JPS60206132A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPS60206132A JPS60206132A JP59062416A JP6241684A JPS60206132A JP S60206132 A JPS60206132 A JP S60206132A JP 59062416 A JP59062416 A JP 59062416A JP 6241684 A JP6241684 A JP 6241684A JP S60206132 A JPS60206132 A JP S60206132A
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- Japan
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- substrate
- growing process
- layer
- waving
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3418—Phosphides
-
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10P14/3421—Arsenides
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（燕梁上の利用分野）
本発明は凹凸が形成されている半導体基板上に屈折率の
異なる半導体層を形成する方法に関するものである。
異なる半導体層を形成する方法に関するものである。
（従来技術とその問題点）
表面に凹凸が形成された半導体基板上に半導体層を形成
することは半導体レーザ等、各種分野で行なわれている
。しかし、従来は液相エピタキシャル成長によって半導
体層が形成されていたため、半導体層の成長中に凹凸金
有する半導体が、接触している溶液中に溶は込む現象（
メルトバックと百う）が起ジ、凹凸の形状が損なわれる
欠点があった。この従来の方法を適用して素子、例えば
分布帰還型半導体レーザを作製した場合、凹凸形状が損
なわれているため単一波長で安定に発振せず、良好な特
性の素子が得られない。
することは半導体レーザ等、各種分野で行なわれている
。しかし、従来は液相エピタキシャル成長によって半導
体層が形成されていたため、半導体層の成長中に凹凸金
有する半導体が、接触している溶液中に溶は込む現象（
メルトバックと百う）が起ジ、凹凸の形状が損なわれる
欠点があった。この従来の方法を適用して素子、例えば
分布帰還型半導体レーザを作製した場合、凹凸形状が損
なわれているため単一波長で安定に発振せず、良好な特
性の素子が得られない。
液相成長特有のメルトバックとｂう現象金避ける為に、
我々は凹凸半導体基板上に異なる屈折率を有する半導体
層を気相エピタキシャル成長で得ることを行なってみた
。我々の実験によると、通常の気相成長法Ｃ成長温度を
成長中一定にしておく）では、凹凸を形成した半導体基
板の基板温度（成長温度と呼ぶ）を高く設定すると凹凸
が消失し、成長温度を低く設定すると凹凸は保存するが
、エピタキシャル成長層の結晶性が極めて劣悪になるこ
とが判明した。このように、エピタキシャル成長層の結
晶層が劣悪だと、得られた半導体素子、例えば分布帰還
型半導体レーザの特性を損ねることは良く知られたこと
である。したがって、従来性なわれてきた成長温度を一
定にする気相エピタキシャル成長法を素子作製に適用し
て作製しｆｃ場合は、例えば分布帰還型半導体レーザに
おいては、高い成長温度で成長すると単一波長で安定に
発振しにくいという欠点を有し、低い成長温度で成長す
ると発光効率が劣化するということが生じる。
我々は凹凸半導体基板上に異なる屈折率を有する半導体
層を気相エピタキシャル成長で得ることを行なってみた
。我々の実験によると、通常の気相成長法Ｃ成長温度を
成長中一定にしておく）では、凹凸を形成した半導体基
板の基板温度（成長温度と呼ぶ）を高く設定すると凹凸
が消失し、成長温度を低く設定すると凹凸は保存するが
、エピタキシャル成長層の結晶性が極めて劣悪になるこ
とが判明した。このように、エピタキシャル成長層の結
晶層が劣悪だと、得られた半導体素子、例えば分布帰還
型半導体レーザの特性を損ねることは良く知られたこと
である。したがって、従来性なわれてきた成長温度を一
定にする気相エピタキシャル成長法を素子作製に適用し
て作製しｆｃ場合は、例えば分布帰還型半導体レーザに
おいては、高い成長温度で成長すると単一波長で安定に
発振しにくいという欠点を有し、低い成長温度で成長す
ると発光効率が劣化するということが生じる。
（発明の目的）
本発明は、前述のような欠点を除去せしめて、凹凸形状
を損うことなく良好な半導体Ｍを形成する方法を提供す
ることにある。
を損うことなく良好な半導体Ｍを形成する方法を提供す
ることにある。
（発明の構成）
本発明は、表面に凹凸を形成した半導体基板を反応ガス
中で加熱して、轟該半導体基板上に屈折率の異なる半導
体層を形成する気相エピタキシャル成長方法であって、
成長開始時には前記半導体基板の基板温度を、前記凹凸
形状が熱で崩れることのない温度に保ち、前記半導体層
の成長と共に基板温度を上昇して前記成長開始時の基板
温度よりも高い基板温度で成長を終了する点に特徴があ
る。
中で加熱して、轟該半導体基板上に屈折率の異なる半導
体層を形成する気相エピタキシャル成長方法であって、
成長開始時には前記半導体基板の基板温度を、前記凹凸
形状が熱で崩れることのない温度に保ち、前記半導体層
の成長と共に基板温度を上昇して前記成長開始時の基板
温度よりも高い基板温度で成長を終了する点に特徴があ
る。
（発明の作用・効果）
本発明は、上述の構成をとることにょ９従来技術の問題
点を解決した。本発明の構成の第１の特徴である気相エ
ピタキシャル成長法を用いることにより、従来問題とな
っていた凹凸形状の消滅、もしくは凹凸の高さの減少が
解決できた。これはＷ相：ｒ−ヒタｋｆ−シャル成長特
有の現象であるメルトバックが、気相エピタキシャル成
長では生じないためである。
点を解決した。本発明の構成の第１の特徴である気相エ
ピタキシャル成長法を用いることにより、従来問題とな
っていた凹凸形状の消滅、もしくは凹凸の高さの減少が
解決できた。これはＷ相：ｒ−ヒタｋｆ−シャル成長特
有の現象であるメルトバックが、気相エピタキシャル成
長では生じないためである。
この方法を素子作製に応用すると特性の良好な半導体素
子、例えば、半導体レーザに応用した場合、単一波長で
安定に発振する分布帰還型半導体レーザが得られるよう
になる。 ° ゛−−１′″− →１ 次に、本発明の構成の第２の特徴である成長温度を上昇
させる方法を説明する。この方法は基板温度を成長開始
時には凹凸形状が熱で崩れることのない温度に設定し、
凹凸形状が埋まるにつれて成長温度を上げ、良好な結晶
性を有するに充分な尚い基板温度迄上昇させてエピタキ
シャル膜の大部分を成長する方法を意味する。このよう
な方法ニヨって、凹凸基板上に形成されたエピタキシャ
ル層の結晶性は極めて良いものとなる。
子、例えば、半導体レーザに応用した場合、単一波長で
安定に発振する分布帰還型半導体レーザが得られるよう
になる。 ° ゛−−１′″− →１ 次に、本発明の構成の第２の特徴である成長温度を上昇
させる方法を説明する。この方法は基板温度を成長開始
時には凹凸形状が熱で崩れることのない温度に設定し、
凹凸形状が埋まるにつれて成長温度を上げ、良好な結晶
性を有するに充分な尚い基板温度迄上昇させてエピタキ
シャル膜の大部分を成長する方法を意味する。このよう
な方法ニヨって、凹凸基板上に形成されたエピタキシャ
ル層の結晶性は極めて良いものとなる。
（実施例）
以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。尚、実施例では半導体レーザの作製に応用した例
について述べている。第１図は本発明の一実施例を説明
する図であり、周期的に形成てれた半導体上に、前記半
導体とは異なる屈折率を有する半導体層を気相エピタキ
シャル成長させる工程を行なう装置の概略図である。又
第２図は、第１図で示された加熱部１４を制御すること
によって得られた反応炉内の基板の温度の変化を示す図
である。又、第３図は実際に製作された分 １布帰還型
半導体レーザの層構造を示す図である。
する。尚、実施例では半導体レーザの作製に応用した例
について述べている。第１図は本発明の一実施例を説明
する図であり、周期的に形成てれた半導体上に、前記半
導体とは異なる屈折率を有する半導体層を気相エピタキ
シャル成長させる工程を行なう装置の概略図である。又
第２図は、第１図で示された加熱部１４を制御すること
によって得られた反応炉内の基板の温度の変化を示す図
である。又、第３図は実際に製作された分 １布帰還型
半導体レーザの層構造を示す図である。
本実施例では波長１．５５μｍで発振する分布帰還型半
導体レーザを製作した。周期的な凹凸形状３５は、ｎ形
１ｎＰ基板１６上に、通常行なわれるレーザの干渉縞全
利用したフォトリソグラフィー法で得た。フォトレジス
トにはＡＺ−１３５０，レーサニはヘリウム・カドミウ
ムレーザを用いた。そして干渉縞の間隔は約２４００大
に選んだ。この間隔は、波長１．５５μｍで発振する波
長の一次回折間隔に対応している。このようにして得ら
れた凹凸ＩｎＰ基板１６は第４図の反応管１５の内に保
持された基板ボルダ−１８に張勺つけた。反応管内のガ
ス雰囲気としてはＩｎメルト１２と塩酸ガスとが反応し
て出来たＩ ｎｃｔ蒸気と、Ｇａメルト１３と塩酸ガス
とが反応して出来たＧａＣ６蒸気、細管１１がら送り込
まれたアルシン（ＡｓＨ３）ガスとフォスフイン（ＰＨ
４）ガスで構成した。このようにして、第３図に示す禁
制帯幅０．９５ｅＶのＩｎＧａＡｓＰ導波層３２を形成
した。
導体レーザを製作した。周期的な凹凸形状３５は、ｎ形
１ｎＰ基板１６上に、通常行なわれるレーザの干渉縞全
利用したフォトリソグラフィー法で得た。フォトレジス
トにはＡＺ−１３５０，レーサニはヘリウム・カドミウ
ムレーザを用いた。そして干渉縞の間隔は約２４００大
に選んだ。この間隔は、波長１．５５μｍで発振する波
長の一次回折間隔に対応している。このようにして得ら
れた凹凸ＩｎＰ基板１６は第４図の反応管１５の内に保
持された基板ボルダ−１８に張勺つけた。反応管内のガ
ス雰囲気としてはＩｎメルト１２と塩酸ガスとが反応し
て出来たＩ ｎｃｔ蒸気と、Ｇａメルト１３と塩酸ガス
とが反応して出来たＧａＣ６蒸気、細管１１がら送り込
まれたアルシン（ＡｓＨ３）ガスとフォスフイン（ＰＨ
４）ガスで構成した。このようにして、第３図に示す禁
制帯幅０．９５ｅＶのＩｎＧａＡｓＰ導波層３２を形成
した。
この時の成長温度の時間変化は第２図に示されているご
とく、成長開始時は５５０℃に保持しておき、成長開始
１５分後には６９０℃に上昇させ成長を続け、７００℃
で成長を終了した。この時ＩｎＧａＡｓＰガイドＭ３２
は５５０℃から６５０℃に上昇する間に成長し、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層３３とＰ−ＩｎＰクラッド層３４は６５
０℃から７００℃に上昇する間に成長した。
とく、成長開始時は５５０℃に保持しておき、成長開始
１５分後には６９０℃に上昇させ成長を続け、７００℃
で成長を終了した。この時ＩｎＧａＡｓＰガイドＭ３２
は５５０℃から６５０℃に上昇する間に成長し、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層３３とＰ−ＩｎＰクラッド層３４は６５
０℃から７００℃に上昇する間に成長した。
このような方法でエピタキシャル成長を行なった所、従
来方法ならば６７０℃で消失してしまうｎ−ＩｎＰの凹
凸形状が深烙約１００ＯＡで保持式れたまま良質なガイ
ド層３２．活性層３３．およびＰ−クラッド層３４を得
ることが田米た。このようにして得たウェファに通常の
方法で電極を形成し分布帰還型半導体レーザを製作した
ところ、単一波長で安定に発轟しかつ発光効率も充分高
かった。
来方法ならば６７０℃で消失してしまうｎ−ＩｎＰの凹
凸形状が深烙約１００ＯＡで保持式れたまま良質なガイ
ド層３２．活性層３３．およびＰ−クラッド層３４を得
ることが田米た。このようにして得たウェファに通常の
方法で電極を形成し分布帰還型半導体レーザを製作した
ところ、単一波長で安定に発轟しかつ発光効率も充分高
かった。
上記実施例では、凹凸の周期が２４０ＯＡである１、５
μｍの１次回折をする凹凸基板上の成長でめったが、我
々の実験によれば、凹凸の周期によらず不発明になる製
造方法は有効であった。
μｍの１次回折をする凹凸基板上の成長でめったが、我
々の実験によれば、凹凸の周期によらず不発明になる製
造方法は有効であった。
上記実施例では、凹凸基板上にガイド層３２゜活性層３
３．Ｐ−ＩｎＰクラッド層３４を形成したが、第４図に
示すような凹凸形状３５がガイド層４４上に形成された
基板上に、Ｐ−ＩｎＰ４５を本発明なる気相エピタキシ
ャル成長で得ても良い。この時、基板は、ｎ−ＩｎＰ基
板４１上にｎ −ＩｎＰバッファ層４２ ＊ ＩｎＧａ
ＡａＰ活性層４３ 、ＩｎＧａＡｓＰガイド層４４をエ
ピタキシャル成長したものが用いられる。
３．Ｐ−ＩｎＰクラッド層３４を形成したが、第４図に
示すような凹凸形状３５がガイド層４４上に形成された
基板上に、Ｐ−ＩｎＰ４５を本発明なる気相エピタキシ
ャル成長で得ても良い。この時、基板は、ｎ−ＩｎＰ基
板４１上にｎ −ＩｎＰバッファ層４２ ＊ ＩｎＧａ
ＡａＰ活性層４３ 、ＩｎＧａＡｓＰガイド層４４をエ
ピタキシャル成長したものが用いられる。
上記実施例ではｓ ＩｎＧａＡｓＰ ／ ＩｎＰ系材料
が用いられたが、ＡｔＧａＡｓ ／ ＧａＡｓ系や、Ｉ
ｎＧａＡａＰ ／ＧａＡｓ系でも良く、この材料に限定
されないのは明らかでらる。
が用いられたが、ＡｔＧａＡｓ ／ ＧａＡｓ系や、Ｉ
ｎＧａＡａＰ ／ＧａＡｓ系でも良く、この材料に限定
されないのは明らかでらる。
上記実施例では、原料にハロゲン系■族ガスとハイドラ
イド系Ｖ族ガスを用いたが、有機金属■族ガスを用いて
も良い。
イド系Ｖ族ガスを用いたが、有機金属■族ガスを用いて
も良い。
（実施列の効果）
上記実施例で作られた分布帰還型半導体レーザは、凹凸
基板の深さがエピタキシャルエａ中に減少することもな
く、約１０００人と充分深かった。
基板の深さがエピタキシャルエａ中に減少することもな
く、約１０００人と充分深かった。
このためブラッグ反射器の反射係数は充分旨く、得られ
た分布帰還型半導体レーザは単一波長で安定に発振した
。又、凹凸基板上に得られたエピタキシャル層の結晶の
品質も充分高く、発光効率の良好な分布帰還型半導体レ
ーザを得ることが出来た。
た分布帰還型半導体レーザは単一波長で安定に発振した
。又、凹凸基板上に得られたエピタキシャル層の結晶の
品質も充分高く、発光効率の良好な分布帰還型半導体レ
ーザを得ることが出来た。
第１図は本発明を実現するための一気相エビタキシャル
装置の概略図、第２図は本発明の一実施例を説明する基
板温度の変化図、第３図は本発明の第１の実施例で得ら
れた分布帰還型半導体レーザの構造図、第４図は本発明
の第２の実施例で得られた分布侮還型半導体レーザの構
造図である。 図において、 １１・・・ａ管、１２・・・Ｉｎメルト、１３・・Ｇａ
メルト。 １４・・・加熱部、１５・・反応管、１６・凹凸ｎ−Ｉ
ｎＰ基板、１８・基板ホルダー、 ３２− ＩｎＧａＡ
ｇＰガイド層。 ３３− ＩｎＧａＡａ活性Ｎ 、 ３４ ・＝ ｐ −
ＩｎＰクラッド層。 ３５・・・凹凸界面、４１・・ｎ−ＩｎＰ基板、４２・
・・ｎ−ＩｎＰバッファ層＋ ４３− Ｉ ｎＧａＡｓ
Ｐ活性層、４４−・・ＩｎＧａＡｓＰガイド、層、 ４
５− ｐ −ＩｎＰクラッド層をそれぞれ示す。 ７１−１ 図 ７２ 図 オ ３ 口 ３４
装置の概略図、第２図は本発明の一実施例を説明する基
板温度の変化図、第３図は本発明の第１の実施例で得ら
れた分布帰還型半導体レーザの構造図、第４図は本発明
の第２の実施例で得られた分布侮還型半導体レーザの構
造図である。 図において、 １１・・・ａ管、１２・・・Ｉｎメルト、１３・・Ｇａ
メルト。 １４・・・加熱部、１５・・反応管、１６・凹凸ｎ−Ｉ
ｎＰ基板、１８・基板ホルダー、 ３２− ＩｎＧａＡ
ｇＰガイド層。 ３３− ＩｎＧａＡａ活性Ｎ 、 ３４ ・＝ ｐ −
ＩｎＰクラッド層。 ３５・・・凹凸界面、４１・・ｎ−ＩｎＰ基板、４２・
・・ｎ−ＩｎＰバッファ層＋ ４３− Ｉ ｎＧａＡｓ
Ｐ活性層、４４−・・ＩｎＧａＡｓＰガイド、層、 ４
５− ｐ −ＩｎＰクラッド層をそれぞれ示す。 ７１−１ 図 ７２ 図 オ ３ 口 ３４
Claims (1)
- 表面に凹凸を形成した半導体基板を反応ガス中で加熱し
て、当該半導体基板上に屈折率の異なる半導体層を形成
する気相エピタキシャル成長方法でろって、成長開始時
には前記半導体基板の基板温度を前記凹凸形状が熱で崩
れることのない温度に保ち、前記半導体層の成長と共に
基板温度を上昇して前記成長開始時の基板温度よりも高
い基板温度で成長を終了することを特徴とす不結晶成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59062416A JPS60206132A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59062416A JPS60206132A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60206132A true JPS60206132A (ja) | 1985-10-17 |
Family
ID=13199519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59062416A Pending JPS60206132A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60206132A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59213190A (ja) * | 1983-05-18 | 1984-12-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザの製造方法 |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP59062416A patent/JPS60206132A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59213190A (ja) * | 1983-05-18 | 1984-12-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザの製造方法 |
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