JPS6286884A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS6286884A JPS6286884A JP60228003A JP22800385A JPS6286884A JP S6286884 A JPS6286884 A JP S6286884A JP 60228003 A JP60228003 A JP 60228003A JP 22800385 A JP22800385 A JP 22800385A JP S6286884 A JPS6286884 A JP S6286884A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor layer
- semiconductor
- crystal
- diffraction grating
- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/11—Comprising a photonic bandgap structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- 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】
産業上の利用分野
本発明は主表面上に凹凸部を有する化合物半導体結晶基
板上に半導体層をエビタキンセル成長する半導体装置の
製造方法に関するものである。
板上に半導体層をエビタキンセル成長する半導体装置の
製造方法に関するものである。
従来の技術
従来、分布帰還型半導体レーザ装置や分布反射型半導体
レーザ装置や光集積回路への応用から、数μｍ程度の微
細な凹凸部を形成した化合物半導体基板上に結晶成長を
行うことが必要とされている。特に半導体レーザ装置の
場合には、凹凸部が回折格子と呼ばれる１μｍ以下の極
微細な周期構造からなり、この回折格子の深さによって
素子特性が決定されるために、いかに上手に凹凸部の形
状を維持したまま結晶成長を行なうかが課題であった。
レーザ装置や光集積回路への応用から、数μｍ程度の微
細な凹凸部を形成した化合物半導体基板上に結晶成長を
行うことが必要とされている。特に半導体レーザ装置の
場合には、凹凸部が回折格子と呼ばれる１μｍ以下の極
微細な周期構造からなり、この回折格子の深さによって
素子特性が決定されるために、いかに上手に凹凸部の形
状を維持したまま結晶成長を行なうかが課題であった。
ところがＧＺＬＡＳ系やＩｎＧａＡｓＰ系の化合物半導
体基板では、基板へのエピタキシャル成長時に熱変形や
メルトバックの影響で凹凸部の形状がなまったシ消失し
たりして素子特性をある程度以上良くすることができず
問題であった。
体基板では、基板へのエピタキシャル成長時に熱変形や
メルトバックの影響で凹凸部の形状がなまったシ消失し
たりして素子特性をある程度以上良くすることができず
問題であった。
従来例を第２図に示す断面構造図を用いて説明する。第
２図において、１はＮ型ＩｎＰ基板、２はＮ型ＩｎＧ４
ＡＳＰ層（λｇ＝１．３μｍ）、３はＰ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層（λｇ＝１．１μｍ）、４はＰ型ＩｎＧａＡｓＰ層
３上に形成した周期４０００人の回折格子、４′は結晶
成長後の回折格子、６はＰ型ＩｎＰ層、６はＰ型工ｎＧ
ａＡｓＰ層（λｇ＝１．１μｌ！ｌ） である。第２
図（ａ）は結晶成長前、第２図（ｂ）は結晶成長後の状
態金示す。第３図は従来の液相エピタキシャル成長法の
例である。第３図において、１ｏは主表面上に回折格子
４を形成したＩｎＰ基板１およびＩｎＧ４ＡＳＰ層２お
よびＩｎＧａＡｓＰ層からなる化合物半導体結晶基体、
１１はｅａＡｓ基板ま次はＩｎＰ基板からなる保護カバ
ー、１２はＰ型ＩｎＰメ／Ｖ ト、１３はＰ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ メｔＬｔト、１４はカーボンの基体支持ポート
、１６は摺動棒、１６はカーボンの結晶成長ポートであ
る。
２図において、１はＮ型ＩｎＰ基板、２はＮ型ＩｎＧ４
ＡＳＰ層（λｇ＝１．３μｍ）、３はＰ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層（λｇ＝１．１μｍ）、４はＰ型ＩｎＧａＡｓＰ層
３上に形成した周期４０００人の回折格子、４′は結晶
成長後の回折格子、６はＰ型ＩｎＰ層、６はＰ型工ｎＧ
ａＡｓＰ層（λｇ＝１．１μｌ！ｌ） である。第２
図（ａ）は結晶成長前、第２図（ｂ）は結晶成長後の状
態金示す。第３図は従来の液相エピタキシャル成長法の
例である。第３図において、１ｏは主表面上に回折格子
４を形成したＩｎＰ基板１およびＩｎＧ４ＡＳＰ層２お
よびＩｎＧａＡｓＰ層からなる化合物半導体結晶基体、
１１はｅａＡｓ基板ま次はＩｎＰ基板からなる保護カバ
ー、１２はＰ型ＩｎＰメ／Ｖ ト、１３はＰ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ メｔＬｔト、１４はカーボンの基体支持ポート
、１６は摺動棒、１６はカーボンの結晶成長ポートであ
る。
この液相エピタキシャル成長法において炉の昇温中に化
合物半導体結晶基体が熱的に解離しないようにＰＨ５雰
囲気と保護カバーによって解離圧の補償を行なっている
。ところが、マストランスポート現象によシ原子の結合
力の弱い尖った部分から結晶が崩れていき回折格子４の
深さが浅くなる。
合物半導体結晶基体が熱的に解離しないようにＰＨ５雰
囲気と保護カバーによって解離圧の補償を行なっている
。ところが、マストランスポート現象によシ原子の結合
力の弱い尖った部分から結晶が崩れていき回折格子４の
深さが浅くなる。
さらに結晶成長時のｘｎｃｒａＡｓｐ層３がＩｎＰメル
ト１２に接触する時にＩｎＰメルト１２がＡｓに対して
未飽和であるためＩｎＧａＡｓＰ層３の表面がメルトバ
ックする。このため結晶成長後の回折格子４′は凹凸が
非常に小さくなってしまい素子特性をあげられなかった
。
ト１２に接触する時にＩｎＰメルト１２がＡｓに対して
未飽和であるためＩｎＧａＡｓＰ層３の表面がメルトバ
ックする。このため結晶成長後の回折格子４′は凹凸が
非常に小さくなってしまい素子特性をあげられなかった
。
発明が解決しようとする問題点
このような従来の半導体装置の製造方法では、結晶成長
前の化合物半導体基体主表面上の凹凸形状を忠実に残し
て結晶成長することは困難であった。特に回折格子を有
する半導体レーザ装置においては、回折格子の深さが浅
くなってしまうと良好な特性が得られない問題点があっ
た。
前の化合物半導体基体主表面上の凹凸形状を忠実に残し
て結晶成長することは困難であった。特に回折格子を有
する半導体レーザ装置においては、回折格子の深さが浅
くなってしまうと良好な特性が得られない問題点があっ
た。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、簡単な構成
で化合物半導体基体主表面上の凹凸形状を忠実に残して
結晶成長可能な半導体装置の製造方法を提供することを
目的としている。
で化合物半導体基体主表面上の凹凸形状を忠実に残して
結晶成長可能な半導体装置の製造方法を提供することを
目的としている。
問題点を解決するための手段
本発明は、主表面上に凹凸部を有する化合物半導体結晶
基体上に新たに第１の半導体層をエピタキシャル成長す
るに際し、凹凸部の半導体層が凸部の先端部を形成する
第２の半導体層と凸部の基部を形成する第３の半導体層
の２層構造からなり。
基体上に新たに第１の半導体層をエピタキシャル成長す
るに際し、凹凸部の半導体層が凸部の先端部を形成する
第２の半導体層と凸部の基部を形成する第３の半導体層
の２層構造からなり。
前記第２の半導体層の組成が前記第３の半導体層の組成
に比べてエピタキシャル成長時の温度において熱変形を
うけにくくかつ前記第１の半導体層のエピタキシャル成
長時にメルトバックを受けにくい組成にすることにより
上記問題点を解決するものである。
に比べてエピタキシャル成長時の温度において熱変形を
うけにくくかつ前記第１の半導体層のエピタキシャル成
長時にメルトバックを受けにくい組成にすることにより
上記問題点を解決するものである。
作用
本発明は、上記構成から明らかなように、熱による結晶
の凹凸部の崩れが凹凸の先端部における尖った角からお
こることに着目し、凹凸部の先端部のみ熱変形を受けに
くい異なる組成で構成することによシ崩れをなくすもの
である。また同時に結晶成長時のメルトバック現象に注
目し、凹凸部の先端部の結晶組成を凹凸部上に成長する
結晶組成と近づけることによシ崩れのない結晶を得るも
のである。
の凹凸部の崩れが凹凸の先端部における尖った角からお
こることに着目し、凹凸部の先端部のみ熱変形を受けに
くい異なる組成で構成することによシ崩れをなくすもの
である。また同時に結晶成長時のメルトバック現象に注
目し、凹凸部の先端部の結晶組成を凹凸部上に成長する
結晶組成と近づけることによシ崩れのない結晶を得るも
のである。
実施例
本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。
第１図（ｆＬ） 、 （ｂ）はそれぞれ１．３μｍに発
振波長を有するＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系のＤＦＢレー
ザ用の結晶成長前、成長後の断面構造を示す。第１図に
おいて、１はＮ型ＩｎＰ基板、２はＮ型ＩｎＧ４ＡＳＰ
層（λｇ＝１．３μｍ ）、１０１はＰ型Ｉ ｎ（ｒａ
ＡｓＰ層（λｇ＝１．１μｍ ）、１０２はＰ型ＩｎＰ
層、１０３はＩｎＧａＡｓＰ層１０１とＩｎＰ層１０２
に形成した周期４０００人の回折格子、１０３′は結晶
成長後のＩｎＧａＡｓＰ層１０１に形成した回折格子、
１０４はＰ型ＩｎＰ層、１０５はＰ型ＩｎＧａＡＳＰ層
（λｇ ＝１．１μｍ）である。
振波長を有するＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系のＤＦＢレー
ザ用の結晶成長前、成長後の断面構造を示す。第１図に
おいて、１はＮ型ＩｎＰ基板、２はＮ型ＩｎＧ４ＡＳＰ
層（λｇ＝１．３μｍ ）、１０１はＰ型Ｉ ｎ（ｒａ
ＡｓＰ層（λｇ＝１．１μｍ ）、１０２はＰ型ＩｎＰ
層、１０３はＩｎＧａＡｓＰ層１０１とＩｎＰ層１０２
に形成した周期４０００人の回折格子、１０３′は結晶
成長後のＩｎＧａＡｓＰ層１０１に形成した回折格子、
１０４はＰ型ＩｎＰ層、１０５はＰ型ＩｎＧａＡＳＰ層
（λｇ ＝１．１μｍ）である。
この構造で第３図で説明した結晶成長を行なうと、Ｉｎ
Ｐ層１０２はＩｎＧａＡｓＰ層 １０１よりも熱変形を
受けにくいために回折格子１０３の形状は炉の昇温中に
保存される。またＩｎＰ層１０２はＩｎＰ層１０４を結
晶成長する際のメルトに対してメルト中の燐圧が過飽和
であるためにメルトバックを起こさずに、結晶成長する
。この時にＩｎＧａＡＩＰ層１０１の形状も変化せず、
結晶成長後の回折格子１Ｑ３′の形状は結晶成長前の回
折格子１０３のＩｎＧａＡｓＰ層 １０１の形状がその
まま維持される。ＩｎＰ層１０２の厚みを薄くしておけ
ば回折格子１０３と回折格子１０３′はほぼ等しいもの
が得られる。本実施例では回折格子１０３の深さ’１２
６００人、ＩｎＰ層１０２の厚みをＳＯＯ人と選んだ時
に、回折格子の深さ２０００人が得られた。このことに
より、大きな回折格子の結合係数（Ｋ ＞ １ｏ、ｏ
ｃｍ−’ ）が均一に再現良く得うレ素子の特性が大幅
に改善された。
Ｐ層１０２はＩｎＧａＡｓＰ層 １０１よりも熱変形を
受けにくいために回折格子１０３の形状は炉の昇温中に
保存される。またＩｎＰ層１０２はＩｎＰ層１０４を結
晶成長する際のメルトに対してメルト中の燐圧が過飽和
であるためにメルトバックを起こさずに、結晶成長する
。この時にＩｎＧａＡＩＰ層１０１の形状も変化せず、
結晶成長後の回折格子１Ｑ３′の形状は結晶成長前の回
折格子１０３のＩｎＧａＡｓＰ層 １０１の形状がその
まま維持される。ＩｎＰ層１０２の厚みを薄くしておけ
ば回折格子１０３と回折格子１０３′はほぼ等しいもの
が得られる。本実施例では回折格子１０３の深さ’１２
６００人、ＩｎＰ層１０２の厚みをＳＯＯ人と選んだ時
に、回折格子の深さ２０００人が得られた。このことに
より、大きな回折格子の結合係数（Ｋ ＞ １ｏ、ｏ
ｃｍ−’ ）が均一に再現良く得うレ素子の特性が大幅
に改善された。
なお、本実施例では、ＩｎＰとＩｎＧａＡｇＰ の組み
合わせによる回折格子について述べたが、この組成の組
み合わせはこれに限るものでは無く、またＧ４ＡＳとＡ
ｌＧａＡｓといっ次他の結晶の組み合わせについても同
様である。これはさらに広＜ｉ−ｖ族化合物半導体のみ
ならず［１−Ｖｌ族化合物半導体等の化合物半導体に適
用できる。各層の導電型に関しても本実施例の構成に限
定するものではない。
合わせによる回折格子について述べたが、この組成の組
み合わせはこれに限るものでは無く、またＧ４ＡＳとＡ
ｌＧａＡｓといっ次他の結晶の組み合わせについても同
様である。これはさらに広＜ｉ−ｖ族化合物半導体のみ
ならず［１−Ｖｌ族化合物半導体等の化合物半導体に適
用できる。各層の導電型に関しても本実施例の構成に限
定するものではない。
また結晶成長方法例として液相エピタキシャル法を示し
たが、他に気相エビクキシャル法でも同様の効果が得ら
れる。
たが、他に気相エビクキシャル法でも同様の効果が得ら
れる。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば結晶成長前の凹
凸部の化合物半導体基体主表面上の凹凸形状を忠実に残
して結晶成長を行うことが容易になシ、特に回折格子を
有する半導体レーザ装置に・おいては、回折格子の深さ
を深くすることが可能で大幅な素子特性の改善がはから
れる。
凸部の化合物半導体基体主表面上の凹凸形状を忠実に残
して結晶成長を行うことが容易になシ、特に回折格子を
有する半導体レーザ装置に・おいては、回折格子の深さ
を深くすることが可能で大幅な素子特性の改善がはから
れる。
第１図は本発明の一実施例における半導体装置の製造方
法を示す工社図、第２図は従来の半導体装置の製造方法
を示す二社図、第３図は従来の結晶成長装置の構成図で
ある。 １０１−・・・・・ＩｎＧａＡｓＰ層、１０２−−−−
・−ＩｎＰ層、１０３・・・・・・結晶成長前の回折格
子、１０３′・・・・・・結晶成長後の回折格子、１０
４・・・・・・ＩｎＰ層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 Ｉθ３ 第２図 ：Ｉｌ″ （
法を示す工社図、第２図は従来の半導体装置の製造方法
を示す二社図、第３図は従来の結晶成長装置の構成図で
ある。 １０１−・・・・・ＩｎＧａＡｓＰ層、１０２−−−−
・−ＩｎＰ層、１０３・・・・・・結晶成長前の回折格
子、１０３′・・・・・・結晶成長後の回折格子、１０
４・・・・・・ＩｎＰ層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 Ｉθ３ 第２図 ：Ｉｌ″ （
Claims (3)
- （１）主表面上に凹凸部を有する化合物半導体結晶基体
上に新たに第１の半導体層をエピタキシャル成長するに
際し、凹凸部の半導体層が凸部の先端部を形成する第２
の半導体層と凸部の基部を形成する第３の半導体層の２
層構造からなり、前記第２の半導体層の組成が、前記第
３の半導体層の組成に比べてエピタキシャル成長時の温
度において熱変形を受けにくく、かつ前記第１の半導体
層のエピタキシャル成長時にメルトバックを受けにくい
組成からなる半導体装置の製造方法。 - （２）主表面上の凹凸部が一定周期の回折格子であり、
半導体装置が分布帰還型半導体レーザ装置もしくは分布
反射型半導体レーザ装置である特許請求の範囲第１項記
載の半導体装置の製造方法。 - （３）第１の半導体層がＩｎＰ結晶、第２の半導体層が
Ｉｎ＿ｘＧａ＿（＿１＿−＿ｘ＿）ＡＳ＿ｙＰ＿（＿１
＿−＿ｙ＿）結晶、第３の半導体層がＩｎ＿ｘ＿′Ｇａ
＿（＿１＿−＿ｘ＿′＿）Ａｓ＿ｙ＿′Ｐ＿（＿１＿−
＿ｙ＿′＿）結晶からなり、ｘ＞ｘ′かつｙ＜ｙ′であ
る特許請求の範囲第２項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60228003A JPS6286884A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60228003A JPS6286884A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6286884A true JPS6286884A (ja) | 1987-04-21 |
Family
ID=16869652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60228003A Pending JPS6286884A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6286884A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009002630B4 (de) | 2009-04-24 | 2019-12-24 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Dosierung pulverförmiger Substanzen |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP60228003A patent/JPS6286884A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009002630B4 (de) | 2009-04-24 | 2019-12-24 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Dosierung pulverförmiger Substanzen |
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