JP3127562B2 - III-V compound semiconductor thin film selective growth forming method using mask for selective growth of III-V compound semiconductor thin film - Google Patents

III-V compound semiconductor thin film selective growth forming method using mask for selective growth of III-V compound semiconductor thin film

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JP3127562B2 JP04097087A JP9708792A JP3127562B2 JP 3127562 B2 JP3127562 B2 JP 3127562B2 JP 04097087 A JP04097087 A JP 04097087A JP 9708792 A JP9708792 A JP 9708792A JP 3127562 B2 JP3127562 B2 JP 3127562B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上に、第1
及び第2のIII−V族化合物半導体薄膜を、第1及び
第2のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マ
スクを用いて、選択成長させて形成させるIII−V族
化合物半導体薄膜選択成長形成法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
Selective growth of a group III-V compound semiconductor thin film using a first and second group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask It relates to the forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体基板上に、第1及び第2の
III−V族化合物半導体薄膜を、第1及び第2のII
I−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを用い
て、選択成長させて形成させるIII−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成法が、半導体装置、光半導体装置な
どを製造するのに適用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, first and second III-V compound semiconductor thin films are formed on a semiconductor substrate by first and second II-V compound semiconductor thin films.
A group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming method, which is selectively grown by using a group IV compound semiconductor thin film selective growth forming mask, is applied to manufacture semiconductor devices, optical semiconductor devices, and the like. I have.

【0003】ところで、従来は、半導体基板上に、第1
及び第2のIII−V族化合物半導体薄膜を、第1及び
第2のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マ
スクを用いて、選択成長させて形成させるにつき、第1
及び第2のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成
用マスクとして、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜など
の誘電体薄膜を用いることが実行されている。
[0003] Conventionally, a first substrate is provided on a semiconductor substrate.
And the second group III-V compound semiconductor thin film is selectively grown by using the first and second group III-V compound semiconductor thin film forming masks.
In addition, a dielectric thin film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is used as a mask for selectively growing a second III-V compound semiconductor thin film.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1及
び第2のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用
マスクがシリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの誘電体
薄膜でなる場合、それら誘電体薄膜でなる第1及び第2
のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスク
の半導体基板への付着力が、材質上、比較的弱いことか
ら、誘電体薄膜でなる第1及び第2のIII−V族化合
物半導体薄膜選択成長形成用マスクを、所要のパタ―ン
に切れ良くパタ―ニングして形成することが困難であ
り、このため、第1及び第2のIII−V族化合物半導
体薄膜を、所要のパタ―ンに、側面荒れを有しないもの
として、パタ―ニングして形成することが困難である、
という欠点を有していた。
However, when the first and second masks for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film are made of a dielectric thin film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, etc. First and second
Since the adhesive force of the mask for selective growth of the group III-V compound semiconductor thin film on the semiconductor substrate is relatively weak in material, the first and second group III-V compound semiconductor thin films formed of dielectric thin films are selected. It is difficult to form a mask for growth formation in a required pattern with a sharp pattern, so that the first and second group III-V compound semiconductor thin films can be formed in a required pattern. In addition, it is difficult to form by patterning without having side roughness.
Had the disadvantage that

【0005】また、半導体基板上に、第1及び第2のI
II−V族化合物半導体薄膜を、誘電体薄膜でなる第1
及び第2のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成
用マスクをそれぞれ用いて選択成長させて形成させる場
合、それら誘電体薄膜でなるIII−V族化合物半導体
薄膜選択成長形成用マスクが互に種類の異なる誘電体薄
膜でなるとしても、すなわち、第1のIII−V族化合
物半導体薄膜選択成長形成用マスクが例えばシリコン酸
化膜でなり、第2のIII−V族化合物半導体薄膜選択
成長形成用マスクが例えばシリコン窒化膜でなるとして
も、そのシリコン窒化膜でなるIII−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成用マスクと、シリコン窒化膜でなる
III−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクと
の間に、エッチングに対する高い選択性を有していない
ことから、まず、半導体基板上に、誘電体薄膜でなる第
1のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マス
クを形成し、次に、その第1のIII−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成用マスクを用いて、半導体基板上に
第1のIII−V族化合物半導体薄膜を選択成長させて
形成し、次に、第1のIII−V族化合物半導体薄膜選
択成長形成用マスクを半導体基板上から除去し、次に、
半導体基板上に、第1の誘電体薄膜と同じまたは異なる
種類の第2の誘電体薄膜でなる第2のIII−V族化合
物半導体薄膜選択成長形成用マスクを第2のIII−V
族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクとして形成
し、次に、その第2のIII−V族化合物半導体薄膜選
択成長形成用マスクを用いて、半導体基板上に第2のI
II−V族化合物半導体薄膜を選択成長させて形成する
のを予儀なくされていた。
Further, the first and second I / Os are provided on a semiconductor substrate.
A II-V compound semiconductor thin film is formed of a first dielectric film.
When the selective growth is performed using the mask for selective growth of the group III-V compound semiconductor thin film and the second mask for selective growth of the group III-V compound semiconductor, respectively, the mask for selective growth of the group III-V compound semiconductor thin film made of the dielectric thin film is mutually different. In other words, the first III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask is, for example, a silicon oxide film, and the second III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask For example, even if the mask is made of a silicon nitride film, the mask between the III-V compound semiconductor thin film selective growth formation mask made of the silicon nitride film and the III-V compound semiconductor thin film selective growth formation mask made of the silicon nitride film First, since it does not have high selectivity to etching, first, a first III-V group formed of a dielectric thin film is formed on a semiconductor substrate. Forming a compound semiconductor thin film selective growth formation mask, and then using the first III-V compound semiconductor thin film selective growth formation mask, forming a first III-V compound semiconductor thin film on a semiconductor substrate; Is formed by selective growth, and then the first group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask is removed from the semiconductor substrate.
A second III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask made of a second dielectric thin film of the same or different type from the first dielectric thin film is formed on a semiconductor substrate.
A second group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask is formed as a second group I-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask.
It has been expected that a group II-V compound semiconductor thin film is selectively grown and formed.

【0006】このため、すなわち、第1及び第2のII
I−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを形成
する工程を、第1のIII−V族化合物半導体薄膜を形
成する工程の前と後とでそれぞれ有せしめるのを予儀な
くされていたため、半導体基板上に、第1及び第2のI
II−V族化合物半導体薄膜を、第1及び第2のIII
−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを用い
て、選択成長させて形成させるにつき、工程が複雑にな
る、などの欠点を有していた。
For this reason, the first and second II
Since it has been necessary to provide a step of forming a mask for selectively growing a group IV-V compound semiconductor thin film before and after the step of forming a first group III-V compound semiconductor thin film, On a semiconductor substrate, first and second I
Group II-V compound semiconductor thin films are formed by first and second III
The method has a drawback that the process is complicated when selectively grown by using a mask for selectively growing a group V compound semiconductor thin film.

【0007】よって、本発明は上述した欠点を有効に回
避し得る、III−V族化合物半導体薄膜選択成長形成
用マスクを用いたIII−V族化合物半導体薄膜選択成
長形成法を提案せんとするものである。
Accordingly, the present invention proposes a method for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film, which can effectively avoid the above-mentioned disadvantages. It is.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による、III−
V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを用いたI
II−V族化合物半導体薄膜選択成長形成法は、半導体
基板上に、第1及び第2のIII−V族化合物半導体薄
膜を、第1及び第2のIII−V族化合物半導体薄膜選
択成長形成用マスクを用いて、選択成長させて形成させ
るにつき、上記半導体基板上に、表面に自然酸化膜が形
成されているAlを含むIII−V族化合物半導体薄膜
でなるマスクを、上記第1のIII−V族化合物半導体
薄膜選択成長形成用マスクとして形成し、次に、上記半
導体基板上に、上記第1のIII−V族化合物半導体薄
膜選択成長形成用マスクを覆って延長している誘電体薄
膜でなるマスクを、上記第2のIII−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成用マスクとして形成し、次に、上記
半導体基板上に、上記第1のIII−V族化合物半導体
薄膜を、上記第1及び第2のIII−V族化合物半導体
薄膜選択成長形成用マスクを用いて選択成長させて形成
させ、次に、上記第2のIII−V族化合物半導体薄膜
選択成長形成用マスクを除去し、次に、上記半導体基板
上に、上記第2のIII−V族化合物半導体薄膜を、上
記第1のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用
マスクを用いて選択成長させて形成させる。
According to the present invention, III-
I using mask for selective growth formation of group V compound semiconductor thin film
The method for selectively growing a group II-V compound semiconductor thin film is a method for selectively growing a first and second group III-V compound semiconductor thin film on a semiconductor substrate. In order to form the semiconductor substrate by selective growth using a mask, a mask made of a III-V compound semiconductor thin film containing Al having a natural oxide film formed on the surface thereof is formed on the semiconductor substrate by the first III- A mask for selective growth formation of a group V compound semiconductor thin film is formed on the semiconductor substrate, and then a dielectric thin film extending over the first mask for selective growth of a group III-V compound semiconductor thin film is formed on the semiconductor substrate. Is formed as a mask for selectively growing the second III-V compound semiconductor thin film, and then the first III-V compound semiconductor thin film is formed on the semiconductor substrate by the first III-V compound semiconductor thin film. And selective growth using a second III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask, and then removing the second III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask. Then, the second III-V compound semiconductor thin film is formed on the semiconductor substrate by selective growth using the first III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask.

【0009】[0009]

【作用・効果】本発明による、III−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成用マスクを用いたIII−V族化合
物半導体薄膜選択成長形成法によれば、半導体基板上
に、第1及び第2のIII−V族化合物半導体薄膜を、
第1及び第2のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長
形成用マスクを用いて、選択成長させて形成させるにつ
き、第1のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成
用マスクが、表面に自然酸化膜が形成されているAlを
含むIII−V族化合物半導体薄膜でなるので、その第
1のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マス
クの半導体基板への付着力が、材質上、格段的に強いこ
とから、第1のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長
形成用マスクを、所要のパタ―ンに、切れ良くパタ―ニ
ングして形成することができ、このため、第1及び第2
のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスク
を用いて形成される第1のIII−V族化合物半導体薄
膜及び第1のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形
成用マスクを用いて形成される第2のIII−V族化合
物半導体薄膜を、所要のパタ―ンに、側面荒れのほとん
ど有しないものとして、パタ―ニングして容易に形成す
ることができる。
According to the method for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using the mask for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film according to the present invention, the first and the second layers are formed on the semiconductor substrate. III-V compound semiconductor thin film,
When the first and second III-V compound semiconductor thin films are selectively grown using the first and second III-V compound semiconductor thin film formation masks, the first III-V compound semiconductor thin film selective growth formation masks are naturally formed on the surface. Since the thin film is made of an Al-containing III-V compound semiconductor thin film on which an oxide film is formed, the adhesive force of the first III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask to the semiconductor substrate is extremely low in material. Therefore, the first group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask can be formed in a required pattern by sharply patterning. 2
The first III-V compound semiconductor thin film formed using the mask for selective growth formation of a III-V compound semiconductor thin film and the first III-V compound semiconductor thin film formed using the mask for selective growth formation The second group III-V compound semiconductor thin film can be easily formed by patterning in a required pattern with almost no side roughness.

【0010】また、第1及び第2のIII−V族化合物
半導体薄膜選択成長形成用マスクを、ともに、第1及び
第2の多重量子井戸型導波路を形成する前の工程におい
て形成するため、第1の多重量子井戸型導波路を形成す
る工程後、第2のIII−V族化合物半導体薄膜選択成
長形成用マスクを除去する工程を有するとしても、第1
及び第2のIII−V族化合物半導体薄膜を、第1及び
第2のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マ
スクを用いて、選択成長させて形成させるにつき、工程
が簡易である。
In addition, the first and second masks for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film are formed in a step before forming the first and second multiple quantum well waveguides. After the step of forming the first multiple quantum well type waveguide, the method further comprises the step of removing the second III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask.
The process is simple because the second and third III-V compound semiconductor thin films are selectively grown by using the first and second III-V compound semiconductor thin film selective growth forming masks.

【0011】[0011]

【実施例1】次に、図1〜図6を伴って、本発明によ
る、III−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マス
クを用いたIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成
法を、多重量子井戸型導波路構体の製法に適用した場合
の実施例で述べよう。
Embodiment 1 Next, referring to FIGS. 1 to 6, a method for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for forming a group III-V compound semiconductor thin film according to the present invention will be described. An example in which the present invention is applied to a method for manufacturing a quantum well waveguide structure will be described.

【0012】図1〜図6に示す、本発明による、III
−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを用いた
III−V族化合物半導体薄膜選択成長形成法の適用さ
れた導波路構体の製法は、次に述べる順次の工程をとっ
て、多重量子井戸型導波路構体を製造する。
According to the present invention, shown in FIGS.
A method of manufacturing a waveguide structure to which a group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming method is applied using a mask for selective growth formation of a group-V compound semiconductor thin film is performed by using a multiple quantum well type A waveguide structure is manufactured.

【0013】すなわち、予め用意された、InPでなる
半導体基板51上に、半導体基板51と格子整合したI
nAlAs系膜を、Alを含むIII−V族化合物半導
体薄膜として、それ自体は公知のMOVPE法によって
形成し、次で、それに対する、マスクを用いたそれ自体
は公知のエッチング処理によって、Alを含むIII−
V族化合物半導体薄膜から、ストライプ状パタ―ンの窓
52を有する、Alを含むIII−V族化合物半導体薄
膜でなるマスク53を形成する(図1)。
That is, an IP lattice-matched with the semiconductor substrate 51 is placed on a semiconductor substrate 51 made of InP prepared in advance.
The nAlAs-based film is formed as a group III-V compound semiconductor thin film containing Al by a well-known MOVPE method, and then contains Al by a well-known etching process using a mask. III-
A mask 53 made of a group III-V compound semiconductor thin film containing Al and having a window 52 of a stripe pattern is formed from the group V compound semiconductor thin film (FIG. 1).

【0014】この場合、マスク53は、III−V族化
合物半導体薄膜を形成して後、そのIII−V族化合物
半導体薄膜からマスク53を形成されるまでの間おい
て、III−V族化合物半導体薄膜の表面に自然酸化膜
が形成され、また、III−V族化合物半導体薄膜から
マスク53を形成して後、マスク53の新たな側面に自
然酸化膜が形成されるので、表面に自然酸化膜54が、
形成され且つストライプ状パタ―ンの窓52を有するA
lを含むIII−V族化合物半導体薄膜でなる第1のI
II−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスク55
として形成される。
In this case, the mask 53 is formed by forming a group III-V compound semiconductor thin film and then forming a group III-V compound semiconductor thin film until the mask 53 is formed from the group III-V compound semiconductor thin film. Since a native oxide film is formed on the surface of the thin film, and a mask 53 is formed from the III-V compound semiconductor thin film, a native oxide film is formed on a new side surface of the mask 53. 54 is
A having a window 52 formed and having a stripe pattern
I comprising a III-V compound semiconductor thin film containing
Mask 55 for selectively growing II-V compound semiconductor thin film
Is formed as

【0015】次に、半導体基板1上に、Alを含むII
I−V族化合物半導体薄膜でなる第1のIII−V族化
合物半導体薄膜選択成長形成用マスク55を覆って延長
している例えばシリコン酸化膜による誘電体薄膜を、そ
れ自体は公知の例えばマグネトロンスパッタリング法に
よって形成し、次で、それに対する、マスクを用いたそ
れ自体は公知のエッチング処理によって、誘電体薄膜か
ら、III−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マス
ク55を外部に臨ませている第2のIII−V族化合物
半導体薄膜選択成長形成用マスク61を形成する(図
2)。
Next, on the semiconductor substrate 1, II containing Al
A dielectric thin film made of, for example, a silicon oxide film extending over the first group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask 55 made of an IV compound semiconductor thin film is formed by a known method such as magnetron sputtering. Then, a mask 55 for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film from a dielectric thin film is exposed to the outside by a known etching process using a mask. Then, a mask 61 for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film 2 is formed (FIG. 2).

【0016】次に、半導体基板51上に、InPでなる
クラッド層としてのIII−V族化合物半導体薄膜71
と、InGaAs系膜及びInAlAs膜とが交互順次
に積層されている多重量子井戸構造を有するコア層とし
てのIII−V族化合物半導体薄膜72と、InPでな
るクラッド層としてのIII−V族化合物半導体薄膜7
3とがそれらの順に積層されている構成を有するIII
−V族化合物半導体積層体74を、それ自体は公知のM
OVPE法によって、第1及び第2のIII−V族化合
物半導体薄膜選択成長形成用マスク55及び61を用い
て選択成長させて、そのIII−V族化合物半導体積層
体74の、第1のIII−V族化合物半導体薄膜選択成
長形成用マスク55の窓52に臨む領域を、第1の多重
量子井戸型導波路75として、形成する(図3)。
Next, a III-V compound semiconductor thin film 71 as a cladding layer made of InP is formed on a semiconductor substrate 51.
And a III-V compound semiconductor thin film 72 as a core layer having a multiple quantum well structure in which an InGaAs-based film and an InAlAs film are alternately stacked, and a III-V compound semiconductor as a cladding layer made of InP. Thin film 7
3 having a configuration in which these are stacked in that order.
-V group compound semiconductor laminate 74 is formed by a known M
The first and second III-V compound semiconductor thin films are selectively grown by the OVPE method using the first and second III-V compound semiconductor thin film formation masks 55 and 61, and the first III-V A region facing the window 52 of the group V compound semiconductor thin film selective growth forming mask 55 is formed as a first multiple quantum well waveguide 75 (FIG. 3).

【0017】次に、半導体基板51上から、第2のII
I−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスク61
を、弗酸を用いて除去する(図4)。
Next, from above the semiconductor substrate 51, a second II
Mask 61 for selective growth of group IV compound semiconductor thin film
Is removed using hydrofluoric acid (FIG. 4).

【0018】次に、半導体基板1上に、InGaAsで
なるエッチングストッパ層としてのIII−V族化合物
半導体薄膜81と、InPでなるクラッド層としてのI
II−V族化合物半導体薄膜82と、InGaAs系膜
及びInAlAs膜とが交互順次に積層されている多重
量子井戸構造を有するコア層としてのIII−V族化合
物半導体薄膜83と、InPでなるクラッド層としての
III−V族化合物半導体薄膜84とがそれらの順に積
層されている構成を有するIII−V族化合物半導体積
層体85を、それ自体は公知のMOVPE法によって、
第1のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マ
スク55を用いて選択成長させて形成する(図5)。
Next, on the semiconductor substrate 1, a group III-V compound semiconductor thin film 81 as an etching stopper layer made of InGaAs and an I-type clad layer made of InP are formed.
III-V compound semiconductor thin film 83 as a core layer having a multiple quantum well structure in which an II-V compound semiconductor thin film 82, an InGaAs-based film and an InAlAs film are alternately stacked, and a cladding layer made of InP A group III-V compound semiconductor thin film 84 having a structure in which a group III-V compound semiconductor thin film 84 is laminated in that order is formed by a known MOVPE method.
It is formed by selective growth using a first group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask 55 (FIG. 5).

【0019】次に、半導体積層体85に対する、マスク
を用いたそれ自体は公知のエッチング処理によって、I
II−V族化合物半導体積層体85から、一端部がII
I−V族化合物半導体積層体74の一端部上に局部的に
延長しているIII−V族化合物半導体積層体86を、
その第1のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成
用マスク55の窓52上の領域を、第1の多重量子井戸
型導波路75と連結している第2の多重量子井戸型導波
路87として形成する(図6)。
Next, the semiconductor laminated body 85 is subjected to a known etching process using a mask to form the semiconductor laminate 85.
From the II-V compound semiconductor laminate 85, one end is II
A III-V compound semiconductor stack 86 locally extending on one end of the IV compound semiconductor stack 74,
A second multiple quantum well waveguide 87 that connects the region on the window 52 of the first group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask 55 to a first multiple quantum well waveguide 75. (FIG. 6).

【0020】以上が、本発明による、III−V族化合
物半導体薄膜選択成長形成用マスクを用いたIII−V
族化合物半導体薄膜選択成長形成法の適用された、多重
量子井戸型導波路構体の製法の実施例である。
The above is the description of the III-V using the mask for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film according to the present invention.
1 is an embodiment of a method for manufacturing a multiple quantum well waveguide structure to which a method of selectively growing a group III compound semiconductor thin film is applied.

【0021】このような本発明による、III−V族化
合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを用いたIII−
V族化合物半導体薄膜選択成長形成法の適用された、導
波路構体の製法の実施例によって製造された多重量子井
戸型導波路構体は、半導体基板1上に第1及び第2の導
波路75及び87が連続延長している、それ自体は公知
の導波路構体にみられる構成を有するので、詳細説明は
省略するが、それ自体は公知の導波路構体としての機能
を得ることができる。
According to the present invention, a III-V compound semiconductor thin film using a mask for selective growth and formation of a III-V compound semiconductor is formed.
The multiple quantum well waveguide structure manufactured by the embodiment of the manufacturing method of the waveguide structure to which the group V compound semiconductor thin film selective growth forming method is applied includes the first and second waveguides 75 and 75 on the semiconductor substrate 1. 87 has a continuous extension, and has a configuration seen in a known waveguide structure itself. Therefore, detailed description is omitted, but the function itself can be obtained as a known waveguide structure.

【0022】図1〜図6に示す、本発明による、III
−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを用いた
III−V族化合物半導体薄膜選択成長形成法の適用さ
れた、多重量子井戸型導波路構体の製法によれば、半導
体基板51上に、第1の多重量子井戸型導波路75(I
II−V族化合物半導体積層体74(III−V族化合
物半導体薄膜71、72及び73))、及び第2の多重
量子井戸型導波路87(III−V族化合物半導体積層
体86(III−V族化合物半導体薄膜81、82、8
3及び84))を、表面に自然酸化膜54が形成されて
いるAlを含むIII−V族化合物半導体薄膜でなる第
1のIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マス
ク55及び誘電体薄膜でなる第2のIII−V族化合物
半導体薄膜選択成長形成用マスク61、及び表面に自然
酸化膜54が形成されているAlを含むIII−V族化
合物半導体薄膜でなる第1のIII−V族化合物半導体
薄膜選択成長形成用マスク55をそれぞれ用いて、選択
成長させて形成する、という工程をとって、多重量子井
戸型導波路構体を製造している。
According to the present invention, shown in FIGS.
According to the method of manufacturing a multiple quantum well type waveguide structure to which the method of selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for selectively growing a group-V compound semiconductor thin film is applied, One multiple quantum well waveguide 75 (I
II-V compound semiconductor laminate 74 (III-V compound semiconductor thin films 71, 72 and 73)) and second multiple quantum well waveguide 87 (III-V compound semiconductor laminate 86 (III-V Group compound semiconductor thin films 81, 82, 8
3 and 84), a first mask 55 for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film made of a group III-V compound semiconductor thin film containing Al and having a natural oxide film 54 formed on the surface thereof, and a dielectric thin film A second III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask 61 composed of: and a first III-V group composed of an Al-containing III-V compound semiconductor thin film having a natural oxide film 54 formed on its surface. The multi-quantum well waveguide structure is manufactured by performing a process of selective growth by using the compound semiconductor thin film selective growth forming masks 55, respectively.

【0023】そして、この場合、第1のIII−V族化
合物半導体薄膜選択成長形成用マスク55が表面に自然
酸化膜が形成されているAlを含むIII−V族化合物
半導体薄膜でなるので、その第1のIII−V族化合物
半導体薄膜選択成長形成用マスク55の半導体基板51
への付着力が、材質上、前述した従来の誘電体薄膜でな
るIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスク
に比し格段的に強いことから、第1のIII−V族化合
物半導体薄膜選択成長形成用マスク55を、所要のパタ
―ンに、前述した従来の誘電体薄膜でなるIII−V族
化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクの場合に比し切
れ良くパタ―ニングして形成することができ、このた
め、第1及び第2のIII−V族化合物半導体薄膜選択
成長形成用マスク55及び61を用いて形成される第1
の多重量子井戸型導波路75及び第1のIII−V族化
合物半導体薄膜選択成長形成用マスク55を用いて形成
される第2の多重量子井戸型導波路77を、所要のパタ
―ンに、側面荒れのほとんど有しないものとして、パタ
―ニングして容易に形成することができ、よって、多重
量子井戸型導波路構体を、優れた特性を有するものとし
て、容易に製造することができる。
In this case, since the first mask 55 for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film is made of a group III-V compound semiconductor thin film containing Al having a natural oxide film formed on the surface thereof, Semiconductor substrate 51 of mask 55 for first III-V compound semiconductor thin film selective growth formation
The first III-V compound semiconductor thin film has a significantly higher adhesive force to the material than the conventional III-V compound semiconductor thin film mask for selective growth formation made of a dielectric thin film. The selective growth forming mask 55 is formed in a required pattern by patterning it more sharply than in the case of the above-mentioned conventional III-V group compound semiconductor thin film selective growth forming mask made of a dielectric thin film. Therefore, the first and second III-V compound semiconductor thin film selective growth forming masks 55 and 61 can be used to form the first and second III-V compound semiconductor thin films.
The second multiple quantum well waveguide 77 formed by using the multiple quantum well waveguide 75 and the first group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask 55 in a required pattern, It can be easily formed by patterning as having almost no side surface roughness, so that the multiple quantum well waveguide structure can be easily manufactured as having excellent characteristics.

【0024】また、第1及び第2のIII−V族化合物
半導体薄膜選択成長形成用マスク55及び61を、とも
に、第1及び第2の多重量子井戸型導波路75及び87
を形成する前の工程において形成するため、第1の多重
量子井戸型導波路75を形成する工程後、第2のIII
−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスク61を除
去する工程を有するとしても、第1及び第2の多重量子
井戸型導波路75及び87を、第1及び第2のIII−
V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを用いて、
選択成長させて形成させるにつき、工程が簡易である。
Also, the first and second III-V compound semiconductor thin film selective growth forming masks 55 and 61 are provided together with the first and second multiple quantum well waveguides 75 and 87, respectively.
After the step of forming the first multiple quantum well waveguide 75, the second III
Even if the method includes the step of removing the group 61 compound semiconductor thin film selective growth forming mask 61, the first and second multiple quantum well waveguides 75 and 87 are connected to the first and second III-
Using a mask for selectively growing a group V compound semiconductor thin film,
The process is simple in forming by selective growth.

【0025】なお、上述においては、本発明による、I
II−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを用
いたIII−V族化合物半導体薄膜選択成長形成法を、
多重量子井戸型導波路構体の製法に適用した場合の実施
例で述べたが、本発明による、III−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成用マスクを用いたIII−V族化合
物半導体薄膜選択成長形成法は、多重量子井戸型導波路
構体の製法以外の種々の光半導体装置、半導体装置の製
法に適用することもでき、その他、本発明の精神を脱す
ることなしに、種々の変型、変更をなし得るであろう。
In the above description, I according to the present invention
A method for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for forming a group II-V compound semiconductor thin film,
As described in the embodiment in the case where the present invention is applied to a method of manufacturing a multiple quantum well type waveguide structure, a III-V compound semiconductor thin film selective growth formation using a III-V compound semiconductor thin film selective growth formation mask according to the present invention. The method can be applied to various optical semiconductor devices other than the method of manufacturing the multiple quantum well type waveguide structure and the method of manufacturing the semiconductor device, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. Could do it.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による、III−V族化合物半導体薄膜
選択成長形成用マスクを用いたIII−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成法の実施例の説明に供する、本発明
による、III−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用
マスクを用いたIII−V族化合物半導体薄膜選択成長
形成法の適用された多重量子井戸型導波路構体の製法の
実施例の、順次の工程における略線的平面図(図1A)
及びそのB−B線上の断面図(図1B)である。
FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of a method for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film according to the present invention; FIG. 5 is a schematic plan view showing sequential steps of an embodiment of a method for manufacturing a multiple quantum well type waveguide structure to which a group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming method using a compound semiconductor thin film selective growth forming mask is applied; (FIG. 1A)
FIG. 1B is a sectional view (FIG. 1B) of FIG.

【図2】本発明による、III−V族化合物半導体薄膜
選択成長形成用マスクを用いたIII−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成法の実施例の説明に供する、本発明
による、III−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用
マスクを用いたIII−V族化合物半導体薄膜選択成長
形成法の適用された多重量子井戸型導波路構体の製法の
実施例の、図1に示す順次の工程に続く順次の工程にお
ける略線的平面図(図2A)及びそのB−B線上の断面
図(図2B)である。
FIG. 2 is a view for explaining an embodiment of a method for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for forming a group III-V compound semiconductor thin film according to the present invention; In the embodiment of the method of manufacturing a multiple quantum well type waveguide structure to which the method of selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for forming a selective growth of a compound semiconductor thin film has been applied, the steps following the sequential steps shown in FIG. FIG. 2A is a schematic plan view (FIG. 2A) and a cross-sectional view taken along the line BB (FIG. 2B) in the step of FIG.

【図3】本発明による、III−V族化合物半導体薄膜
選択成長形成用マスクを用いたIII−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成法の実施例の説明に供する、本発明
による、III−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用
マスクを用いたIII−V族化合物半導体薄膜選択成長
形成法の適用された多重量子井戸型導波路構体の製法の
実施例の、図2に示す順次の工程に続く順次の工程にお
ける略線的平面図(図3A)及びそのB−B線上の断面
図(図3B)である。
FIG. 3 is a view for explaining an example of a method for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film according to the present invention. In the embodiment of the method of manufacturing a multiple quantum well type waveguide structure to which the method of selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for forming a selective growth of a compound semiconductor thin film is applied, the sequence following the sequential steps shown in FIG. 3B is a schematic plan view (FIG. 3A) and a cross-sectional view taken along the line BB (FIG. 3B) in the step of FIG.

【図4】本発明による、III−V族化合物半導体薄膜
選択成長形成用マスクを用いたIII−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成法の実施例の説明に供する、本発明
による、III−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用
マスクを用いたIII−V族化合物半導体薄膜選択成長
形成法の適用された多重量子井戸型導波路構体の製法の
実施例の、図3に示す順次の工程に続く順次の工程にお
ける略線的平面図(図4A)及びそのB−B線上の断面
図(図4B)である。
FIG. 4 is a view for explaining an example of a method for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film according to the present invention. FIG. 3 is a sequence diagram illustrating an example of a method for manufacturing a multiple quantum well waveguide structure to which a group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming method using a compound semiconductor thin film selective growth forming mask is applied. FIG. 4 is a schematic plan view (FIG. 4A) and a cross-sectional view taken along the line BB (FIG. 4B) in the step of FIG.

【図5】本発明による、III−V族化合物半導体薄膜
選択成長形成用マスクを用いたIII−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成法の実施例の説明に供する、本発明
による、III−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用
マスクを用いたIII−V族化合物半導体薄膜選択成長
形成法の適用された多重量子井戸型導波路構体の製法の
実施例の、図4に示す順次の工程に続く順次の工程にお
ける略線的平面図(図5A)及びそのB−B線上の断面
図(図5B)である。
FIG. 5 is a view for explaining an example of a method for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film according to the present invention; In the embodiment of the method of manufacturing a multiple quantum well type waveguide structure to which the method of selectively growing a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for forming a selective growth of a compound semiconductor thin film is applied, the order following the sequential steps shown in FIG. FIG. 5A is a schematic plan view (FIG. 5A) and a cross-sectional view taken along the line BB (FIG. 5B) in the step of FIG.

【図6】本発明による、III−V族化合物半導体薄膜
選択成長形成用マスクを用いたIII−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成法の実施例の説明に供する、本発明
による、III−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用
マスクを用いたIII−V族化合物半導体薄膜選択成長
形成法の適用された多重量子井戸型導波路構体の製法の
実施例の、図5に示す順次の工程に続く順次の工程にお
ける略線的平面図(図6A)及びそのB−B線上の断面
図(図6B)である。
FIG. 6 is a graph illustrating a method for selectively forming a group III-V compound semiconductor thin film using a mask for forming a group III-V compound semiconductor thin film according to an embodiment of the present invention. 5A to 5C of an embodiment of a method for manufacturing a multiple quantum well type waveguide structure to which a group III-V compound semiconductor thin film selective growth forming method using a compound semiconductor thin film selective growth forming mask is applied. FIG. 6 is a schematic plan view (FIG. 6A) and a cross-sectional view taken along the line BB (FIG. 6B) in the step of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

51 半導体基板 52 窓 53 マスク 54 自然酸化膜 55 第1のIII−V族化合物半導体薄膜
選択成長形成用マスク 61 第2のIII−V族化合物半導体薄膜
選択成長形成用マスク 71 クラッド層としてのIII−V族化合
物半導体薄膜 72 コア層としてのIII−V族化合物半
導体薄膜 73 クラッド層としてのIII−V族化合
物半導体薄膜 74 III−V族化合物半導体積層体 75 第1の多重量子井戸型導波路 81 エッチングストッパ層としてのIII
−V族化合物半導体薄膜 82 クラッド層としてのIII−V族化合
物半導体薄膜 83 コア層としてのIII−V族化合物半
導体薄膜 84 クラッド層としてのIII−V族化合
物半導体薄膜 85 III−V族化合物半導体積層体 86 半導体積層体 87 第2の多重量子井戸型導波路
Reference Signs List 51 semiconductor substrate 52 window 53 mask 54 natural oxide film 55 first III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask 61 second III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask 71 III- as cladding layer Group V compound semiconductor thin film 72 III-V compound semiconductor thin film as core layer 73 III-V compound semiconductor thin film as cladding layer 74 III-V compound semiconductor laminate 75 First multiple quantum well waveguide 81 Etching III as stopper layer
-Group V compound semiconductor thin film 82 Group III-V compound semiconductor thin film as cladding layer 83 Group III-V compound semiconductor thin film as core layer 84 Group III-V compound semiconductor thin film as cladding layer 85 Group III-V compound semiconductor lamination Body 86 semiconductor laminate 87 second multiple quantum well waveguide

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−87278(JP,A) 特開 平2−67722(JP,A) 特開 平2−5513(JP,A) 特開 平4−115590(JP,A) 特開 平4−119680(JP,A) 特開 平1−239984(JP,A) 特表 昭61−502509(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01S 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-49-87278 (JP, A) JP-A-2-67722 (JP, A) JP-A-2-5513 (JP, A) JP-A-4-87 115590 (JP, A) JP-A-4-119680 (JP, A) JP-A 1-239984 (JP, A) JP-T-61-502509 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/205 H01L 21/31 H01S 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、第1及び第2のIII
−V族化合物半導体薄膜を、第1及び第2のIII−V
族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを用いて、選
択成長させて形成させるにつき、上記半導体基板上に、
表面に自然酸化膜が形成されているAlを含むIII−
V族化合物半導体薄膜でなるマスクを、上記第1のII
I−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクとして
形成し、次に、上記半導体基板上に、上記第1のIII
−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを覆って
延長している誘電体薄膜でなるマスクを、上記第2のI
II−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクとし
て形成し、次に、上記半導体基板上に、上記第1のII
I−V族化合物半導体薄膜を、上記第1及び第2のII
I−V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを用い
て選択成長させて形成させ、次に、上記第2のIII−
V族化合物半導体薄膜選択成長形成用マスクを除去し、
次に、上記半導体基板上に、上記第2のIII−V族化
合物半導体薄膜を、上記第1のIII−V族化合物半導
体薄膜選択成長形成用マスクを用いて選択成長させて形
成させることを特徴とするIII−V族化合物半導体薄
膜選択成長形成法。
1. A semiconductor device comprising a first substrate and a second substrate.
The first and second III-V compound semiconductor thin films;
Using the group compound semiconductor thin film selective growth forming mask, the selective growth is performed.
III- containing Al having a native oxide film formed on the surface
The mask made of the group V compound semiconductor thin film is used for the first II
It is formed as a mask for selectively growing a group IV compound semiconductor thin film, and then the first III film is formed on the semiconductor substrate.
A mask formed of a dielectric thin film extending over the mask for selective growth formation of the group V compound semiconductor thin film,
Forming a mask for selectively growing a group II-V compound semiconductor thin film, and then forming the first II on the semiconductor substrate;
The group IV-compound semiconductor thin film is formed by the first and second II
It is formed by selective growth using an IV group compound semiconductor thin film selective growth forming mask, and then the second III-
Removing the mask for selective growth formation of the group V compound semiconductor thin film;
Next, the second III-V compound semiconductor thin film is selectively grown on the semiconductor substrate using the first III-V compound semiconductor thin film selective growth forming mask. III-V compound semiconductor thin film selective growth forming method.
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