JP3257254B2 - 化合物半導体素子及びその作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体基板上の
化合物半導体結晶の選択エピタキシャル成長技術に基づ
いて作製された、配線構造に特徴を有する化合物半導体
素子、並びにその作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＡｌＧａＡｓ系化合物半導体結晶
層をＧａＡｓ基板上に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）にて形成する方法が、ＧａＡｓ基板上に大面積の極
薄膜を均一に形成し得ることから、近年注目されてお
り、半導体レーザや高移動度トランジスタの量産に用い
られている。一方、ＧａＡｓ基板の（１１１）Ｂ面上で
のＧａＡｓ系化合物半導体結晶層の選択エピタキシャル
成長技術が開発されている（例えば、文献、S. Ando, e
t al., "Selective epitaxy of GaAs/AlGaAs on (111)B
substrates by MOCVD and applications to nanometer
structures", Journal of Crystal Growth 115(1991),
pp 69-73 参照）。ここで、ＧａＡｓの（１１１）Ｂ面
とは、ＧａＡｓ基板の最表面がＡｓ原子層から構成され
た状態を意味する。尚、本明細書において、｛ｈ，ｋ，
ｌ｝はミラー指数ｈｋｌで表わされる結晶面のファミリ
ーを意味し、（ｈ，ｋ，ｌ）はミラー指数ｈｋｌで表わ
される特定の結晶面を意味し、＜ｈ，ｋ，ｌ＞はミラー
指数ｈｋｌで表わされる結晶面の方向（方位）のファミ
リーを意味し、［ｈ，ｋ，ｌ］はミラー指数ｈｋｌで表
わされる特定の結晶面の方向（方位）を意味する。ま
た、化合物半導体基板と化合物半導体結晶層の結晶面あ
るいは結晶面の方向を区別するために、化合物半導体基
板を示す場合には例えば［ｈ，ｋ，ｌ］_Sのように添字
「Ｓ」を付し、化合物半導体結晶層を示す場合には例え
ば［ｈ，ｋ，ｌ］_Cのように添字「Ｃ」を付した。

【０００３】ＧａＡｓ系化合物半導体結晶の選択エピタ
キシャル成長技術においては、先ず、図１２の（Ａ）に
示すように、ＧａＡｓ基板１１０の（１１１）_SＢ面上
に、０．１μｍ程度の厚さのＳｉＯ₂又はＳｉＮから成
るマスク層１１２をＣＶＤ法等にて堆積させる。次に、
図１２の（Ｂ）に示すように、通常のフォトリソグラフ
ィ技術及びエッチング技術を用いて、マスク層１１２を
ストライプ状あるいは矩形状に除去して、マスク層１１
２に開口部を形成し、ＧａＡｓ基板１１０の（１１１）
_SＢ面を露出させる。尚、この露出したＧａＡｓ基板１
１０の部分を以下、ウインドウ（窓）１１４と呼ぶ。ウ
インドウ１１４の一方向がＧａＡｓ基板１１０の［０，
１，−１］_S方向と一致し、ウインドウ１１４の他の方
向がＧａＡｓ基板１１０の［２，−１，−１］_S方向と
一致するように、マスク層１１２の一部分をストライプ
状あるいは矩形状に除去する。尚、図１２及び図１３に
おいては、ＧａＡｓ基板１１０の一部切り欠き図を示
す。

【０００４】このようなウインドウ１１４上に例えばＧ
ａＡｓから成る化合物半導体結晶層１２０をＭＯＣＶＤ
法にて成長させると、図１３の（Ａ）に示すように、基
板の［０，１，−１］_S方向に（０，１，−１）_C面、及
び基板の［０，−１，１］_S方向に（０，−１，１）_C面
を有し、そして基板垂直方向に（−１，−１，−１）_C
面を有する化合物半導体結晶層１２０が結晶成長する。
一方、この化合物半導体結晶層１２０は、化合物半導体
結晶層を基板の［２，−１，−１］_S方向に沿って切断
した図１３の（Ｂ）の模式的な断面図に示すように、基
板の［２，−１，−１］_S方向に（０，−１，−１）_C面
を有し、基板の［−２，１，１］_S方向には（０，１，
１）_C面を有する。尚、図１３の（Ｂ）において、化合
物半導体結晶層１２０の長さを短縮して描いた。化合物
半導体結晶層１２０の（０，１，−１）_C面及び（０，
−１，１）_C面は基板１１０に対して垂直であり、
（０，−１，−１）_C面及び（０，１，１）_C面は基板に
対して約３５°の角度を有する。そして、図１３の
（Ａ）に示すように、ウインドウ１１４の部分にのみ化
合物半導体結晶層１２０が成長し、マスク層１１２の上
には化合物半導体結晶層１２０は成長していない。尚、
このように、化合物半導体結晶層１２０が専らその膜厚
方向に成長することを、基板垂直方向への化合物半導体
結晶層の成長あるいは垂直成長モードと呼ぶ。

【０００５】一方、ＭＯＣＶＤ法における結晶成長条件
を変えると、図１３の（Ｃ）に示すように、化合物半導
体結晶層１２０がその膜厚方向に成長するばかりか、マ
スク層１１２の上にも成長し、化合物半導体結晶層１２
０がマスク層１１２上に張り出して成長する。このよう
な化合物半導体結晶層の成長を、基板水平方向への化合
物半導体結晶層の成長あるいは水平成長モードと呼ぶ。
このような水平成長モードにおいても、化合物半導体結
晶層１２０は、基板の［２，−１，−１］_S方向及び
［−２，１，１］_S方向には、図１３の（Ｂ）の模式的
な断面図で示したと同様に、（０，−１，−１）_C面及
び（０，１，１）_C面を有する。

【０００６】従来の技術においては、ＧａＡｓ系化合物
半導体結晶層をＭＯＣＶＤ法にて結晶成長させるため
に、Ｇａ原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用
い、Ａｓ原料としてアルシン（ＡｓＨ₃）を用いる。Ｍ
ＯＣＶＤ法において垂直成長モードを得るために、通
常、ＧａＡｓ基板１１０を８００゜Ｃ程度に加熱し、Ｔ
ＭＧを約２．３×１０^-6気圧、アルシンを約３×１０^-5
気圧（アルシン／ＴＭＧガス分圧比＝約１３）とする。
ＧａＡｓ基板１１０の加熱温度を下げ、且つアルシン／
ＴＭＧガス分圧比を増加させるに従い、水平成長モード
が認められるようになる。例えば、ＧａＡｓ基板１１０
の加熱温度を約６００゜Ｃ、ＴＭＧを約２．３×１０^-6
気圧、アルシンを約２×１０^-4気圧（アルシン／ＴＭＧ
ガス分圧比＝約８７）とした場合、基板水平方向の結晶
成長速度は、基板垂直方向の結晶成長速度の約２３倍と
なり、ほぼ水平成長モードを達成することができる。
尚、基板水平方向とはＧａＡｓ基板１１０の表面と平行
な方向を意味し、基板垂直方向とはＧａＡｓ基板１１０
の表面に垂直な方向を意味する。

【０００７】このように、垂直成長モード及び水平成長
モードを組み合わせることで、複数の化合物半導体結晶
層（例えば、バッファ層、第１のクラッド層、活性層、
第２のクラッド層、キャップ層）から構成された化合物
半導体素子（例えば、半導体レーザ構造を有する化合物
半導体素子）を化合物半導体基板上に形成することが可
能である。上記の方法に基づきこれらの化合物半導体結
晶層を形成することで、１回のエピタキシャル成長によ
って、例えば屈折率導波構造から成る半導体レーザ構造
を有する化合物半導体素子を形成することができ、しか
も素子分離が行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようにして形成さ
れた化合物半導体結晶層１２０は、通常の半導体レーザ
構造を有する場合、化合物半導体基板１１０の表面から
約２μｍ程度突出している。通常、化合物半導体結晶層
１２０の頂面に電極を形成し、化合物半導体基板１１０
上に形成されたマスク層１１２にコンタクト部を形成す
る。そして、かかる電極とコンタクト部とを配線層で電
気的に接続する必要がある。

【０００９】このように、化合物半導体結晶層１２０の
頂面とマスク層１１２との間に大きな段差がある場合、
配線層を形成するために段差を埋める技術が必要であ
る。即ち、化合物半導体基板上の化合物半導体結晶の選
択エピタキシャル成長技術に基づいて作製された化合物
半導体素子に対して、従来の電極、コンタクト部及び配
線層の形成方法を適用する場合、先ず、塗布法等によっ
て例えばポリイミド等から成る平坦化膜１３０を、化合
物半導体結晶層１２０を含むマスク層１１２の全面に成
膜する（図１４の（Ａ）参照）。次いで、平坦化膜１３
０を全面エッチングすることによって、化合物半導体結
晶層１２０の側面に平坦化膜１３０を残し、マスク層１
１２上及び化合物半導体結晶層１２０の頂面上から平坦
化膜１３０を除去する（図１４の（Ｂ）参照）。その
後、電極１４０Ａ、コンタクト部１４０Ｂ及び配線層１
４０Ｃを形成するために金属配線材料を、例えば真空蒸
着法やスパッタ法にて形成し、リフトオフ法等を用いて
電極１４０Ａ、コンタクト部１４０Ｂ及び配線層１４０
Ｃを所望形状にパターニングする（図１４の（Ｃ）参
照）。

【００１０】しかしながら、このような従来の方法を上
述の化合物半導体素子に適用した場合、化合物半導体結
晶層１２０の頂面の縁部における配線層１４０Ｃの信頼
性の低下、マスク層１１２上の配線層１４０Ｃやコンタ
クト部１４０Ｂの信頼性の低下が問題となる。

【００１１】また、化合物半導体素子の光射出端面が平
坦化膜１３０に埋もれてしまい、光射出端面近傍の平坦
化膜１３０を除去することは極めて困難である。

【００１２】尚、図１５に示すように、平坦化膜を形成
することなく、斜め蒸着法によって電極、コンタクト部
及び配線層を形成する方法もある。しかしながら、この
ような斜め蒸着法においては、化合物半導体結晶層１２
０の頂面の縁部における配線層の信頼性の低下、化合物
半導体結晶層１２０の側面下部における配線層１４０Ｃ
の信頼性の低下が問題となる。

【００１３】従って、本発明の目的は、化合物半導体基
板上の化合物半導体結晶の選択エピタキシャル成長技術
に基づいて作製された、高い信頼性を有する配線構造を
備えた化合物半導体素子、並びにその作製方法を提供す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、化合物半
導体基板、この化合物半導体基板の｛１１１｝Ｂ面上に
形成された化合物半導体結晶層、及びこの化合物半導体
基板上に形成されたマスク層の上に設けられたコンタク
ト部から成る化合物半導体素子であって、化合物半導体
結晶層の頂面は｛−１，−１，−１｝面から構成され、
頂面には電極が形成されており、化合物半導体結晶層に
は少なくとも１つの斜面が形成されており、斜面は主に
｛０，−１，−１｝面から構成されており、コンタクト
部と電極とは、斜面上を延びる配線層で電気的に接続さ
れていることを特徴とする本発明の化合物半導体素子に
よって達成することができる。

【００１５】上記の目的は、更に、（イ）化合物半導体
基板の｛１１１｝Ｂ面上に、マスク層を形成した後、こ
のマスク層に開口部を形成する工程と、（ロ）開口部の
底部に露出した化合物半導体基板の｛１１１｝Ｂ面上
に、化合物半導体結晶を選択的に成長させ、｛−１，−
１，−１｝面から成る頂面と主に｛０，−１，−１｝面
から構成された斜面とを少なくとも有する化合物半導体
結晶層を形成する工程と、（ハ）頂面上に電極を形成
し、マスク層上にコンタクト部を形成し、併せてコンタ
クト部と電極とを電気的に接続するためにこの斜面上を
延びる配線層を形成する工程、から成ることを特徴とす
る本発明の化合物半導体素子の作製方法によって達成す
ることができる。

【００１６】本発明の化合物半導体素子及びその作製方
法においては、電極、配線層及びコンタクト部を構成す
る材料は、電極をその上に形成すべき化合物半導体結晶
層の組成及び導電型に依存する。電極をその上に形成す
べき化合物半導体結晶層がｎ型ＧａＡｓの場合、電極、
配線層及びコンタクト部を構成する材料として、Ａｕ−
Ｇｅ−Ｎｉ、Ａｕ−Ｇｅ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｇｅ、Ｎ
ｉ−Ｇｅ、Ａｕ−Ｔｅ−Ｎｉ、Ａｕ−Ｇｅ／Ａｕを挙げ
ることができるが、中でもＡｕ−Ｇｅ／Ａｕ（Ａｕ−Ｇ
ｅ及びＡｕ）を用いることが好ましい。電極をその上に
形成すべき化合物半導体結晶層がｐ型ＧａＡｓの場合、
電極、配線層及びコンタクト部を構成する材料として、
Ａｕ−Ｚｎ、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕ、Ａｕ−Ｍｇを挙げるこ
とができるが、中でもＡｕ−Ｚｎ／Ａｕ（Ａｕ−Ｚｎ及
びＡｕ）を用いることが好ましい。電極をその上に形成
すべき化合物半導体結晶層がｎ型ＩｎＰの場合、電極、
配線層及びコンタクト部を構成する材料として、Ａｕ−
Ｇｅ−Ｎｉを挙げることができる。電極をその上に形成
すべき化合物半導体結晶層がｐ型ＩｎＰの場合、電極、
配線層及びコンタクト部を構成する材料として、Ａｕ−
Ｚｎを挙げることができる。電極をその上に形成すべき
化合物半導体結晶層がｎ型ＡｌＧａＡｓの場合、電極、
配線層及びコンタクト部を構成する材料として、Ａｕ−
Ｇｅ−Ｎｉを挙げることができる。電極をその上に形成
すべき化合物半導体結晶層がｐ型ＡｌＧａＡｓの場合、
電極、配線層及びコンタクト部を構成する材料として、
Ａｕ−Ｚｎ、Ａｕ−Ｍｇを挙げることができる。電極を
その上に形成すべき化合物半導体結晶層がｎ型ＩｎＧａ
Ａｓの場合、電極、配線層及びコンタクト部を構成する
材料として、Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉを挙げることができる。
電極をその上に形成すべき化合物半導体結晶層がｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓの場合、電極、配線層及びコンタクト部を構
成する材料として、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕを挙げることがで
きる。

【００１７】電極、配線層並びにコンタクト部の形成工
程は、上述の材料を真空蒸着法若しくはスパッタ法にて
成膜する工程を含むことが好ましい。電極を形成するた
めの方法として、水素ガスあるいは窒素ガス雰囲気のも
とで炉を用いて昇温、降温を行う炉アロイ法、電子ビー
ムアロイ法、レーザアロイ法、赤外線ランプアロイ法等
の合金化法等を挙げることができる。

【００１８】

【作用】本発明においては、化合物半導体結晶を選択的
に成長させることによって、化合物半導体結晶層には主
に｛０，−１，−１｝面から構成された斜面が形成さ
れ、コンタクト部と電極とは、斜面上を延びる配線層で
電気的に接続されている。この｛０，−１，−１｝面か
ら構成された斜面は化合物半導体基板に対して主に約３
５°傾いているだけであるが故に、電極と化合物半導体
基板上に形成されたコンタクト部とを、高い信頼性を有
する配線層で電気的に接続することができる。本発明に
おいては、化合物半導体結晶層に形成された斜面が平坦
化膜と同様の機能を果たすので、従来の技術のように平
坦化膜の形成は不要である。また、斜め蒸着法を採用し
なくとも、電極とコンタクト部の間を電気的に接続する
ことができる。

【００１９】また、１回の結晶成長にて化合物半導体素
子の作製が可能であり、しかも特別な素子分離技術や劈
開技術、エッチング技術を必要とせずに光射出面（例え
ば、レーザ共振面）を形成できるので、工程を簡素化で
き、しかも、高品質の光射出面を形成することができ
る。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。

【００２１】（実施例１）図１に、半導体レーザ構造を
有する実施例１の化合物半導体素子の模式的な平面図を
示す。また、図１の線Ａ−Ａ、線Ｂ−Ｂ及び線Ｃ−Ｃに
沿った化合物半導体素子の模式的な断面図を、図２の
（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。尚、特定の結晶面及
び方向に基づき、以下に実施例を説明するが、これらの
説明における特定の結晶面及び方向をそれらのファミリ
ーに拡張できることは勿論である。また、平面図には、
結晶面の相違を明確にするために、一部斜線を付した。

【００２２】図１及び図２に示すように、実施例１の化
合物半導体素子は、化合物半導体基板１０、この化合物
半導体基板の（１１１）_SＢ面上に形成された化合物半
導体結晶層２０、及び化合物半導体基板１０上に形成さ
れたマスク層１２の上に設けられたコンタクト部４４か
ら成る。そして、化合物半導体結晶層２０の頂面２２Ａ
は（−１，−１，−１）_C面から構成されており、この
頂面２２Ａには電極４０が形成されている。一方、化合
物半導体結晶層２０には少なくとも１つの斜面２２Ｂが
形成されており、この斜面２２Ｂは（０，−１，−１）
_C面から構成されている。化合物半導体結晶層２０の他
の側面は、（０，１，−１）_C面から構成された第１の
側面２２Ｃ、（０，１，１）_C面から構成された第２の
側面２０Ｄ、（０，−１，１）_C面から構成された第３
の側面２０Ｅである。化合物半導体結晶層２０の頂面２
２Ａ、斜面２２Ｂ、第１、第２及び第３の側面２０Ｃ，
２０Ｄ，２０Ｅは、化合物半導体基板上の化合物半導体
結晶の選択エピタキシャル成長技術に基づいて形成され
る。マスク層１２は、例えばＳｉＯ₂又はＳｉＮから成
る。

【００２３】化合物半導体結晶層２０の斜面２２Ｂであ
る（０，−１，−１）_C面、及び第２の側面２２Ｄであ
る（０，１，１）_C面は、化合物半導体基板１０の
［２，−１，−１］_S方向と直角の方向に形成されてい
る。これらの（０，−１，−１）_C面及び（０，１，
１）_C面は、化合物半導体基板１０に対して約３５°の
角度を有する面である。（０，１，−１）_C面及び
（０，−１，１）_C面から構成された第１及び第３の側
面２０Ｃ，２０Ｅは、化合物半導体基板１０の［０，１
−１］方向と直角の方向に形成されている。そして、化
合物半導体結晶層２０のこれらの側面２０Ｃ，２０Ｅ
は、化合物半導体基板１０に対して垂直な面である。半
導体レーザ構造を有する実施例１の化合物半導体素子に
おいては、（０，１，−１）_C面及び（０，−１，１）_C
面から構成された第１及び第３の側面２０Ｃ，２０Ｅが
レーザ共振面に相当し、この側面からレーザ光が射出さ
れる。

【００２４】コンタクト部４４と電極４０とは、化合物
半導体結晶層２０の頂面２２Ａから斜面２２Ｂ上及びマ
スク層１２上を延びる配線層４２で電気的に接続されて
いる。実施例１においては、電極４０、配線層４２及び
コンタクト部４４を構成する材料はＡｕ−Ｚｎ／Ａｕか
ら成る。尚、参照番号４６は、電極４０等の形成時に同
時に形成されるダミーのコンタクト部であり、何等機能
は有していない。

【００２５】実施例１においては、化合物半導体基板１
０はｎ型ＧａＡｓから成る。また、化合物半導体結晶層
２０は、図２の（Ａ）若しくは（Ｂ）に示すように、ｎ
型ＧａＡｓから成るバッファ層３０、ｎ型ＡｌＧａＡｓ
から成る第１のクラッド層３２、ＧａＡｓから成る活性
層３４、ｐ型ＡｌＧａＡｓから成る第２のクラッド層３
６、及びｐ型ＧａＡｓから成るキャップ層３８から構成
されている。

【００２６】以下、図３及び図４を参照して、化合物半
導体基板１０の（１１１）_SＢ面上に化合物半導体結晶
の選択エピタキシャル成長技術に基づいて作製される、
実施例１の化合物半導体素子の作製方法を説明する。

【００２７】［工程−１００］先ず、ｎ型ＧａＡｓから
成る化合物半導体基板１０の（１１１）_SＢ面上に、マ
スク層１２を形成する。マスク層１２は、０．１μｍ程
度の厚さのＳｉＯ₂又はＳｉＮから成り、通常のＣＶＤ
法等にて形成することができる。

【００２８】［工程−１１０］次に、フォトリソグラフ
ィ技術及びエッチング技術を用いて、マスク層１２に開
口部を形成する。実施例１においては、開口部の平面形
状を矩形とした。開口部は、化合物半導体基板１０の
［２，−１，−１］_S方向と平行な方向に２辺１６Ａ，
１６Ｃを有する。更に、開口部は、化合物半導体基板の
［０，１，−１］_S方向と平行な方向に２辺１６Ｂ，１
６Ｄを有する。開口部の底部には化合物半導体基板１０
が露出しており、この部分がウインドウ（窓）１４であ
る。かかる開口部を、図３の（Ａ）の模式的な平面図及
び図３の（Ｂ）の模式的な一部断面図に示す。尚、図３
の（Ｂ）は、図３の（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った一部断面
図である。

【００２９】［工程−１２０］その後、開口部の底部に
露出したウインドウ（窓）１４に相当する化合物半導体
基板１０の（１１１）_SＢ面上に、化合物半導体結晶層
２０を選択的に成長させる。実施例１においては、化合
物半導体基板１０はｎ型ＧａＡｓから成る。一方、化合
物半導体結晶層２０は、ｎ型ＧａＡｓから成るバッファ
層３０、ｎ型ＡｌＧａＡｓから成る第１のクラッド層３
２、ＧａＡｓから成る活性層３４、ｐ型ＡｌＧａＡｓか
ら成る第２のクラッド層３６、及びｐ型ＧａＡｓから成
るキャップ層３８から構成されており、各層をＭＯＣＶ
Ｄ装置を用いて、ＭＯＣＶＤ法にて選択的に成長させ
る。以下に、各層の形成条件を例示する。また、各層の
形成段階に応じた化合物半導体結晶層の模式的な断面図
を図４に示す。尚、図４の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の
断面図は、図１の線Ｂ−Ｂに沿った断面図に相当する
が、化合物半導体基板１０の［０，１，−１］_S方向に
沿った長さを極めて短縮して描いた。また、図４の
（Ｄ）の断面図は、図１の線Ａ−Ａに沿った断面図に相
当する。原料ガスの供給量は、ＭＯＣＶＤ反応装置内の
分圧で表わした。また、ＭＯＣＶＤ反応装置内の全圧は
０．１気圧とした。

【００３０】［工程−１２０Ａ］ （バッファ層３０の
形成） 先ず、化合物半導体基板１０のウインドウ１４に、下記
の条件でｎ−ＧａＡｓから成る厚さ０．２μｍのバッフ
ァ層３０を形成した。下記の条件においては、バッファ
層３０の成長は専ら垂直成長モードとなる。尚、バッフ
ァ層３０の電子濃度を１×１０¹⁸／ｃｍ³とした。 基板加熱温度 ： ８００゜Ｃ Ｇａ原料ガス ： ＴＭＧ （トリメチルガリウム） 供給量 ： ２．３×１０^-6気圧 Ａｓ原料ガス ： アルシン 原料ガス分圧比： ２０ ｎ型ドーパント： Ｓｉ₂Ｈ₆ 供給量 ： １×１０^-8気圧 ここで、原料ガス分圧比とは、Ｖ族原料ガス／ＩＩＩ族
原料ガスの分圧比を意味する。

【００３１】［工程−１２０Ｂ］ （第１のクラッド層
３２の形成） 次に、バッファ層３０の上及び側壁にｎ−Ａｌ_0.3Ｇａ
_0.7Ａｓから成る第１のクラッド層３２を形成した（図
４の（Ａ）参照）。下記の条件で第１のクラッド層３２
を形成した場合、第１のクラッド層３２の成長は水平成
長モードとなる。その結果、バッファ層３０の上には厚
さ０．８μｍの第１のクラッド層３２が形成され、バッ
ファ層３０の側壁には幅０．４μｍの第１のクラッド層
３２が形成された。尚、第１のクラッド層３２の電子濃
度を３×１０¹⁷／ｃｍ³とした。 基板加熱温度 ： ８００゜Ｃ Ｇａ原料ガス ： ＴＭＧ 供給量 ： ２．３×１０^-6気圧 Ａｓ原料ガス ： アルシン 原料ガス分圧比： ２００ Ａｌ原料ガス ： ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウ
ム） 供給量 ： ０．３５×１０^-6気圧 ｎ型ドーパント： Ｓｉ₂Ｈ₆ 供給量 ： １×１０^-8気圧

【００３２】［工程−１２０Ｃ］ （活性層３４の形
成） 次いで、第１のクラッド層３２の上にＧａＡｓから成る
厚さ０．０８μｍの活性層３４を形成した。下記の条件
では、この活性層３４の成長は専ら垂直成長モードとな
る。尚、活性層３４にはドーピングを行わない。 基板加熱温度 ： ８００゜Ｃ Ｇａ原料ガス ： ＴＭＧ 供給量 ： ２．３×１０^-6気圧 Ａｓ原料ガス ： アルシン 原料ガス分圧比： ２０

【００３３】［工程−１２０Ｄ］ （第２のクラッド層
３６の形成） 次に、活性層３４の上、並びに活性層３４及び第１のク
ラッド層３２の側壁にｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓから成る
第２のクラッド層３６を形成した（図４の（Ｂ）参
照）。下記の条件により、この第２のクラッド層３６の
成長は水平成長モードとなる。その結果、活性層３４の
上には厚さ０．８μｍの第２のクラッド層３６が形成さ
れ、活性層３４及び第１のクラッド層３２の側壁には幅
０．４μｍの第２のクラッド層３６が形成された。尚、
第２のクラッド層３６の正孔濃度を５×１０¹⁷／ｃｍ³
とした。 基板加熱温度 ： ７５０゜Ｃ Ｇａ原料ガス ： ＴＭＧ 供給量 ： ２．３×１０^-6気圧 Ａｓ原料ガス ： アルシン 原料ガス分圧比： ６００ Ａｌ原料ガス ： ＴＭＡｌ 供給量 ： ０．３５×１０^-6気圧 ｐ型ドーパント： ＤＭＺｎ 供給量 ： １ｃｃ／分

【００３４】［工程−１２０Ｅ］ （キャップ層３８の
形成） その後、第２のクラッド層３６の上及び側壁にｐ型−Ｇ
ａＡｓから成るキャップ層３８を形成した。下記の条件
では、このキャップ層３８の成長は水平成長モードとな
る。その結果、第２のクラッド層３６の上には厚さ０．
４μｍのキャップ層３８が形成され、第２のクラッド層
３６の側壁には幅０．２μｍのキャップ層３８が形成さ
れた。尚、キャップ層３８の正孔濃度を３×１０¹⁸／ｃ
ｍ³とした。 基板加熱温度 ： ７５０゜Ｃ Ｇａ原料ガス ： ＴＭＧ 供給量 ： ２．３×１０^-6気圧 Ａｓ原料ガス ： アルシン 原料ガス分圧比： ６００ ｐ型ドーパント： ＤＭＺｎ （ジメチル亜鉛） 供給量 ： １ｃｃ／分

【００３５】こうして、開口部の底部に露出した化合物
半導体基板１０の（１１１）_SＢ面上に、（−１，−
１，−１）_C面から成る頂面２２Ａと、（０，−１，−
１）_C面から構成された斜面２２Ｂとを少なくとも有す
る化合物半導体結晶層２０を形成することができる。

【００３６】尚、（０，１，−１）_C面２２Ｃ及び
（０，−１，１）_C面２２Ｅの端部に不所望の結晶面
（−１，０，−１）_C面２２Ｆ及び（−１，−１，０）_C
面２２Ｇが形成される場合がある（図１及び図２の
（Ｃ）参照）。

【００３７】化合物半導体基板１０の［２，−１，−
１］_S方向に対しては、化合物半導体結晶は、［０，−
１，−１］_C方向、［０，０，−１］_C方向、及び［０，
−１，０］_C方向に結晶成長する。但し、化合物半導体
結晶の成長速度は、［０，０，−１］_C方向及び［０，
−１，０］_C方向の方が［０，−１，−１］_C方向よりも
早い。その結果、化合物半導体基板１０の［２，−１，
−１］_S方向においては、化合物半導体結晶層には最終
的に（０，−１，−１）_C面２２Ｂが形成される。

【００３８】一方、化合物半導体基板１０の［−２，
１，１］_S方向に対しては、化合物半導体結晶は、
［０，１，１］_C方向、［０，０，１］_C方向、及び
［０，１，０］_C方向に結晶成長する。但し、化合物半
導体結晶の成長速度は、［０，０，１］_C方向及び
［０，１，０］_C方向の方が［０，１，１］_C方向よりも
早い。その結果、化合物半導体基板１０の［−２，１，
１］_S方向においては、化合物半導体結晶層には最終的
に（０，１，１）_C面２２Ｄが形成される。

【００３９】また、化合物半導体基板１０の［０，１，
−１］_S方向に対しては、化合物半導体結晶は、［０，
１，−１］_C方向、［−１，０，−１］_C及び［０，０，
−１］_C方向に結晶成長する。但し、化合物半導体結晶
の成長速度は、［０，０，−１］_C方向の方が［０，
１，−１］_C方向及び［−１，０，−１］_C方向よりも早
い。その結果、化合物半導体基板１０の［０，１，−
１］_S方向においては、化合物半導体結晶層には、主に
（０，１，−１）_C面及び（−１，０，−１）_C面が形成
される。

【００４０】しかしながら、図１に「Ｘ」で示す領域に
おいては、化合物半導体結晶の［０，１，−１］_C方向
の結晶成長が殆ど進まず、化合物半導体結晶の［−１，
０，−１］_C方向の結晶成長が支配的となる。一方、化
合物半導体基板１０の［−２，１，１］_S方向に対して
は、化合物半導体結晶は［０，１，１］_C方向に結晶成
長する。このような化合物半導体結晶の結晶成長の結
果、領域「Ｘ」においては、図２の（Ｃ）に模式的な断
面図を示すように、（０，１，１）_C面２２Ｄと（−
１，０，−１）_C面２２Ｆが複合した複雑な結晶面が形
成される。化合物半導体結晶層の［０，１，−１］_C方
向の領域Ｘ以外の領域においては、化合物半導体結晶の
［０，１，−１］_C方向の結晶成長が支配的となる結
果、図２の（Ｂ）に示すように、（０，１，−１）_C面
２２Ｃが形成される。

【００４１】化合物半導体基板１０の［０，−１，１］
_S方向においては、同様に、化合物半導体結晶の［０，
−１，１］_C方向及び［−１，−１，０］_C方向の結晶成
長が支配的となる。その結果、図１に「Ｙ」で示す領域
においては、図２の（Ｃ）に示した模式的な断面図と同
様に、（０，１，１）_C面２２Ｄと（−１，−１，０）_C
面２２Ｇが複合した複雑な結晶面が形成される。また、
領域Ｙ以外の領域においては、化合物半導体結晶の
［０，−１，１］_C方向の結晶成長が支配的となる結
果、図２の（Ｂ）に示すように、（０，−１，１）_C面
２２Ｅが形成される。尚、これらの領域Ｘ，Ｙの大きさ
は化合物半導体結晶層２０の厚さと同程度の大きさであ
る。

【００４２】（−１，０，−１）_C面２２Ｆ及び（−
１，−１，０）_C面２２Ｇといったこれらの不所望の結
晶面が形成されると、（０，１，−１）_C面２２Ｃ及び
（０，−１，−１）_C面２２Ｅ全体がレーザ共振面とは
ならなくなる。このような不所望の面を削除するために
は、図１の点線より外側（図１では下側）の化合物半導
体結晶層にイオン注入を施せばよい。これによって、活
性層３４を流れる電流が狭窄され、不所望の結晶面の影
響がなくなる。あるいは又、図１の点線より外側（図１
では下側）の化合物半導体結晶層を気相エッチング法に
て選択的に除去すればよい。

【００４３】尚、［工程−１２０Ｂ］、［工程−１２０
Ｄ］あるいは［工程−１２０Ｅ］の水平成長モードにお
いて、ＭＯＣＶＤの条件に依存するが、図５の模式的な
一部断面図に示すように、化合物半導体基板１０の
［２，−１，−１］_S方向と直角の方向に、（０，−
１，−１）_C面と共に（１，−１，−１）_C面が成長し、
（０，１，１）_C面と共に（−１，１，１）_C面が成長す
る場合がある。尚、これらの（１，−１，−１）_C面や
（−１，１，１）_C面が化合物半導体基板１０と成す角
度は約７０°である。このように、化合物半導体結晶層
２０に形成された斜面２２Ｂが（０，−１，−１）_C面
及び（１，−１，−１）_C面から構成されている場合に
あっても、本発明においては、斜面２２Ｂは主に｛０，
−１，−１｝面から構成されているとする。

【００４４】［工程−１３０］その後、通常の方法に基
づき化合物半導体基板１０の底面にｎ型電極（図示せ
ず）を形成する。そして、化合物半導体結晶層２０の頂
面２２Ａ上（具体的にはキャップ層３８上）にｐ型電極
４０を形成し、マスク層１２上にコンタクト部４４を形
成し、併せてコンタクト部４４と電極４０とを電気的に
接続するために、化合物半導体結晶層の頂面２２Ａから
斜面２２Ｂ上及びマスク層１２上を延びる配線層４２を
形成する（図１及び図２の（Ａ）及び（Ｂ）参照）。そ
のために、先ず、化合物半導体基板１０に対して垂直方
向から例えばＡｕ−Ｚｎを真空蒸着法にて全面に成膜
し、全面にＡｕ−Ｚｎ層を堆積させる。その後、窒素ガ
スと水素ガスの混合ガスから成るフォーミングガス中で
４５０゜Ｃ×１分間の加熱処理を施して合金化する。次
に、Ａｕ層を例えば真空蒸着法にて全面に成膜する。次
いで、例えばイオンミーリング法にて、あるいはフォト
リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、Ａｕ−Ｚ
ｎ／Ａｕ層を所望の形状にパターニングする。リフトオ
フ法を用いて、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕ層を所望の形状にパタ
ーニングすることもできる。こうして、キャップ層３８
上にｐ型電極４０を形成する。

【００４５】電極４０の形成と同時に、電極構成材料と
同じ材料から、化合物半導体基板１０の表面に形成され
たマスク層１２の上にコンタクト部４４を形成すること
ができる。コンタクト部４４を介して、電極４０と外部
の電源とを容易に電気的に接続することができる。ま
た、電極４０とコンタクト部４４とは、電極４０の形成
と同時に、電極構成材料と同じ材料から成る配線層４２
で電気的に接続される。この配線層４２は、化合物半導
体結晶層の（０，−１，−１）_C面から成る斜面２２Ｂ
上を延びている。化合物半導体結晶層の（０，−１，−
１）_C面から構成された斜面２２Ｂは化合物半導体基板
１０に対して主に約３５°傾いているだけであるが故
に、キャップ層３８上に形成された電極４０と化合物半
導体基板１０上のコンタクト部４４とを、高い信頼性を
有する配線層４２で電気的に接続することができる。

【００４６】また、図６に模式的な断面図を示すよう
に、複数の化合物半導体素子を化合物半導体基板上に形
成したとき、電極構成材料の真空蒸着等を行う際、化合
物半導体基板１０の［−２，１，１］_S方向に張り出し
た化合物半導体結晶層２０の部分によって所謂シャドウ
効果が生じる。その結果、或る化合物半導体素子のキャ
ップ層上に形成された電極４０と、隣接する化合物半導
体素子のコンタクト部４４との間の電気的導通を確実に
抑制することができ、化合物半導体素子の素子分離を自
ずから行うことができる。

【００４７】バッファ層３０の側壁に第１のクラッド層
３２を形成することによって、第２のクラッド層３６か
らバッファ層３０へのリーク電流の発生を防止すること
ができる。また、活性層３４及び第１のクラッド層３２
の側壁に水平成長モードによって第２のクラッド層３６
を形成し、更に第２のクラッド層３６の側壁にキャップ
層３８を成長させることで、経時変化の少ない安定した
化合物半導体素子（例えば、半導体レーザ）を作製する
ことができる。

【００４８】また、化合物半導体結晶層のＭＯＣＶＤ法
による形成時、光射出面である（０，１，−１）_C面２
２Ｃ（第１の側面）及び（０，−１，１）_C面２２Ｅ
（第３の側面）が自ずから形成され、特別な素子分離技
術や劈開技術、エッチング技術を必要としない。それ
故、光射出面２２Ｃ，２２Ｅにおける光散乱や欠陥の発
生を抑制することができ、例えばレーザ共振面に相当す
る光射出面に高い信頼性を与えることができる。更に
は、実施例１の化合物半導体素子の作製方法によれば、
１回の結晶成長にて化合物半導体素子の作製が可能であ
る。

【００４９】（実施例２）実施例２は、実施例１の化合
物半導体素子の変形である。図７の（Ａ）に、半導体レ
ーザ構造を有する実施例２の化合物半導体素子の模式的
な平面図を示す。また、図７の（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿っ
た化合物半導体素子の模式的な一部断面図を、図７の
（Ｂ）に示す。

【００５０】実施例２の化合物半導体素子が実施例１と
相違する点は、化合物半導体素子の平面形状が９０°回
転した略「Ｔ」の字形である点にある。化合物半導体結
晶層２０には、頂面２４Ａ、４つの側面２４Ｂ，２４
Ｃ，２４Ｄ及び２４Ｅが形成されている。側面２４Ｃ，
２４Ｅは、化合物半導体結晶の選択エピタキシャル成長
によって自ずから形成された結晶面であり、（０，１，
−１）_C面及び（０，−１，１）_C面である。一方、側面
２４Ｂ，２４Ｄは、気相エッチング技術によって形成さ
れた面であり、光射出面に相当する。実施例１にて説明
したように、化合物半導体基板１０の［２，−１，−
１］_S方向においては、化合物半導体結晶層２０には
（０，−１，−１）_C面が形成され、化合物半導体基板
１０の［−２，１，１］_S方向においては、化合物半導
体結晶層２０には（０，１，１）_C面、（−１，０，−
１）_C面及び（−１，−１，０）_C面が形成される。この
ような結晶面を図７には点線で示した。化合物半導体結
晶層２０の形成後、気相エッチング技術を用いて、これ
らの結晶面を含む化合物半導体結晶層の一部分を除去す
ることで、光射出面である側面（端面）２０Ｂ，２０Ｄ
を形成することができる。

【００５１】化合物半導体結晶層２０には、化合物半導
体結晶層２０の例えば（０，−１，１）_C面から成る側
面２４Ｅから、化合物半導体基板１０の［０，−１，
１］_S方向に延びた突起領域２６が形成されている。化
合物半導体基板１０の［２，−１，−１］_S方向におけ
るこの突起領域２６の部分には、（０，−１，−１）_C
面から構成された斜面２６Ｂが形成されている。一方、
化合物半導体基板１０の［−２，１，１］_S方向におけ
るこの突起領域２６の部分には、（０，１，１）_C面か
ら構成された側面２６Ｄが形成されている。また、化合
物半導体基板１０の［０，−１，１］_S方向におけるこ
の突起領域２６の部分には、（０，−１，１）_C面から
構成された側面２６Ｅが形成されている。

【００５２】化合物半導体結晶層２０の頂面２４Ａには
電極４０が形成されている。一方、化合物半導体基板１
０上に形成されたマスク層１２の上にはコンタクト部４
４が形成されている。電極４０とコンタクト部４４と
は、電極４０から突起領域２６の頂面上及び突起領域に
おける斜面２６Ｂ上を延びる配線層４２によって電気的
に接続されている。

【００５３】実施例２の化合物半導体素子の作製方法
は、マスク層１２に形成すべき開口部の平面形状が実施
例１と相違する点、及び化合物半導体結晶層２０を形成
した後に気相エッチング技術を用いて側面（端面）２０
Ｂ，２０Ｄを形成する点を除き、実施例１の化合物半導
体素子と同様の方法で作製することができるので、詳細
な説明は省略する。尚、開口部の平面形状を９０°回転
した略「Ｔ」の字形とすればよい。

【００５４】（実施例３）実施例３の化合物半導体素子
は、横型ｐｉｎフォトダイオードから成る。図８の
（Ｃ）に模式的な一部断面図を示すように、実施例３の
化合物半導体素子は、化合物半導体基板１０の（１１
１）_S面上に形成された、ｎ⁺−ＧａＡｓから成るｎ型層
５０、ｎ型層５０の側壁に形成されたｉ−ＧａＡｓから
成るｉ層（光吸収層）５１、ｉ層５１の側壁に形成され
たｐ−ＧａＡｓから成るｐ型層５２、全面に形成された
ｉ−ＡｌＧａＡｓから成る光透過層５３から成る。これ
らのｎ型層５０、ｉ層（光吸収層）５１、ｐ型層５２、
光透過層５３によって化合物半導体結晶層が構成され
る。更に、実施例３の化合物半導体素子は、化合物半導
体結晶層の頂面に形成されたｐ型電極５４、ｐ型層５２
に形成された斜面５２Ａ（（０，−１，−１）_C面から
構成されている）上に形成された配線層５６、化合物半
導体基板１０上に形成されたマスク層１２の上に設けら
れたコンタクト部５５から成る。電極５４、コンタクト
部５５及び配線層５６を構成する材料は、Ａｕ−Ｚｎ／
Ａｕである。

【００５５】以下、図８を参照して、横型ｐｉｎフォト
ダイオードから成る化合物半導体素子の作製方法を説明
するが、原料ガスの供給量は、ＭＯＣＶＤ反応装置内の
分圧で表わした。また、ＭＯＣＶＤ反応装置内の全圧は
０．１気圧とした。

【００５６】［工程−３００］ （基板の調製） 先ず、ＧａＡｓから成る化合物半導体基板１０の（１１
１）_SＢ面上に、実施例１の［工程−１００］と同様の
方法でウインドウ１４を形成する。

【００５７】［工程−３１０］ （ｎ型層５０の形成） 次に、化合物半導体基板１０のウインドウ１４上に、以
下の条件でｎ⁺−ＧａＡｓから成る厚さ１．５μｍのｎ
型層５０を形成した。このｎ型層５０の成長は、専ら垂
直成長モードで行った。 基板加熱温度 ： ７００゜Ｃ Ｇａ原料ガス ： ＴＥＧ （トリエチルガリウム） 供給量 ： ２．６×１０^-6気圧 Ａｓ原料ガス ： アルシン 原料ガス分圧比： ２００ ｎ型ドーパント： Ｓｉ₂Ｈ₆ 供給量 ： １×１０^-8気圧

【００５８】［工程−３２０］ （ｉ層５１の形成） 次に、ｎ型層５０の上及び側壁に、ｉ−ＧａＡｓから成
るｉ層（光吸収層）５１を形成した。このｉ層５１の成
長は水平成長モードで行った。その結果、ｎ型層５０の
上には厚さ０．５μｍのｉ層５１が形成され、ｎ型層５
０の側壁には幅２μｍのｉ層５１が形成された。 基板加熱温度 ： ７００゜Ｃ Ｇａ原料ガス ： ＴＭＧ 供給量 ： ２．６×１０^-6気圧 Ａｓ原料ガス ： アルシン 及び ＴＭＡｓ （トリメチル砒素） 原料ガス分圧比： ５０（アルシン／ＴＭＧ） １５０（ＴＭＡｓ／ＴＭＧ） このようにＡｓ原料ガスとしてアルシンとＴＭＡｓを同
時に導入することによって、ｉ層５１のキャリア濃度を
低濃度とすることができる。

【００５９】［工程−３３０］ （ｐ型層５２の形成） その後、ｉ層５１の上及び側壁に、ｐ−ＧａＡｓから成
るｐ型層５２を形成した（図８の（Ａ）参照）。このｐ
型層５２の成長は、水平成長モードで行った。その結
果、ｉ層５１の上には厚さ０．２μｍのｐ型層５２が形
成され、ｉ層５１の側壁には幅０．５μｍのｐ型層５２
が形成された。ｐ型層５２には（０，−１，−１）_C面
から成る斜面５２Ａが形成されている。 基板加熱温度 ： ７００゜Ｃ Ｇａ原料ガス ： ＴＭＧ 供給量 ： ２．６×１０^-6気圧 Ａｓ原料ガス ： ＴＭＡｓ （トリメチル砒素） 原料ガス分圧比： ２００

【００６０】［工程−３４０］次に、通常のアルカリ系
溶液にて、ｎ型層５０の頂面を含む平面より上方の各化
合物半導体結晶層のエッチングを行う（図８の（Ｂ）参
照）。これによって、横型ｐｉｎフォトダイオードが形
成される。

【００６１】［工程−３５０］ （光透過層５３の形
成） その後、全面にｉ−ＡｌＧａＡｓから成る光透過層５３
を形成する。この光透過層５３の成長は、専ら垂直成長
モードで行った。その結果、全面に厚さ０．３μｍの光
透過層５３が形成された。基板加熱温度 ： ７００゜
Ｃ Ｇａ原料ガス ： ＴＥＧ 供給量 ： ２．６×１０^-6気圧 Ａｓ原料ガス ： アルシン 原料ガス分圧比： ２００ Ａｌ原料ガス ： ＴＭＡｌ 供給量 ： ０．６×１０^-6気圧

【００６２】［工程−３６０］次いで、化合物半導体基
板１０の裏面にＡｕ−Ｇｅ／Ａｕ電極（図示せず）を形
成する。一方、通常のリソグラフィ技術及びエッチング
技術を用いて、光透過層５３に電極を形成するための開
口部を形成した後、全面に真空蒸着法若しくはスパッタ
法にてＡｕ−Ｚｎ及びＡｕを堆積させる。そして、４５
０゜Ｃ×２０秒のアニール処理による合金化処理を施し
た後、通常のリソグラフィ技術及びエッチング技術を用
いて、ｐ型層５２の（０，−１，−１）_C面から構成さ
れた斜面５２Ａ上にＡｕ−Ｚｎ／Ａｕから成る配線層５
６を形成し、併せてマスク層１２上にコンタクト部５５
を形成し、更に、ｐ型層５２にｐ型電極５４を形成す
る。尚、場合によっては、ｐ型電極５４の形成を省略す
ることもできる。

【００６３】こうして、図８の（Ｃ）に示す、マスク層
１２の上で水平方向に大きな光吸収層を有する高感度の
光検出器である横型ｐｉｎフォトダイオードから成る化
合物半導体素子を作製することができる。

【００６４】（実施例４）実施例４の化合物半導体素子
は真空トランジスタから成る。実施例４の真空トランジ
スタから成る化合物半導体素子を模式的に図９に示す。
図９の（Ａ）は、真空トランジスタの模式的な一部平面
図であり、図９の（Ｂ）は、図９の（Ａ）の線Ｂ−Ｂに
沿って真空トランジスタを切断したときの模式的な一部
断面図である。尚、図９の（Ａ）において、マスク層領
域には斜線を付した。

【００６５】実施例４の真空トランジスタは、例えばＧ
ａＡｓから成りそして（１１１）_SＢ面を有する化合物
半導体基板１０と、帯状の第１、第２、第３及び第４の
マスク層領域６０，６１，６２，６３と、エミッタ部６
４と、ベース部６５と、コレクタ部６６から構成されて
いる。

【００６６】帯状の第１、第２、第３及び第４のマスク
層領域６０，６１，６２，６３は、例えばＳｉＯ₂ある
いはＳｉＮから成り、化合物半導体基板１０の（１１
１）_SＢ面上に形成されており、長手方向が化合物半導
体基板１０の［０，−１，１］_S方向と一致し、且つ幅
方向が化合物半導体基板１０の［２，−１，−１］_S方
向と一致している（図９を参照）。

【００６７】エミッタ部６４は、化合物半導体結晶（例
えばＧａＡｓ結晶）から成り、第１のマスク層領域６０
と第２のマスク層領域６１との間に露出した化合物半導
体基板１０の（１１１）_SＢ面上に形成されている。そ
して、第１又は第２のマスク層領域の幅方向と平行な垂
直面で切断したときの形状は平行四辺形であり、かかる
平行四辺形の上辺は化合物半導体結晶層の（−１，−
１，−１）_C面６４Ｂに相当する。一方、斜辺は化合物
半導体結晶層の（０，−１，−１）_C面６４Ａ及び
（０，１，１）_C面６４Ｄに相当する（図９の（Ｃ）の
拡大された一部断面図参照）。尚、斜面６４Ａが、
（０，−１，−１）_C面から構成された斜面に相当す
る。

【００６８】ベース部６５も、化合物半導体結晶（例え
ばＧａＡｓ結晶）から成り、第２のマスク層領域６１と
第３のマスク層領域６２との間に露出した化合物半導体
基板１０の（１１１）_SＢ面上に形成されている。そし
て、第２又は第３のマスク層領域の幅方向と平行な垂直
面で切断したときの形状は平行四辺形であり、かかる平
行四辺形の上辺は化合物半導体結晶層の（−１，−１，
−１）_C面に相当する。一方、斜辺が化合物半導体結晶
層の（０，−１，−１）_C面６５Ａ及び（０，１，１）_C
面に相当する。即ち、斜面６５Ａが、（０，−１，−
１）_C面から構成された斜面に相当する。

【００６９】コレクタ部６６も、化合物半導体結晶（例
えばＧａＡｓ結晶）から成り、第３のマスク層領域６２
と第４のマスク層領域６３との間に露出した化合物半導
体基板１０の（１１１）_SＢ面上に形成されている。そ
して、第３又は第４のマスク層領域の幅方向と平行な垂
直面で切断したときの形状は平行四辺形であり、かかる
平行四辺形の上辺は化合物半導体結晶層の（−１，−
１，−１）_C面に相当する。一方、斜辺が化合物半導体
結晶層の（０，−１，−１）_C面６６Ａ及び（０，１，
１）_C面に相当する。即ち、斜面６６Ａが、（０，−
１，−１）_C面から構成された斜面に相当する。

【００７０】真空雰囲気下で、エミッタ部６４に適切な
電圧を印加した状態で、ベース部６５に正の電位を加え
る。これによってエミッタ部６４のエッジ部６４Ｃ（図
９の（Ｃ）参照）から放出された電子は、ベース部６５
に印加された電位によって制御され、コレクタ部６６に
到達する。従って、コレクタ部６６からエミッタ部６４
へと流れる電流をベース部６５に印加する電位によって
制御することができる。

【００７１】エミッタ部６４のエッジ部６４Ｃは、化合
物半導体結晶層の（−１，−１，−１）_C面６４Ｂと
（０，１，１）面６４Ｄとが交差する稜から構成されて
いる。従って、エミッタ部６４のエッジ部６４Ｃが正確
に規定される。尚、（０，１，１）面６４Ｄ及び（０，
−１，−１）_C面から構成された斜面６４Ａと、化合物
半導体基板１０の表面との成す角度は約３５度である。

【００７２】ベース部６５の斜面６５Ａ及びコレクタ部
６６の斜面６６Ａと化合物半導体基板１０の表面との成
す角度も約３５度である。従って、第１のマスク層領域
６０と第２のマスク層領域６１の間隔、第２のマスク層
領域６１と第３のマスク層領域６２の間隔、及び第３の
マスク層領域６２と第４のマスク層領域６３の間隔を正
確に規定すれば、エミッタ部６４、ベース部６５及びコ
レクタ部６６の間隔を正確にしかも再現性良く制御する
ことができる。

【００７３】エミッタ部６４、ベース部６５及びコレク
タ部６６の各々の頂面には電極６７が設けられており、
それぞれの斜面６４Ａ，６５Ａ，６６Ａには配線層６８
が延びている。この配線層６８の各々は、マスク層領域
に形成されたコンタクト部６９に繋がっている。尚、図
９の（Ａ）には、電極、配線層及びコンタクト部の図示
を省略した。また、図９の（Ｂ）には、一部のコンタク
ト部の図示を省略した。

【００７４】以下、実施例４の真空トランジスタの作製
方法を、図９を参照して説明する。尚、エミッタ部６
４、ベース部６５及びコレクタ部６６の形成方法は、実
施例１と同様に、ＭＯＣＶＤ法に基づいた所謂選択エピ
タキシャル成長技術を応用している。また、ＭＯＣＶＤ
法における原料ガスの供給量は、ＭＯＣＶＤ反応装置内
の分圧で表わした。尚、ＭＯＣＶＤ反応装置内の全圧は
０．１気圧とした。

【００７５】［工程−４００］ （化合物半導体基板１
０の調製） 先ず、例えばＧａＡｓから成る化合物半導体基板１０の
（１１１）_SＢ面上に、０．１μｍ程度の厚さのＳｉＯ₂
又はＳｉＮから成るマスク層をＣＶＤ法等にて堆積させ
る。次に、通常のフォトリソグラフィ技術及びエッチン
グ技術を用いて、マスク層を選択的に除去して、帯状の
第１、第２、第３及び第４のマスク層領域６０，６１，
６２，６３を形成する。これらのマスク層領域は、長手
方向が化合物半導体基板１０の［０，−１，１］_S方向
と一致し、且つ幅方向が化合物半導体基板１０の［２，
−１，−１］_S方向と一致している。

【００７６】［工程−４１０］ （エミッタ部６４、ベ
ース部６５及びコレクタ部６６の形成） 次に、化合物半導体結晶（例えば、ＧａＡｓ結晶）から
成るエミッタ部６４、ベース部６５及びコレクタ部６６
を、各マスク層領域の間に露出した化合物半導体基板１
０の（１１１）_SＢ面上にＭＯＣＶＤ法にてエピタキシ
ャル成長させる。ＭＯＣＶＤの条件を以下に例示する。 基板加熱温度 ： ８００゜Ｃ Ｇａ原料ガス ： ＴＭＧ（トリメチルガリウム） 供給量 ： ３×１０^-6気圧 Ａｓ原料ガス ： アルシン 原料ガス分圧比： ２００

【００７７】このような条件で化合物半導体結晶（例え
ばＧａＡｓ結晶）を化合物半導体基板１０の（１１１）
_SＢ面上に選択的にエピタキシャル成長させることによ
って、化合物半導体基板１０上にのみ且つ化合物半導体
基板１０に対して垂直方向（あるいは斜め方向）に化合
物半導体が結晶成長し、マスク層領域上には結晶成長し
ない。若しくは、マスク層領域上に化合物半導体が結晶
成長しても、マスク層領域の縁部近傍のみに結晶成長す
るだけである。従って、所謂選択エピタキシャル成長を
達成することができる。

【００７８】マスク層領域の間に露出した化合物半導体
基板１０の（１１１）_SＢ面上には、エミッタ部６４、
ベース部６５及びコレクタ部６６がＭＯＣＶＤ法による
エピタキシャル成長によって形成される。この際、Ｇａ
Ａｓから成る化合物半導体結晶の（０，−１，−１）_C
面が斜面６４Ａ，６５Ａ，６６Ａとなるように、そして
（−１，−１，−１）_C面が頂面となるように、化合物
半導体結晶がエピタキシャル成長する。その結果、マス
ク層領域の幅方向を含む垂直面でエミッタ部６４、ベー
ス部６５及びコレクタ部６６を切断したときの断面形状
は平行四辺形となる。

【００７９】［工程−４２０］その後、エミッタ部６
４、ベース部６５及びコレクタ部６６のそれぞれの頂面
に電極６７を形成する。同時に、それぞれの斜面６４
Ａ，６５Ａ，６６Ａに延びた配線層６８を形成する。更
に、この配線層６８の各々に電気的に接続されたコンタ
クト部６９をマスク層領域上に形成する。電極６７、配
線層６８及びコンタクト層６９を構成する材料を、例え
ばＡｕ−Ｇｅ／Ａｕとすることができる。尚、場合によ
っては、エミッタ部６４、ベース部６５及びコレクタ部
６６のそれぞれの頂面に電極６７を形成することを省略
してもよい。電極６７、配線層６８及びコンタクト層６
９の形成は、通常の真空蒸着法やスパッタ法、並びにフ
ォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて行う
ことができるので、詳細な説明は省略する。

【００８０】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。実施例にて説明した各種条件や数値等は例示で
あり、適宜変更することができる。また、マスク層に形
成すべき開口部の平面形状も、要求される化合物半導体
結晶層の結晶面に依存して適宜変更することができる。

【００８１】化合物半導体素子のｎ型及びｐ型の導電型
を、逆に置き換えてもよい。この場合には、電極を形成
すべき化合物半導体結晶層の導電型はｎ型となるので、
電極、配線層及びコンタクト部を構成する材料として、
Ａｕ−Ｇｅ／Ａｕ（Ａｕ−Ｇｅ及びＡｕ）等を用いれば
よい。実施例においては専らＧａＡｓから成る化合物半
導体基板を用いたが、その他ＩｎＰから成る化合物半導
体基板を用いて半導体レーザ構造を有する化合物半導体
素子を作製することもできる。この場合には、活性層を
ＧａＩｎＡｓから構成し、クラッド層をＡｌＧａＩｎＡ
ｓから構成すればよい。また、ＧａＡｓから成る化合物
半導体基板を用いて半導体レーザ構造を有する化合物半
導体素子を作製する場合、活性層をＧａＩｎＰから構成
し、クラッド層をＡｌＧａＩｎＰから構成してもよい。
基板水平方向への化合物半導体結晶層の成長において
は、Ｇａ原料ガスとしてトリメチルガリウムを使用し、
そしてＡｓ原料ガスとしてＴＤＭＡＡｓ（トリス−ジメ
チルアミノヒ素）、ターシャリブチルヒ素を用いること
ができる。

【００８２】実施例においては、化合物半導体素子とし
て半導体レーザ、横型ｐｉｎフォトダイオード、真空ト
ランジスタを例にとり本発明を説明したが、本発明の化
合物半導体素子はこれらの素子に限定されるものではな
く、選択エピタキシャル成長技術を用いて作製すること
ができる化合物半導体素子であれば如何なる化合物半導
体素子であってもよい。例えば、化合物半導体素子は、
実施例１にて説明した構造と同様の構造を有する光検出
器から構成してもよい。このような光検出器７０，８０
の模式的な平面図を、図１０及び図１１に示す。

【００８３】図１０に示した光検出器７０においては、
光は（１，−１，０）面７０Ａから光検出器７０に入射
する。（１，−１，０）面７０Ａは、化合物半導体基板
１０に対して垂直である。光検出器７０の（１，−１，
０）面７０Ａを化合物半導体基板１０に投影したとき、
化合物半導体基板１０の［０，１，−１］_S方向との成
す角度を３０°とした。このような角度とし、且つ化合
物半導体基板の［０，１，−１］と例えば平行な方向か
ら光が光検出器７０の（１，−１，０）面７０Ａに入射
することで、（１，−１，０）面７０Ａで反射された光
が発光素子等に戻ることを効果的に防止し得る。

【００８４】図１１に示した光検出器８０は、実質的に
は、実施例１にて説明した化合物半導体素子と同じであ
る。光は、例えば（０，−１，１）面８０Ａから光検出
器８０に入射する。尚、（−１，０，−１）面や（−
１，−１，０）面が存在しても、光検出器８０の動作に
何等悪影響はない。

【００８５】化合物半導体基板１０の［２，−１，−
１］_S方向における光検出器７０，８０には（０，−
１，−１）面から成る斜面７２，８２が形成されてい
る。そして、コンタクト部７８，８８と電極７４，８４
とは、斜面７２，８２上を延びる配線層７６，８６で電
気的に接続されている。

【００８６】光検出器７０，８０の断面構造は、実質的
には実施例１の化合物半導体素子の断面構造と同様であ
る。従って、実施例１にて説明した化合物半導体素子と
同様の方法で作製することができる。光検出器７０，８
０に入射した光は活性層で吸収され、その結果、光検出
器７０，８０に電流が流れる。この電流を検出すること
によって、光の検出を行うことができる。このような光
検出器から成る化合物半導体素子は、実施例１にて説明
した化合物半導体素子と同様の構造を有し、実施例１で
説明した作製方法と同様の方法で作製できる。それ故、
詳細な説明は省略する。尚、工程は増えるが、平面形状
が例えば矩形の光検出器を作製した後、気相エッチング
等を行い、化合物半導体素子から射出された光に対して
適切な角度を有する光入射面を光検出器に形成すること
もできる。

【００８７】本発明の化合物半導体素子をＬＥＤに適用
することができる。この場合には、ＬＥＤの構造は、図
２に示した実施例１の化合物半導体素子と同様の構造と
すればよい。

【００８８】

【発明の効果】本発明においては、化合物半導体結晶を
選択的に成長させることによって、化合物半導体結晶層
には主に｛０，−１，−１｝面から構成された斜面が形
成され、コンタクト部と電極とは、斜面上を延びる配線
層で電気的に接続される。それ故、電極と化合物半導体
基板上に形成されたコンタクト部とを、高い信頼性を有
する配線層で電気的に接続することができる。また、化
合物半導体素子の形態にも依存するが、場合によっては
特別な素子分離技術が不要である。更には、従来のＭＯ
ＣＶＤ技術や電極形成技術において特別のプロセスが不
要であるし、化合物半導体素子の集積化を容易に図るこ
とができる。

【００８９】また、１回の結晶成長にて化合物半導体素
子の作製が可能であり、しかも半導体レーザ構造を有す
る化合物半導体素子においては、劈開技術を必要とせず
に光射出面（例えば、レーザ共振面）を形成できるの
で、工程を簡素化でき、しかも、高品質の光射出面を形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の化合物半導体素子の模式的な平面図
である。

【図２】実施例１の化合物半導体素子の模式的な一部断
面図である。

【図３】実施例１の化合物半導体素子の作製方法を説明
するためのマスク層の模式図である。

【図４】実施例１の化合物半導体素子の作製方法を説明
するための化合物半導体結晶層等の模式的な断面図であ
る。

【図５】実施例１の化合物半導体素子の作製方法による
結晶面の形成状態を説明するための化合物半導体結晶層
等の模式的な断面図である。

【図６】実施例１における化合物半導体素子の分離状態
を模式的に示す断面図である。

【図７】実施例２の化合物半導体素子の模式的な平面図
である。

【図８】実施例３の化合物半導体素子の模式的な一部断
面図である。

【図９】実施例４の化合物半導体素子の模式的な平面図
及び一部断面図である。

【図１０】光検出器から成る本発明の化合物半導体素子
の模式的な平面図である。

【図１１】図１０とは別の形態の光検出器から成る本発
明の化合物半導体素子の模式的な平面図である。

【図１２】選択エピタキシャル成長技術を用いた化合物
半導体結晶層の結晶成長法を説明するための図である。

【図１３】選択エピタキシャル成長技術を用いた化合物
半導体結晶層の結晶成長法を説明するための図である。

【図１４】選択エピタキシャル成長技術を用いた化合物
半導体素子に対して従来の配線層形成技術を適用した場
合の配線層の形成工程を説明するための図である。

【図１５】選択エピタキシャル成長技術を用いた化合物
半導体素子に対して、図１４とは別の従来の配線層形成
技術を適用した場合の配線層の形成工程を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１０ 化合物半導体基板 １２ マスク層 １４ ウインドウ ２０，７０，８０ 化合物半導体結晶層 ２２Ｂ，２６Ｂ，５２Ａ，６４Ａ，６５Ａ，６６Ａ，７
２，８２ 斜面 ３０ バッファ層 ３２ 第１のクラッド層 ３４ 活性層 ３６ 第２のクラッド層 ３８ キャップ層 ４０，５４，６７，７４，８４ 電極 ４２，５６，６８，７６，８６ 配線層 ４４，５５，６８，７８，８８ コンタクト部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−6786（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−111487（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−110208（ＪＰ，Ａ) Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ，115, 69−73 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】化合物半導体基板、該化合物半導体基板の
   ｛１１１｝Ｂ面上に形成された化合物半導体結晶層、及
   び該化合物半導体基板上に形成されたマスク層の上に設
   けられたコンタクト部から成る化合物半導体素子であっ
   て、 該化合物半導体結晶層の頂面は｛−１，−１，−１｝面
   から構成され、該頂面には電極が形成されており、 該化合物半導体結晶層には少なくとも１つの斜面が形成
   されており、該斜面は主に｛０，−１，−１｝面から構
   成されており、 コンタクト部と電極とは、該斜面上を延びる配線層で電
   気的に接続されていることを特徴とする化合物半導体素
   子。
2. 【請求項２】電極、配線層及びコンタクト部を構成する
   材料はＡｕ−Ｚｎ及びＡｕから成ることを特徴とする請
   求項１に記載の化合物半導体素子。
3. 【請求項３】電極、配線層及びコンタクト部を構成する
   材料はＡｕ−Ｇｅ及びＡｕから成ることを特徴とする請
   求項１に記載の化合物半導体素子。
4. 【請求項４】（イ）化合物半導体基板の｛１１１｝Ｂ面
   上に、マスク層を形成した後、該マスク層に開口部を形
   成する工程と、 （ロ）該開口部の底部に露出した化合物半導体基板の
   ｛１１１｝Ｂ面上に、化合物半導体結晶を選択的に成長
   させ、｛−１，−１，−１｝面から成る頂面と主に
   ｛０，−１，−１｝面から構成された斜面とを少なくと
   も有する化合物半導体結晶層を形成する工程と、 （ハ）該頂面上に電極を形成し、マスク層上にコンタク
   ト部を形成し、併せてコンタクト部と電極とを電気的に
   接続するために該斜面上を延びる配線層を形成する工
   程、から成ることを特徴とする化合物半導体素子の作製
   方法。
5. 【請求項５】電極、配線層並びにコンタクト部の形成工
   程には、Ａｕ−Ｚｎ及びＡｕを真空蒸着法若しくはスパ
   ッタ法にて成膜する工程を含むことを特徴とする請求項
   ４に記載の化合物半導体素子の作製方法。
6. 【請求項６】電極、配線層並びにコンタクト部の形成工
   程には、Ａｕ−Ｇｅ及びＡｕを真空蒸着法若しくはスパ
   ッタ法にて成膜する工程を含むことを特徴とする請求項
   ４に記載の化合物半導体素子の作製方法。