Método de crecimiento selectivo de película delgada de semiconductor compuesto
Descripción general
 Un método de crecimiento de una capa epitaxial de semiconductor compuesto selectivamente sobre un sustrato semiconductor usando una máscara, también la temperatura de crecimiento es una región de baja temperatura de 600 ° C o menos, el crecimiento selectivo de la película de compuesto semiconductor extremadamente excelente en la selectividad Proporcione una forma de hacerlo. En un método de cultivo de forma selectiva una película delgada de semiconductores compuestos mediante el método MOCVD sobre un sustrato sobre un sustrato, la rotación y la formación de un patrón de máscara hecha de un material diferente del sustrato, el sustrato provisto del patrón de máscara a alta velocidad ( Por ejemplo, 500 rpm o más) y, al mismo tiempo, cultivar selectivamente una película delgada de semiconductor compuesto deseada en una región de la superficie del sustrato no cubierta con el material de la máscara. ] Temperatura de crecimiento se agranda condición de crecimiento gama de la película delgada permite el crecimiento selectivo incluso 600 ° C o menos, es posible dopado fuertemente impureza tal como Zn, y la difusión de la rebrote dopante en el sustrato se suprime, el dopaje empinada Los perfiles se pueden mantener.
Campo técnico
La presente invención se refiere a una película delgada de crecimiento compuesto semiconductor orgánico de metal en fase de vapor (MOCVD) método, sobre un sustrato semiconductor, en particular mediante el uso de una máscara, selectivo de la película delgada de un compuesto semiconductor adecuado para crecer una capa epitaxial de semiconductor compuesto selectivamente Y un método de crecimiento.
Antecedentes de la técnica
Por MOCVD, como un método de crecimiento de una capa epitaxial de semiconductor compuesto selectivamente, un método que utiliza una película aislante o una película de metal como una máscara [por ejemplo, YDGaleuchet y P.Roentgen: Crecimiento J.Crystal, 107 (1991), p. 147 150]. En este método, un gas de materia prima que contiene elementos constitutivos de la película delgada de semiconductores compuestos se descompone por un método tal como el calentamiento o en estado parcialmente desmontado, que está cubierto en la región y el material de máscara no cubierta con el material de la máscara sobre el sustrato semiconductor Se suministra a ambas áreas. A continuación, el gas de materia prima llega a la superficie del sustrato semiconductor que no está cubierta con el material de la máscara, la descomposición por la acción catalítica se acelera con el semiconductor, se incorpora en la capa epitaxial sobre la superficie del sustrato semiconductor. Por otro lado, una parte del gas fuente que ha alcanzado la máscara cubierta con el material de la máscara es adsorbida por la máscara, pero bajo algunas condiciones de crecimiento limitadas, no se deposita en la máscara sino que se vuelve a evaporar. Por lo tanto, la película delgada semiconductora compuesta no se cultiva en la máscara, y la capa de crecimiento epitaxial del semiconductor compuesto puede formarse selectivamente solo en la parte donde la superficie del sustrato semiconductor está expuesta. Sin embargo, la adsorción y re evaporó-en el tipo de gas material de la máscara del gas materia prima, la tasa, la temperatura de crecimiento, o dependen de las condiciones de crecimiento de película delgada altamente tales como la presión en la cámara de reacción, el crecimiento de una película delgada para ser introducido en el sustrato Dependiendo de las condiciones, surge el problema de que los granos de cristal del semiconductor compuesto crecen en la máscara. Especialmente cuando se reduce la temperatura de crecimiento bajo la condición de crecimiento de la película delgada, los granos de cristal se depositan más fácilmente sobre la máscara, por lo que el crecimiento selectivo de los semiconductores compuestos se vuelve difícil. Por ejemplo, en el caso de cultivar selectivamente una capa InP o una capa InGaAs en un sustrato InP, es general realizar el crecimiento a una temperatura alta de 600 ° C o más.
Tarea de solución
Como se describió anteriormente, cuando se cultiva selectivamente una película delgada de un semiconductor compuesto sobre un sustrato usando una máscara convencional, las condiciones de crecimiento de película delgada para obtener una buena selectividad tienen grandes limitaciones. En particular, la condición de temperatura de crecimiento de la película delgada estrictamente, existe una temperatura mínima para buena selectividad, por ejemplo en el caso de InGaAs tenía que ser una alta temperatura de al menos aproximadamente 600 ° C ..
Un objeto de la presente invención está destinada a resolver los problemas de la técnica anterior, sobre un sustrato semiconductor usando una máscara, un método de crecimiento de una capa epitaxial de semiconductor compuesto selectivamente, la temperatura de crecimiento de la película fina 600 ° C. O menos, incluso en una región de baja temperatura, que es excelente en selectividad.
Solución
Con el fin de conseguir el objeto de la presente invención, un método de cultivo de forma selectiva una película delgada de un compuesto semiconductor sobre un substrato semiconductor por deposición de vapor químico orgánico de metal, sobre el sustrato, de predeterminada de material diferente que el patrón de sustrato y la formación de una máscara, un soporte montado con el sustrato o sustrato para formar la máscara, un elemento compuesto constituyente de la película delgada de semiconductores mientras gira, por ejemplo, 500 veces / minuto (rpm) o más alta velocidad con Se usa al menos una etapa de cultivo selectivo de una película delgada de semiconductor compuesto deseada en una región sobre la superficie del sustrato semiconductor que no se cubre con el material de máscara sobre el sustrato mediante la introducción de un gas fuente.
Por MOCVD, al crecer selectivamente una película delgada de un compuesto semiconductor sobre un sustrato provisto de una máscara, se hace girar el sustrato, o un soporte en el que se coloca el sustrato en una alta velocidad, el gas materia prima se difunde gradualmente en el sustrato La capa límite se vuelve más delgada. Por esta capa límite se hace más delgada, el tiempo hasta que el gas de materia prima llega a acortarse la superficie del semiconductor (regiones no cubiertas por el material de la máscara) y la superficie de la máscara (un área cubierta con el material de la máscara), no resultante La velocidad a la que el gas de origen para la descomposición alcanza la superficie del semiconductor y la superficie de la máscara aumenta. Entonces, el gas materia prima sin descomponer alcanza la superficie del semiconductor por la acción catalítica poseído por el semiconductor, será casi completamente sido descompuestos tomada en la capa de crecimiento epitaxial de un semiconductor compuesto, sin descomponer gas de materia prima llega a la superficie de la máscara es , La probabilidad de ser adsorbido en la superficie de la máscara es extremadamente baja en comparación con el gas de materia prima descompuesto. Por lo tanto, el crecimiento del grano en la máscara se suprime, incluso en las condiciones de crecimiento de la materia prima gaseosa y la película delgada es una selectividad pobre, es posible mejorar significativamente el crecimiento de la selectividad de la película delgada de semiconductores compuestos. Este efecto aparece notablemente particularmente en una región de baja temperatura a una temperatura de crecimiento de 600ºC o inferior.
Las realizaciones de la presente invención se describirán a continuación y se describirán con más detalle con referencia a los dibujos. El aparato MOCVD (no mostrado) era de tipo vertical con un número máximo de revoluciones de la mesa de soporte de sustrato de 1500 rpm (rpm). Como un gas de materia prima, se usó arsina, TEGa (trietilgallium), TMIn (trimetilindio), y una capa de InGaAs se cultivó selectivamente en un sustrato InP. substrato InP, mediante el uso de un CVD pre-óptico antes del crecimiento, depositar una película delgada con un espesor de 100 nm compuesta de SixNy, a continuación, transferir el patrón por un proceso de fotolitografía convencional, las porciones no en el resistir, ECR RIE ( Aparato de grabado iónico reactivo de tipo ECR) con un espesor de 1 μm para formar una mesa. Las condiciones de crecimiento selectivo de la película delgada fueron tales que la presión en la cámara de reacción fue de 60 mm Hg (Torr) y la proporción del elemento del grupo V / elemento del grupo III fue 126. Temperatura de crecimiento, y 575 ° C y 450 ° C, la velocidad de rotación del sustrato, 140 rpm, 500 rpm, 800 rpm, 1000 rpm, durante cinco 1.400 rpm, fueron respectivamente cultivados selectivamente. Posteriormente, para cada muestra, se midió el número de granos de cristal depositados en una máscara cuadrada de 50 μm x 50 μm con un microscopio óptico. Los resultados se muestran en la figura 1. Como es evidente a partir de la figura 1, el número de granos de cristal depositados a ambas temperaturas de crecimiento de 450ºC y 575ºC disminuye a medida que aumenta la velocidad de rotación del sustrato. Además, se puede observar que cuanto menor es la temperatura de crecimiento, se requiere una mayor velocidad de rotación. A partir de los resultados anteriores, se entiende que al hacer crecer la película delgada del semiconductor compuesto mientras se rota el sustrato a una velocidad de rotación predeterminada o más, se puede obtener una buena capa de crecimiento selectivo sin depositar granos cristalinos sobre la máscara. Además, a una velocidad de rotación inferior a 500 rpm, no se observó diferencia significativa en la selectividad en el intervalo de temperatura de crecimiento (600 800ºC) mediante el método MOCVD habitual.
Efecto de la invención
Como se explicó en detalle anteriormente, de acuerdo con el método de crecimiento selectivo de la película delgada compuesta semiconductora de la presente invención, se amplía el rango de condiciones de crecimiento de la película delgada tal como la temperatura de crecimiento. En particular, la reducción de la temperatura de crecimiento selectivo, es posible dopar las impurezas tales como zinc en altas concentraciones, también en el caso de recrecimiento selectiva, ya que la difusión de la regeneración dopante en el sustrato se suprime, empinada Es posible mantener el perfil de dopaje.
Breve descripción de los dibujos
Gráfico que muestra la relación número velocidad y grano ejemplificado deposita sobre el sustrato de máscara en la realización de la figura invención.
Reclamo
Por la reivindicación 1 MOCVD, un método de cultivo de forma selectiva una película delgada de un compuesto semiconductor sobre un sustrato semiconductor, en el sustrato, formando una máscara que tiene un patrón predeterminado compuesta de un material diferente del sustrato Si, mediante la introducción de un gas materia prima que contiene elementos constitutivos de la película delgada de semiconductores compuestos mientras se gira el sustrato formado con la máscara anterior a una alta velocidad, un deseado en una región sobre la superficie del sustrato semiconductor no cubierta con el material de la máscara sobre el sustrato Y cultivando selectivamente una película delgada compuesta de semiconductor en la superficie de la película delgada compuesta semiconductora.
En la reivindicación 2 según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende el paso de un soporte montado con el sustrato semiconductor o un sustrato para formar una máscara, el crecimiento de la película delgada de semiconductores compuestos, mientras que gira a una velocidad de rotación de más de min 500 veces Y cultivando selectivamente la película delgada semiconductora compuesta.
Dibujo :
Application number :1994-005514
Inventors :日本電信電話株式会社
Original Assignee :井田実、小林隆