JPH06101454B2 - Vapor phase etching method for compound semiconductor - Google Patents
Vapor phase etching method for compound semiconductorInfo
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- JPH06101454B2 JPH06101454B2 JP12217485A JP12217485A JPH06101454B2 JP H06101454 B2 JPH06101454 B2 JP H06101454B2 JP 12217485 A JP12217485 A JP 12217485A JP 12217485 A JP12217485 A JP 12217485A JP H06101454 B2 JPH06101454 B2 JP H06101454B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は化合物半導体の気相エッチング方法に関し、液
相エピタキシャル成長、MOCVD等の気相エピタキシャル
成長、分子線エピタキシャル成長等の各種エピタキシャ
ル成長に用いる基板の前処理に適用して最適なものであ
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vapor phase etching method for compound semiconductors, and a pretreatment of a substrate used for various epitaxial growth such as liquid phase epitaxial growth, vapor phase epitaxial growth such as MOCVD, and molecular beam epitaxial growth. It is the best one to apply.
本発明は、化合物半導体の気相エッチング方法におい
て、水素ガス雰囲気中で高温に加熱することによりエッ
チングを行うことによって、化合物半導体表面の清浄化
及び結晶性の向上を可能にしたものである。The present invention makes it possible to clean the surface of a compound semiconductor and improve its crystallinity by performing etching by heating to a high temperature in a hydrogen gas atmosphere in a vapor phase etching method for a compound semiconductor.
化合物半導体のエピタキシャル成長においては、成長に
用いる基板の前処理は極めて重要な要素の一つである。
これは、基板表面の清浄度が悪かったり、結晶性が悪か
ったりすると、エピタキシャル成長層にそのまま悪影響
を及ぼし、その結果エピタキシャル成長層の表面に曇り
が生じたり、結晶欠陥が形成されたりするためである。
特に分子線エピタキシャル成長においては、エピタキシ
ャル成長層の表面にオーバルディフェクトと呼ばれる特
有の欠陥が発生し、これが素子製作上大きな障害になっ
ている。In the epitaxial growth of compound semiconductors, pretreatment of the substrate used for growth is one of the extremely important factors.
This is because if the cleanliness of the substrate surface is poor or the crystallinity is poor, the epitaxial growth layer is adversely affected as it is, and as a result, the surface of the epitaxial growth layer is clouded or crystal defects are formed.
Particularly, in molecular beam epitaxial growth, a peculiar defect called an oval defect occurs on the surface of the epitaxial growth layer, which is a major obstacle in device fabrication.
この欠陥が発生する原因の一つは、化合物半導体の構成
元素の酸化物と考えられ、この酸化物の生成を抑制する
ことにより欠陥の数を200〜300cm-2程度まで減少させる
ことができるが、この方法ではこれ以下に欠陥を減少さ
せることは困難であるのが現状である。この残留欠陥の
大部分は、エピタキシャル成長前の基板表面の状態に起
因すると考えられている。従って、エピタキシャル成長
層中の欠陥発生を防止するためには、基板表面の清浄度
及び結晶性の向上が不可欠である。One of the causes of this defect is considered to be the oxide of the constituent element of the compound semiconductor, and the number of defects can be reduced to about 200 to 300 cm -2 by suppressing the formation of this oxide. At present, it is difficult to reduce the defects below this level. Most of the residual defects are considered to be due to the state of the substrate surface before epitaxial growth. Therefore, in order to prevent the occurrence of defects in the epitaxial growth layer, it is essential to improve the cleanliness and crystallinity of the substrate surface.
ところで、従来、基板の前処理は、単に有機溶剤を用い
て洗浄したり、酸やアルカリ系のエッチング液を用いた
化学エッチングにより基板表面層を除去したり、あるい
は高真空中で基板表面をスパッタリングしたりすること
により行われている。By the way, conventionally, the pretreatment of the substrate is performed by simply cleaning it with an organic solvent, removing the substrate surface layer by chemical etching using an acid or alkaline etching solution, or sputtering the substrate surface in a high vacuum. It is done by doing.
しかしながら、上述の有機溶剤による洗浄や化学エッチ
ングでは高い表面清浄度を得ることや結晶性の向上はそ
れほど期待することができない。またスパッタリング法
では、ある程度高速に加速されたイオンを基板表面に照
射するため、基板結晶表面に照射による損傷が残ってし
まうという欠点がある。However, it cannot be expected that a high degree of surface cleanliness and improvement of crystallinity will be obtained by the above-mentioned cleaning with an organic solvent or chemical etching. Further, in the sputtering method, since ions accelerated at a certain speed are irradiated onto the substrate surface, there is a drawback that damage due to irradiation remains on the substrate crystal surface.
またこれらの方法以外に、塩素系ガスを用いての高温で
の気相エッチング方法が比較的効果的な方法として知ら
れているが、この塩素系ガスは腐食性であるため、分子
線エピタキシャル成長装置内に導入するためには腐食防
止対策を講じなければならず、従って装置の構成が複雑
化してしまうという欠点がある。In addition to these methods, a vapor phase etching method using a chlorine-based gas at high temperature is known as a relatively effective method. However, since this chlorine-based gas is corrosive, a molecular beam epitaxial growth apparatus is used. In order to introduce it into the interior, it is necessary to take measures to prevent corrosion, so that there is a drawback that the structure of the apparatus becomes complicated.
なお本発明に関連する先行技術が記載された文献として
特開昭59−65434号公報が挙げられ、この文献には、III
−V族化合物半導体の気相成長前の基板あるいは成長途
中で成長層を反応管内で気相エッチングするに際し、反
応管内にエッチング用の塩化水素とともに成長に用いる
III族元素のアルキル化合物及びV族元素の水素化合物
もしくはアルキル化合物の蒸気を導入するようにした化
合物半導体の気相エッチング方法が開示されている。Note that JP-A-59-65434 is mentioned as a document in which the prior art related to the present invention is described, and in this document, III
When vapor-phase etching a substrate before vapor-phase growth of a group-V compound semiconductor or during growth in a reaction tube during growth, it is used for growth together with hydrogen chloride for etching in the reaction tube.
A vapor phase etching method for a compound semiconductor is disclosed in which vapors of an alkyl compound of a group III element and a hydrogen compound or an alkyl compound of a group V element are introduced.
本発明は、従来技術が有する上述のような欠点を是正し
た化合物半導体の気相エッチング方法を提供することを
目的とする。It is an object of the present invention to provide a vapor phase etching method for a compound semiconductor, in which the above-mentioned drawbacks of the prior art are corrected.
本発明者らは、上述のような従来技術の欠点を是正すべ
く鋭意研究を行った結果、化合物半導体、例えばGaAsを
水素雰囲気、例えば水素気流中において800℃以上の高
温で熱処理することにより気相エッチングが可能である
ことを見出し、本発明を案出するに至った。As a result of intensive studies to correct the above-mentioned drawbacks of the prior art, the present inventors have found that a compound semiconductor such as GaAs is thermally treated at a high temperature of 800 ° C. or higher in a hydrogen atmosphere, for example, a hydrogen stream. The inventors have found that phase etching is possible, and have devised the present invention.
すなわち本発明に係る化合物半導体の気相エッチング方
法は、水素ガス雰囲気において800℃以上の温度に加熱
することによりエッチングを行っている。That is, in the vapor phase etching method for a compound semiconductor according to the present invention, the etching is performed by heating to a temperature of 800 ° C. or higher in a hydrogen gas atmosphere.
以下本発明に係る化合物半導体の気相エッチング方法を
代表的な化合物半導体であるGaAsのエッチングに適用し
た一実施例につき説明する。An example in which the vapor phase etching method for a compound semiconductor according to the present invention is applied to the etching of a typical compound semiconductor, GaAs, will be described below.
水素(H2)にアルシン(AsH3)を微量混合した混合気流
〔総流量は500cc/分〕(全圧は760Torr)、AsH3の分圧
は3Torr〕中においてGaAsを30分間熱処理することによ
り、気相エッチングを行った。ここでH2にAsH3を混合し
たのは、GaAs等のIII−V族化合物半導体においては、
V族元素の蒸気圧がIII族元素の蒸気圧に比べて高いた
め、高温で長時間の熱処理を行った場合、V族元素すな
わちAsが過剰に解離して表面に熱ピットと呼ばれる欠陥
が生じてしまうのを防止するためである。By heat-treating GaAs for 30 minutes in a mixed gas flow of hydrogen (H 2 ) with a small amount of arsine (AsH 3 ) [total flow rate is 500 cc / min] (total pressure is 760 Torr), partial pressure of AsH 3 is 3 Torr] , Vapor phase etching was performed. AsH 3 is mixed with H 2 here because in a III-V group compound semiconductor such as GaAs,
Since the vapor pressure of the group V element is higher than that of the group III element, when heat treatment is performed at a high temperature for a long time, the group V element, that is, As, is excessively dissociated and a defect called a heat pit is generated on the surface. This is to prevent it from happening.
第1図にGaAsのエッチング量の温度依存性を示す。この
第1図から明らかなように、800℃以上の高温で気相エ
ッチングを行った場合には約30Å以上のエッチング量が
得られることがわかる。Figure 1 shows the temperature dependence of the etching amount of GaAs. As is clear from FIG. 1, when vapor phase etching is performed at a high temperature of 800 ° C. or higher, an etching amount of about 30 Å or higher can be obtained.
次に気相エッチング後のGaAs表面の結晶性をレーザーラ
マン分光法により評価した結果につき説明する。Next, the results of evaluating the crystallinity of the GaAs surface after vapor phase etching by laser Raman spectroscopy will be described.
第2A図は流量500cc/分のH2気流中において800℃で15分
間熱処理を行うことにより気相エッチングを行った後の
GaAs表面のラマン散乱スペクトルである。また比較のた
め、流量500cc/分のアルゴン(Ar)気流中において800
℃で15分間熱処理を行った後のGaAs表面のラマン散乱ス
ペクトルを第2B図に示す。なおこのAr気流中の熱処理で
は、GaAs表面の付着物は除去されていると考えられる
が、エッチングは生じていない。Figure 2A shows the result after vapor phase etching by heat treatment at 800 ℃ for 15 minutes in H 2 gas flow of 500cc / min.
It is a Raman scattering spectrum of the GaAs surface. For comparison, the flow rate is 800cc in an argon (Ar) flow of 500cc / min.
The Raman scattering spectrum of the GaAs surface after heat treatment at 15 ° C for 15 minutes is shown in Fig. 2B. It is considered that the heat treatment in the Ar stream removed the deposits on the GaAs surface, but etching did not occur.
第2A図と第2B図とを比較すると、用いた(100)GaAs面
では禁制散乱であるTOフォノン(横光学的フォノン)の
ピーク強度は第2B図より第2A図の方が小さく、また主た
る散乱ピークであるLOフォノン(縦光学的フォノン)の
ピークの半値幅は第2B図より第2A図の方が小さくなって
いる。これらのことは、H2気流中での高温熱処理による
気相エッチングにより、GaAs表面の付着物等が除去され
たことは勿論、GaAs表面の結晶性も向上したことを示
す。また本実施例においては、H2の還元作用によって基
板表面に形成された蒸気圧の低い酸化物も効果的に除去
することができる。Comparing Fig. 2A and Fig. 2B, the peak intensity of TO phonons (transverse optical phonons), which is forbidden scattering on the (100) GaAs surface used, is smaller in Fig. 2A than in Fig. 2B, The half-width of the LO phonon (longitudinal optical phonon) peak, which is the scattering peak, is smaller in Fig. 2A than in Fig. 2B. These facts show that the vapor phase etching by the high temperature heat treatment in the H 2 gas flow not only removed the deposits on the GaAs surface but also improved the crystallinity of the GaAs surface. Further, in this example, the oxide having a low vapor pressure formed on the surface of the substrate due to the reducing action of H 2 can be effectively removed.
なお第2A図はH2気流中でGaAsを気相エッチングした場合
のデータであるが、H2にAsH3を加えた混合気流中で気相
エッチングすることにより、表面の結晶性をさらに向上
させることが可能であることは容易に推測される。Note that FIG. 2A shows the data when GaAs is vapor-phase etched in a H 2 stream, but the crystallinity of the surface is further improved by vapor-phase etching in a mixed stream in which AsH 3 is added to H 2 . It is easily speculated that it is possible.
また上述の実施例による気相エッチング後のGaAs表面は
完全な鏡面であった。Further, the GaAs surface after the vapor phase etching according to the above-mentioned embodiment was a perfect mirror surface.
このように、上述の実施例によれば、GaAsの気相エッチ
ングにより、GaAs表面の付着物を除去することができる
と共に、表面の結晶性を向上させることができる。従っ
て、このようにして得られるGaAsを化合物半導体のエピ
タキシャル成長用の基板として用いれば、オートドーピ
ング等による汚染が減少し、より高純度のエピタキシャ
ル層を成長させることが可能であると共に、基板の表面
欠陥に起因するエピタキシャル層の欠陥を減少させるこ
とか可能である。特に分子線エピタキシャル成長におい
ては、オーバルディフェクトを減少させることができ
る。As described above, according to the above-described embodiment, it is possible to remove the deposits on the GaAs surface and improve the crystallinity of the surface by the vapor phase etching of GaAs. Therefore, if GaAs thus obtained is used as a substrate for epitaxial growth of compound semiconductors, contamination due to autodoping, etc. is reduced, and a higher-purity epitaxial layer can be grown, and surface defects of the substrate are It is possible to reduce defects in the epitaxial layer due to In particular, in molecular beam epitaxial growth, oval defect can be reduced.
また上述の実施例においては、H2気流中にAsH3を添加し
ているので、GaAsのストイキオメトリを維持もしくは向
上させることができ、従ってこのGaAsをエピタキシャル
成長の基板として用いれば、基板のストイキオメトリの
ずれに起因するエピタキシャル層の欠陥を減少させるこ
とができる。Further, in the above-mentioned embodiment, since AsH 3 is added to the H 2 gas flow, the stoichiometry of GaAs can be maintained or improved. Therefore, if this GaAs is used as a substrate for epitaxial growth, the substrate It is possible to reduce the defects in the epitaxial layer due to the deviation of the iometry.
また上述のようにして得られるGaAsを用いてGaAs IC等
を製造する場合においては、イオン注入を行う際に基板
表面に存在する欠陥、付着物等や基板の局所的なストイ
キオメトリのずれによるイオン注入層の不均一性を低減
することができ、従ってIC等の歩留りを向上させること
ができる。Also, when manufacturing GaAs ICs, etc. using the GaAs obtained as described above, due to defects, deposits, etc. present on the substrate surface during ion implantation, and local deviation of stoichiometry of the substrate. The non-uniformity of the ion-implanted layer can be reduced, and therefore the yield of ICs and the like can be improved.
さらに上述の実施例によれば、エピタキシャル成長装置
内でエッチングを行うことができるため、エッチング後
に基板を装置外に取り出すことなく、引き続いてエピタ
キシャル成長を行うことができる。従って、エッチング
後の基板が外気に触れて酸化等が生ずるのを防止するこ
とができるのみならず、能率的である。Further, according to the above-described embodiment, since the etching can be performed in the epitaxial growth apparatus, the epitaxial growth can be continuously performed without taking the substrate out of the apparatus after the etching. Therefore, not only can the substrate after etching be prevented from coming into contact with the outside air to cause oxidation and the like, but it is efficient.
さらにまた、HC1等の腐食性ガスを用いることなくエッ
チングを行うことができるので、分子線エピタキシャル
成長装置に腐食防止対策を講じる必要がなく、従って装
置構成が簡単である。Furthermore, since etching can be performed without using a corrosive gas such as HC1, it is not necessary to take corrosion prevention measures in the molecular beam epitaxial growth apparatus, and therefore the apparatus configuration is simple.
以上本発明の実施例につき説明したが、本発明は上述の
実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想
に基づく種々の変形が可能である。例えば、上述の実施
例においては、H2とAsH3との混合気流の総流量を500cc/
分とし、AsH3の分圧を3Torrとしているが、混合気流の
総流量及びAsH3の分圧はこれらの値に限定されるもので
はなく、必要に応じて選定し得るものである。しかし、
十分なエッチング量を得る等のためには、H2の分圧が15
0Torr〜760Torr程度であるのが好ましい。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. For example, in the above embodiment, the total flow rate of the mixed air flow of H 2 and AsH 3 is 500 cc /
Although the partial pressure of AsH 3 is 3 Torr, the total flow rate of the mixed airflow and the partial pressure of AsH 3 are not limited to these values, and can be selected as needed. But,
To obtain a sufficient amount of etching, the partial pressure of H 2 should be 15
It is preferably about 0 Torr to 760 Torr.
またこのAsH3は必要に応じて省略することも可能であ
る。さらにエッチング時の温度は800℃以上であれば種
々の温度を用いることが可能である。同様に、エッチン
グ時間も必要に応じて選定し得るものである。さらにま
た、エッチングは必ずしも気流中で行う必要はなく、少
なくともH2を含む雰囲気中でエッチングを行えばよい。Further, this AsH 3 can be omitted if necessary. Further, various temperatures can be used as long as the temperature during etching is 800 ° C. or higher. Similarly, the etching time can be selected as required. Furthermore, the etching does not necessarily have to be performed in an air stream, but may be performed in an atmosphere containing at least H 2 .
また上述の実施例においては、本発明をGaAsのエッチン
グに適用し場合につき説明したが、GaAs以外のIII−V
族化合物半導体その他の各種化合物半導体にも本発明を
適用することが可能である。ここで、エッチング時の化
合物半導体の構成元素の過剰な解離を防止するために
は、必要に応じて、H2にこの化合物半導体の構成元素を
含むガスを添加すればよい。例えばIII−V族化合物半
導体をエッチングする場合には、必要に応じて対応する
V族元素の水素化物(例えばGaPの場合にはPH3)をH2雰
囲気中に混合すればよい。Further, in the above-mentioned embodiments, the case where the present invention is applied to the etching of GaAs is explained, but III-V other than GaAs is used.
The present invention can be applied to group compound semiconductors and other various compound semiconductors. Here, in order to prevent excessive dissociation of the constituent elements of the compound semiconductor during etching, H 2 may be added with a gas containing the constituent elements of the compound semiconductor, if necessary. For example, when etching a III-V group compound semiconductor, a corresponding hydride of a V group element (for example, PH 3 in the case of GaP) may be mixed in an H 2 atmosphere as necessary.
本発明に係る化合物半導体の気相エッチング方法によれ
ば、化合物半導体表面の清浄化及び結晶性の向上が可能
である。According to the vapor phase etching method for a compound semiconductor according to the present invention, the surface of the compound semiconductor can be cleaned and the crystallinity can be improved.
第1図は本発明をGaAsに適用した一実施例による気相エ
ッチング方法における温度とエッチング深さとの関係を
示すグラフ、第2A図及び第2B図はそれぞれ水素気流及び
アルゴン気流を用いてエッチングを行ったGaAs表面のラ
マン散乱スペクトルを示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between temperature and etching depth in a vapor phase etching method according to an embodiment in which the present invention is applied to GaAs, and FIGS. 2A and 2B show etching using a hydrogen flow and an argon flow, respectively. It is a graph which shows the Raman scattering spectrum of the GaAs surface which was performed.
Claims (1)
に加熱することによりエッチングを行うようにしたこと
を特徴とする化合物半導体の気相エッチング方法1. A method for vapor phase etching of a compound semiconductor, characterized in that etching is performed by heating at a temperature of 800 ° C. or higher in a hydrogen gas atmosphere.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12217485A JPH06101454B2 (en) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | Vapor phase etching method for compound semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12217485A JPH06101454B2 (en) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | Vapor phase etching method for compound semiconductor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61280623A JPS61280623A (en) | 1986-12-11 |
| JPH06101454B2 true JPH06101454B2 (en) | 1994-12-12 |
Family
ID=14829402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12217485A Expired - Lifetime JPH06101454B2 (en) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | Vapor phase etching method for compound semiconductor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101454B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3374878B2 (en) * | 1994-09-02 | 2003-02-10 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor etching method |
| JPH10340857A (en) | 1997-06-10 | 1998-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus |
-
1985
- 1985-06-05 JP JP12217485A patent/JPH06101454B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61280623A (en) | 1986-12-11 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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