JP2001261488A - 結晶成長装置および方法 - Google Patents
結晶成長装置および方法Info
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Abstract
時間でウエハ面内に局所的に膜厚の分布をつけることが
可能であり、位置と膜厚の制御性良く例えば多波長面発
光レーザアレイを作製することができる結晶成長装置及
び方法を提供すること。 【解決手段】スリット状の開口部23を有し、開口部23を
結晶成長時に基体21の結晶成長面内で移動可能とした遮
蔽板24を、結晶成長用原料供給部25と基体21との間に
配置したことを特徴とする。開口部23のある遮蔽板24を
基板21の結晶成長面内で動かすことにより成長させる結
晶の膜厚を結晶成長面内で局所的に変えることを特徴と
する。
Description
係り、例えば、多波長面発光レーザアレイ用の結晶成長
に好適な結晶成長装置及び方法に関するものである。
結晶を例にとり従来の技術を説明する。
造であるため2次元アレイ化が容易であり、また低放射
角であるためファイバとの結合性が良いなどの特徴があ
る。
で伝送する波長多重のシステムが求められている。面発
光レーザは高密度なアレイ化が容易なため、発振波長の
異なる素子を複数局所的に集積したアレイ素子が実現さ
れれば波長多重システム用の光源として有望となると考
えられる。
は、結晶成長装置の特徴であるウエハ面内の成長速度
の違いを用いて作製されるもの、ウエハに予めパター
ンを作製し、その大きさの違いで成長速度に差をつけて
作製されるもの、基板に温度差をつけて成長速度や成
長膜の脱離速度に差をつけるもの、等が報告されてい
る。
所的に作製することは不可能であり、、は成長前に
ウエハへの加工プロセスを必要とするため歩留まりや信
頼性で問題がある。
E)では成長速度の制御に遮蔽板を用いている。しか
し、この技術は、微小領域の膜厚分布を目的とした構成
では無く、また、遮蔽板をウエハ近傍に設置しても分子
の表面での拡散が小さいため微小領域で膜厚分布を制御
するためには遮蔽板を細かく動かす必要があり技術的に
難しく、また分子線の量は原料の蒸発量を変えることに
より行うため時間がかかるという問題があった。
を必要とせずに成長の途中で短時間でウエハ面内に局所
的に膜厚の分布をつけることが可能であり、位置と膜厚
の制御性良く例えば多波長面発光レーザアレイを作製す
ることができる結晶成長装置及び方法を提供することを
課題とする。
開口部を有し、該開口部を結晶成長時に結晶を成長させ
る基体の結晶成長面内で移動可能とした遮蔽板を、結晶
成長用原料供給部と該基体との間に配置したことを特徴
とする結晶成長装置である。
枚の遮蔽板の開口部は同一の方向に開口されており、該
2枚の遮蔽板は該基体の結晶成長面内で逆方向に移動可
能とすることが好ましい。
いることが好ましい。本発明は、開口部のある遮蔽板を
基板の結晶成長面内で動かすことにより成長させる結晶
の膜厚を前記結晶成長面内で局所的に変えることを特徴
とする結晶成長方法である。
逆方向に動かすことにより開口幅を連続的に変化させる
ことが好ましい。
より膜厚を調整することが好ましい。
原料の供給量を開口部の場所により変化させて膜厚を調
整するが好ましい。
下が好ましい。
施形態例を説明する。図1は面発光レーザの構成であ
る。n型のInP(100)基板1上に、中間に傾斜組
成のAlGaAs中間層10nmを挟んだ低屈折率の光
学長λ/4(λ=1550nm)のn−AlGaInA
sと高屈折率の光学長λ/4のn−AlGaInAsの
50.5ぺアのn型DBR2を成長後、光学長λの活性
層を含むAlGaInAsのスペーサ層3を成長させ、
その後膜厚1nmの変調層をウエハ内で膜厚を変化させ
て成長させた。
示す。ウエハ21はサセプタ22に下向きに装着されて
おり、変調層4の成長時に、開口部23のある遮蔽板2
4をウエハ21から50μm離して結晶原料供給部25
とウエハ21(結晶を成長させる基体)との間に配置し
た。10μmの幅の開口部23が20秒間に2mm動く
間にGa、Al、Inを含む原料の全流量を10scc
mから100sccmに、引き続き2mm動く間に10
0sccmから10sccmに繰り返し線形的に変化さ
せた。
成長した後、ウエハ21を90°回転し、今度は1mm
を20秒で動かしながら原料20sccmを流す操作と
止める操作とを繰り返した。ウエハ21全体に開口部2
3を移動させて成長した後、遮蔽板24をウエハ21の
表面付近から離し、通常の成長状態に戻した。
成のAlGaAs中間層10nmを挟んだ低屈折率の光
学長λ/4のp−AlGaInAsと高屈折率の光学長
λ/4のp−AlGaInAsの40ペアのp型DBR
4を成長させた。
す。ここで示す様に変調層の膜厚1を変えることで発振
波長に対応した反射率の低下の部分つまり共振波長が変
化することがわかる。
す。膜厚1をアレイ内で変化させることで等間隔の発振
波長を有した多波長面発光レーザアレイの作製が可能で
ある。
なるリング電極を作製し、10μmφの径でメサを作製
した後SiNxで表面を保護し、上側にCr/Auより
なる配線電極、下側にAuGeNiからなる電極を形成
した。
子の多波長面発光レーザアレイ模式図と作製した素子の
発振波長を示す。1542nmから1560nmまで2
nm間隔で制御良く配置されていることがわかる。
する光出力を示す。10素子とも同じ良好な閾値電流及
び光出力であることがわかった。
を説明する。図1と同様な面発光レーザの構成である。
間に傾斜組成のAlGaAs中間層10nmを挟んだ低
屈折率の光学長λ/4(λ=1550nm)のp−Al
GaInAsと高屈折率の光学長λ/4のp−AlGa
InAsの50.5ペアのp型DBR2を成長後、光学
長λの活性層を含むAlGaInAsのスペーサ層3を
成長させ、その後膜厚1nmの変調層4をウエハ内で膜
厚を変化させて成長させた。
す。ウエハ21はサセプタ22に下向きに装着されてお
り、変調層4の成長時に2mm間隔で幅2mmの繰り返
し開口部のある遮蔽板24a,24bが2枚重なった遮
蔽装置をウエハ21から50μm離して配置した。
方向に移動させることで変化する実際の開口部の幅を、
原料を100sccm流しながら0mmから2mmに2
0秒で変化させた。
も2枚の遮蔽板24a,24bで形成される開口部を、
原料を10sccm流しながら0mmから2mmに20
秒で変化させた。
ら離して通常の成長状態に戻した後、引き続きウエハ全
体に、中間に傾斜組成のAlGaAs中間層10nmを
挟んだ低屈折率の光学長λ/4のn−AlGaInAs
と高屈折率の光学長λ/4のn−AlGaInAsの4
0ぺアのn型DBR4を成長させた。
リング電極を作製し、10μmφの径でメサを作製した
後SiNxで表面を保護し、上側にCr/Auよりなる
配線電極、下側にAuZuNiからなる電極を形成し
た。
子の多波長面発光レーザアレイを上から見た図であり、
作製した素子の発振波長を同時に示す。1535nmか
ら1559nmまで1nm間隔で制御良く配置されてい
ることがわかる。25素子とも実施態様例1と同じく良
好な閾値電流及び光出力であることがわかった。
金属気相成長法で行ったが、同じ方法を、表面での拡散
の大きい有機金属を用いたガスソースMBEにおいても
取り入れることができる。
り、(a)は通常の成長時の状態を示し、(b)は遮蔽
板を導入した状態を示している。
であり、噴出セル81a,81bの噴出口とウエハ21
との間に、移動可能な遮蔽板24a,24bが配置され
ている。
長の途中で短時間でウエハ面内に局所的に膜厚の分布を
つけることが可能である。
ば次ぎのような各種の変形例も可能である。
AlGaAs系、GaInAsP系、GaAlInAs
Sb系、AlGaInN系にも適用できる。さらに本方
法による結晶成長時における膜厚変調技術は面発光レー
ザに限らず他の光、電子デバイスにも適用できる。ま
た、遮蔽板を複数用いて移動する方向を変えることでウ
エハを回転して向きを変えなくても―度に2次元的な膜
厚分布を形成できる。また、遮蔽板とウエハを同時回転
させることで原料の流れる方向での膜厚分布の影響を低
減できる。さらに、ウエハ遮蔽板の距離を離すことで遮
蔽の影響をなくした成長が可能となる。
せずに成長の途中で短時間でウエハ面内に局所的に膜厚
の分布をつけることが可能となる。そのため、例えば、
位置と膜厚の制御性良く多波長面発光レーザアレイを作
製することが可能となる。また、例えば、アレイ内の素
子と発振波長を制御良く対応させた、素子特性や素子寿
命等の良好な特性の多波長面発光レーザアレイを実現す
ることも可能となる。
る。
フである。
ある。
る。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 スリット状の開口部を有し、該開口部を
結晶成長時に結晶を成長させる基体の結晶成長面内で移
動可能とした遮蔽板を、結晶成長用原料供給部と該基体
との間に配置したことを特徴とする結晶成長装置。 - 【請求項2】 前記遮蔽板は2枚配置され、該2枚の遮
蔽板の開口部は同一の方向に開口されており、該2枚の
遮蔽板は該基体の結晶成長面内で逆方向に移動可能とし
たことを特徴とする請求項1記載の結晶成長装置。 - 【請求項3】 該開口部は一方向に複数設けられている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の結晶成長装
置。 - 【請求項4】 開口部のある遮蔽板を基板の結晶成長面
内で動かすことにより成長させる結晶の膜厚を前記結晶
成長面内で局所的に変えることを特徴とする結晶成長方
法。 - 【請求項5】 開口部のある遮蔽板2枚を互いに逆方向
に動かすことにより開口幅を連続的に変化させることを
特徴とする請求項4記載の結晶成長方法。 - 【請求項6】 遮蔽板を動かす速さを変えることにより
膜厚を調整することを特徴とする請求項4または5記載
の結晶成長方法。 - 【請求項7】 開口部のある遮蔽板を動かす際に原料の
供給量を開口部の場所により変化させて膜厚を調整する
ことを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載
の結晶成長方法。
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