JPH06252496A - 量子細線構造の形成方法 - Google Patents
量子細線構造の形成方法Info
- Publication number
- JPH06252496A JPH06252496A JP3216393A JP3216393A JPH06252496A JP H06252496 A JPH06252496 A JP H06252496A JP 3216393 A JP3216393 A JP 3216393A JP 3216393 A JP3216393 A JP 3216393A JP H06252496 A JPH06252496 A JP H06252496A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor layer
- mask
- wire structure
- quantum wire
- concave groove
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 特別な微細パターン加工が要らず量子細線構
造を容易に形成することのできる方法を提供する。 【構成】 この発明の量子細線構造の形成方法の場合、
化合物半導体層および禁制帯の大きい半導体層を堆積形
成する表面に凹状溝３が形成されている半導体基板１を
得るにあたり、被覆域の両側に未被覆域が隣りあって両
域が長手方向に平行に続くパターンを有するマスク２が
表面に設けられた半導体基材１を用い、この基材のマス
ク形成面に対してメサエッチングを施した後、マスクを
残したまま半導体層５を前記凹状溝７が表面に出来るよ
うに堆積することを特徴とする。
造を容易に形成することのできる方法を提供する。 【構成】 この発明の量子細線構造の形成方法の場合、
化合物半導体層および禁制帯の大きい半導体層を堆積形
成する表面に凹状溝３が形成されている半導体基板１を
得るにあたり、被覆域の両側に未被覆域が隣りあって両
域が長手方向に平行に続くパターンを有するマスク２が
表面に設けられた半導体基材１を用い、この基材のマス
ク形成面に対してメサエッチングを施した後、マスクを
残したまま半導体層５を前記凹状溝７が表面に出来るよ
うに堆積することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザなどの
半導体発光装置における発光部分となる量子細線構造の
形成方法に関する。
半導体発光装置における発光部分となる量子細線構造の
形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザなどの半導体発光装置のう
ち量子細線構造をとるものがあり、この場合、発光スペ
クトルが鋭いという特徴をもつようになる。量子細線
（Quantum Wire) 構造は、半導体基板の表面の凹状溝
（Ｕ溝ないしＶ溝）の内に堆積形成され凹状溝の長手方
向に沿って続く化合物半導体層の上下面に禁制帯の広い
（エネルギーギャップの大きい）半導体層が設置されて
なる半導体層構成をとっており、発光装置としたとき
に、化合物半導体層の長手方向に沿って細線状発光部分
が生成されるようになるという構造である。
ち量子細線構造をとるものがあり、この場合、発光スペ
クトルが鋭いという特徴をもつようになる。量子細線
（Quantum Wire) 構造は、半導体基板の表面の凹状溝
（Ｕ溝ないしＶ溝）の内に堆積形成され凹状溝の長手方
向に沿って続く化合物半導体層の上下面に禁制帯の広い
（エネルギーギャップの大きい）半導体層が設置されて
なる半導体層構成をとっており、発光装置としたとき
に、化合物半導体層の長手方向に沿って細線状発光部分
が生成されるようになるという構造である。
【０００３】この量子細線構造は、例えば、分子線エピ
タキシー（ＭＢＥ）法や有機金属堆積（ＭＯＣＶＤ）法
を利用し、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓの化合物半導体を材
料に使って以下のようにして形成することができる（ジ
ャーナル・オブ・アプライド・フィジクス J.A.P. 第71
巻pp533-535,1992) 。図４の（ａ）にみるように、表面
が（１００）面のＧａＡｓ基材５ｌの（１００）面の上
にＣＶＤ法によって堆積形成した厚み２００ÅのＳｉＯ
2 膜を電子線リソグラフィー技術とウエットエッチング
法でパターン化しＳｉＯ2 膜のマスク５２を形成する。
ＧａＡｓ基材５１の表面では＜０１−１＞方向に長手方
向を向けた幅数１００Åの長尺状のＳｉＯ2 膜が１００
０Åの間隔で平行に並び、被覆域の両側に未被覆域が隣
りあって両域が長手方向に平行に続くパターンのマスク
５２が設けられることになるのである。
タキシー（ＭＢＥ）法や有機金属堆積（ＭＯＣＶＤ）法
を利用し、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓの化合物半導体を材
料に使って以下のようにして形成することができる（ジ
ャーナル・オブ・アプライド・フィジクス J.A.P. 第71
巻pp533-535,1992) 。図４の（ａ）にみるように、表面
が（１００）面のＧａＡｓ基材５ｌの（１００）面の上
にＣＶＤ法によって堆積形成した厚み２００ÅのＳｉＯ
2 膜を電子線リソグラフィー技術とウエットエッチング
法でパターン化しＳｉＯ2 膜のマスク５２を形成する。
ＧａＡｓ基材５１の表面では＜０１−１＞方向に長手方
向を向けた幅数１００Åの長尺状のＳｉＯ2 膜が１００
０Åの間隔で平行に並び、被覆域の両側に未被覆域が隣
りあって両域が長手方向に平行に続くパターンのマスク
５２が設けられることになるのである。
【０００４】マスク５２形成の後、図４の（ｂ）にみる
ように、ＭＯＣＶＤ法によってＧａＡｓ５３を堆積し、
図４の（ｃ）にみるように、Ｖ溝６１を表面に有する半
導体基板６０を作製する。半導体基板６０でのＶ溝６１
の側面はＧａＡｓ５３のスムースな（１１１）Ａ面であ
る。この後、図４の（ｄ）にみるように、ＡｌＧａＡｓ
層６２を堆積した後ＧａＡｓ層６３を堆積することを繰
り返し行い、図４の（ｅ）にみるように、量子細線構造
を多層形成する。図４の（ｅ）の場合、Ｖ溝６１の内に
堆積形成され溝の長手方向に沿って続くＧａＡｓ層６３
と上下面の禁制帯の広いＡｌＧａＡｓ６２で１層分の量
子細線構造を構成している。ＧａＡｓ層６３の方がＡｌ
ＧａＡｓ６２よりも光屈折率が大きい。
ように、ＭＯＣＶＤ法によってＧａＡｓ５３を堆積し、
図４の（ｃ）にみるように、Ｖ溝６１を表面に有する半
導体基板６０を作製する。半導体基板６０でのＶ溝６１
の側面はＧａＡｓ５３のスムースな（１１１）Ａ面であ
る。この後、図４の（ｄ）にみるように、ＡｌＧａＡｓ
層６２を堆積した後ＧａＡｓ層６３を堆積することを繰
り返し行い、図４の（ｅ）にみるように、量子細線構造
を多層形成する。図４の（ｅ）の場合、Ｖ溝６１の内に
堆積形成され溝の長手方向に沿って続くＧａＡｓ層６３
と上下面の禁制帯の広いＡｌＧａＡｓ６２で１層分の量
子細線構造を構成している。ＧａＡｓ層６３の方がＡｌ
ＧａＡｓ６２よりも光屈折率が大きい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
量子細線構造の形成方法の場合、実施が非常に困難であ
る。電子線リソグラフィー技術とウエットエッチング法
で数１００Åの特別微細なパターン加工を行う必要があ
り、この微細パターン加工が実際にはなかなか上手くゆ
かないのである。
量子細線構造の形成方法の場合、実施が非常に困難であ
る。電子線リソグラフィー技術とウエットエッチング法
で数１００Åの特別微細なパターン加工を行う必要があ
り、この微細パターン加工が実際にはなかなか上手くゆ
かないのである。
【０００６】この発明は、上記事情に鑑み、特別な微細
パターン加工が要らず量子細線構造を容易に形成するこ
とのできる方法を提供することを課題とする。
パターン加工が要らず量子細線構造を容易に形成するこ
とのできる方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明では、表面に凹状溝が形成されている半導
体基板の溝形成面に、化合物半導体層およびこの化合物
半導体層より禁制帯の広い半導体層を堆積形成し、前記
凹状溝の内に凹状溝の長手方向に沿って化合物半導体層
の上下面に禁制帯の広い半導体層が配置されてなる半導
体層構成を形成することにより、前記化合物半導体層に
長手方向に沿って細線状発光部分が生成されるようにな
る量子細線構造を形成する方法において、前記表面に凹
状溝が形成されている半導体基板を得るにあたり、被覆
域の両側に未被覆域が隣りあって両域が長手方向に平行
に続くパターンを有するマスクが表面に設けられた半導
体基材を用い、この基材のマスク形成面に対してメサエ
ッチングを施した後、マスクを残したまま半導体層を前
記凹状溝が表面に出来るように堆積することを特徴とし
ている。
め、この発明では、表面に凹状溝が形成されている半導
体基板の溝形成面に、化合物半導体層およびこの化合物
半導体層より禁制帯の広い半導体層を堆積形成し、前記
凹状溝の内に凹状溝の長手方向に沿って化合物半導体層
の上下面に禁制帯の広い半導体層が配置されてなる半導
体層構成を形成することにより、前記化合物半導体層に
長手方向に沿って細線状発光部分が生成されるようにな
る量子細線構造を形成する方法において、前記表面に凹
状溝が形成されている半導体基板を得るにあたり、被覆
域の両側に未被覆域が隣りあって両域が長手方向に平行
に続くパターンを有するマスクが表面に設けられた半導
体基材を用い、この基材のマスク形成面に対してメサエ
ッチングを施した後、マスクを残したまま半導体層を前
記凹状溝が表面に出来るように堆積することを特徴とし
ている。
【０００８】この発明で用いる半導体基材としては、Ｇ
ａＡｓウエハやシリコン単結晶ウエハが挙げられるが、
これらに限らない。半導体基材の表面に設けるマスクと
しては、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜のマスクが挙
げられ、マスク形成面に凹状溝が表面に出来るように堆
積する半導体層としては、ＧａＡｓ層などが挙げられる
が、これらに限らない。
ａＡｓウエハやシリコン単結晶ウエハが挙げられるが、
これらに限らない。半導体基材の表面に設けるマスクと
しては、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜のマスクが挙
げられ、マスク形成面に凹状溝が表面に出来るように堆
積する半導体層としては、ＧａＡｓ層などが挙げられる
が、これらに限らない。
【０００９】この発明における化合物半導体層とその上
下面側に配置される禁制帯の広い半導体層としては、前
者にＧａＡｓ層、後者にＡｌＧａＡｓ層がそれぞれ例示
されるが、これらに限らない。
下面側に配置される禁制帯の広い半導体層としては、前
者にＧａＡｓ層、後者にＡｌＧａＡｓ層がそれぞれ例示
されるが、これらに限らない。
【００１０】
【作用】この発明の量子細線構造の形成方法では、図３
にみるように、被覆域と未被覆域が隣りあって平行に続
くパターンを有するマスク２が表面に設けられた半導体
基材のメサエッチング後のマスク２残置表面に、半導体
層５を堆積するようにしており、この場合、マスク２の
上に図面表面に垂直な方向に長く続く空洞６，６・・・
が平行に走り、半導体層５の表面に空洞３，３のある位
置に沿ってマスク２幅よりも遙かに狭い微細なＶ溝（凹
状溝）７が出来る。この微細なＶ溝７を利用して量子細
線構造を形成する。従来は凹状溝の形成に特別の微細な
パターン加工が必要があったのであるが、この発明の場
合、半導体層５の表面に出来るＶ溝７の幅よりもマスク
２の幅が広く、特別に微細なパターン加工が要らない。
Ｖ溝７の形成後も、特別に微細なパターン加工は不要で
あるため、結果的に、量子細線構造を、特別に微細なパ
ターン加工を必要とせずに作製することが出来る。
にみるように、被覆域と未被覆域が隣りあって平行に続
くパターンを有するマスク２が表面に設けられた半導体
基材のメサエッチング後のマスク２残置表面に、半導体
層５を堆積するようにしており、この場合、マスク２の
上に図面表面に垂直な方向に長く続く空洞６，６・・・
が平行に走り、半導体層５の表面に空洞３，３のある位
置に沿ってマスク２幅よりも遙かに狭い微細なＶ溝（凹
状溝）７が出来る。この微細なＶ溝７を利用して量子細
線構造を形成する。従来は凹状溝の形成に特別の微細な
パターン加工が必要があったのであるが、この発明の場
合、半導体層５の表面に出来るＶ溝７の幅よりもマスク
２の幅が広く、特別に微細なパターン加工が要らない。
Ｖ溝７の形成後も、特別に微細なパターン加工は不要で
あるため、結果的に、量子細線構造を、特別に微細なパ
ターン加工を必要とせずに作製することが出来る。
【００１１】
【実施例】続いて、この発明の実施例を、図面を参照し
ながら詳しく説明する。この発明は下記の実施例に限ら
ない。まず、図２にみるように、表面が（１００）面で
あるＧａＡｓ基材１の（１００）面にマスク２を形成し
ておいて、ウエットエッチングなどによるメサエッチン
グを施し、未被覆域に図面表面に垂直な方向に続く凹部
３を形成する。マスク２は、被覆域と未被覆が交互にあ
らわれ両域が長手方向（図面表面に垂直な方向）に平行
に続くパターンを有しており、プラズマＣＶＤなどでＳ
ｉＯ2 膜を形成しフォトリソグラフィー法を用いて、幅
と間隔が７μｍのストライプ状にパターン化することに
より設けることが出来る。メサエッチングで出来た凹部
３は深さ約５μｍであった。
ながら詳しく説明する。この発明は下記の実施例に限ら
ない。まず、図２にみるように、表面が（１００）面で
あるＧａＡｓ基材１の（１００）面にマスク２を形成し
ておいて、ウエットエッチングなどによるメサエッチン
グを施し、未被覆域に図面表面に垂直な方向に続く凹部
３を形成する。マスク２は、被覆域と未被覆が交互にあ
らわれ両域が長手方向（図面表面に垂直な方向）に平行
に続くパターンを有しており、プラズマＣＶＤなどでＳ
ｉＯ2 膜を形成しフォトリソグラフィー法を用いて、幅
と間隔が７μｍのストライプ状にパターン化することに
より設けることが出来る。メサエッチングで出来た凹部
３は深さ約５μｍであった。
【００１２】続いて、図３にみるように、ＧａＡｓ基材
１のメサエッチング面にマスク２を残したまま、有機金
属堆積法を用いてＧａＡｓ層５をＶ溝７が表面に出来る
ように堆積形成する。これで、表面にＶ溝７が形成され
ている半導体基板１０が出来たことになる。ＧａＡｓ層
５のマスク２からの高さが、５μｍ以上になると空洞６
およびＶ溝７が出来るようになる。
１のメサエッチング面にマスク２を残したまま、有機金
属堆積法を用いてＧａＡｓ層５をＶ溝７が表面に出来る
ように堆積形成する。これで、表面にＶ溝７が形成され
ている半導体基板１０が出来たことになる。ＧａＡｓ層
５のマスク２からの高さが、５μｍ以上になると空洞６
およびＶ溝７が出来るようになる。
【００１３】このようにして得た半導体基板１０のＶ溝
７形成面に、図１にみるように、ＡｌＧａＡｓ層（半導
体層）１１、ＧａＡｓ層（化合物半導体層）１２、Ａｌ
ＧａＡｓ層（半導体層）１３を順に堆積成長させれば、
量子細線構造が完成する。なお、半導体レーザの場合、
電極を上下面に設けることは言うまでもない。図１にお
ける量子細線（Quantum Wire) 構造では、ＧａＡｓ層１
２のＶ溝７に沿ったＶ状形状部分は上下に禁制帯の広い
ＡｌＧａＡｓ層（半導体層）１１，１３があり、ＧａＡ
ｓ層１２のＶ状形状部分の底に長手方向に沿って細線状
発光部分が生成される構造である。
７形成面に、図１にみるように、ＡｌＧａＡｓ層（半導
体層）１１、ＧａＡｓ層（化合物半導体層）１２、Ａｌ
ＧａＡｓ層（半導体層）１３を順に堆積成長させれば、
量子細線構造が完成する。なお、半導体レーザの場合、
電極を上下面に設けることは言うまでもない。図１にお
ける量子細線（Quantum Wire) 構造では、ＧａＡｓ層１
２のＶ溝７に沿ったＶ状形状部分は上下に禁制帯の広い
ＡｌＧａＡｓ層（半導体層）１１，１３があり、ＧａＡ
ｓ層１２のＶ状形状部分の底に長手方向に沿って細線状
発光部分が生成される構造である。
【００１４】この発明は、上記実施例に限らない。例え
ば、図１にみるように、ＡｌＧａＡｓ層（半導体層）１
１、ＧａＡｓ層（化合物半導体層）１２のあと、再び、
ＡｌＧａＡｓ層（半導体層）１１、ＧａＡｓ層（化合物
半導体層）１２を繰り返し堆積成長させて、量子細線構
造を多層化するようにしてもよい。ＧａＡｓ基材１がＳ
ｉ基材である場合は、メサエッチングで形成する凹部の
内面に薄い格子不整合緩和層を堆積形成してから、Ｇａ
Ａｓ層５を凹状溝が表面に出来るように堆積するように
してもよい。格子不整合緩和層としては、ＩｎＧａＡｓ
／ＧａＡｓやＧａＡｓＰ／ＧａＡｓなどで構成された歪
み超格子構造を用いることができる。
ば、図１にみるように、ＡｌＧａＡｓ層（半導体層）１
１、ＧａＡｓ層（化合物半導体層）１２のあと、再び、
ＡｌＧａＡｓ層（半導体層）１１、ＧａＡｓ層（化合物
半導体層）１２を繰り返し堆積成長させて、量子細線構
造を多層化するようにしてもよい。ＧａＡｓ基材１がＳ
ｉ基材である場合は、メサエッチングで形成する凹部の
内面に薄い格子不整合緩和層を堆積形成してから、Ｇａ
Ａｓ層５を凹状溝が表面に出来るように堆積するように
してもよい。格子不整合緩和層としては、ＩｎＧａＡｓ
／ＧａＡｓやＧａＡｓＰ／ＧａＡｓなどで構成された歪
み超格子構造を用いることができる。
【００１５】
【発明の効果】この発明の量子細線構造の形成方法で
は、半導体層の表面に出来る凹状溝の幅よりもマスクの
幅が広くてよいため、特別な微細パターン加工が必要で
なく、量子細線構造が容易に形成でき、非常に有用であ
る。
は、半導体層の表面に出来る凹状溝の幅よりもマスクの
幅が広くてよいため、特別な微細パターン加工が必要で
なく、量子細線構造が容易に形成でき、非常に有用であ
る。
【図１】実施例で形成した量子細線構造をあらわす断面
図。
図。
【図２】実施例でのメサエッチング工程をあらわす断面
図。
図。
【図３】実施例でのＶ溝形成工程をあらわす断面図。
【図４】従来の量子細線構造の形成を行うときの様子を
あらわす説明図。
あらわす説明図。
１ ＧａＡｓ基材（半導体基材） ２ マスク ３ 凹部 ５ ＧａＡｓ層 ６ 空洞 ７ Ｖ溝 １１ ＡｌＧａＡｓ層（半導体層） １２ ＧａＡｓ層（化合物半導体層） １３ ＡｌＧａＡｓ層（半導体層）
Claims (1)
- 【請求項１】 表面に凹状溝が形成されている半導体基
板の溝形成面に、化合物半導体層およびこの化合物半導
体層より禁制帯の広い半導体層を堆積形成し、前記凹状
溝の内に凹状溝の長手方向に沿って化合物半導体層の上
下面に禁制帯の広い半導体層が配置されてなる半導体層
構成を形成することにより、前記化合物半導体層に長手
方向に沿って細線状発光部分が生成されるようになる量
子細線構造を形成する方法において、前記表面に凹状溝
が形成されている半導体基板を得るにあたり、被覆域の
両側に未被覆域が隣りあって両域が長手方向に平行に続
くパターンを有するマスクが表面に設けられた半導体基
材を用い、この基材のマスク形成面に対してメサエッチ
ングを施した後、マスクを残したまま半導体層を前記凹
状溝が表面に出来るように堆積することを特徴とする量
子細線構造の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3216393A JPH06252496A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 量子細線構造の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3216393A JPH06252496A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 量子細線構造の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06252496A true JPH06252496A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12351278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3216393A Pending JPH06252496A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 量子細線構造の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06252496A (ja) |
-
1993
- 1993-02-22 JP JP3216393A patent/JPH06252496A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7941024B2 (en) | Buried heterostructure device having integrated waveguide grating fabricated by single step MOCVD | |
| US5436195A (en) | Method of fabricating an integrated semiconductor light modulator and laser | |
| US5654557A (en) | Quantum wire structure and a method for producing the same | |
| JPH0653619A (ja) | 化合物半導体装置及びその製造方法 | |
| CA2006266C (en) | Method for the epitaxial growth of a semiconductor structure | |
| US8189635B2 (en) | Laser diode having nano patterns and method of fabricating the same | |
| US5486490A (en) | Method of making semiconductor laser | |
| JP4194844B2 (ja) | 複数の光学活性領域を備える半導体レーザ | |
| US6465810B1 (en) | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method | |
| US7184640B2 (en) | Buried heterostructure device fabricated by single step MOCVD | |
| US8841756B2 (en) | Fabrication of optical-quality facets vertical to a (001) orientation substrate by selective epitaxial growth | |
| JP3007928B2 (ja) | 光半導体素子の製造方法 | |
| KR0185498B1 (ko) | 고출력 양자세선 어레이 레이저 다이오드 구조 제작방법 | |
| JPH06132610A (ja) | 半導体レーザアレイ素子及びその製造方法 | |
| JPH01321677A (ja) | 導波路型半導体光素子の製造方法 | |
| JPH077232A (ja) | 光半導体装置 | |
| US5833870A (en) | Method for forming a high density quantum wire | |
| CN1797876A (zh) | 分布反馈半导体激光器及其制造方法 | |
| JPH0548215A (ja) | 半導体レーザダイオードおよびその製造方法 | |
| KR100771599B1 (ko) | 질화물 반도체 박막의 성장 방법 | |
| KR0141254B1 (ko) | 반도체 레이저장치의 제조방법 | |
| KR100289145B1 (ko) | Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ 코팅을 이용해 매몰 헤테로구조체의 레이저 다이오드를 제조하는 방법 | |
| JPH05167187A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH07135194A (ja) | ドライエッチング用マスクの形成方法 | |
| JPH09186391A (ja) | 化合物半導体装置及びその製造方法 |