JPH05335251A - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents
Semiconductor manufacturing equipmentInfo
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- JPH05335251A JPH05335251A JP13862092A JP13862092A JPH05335251A JP H05335251 A JPH05335251 A JP H05335251A JP 13862092 A JP13862092 A JP 13862092A JP 13862092 A JP13862092 A JP 13862092A JP H05335251 A JPH05335251 A JP H05335251A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置に関す
る。更に詳しくは、縦単一モードで動作する分布帰還型
(DFB)レーザを製造する製造装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus. More specifically, it relates to a manufacturing apparatus for manufacturing a distributed feedback (DFB) laser that operates in a longitudinal single mode.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来は縦単一モードを得るために回折格
子を光導波路に沿って形成し、導波路中の前進波と後進
波とを結合させることにより得られる光帰還はブラッグ
周波数付近で最も強くなり、光帰還に波長選択性が生じ
るという原理を用いて、例えば図2に示すような分布帰
還型レーザが作製されている。2. Description of the Related Art Conventionally, an optical feedback obtained by forming a diffraction grating along an optical waveguide in order to obtain a longitudinal single mode and coupling a forward wave and a backward wave in the waveguide is near a Bragg frequency. A distributed feedback laser, for example, as shown in FIG. 2 is manufactured by using the principle that the intensity becomes the strongest and the wavelength selectivity occurs in the optical feedback.
【0003】このような分布帰還型レーザは、回折格子
を形成するためのレーザ干渉露光装置、エッチング装置
及びMOCVD装置を組み合わせた構成の装置を用いて
製造されている。Such a distributed feedback laser is manufactured using an apparatus having a combination of a laser interference exposure apparatus for forming a diffraction grating, an etching apparatus and a MOCVD apparatus.
【0004】図3はこの従来の装置を用いて行う分布帰
還型レーザの回折格子の作製方法を経時的に説明する図
である。以下に、その作製方法を説明する。InP基板3
1表面上にフォトレジスト材料32aを塗布し、これに
Hd−Cdレーザの干渉パターンで露光する〔図3
(a)〕。FIG. 3 is a diagram for explaining with time the method for manufacturing a diffraction grating of a distributed feedback laser using this conventional apparatus. The manufacturing method will be described below. InP substrate 3
1 Apply photoresist material 32a on the surface,
Exposing with an interference pattern of Hd-Cd laser [Fig. 3
(A)].
【0005】次に、現像することにより、格子状のレジ
ストマスク32bを作製する〔図3(b)〕。そして、
このレジストマスク32bを用いて、化学エッチング法
により、InP基板31をエッチングし、InP基板31表
面上に回折格子を形成する〔図3(c)〕。Next, by development, a resist mask 32b in a grid pattern is produced [FIG. 3 (b)]. And
Using this resist mask 32b, the InP substrate 31 is etched by a chemical etching method to form a diffraction grating on the surface of the InP substrate 31 [FIG. 3 (c)].
【0006】この回折格子の周期Λは、レーザ波長をλ
L 、レーザ光のInP基板表面上への入射角をθとする
と、(1) 式によって与えられ、この入射角θを変えるこ
とによって、回折格子の周期Λを調整する。The period Λ of this diffraction grating has a laser wavelength of λ
Let L be the incident angle of the laser light on the surface of the InP substrate, which is given by equation (1). By changing the incident angle θ, the period Λ of the diffraction grating is adjusted.
【0007】Λ=λL /2sinθ ・・・・(1) このように形成された回折格子上に、液相成長法により
InGaAsP バッファ層、活性層、InPクラッド層、InGaAs
P キャップ層を連続的に成長させた後、回折格子に対し
て直角方向に所定幅のストライブ状に成長層をメサエッ
チングし、エッチングで除去した部分にn型またはp型
のInPを埋め込んで分布帰還型レーザが形成される。Λ = λ L / 2 sin θ (1) By liquid phase epitaxy on the diffraction grating thus formed
InGaAsP buffer layer, active layer, InP clad layer, InGaAs
After continuously growing the P cap layer, the growth layer is mesa-etched in a stripe shape having a predetermined width in the direction perpendicular to the diffraction grating, and n-type or p-type InP is embedded in the portion removed by etching. A distributed feedback laser is formed.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに従来例では、回折格子の形成は大気中で行われ、こ
の際、基板表面上に酸化不純物等の付着が起こりやす
く、このため、その後の真空中での成膜プロセスで形成
されるエピタキシャル成長膜に欠陥が入りやすく、その
薄膜結晶の結晶性が低下するという問題があった。ま
た、従来例の構成による製造装置では、大気中で行う工
程と真空中で行う工程の2つのプロセスに分かれた複雑
な工程となるという問題もあった。By the way, as described above, in the conventional example, the diffraction grating is formed in the atmosphere, and at this time, the adherence of oxide impurities and the like is likely to occur on the substrate surface. However, there is a problem in that the epitaxial growth film formed by the film forming process in vacuum is likely to have defects and the crystallinity of the thin film crystal is deteriorated. In addition, the manufacturing apparatus having the configuration of the conventional example has a problem that it is a complicated process divided into two processes, that is, a process performed in the air and a process performed in vacuum.
【0009】本発明はこれらの問題点を解決すべくなさ
れたもので、製造工程が簡略化でき、しかも特性が向上
した信頼性の高いレーザ素子を製造することのできる半
導体製造装置を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve these problems, and provides a semiconductor manufacturing apparatus capable of simplifying the manufacturing process and manufacturing a highly reliable laser device having improved characteristics. With the goal.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体製造装置は、成長室内に載置され
た基板の表面上に干渉縞を形成するためのレーザ光を出
力する単一のレーザ光源と、そのレーザ光源から出力さ
れたレーザ光を少なくとも2方向のレーザ線束に分割す
るビームスプリッダと、その各方向に分割されたレーザ
線束を上記基板表面上に所定の入射角で入射させる複数
の鏡を各光路に備えるとともに、上記干渉縞が形成され
た基板表面上に化合物半導体のエピタキシャル成長膜を
形成するためのエピタキシャル成長装置を備えているこ
とによって特徴付けられる。In order to achieve the above object, the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention outputs a laser beam for forming interference fringes on the surface of a substrate placed in a growth chamber. A single laser light source, a beam splitter that divides the laser light output from the laser light source into laser beam bundles in at least two directions, and a laser beam bundle divided in each direction on the surface of the substrate at a predetermined incident angle. Is provided in each optical path and an epitaxial growth apparatus for forming an epitaxial growth film of a compound semiconductor on the substrate surface on which the interference fringes are formed is characterized.
【0011】[0011]
【作用】単一レーザ光源から出力されたレーザ光は2つ
以上のレーザ線束に分割され、各々のレーザ線束はその
各光路に設けられた鏡により所定の入射角で基板表面上
に導かれ、それらの複数のレーザ線束の干渉により基板
表面上に干渉縞が形成される。The laser light output from the single laser light source is divided into two or more laser beam bundles, and each laser beam bundle is guided onto the surface of the substrate at a predetermined incident angle by a mirror provided in each optical path thereof. An interference fringe is formed on the substrate surface due to the interference of the plurality of laser beam bundles.
【0012】また、このレーザ光が照射された基板表面
上の干渉縞の部分では、有機金属ガスが励起され、分解
し易くなる。従って、レーザ光が照射された部分と照射
されていない部分とでは、膜の成長速度が異なり、基板
表面上の干渉縞に沿った回折パターンに凹凸のある成長
膜が形成される。In addition, the organometallic gas is excited and easily decomposed in the portion of the interference fringes on the surface of the substrate which is irradiated with the laser light. Therefore, the growth rate of the film is different between the part irradiated with the laser light and the part not irradiated with the laser light, and a growth film having unevenness in the diffraction pattern along the interference fringes on the substrate surface is formed.
【0013】[0013]
【実施例】図1は本発明実施例の半導体製造装置の構成
図である。以下、図面に基づいて説明する。1 is a block diagram of a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.
【0014】本発明実施例の半導体製造装置は、MOC
VD(Metal-Organic CVD)装置及び基板表面上に回折格
子のパターンを作製するためのレーザ干渉露光装置によ
り構成されている。The semiconductor manufacturing apparatus of the embodiment of the present invention is a MOC.
It is composed of a VD (Metal-Organic CVD) device and a laser interference exposure device for forming a diffraction grating pattern on the substrate surface.
【0015】まず、成長室1内には、InP基板5と、こ
のInP基板5を加熱するヒータ6が配置されている。ま
た、この成長室1の対向する二側面にそれぞれ光学窓3
a,3bが設けられ、この光学窓3a,3bよりレーザ
干渉露光装置から出力されたレーザ光が成長室1内に入
射する。また、成長室1近傍には、ガス供給系8が設け
られており、有機金属ガスとしてトリメチルインジウム
(TMI)、ホスフィン(PH3 )、及びTMIを希釈
するためのH2 ガスがそれぞれ流量制御装置により適切
な割合で成長室1内へ、ガス導入口7を介して導入され
るようになっている。また、成長室1内を真空引きする
ための排気系9が設けられている。First, in the growth chamber 1, an InP substrate 5 and a heater 6 for heating the InP substrate 5 are arranged. In addition, the optical windows 3 are respectively provided on the two opposite side surfaces of the growth chamber 1.
a and 3b are provided, and the laser light output from the laser interference exposure apparatus enters the growth chamber 1 through the optical windows 3a and 3b. In addition, a gas supply system 8 is provided near the growth chamber 1, and trimethylindium (TMI), phosphine (PH 3 ), and H 2 gas for diluting TMI are used as organometallic gases, respectively. Thus, the gas is introduced into the growth chamber 1 at an appropriate ratio through the gas introduction port 7. Further, an exhaust system 9 for evacuating the growth chamber 1 is provided.
【0016】一方、レーザ干渉露光装置は、レーザ光を
出力するレーザ光源2と、このレーザ光を二方向のビー
ム線束に分割するビームスプリッタ4と、それぞれのレ
ーザ光がInP基板5上に導かれる各光路には、空間フィ
ルタ10a,10b、無限焦点レンズ11a,11b及
び鏡12a1 ,12a2 ,12bが順に配列されてい
る。このレーザ干渉露光装置は、各光路を介してInP基
板5上に入射されるレーザ光により、InP基板5上に干
渉縞が形成されるように構成されており、この干渉縞の
間隔は、必要とする回折格子の格子間隔と一致するよう
レーザ入射角、波長等が調整されている。On the other hand, in the laser interference exposure apparatus, a laser light source 2 for outputting a laser beam, a beam splitter 4 for splitting the laser beam into a beam bundle of two directions, and each laser beam are guided onto an InP substrate 5. each optical path, the spatial filter 10a, 10b, afocal lens 11a, 11b and a mirror 12a 1, 12a 2, 12b are arranged in this order. This laser interference exposure apparatus is configured such that interference fringes are formed on the InP substrate 5 by the laser light that is incident on the InP substrate 5 via each optical path, and the distance between the interference fringes is required. The laser incident angle, wavelength, etc. are adjusted so as to match the grating spacing of the diffraction grating.
【0017】次に、以上の構成よりなる本発明実施例の
半導体製造装置を用いて、図2に示す分布帰還型レーザ
を製造する方法を説明する。成長室1内には、分布帰還
型レーザを形成するためのInP基板5が成長室1内に設
けられた基板ホルダ(図示せず)に保持した状態で、成
長室1内を排気系9により真空排気する。Next, a method of manufacturing the distributed feedback laser shown in FIG. 2 using the semiconductor manufacturing apparatus of the embodiment of the present invention having the above structure will be described. In the growth chamber 1, an InP substrate 5 for forming a distributed feedback laser is held by a substrate holder (not shown) provided in the growth chamber 1, and the inside of the growth chamber 1 is exhausted by an exhaust system 9. Evacuate.
【0018】次に、単一のレーザ光源2より出力された
レーザ光を、ビームスプリッタ4により二方向のビーム
線束に分割する。こららのビーム線束のうち、一方のビ
ーム線束を空間フィルタ10a、無限焦点レンズ11a
を介した後、鏡12a1 ,12a2 によって所定の入射
角に調整して、InP基板5上に入射させる。また、もう
一方のビーム線束も同様に、空間フィルタ10b、無限
焦点レンズ11bを介した後、鏡12bによって所定の
入射角に調整して、InP基板5上に入射させる。これら
のビーム線束はそれぞれ光学窓3b,3aより入射し、
干渉縞を生じるが、必要とする回折格子の格子間隔と一
致するようレーザ入射角及び波長を予め設定しておく。Next, the laser light output from the single laser light source 2 is split by the beam splitter 4 into a bidirectional beam bundle. Of these beam bundles, one of the beam bundles is the spatial filter 10a and the afocal lens 11a.
Then, the light is adjusted to a predetermined incident angle by the mirrors 12a 1 and 12a 2 and then incident on the InP substrate 5. Similarly, the other beam bundle passes through the spatial filter 10b and the afocal lens 11b, is adjusted to a predetermined incident angle by the mirror 12b, and is incident on the InP substrate 5. These beam bundles enter through the optical windows 3b and 3a, respectively,
The laser incident angle and the wavelength are set in advance so that interference fringes are generated, but match the required grating spacing of the diffraction grating.
【0019】次に、ヒータ6によりInP基板5の温度を
500℃に保持し、H2 ガス、TMI及びPH3 ガスが
適切な割合でガス供給系8より、ガス導入口7から成長
室1内に導入する。TMIはH2 ガスにより成長室1内
で適切に希釈される。そしてこれらのガスがInP基板5
上に到達して成長膜が形成される。このようなMOCV
D法では通常、基板温度を600〜700℃に保持した
状態で成長膜の形成を行うが、本発明実施例においては
500℃程度の比較的低温で行う。すなわち、この条件
では有機金属ガスが、分解しにくいため成長膜の成長速
度は低下する。しかしInP基板5表面上のレーザ光が照
射された部分では、有機金属ガスが励起され、分解しや
すくなり、その光化学反応により成長膜の成長速度は急
激に大きくなることから、上記した干渉縞の間隔で凹凸
を繰り返す成長膜の形成が可能となり、所望の回折格子
を得ることができる。Next, the temperature of the InP substrate 5 is maintained at 500 ° C. by the heater 6, and H 2 gas, TMI, and PH 3 gas are supplied in an appropriate ratio from the gas supply system 8 through the gas inlet 7 to the inside of the growth chamber 1. To introduce. TMI is appropriately diluted in the growth chamber 1 with H 2 gas. And these gases are the InP substrate 5
A growth film is formed by reaching the top. MOCV like this
In the method D, the growth film is usually formed while the substrate temperature is kept at 600 to 700 ° C., but in the embodiment of the present invention, the growth film is formed at a relatively low temperature of about 500 ° C. That is, under this condition, the organometallic gas is difficult to decompose, so that the growth rate of the growth film decreases. However, in the portion of the surface of the InP substrate 5 irradiated with the laser beam, the organometallic gas is excited and easily decomposed, and the photochemical reaction thereof rapidly increases the growth rate of the growth film. It is possible to form a growth film in which irregularities are repeated at intervals, and it is possible to obtain a desired diffraction grating.
【0020】以上の方法で得られた回折格子に、従来例
と同様に、InGaAsP バッファ層、活性層、InPクラッド
層、InGaAsP キャップ層を連続的に成長させる。この工
程では、InP基板5の基板温度は通常の600〜700
℃に戻して行う。その後、さらに、回折格子に対して直
角方向に所定幅のストライブ状に成長層をメサエッチン
グし、エッチングで除去した部分にn型またはp型のIn
Pを埋め込んで分布帰還型レーザが完成する。On the diffraction grating obtained by the above method, an InGaAsP buffer layer, an active layer, an InP clad layer, and an InGaAsP cap layer are continuously grown as in the conventional example. In this step, the substrate temperature of the InP substrate 5 is normally 600 to 700.
Return to ℃ and perform. After that, the growth layer is further mesa-etched in a stripe shape having a predetermined width in the direction perpendicular to the diffraction grating, and n-type or p-type In
A distributed feedback laser is completed by embedding P.
【0021】以上述べた基板表面上に回折格子のパター
ンを作製する工程、その後の成長膜を連続的に形成する
工程は、いずれも成長室1内にInP基板5を載置した状
態で連続的に行うことができ、InP基板5上に不純物が
付着する等の汚染もなく、得られる薄膜の結晶性は良好
である。The steps of forming the diffraction grating pattern on the surface of the substrate and the subsequent step of continuously forming the growth film are all performed continuously with the InP substrate 5 placed in the growth chamber 1. In addition, contamination such as adhesion of impurities on the InP substrate 5 does not occur, and the crystallinity of the obtained thin film is good.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
MOCVD装置にレーザ干渉露光装置を設け、基板表面
に所定の波長及び入射角のレーザ光を導くことにより生
じる干渉縞の回折パターンを作製するよう構成したの
で、この回折格子のパターンの作製及びその後の成長膜
の形成を成長室内で連続しておこなうことができ、形成
される薄膜結晶の結晶性が向上する。従って、得られる
レーザ素子の特性は向上し、信頼性が向上する。さら
に、回折格子のパターンの作製工程として従来行われて
いたフォトリソ工程及びエッチング工程を必要とせず、
製造工程の簡略化が実現できる。As described above, according to the present invention,
Since the MOCVD apparatus is provided with the laser interference exposure apparatus and the diffraction pattern of the interference fringes generated by guiding the laser light having the predetermined wavelength and the incident angle to the surface of the substrate is formed, the pattern of this diffraction grating and the subsequent The growth film can be continuously formed in the growth chamber, and the crystallinity of the formed thin film crystal is improved. Therefore, the characteristics of the obtained laser device are improved and the reliability is improved. Furthermore, the photolithography process and the etching process that have been conventionally performed are not required as the process of forming the diffraction grating pattern,
The manufacturing process can be simplified.
【図1】本発明実施例の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図2】InGaAsP-InP 分布帰還型レーザの構造を示す模
式図FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of an InGaAsP-InP distributed feedback laser.
【図3】従来の装置によって回折格子を作製する方法を
経時的に説明する図FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing a diffraction grating with a conventional apparatus over time.
1・・・・成長室 2・・・・レーザ光源 3a,3b・・・・光学窓 4・・・・ビームスプリッタ 5・・・・InP基板 6・・・・ヒータ 7・・・・ガス導入口 8・・・・ガス供給源 10a,10b・・・・空間フィルタ 11a,11b・・・・無限焦点レンズ 12a1 ,12a2 ,12b・・・・鏡1 ... Growth chamber 2 ... Laser light source 3a, 3b ... Optical window 4 ... Beam splitter 5 ... InP substrate 6 ... Heater 7 ... Gas introduction mouth 8 ... gas supply source 10a, 10b ... spatial filter 11a, 11b ... afocal lens 12a 1, 12a 2, 12b ···· mirror
Claims (1)
渉縞を形成するためのレーザ光を出力する単一のレーザ
光源と、そのレーザ光源から出力されたレーザ光を少な
くとも2方向のレーザ線束に分割するビームスプリッダ
と、その各方向に分割されたレーザ線束を上記基板表面
上に所定の入射角で入射させる複数の鏡を各光路に備え
るとともに、上記干渉縞が形成された基板表面上に化合
物半導体のエピタキシャル成長膜を形成するためのエピ
タキシャル成長装置を備えてなる半導体製造装置。1. A single laser light source that outputs laser light for forming interference fringes on the surface of a substrate placed in a growth chamber, and a laser light output from the laser light source in at least two directions. A beam splitter that divides into a laser beam bundle, and a plurality of mirrors that cause the laser beam bundle divided in each direction to be incident on the substrate surface at a predetermined incident angle in each optical path, and the substrate on which the interference fringes are formed A semiconductor manufacturing apparatus comprising an epitaxial growth apparatus for forming an epitaxial growth film of a compound semiconductor on a surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13862092A JPH05335251A (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Semiconductor manufacturing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13862092A JPH05335251A (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Semiconductor manufacturing equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335251A true JPH05335251A (en) | 1993-12-17 |
Family
ID=15226330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13862092A Pending JPH05335251A (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Semiconductor manufacturing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05335251A (en) |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP13862092A patent/JPH05335251A/en active Pending
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