JP3529488B2 - Compound semiconductor crystal growth method - Google Patents
Compound semiconductor crystal growth methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は化合物半導体結晶成長
方法に関し、特に化合物半導体結晶成長におけるドライ
エッチングプロセスにて形成されたメサ構造への埋込成
長に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a compound semiconductor crystal growth <br/> how relates buried growth into the mesa structure formed by dry etching process particularly in compound semiconductor crystal growth.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光通信システムの普及により、大
容量の高速伝送が行われている。今後さらに大容量の光
伝送が要求されると、これまでのような光から電気へ,
電気から光へ,といった信号変換を行っていると、伝送
容量が大幅に制限されてしまうこととなる。この問題を
解決するためには、光を直接変調する必要がある。すな
わち、光デバイスチップを装着したボード間、あるいは
ボード内を電気配線するのではなく、光ファイバや光導
波路にて接続することにより、モジュールサイズの縮小
を実現するとともに、大容量高速伝送を行うことが可能
になる。2. Description of the Related Art In recent years, large-capacity high-speed transmission has been performed due to the spread of optical communication systems. When optical transmission of even larger capacity is required in the future, from light to electricity as before,
If signal conversion such as electricity to light is performed, the transmission capacity will be significantly limited. To solve this problem, it is necessary to directly modulate the light. In other words, the module size can be reduced and high-capacity high-speed transmission can be achieved by connecting optical boards or optical waveguides instead of electrically connecting the boards with or without the optical device chips. Will be possible.
【0003】このような光導波路を作製する手段とし
て、半導体ウエハ上に形成されたマスクを利用してエッ
チングプロセスにてメサストライプ構造を形成し、それ
を別の半導体層で埋め込む手法が用いられる。この半導
体層で埋め込む手法として、MOCVD(Metalorganic
Chemical Vapor Deposition)法がある。この手法は、
例えばInGaAsP系材料では、III 族元素であるI
nとGaの原料としてそれぞれTMI(Trimethylindiu
m )、TEG(Triethylgallium )を用い、V族元素で
あるAsとPの原料としてそれぞれAsH3 、PH3 を
用い、これらを熱分解させて基板上に結晶を成長させる
手法である。InGaAsP系材料では、光が伝搬する
能動層であるInGaAsP層を含むメサ構造を、該能
動層よりもエネルギー禁制帯幅(バンドギャップ)の広
いInP層を用いて埋め込む。この場合、メサ構造の違
い,あるいはメサ構造の形成方法の違いにより良好に埋
め込みが行われる場合と、そうでない場合とがある。As a means for producing such an optical waveguide, there is used a method of forming a mesa stripe structure by an etching process using a mask formed on a semiconductor wafer and embedding it in another semiconductor layer. As a method of embedding this semiconductor layer, MOCVD (Metalorganic
Chemical Vapor Deposition) method. This technique
For example, in InGaAsP-based materials, the group III element I
n and Ga as raw materials of TMI (Trimethylindiu
m) and TEG (Triethylgallium), AsH3 and PH3 are used as the raw materials of As and P, which are group V elements, respectively, and these are thermally decomposed to grow crystals on the substrate. In the InGaAsP-based material, a mesa structure including an InGaAsP layer which is an active layer for propagating light is embedded by using an InP layer having a wider energy band gap (bandgap) than the active layer. In this case, there are cases where the burying is performed well depending on the difference in the mesa structure or the method for forming the mesa structure, and cases where it is not.
【0004】例えば、エッチングプロセスには、リキッ
ドタイプのエッチャントを用いたウェットプロセスと、
ガスを用いたドライプロセスとがあるが、ウェットプロ
セスを用いた場合には、メサ側面のサイドエッチのため
にマスクひさしが形成され、このマスクを利用してうま
くメサを埋め込むことができる(参考文献:例えば、El
ectronics Letters,28(1992)1844-1845 )。ところが、
ドライプロセスにて形成したメサ構造の場合には、マス
クひさしが形成されず、このため結晶成長を行うと、図
4に示すように、メサ構造6a上に形成されたマスク1
0の上に、半導体層12がその両側方から覆い被さるよ
うな形状となる,即ちマスク上へのオーバーグロウスと
なる,ことが知られている(参考文献:例えば、Journa
l of Crystal Growth,130(1993)287-294)。しかしなが
ら、ウェットプロセスは制御性が悪く、サイドエッチが
存在するため、細いメサ構造を形成することは困難であ
り、またエッチング形状が結晶の面方位に大きく依存す
るため、ウエハ上へ任意の方向に光導波路を形成するこ
とは非常に困難である。一方、ドライプロセスの場合に
は、結晶の面方位には無関係に任意の方向へメサを形成
することができるため、このドライプロセスは光導波路
の形成には有利である。つまり、今後、光集積デバイス
の実現のためには、ドライプロセスにて形成したメサ構
造を良好に埋め込む結晶成長技術を有することが欠かせ
ないこととなる。For example, for the etching process, a wet process using a liquid type etchant,
Although there is a dry process using gas, when a wet process is used, a mask canopy is formed due to side etching on the side surface of the mesa, and this mask can be used to successfully embed the mesa (references). : For example, El
ectronics Letters, 28 (1992) 1844-1845). However,
In the case of the mesa structure formed by the dry process, the mask eaves are not formed. Therefore, when crystal growth is performed, the mask 1 formed on the mesa structure 6a is formed as shown in FIG.
It is known that the semiconductor layer 12 has a shape overlying both sides of the mask 0, that is, an overgrowth on the mask (reference document: For example, Journal
l of Crystal Growth, 130 (1993) 287-294). However, the wet process has poor controllability, and it is difficult to form a thin mesa structure due to the presence of side etching. Also, since the etching shape largely depends on the crystal plane orientation, it is possible to move it in any direction onto the wafer. It is very difficult to form an optical waveguide. On the other hand, in the case of the dry process, the mesa can be formed in any direction regardless of the crystal plane orientation, and thus the dry process is advantageous for forming the optical waveguide. That is, in the future, in order to realize an optical integrated device, it will be essential to have a crystal growth technique in which the mesa structure formed by the dry process is well embedded.
【0005】最近、このドライプロセスにて形成された
メサ構造を、MOCVD成長技術を用いて良好に埋め込
む手法が発表されている(参考文献:例えば、Journal
of Crystal Growth,131(1993)204-208)。この方法は、
成長中に塩素を含むエッチングガスを導入することによ
り行われる。すなわち、この方法は、結晶成長中に塩素
ガスを混入させることにより結晶の成長方向を制御し
て、図4に示したようなオーバグロウス形状12が生じ
にくくなるようにする方法であるが、この場合、デバイ
ス中への塩素の混入など、装置特性への悪影響が生ずる
ことが懸念される。また、埋め込み成長時の成長温度
を、通常の成長温度(600〜650°C)よりも高く
(675°C)することにより、成長面での原子のマイ
グレーションを増大させて(111)B面への成長を抑
制することによりメサ構造を良好に埋め込むことができ
る(参考文献 例えば、Journal of Crystal Growth,11
4(1991)92-98)が、この場合には、不純物の拡散によっ
てデバイス特性への悪影響が生ずることが懸念されると
いう不具合が生じる。Recently, a method for satisfactorily embedding the mesa structure formed by this dry process by using the MOCVD growth technique has been announced (reference document: Journal, for example).
of Crystal Growth, 131 (1993) 204-208). This method
This is done by introducing an etching gas containing chlorine during the growth. That is, this method is a method in which chlorine gas is mixed during crystal growth to control the crystal growth direction so that the overgrowth shape 12 shown in FIG. 4 is less likely to occur. In this case, it is feared that the device characteristics may be adversely affected, such as chlorine being mixed into the device. Further, by making the growth temperature at the time of embedded growth higher than the normal growth temperature (600 to 650 ° C.) (675 ° C.), the migration of atoms on the growth surface is increased to the (111) B plane. The mesa structure can be satisfactorily embedded by suppressing the growth of the (see References, for example, Journal of Crystal Growth, 11
4 (1991) 92-98), however, in this case, there is a problem that diffusion of impurities may adversely affect device characteristics.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の化合物半導体結
晶成長方法は以上のように構成されており、ドライプロ
セスにて形成された半導体メサ構造に対して、MOCV
D成長技術を用いて塩素ガスを導入しつつ埋め込み結晶
成長を行うようにすると、マスク上へのオーバーグロウ
ス等の問題を招くことなく、良好にメサ構造を埋め込む
ことが可能である。しかるに、かかる方法では、エッチ
ングガス中に含まれる塩素が結晶中に取り込まれること
による,デバイス特性への悪影響が懸念されるという問
題や、埋め込み成長時の成長温度を通常の成長温度より
も高くすることによりメサ構造を埋め込む方法では、不
純物の拡散によってデバイス特性への悪影響が懸念され
るという問題点があった。The conventional compound semiconductor crystal growth method is configured as described above, and MOCV is applied to the semiconductor mesa structure formed by the dry process.
When the embedded crystal growth is performed while introducing the chlorine gas by using the D growth technique, it is possible to satisfactorily embed the mesa structure without causing problems such as overgrowth on the mask. However, in this method, chlorine contained in the etching gas is taken into the crystal, which may adversely affect the device characteristics, and the growth temperature at the time of embedded growth is made higher than the normal growth temperature. Therefore, the method of embedding the mesa structure has a problem that the diffusion of impurities may adversely affect the device characteristics.
【0007】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたものであり、半導体メサ構造に対して良
好な結晶埋め込み成長を行うことができ、かつデバイス
の特性への悪影響を排除することのできる,化合物半導
体結晶成長方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is possible to perform good crystal burying growth on a semiconductor mesa structure, and eliminate adverse effects on device characteristics. It is an object of the present invention to provide a compound semiconductor crystal growth method capable of performing the above.
【0008】[0008]
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明に係る化合物半
導体結晶成長方法は、活性層となる半導体積層構造を有
するウエハを、所定形状にパターニングされたマスクを
用いてドライエッチングして、上記マスクによるマスク
ひさしを生じさせることなく半導体メサストライプを形
成する工程と、上記ウエハを載置したサセプタを所定回
転数以上の高速で回転させながら該サセプタ上に各原料
ガスを供給して、上記ウエハ上に薄い停滞層を形成する
とにより、上記マスクにおける上記ウエハの(111)
B面への結晶成長を選択的に抑制しつつ、上記半導体メ
サ構造の両側に埋込成長層を形成する工程とを備えたも
のである。Means for Solving the Problems] compound semiconductor crystal growth method according to the present invention, a wafer having a semiconductor multilayer structure serving as an active layer, by dry etching using a mask patterned into a predetermined shape, according to the mask mask
Forming a semiconductor mesa stripe without causing eaves, by supplying the raw material gas on the susceptor while rotating the susceptor was placed on the wafer at a high speed higher than a predetermined rotational speed, thin on the wafer By forming a stagnant layer, (111) of the wafer in the mask is formed.
And a step of forming buried growth layers on both sides of the semiconductor mesa structure while selectively suppressing crystal growth on the B surface.
【0010】[0010]
【0011】[0011]
【作用】この発明においては、ウエハを高速回転しなが
らエピタキシャル結晶成長が行われるために、ウエハ表
面での材料ガスの停滞層の厚みが薄くなり、原料種が未
分解のまま基板に到達するようになり、その結果、ウエ
ハの(111)B面への結晶成長が選択的に抑制される
ようになる。In the present invention, since the epitaxial crystal growth is performed while the wafer is rotated at a high speed, the thickness of the stagnant layer of the material gas on the surface of the wafer becomes thin so that the raw material species reach the substrate without being decomposed. As a result, crystal growth on the (111) B plane of the wafer is selectively suppressed.
【0012】また、活性層となる半導体積層構造を備え
たウエハを所定形状にパターニングされたマスクを用い
てドライエッチングすることによりマスクひさしを生じ
させることなく半導体メサストライプ構造を形成し、マ
スクにおける上記ウエハの(111)B面への結晶成長
を選択的に抑制しつつ、該半導体メサストライプ構造の
両側に、埋込成長層を形成してなる光導波路は、デバイ
スへ悪影響をおよぼす塩素等の物質を含有することな
く、かつ結晶の面方位に制限されることなく、任意の方
向に形成されることとなる。Further, a wafer having a semiconductor laminated structure to be an active layer is used with a mask patterned into a predetermined shape.
By dry etching to create a mask eaves
A semiconductor mesa stripe structure is formed without, Ma
The optical waveguide formed by forming the buried growth layers on both sides of the semiconductor mesa stripe structure while selectively suppressing the crystal growth on the (111) B plane of the wafer in the mask has a negative influence on the device. And the like, and is not limited to the crystal plane orientation, and can be formed in any direction.
【0013】[0013]
実施例1.以下、本発明の第1の実施例による化合物半
導体結晶成長方法である,サセプタ高速回転型のMOC
VD成長装置を用いたドライエッチメサ埋め込み方法に
ついて説明する。Example 1. Hereinafter, a susceptor high-speed rotation type MOC, which is a compound semiconductor crystal growth method according to a first embodiment of the present invention, will be described.
A dry etch mesa embedding method using a VD growth apparatus will be described.
【0014】図1は本実施例1によるサセプタ高速回転
型MOCVD成長装置の外観構造図を示す。図におい
て、1はその内部に、高速回転可能なサセプタ2を収納
する反応炉であり、その上部に接続されたノズル3,4
よりそれぞれ材料ガスであるIII 族原料ガス,V族原料
ガスが導入されるようになっている。5は分岐されたノ
ズル3,4に配置された流量調整バルブである。上記サ
セプタ2の上面にはウエハ6が複数枚配置されている。
このような装置を用いて、高速で回転するサセプタ2上
にセットされて成長温度にまで加熱されたウエハ6上
に、III 族,V族原料ガスが導入され、かつ該導入され
たIII 族,V族原料ガスが熱分解されて該ウエハ6上に
結晶成長が行われるようになっている。FIG. 1 is an external structural view of the susceptor high speed rotary MOCVD growth apparatus according to the first embodiment. In the figure, reference numeral 1 is a reactor in which a susceptor 2 capable of high-speed rotation is housed, and nozzles 3 and 4 connected to the upper part thereof.
As a result, a group III source gas and a group V source gas, which are source gases, are introduced. Reference numeral 5 is a flow rate adjusting valve arranged in the branched nozzles 3 and 4. A plurality of wafers 6 are arranged on the upper surface of the susceptor 2.
Using such a device, the group III and V source gas is introduced onto the wafer 6 set on the susceptor 2 rotating at high speed and heated to the growth temperature, and the introduced group III, The group V source gas is pyrolyzed to cause crystal growth on the wafer 6.
【0015】以下、上記サセプタ高速回転型MOCVD
成長装置を用いた結晶成長方法の原理について詳述す
る。セットされるInPウエハは、その面方位として、
(001)面を有するものであり、メサ構造(図2の6
a)は、例えばC2 H6 /H2系などのガスを用いたR
IE(Reactive Ion Etching)によるドライプロセスに
て〔110〕方向に形成され、メサ幅は、例えば1.5
μm,メサ高さは、例えば2.5μmに設定されている
ため、ウエハ上での停滞層7の厚さは、通常の横型MO
CVD成長装置の停滞層8の場合(図5(b) )と比較し
て非常に薄いものとなり(図5(a) )、通常は、停滞層
8中で拡散状態となって加熱分解される原料種が、未分
解のまま基板に到達することになる。このため、PH3
の分解効率が低下し、実質的なV/III (〔PH3 〕/
〔TMI〕)比が減少する。V/III 比が減少すると、
V族安定化面である(111)B面上では、III 族原料
種の表面マイグレーション長が長くなり、(111)B
面上への成長が抑制されることになる。このため、図2
に示すように、埋込成長層11には、マスク10端から
延びた(111)B面9aが形成される。一旦、(11
1)B面9aが形成されると、同様の効果により(11
1)B面への成長が抑制されたまま、上方へ(111)
B面が延びていくことになる。よって、マスク10上へ
覆い被さるような成長が抑制されて、良好な選択埋込成
長を行うことがてきることとなる。Hereinafter, the susceptor high speed rotary MOCVD will be described.
The principle of the crystal growth method using the growth apparatus will be described in detail. The InP wafer to be set has the following plane orientation:
It has a (001) plane and has a mesa structure (6 in FIG. 2).
a) is R using a gas such as C2 H6 / H2 system.
It is formed in the [110] direction by a dry process by IE (Reactive Ion Etching) and has a mesa width of, for example, 1.5.
Since the μm and the mesa height are set to 2.5 μm, for example, the thickness of the stagnant layer 7 on the wafer is equal to that of a normal lateral MO.
The stagnation layer 8 of the CVD growth apparatus is much thinner than that in the stagnation layer 8 (Fig. 5 (b)) (Fig. 5 (a)), and usually becomes a diffusion state in the stagnation layer 8 and is thermally decomposed. The raw material species will reach the substrate without being decomposed. Therefore, PH3
The decomposition efficiency of V decreases to V / III ([PH3] /
[TMI]) ratio decreases. When the V / III ratio decreases,
On the (111) B plane, which is the group V stabilization plane, the surface migration length of the group III raw material species becomes long, and (111) B
Growth on the surface will be suppressed. For this reason,
As shown in FIG. 5, the (111) B surface 9a extending from the end of the mask 10 is formed in the buried growth layer 11. Once, (11
1) When the B surface 9a is formed, the same effect (11
1) Upward growth (111) with growth on the B side suppressed
The B side will be extended. Therefore, the growth that covers the mask 10 is suppressed, and good selective embedded growth can be performed.
【0016】以下、サセプタの回転数と成長温度に対す
る埋込形状の良否関係を図3を参照しつつ詳述する。サ
セプタ高速回転型MOCVD成長装置を用いても、サセ
プタ回転数が200rpm(回転/秒)未満になると、
サセプタ高速回転の特徴である停滞層厚が十分に薄くは
ならず、通常の横型MOCVD成長装置などと同等にな
ってしまい、実質的なV/III 比が減少せず、(11
1)B面上でのIII 族原料種の表面マイグレーション長
が延びずに、図4に示すように、(111)B面上での
成長12が生じることになる。そのため、マスク10上
へのオーバーグロウスが起こり、良好な選択埋込成長を
実現できないこととなる。図4中の9bは、良好な埋込
成長時に形成される(111)B面の仮想線を示す。ま
た、成長温度が高い場合でも、回転数が低いと反応炉1
中のガスの流れを層流に保つことができず、材料ガスが
対流を起こし、気相中での材料ガスの反応が生じるた
め、ウエハ面内での膜厚分布が大きくなったり、表面荒
れを起こしたりすることとなる。よって、ドライエッチ
メサ6aを良好に埋め込むためには、サセプタ高速回転
型MOCVD成長装置を用いて、かつ、サセプタ回転数
を200rpm以上にする必要があることが分かる。The quality relationship of the embedding shape with respect to the rotation speed of the susceptor and the growth temperature will be described in detail below with reference to FIG. Even if the susceptor high speed rotation type MOCVD growth apparatus is used, if the susceptor rotation speed is less than 200 rpm (revolutions / second),
The stagnant layer, which is a characteristic of high-speed rotation of the susceptor, is not thin enough and becomes equivalent to a normal lateral MOCVD growth device, and the V / III ratio does not decrease substantially.
1) The surface migration length of the group III source species on the B-plane does not extend, and as shown in FIG. 4, growth 12 occurs on the (111) B-plane. Therefore, overgrowth on the mask 10 occurs, and good selective embedded growth cannot be realized. Reference numeral 9b in FIG. 4 indicates an imaginary line of the (111) B plane formed during favorable burying growth. Even if the growth temperature is high, if the rotation speed is low, the reactor 1
It is not possible to maintain the laminar flow of the internal gas, and the material gas causes convection and the reaction of the material gas in the vapor phase occurs, resulting in a large film thickness distribution within the wafer surface and surface roughness. Will be caused. Therefore, in order to satisfactorily embed the dry etch mesa 6a, it is necessary to use the susceptor high-speed rotary MOCVD growth apparatus and set the susceptor rotation speed to 200 rpm or more.
【0017】また、従来の技術の欄でも既に説明したよ
うに、一般的に成長温度が高い場合には、マスク10上
へのオーバーグロウスなしにドライエッチメサ6aを結
晶成長層により埋め込むことができるが、成長温度を下
げた場合には、該成長層はマスク10上へ覆い被さって
しまう。ところが、成長温度が高いと不純物の拡散を生
じてしまうため、できるだけ低温での埋め込み成長を行
うことが望まれる。図3の実験データに示されるよう
に、サセプタ高速回転型MOCVD成長装置を用いた場
合には、580°Cという低温まで良好な選択埋め込み
成長を行うことが可能である。As already described in the section of the prior art, when the growth temperature is generally high, the dry etch mesa 6a can be filled with the crystal growth layer without overgrowing on the mask 10. However, when the growth temperature is lowered, the growth layer covers the mask 10. However, if the growth temperature is high, diffusion of impurities will occur, so it is desirable to carry out buried growth at a temperature as low as possible. As shown in the experimental data of FIG. 3, when the susceptor high-speed rotation MOCVD growth apparatus is used, it is possible to perform favorable selective embedded growth up to a low temperature of 580 ° C.
【0018】以下、上述した製造方法にて埋め込み成長
されたウエハを用いて作製される半導体レーザについ
て、図6を用いて説明する。まず、p型InP(00
1)基板20上に、順次、p−InPクラッド層21
(厚さ2μm、キャリア濃度p=1×1018cm-3)、
1.3μm組成のアンドープInGaAsP活性層22
(厚さ0.1μm)、n−InPクラッド層23(厚さ
0.7μm、キャリア濃度n=1×1018cm-3)を、M
OCVD法を用いて積層する(図6(a) )。A semiconductor laser manufactured by using the wafer grown by the above-mentioned manufacturing method will be described below with reference to FIG. First, p-type InP (00
1) A p-InP clad layer 21 is sequentially formed on the substrate 20.
(Thickness 2 μm, carrier concentration p = 1 × 10 18 cm −3 ),
Undoped InGaAsP active layer 22 having 1.3 μm composition
(Thickness 0.1 μm), n-InP clad layer 23 (thickness 0.7 μm, carrier concentration n = 1 × 10 18 cm −3 )
The layers are laminated using the OCVD method (FIG. 6 (a)).
【0019】次に、〔110〕方向にSiO2 にて後工
程でマスクとなるストライプ24(厚さ0.2μm、幅
1.5μm)を形成する(図6(b) )。Next, in the [110] direction, stripes 24 (thickness 0.2 μm, width 1.5 μm) which will serve as a mask in a later step are formed of SiO 2 (FIG. 6 (b)).
【0020】このSiO2 ストライプ24を選択マスク
として、C2 H6 /H2 系ガスを用いたRIEにより、
高さ1.5μmのメサ構造を形成する(図6(c) )。By using this SiO2 stripe 24 as a selective mask, RIE using a C2 H6 / H2 system gas was performed.
A mesa structure having a height of 1.5 μm is formed (FIG. 6 (c)).
【0021】この後、上述したサセプタ高速回転型のM
OCVD成長装置を用いて、p−InP電流ブロック層
25(p=8×1017cm-3)を0.2μm、n−InP
電流ブロック層26(n=7×1018cm-3)を0.5μ
m、p−InP電流ブロック層27(p=8×1017cm
-3)を0.8μm、順次成長する(図6(d) )。After that, the above-described susceptor high-speed rotation type M
The p-InP current blocking layer 25 (p = 8 × 10 17 cm −3 ) was formed to 0.2 μm and n-InP was formed using an OCVD growth apparatus.
0.5 μ of the current blocking layer 26 (n = 7 × 10 18 cm −3 ).
m, p-InP current blocking layer 27 (p = 8 × 10 17 cm
-3 ) is successively grown to 0.8 μm (FIG. 6 (d)).
【0022】さらに、バッファード弗酸により上記マス
クとして形成したSiO2 膜23を選択的に除去し、そ
の上にn−InPコンタクト層28(n=7×1018cm
-3)を2μm成長する(図6(e) )。その後、図示しな
い工程において、分離溝を形成し、上,下の電極を形成
することにより、波長1.3μmで発振する半導体レー
ザを作製することができる。Further, the SiO2 film 23 formed as the mask is selectively removed by buffered hydrofluoric acid, and an n-InP contact layer 28 (n = 7 × 10 18 cm 2) is formed thereon.
-3 ) is grown by 2 μm (FIG. 6 (e)). Then, in a step not shown, a separation groove is formed and upper and lower electrodes are formed, whereby a semiconductor laser oscillating at a wavelength of 1.3 μm can be manufactured.
【0023】このように作製された半導体レーザや光導
波路集積デバイスは、塩素系ガスの導入や,成長温度の
高温化がないため、デバイス特性に悪影響を及ぼすこと
なく、良好な特性を示すこととなる。Since the semiconductor laser and the optical waveguide integrated device manufactured in this manner do not introduce a chlorine-based gas or raise the growth temperature, they exhibit good characteristics without adversely affecting the device characteristics. Become.
【0024】このように本実施例1によれば、その面方
位が(001)のInPウエハ6に対して、ドライプロ
セスにて〔110〕方向にメサ構造6aを形成し、該ウ
エハ6を高速回転可能なサセプタ6上に載置して埋込成
長を行い、ウエハ6上で非常に薄い停滞層7が形成され
るようにしたので、原料種が未分解のままウエハ6に到
達するようになり、このためPH3 の分解効率が低下
し、実質的なV/III (〔PH3 〕/〔TMI〕)比が
減少し、V族安定化面である(111)B面上ではIII
族原料種の表面マイグレーション長が長くなり、(11
1)B面上への成長が抑制される結果、埋込成長層11
はマスク10端から延びた(111)B面9aが形成さ
れ、(111)B面への成長が抑制されたまま上方へ
(111)B面が延びていくようになり、マスク10上
へ覆い被さるような成長が抑制されて、良好な選択埋込
成長を行えることとなる。As described above, according to the first embodiment, the mesa structure 6a is formed in the [110] direction by the dry process on the InP wafer 6 having the plane orientation (001), and the wafer 6 is moved at high speed. Since the very thin stagnant layer 7 was formed on the wafer 6 by placing it on the rotatable susceptor 6 and performing the buried growth, the raw material species should reach the wafer 6 without being decomposed. As a result, the decomposition efficiency of PH3 is lowered, the substantial V / III ([PH3] / [TMI]) ratio is reduced, and the III group is stabilized on the (111) B plane, which is the group V stabilization plane.
The surface migration length of the group raw material species becomes long, and (11
1) As a result of suppressing the growth on the B surface, the buried growth layer 11
Forms a (111) B surface 9a extending from the end of the mask 10, and the (111) B surface extends upward while the growth to the (111) B surface is suppressed, and covers the mask 10. The overgrown growth is suppressed, and good selective buried growth can be performed.
【0025】このようにして形成された光導波路は、塩
素系ガスの導入や成長温度の高温化がないため、デバイ
ス特性に悪影響を及ぼさずに、良好な特性を示す半導体
レーザや,光導波路集積デバイスを提供することができ
ることとなる。The optical waveguide thus formed has neither a chlorine-based gas introduced nor a growth temperature raised, so that it does not adversely affect the device characteristics and a semiconductor laser and an optical waveguide integrated circuit exhibiting excellent characteristics. The device can be provided.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上のように、この発明にかかる化合物
半導体結晶成長方法によれば、半導体積層構造をドライ
エッチングすることにより、マスクによるマスクひさし
を生じることなく半導体メサストライプ構造を形成し、
該半導体メサストライプ構造を有するウエハを高速回転
させながら気相結晶成長を行って、上記半導体メサ構造
の両側に埋込成長層の形成を行うようにしたので、ウエ
ハ表面での材料ガスの停滞層の厚みが薄くなり、原料種
が未分解のままウエハに到達して、マスク上におけるウ
エハの(111)B面への成長が選択的に抑制され、そ
の結果、マスクの上面方向への結晶成長が選択的に抑制
されるようになり、これにより、デバイス特性への悪影
響のない光導波路集積デバイスを実現できるという効果
がある。As is evident from the foregoing description, according to the compound semiconductor crystal growth how according to the present invention, by dry-etching the semiconductor laminated structure, the mask eaves by the mask
Forming a semiconductor mesa stripe structure without causing
High-speed rotation of a wafer having the semiconductor mesa stripe structure
By performing vapor phase crystal growth while forming the buried growth layers on both sides of the semiconductor mesa structure, the thickness of the stagnant layer of the material gas on the wafer surface becomes thin, and the raw material species are not decomposed. As it reaches the wafer, the wafer on the mask
The growth of the effluent on the (111) B plane is selectively suppressed, and as a result, the crystal growth in the direction of the upper surface of the mask is selectively suppressed, whereby the optical characteristics without adversely affecting the device characteristics. There is an effect that a waveguide integrated device can be realized.
【図1】 本発明の第1の実施例による化合物半導体結
晶成長方法による半導体装置の製造方法において使用さ
れるサセプタ高速回転型MOCVD成長装置の外観図。FIG. 1 is an external view of a susceptor high-speed rotary MOCVD growth apparatus used in a method for manufacturing a semiconductor device by a compound semiconductor crystal growth method according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 上記実施例1における,サセプタ高速回転型
MOCVD成長装置を用いてドライエッチメサを埋め込
んだ場合の埋め込み形状の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of an embedded shape when a dry etch mesa is embedded by using the susceptor high-speed rotation type MOCVD growth device in the above-mentioned Example 1.
【図3】 上記実施例1における,ドライエッチメサを
埋め込む際のサセプタの回転数と成長温度に対する埋込
形状の良否関係を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the quality of the embedding shape with respect to the rotation speed of the susceptor and the growth temperature when embedding the dry etch mesa in the first embodiment.
【図4】 上記実施例1における,横型MOCVD成長
装置を用いてドライエッチメサを埋め込んだ場合の埋め
込み形状の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of a buried shape when a dry-etch mesa is buried by using the lateral MOCVD growth apparatus in the first embodiment.
【図5】 上記実施例1における,成長中のウエハ上に
形成される停滞層(スタグナントレイヤー)の模式図。FIG. 5 is a schematic view of a stagnant layer formed on a growing wafer in the first embodiment.
【図6】 本発明による化合物半導体結晶成長方法を用
いた光導波路の製造工程を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of an optical waveguide using the compound semiconductor crystal growth method according to the present invention.
1 反応炉、2 サセプタ、3,4 ノズル、5 流量
調整バルブ、6 ウエハ、6a メサエッチングされた
InP基板、7,8 停滞層、9a (111)B面、
9b (111)B面の仮想線、10 SiO2 マス
ク、11 埋め込み成長層、12 (111)B面上へ
の成長部分、20 p−InP基板、21 p−InP
クラッド層、22 アンドープInGaAsP活性層、
23 n−InPクラッド層、24 SiO2 マスク、
25 p−InP第1電流ブロック層、26 n−In
P電流ブロック層、27 p−InP第2電流ブロック
層、28 n−InPコンタクト層。1 Reactor, 2 Susceptor, 3,4 Nozzle, 5 Flow Rate Control Valve, 6 Wafer, 6a Mesa Etched InP Substrate, 7,8 Stagnation Layer, 9a (111) B Surface,
9b (111) B plane imaginary line, 10 SiO2 mask, 11 embedded growth layer, 12 (111) B plane growth portion, 20 p-InP substrate, 21 p-InP
Clad layer, 22 undoped InGaAsP active layer,
23 n-InP clad layer, 24 SiO2 mask,
25 p-InP first current blocking layer, 26 n-In
P current blocking layer, 27 p-InP second current blocking layer, 28 n-InP contact layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−179486(JP,A) 特開 平1−189187(JP,A) 特開 平3−270126(JP,A) 特開 平2−279589(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/3065 H01S 5/30 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-1-179486 (JP, A) JP-A-1-189187 (JP, A) JP-A-3-270126 (JP, A) JP-A-2- 279589 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/205 H01L 21/3065 H01S 5/30
Claims (3)
状にパターニングされたマスクを用いてドライエッチン
グして、上記マスクによるマスクひさしを生じさせるこ
となく半導体メサストライプを形成する工程と、 上記ウエハを載置したサセプタを所定回転数以上の高速
で回転させながら該サセプタ上に各原料ガスを供給し
て、上記ウエハ上に薄い停滞層を形成することにより上
記マスクにおける上記ウエハの(111)B面への結晶
成長を選択的に抑制しつつ、上記半導体メサ構造の両側
に埋込成長層を形成する工程とを備えたことを特徴とす
る化合物半導体結晶成長方法。1. In the compound semiconductor crystal growth method, a wafer having a semiconductor laminated structure to be an active layer is dry-etched using a mask patterned into a predetermined shape to generate a mask eaves by the mask.
And forming a semiconductor mesa stripe without supplies each source gas on the susceptor while rotating the susceptor was placed on the wafer at a high speed higher than a predetermined rotational speed, a thin stagnant layer on the wafer By doing so, a step of forming buried growth layers on both sides of the semiconductor mesa structure while selectively suppressing crystal growth on the (111) B plane of the wafer in the mask is provided. Compound semiconductor crystal growth method.
法において、 上記メサ構造の両側に埋込成長層を形成する工程は、成
長温度を580〜660°Cの温度として行うものであ
ることを特徴とする化合物半導体結晶成長方法。2. A compound semiconductor crystal growth method according to claim 1 wherein the step of forming a buried growth layer on both sides of the mesa structure is formed
A compound semiconductor crystal growth method, characterized in that the long temperature is performed at a temperature of 580 to 660 ° C.
法において、上記メサ構造の両側に埋込成長層を形成す
る工程は、サセプタを200〜1000rpm(回/
分)で回転させて行うものであることを特徴とする化合
物半導体結晶成長方法。3. A method for growing a compound semiconductor crystal according to claim 2.
Method, a buried growth layer is formed on both sides of the mesa structure.
The process of rotating the susceptor is 200 to 1000 rpm (time /
Min)), the method for growing a compound semiconductor crystal is characterized in that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10535395A JP3529488B2 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Compound semiconductor crystal growth method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10535395A JP3529488B2 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Compound semiconductor crystal growth method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306624A JPH08306624A (en) | 1996-11-22 |
| JP3529488B2 true JP3529488B2 (en) | 2004-05-24 |
Family
ID=14405371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP10535395A Expired - Lifetime JP3529488B2 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Compound semiconductor crystal growth method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3529488B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9123539B2 (en) | 2012-01-13 | 2015-09-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing optical semiconductor device |
-
1995
- 1995-04-28 JP JP10535395A patent/JP3529488B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08306624A (en) | 1996-11-22 |
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