 【請求項5】請求項4記載の化合物半導体の形成方法に
おいて、上記表面保護膜は、150℃以下の温度で蒸発
する非晶質体からなることを特徴とする化合物半導体の
形成方法。 - 【請求項6】請求項5記載の化合物半導体の形成方法に
おいて、上記150℃以下の温度で蒸発する非晶質体
は、S及びSeからなる群から選ばれた少なくとも一種
の物質であることを特徴とする化合物半導体の形成方
法。 - 【請求項7】請求項4から6のいずれか一に記載の化合
物半導体の形成方法において、上記表面保護膜の厚さ
は、1nmから10nmの範囲であることを特徴とする
化合物半導体の形成方法。 - 【請求項8】請求項4から7のいずれか一に記載の化合
物半導体の形成方法において、上記表面保護膜の除去
は、150℃以下の加熱により行うことを特徴とする化
合物半導体の形成方法。 - 【請求項9】請求項1から8のいずれか一に記載の化合
物半導体の形成方法において、上記II−VI族化合物半導
体単結晶と上記II−VI族化合物半導体多結晶の形成は、
分子線エピタキシー法により行うことを特徴とする化合
物半導体の形成方法。 - 【請求項10】請求項1から9のいずれか一に記載の化
合物半導体の形成方法より製造されたII−VI族化合物半
導体と、上記II−VI族化合物半導体単結晶の少なくとも
1部に設けられた化合物半導体素子とからなることを特
徴とする化合物半導体装置。 - 【請求項11】基板上に設けられた、II−VI族化合物半
導体単結晶層と、該II−VI族化合物半導体単結晶層の所
望の領域の上に設けられたII−VI族化合物半導体の酸化
物からなるマスクと、該マスク上に設けられたII−VI族
化合物半導体多結晶と、上記マスクの開口部の上記II−
VI族化合物半導体単結晶層上に設けられたII−VI族化合
物半導体のエピタキシャル層と、該エピタキシャル層の
少なくとも1部に設けられた化合物半導体素子とからな
ることを特徴とする化合物半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19540294A JPH0864536A (ja) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | 化合物半導体の形成方法及び化合物半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19540294A JPH0864536A (ja) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | 化合物半導体の形成方法及び化合物半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0864536A true JPH0864536A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16340527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19540294A Pending JPH0864536A (ja) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | 化合物半導体の形成方法及び化合物半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0864536A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019527917A (ja) * | 2017-02-07 | 2019-10-03 | エルジー・ケム・リミテッド | 長寿命に適合した二次電池用電極の製造方法 |
-
1994
- 1994-08-19 JP JP19540294A patent/JPH0864536A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019527917A (ja) * | 2017-02-07 | 2019-10-03 | エルジー・ケム・リミテッド | 長寿命に適合した二次電池用電極の製造方法 |
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