JP2000031595A - 光半導体素子、光半導体素子の製造方法及びその製造装置 - Google Patents
光半導体素子、光半導体素子の製造方法及びその製造装置Info
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- JP2000031595A JP2000031595A JP19523798A JP19523798A JP2000031595A JP 2000031595 A JP2000031595 A JP 2000031595A JP 19523798 A JP19523798 A JP 19523798A JP 19523798 A JP19523798 A JP 19523798A JP 2000031595 A JP2000031595 A JP 2000031595A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＯＶＰＥ選択成長を用いて同一半導体基板
内で波長の異なる素子を同時に製造する際に、高均一な
素子特性を得るとともに、波長範囲を拡大する。 【解決手段】 半導体基板１００上に一対の成長阻止マ
スク２をストライプ状に複数列形成する第１の工程と、
成長阻止マスク２の空隙部に有機金属気相成長法により
III 族元素、およびＶ族元素からなるIII ／Ｖ族化合物
半導体層を選択的に形成する第２の工程を含む光半導体
素子の製造方法に於て、第２の工程において、III ／Ｖ
族化合物半導体層のＶ族混晶組成が基板面内で分布する
様な結晶成長条件を用いてIII ／Ｖ族化合物半導体層を
選択的に形成する光半導体素子の製造方法。
内で波長の異なる素子を同時に製造する際に、高均一な
素子特性を得るとともに、波長範囲を拡大する。 【解決手段】 半導体基板１００上に一対の成長阻止マ
スク２をストライプ状に複数列形成する第１の工程と、
成長阻止マスク２の空隙部に有機金属気相成長法により
III 族元素、およびＶ族元素からなるIII ／Ｖ族化合物
半導体層を選択的に形成する第２の工程を含む光半導体
素子の製造方法に於て、第２の工程において、III ／Ｖ
族化合物半導体層のＶ族混晶組成が基板面内で分布する
様な結晶成長条件を用いてIII ／Ｖ族化合物半導体層を
選択的に形成する光半導体素子の製造方法。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、光半導体素子及び
光半導体素子の製造方法並びに光半導体素子の製造装置
に関するものであり、特に詳しくは、光通信システム、
特に波長多重光通信システムに用いられる光源に使用さ
れる光半導体素子及びその製造方法に関するものであ
る。
光半導体素子の製造方法並びに光半導体素子の製造装置
に関するものであり、特に詳しくは、光通信システム、
特に波長多重光通信システムに用いられる光源に使用さ
れる光半導体素子及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年の光ファイバ通信システムは大容量
化の一途をたどっており、直接変調方式の変調周波数に
も限界があることから、最近は波長多重伝送（ＷＤＭ）
システムの開発が活発に行われている。ＷＤＭは、周波
数間隔が一定の変調信号を複数個、同時に光ファイバ内
を伝送させる方法であり、一例として波長１．５５μｍ
帯において周波数間隔２０ＧＨｚ（波長間隔約０．１６
ｎｍ）で６４チャンネルのＷＤＭ伝送実験が行われてい
る。
化の一途をたどっており、直接変調方式の変調周波数に
も限界があることから、最近は波長多重伝送（ＷＤＭ）
システムの開発が活発に行われている。ＷＤＭは、周波
数間隔が一定の変調信号を複数個、同時に光ファイバ内
を伝送させる方法であり、一例として波長１．５５μｍ
帯において周波数間隔２０ＧＨｚ（波長間隔約０．１６
ｎｍ）で６４チャンネルのＷＤＭ伝送実験が行われてい
る。
【０００３】１チャンネルあたりの伝送容量が１０Ｇｂ
／ｓの場合、トータルで６４０Ｇｂ／ｓとなる。また周
波数範囲は１．２８ＴＨｚ、波長範囲にして約１０ｎｍ
となる。ＷＤＭでは信号検出側で波長フィルタを用い
て、波長多重された信号光を分波する必要があり、フィ
ルタの帯域によっては、波長間隔を広くして分波特性に
余裕を持たせる必要が生じる。
／ｓの場合、トータルで６４０Ｇｂ／ｓとなる。また周
波数範囲は１．２８ＴＨｚ、波長範囲にして約１０ｎｍ
となる。ＷＤＭでは信号検出側で波長フィルタを用い
て、波長多重された信号光を分波する必要があり、フィ
ルタの帯域によっては、波長間隔を広くして分波特性に
余裕を持たせる必要が生じる。
【０００４】また、波長範囲は多重化された光信号を一
括増幅する光ファイバアンプの帯域をも考慮して設定す
る必要があるが、光ファイバアンプで利用できる波長範
囲は従来の１．５３μｍ〜１．５６μｍから、近年の技
術革新により１．５９μｍまで拡大できることが分かっ
てきた。従って、この広い波長範囲を利用すれば、さら
なる伝送容量の拡大が期待できる。
括増幅する光ファイバアンプの帯域をも考慮して設定す
る必要があるが、光ファイバアンプで利用できる波長範
囲は従来の１．５３μｍ〜１．５６μｍから、近年の技
術革新により１．５９μｍまで拡大できることが分かっ
てきた。従って、この広い波長範囲を利用すれば、さら
なる伝送容量の拡大が期待できる。
【０００５】こうしたＷＤＭシステムを構築するために
は、異なる発振波長を有する複数個の光源が必要とな
る。これらの光源としては、単一波長で発振する分布帰
還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）や、ＤＦＢ−ＬＤと
半導体光変調器（ＭＯＤ）を集積した集積化光源（ＤＦ
Ｂ／ＭＯＤ）などが用いられるが、低チャープ特性に優
れた後者が用いられることが多い。
は、異なる発振波長を有する複数個の光源が必要とな
る。これらの光源としては、単一波長で発振する分布帰
還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）や、ＤＦＢ−ＬＤと
半導体光変調器（ＭＯＤ）を集積した集積化光源（ＤＦ
Ｂ／ＭＯＤ）などが用いられるが、低チャープ特性に優
れた後者が用いられることが多い。
【０００６】良好な伝送特性を実現するためには、いず
れの光源についても、精密に制御された波長で発振する
こと、ならびに光出力や光強度のオン／オフ比である消
光比などの特性が良好であることが必要である。このよ
うに各チャンネル間において異なる発振波長を有する光
源を実現するためには、各チャンネルごとにＤＦＢ−Ｌ
Ｄのブラッグ波長および利得ピーク波長、ならびに光変
調器の吸収端波長が異なる素子を複数個製造する必要が
ある。そのためには作製条件を変化させた複数回の製造
工程が必要となり、多大な工数とコストが必要であっ
た。
れの光源についても、精密に制御された波長で発振する
こと、ならびに光出力や光強度のオン／オフ比である消
光比などの特性が良好であることが必要である。このよ
うに各チャンネル間において異なる発振波長を有する光
源を実現するためには、各チャンネルごとにＤＦＢ−Ｌ
Ｄのブラッグ波長および利得ピーク波長、ならびに光変
調器の吸収端波長が異なる素子を複数個製造する必要が
ある。そのためには作製条件を変化させた複数回の製造
工程が必要となり、多大な工数とコストが必要であっ
た。
【０００７】このような問題を解決する技術として考案
されたのが、選択成長技術を用いた一括作製技術であ
る。以下にその原理を説明する。図８は個別の光発生素
子３を含む光半導体素子３０を形成する場合の選択成長
技術を説明する、ＤＦＢ／ＭＯＤの製造方法を示す図で
ある（詳細は特願平３−６７４９８号公報参照のこ
と）。
されたのが、選択成長技術を用いた一括作製技術であ
る。以下にその原理を説明する。図８は個別の光発生素
子３を含む光半導体素子３０を形成する場合の選択成長
技術を説明する、ＤＦＢ／ＭＯＤの製造方法を示す図で
ある（詳細は特願平３−６７４９８号公報参照のこ
と）。
【０００８】面方位が（１００）であるＩｎＰ半導体基
板の表面にＳｉＯ2 などの誘電体薄膜からなる一対の成
長阻止マスク２が〔０１１〕方向にストライプ状に形成
されている。図８はこの半導体基板１００を用いて、一
対のマスク２の空隙部に有機金属気相成長法( ＭＯＶＰ
Ｅ、またはＭＯＣＶＤ) により、ＩｎＧａＡｓＰ量子井
戸層ならびにＩｎＧａＡｓＰ障壁層からなる量子井戸構
造（ＭＱＷ）光導波路を選択的に形成した様子を示して
いる。
板の表面にＳｉＯ2 などの誘電体薄膜からなる一対の成
長阻止マスク２が〔０１１〕方向にストライプ状に形成
されている。図８はこの半導体基板１００を用いて、一
対のマスク２の空隙部に有機金属気相成長法( ＭＯＶＰ
Ｅ、またはＭＯＣＶＤ) により、ＩｎＧａＡｓＰ量子井
戸層ならびにＩｎＧａＡｓＰ障壁層からなる量子井戸構
造（ＭＱＷ）光導波路を選択的に形成した様子を示して
いる。
【０００９】ここでＳｉＯ2 マスク２の幅をＤＦＢ−Ｌ
Ｄ領域ではＷDFB 、ＭＯＤ領域ではＷMOD と変化させて
おくことにより、形成したＭＱＷ光導波路のバンドギャ
ップエネルギーをＤＦＢ−ＬＤ領域とＭＯＤ領域で変化
させることができる。ＭＯＶＰＥ選択成長においては、
幅の広いマスク２に挟まれた領域に成長した結晶ほど、
バンドギャップエネルギーが小さくなり、発光波長が長
波長側にシフトする。
Ｄ領域ではＷDFB 、ＭＯＤ領域ではＷMOD と変化させて
おくことにより、形成したＭＱＷ光導波路のバンドギャ
ップエネルギーをＤＦＢ−ＬＤ領域とＭＯＤ領域で変化
させることができる。ＭＯＶＰＥ選択成長においては、
幅の広いマスク２に挟まれた領域に成長した結晶ほど、
バンドギャップエネルギーが小さくなり、発光波長が長
波長側にシフトする。
【００１０】これは、マスク２幅Ｗｍが広いほど、選択
成長したＩｎＧａＡｓＰ半導体層の成長速度が高くなる
とともに、III 族元素であるＩｎとＧａの成分比がＩｎ
組成の高くなる方向に変化するためである。バルク半導
体層では組成変化のみによりバンドギャップ波長が変化
するが、ＭＱＷ層では層厚変化と組成変化の両方の効果
によりバンドギャップ波長が変化する。
成長したＩｎＧａＡｓＰ半導体層の成長速度が高くなる
とともに、III 族元素であるＩｎとＧａの成分比がＩｎ
組成の高くなる方向に変化するためである。バルク半導
体層では組成変化のみによりバンドギャップ波長が変化
するが、ＭＱＷ層では層厚変化と組成変化の両方の効果
によりバンドギャップ波長が変化する。
【００１１】従って、例えばＷDFB を１０μｍ、ＷMOD
を４μｍとすることにより、ＤＦＢ−ＬＤ領域で発光波
長が１．５５μｍであるＭＱＷ活性層、ＭＯＤ領域では
発光波長が１．４７μｍであるＭＱＷ光吸収層を同時に
形成することができる。実際の光半導体素子３の製作に
おいては、図８には記載されていないが、あらかじめ半
導体基板のＤＦＢ−ＬＤ領域表面に回折格子を形成して
おいてから、マスク２を形成し、選択成長を行う。その
後ＭＱＷ光導波路をＩｎＰクラッド層で埋め込み、各領
域に電極を形成する工程を経て、複数の光発生素子３が
形成され、当該光半導体素子３０が形成される。
を４μｍとすることにより、ＤＦＢ−ＬＤ領域で発光波
長が１．５５μｍであるＭＱＷ活性層、ＭＯＤ領域では
発光波長が１．４７μｍであるＭＱＷ光吸収層を同時に
形成することができる。実際の光半導体素子３の製作に
おいては、図８には記載されていないが、あらかじめ半
導体基板のＤＦＢ−ＬＤ領域表面に回折格子を形成して
おいてから、マスク２を形成し、選択成長を行う。その
後ＭＱＷ光導波路をＩｎＰクラッド層で埋め込み、各領
域に電極を形成する工程を経て、複数の光発生素子３が
形成され、当該光半導体素子３０が形成される。
【００１２】この選択成長技術を利用して、１枚の半導
体基板上に複数の発振波長を有するＤＦＢ−ＬＤやＤＦ
Ｂ／ＭＯＤを一括して製造する従来技術について、以下
に説明する（詳細は特願平８−２６７００６号公報参
照）。図４は本技術を模式的に示したものであり、図５
は本技術によりＤＦＢ／ＭＯＤの発振波長を基板面内で
制御した様子を説明する図である。
体基板上に複数の発振波長を有するＤＦＢ−ＬＤやＤＦ
Ｂ／ＭＯＤを一括して製造する従来技術について、以下
に説明する（詳細は特願平８−２６７００６号公報参
照）。図４は本技術を模式的に示したものであり、図５
は本技術によりＤＦＢ／ＭＯＤの発振波長を基板面内で
制御した様子を説明する図である。
【００１３】本技術は同一基板上に同時に製造したｎチ
ャンネルのＤＦＢ／ＭＯＤについて、選択成長時のマス
ク２幅ＷDFB およびＷMOD を基板面内においてチャンネ
ルごとに繰り返し変化させるとともに（図４および図５
（ａ））、回折格子周期Λも変化させている（図４およ
び図５（ｂ））。ＤＦＢ／ＭＯＤの発振波長であるブラ
ッグ波長λB は、ＤＦＢ−ＬＤ領域の層構造により決定
される等価屈折率と、回折格子の周期Λにより決定され
る。
ャンネルのＤＦＢ／ＭＯＤについて、選択成長時のマス
ク２幅ＷDFB およびＷMOD を基板面内においてチャンネ
ルごとに繰り返し変化させるとともに（図４および図５
（ａ））、回折格子周期Λも変化させている（図４およ
び図５（ｂ））。ＤＦＢ／ＭＯＤの発振波長であるブラ
ッグ波長λB は、ＤＦＢ−ＬＤ領域の層構造により決定
される等価屈折率と、回折格子の周期Λにより決定され
る。
【００１４】従ってＷDFB とΛを制御することにより、
ブラッグ波長を変化させることができる（図５（ｃ））
が、本手法においてはΛによる影響が大きいため、主と
してΛで制御できる。一方、ＭＱＷ活性層の利得ピーク
波長はＤＦＢ−ＬＤ領域ではブラッグ波長に合わせる必
要があり、ＭＯＤ領域ではＭＱＷ光吸収層のバンドギャ
ップ波長はブラッグ波長と一定の波長間隔Δλを保つ必
要がある。
ブラッグ波長を変化させることができる（図５（ｃ））
が、本手法においてはΛによる影響が大きいため、主と
してΛで制御できる。一方、ＭＱＷ活性層の利得ピーク
波長はＤＦＢ−ＬＤ領域ではブラッグ波長に合わせる必
要があり、ＭＯＤ領域ではＭＱＷ光吸収層のバンドギャ
ップ波長はブラッグ波長と一定の波長間隔Δλを保つ必
要がある。
【００１５】図１９は変調器側光出力と消光比（変調器
に−２Ｖの電圧を印加した時のオン／オフ値）のΔλ依
存性である。Δλが大きいほど変調器内部での光損失が
低減するため光出力は高くなるが、ＭＱＷ光吸収層の吸
収端が信号光波長から離れるため、消光比が低下してし
まう。
に−２Ｖの電圧を印加した時のオン／オフ値）のΔλ依
存性である。Δλが大きいほど変調器内部での光損失が
低減するため光出力は高くなるが、ＭＱＷ光吸収層の吸
収端が信号光波長から離れるため、消光比が低下してし
まう。
【００１６】結果的にΔλは一例として８０ｎｍ±１０
ｎｍ程度に納める必要がある。従来例では図４および図
５（ａ）及図５（ｂ）に示したように、ｃｈ−１からｃ
ｈ−ｎにわたり、ＷDFB をＷDFB1からＷDFBnに、ＷMOD
をＷMOD1からＷMODnに、またΛをΛ1からΛnに一定間隔
で変化させた。図６にはＭＱＷ層の発光波長λのマスク
２幅Wmに対する関係を、図７にはλの各チャンネルに対
する関係を示す。
ｎｍ程度に納める必要がある。従来例では図４および図
５（ａ）及図５（ｂ）に示したように、ｃｈ−１からｃ
ｈ−ｎにわたり、ＷDFB をＷDFB1からＷDFBnに、ＷMOD
をＷMOD1からＷMODnに、またΛをΛ1からΛnに一定間隔
で変化させた。図６にはＭＱＷ層の発光波長λのマスク
２幅Wmに対する関係を、図７にはλの各チャンネルに対
する関係を示す。
【００１７】ＷDFB によってＭＱＷ活性層での利得ピー
ク波長をチャンネルごとに変化させ、一方ＷMOD を変化
させることによって各チャンネルで一定の波長差Δλを
確保できることがわかる。基板面内では量子井戸層厚Ｌ
ｚおよび量子井戸層の歪量εはマスク２幅の変化に対応
して各々図５（ｄ）、図５（ｅ）のように変化し、結果
的にＭＱＷ層の発光ピーク波長λが図５（ｆ）のように
変化する。
ク波長をチャンネルごとに変化させ、一方ＷMOD を変化
させることによって各チャンネルで一定の波長差Δλを
確保できることがわかる。基板面内では量子井戸層厚Ｌ
ｚおよび量子井戸層の歪量εはマスク２幅の変化に対応
して各々図５（ｄ）、図５（ｅ）のように変化し、結果
的にＭＱＷ層の発光ピーク波長λが図５（ｆ）のように
変化する。
【００１８】このようにＷDFB 、ＷMOD およびΛを適当
に選択することにより、各チャンネルでＭＱＷ層の発光
ピーク波長λとブラッグ波長λBを精密に一致させるこ
とができ、素子特性を低下させずに発振波長の異なる素
子を得ることができる。以上述べたように、本技術を用
いることにより、ＷＤＭに必要な異波長光源の一括形成
が実現できる。
に選択することにより、各チャンネルでＭＱＷ層の発光
ピーク波長λとブラッグ波長λBを精密に一致させるこ
とができ、素子特性を低下させずに発振波長の異なる素
子を得ることができる。以上述べたように、本技術を用
いることにより、ＷＤＭに必要な異波長光源の一括形成
が実現できる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】上記の一括形成技術は
きわめて有効であり、実用に適する数十チャンネルのＤ
ＦＢ／ＭＯＤを製造することができる。しかし、光ファ
イバアンプの帯域が今後さらに拡大することが予想され
る中で、１ウエハから十分な波長範囲の素子を一括製造
するには、本技術では限界があると考えられる。その理
由を以下に説明する。
きわめて有効であり、実用に適する数十チャンネルのＤ
ＦＢ／ＭＯＤを製造することができる。しかし、光ファ
イバアンプの帯域が今後さらに拡大することが予想され
る中で、１ウエハから十分な波長範囲の素子を一括製造
するには、本技術では限界があると考えられる。その理
由を以下に説明する。
【００２０】ＭＯＶＰＥ選択成長法を用いてＭＱＷ層の
発光波長を制御する場合、前項で説明したようにＭＱＷ
の層厚ならびにＩｎ組成がマスク２幅によって同時に変
化する。従って波長範囲を拡大するためにマスク２幅を
大きく変化した場合、ＭＱＷにかかる結晶歪、および量
子井戸層厚の変化が大きくなる。通常のＤＦＢ／ＭＯＤ
素子におけるＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層の層厚、歪量
は、ＤＦＢ−ＬＤ領域で７ｎｍ、０．６％程度に、また
ＭＯＤ領域で６ｎｍ、０．３５％程度にそれぞれ設定し
ている。
発光波長を制御する場合、前項で説明したようにＭＱＷ
の層厚ならびにＩｎ組成がマスク２幅によって同時に変
化する。従って波長範囲を拡大するためにマスク２幅を
大きく変化した場合、ＭＱＷにかかる結晶歪、および量
子井戸層厚の変化が大きくなる。通常のＤＦＢ／ＭＯＤ
素子におけるＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層の層厚、歪量
は、ＤＦＢ−ＬＤ領域で７ｎｍ、０．６％程度に、また
ＭＯＤ領域で６ｎｍ、０．３５％程度にそれぞれ設定し
ている。
【００２１】波長範囲を拡大しようとしてＤＦＢ−ＬＤ
領域のマスク２幅ＷDFB を限界以上に広くしてしまう
と、井戸層厚および歪量がともに増加し、歪結晶の臨界
膜厚を越えてしまうことになる。図２１に結晶歪εと臨
界膜厚Ｌｃの関係を計算した一例を示すが、ある歪量に
おいて井戸層厚が臨界膜厚を越えると歪の緩和によって
結晶性は急速に劣化する。
領域のマスク２幅ＷDFB を限界以上に広くしてしまう
と、井戸層厚および歪量がともに増加し、歪結晶の臨界
膜厚を越えてしまうことになる。図２１に結晶歪εと臨
界膜厚Ｌｃの関係を計算した一例を示すが、ある歪量に
おいて井戸層厚が臨界膜厚を越えると歪の緩和によって
結晶性は急速に劣化する。
【００２２】その結果、図２２に示すように発振しきい
値電流の大幅な増大を生じてしまう。従ってＷDFB をあ
る値以上に大きくすることはできない。一方、光変調器
側はこうした結晶歪による影響は受けにくいが、波長範
囲を拡大するために逆にＷMOD を小さくしていくと、Ｍ
ＯＤ領域のＭＱＷ光吸収層において、井戸層厚が低下す
る。
値電流の大幅な増大を生じてしまう。従ってＷDFB をあ
る値以上に大きくすることはできない。一方、光変調器
側はこうした結晶歪による影響は受けにくいが、波長範
囲を拡大するために逆にＷMOD を小さくしていくと、Ｍ
ＯＤ領域のＭＱＷ光吸収層において、井戸層厚が低下す
る。
【００２３】一般に量子閉じ込めシュタルク効果や電界
吸収効果においては井戸層厚の減少は電界による吸収係
数変化率の低下を招き、結果的に消光比の低下を生じて
しまう。図２０に示すように、一般には光吸収層の井戸
層厚は５ｎｍ以上が必要である。従って、例えば基板面
内の発振波長範囲を拡大するために、例えば図９（ａ）
のようにマスク２幅を基板面内で変化させた場合、基板
面内での成長速度や組成が比較的均一である結晶装置を
使用した従来の方法（図９（ｂ））では、光変調器の量
子井戸層厚Ｌｚが図９（ｃ）に示すように、またＤＦＢ
−ＬＤ領域の井戸層の歪量εが図９（ｄ）に示すように
変化し、所定の井戸層厚や歪量の限界を超えてしまうこ
とになり、良好な素子特性が維持されない（図中丸で囲
んだ部分が特性が劣化する範囲を示す）。
吸収効果においては井戸層厚の減少は電界による吸収係
数変化率の低下を招き、結果的に消光比の低下を生じて
しまう。図２０に示すように、一般には光吸収層の井戸
層厚は５ｎｍ以上が必要である。従って、例えば基板面
内の発振波長範囲を拡大するために、例えば図９（ａ）
のようにマスク２幅を基板面内で変化させた場合、基板
面内での成長速度や組成が比較的均一である結晶装置を
使用した従来の方法（図９（ｂ））では、光変調器の量
子井戸層厚Ｌｚが図９（ｃ）に示すように、またＤＦＢ
−ＬＤ領域の井戸層の歪量εが図９（ｄ）に示すように
変化し、所定の井戸層厚や歪量の限界を超えてしまうこ
とになり、良好な素子特性が維持されない（図中丸で囲
んだ部分が特性が劣化する範囲を示す）。
【００２４】以上述べてきたように、従来の一括形成技
術では、特に波長範囲を拡大したい場合に、チャンネル
間で歪量や井戸層厚が大きく変化してしまうため、素子
特性の低下が生じやすく、良好な特性を有する素子を得
ることが困難になるという課題があった。尚、特開平５
−３２７１１９号公報、特開平７−２２６５６３号公報
及び特開平１０−５６２２９号公報には、何れも同一基
板上に発振波長が互いに異なる複数のレーザ素子を配置
形成した多波長集積化半導体レーザの構成に関して記載
されているが、何れも単に量子井戸の構成を開示してい
るのみであり、当該量子井戸を構成する組成成分を温度
条件を変更する事によって変化させる事によって望まし
い多波長集積化半導体レーザを製造する技術に関しては
開示が無い。
術では、特に波長範囲を拡大したい場合に、チャンネル
間で歪量や井戸層厚が大きく変化してしまうため、素子
特性の低下が生じやすく、良好な特性を有する素子を得
ることが困難になるという課題があった。尚、特開平５
−３２７１１９号公報、特開平７−２２６５６３号公報
及び特開平１０−５６２２９号公報には、何れも同一基
板上に発振波長が互いに異なる複数のレーザ素子を配置
形成した多波長集積化半導体レーザの構成に関して記載
されているが、何れも単に量子井戸の構成を開示してい
るのみであり、当該量子井戸を構成する組成成分を温度
条件を変更する事によって変化させる事によって望まし
い多波長集積化半導体レーザを製造する技術に関しては
開示が無い。
【００２５】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
を改良し、発振波長がチャンネルごとに分布するＷＤＭ
用光源を一回の製造工程で製造する工程において、ＭＯ
ＶＰＥ選択成長時の歪の増大による影響を低減し、素子
特性の均一性を向上することができる光半導体素子を提
供するものである。
を改良し、発振波長がチャンネルごとに分布するＷＤＭ
用光源を一回の製造工程で製造する工程において、ＭＯ
ＶＰＥ選択成長時の歪の増大による影響を低減し、素子
特性の均一性を向上することができる光半導体素子を提
供するものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明に係る第１の態様として
は、半導体基板上に、一対の成長阻止マスク２間にIII
／Ｖ族化合物半導体層からなる活性層が配置されて構成
された光発生素子が、複数個所定の方向に配置されてな
る光半導体素子であって、当該個々の光発生素子に於け
る当該活性層の幅（Ｌｚ）及び歪み（ε）が、当該個々
の複数個の光発生素子の当該配列方向に沿って、略一定
に設定されており、然も当該個々の光発生素子が発生す
る光の発光波長（λ）は、当該複数個の光発生素子に於
ける当該所定の方向に沿って一定の方向に変化している
光半導体素子である。
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明に係る第１の態様として
は、半導体基板上に、一対の成長阻止マスク２間にIII
／Ｖ族化合物半導体層からなる活性層が配置されて構成
された光発生素子が、複数個所定の方向に配置されてな
る光半導体素子であって、当該個々の光発生素子に於け
る当該活性層の幅（Ｌｚ）及び歪み（ε）が、当該個々
の複数個の光発生素子の当該配列方向に沿って、略一定
に設定されており、然も当該個々の光発生素子が発生す
る光の発光波長（λ）は、当該複数個の光発生素子に於
ける当該所定の方向に沿って一定の方向に変化している
光半導体素子である。
【００２７】尚、本発明に於いては、上記した様なIII
族元素およびＶ族元素からなる化合物半導体層を、III
／Ｖ族化合物半導体層と称することにする。又、本発明
に係る第２の態様としては、半導体基板上に一対の成長
阻止マスク２をストライプ状に複数列形成する第１の工
程と、前記成長阻止マスク２の空隙部に有機金属気相成
長法によりIII 族元素およびＶ族元素からなるIII ／Ｖ
族化合物半導体層を選択的に形成する第２の工程を含む
光半導体素子の製造方法に於て、当該第２の工程におい
て、前記III ／Ｖ族化合物半導体層のＶ族混晶組成が基
板面内で分布する様な結晶成長条件を用いてIII ／Ｖ族
化合物半導体層を選択的に形成する光半導体素子の製造
方法であり、又本発明に係る第３の態様としては、半導
体基板上に一対の成長阻止マスク２をストライプ状に複
数列形成する第１の工程と、前記成長阻止マスク２の空
隙部に有機金属気相成長法によりIII 族元素、およびＶ
族元素からなるIII ／Ｖ族化合物半導体層を選択的に形
成する第２の工程を含む光半導体素子の製造方法に於て
使用される光半導体素子の製造装置であって、当該第２
の工程における、前記III ／Ｖ族化合物半導体層のＶ族
混晶組成が基板面内で分布する様に構成された結晶成長
手段を含んでいる光半導体素子の製造装置である。
族元素およびＶ族元素からなる化合物半導体層を、III
／Ｖ族化合物半導体層と称することにする。又、本発明
に係る第２の態様としては、半導体基板上に一対の成長
阻止マスク２をストライプ状に複数列形成する第１の工
程と、前記成長阻止マスク２の空隙部に有機金属気相成
長法によりIII 族元素およびＶ族元素からなるIII ／Ｖ
族化合物半導体層を選択的に形成する第２の工程を含む
光半導体素子の製造方法に於て、当該第２の工程におい
て、前記III ／Ｖ族化合物半導体層のＶ族混晶組成が基
板面内で分布する様な結晶成長条件を用いてIII ／Ｖ族
化合物半導体層を選択的に形成する光半導体素子の製造
方法であり、又本発明に係る第３の態様としては、半導
体基板上に一対の成長阻止マスク２をストライプ状に複
数列形成する第１の工程と、前記成長阻止マスク２の空
隙部に有機金属気相成長法によりIII 族元素、およびＶ
族元素からなるIII ／Ｖ族化合物半導体層を選択的に形
成する第２の工程を含む光半導体素子の製造方法に於て
使用される光半導体素子の製造装置であって、当該第２
の工程における、前記III ／Ｖ族化合物半導体層のＶ族
混晶組成が基板面内で分布する様に構成された結晶成長
手段を含んでいる光半導体素子の製造装置である。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明に係る光半導体素子及びそ
の製造方法或いはその製造装置は、上記した様な技術構
成を採用しているので、発振波長がチャンネルごとに分
布するＷＤＭ用光源を一回の製造工程で製造する工程に
おいて、ＭＯＶＰＥ選択成長時の歪の増大による影響を
低減し、素子特性の均一性を向上することができる光半
導体素子が容易に得られるものである。
の製造方法或いはその製造装置は、上記した様な技術構
成を採用しているので、発振波長がチャンネルごとに分
布するＷＤＭ用光源を一回の製造工程で製造する工程に
おいて、ＭＯＶＰＥ選択成長時の歪の増大による影響を
低減し、素子特性の均一性を向上することができる光半
導体素子が容易に得られるものである。
【００２９】
【実施例】以下に、本発明に係る光半導体素子及び光半
導体素子の方法、更には光半導体素子の製造装置の一具
体例の構成を詳細に説明する。即ち、本発明に係る光半
導体素子の製造方法としては、先ず基本的には、半導体
基板１００上に一対の成長阻止マスク２をストライプ状
に複数列形成する第１の工程と、前記成長阻止マスク２
の空隙部に有機金属気相成長法によりIII 族元素である
インジウム、ガリウム、およびＶ族元素である砒素、燐
からなるIII ／Ｖ族化合物半導体層を選択的に形成して
光発生素子３を形成する第２の工程を含む光半導体素子
３０の製造方法における第２の工程において、前記III
／Ｖ族化合物半導体層のＶ族混晶組成が基板面内で分布
する構成となっている結晶成長装置もしくは結晶成長条
件を用いることを特徴とする光半導体素子の製造方法で
ある。
導体素子の方法、更には光半導体素子の製造装置の一具
体例の構成を詳細に説明する。即ち、本発明に係る光半
導体素子の製造方法としては、先ず基本的には、半導体
基板１００上に一対の成長阻止マスク２をストライプ状
に複数列形成する第１の工程と、前記成長阻止マスク２
の空隙部に有機金属気相成長法によりIII 族元素である
インジウム、ガリウム、およびＶ族元素である砒素、燐
からなるIII ／Ｖ族化合物半導体層を選択的に形成して
光発生素子３を形成する第２の工程を含む光半導体素子
３０の製造方法における第２の工程において、前記III
／Ｖ族化合物半導体層のＶ族混晶組成が基板面内で分布
する構成となっている結晶成長装置もしくは結晶成長条
件を用いることを特徴とする光半導体素子の製造方法で
ある。
【００３０】また、当該本発明に係る光半導体素子３０
の製造方法に於ける第２の工程において、Ｖ族混晶組成
と同時に成長速度も基板面内で分布する構成となってお
り、成長速度の高い領域では砒素組成が高く、一方成長
速度の低い領域では砒素組成が低く形成される構成とな
っている結晶成長装置もしくは結晶成長条件を用いるこ
とが望ましい。
の製造方法に於ける第２の工程において、Ｖ族混晶組成
と同時に成長速度も基板面内で分布する構成となってお
り、成長速度の高い領域では砒素組成が高く、一方成長
速度の低い領域では砒素組成が低く形成される構成とな
っている結晶成長装置もしくは結晶成長条件を用いるこ
とが望ましい。
【００３１】また、前記の光半導体素子の製造方法にお
ける第１の工程において、一対の成長阻止マスク２の幅
を列方向に変化させ、マスク２幅の狭い領域でＡｓ組成
が高くなる様に構成されている事が望ましい。また、前
記の光半導体素子の製造方法における第１の工程におい
て、一対の成長阻止マスク２の幅をストライプ方向に変
化させることが好ましい結果を得る。
ける第１の工程において、一対の成長阻止マスク２の幅
を列方向に変化させ、マスク２幅の狭い領域でＡｓ組成
が高くなる様に構成されている事が望ましい。また、前
記の光半導体素子の製造方法における第１の工程におい
て、一対の成長阻止マスク２の幅をストライプ方向に変
化させることが好ましい結果を得る。
【００３２】更に、本発明に於いては、当該光半導体素
子の製造方法における第１の工程において、成長阻止マ
スク２の幅が広い領域をＤＦＢ半導体レーザ領域に、一
方幅が狭い領域を光変調器領域とし、第１のマスク２形
成工程の前に、半導体基板の前記ＤＦＢ半導体レーザ領
域に回折格子を形成する工程を含むとともに、前記回折
格子の周期をストライプ列方向に変化させる様に構成す
る事も好ましい態様である。
子の製造方法における第１の工程において、成長阻止マ
スク２の幅が広い領域をＤＦＢ半導体レーザ領域に、一
方幅が狭い領域を光変調器領域とし、第１のマスク２形
成工程の前に、半導体基板の前記ＤＦＢ半導体レーザ領
域に回折格子を形成する工程を含むとともに、前記回折
格子の周期をストライプ列方向に変化させる様に構成す
る事も好ましい態様である。
【００３３】一方、本発明に於いては、当該光半導体素
子の製造方法において、第２の工程に使用する結晶成長
装置の基板温度が半導体基板面内で変化している装置を
使用する事が望ましい。また、本発明に於ける当該光半
導体素子の製造方法において、該第２の工程において使
用する、半導体基板加熱用ヒーターの発熱体密度を面内
で変化させることにより、基板温度分布を生じせしむる
構成としたヒーターを使用することも好ましい。
子の製造方法において、第２の工程に使用する結晶成長
装置の基板温度が半導体基板面内で変化している装置を
使用する事が望ましい。また、本発明に於ける当該光半
導体素子の製造方法において、該第２の工程において使
用する、半導体基板加熱用ヒーターの発熱体密度を面内
で変化させることにより、基板温度分布を生じせしむる
構成としたヒーターを使用することも好ましい。
【００３４】更に、本発明に於ける光半導体素子の製造
方法に於いては、当該第２の工程において、半導体基板
加熱用サセプタと半導体基板の間に格子状のスペーサを
挿入し、格子間隔を面内で変化させることにより、基板
温度分布を生じせしむる構成とした結晶成長装置を使用
することも望ましい。又、当該の光半導体素子の製造方
法において、該第２の工程において使用する半導体基板
加熱用サセプタの断面積を変化させるとともに、高周波
誘導加熱方法を用いることにより、基板温度分布を生じ
せしむる構成としたヒーターを使用する様に構成する事
も出来る。
方法に於いては、当該第２の工程において、半導体基板
加熱用サセプタと半導体基板の間に格子状のスペーサを
挿入し、格子間隔を面内で変化させることにより、基板
温度分布を生じせしむる構成とした結晶成長装置を使用
することも望ましい。又、当該の光半導体素子の製造方
法において、該第２の工程において使用する半導体基板
加熱用サセプタの断面積を変化させるとともに、高周波
誘導加熱方法を用いることにより、基板温度分布を生じ
せしむる構成としたヒーターを使用する様に構成する事
も出来る。
【００３５】一方、当該光半導体素子の製造方法におけ
る該第２の工程において使用する結晶成長装置におい
て、反応管断面積を流れ方向で変化させることにより結
晶成長速度を変化させる装置を使用することも可能であ
る。更には、本発明に係る当該光半導体素子の製造方法
における該第２の工程において使用する結晶成長装置の
反応管において、半導体基板より上流側に仕切板を設け
た上下二段構造とし、上段および下段に流すＶ族原料供
給量を調節することによりＶ族組成分布を生じせしむる
構成とした結晶成長装置ならびに結晶成長条件を使用す
ることも可能である。
る該第２の工程において使用する結晶成長装置におい
て、反応管断面積を流れ方向で変化させることにより結
晶成長速度を変化させる装置を使用することも可能であ
る。更には、本発明に係る当該光半導体素子の製造方法
における該第２の工程において使用する結晶成長装置の
反応管において、半導体基板より上流側に仕切板を設け
た上下二段構造とし、上段および下段に流すＶ族原料供
給量を調節することによりＶ族組成分布を生じせしむる
構成とした結晶成長装置ならびに結晶成長条件を使用す
ることも可能である。
【００３６】又、当該光半導体素子の製造方法における
該第２の工程において使用する結晶成長装置の反応管に
おいて、半導体基板より上流側に仕切板を設けた上下二
段構造とし、上段および下段に流すIII 族、Ｖ族原料供
給量を調節することにより成長速度分布およびＶ族組成
分布を生じせしむる構成とした結晶成長装置ならびに結
晶成長条件を使用することも望ましい。
該第２の工程において使用する結晶成長装置の反応管に
おいて、半導体基板より上流側に仕切板を設けた上下二
段構造とし、上段および下段に流すIII 族、Ｖ族原料供
給量を調節することにより成長速度分布およびＶ族組成
分布を生じせしむる構成とした結晶成長装置ならびに結
晶成長条件を使用することも望ましい。
【００３７】また、前記の光半導体素子の製造方法にお
いて、上下二段構造のうち基板に近い高温側に少なくと
もアルシンを流し、基板より遠い低温側に少なくともホ
スフィンを流す構成とした結晶成長装置ならびに結晶成
長条件を使用することも可能である。更に、本発明に於
いては、当該光半導体素子の製造方法に於ける上下二段
構造のうち基板に近い高温側に少なくともIII 族原料を
流す構成とした結晶成長装置ならびに結晶成長条件を使
用する様に構成されていても良い。
いて、上下二段構造のうち基板に近い高温側に少なくと
もアルシンを流し、基板より遠い低温側に少なくともホ
スフィンを流す構成とした結晶成長装置ならびに結晶成
長条件を使用することも可能である。更に、本発明に於
いては、当該光半導体素子の製造方法に於ける上下二段
構造のうち基板に近い高温側に少なくともIII 族原料を
流す構成とした結晶成長装置ならびに結晶成長条件を使
用する様に構成されていても良い。
【００３８】又、本発明に係る当該光半導体素子の製造
方法において、量子井戸構造の井戸層形成時とその他の
半導体層形成時で、III 族もしくはＶ族の供給方法を変
化させることも望ましい。つまり、本発明に係る光半導
体素子の製造方法の基本的な技術思想としては、以下に
示す様な点に特徴があると言える。
方法において、量子井戸構造の井戸層形成時とその他の
半導体層形成時で、III 族もしくはＶ族の供給方法を変
化させることも望ましい。つまり、本発明に係る光半導
体素子の製造方法の基本的な技術思想としては、以下に
示す様な点に特徴があると言える。
【００３９】即ち、本発明に係るＭＯＶＰＥ選択成長技
術では、III 族組成のみがマスク２幅によって変化する
ことに起因して、結晶歪が変化する。従って、III 族組
成だけでなくＶ族組成も同時に変化させ、III 族組成変
化による影響を相殺させれば、歪の影響を取り去ること
ができる。図２４にＩｎＧａＡｓＰ混晶における格子定
数とバンドギャップエネルギーの関係を示す。選択ＭＯ
ＶＰＥ成長では、Ｖ族組成はマスク２幅によらずにほぼ
一定であるので、III 族組成のみがマスク２幅によって
変化する。
術では、III 族組成のみがマスク２幅によって変化する
ことに起因して、結晶歪が変化する。従って、III 族組
成だけでなくＶ族組成も同時に変化させ、III 族組成変
化による影響を相殺させれば、歪の影響を取り去ること
ができる。図２４にＩｎＧａＡｓＰ混晶における格子定
数とバンドギャップエネルギーの関係を示す。選択ＭＯ
ＶＰＥ成長では、Ｖ族組成はマスク２幅によらずにほぼ
一定であるので、III 族組成のみがマスク２幅によって
変化する。
【００４０】すなわち、図２４においてはＩｎＰ基板に
格子整合した基準点をＯとすると、従来の選択成長では
マスク２幅の増加に伴い図４の矢印（ａ）の方向に従っ
てＩｎ組成が増加し、歪が増大する。従って臨界膜厚の
観点から使用できるマスク２幅およびバンドギャップ波
長には限界があることになる。
格子整合した基準点をＯとすると、従来の選択成長では
マスク２幅の増加に伴い図４の矢印（ａ）の方向に従っ
てＩｎ組成が増加し、歪が増大する。従って臨界膜厚の
観点から使用できるマスク２幅およびバンドギャップ波
長には限界があることになる。
【００４１】本発明ではマスク２幅の増加に伴うＩｎ組
成の増加（図２４の矢印（ａ）方向）と同時に、Ａｓ組
成を減少させる（図２４の矢印（ｂ）方向）ことによ
り、ＩｎＰ基板にほぼ格子整合した状態でバンドギャッ
プを変化することができる（図２４の矢印（ｃ）方
向）。従って、歪による影響を受けることがない。この
時、マスク２幅が広いほどＩｎ組成およびＰ組成が増加
するので結晶組成はＩｎＰに近づく方向に動き、バンド
ギャップエネルギーは増加する（発光波長は短波長化す
る）。
成の増加（図２４の矢印（ａ）方向）と同時に、Ａｓ組
成を減少させる（図２４の矢印（ｂ）方向）ことによ
り、ＩｎＰ基板にほぼ格子整合した状態でバンドギャッ
プを変化することができる（図２４の矢印（ｃ）方
向）。従って、歪による影響を受けることがない。この
時、マスク２幅が広いほどＩｎ組成およびＰ組成が増加
するので結晶組成はＩｎＰに近づく方向に動き、バンド
ギャップエネルギーは増加する（発光波長は短波長化す
る）。
【００４２】すなわち、マスク２幅の増加によりＩｎ組
成が増加してバンドギャプエネルギーが減少する従来の
方向とは逆になる。しかし本発明を量子井戸構造に適用
した場合、マスク２幅が広いほど井戸層厚は厚くなるの
で、層厚変化によるバンドギャップエネルギー変化は組
成変化によるバンドギャップエネルギー変化とは逆の方
向に働く。
成が増加してバンドギャプエネルギーが減少する従来の
方向とは逆になる。しかし本発明を量子井戸構造に適用
した場合、マスク２幅が広いほど井戸層厚は厚くなるの
で、層厚変化によるバンドギャップエネルギー変化は組
成変化によるバンドギャップエネルギー変化とは逆の方
向に働く。
【００４３】従って歪量は一定となるが、大きな波長シ
フトは期待できない。また量子井戸層厚が一定とならな
いので、素子特性の均一性に影響が及ぶ可能性も生じ
る。図３は基板面内でマスク２幅を図３（ａ）のように
周期的に変化させた時の、成長速度およびＡｓ組成が図
３（ｂ）のように分布した成長条件下における、量子井
戸層厚Lz（図３（ｃ））、量子井戸層歪ε（図３
（ｄ））、および発光波長λ（図３（ｅ））の基板面内
での変化の様子を示す。
フトは期待できない。また量子井戸層厚が一定とならな
いので、素子特性の均一性に影響が及ぶ可能性も生じ
る。図３は基板面内でマスク２幅を図３（ａ）のように
周期的に変化させた時の、成長速度およびＡｓ組成が図
３（ｂ）のように分布した成長条件下における、量子井
戸層厚Lz（図３（ｃ））、量子井戸層歪ε（図３
（ｄ））、および発光波長λ（図３（ｅ））の基板面内
での変化の様子を示す。
【００４４】λが短い領域ほどLzが厚いため、εは面内
で一定の変化となっているものの、λの変化は大きくは
ない。この問題を解決するためには、元々の結晶成長速
度もＶ族組成と同時に基板面内で変化させて、マスク２
幅の狭い領域における成長速度を低くすればよい。すな
わち図１に模式的に示すように、ベースとなる成長速度
が低い領域でＡｓ組成を低く（Ｐ組成を高く）すればよ
い。
で一定の変化となっているものの、λの変化は大きくは
ない。この問題を解決するためには、元々の結晶成長速
度もＶ族組成と同時に基板面内で変化させて、マスク２
幅の狭い領域における成長速度を低くすればよい。すな
わち図１に模式的に示すように、ベースとなる成長速度
が低い領域でＡｓ組成を低く（Ｐ組成を高く）すればよ
い。
【００４５】図２を用いて説明すれば、図３（ａ）と同
じパターンを形成した基板を用いて、図２（ｂ）のよう
な成長速度分布ならびにＡｓ組成分布を有する結晶成長
装置もしくは成長条件で選択成長すれば、量子井戸層厚
Ｌｚ（図２（ｃ））ならびに量子井戸層歪ε（図２
（ｄ））の分布を基板面内で一定としつつ、発光波長λ
を変化させることができる（図２（ｅ））。
じパターンを形成した基板を用いて、図２（ｂ）のよう
な成長速度分布ならびにＡｓ組成分布を有する結晶成長
装置もしくは成長条件で選択成長すれば、量子井戸層厚
Ｌｚ（図２（ｃ））ならびに量子井戸層歪ε（図２
（ｄ））の分布を基板面内で一定としつつ、発光波長λ
を変化させることができる（図２（ｅ））。
【００４６】成長速度分布をさらに大きくして、井戸層
厚に分布をつければ井戸層厚の効果が働き、大きな波長
シフトが実現できる。Ｖ族組成を面内で変化させる方法
としては、第一に基板温度を面内で変化させることがあ
げられる。よく知られているように、Ｖ族原料として一
般に用いられるアルシン（ＡｓＨ3 ）およびホスフィン
（ＰＨ3 ）の分解温度は、図２３に示すようにアルシン
の方が１００℃程度低い。
厚に分布をつければ井戸層厚の効果が働き、大きな波長
シフトが実現できる。Ｖ族組成を面内で変化させる方法
としては、第一に基板温度を面内で変化させることがあ
げられる。よく知られているように、Ｖ族原料として一
般に用いられるアルシン（ＡｓＨ3 ）およびホスフィン
（ＰＨ3 ）の分解温度は、図２３に示すようにアルシン
の方が１００℃程度低い。
【００４７】従って基板温度が低い領域ではホスフィン
の分解が不十分となり、結果的にＡｓ組成が高くなる。
基板温度を流れ方向で連続的に変化させれば、Ｖ族組成
を変化させることができる。また反応管の工夫により、
基板面内でＶ族原料の供給量を変化させることにより、
Ｖ族組成を変化させることも考えられる。その方法につ
いては実施例で具体的に説明する。
の分解が不十分となり、結果的にＡｓ組成が高くなる。
基板温度を流れ方向で連続的に変化させれば、Ｖ族組成
を変化させることができる。また反応管の工夫により、
基板面内でＶ族原料の供給量を変化させることにより、
Ｖ族組成を変化させることも考えられる。その方法につ
いては実施例で具体的に説明する。
【００４８】成長速度を面内で変化させる手段も、ＭＯ
ＶＰＥ結晶成長装置の反応管形状や、原料供給方法を変
えることにより実現可能である。詳細は以下の具体例に
おいて述べる。尚、本発明によって得られる当該光半導
体素子３０は、例えば、半導体基板１００上に、一対の
成長阻止マスク２間にIII ／Ｖ族化合物半導体層からな
る活性層が配置されて構成された光発生素子３が、複数
個所定の方向に配置されてなる光半導体素子３０であっ
て、当該個々の光発生素子３に於ける当該活性層の幅
（Ｌｚ）及び歪み（ε）が、当該個々の複数個の光発生
素子３の当該配列方向に沿って、略一定に設定されてお
り、然も当該個々の光発生素子３が発生する光の発光波
長（λ）は、当該同一の光発生素子３内若しくは、複数
個の当該光発生素子３間に於いて当該所定の方向に沿っ
て一定の方向に変化している様な特徴を有するものであ
る。
ＶＰＥ結晶成長装置の反応管形状や、原料供給方法を変
えることにより実現可能である。詳細は以下の具体例に
おいて述べる。尚、本発明によって得られる当該光半導
体素子３０は、例えば、半導体基板１００上に、一対の
成長阻止マスク２間にIII ／Ｖ族化合物半導体層からな
る活性層が配置されて構成された光発生素子３が、複数
個所定の方向に配置されてなる光半導体素子３０であっ
て、当該個々の光発生素子３に於ける当該活性層の幅
（Ｌｚ）及び歪み（ε）が、当該個々の複数個の光発生
素子３の当該配列方向に沿って、略一定に設定されてお
り、然も当該個々の光発生素子３が発生する光の発光波
長（λ）は、当該同一の光発生素子３内若しくは、複数
個の当該光発生素子３間に於いて当該所定の方向に沿っ
て一定の方向に変化している様な特徴を有するものであ
る。
【００４９】当該光半導体素子３０に於いては、当該一
の光発生素子３に於ける活性層は、当該III ／Ｖ族化合
物半導体層が、同一の光発生素子３内若しくは他の光発
生素子３に於ける活性層と異なる結晶成長速度で形成さ
れたものである事が望ましい。又、本発明に於ける当該
光半導体素子に於いては、当該一の光発生素子に於ける
活性層が形成されている基板部分は、他の光発生素子に
於ける活性層が形成されている基板部分とは異なる加熱
処理を受けているものである事が望ましい。
の光発生素子３に於ける活性層は、当該III ／Ｖ族化合
物半導体層が、同一の光発生素子３内若しくは他の光発
生素子３に於ける活性層と異なる結晶成長速度で形成さ
れたものである事が望ましい。又、本発明に於ける当該
光半導体素子に於いては、当該一の光発生素子に於ける
活性層が形成されている基板部分は、他の光発生素子に
於ける活性層が形成されている基板部分とは異なる加熱
処理を受けているものである事が望ましい。
【００５０】更に、本発明に係る光半導体素子の製造方
法としては、上記に例示した光半導体素子の製造方法も
含めて、半導体基板上に一対の成長阻止マスク２をスト
ライプ状に複数列形成する第１の工程と、前記成長阻止
マスク２の空隙部に有機金属気相成長法によりIII 族元
素、およびＶ族元素からなるIII ／Ｖ族化合物半導体層
を選択的に形成する第２の工程を含む光半導体素子の製
造方法に於て、当該第２の工程において、前記III ／Ｖ
族化合物半導体層のＶ族混晶組成が基板面内で分布する
様な結晶成長条件を用いてIII ／Ｖ族化合物半導体層を
選択的に形成する様に構成されている事が基本である。
法としては、上記に例示した光半導体素子の製造方法も
含めて、半導体基板上に一対の成長阻止マスク２をスト
ライプ状に複数列形成する第１の工程と、前記成長阻止
マスク２の空隙部に有機金属気相成長法によりIII 族元
素、およびＶ族元素からなるIII ／Ｖ族化合物半導体層
を選択的に形成する第２の工程を含む光半導体素子の製
造方法に於て、当該第２の工程において、前記III ／Ｖ
族化合物半導体層のＶ族混晶組成が基板面内で分布する
様な結晶成長条件を用いてIII ／Ｖ族化合物半導体層を
選択的に形成する様に構成されている事が基本である。
【００５１】そして、本発明に於いて使用される当該II
I 族元素は、インジウム、ガリウム等から選択された少
なくとも一つの元素であり、又当該Ｖ族元素は、砒素、
燐等から選択された少なくとも一つの元素である事が望
ましい。又、本発明に於ける当該第２の工程において、
当該III ／Ｖ族化合物半導体層の成長速度が基板面内で
異なる様に構成された結晶成長条件を用いることが必要
である。
I 族元素は、インジウム、ガリウム等から選択された少
なくとも一つの元素であり、又当該Ｖ族元素は、砒素、
燐等から選択された少なくとも一つの元素である事が望
ましい。又、本発明に於ける当該第２の工程において、
当該III ／Ｖ族化合物半導体層の成長速度が基板面内で
異なる様に構成された結晶成長条件を用いることが必要
である。
【００５２】更に、本発明に係る光半導体素子３０の製
造装置の基本的な構成としては、例えば、半導体基板１
００上に一対の成長阻止マスク２をストライプ状に複数
列形成する第１の工程と、前記成長阻止マスク２の空隙
部に有機金属気相成長法によりIII 族元素、およびＶ族
元素からなるIII ／Ｖ族化合物半導体層を選択的に形成
する第２の工程を含む光半導体素子の製造方法に於て使
用される光半導体素子の製造装置であって、当該第２の
工程における、前記III ／Ｖ族化合物半導体層のＶ族混
晶組成が基板面内で分布する様に構成された結晶成長手
段を含んでいる光半導体素子の製造装置であり、当該結
晶成長手段は、当該基板の温度が半導体基板面内で変化
する様に設定する温度調整手段を含んでいるもので有っ
ても良く、又、当該温度調整手段は、当該基板の温度が
半導体基板面内の当該組成ガスの供給方向に沿って変化
する様に作動する手段を含んでいるもので有っても良
い。
造装置の基本的な構成としては、例えば、半導体基板１
００上に一対の成長阻止マスク２をストライプ状に複数
列形成する第１の工程と、前記成長阻止マスク２の空隙
部に有機金属気相成長法によりIII 族元素、およびＶ族
元素からなるIII ／Ｖ族化合物半導体層を選択的に形成
する第２の工程を含む光半導体素子の製造方法に於て使
用される光半導体素子の製造装置であって、当該第２の
工程における、前記III ／Ｖ族化合物半導体層のＶ族混
晶組成が基板面内で分布する様に構成された結晶成長手
段を含んでいる光半導体素子の製造装置であり、当該結
晶成長手段は、当該基板の温度が半導体基板面内で変化
する様に設定する温度調整手段を含んでいるもので有っ
ても良く、又、当該温度調整手段は、当該基板の温度が
半導体基板面内の当該組成ガスの供給方向に沿って変化
する様に作動する手段を含んでいるもので有っても良
い。
【００５３】更に、本発明に於ける当該光半導体素子の
製造装置に於いては、当該第２の工程における、結晶成
長操作を実行するに際して使用される当該結晶成長手段
としての該反応管の断面積を当該組成ガス成分の流れ方
向に沿って変化させる様に構成されているもので有って
も良く、又、当該第２の工程における、結晶成長操作を
実行するに際して使用される当該結晶成長手段としての
該反応管は、半導体基板より上流側に仕切板を設ける事
によって上下二段構造の反応管とし、上段および下段に
流すＶ族原料供給量を調節することによりＶ族組成の密
度に所定の分布を生じせしめる様に構成されているもの
で有っても良い。
製造装置に於いては、当該第２の工程における、結晶成
長操作を実行するに際して使用される当該結晶成長手段
としての該反応管の断面積を当該組成ガス成分の流れ方
向に沿って変化させる様に構成されているもので有って
も良く、又、当該第２の工程における、結晶成長操作を
実行するに際して使用される当該結晶成長手段としての
該反応管は、半導体基板より上流側に仕切板を設ける事
によって上下二段構造の反応管とし、上段および下段に
流すＶ族原料供給量を調節することによりＶ族組成の密
度に所定の分布を生じせしめる様に構成されているもの
で有っても良い。
【００５４】又、本発明に係る当該光半導体素子の製造
装置に於いては、当該上下二段構造の反応管は、上段の
反応管および下段の反応管に流すIII 族とＶ族の原料供
給量が、個々に調節出来る様に構成されていることが望
ましい。又、本発明に係る光半導体素子の製造装置に於
いては、当該上下二段構造の反応管のうち、基板に近い
高温側に少なくともアルシンを流し、基板より遠い低温
側に少なくともホスフィンを流す構成とした結晶成長手
段を有することも望ましい。
装置に於いては、当該上下二段構造の反応管は、上段の
反応管および下段の反応管に流すIII 族とＶ族の原料供
給量が、個々に調節出来る様に構成されていることが望
ましい。又、本発明に係る光半導体素子の製造装置に於
いては、当該上下二段構造の反応管のうち、基板に近い
高温側に少なくともアルシンを流し、基板より遠い低温
側に少なくともホスフィンを流す構成とした結晶成長手
段を有することも望ましい。
【００５５】又、本発明に係る光半導体素子の製造装置
に於いては、当該上下二段構造の反応管のうち、基板に
近い高温側に少なくともIII 族原料を流す構成とした結
晶成長手段を有することも望ましい。以下に本発明に係
る光半導体素子の製造方法及び製造装置に関する具体例
を図面を参照しながら詳細に説明する。
に於いては、当該上下二段構造の反応管のうち、基板に
近い高温側に少なくともIII 族原料を流す構成とした結
晶成長手段を有することも望ましい。以下に本発明に係
る光半導体素子の製造方法及び製造装置に関する具体例
を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５６】以下の具体例に於いては、特に、ＭＯＶＰ
Ｅ結晶成長時の基板温度分布を面内で変化させる方法を
用いることによって、Ｖ族組成を変化させる構成からな
る具体例に付いて説明する。即ち、本発明に係る当該光
半導体素子の製造方法に於いて、基板温度を変化させる
ためには、高周波誘導加熱方式の場合に基板加熱サセプ
タの断面積を変化させる方法がある。
Ｅ結晶成長時の基板温度分布を面内で変化させる方法を
用いることによって、Ｖ族組成を変化させる構成からな
る具体例に付いて説明する。即ち、本発明に係る当該光
半導体素子の製造方法に於いて、基板温度を変化させる
ためには、高周波誘導加熱方式の場合に基板加熱サセプ
タの断面積を変化させる方法がある。
【００５７】従来の横型反応管２０を有するＭＯＶＰＥ
装置の縦断面構造を図１２に示すが、通常のサセプタ２
１は基板温度を一定に保つため、流れ方向で均一な断面
構造となっている。本発明に係る第１の具体例では図１
０に示すように、上流側の断面積を小さくしたくさび形
の形状を有するサセプタ２１とすることにより、上流側
で基板温度を意図的に低く設定している。
装置の縦断面構造を図１２に示すが、通常のサセプタ２
１は基板温度を一定に保つため、流れ方向で均一な断面
構造となっている。本発明に係る第１の具体例では図１
０に示すように、上流側の断面積を小さくしたくさび形
の形状を有するサセプタ２１とすることにより、上流側
で基板温度を意図的に低く設定している。
【００５８】又、縦型反応管２０においても、従来は図
１４に示すように断面積が均一なサセプタ２１としてい
るのに対し、図１３に示す本発明に係る第２の具体例に
於いては、当該サセプタ２１の断面形状を図１３のよう
に変化させてる事によって基板１００の温度を変化させ
ている。更に、本発明にかかる第３の具体例としては、
図１８に示す様に、当該半導体基板１００を加熱するサ
セプタ２１の表面に形成されたヒーター部２２の配線密
度、つまり図１８に示す様に電熱線２２の密度を面内で
変化させて温度分布をつけることも考えられる。
１４に示すように断面積が均一なサセプタ２１としてい
るのに対し、図１３に示す本発明に係る第２の具体例に
於いては、当該サセプタ２１の断面形状を図１３のよう
に変化させてる事によって基板１００の温度を変化させ
ている。更に、本発明にかかる第３の具体例としては、
図１８に示す様に、当該半導体基板１００を加熱するサ
セプタ２１の表面に形成されたヒーター部２２の配線密
度、つまり図１８に示す様に電熱線２２の密度を面内で
変化させて温度分布をつけることも考えられる。
【００５９】当該基板１００の温度を変化させる別の方
法としては、図１５に示す様な第４具体例としてサセプ
タ２１と当該半導体基板１００の間に格子状のスペーサ
２３を挿入し、当該スペーサ２３の格子間隔を面内で変
化させることも考えられる。この場合、従来の均一温度
を実現できるサセプタ２１の上にスペーサ２３および半
導体基板１００を乗せるだけでよいので、Ｖ族組成の均
一性に優れる従来の装置を使用できる利点がある。
法としては、図１５に示す様な第４具体例としてサセプ
タ２１と当該半導体基板１００の間に格子状のスペーサ
２３を挿入し、当該スペーサ２３の格子間隔を面内で変
化させることも考えられる。この場合、従来の均一温度
を実現できるサセプタ２１の上にスペーサ２３および半
導体基板１００を乗せるだけでよいので、Ｖ族組成の均
一性に優れる従来の装置を使用できる利点がある。
【００６０】以下に、上記した本発明に係る当該光半導
体素子の製造方法及びその装置に関する第４の具体例に
ついて更に詳細に説明する。即ち、図１５に於て、ＤＦ
Ｂ／ＭＯＤを一括形成した結果について述べる。２イン
チのｎ型（１００）ＩｎＰ基板上に、部分的に回折格子
を形成するとともに、選択成長用のＳｉＯ2 マスクを形
成した。ＤＦＢ／ＭＯＤ素子は長さ３００μｍＤＦＢ−
ＬＤ領域ならびに長さ２００μｍのＭＯＤ領域からな
り、チャンネル間隔は２５０μｍとした。
体素子の製造方法及びその装置に関する第４の具体例に
ついて更に詳細に説明する。即ち、図１５に於て、ＤＦ
Ｂ／ＭＯＤを一括形成した結果について述べる。２イン
チのｎ型（１００）ＩｎＰ基板上に、部分的に回折格子
を形成するとともに、選択成長用のＳｉＯ2 マスクを形
成した。ＤＦＢ／ＭＯＤ素子は長さ３００μｍＤＦＢ−
ＬＤ領域ならびに長さ２００μｍのＭＯＤ領域からな
り、チャンネル間隔は２５０μｍとした。
【００６１】はじめにＭＯＤ領域のみに幅５μｍにわた
り、電子ビーム露光法を用いて深さ50ｎｍの回折格子を
形成した。回折格子の周期Λは〔０１１〕方向に２３
０．０ｎｍから２５０．０ｎｍまで一様に変化させた。
次にＣＶＤ法により厚さ０．１ｎｍのＳｉＯ2 薄膜を基
板全面に形成し、フォトリソグラフィにより各チャンネ
ルごとに一対のストライプマスクを形成した。
り、電子ビーム露光法を用いて深さ50ｎｍの回折格子を
形成した。回折格子の周期Λは〔０１１〕方向に２３
０．０ｎｍから２５０．０ｎｍまで一様に変化させた。
次にＣＶＤ法により厚さ０．１ｎｍのＳｉＯ2 薄膜を基
板全面に形成し、フォトリソグラフィにより各チャンネ
ルごとに一対のストライプマスクを形成した。
【００６２】本実施例ではＤＦＢ−ＬＤ領域のマスク幅
ＷDFB は２５μｍから３５μｍまで変化させ、一方ＭＯ
Ｄ領域のマスク幅ＷMOD は１５μｍから２５μｍまで変
化させた。また一対のマスクに挟まれた開口部の幅は
１．５μｍで一定とした。この基板を用いて、選択ＭＯ
ＶＰＥを用いて１．１３μｍで、組成ｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層（層厚１００ｎｍ）、ｎ型ＩｎＰスペーサ層
（層厚４０ｎｍ）、１．５５μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰウ
ェル（層厚７ｎｍ、８層）および１．１３μｍ組成Ｉｎ
ＧａＡｓＰバリア（層厚５ｎｍ）からなる量子井戸活性
層、１．１３μｍ組成アンドープＩｎＧａＡｓＰ、ＳＣ
Ｈ層（層厚５０ｎｍ）、ｐ型ＩｎＰクラッド層（層厚２
００ｎｍ）を選択的に形成した。
ＷDFB は２５μｍから３５μｍまで変化させ、一方ＭＯ
Ｄ領域のマスク幅ＷMOD は１５μｍから２５μｍまで変
化させた。また一対のマスクに挟まれた開口部の幅は
１．５μｍで一定とした。この基板を用いて、選択ＭＯ
ＶＰＥを用いて１．１３μｍで、組成ｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層（層厚１００ｎｍ）、ｎ型ＩｎＰスペーサ層
（層厚４０ｎｍ）、１．５５μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰウ
ェル（層厚７ｎｍ、８層）および１．１３μｍ組成Ｉｎ
ＧａＡｓＰバリア（層厚５ｎｍ）からなる量子井戸活性
層、１．１３μｍ組成アンドープＩｎＧａＡｓＰ、ＳＣ
Ｈ層（層厚５０ｎｍ）、ｐ型ＩｎＰクラッド層（層厚２
００ｎｍ）を選択的に形成した。
【００６３】以上の層厚は基板中央におけるＤＦＢ−Ｌ
Ｄ領域での幅１．５μｍの開口部での値である。この成
長の時、グラファイト製サセプタの上に直径２インチの
モリブデン製スペーサ（板厚１ｍｍ）を乗せ、その上に
ＩｎＰ基板を設置した。スペーサは図１５に示すように
格子状に形成し、流れ方向にライン＆スペースを０．９
（上流側）から０．１（下流側）まで連続的に変化させ
た。サセプタ温度は６３５℃とし、基板回転は行わなか
った。
Ｄ領域での幅１．５μｍの開口部での値である。この成
長の時、グラファイト製サセプタの上に直径２インチの
モリブデン製スペーサ（板厚１ｍｍ）を乗せ、その上に
ＩｎＰ基板を設置した。スペーサは図１５に示すように
格子状に形成し、流れ方向にライン＆スペースを０．９
（上流側）から０．１（下流側）まで連続的に変化させ
た。サセプタ温度は６３５℃とし、基板回転は行わなか
った。
【００６４】結晶成長後、顕微フォトルミネッセンス測
定によりＭＱＷ活性層のピーク波長を測定したところ、
ＤＦＢ−ＬＤ領域では１．５２μｍから１．５８μｍま
で、ＭＯＤ領域では１．４５μｍ から１．５１μｍま
で連続的に変化していた。次にＭＱＷ活性層の両脇のＳ
ｉＯ2 マスクをＤＦＢ−ＬＤ領域では幅２μｍ、ＭＯＤ
領域では幅１．５μｍずつ除去し、引き続きＭＯＶＰＥ
成長によりｐ型ＩｎＰ埋め込み層（層厚１．５μｍ）お
よびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層（層厚０．３μｍ）
でＭＱＷ活性層を覆うように埋め込んだ。
定によりＭＱＷ活性層のピーク波長を測定したところ、
ＤＦＢ−ＬＤ領域では１．５２μｍから１．５８μｍま
で、ＭＯＤ領域では１．４５μｍ から１．５１μｍま
で連続的に変化していた。次にＭＱＷ活性層の両脇のＳ
ｉＯ2 マスクをＤＦＢ−ＬＤ領域では幅２μｍ、ＭＯＤ
領域では幅１．５μｍずつ除去し、引き続きＭＯＶＰＥ
成長によりｐ型ＩｎＰ埋め込み層（層厚１．５μｍ）お
よびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層（層厚０．３μｍ）
でＭＱＷ活性層を覆うように埋め込んだ。
【００６５】この際モリブデンスペーサは使用しなかっ
た。結晶成長後に基板表面にＳｉＯ 2 膜を形成した後、
ＤＦＢ−ＬＤ領域とＭＯＤ領域のｐ型ＩｎＧａＡｓコン
タクト層上部に窓を形成し、ｐ側電極を形成した。さら
に基板を研磨し、裏面にｎ側電極を形成した。劈開後、
ＭＯＤ側端面に無反射コーティングを施した。
た。結晶成長後に基板表面にＳｉＯ 2 膜を形成した後、
ＤＦＢ−ＬＤ領域とＭＯＤ領域のｐ型ＩｎＧａＡｓコン
タクト層上部に窓を形成し、ｐ側電極を形成した。さら
に基板を研磨し、裏面にｎ側電極を形成した。劈開後、
ＭＯＤ側端面に無反射コーティングを施した。
【００６６】作製した素子３の発振しきい値電流は１５
ｍＡ以下であった。また発振波長は１．５２μｍから
１．５８μｍまで、ほぼ連続的にシフトしており、副モ
ード抑圧比も35dBと良好であった。さらにＭＯＤ電極に
−２Ｖの電圧を印加した際の消光比として、１５±７ｄ
Ｂが得られた。以上のように、活性層の選択成長時に基
板温度を一様に変化させることにより、発光ピーク波長
を一様に変化させ、発振波長が基板面内で分布する素子
を一回の素子作製工程により形成することができた。
ｍＡ以下であった。また発振波長は１．５２μｍから
１．５８μｍまで、ほぼ連続的にシフトしており、副モ
ード抑圧比も35dBと良好であった。さらにＭＯＤ電極に
−２Ｖの電圧を印加した際の消光比として、１５±７ｄ
Ｂが得られた。以上のように、活性層の選択成長時に基
板温度を一様に変化させることにより、発光ピーク波長
を一様に変化させ、発振波長が基板面内で分布する素子
を一回の素子作製工程により形成することができた。
【００６７】また、Ｖ族組成と同時に成長速度も流れ方
向で変化させる第５の具体例を図１１に示す。即ち、本
具体例に於いては、横型反応管２０を使用しており、く
さび形サセプタ２１を用いて基板１００の温度を当該ガ
スの流れ方向で変化させているが、さらに石英反応管を
変形させて、ガスが流れる断面積も流れ方向で変化させ
ている。
向で変化させる第５の具体例を図１１に示す。即ち、本
具体例に於いては、横型反応管２０を使用しており、く
さび形サセプタ２１を用いて基板１００の温度を当該ガ
スの流れ方向で変化させているが、さらに石英反応管を
変形させて、ガスが流れる断面積も流れ方向で変化させ
ている。
【００６８】断面積の大きな下流側ではIII 族原料の基
板表面への気相拡散が阻害される。このようにして上流
側に比べて下流側での成長速度を低下させることができ
る。続いて、図１７は、従来の光半導体素子の製造装置
の他の例として、基板温度が一定の結晶装置を使用し
て、原料供給条件のみを変化させてＶ族組成ならびに成
長速度分布を変化させる構造の装置を示している。
板表面への気相拡散が阻害される。このようにして上流
側に比べて下流側での成長速度を低下させることができ
る。続いて、図１７は、従来の光半導体素子の製造装置
の他の例として、基板温度が一定の結晶装置を使用し
て、原料供給条件のみを変化させてＶ族組成ならびに成
長速度分布を変化させる構造の装置を示している。
【００６９】即ち、二層流反応管（特願３−２７８５０
２号公報、もしくはジャーナル・オブ・クリスタル・グ
ロース第１４５巻、６６２ページから６２９ページ）を
用いる装置である。係る従来例に於いては、図１７に示
す様に反応管２０の構造図と原料の供給方法との関連を
見てみると、半導体基板１００より上流側が仕切板２５
によって第１の通路２６と第２の通路２７とで構成され
ている上下二層構造となっており、それぞれの通路２
６、２７に対して独立に原料を供給できるようになって
いる。
２号公報、もしくはジャーナル・オブ・クリスタル・グ
ロース第１４５巻、６６２ページから６２９ページ）を
用いる装置である。係る従来例に於いては、図１７に示
す様に反応管２０の構造図と原料の供給方法との関連を
見てみると、半導体基板１００より上流側が仕切板２５
によって第１の通路２６と第２の通路２７とで構成され
ている上下二層構造となっており、それぞれの通路２
６、２７に対して独立に原料を供給できるようになって
いる。
【００７０】当該半導体基板１００に近い高温側（図１
７に於いては上段側に相当する）に導入する原料ガスの
方が、上流側での分解が進む。通常は分解速度の低いホ
スフィン（ＰＨ3)は半導体基板１００に近い高温側に全
量を流し、分解速度の高いアルシン（ＡｓＨ3)は上下段
の双方に流してその流量の分配比を制御することで、Ｖ
族組成分布を流れ方向で一定とする事が可能である。
７に於いては上段側に相当する）に導入する原料ガスの
方が、上流側での分解が進む。通常は分解速度の低いホ
スフィン（ＰＨ3)は半導体基板１００に近い高温側に全
量を流し、分解速度の高いアルシン（ＡｓＨ3)は上下段
の双方に流してその流量の分配比を制御することで、Ｖ
族組成分布を流れ方向で一定とする事が可能である。
【００７１】然しながら、本発明のようにＶ族組成に分
布をつける場合、アルシンもしくはホスフィンの上下段
への分配比を適宜変化させればよい。図１６は本発明に
係る第５の具体例を示すものであり、具体的には、アル
シンを半導体基板１００に近い高温側のみに、ホスフィ
ンを当該半導体基板１００から遠い低温側のみに流せ
ば、もっとも大きな組成分布を生むことができる（上流
側がＡｓ過剰になる）。
布をつける場合、アルシンもしくはホスフィンの上下段
への分配比を適宜変化させればよい。図１６は本発明に
係る第５の具体例を示すものであり、具体的には、アル
シンを半導体基板１００に近い高温側のみに、ホスフィ
ンを当該半導体基板１００から遠い低温側のみに流せ
ば、もっとも大きな組成分布を生むことができる（上流
側がＡｓ過剰になる）。
【００７２】前記の文献によれば、反応管圧力が７６０
Ｔｏｒｒ、基板温度が６５０℃、キャリア水素流量が上
下段で各１０ＳＬＭの条件で、アルシンを基板に近い高
温側のみに、ホスフィンを基板から遠い低温側のみに流
した場合、基板１００下流側でのＡｓ組成を０．８とし
た時に基板１００上流側でのＡｓ組成は約０．９８に増
加するものと見積もられる（文献中図８のＡｓ、Ｐの基
板表面濃度から求めた）。
Ｔｏｒｒ、基板温度が６５０℃、キャリア水素流量が上
下段で各１０ＳＬＭの条件で、アルシンを基板に近い高
温側のみに、ホスフィンを基板から遠い低温側のみに流
した場合、基板１００下流側でのＡｓ組成を０．８とし
た時に基板１００上流側でのＡｓ組成は約０．９８に増
加するものと見積もられる（文献中図８のＡｓ、Ｐの基
板表面濃度から求めた）。
【００７３】従って、Ｉｎ組成をマスク幅によって０．
３５から０．４３まで変化させれば、波長組成にして
１．５５μｍから１．６４μｍ程度の範囲にわたり格子
整合するＩｎＧａＡｓＰバルクないしＩｎＧａＡｓＰ量
子井戸層を同一基板から得ることができる。さらに二層
流反応管では、通常はIII 族原料である有機金属は全量
基板から遠い低温側に流し、最適なキャリアガス流量を
選択することにより、基板面内で高均一な結晶成長を実
現している。
３５から０．４３まで変化させれば、波長組成にして
１．５５μｍから１．６４μｍ程度の範囲にわたり格子
整合するＩｎＧａＡｓＰバルクないしＩｎＧａＡｓＰ量
子井戸層を同一基板から得ることができる。さらに二層
流反応管では、通常はIII 族原料である有機金属は全量
基板から遠い低温側に流し、最適なキャリアガス流量を
選択することにより、基板面内で高均一な結晶成長を実
現している。
【００７４】従ってキャリアガス流量を変化させること
により、基板面内での成長速度分布を得ることができ
る。また、キャリアガス流量は一定のままで、III 族原
料の一部を基板に近い高温側に流すことにより、上流側
での成長速度を増大することができる。従って図１６に
示すように、Ｖ族原料の供給方法と併せて、原料の上下
段への分配方法を適当に選択することにより、所望の成
長速度分布ならびにＶ族組成分布を独立して得ることが
できる。
により、基板面内での成長速度分布を得ることができ
る。また、キャリアガス流量は一定のままで、III 族原
料の一部を基板に近い高温側に流すことにより、上流側
での成長速度を増大することができる。従って図１６に
示すように、Ｖ族原料の供給方法と併せて、原料の上下
段への分配方法を適当に選択することにより、所望の成
長速度分布ならびにＶ族組成分布を独立して得ることが
できる。
【００７５】さらに、基板温度を面内で変化させる例と
違って、量子井戸層の成長時のみにこのような不均一成
長が生じる条件で原料を供給し、その他の半導体層の形
成時には通常の均一成長が得られる条件で原料を供給す
ることも可能である。また、二層流反応管のように流量
条件などで成長速度分布やＶ族組成分布をつけることが
できる装置を用いれば、通常の結晶成長には何ら影響を
与えずに、本目的時のみに面内分布を与えることができ
る。
違って、量子井戸層の成長時のみにこのような不均一成
長が生じる条件で原料を供給し、その他の半導体層の形
成時には通常の均一成長が得られる条件で原料を供給す
ることも可能である。また、二層流反応管のように流量
条件などで成長速度分布やＶ族組成分布をつけることが
できる装置を用いれば、通常の結晶成長には何ら影響を
与えずに、本目的時のみに面内分布を与えることができ
る。
【００７６】以下に本発明に係る第６の具体例として、
図１６を使用してＤＦＢ／ＭＯＤを一括形成した場合に
ついて述べる。即ち、２インチのｎ型（１００）ＩｎＰ
基板上に、部分的に回折格子を形成するとともに、選択
成長用のＳｉＯ2 マスクを形成した。ＤＦＢ／ＭＯＤ素
子は長さ３００μｍのＤＦＢ−ＬＤ領域ならびに長さ２
００μｍのＭＯＤ領域からなり、チャンネル間隔は２５
０μｍとした。
図１６を使用してＤＦＢ／ＭＯＤを一括形成した場合に
ついて述べる。即ち、２インチのｎ型（１００）ＩｎＰ
基板上に、部分的に回折格子を形成するとともに、選択
成長用のＳｉＯ2 マスクを形成した。ＤＦＢ／ＭＯＤ素
子は長さ３００μｍのＤＦＢ−ＬＤ領域ならびに長さ２
００μｍのＭＯＤ領域からなり、チャンネル間隔は２５
０μｍとした。
【００７７】はじめにＭＯＤ領域のみに幅５μｍにわた
り、電子ビーム露光法を用いて深さ５０ｎｍの回折格子
を形成した。回折格子の周期Λは〔０−１１〕方向に２
３０．０ｎｍから２５０．０ｎｍまで０．５ｎｍ間隔の
４０パターンに分けた。次にＣＶＤ法により厚さ０．１
ｎｍのＳｉＯ2 薄膜を基板全面に形成し、フォトリソグ
ラフィにより各チャンネルごとに一対のストライプマス
クを形成した。
り、電子ビーム露光法を用いて深さ５０ｎｍの回折格子
を形成した。回折格子の周期Λは〔０−１１〕方向に２
３０．０ｎｍから２５０．０ｎｍまで０．５ｎｍ間隔の
４０パターンに分けた。次にＣＶＤ法により厚さ０．１
ｎｍのＳｉＯ2 薄膜を基板全面に形成し、フォトリソグ
ラフィにより各チャンネルごとに一対のストライプマス
クを形成した。
【００７８】本具体例ではＤＦＢ−ＬＤ領域のマスク幅
ＷDFB は各パターンごとに２０μｍから３０μｍまで連
続的に変化させ、一方ＭＯＤ領域のマスク幅ＷMOD も８
μｍから１８μｍまで、ＷDFB と同期させて連続的に変
化させた。一対のマスク２に挟まれた開口部の幅は１．
５μｍと一定とした。この基板を用いて、選択ＭＯＶＰ
Ｅを用いて１．１３μｍ、組成ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層（層厚１００ｎｍ）、ｎ型ＩｎＰスペーサ層（層厚
４０ｎｍ）、１．５５μｍ、組成ＩｎＧａＡｓＰ量子井
戸層（層厚７ｎｍ、８層）および１．１３μｍ、組成Ｉ
ｎＧａＡｓＰ障壁層（層厚５ｎｍ）からなる量子井戸活
性層、１．１３μｍ、組成アンドープＩｎＧａＡｓＰ、
ＳＣＨ層（層厚５０ｎｍ）、ｐ型ＩｎＰクラッド層（層
厚２００ｎｍ）を選択的に形成した。
ＷDFB は各パターンごとに２０μｍから３０μｍまで連
続的に変化させ、一方ＭＯＤ領域のマスク幅ＷMOD も８
μｍから１８μｍまで、ＷDFB と同期させて連続的に変
化させた。一対のマスク２に挟まれた開口部の幅は１．
５μｍと一定とした。この基板を用いて、選択ＭＯＶＰ
Ｅを用いて１．１３μｍ、組成ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層（層厚１００ｎｍ）、ｎ型ＩｎＰスペーサ層（層厚
４０ｎｍ）、１．５５μｍ、組成ＩｎＧａＡｓＰ量子井
戸層（層厚７ｎｍ、８層）および１．１３μｍ、組成Ｉ
ｎＧａＡｓＰ障壁層（層厚５ｎｍ）からなる量子井戸活
性層、１．１３μｍ、組成アンドープＩｎＧａＡｓＰ、
ＳＣＨ層（層厚５０ｎｍ）、ｐ型ＩｎＰクラッド層（層
厚２００ｎｍ）を選択的に形成した。
【００７９】以上の層厚はＤＦＢ−ＬＤ領域での幅１．
５μｍの開口部での代表値である。ＩｎＧａＡｓＰ量子
井戸層の成長時のみ、図１６に示した反応管の下段側に
ＰＨ3 を、上段側にＡｓＨ3 とIII 族原料を流し、その
他の層の成長時には逆に反応管の上段側にＡｓＨ3 の一
部とIII 族原料を、下段側にＰＨ3とIII 族原料の一部
を流した。成長圧力は７６０Ｔｏｒｒ、サセプタ温度は
６５０℃とし、基板回転は行わなかった。
５μｍの開口部での代表値である。ＩｎＧａＡｓＰ量子
井戸層の成長時のみ、図１６に示した反応管の下段側に
ＰＨ3 を、上段側にＡｓＨ3 とIII 族原料を流し、その
他の層の成長時には逆に反応管の上段側にＡｓＨ3 の一
部とIII 族原料を、下段側にＰＨ3とIII 族原料の一部
を流した。成長圧力は７６０Ｔｏｒｒ、サセプタ温度は
６５０℃とし、基板回転は行わなかった。
【００８０】結晶成長後、顕微フォトルミネッセンス測
定によりＭＱＷ活性層のピーク波長を測定したところ、
ＤＦＢ−ＬＤ領域では１．５２μｍから１．６５μｍま
で、ＭＯＤ領域では１．４５μｍから１．５８μｍに広
範囲にわたる結果が得られた。ＭＯＤ領域の量子井戸層
厚を測定したところ、６．５ｎｍ〜７ｎｍの範囲に収ま
っていた。
定によりＭＱＷ活性層のピーク波長を測定したところ、
ＤＦＢ−ＬＤ領域では１．５２μｍから１．６５μｍま
で、ＭＯＤ領域では１．４５μｍから１．５８μｍに広
範囲にわたる結果が得られた。ＭＯＤ領域の量子井戸層
厚を測定したところ、６．５ｎｍ〜７ｎｍの範囲に収ま
っていた。
【００８１】次に選択成長されたＭＱＷ活性層の上部の
みにＳｉＯ2 マスクを形成し、引き続きＭＯＶＰＥ成長
によりＦｅドープＩｎＰ埋め込み層（層厚１．５μｍ）
でＭＱＷ活性層の両側を埋め込んだ。表面のＳｉＯ2 膜
を除去した後、全面にｐ型ＩｎＰ層（層厚１．５μｍ）
およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層（層厚０．３μ
ｍ）を成長した。
みにＳｉＯ2 マスクを形成し、引き続きＭＯＶＰＥ成長
によりＦｅドープＩｎＰ埋め込み層（層厚１．５μｍ）
でＭＱＷ活性層の両側を埋め込んだ。表面のＳｉＯ2 膜
を除去した後、全面にｐ型ＩｎＰ層（層厚１．５μｍ）
およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層（層厚０．３μ
ｍ）を成長した。
【００８２】全面にＳｉＯ2 膜を形成した後、ＤＦＢ−
ＬＤ領域とＭＯＤ領域のｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層
上部に窓を形成し、ｐ側電極を形成した。さらに基板を
研磨し、裏面にｎ側電極を形成した。劈開後、ＭＯＤ
側端面に無反射コーティングを施した。作製した素子の
発振しきい値電流は１０ｍＡ以下であった。また発振波
長は１．５２μｍから１．６５μｍまでの広範囲にわた
って分布しており、副モード抑圧比も３５ｄＢ以上と良
好であった。さらにＭＯＤ電極に−２Ｖの電圧を印加し
た際の消光比として、１５±３ｄＢが得られた。
ＬＤ領域とＭＯＤ領域のｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層
上部に窓を形成し、ｐ側電極を形成した。さらに基板を
研磨し、裏面にｎ側電極を形成した。劈開後、ＭＯＤ
側端面に無反射コーティングを施した。作製した素子の
発振しきい値電流は１０ｍＡ以下であった。また発振波
長は１．５２μｍから１．６５μｍまでの広範囲にわた
って分布しており、副モード抑圧比も３５ｄＢ以上と良
好であった。さらにＭＯＤ電極に−２Ｖの電圧を印加し
た際の消光比として、１５±３ｄＢが得られた。
【００８３】このように、活性層の選択成長時に基板温
度および成長速度を一様に変化させることにより、発光
ピーク波長を広範囲に変化させるとともに層厚、歪のば
らつきの少ない、素子特性の均一な素子を一回の作製工
程により形成することができた。なお本具体例はＷＤＭ
用の異波長光源の一括形成工程に適用した例について記
述したが、波長可変ＤＢＲレーザや半導体光変調器、半
導体光アンプなど選択成長を利用したその他の光半導体
デバイス全般に適用可能である。
度および成長速度を一様に変化させることにより、発光
ピーク波長を広範囲に変化させるとともに層厚、歪のば
らつきの少ない、素子特性の均一な素子を一回の作製工
程により形成することができた。なお本具体例はＷＤＭ
用の異波長光源の一括形成工程に適用した例について記
述したが、波長可変ＤＢＲレーザや半導体光変調器、半
導体光アンプなど選択成長を利用したその他の光半導体
デバイス全般に適用可能である。
【００８４】また活性層、光吸収層はＭＱＷでなくバル
ク半導体層でもよい。また成長速度やAs組成分布を基板
面内で生じさせる手段も本実施例に具体的に記述された
方法に限るものではない。さらに、マスク幅を基板面内
で一様に変化させてもよい。
ク半導体層でもよい。また成長速度やAs組成分布を基板
面内で生じさせる手段も本実施例に具体的に記述された
方法に限るものではない。さらに、マスク幅を基板面内
で一様に変化させてもよい。
【００８５】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明による光
半導体素子及び当該光半導体素子の製造方法或いはその
製造装置は、上記した様な技術構成を採用しているの
で、発振波長がチャンネルごとに分布するＷＤＭ用光源
を一回の製造工程で製造する工程において、ＭＯＶＰＥ
選択成長時の歪の増大による影響を低減し、素子特性の
均一性を向上することができる。
半導体素子及び当該光半導体素子の製造方法或いはその
製造装置は、上記した様な技術構成を採用しているの
で、発振波長がチャンネルごとに分布するＷＤＭ用光源
を一回の製造工程で製造する工程において、ＭＯＶＰＥ
選択成長時の歪の増大による影響を低減し、素子特性の
均一性を向上することができる。
【図１】図１は、本発明に係る光半導体素子の一具体例
の構成を説明する斜視図であり、特に本発明に於ける異
波長光源の一括形成方法に関する説明図である。
の構成を説明する斜視図であり、特に本発明に於ける異
波長光源の一括形成方法に関する説明図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｅ）は、本発明の効果を説
明する、各パラメータの基板面内分布を示す図である。
明する、各パラメータの基板面内分布を示す図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｅ）は、本発明の効果を説
明する、各パラメータの基板面内分布を示す図である。
明する、各パラメータの基板面内分布を示す図である。
【図４】図４は、従来に於ける光半導体素子の構成例を
示す斜視図であり、特に本発明に於ける異波長光源の一
括形成方法に関する説明図である。
示す斜視図であり、特に本発明に於ける異波長光源の一
括形成方法に関する説明図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｆ）は、従来に於ける光半
導体素子の各パラメータの基板面内分布を示す図であ
る。
導体素子の各パラメータの基板面内分布を示す図であ
る。
【図６】図６は、従来の光半導体素子に於ける、量子井
戸の発光波長とマスク幅の関係を示す図である。
戸の発光波長とマスク幅の関係を示す図である。
【図７】図７は、従来の光半導体素子に於ける、ＤＦＢ
−ＬＤ領域とＭＯＤ領域の発光波長とチャンネルの関係
を示す図である。
−ＬＤ領域とＭＯＤ領域の発光波長とチャンネルの関係
を示す図である。
【図８】図８は、従来の光半導体素子に於ける、ＭＯＶ
ＰＥ選択成長によるＤＦＢ／ＭＯＤの製造方法を説明す
る構造図である。
ＰＥ選択成長によるＤＦＢ／ＭＯＤの製造方法を説明す
る構造図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｅ）は、従来の光半導体素
子に於ける、波長範囲の拡大を図った際の問題点を説明
する、各パラメータの基板面内分布を示す図である。
子に於ける、波長範囲の拡大を図った際の問題点を説明
する、各パラメータの基板面内分布を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る光半導体素子の製造
方法の一具体例に於て使用されるＭＯＶＰＥ成長装置を
説明する構造図である。
方法の一具体例に於て使用されるＭＯＶＰＥ成長装置を
説明する構造図である。
【図１１】図１１は、本発明に係る光半導体素子の製造
方法の他の具体例に於て使用されるＭＯＶＰＥ成長装置
を説明する構造図である。
方法の他の具体例に於て使用されるＭＯＶＰＥ成長装置
を説明する構造図である。
【図１２】図１２は、従来のＭＯＶＰＥ成長装置を説明
する構造図である。
する構造図である。
【図１３】図１３は、本発明に係る光半導体素子の製造
方法の別の具体例に於て使用されるＭＯＶＰＥ成長装置
を説明する構造図である。
方法の別の具体例に於て使用されるＭＯＶＰＥ成長装置
を説明する構造図である。
【図１４】図１４は、従来のＭＯＶＰＥ成長装置の他の
構成例を説明する構造図である。
構成例を説明する構造図である。
【図１５】図１５は、本発明に係る光半導体素子の製造
方法の更に他の具体例に於て使用されるＭＯＶＰＥ成長
装置を説明する構造図である。
方法の更に他の具体例に於て使用されるＭＯＶＰＥ成長
装置を説明する構造図である。
【図１６】図１６は、本発明に係る光半導体素子の製造
方法の更に別の具体例に於て使用されるＭＯＶＰＥ成長
装置を説明する構造図である。
方法の更に別の具体例に於て使用されるＭＯＶＰＥ成長
装置を説明する構造図である。
【図１７】図１７は、従来のＭＯＶＰＥ成長装置の更に
他の構成例を説明する構造図である。
他の構成例を説明する構造図である。
【図１８】図１８は、本発明に係る光半導体素子の製造
方法のその他の具体例に於て使用されるＭＯＶＰＥ成長
装置を説明する構造図である。
方法のその他の具体例に於て使用されるＭＯＶＰＥ成長
装置を説明する構造図である。
【図１９】図１９は、従来および本発明に係る光半導体
素子の製造条件を説明する、ＤＦＢ／ＭＯＤにおけるＤ
ＦＢ−ＬＤ領域とＭＯＤ領域の発光波長差と素子特性の
関係を示す図である。
素子の製造条件を説明する、ＤＦＢ／ＭＯＤにおけるＤ
ＦＢ−ＬＤ領域とＭＯＤ領域の発光波長差と素子特性の
関係を示す図である。
【図２０】図２０は、従来および本発明に係る光半導体
素子の製造条件を説明する、ＤＦＢ／ＭＯＤにおけるＭ
ＯＤ領域の量子井戸光吸収層厚と素子特性の関係を示す
図である。
素子の製造条件を説明する、ＤＦＢ／ＭＯＤにおけるＭ
ＯＤ領域の量子井戸光吸収層厚と素子特性の関係を示す
図である。
【図２１】図２１は、従来および本発明に係る光半導体
素子の製造条件を説明する、歪量子井戸における量子井
戸歪量と臨界膜厚の関係を説明する図である。
素子の製造条件を説明する、歪量子井戸における量子井
戸歪量と臨界膜厚の関係を説明する図である。
【図２２】図２２は、従来および本発明に係る光半導体
素子の製造条件を説明する、歪量子井戸における量子井
戸歪量と素子特性の関係を説明する図である。
素子の製造条件を説明する、歪量子井戸における量子井
戸歪量と素子特性の関係を説明する図である。
【図２３】図２３は、本発明の一具体例に於けるＶ族原
料の分解効率の温度依存性を表す図である。
料の分解効率の温度依存性を表す図である。
【図２４】図２４は、本発明に係る光半導体素子の製造
方法に於けるＩｎＧａＡｓＰ４元混晶の組成と構造パラ
メータの関係を示す図である。
方法に於けるＩｎＧａＡｓＰ４元混晶の組成と構造パラ
メータの関係を示す図である。
２…マスク ３…光発生素子 ２０…反応管 ２１…サセプタ ２２…電熱線、ヒータ ２３…スペーサ ２５…仕切板 ２６…第１の通路 ２７…第２の通路 ３０…光半導体素子 １００…半導体基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA12 CA05 CA23 CA39 CA65 CA67 FF14 5F073 AA43 AA64 AA74 AB06 AB21 BA02 CA01 CA12 DA05 DA07 DA35 EA04
Claims (29)
- 【請求項１】 半導体基板上に、一対の成長阻止マスク
間にIII ／Ｖ族化合物半導体層からなる活性層が配置さ
れて構成された光発生素子が、複数個所定の方向に配置
されてなる光半導体素子であって、当該個々の光発生素
子に於ける当該活性層の幅（Ｌｚ）及び歪み（ε）が、
当該個々の複数個の光発生素子の当該配列方向に沿っ
て、略一定に設定されており、然も当該個々の光発生素
子が発生する光の発光波長（λ）は、当該複数個の光発
生素子に於ける当該所定の方向に沿って一定の方向に変
化している事を特徴とする光半導体素子。 - 【請求項２】 当該一の光発生素子に於ける活性層は、
当該III ／Ｖ族化合物半導体層が、他の光発生素子に於
ける活性層と異なる結晶成長速度で形成されたものであ
る事を特徴とする請求項１記載の光半導体素子。 - 【請求項３】 当該一の光発生素子に於ける活性層が形
成されている基板部分は、他の光発生素子に於ける活性
層が形成されている基板部分とは異なる加熱処理を受け
ているものである事を特徴とする請求項１記載の光半導
体素子。 - 【請求項４】 半導体基板上に一対の成長阻止マスクを
ストライプ状に複数列形成する第１の工程と、前記成長
阻止マスクの空隙部に有機金属気相成長法によりIII 族
元素、およびＶ族元素からなるIII −Ｖ族化合物半導体
層を選択的に形成する第２の工程を含む光半導体素子の
製造方法に於て、当該第２の工程において、前記III −
Ｖ族化合物半導体層のＶ族混晶組成が基板面内で分布す
る様な結晶成長条件を用いてIII −Ｖ族化合物半導体層
を選択的に形成することを特徴とする光半導体素子の製
造方法。 - 【請求項５】 当該III 族元素は、インジウム、ガリウ
ム等から選択された少なくとも一つの元素であり、又当
該Ｖ族元素は、砒素、燐等から選択された少なくとも一
つの元素である事を特徴とする請求項４記載の光半導体
素子の製造方法。 - 【請求項６】 当該第２の工程において、当該III −Ｖ
族化合物半導体層の成長速度が基板面内で異なる様に構
成された結晶成長条件を用いることを特徴とする請求項
４記載の光半導体素子の製造方法。 - 【請求項７】 当該第１の工程において、一対の成長阻
止マスクの幅を当該列方向に変化させる事を特徴とする
請求項４記載の光半導体素子の製造方法。 - 【請求項８】 当該第１の工程において、一対の成長阻
止マスクの幅をストライプ方向に変化させる事を特徴と
する請求項４乃至７の何れかに記載の光半導体素子の製
造方法。 - 【請求項９】 当該第１の工程において、当該成長阻止
マスクの幅が広い領域をＤＦＢ半導体レーザ領域に設定
すると共に、当該幅の狭い領域を光変調器領域に設定
し、且つ当該第１の工程に於ける当該マスク形成処理前
に、半導体基板の前記ＤＦＢ半導体レーザ領域に回折格
子を形成する工程を実行するとともに、前記回折格子の
周期をストライプ列方向に変化させる事を特徴とする請
求項８記載の光半導体素子の製造方法。 - 【請求項１０】 当該第２の工程に於て、当該結晶成長
装置の半導体基板温度を当該半導体基板面内で変化させ
る事を特徴とする請求項４記載の光半導体素子の製造方
法。 - 【請求項１１】 当該第２の工程において、当該使用す
る半導体基板の加熱体の配列密度を当該基板面内で変化
させる事を特徴とする請求項１０記載の光半導体素子の
製造方法。 - 【請求項１２】 当該第２の工程において、半導体基板
加熱体と当該半導体基板の間に格子状のスペーサを挿入
すると共に当該スペーサに於ける当該格子間隔を変化さ
せることにより、基板温度に分布を生じせしめる事を特
徴とする請求項１０記載の光半導体素子の製造方法。 - 【請求項１３】 当該第２の工程において、当該使用す
る半導体基板の加熱体の発熱面積を当該基板面内で変化
させる事を特徴とする請求項１０記載の光半導体素子の
製造方法。 - 【請求項１４】 当該加熱体に高周波誘導加熱体を用い
る事を特徴とする請求項１０乃至１３の何れかに記載の
光半導体素子の製造方法。 - 【請求項１５】 当該第２の工程において、結晶成長操
作を実行するに際して、反応管の断面積を当該組成ガス
成分の流れ方向に沿って変化させることにより結晶成長
速度を変化させる様に構成する事を特徴とする請求項６
記載の光半導体素子の製造方法。 - 【請求項１６】 当該第２の工程において、結晶成長操
作を実行するに際して使用する反応管を、半導体基板よ
り上流側に仕切板を設けて上下二段構造の反応管に形成
し、当該反応管の当該上段および下段に流すＶ族原料供
給量を調節することによりＶ族組成分布を生じせしめる
様に構成する事を特徴とする請求項６記載の光半導体素
子の製造方法。 - 【請求項１７】 当該第２の工程において、結晶成長操
作を実行するに際して使用する反応管を、半導体基板よ
り上流側に仕切板を設けて上下二段構造の反応管に形成
し、当該反応管の当該上段および下段に流すIII 族及び
Ｖ族原料供給量をそれぞれ調節することにより成長速度
分布およびＶ族組成分布を生じせしめる様に構成する事
を特徴とする請求項６記載の光半導体素子の製造方法。 - 【請求項１８】 当該上下二段構造の反応管のうち基板
に近い高温側の反応管に少なくともアルシンを流し、基
板より遠い低温側の反応管に少なくともホスフィンを流
す様に構成することを特徴とする請求項１６又は１７に
記載の光半導体素子の製造方法。 - 【請求項１９】 当該第２の工程において、結晶成長操
作を実行するに際して使用する反応管を、半導体基板よ
り上流側に仕切板を設けて上下二段構造の反応管に形成
し、当該上下二段の反応管構造のうち当該基板に近い高
温側に少なくともIII 族原料を流す事を特徴とする請求
項１６又は１７に記載の光半導体素子の製造方法。 - 【請求項２０】 当該第２の工程に於て、当該一対の成
長阻止マスクの間に量子井戸構造の井戸層とその他の半
導体層を形成するものである事を特徴とする請求項４乃
至１９の何れかに記載の光半導体素子の製造方法。 - 【請求項２１】 当該第２の工程に於て、当該一対の成
長阻止マスクの間に量子井戸構造の井戸層とその他の半
導体層を形成するに際して、III 族もしくはＶ族の組成
ガスの供給方法を変化させる事を特徴とする請求項２０
記載の光半導体素子の製造方法。 - 【請求項２２】 半導体基板上に一対の成長阻止マスク
をストライプ状に複数列形成する第１の工程と、前記成
長阻止マスクの空隙部に有機金属気相成長法によりIII
族元素、およびＶ族元素からなるIII −Ｖ族化合物半導
体層を選択的に形成する第２の工程を含む光半導体素子
の製造方法に於て使用される光半導体素子の製造装置で
あって、当該第２の工程における、前記III −Ｖ族化合
物半導体層のＶ族混晶組成が基板面内で分布する様に構
成された結晶成長手段を含んでいる事を特徴とする光半
導体素子の製造装置。 - 【請求項２３】 当該結晶成長手段は、当該基板の温度
が半導体基板面内で変化する様に設定する温度調整手段
を含んでいる事を特徴とする請求項２２記載の光半導体
素子の製造装置。 - 【請求項２４】 当該温度調整手段は、当該基板の温度
が半導体基板面内の当該組成ガスの供給方向に沿って変
化する様に作動する手段を含んでいる事を特徴とする請
求項２３記載の光半導体素子の製造装置。 - 【請求項２５】 当該第２の工程における、結晶成長操
作を実行するに際して使用される当該結晶成長手段とし
ての該反応管の断面積を当該組成ガス成分の流れ方向に
沿って変化させた事を特徴とする請求項２２記載の光半
導体素子の製造装置。 - 【請求項２６】 当該第２の工程における、結晶成長操
作を実行するに際して使用される当該結晶成長手段とし
ての反応管が設けられており、該反応管は、半導体基板
より上流側に仕切板を設ける事によって上下二段構造の
反応管とし、上段および下段に流すＶ族原料供給量を調
節することによりＶ族組成の密度に所定の分布を生じせ
しめる様に構成されている事を特徴とする請求項２２記
載の光半導体素子の製造装置。 - 【請求項２７】 当該上下二段構造の反応管は、上段の
反応管および下段の反応管に流すIII 族とＶ族の原料供
給量が、個々に調節出来る様に構成されていることを特
徴とする請求項２２記載の光半導体素子の製造装置。 - 【請求項２８】 当該上下二段構造の反応管のうち、基
板に近い高温側に少なくともアルシンを流し、基板より
遠い低温側に少なくともホスフィンを流す構成とした結
晶成長手段を有することを特徴とする請求項２２記載の
光半導体素子の製造装置。 - 【請求項２９】 当該上下二段構造の反応管のうち、基
板に近い高温側に少なくともIII 族原料を流す構成とし
た結晶成長手段を有することを特徴とする請求項２２記
載の光半導体素子の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19523798A JP2000031595A (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | 光半導体素子、光半導体素子の製造方法及びその製造装置 |
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|---|---|---|---|
| JP19523798A JP2000031595A (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | 光半導体素子、光半導体素子の製造方法及びその製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000031595A true JP2000031595A (ja) | 2000-01-28 |
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|---|---|---|---|
| JP19523798A Pending JP2000031595A (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | 光半導体素子、光半導体素子の製造方法及びその製造装置 |
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003086890A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP2003303993A (ja) * | 2002-04-08 | 2003-10-24 | Shiro Sakai | 窒化ガリウム系化合物半導体装置の製造方法及び発光装置 |
| JP2004079867A (ja) * | 2002-08-21 | 2004-03-11 | Shiro Sakai | 窒化ガリウム系化合物半導体装置の製造方法及び発光装置 |
| JP2011254078A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-15 | Samsung Electronics Co Ltd | 半導体ダイ、発光デバイス、製造する方法および多波長光を生成する方法 |
| JP2016508668A (ja) * | 2013-01-24 | 2016-03-22 | サントル ナスィオナル ド ラ ルシェルシュ スィアンティフィク（セ．エン．エル．エス．） | モノリシックな白色ダイオードを製造するための方法 |
| JP2016042534A (ja) * | 2014-08-18 | 2016-03-31 | ナイトライド・セミコンダクター株式会社 | ＩｎＧａＮ系化合物半導体発光装置の製造方法及び波長調整方法 |
| JP2017208543A (ja) * | 2016-05-13 | 2017-11-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ | 半導体チップの製造方法、および半導体チップ |
| US10388823B2 (en) | 2016-05-13 | 2019-08-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip |
| US10637211B2 (en) | 2016-05-13 | 2020-04-28 | Osram Oled Gmbh | Light-emitting semiconductor chip and method for producing a semiconductor light-emitting chip |
-
1998
- 1998-07-10 JP JP19523798A patent/JP2000031595A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003086890A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP2003303993A (ja) * | 2002-04-08 | 2003-10-24 | Shiro Sakai | 窒化ガリウム系化合物半導体装置の製造方法及び発光装置 |
| JP2004079867A (ja) * | 2002-08-21 | 2004-03-11 | Shiro Sakai | 窒化ガリウム系化合物半導体装置の製造方法及び発光装置 |
| JP2011254078A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-15 | Samsung Electronics Co Ltd | 半導体ダイ、発光デバイス、製造する方法および多波長光を生成する方法 |
| JP2016508668A (ja) * | 2013-01-24 | 2016-03-22 | サントル ナスィオナル ド ラ ルシェルシュ スィアンティフィク（セ．エン．エル．エス．） | モノリシックな白色ダイオードを製造するための方法 |
| JP2016042534A (ja) * | 2014-08-18 | 2016-03-31 | ナイトライド・セミコンダクター株式会社 | ＩｎＧａＮ系化合物半導体発光装置の製造方法及び波長調整方法 |
| JP2017208543A (ja) * | 2016-05-13 | 2017-11-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ | 半導体チップの製造方法、および半導体チップ |
| US10388823B2 (en) | 2016-05-13 | 2019-08-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip |
| US10396106B2 (en) | 2016-05-13 | 2019-08-27 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing a semiconductor chip and semiconductor chip |
| US10637211B2 (en) | 2016-05-13 | 2020-04-28 | Osram Oled Gmbh | Light-emitting semiconductor chip and method for producing a semiconductor light-emitting chip |
| US10693033B2 (en) | 2016-05-13 | 2020-06-23 | Osram Oled Gmbh | Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip |
| US11004876B2 (en) | 2016-05-13 | 2021-05-11 | Osram Oled Gmbh | Method for producing a semiconductor chip and semiconductor chip |
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