JPH01300516A - 光支援ｍｏｃｖｄ法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般には薄膜の気相成長法、詳しく述べると
、化学気相成長法（ＣＶＤ：　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａ
ｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によるエピタキシャル成
長において半導体材料の成長特性を修正する方法、より
詳しく述べると、二元化合物、三元化合物、その他の化
合物、たとえば、ｌｌ−ＩＶ族または■−Ｖ族の化合物
（たとえば、ＧａＡｓ　）または合金（たとえば、Ｇａ
＾！＾Ｓ）のエピタキシャル成長、たとえば有機金属気
相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ　：　　Ｍｅｔａｌｏｒｇ
ａｎｉｃＶａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ）ま
たは有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ：　　ＭｅＬａ
ｌｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ＶａｐｏｒＤｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）の際に、それらの半導体薄膜に対し
、現場で化学量論的（Ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）
修正（たとえば、原子モル分率の変更）または幾何学的
寸法修正（たとえば、層の厚さの変更）またはその両方
を施す方法に関するものである。

従来の技術 半導体材料の薄膜を化学気相成長（ＣＶＤ）させるとき
、光で支援することについて、現在、多くの研究が行わ
れている。このような処理法は、レーザー支１Ｍ　ＣＶ
Ｄ法と呼ばれている。ある最近の刊行物、Ｆ、Ｍｉｃｈ
ｅｌｉ　ａｎｄ　１．Ｗ、Ｂｏｙｄ、”　Ｌａ５ｅｒ　
Ｍｉｃｏ−ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｈ１ｎ　
Ｆｉｌｎ＋ｓ：　Ｐａｒｔ　ｏｎｅ、Ｐａｒｔ　ｊｕｄ
ｏ。

Ｐａｒｔ　Ｔｈｒｅｅ″、　　０ｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　
Ｌａ５ｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。

Ｐａｒｔ　Ｏｎｅ：　Ｖｏｌ、　１８（６１，ｐｐ、３
１３−３１７．　Ｄｅｃ、１９８６　；Ｐａｒｔ　Ｔｗ
ｏ：　Ｖｏｌ、　１９（１１，ｐｐ、１９−２５．　Ｆ
ｅｂ、１９８７　；Ｐａｒｔ　　Ｔｈｒｅｅ：　　Ｖｏ
ｌ、１９（２３ｐｐ、７５−８５．　　八ｐｒｉｌ　　
１９８７は、この研究の多くを要約し、この処理法をレ
ーザー微量化学処理法（Ｌａ５ｅｒ　Ｍｉｃｒｏｃｈｅ
ｍｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）と呼んでいる。レー
ザー支援有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ　）は、
ＩＩ−Ｖ族化合物の成長にパターンをつける万能手段と
して、現在開発が行われている。典型的なレーザー支ｔ
ＪＩ　ＭＯＣＶＤ法では、化学気相成長の際に、基板の
一部を現場でレーザービームで照射する。レーザービー
ムの強さと基板の温度に従って、レーザービームの照射
は、光化学的に、または光熱的に、またはその両方で結
晶の成長速度を増大させる。このやり方で、広範囲の光
子エネルギー（２，４〜６．４　ｅＶ　）およびレーザ
ービーム強度について、ＧａＡｓの選択的成長が実証さ
れている。　たとえば、Ｗ、Ｒｏｔｈｅｔ　ａｌ、　Ｍ
ａｔｅｒｉａｌ　Ｒｅ５ｏｕｒｓｅ　５ｏｃｉａｔｙ　
ＳｙｍｐｏｓｉｕｍＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、　Ｖｏｌ
、１７．　ｐｐ７９３−、１９８３　；　Ｙ、＾ｏｙａ
ｇ　１ｅｔａｌ、＾ｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　
Ｌｅｔｔｅｒｓ、　Ｖｏｌ、４８（２）。

ｐｐ、１７４−１７６、　Ｊａｎ、１３，１９８６；Ｉ
ｌ、Ｋｕｋｉｍｏｔｏ　ｅｔ　ａｌ。

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｇｒｏｕ＋ｔ
ｈ、Ｖｏｌ、７７（１−３）、ｐｐ、２２３−２２８．
５ｅｐｔ、　１９８６　；　Ｔ、Ｓｏｇａ、ｅｔ　ａｌ
、　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＣｒｙｓｔａｌ　Ｇｒｏｗｔ
ｈ、　Ｖｏｌ、６８（１）、　ｐｐ、１６９−１７５．
５ｅｐｔ。

１９８４を参照されたい。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、光支援ＭＯＣＶＤエピタキシー法を使
用して、化合物半導体に現場で化学量論的変化および成
長速度変化を与えることと、この光支援ＭＯＣＶＤエピ
タキシー法を、多重波長発光ダイオード、半導体レーザ
ー、またはアレイ・レーザーなどの電子デバイスの製造
に応用することである。

課題を解決するための手段 以上の課題を解決するために、本発明では、化学気相成
長反応室の中で、成長面を横切って走査されるスポット
に向けられた走査照射源を使用して、薄膜の幾何学的寸
法特性および現場化学量論的特性を生じさせている。ガ
ウス分布スポットの強さを変化させると、すなわち成長
面の選択した領域における照射源スポットの光学的強さ
を変化させると、堆積成長速度および（または）堆積し
た薄膜の現場化学量論的含量が選択的に増加する。

成長面を横切ってスポットを走査するとき、薄膜厚さの
変化および化学量論的含量の変化を選択的に一本調子で
強めたり、弱めたりすることが可能である。このような
薄膜の厚さおよび化学量論的含量の変化すなわち修正は
、１個またはそれ以上の半導体層内に異なるバンドギャ
ップおよび異なる屈折率の領域を有する半導体素子を製
造する場合に用いることができる。これらの特性の変化
を利用して、半導体素子の中に、埋込み屈折率光導波管
領域を作り出したり、プリンタや光通信において有用な
、異なる波長で放射する多重エミッタを作り出すことが
できる。

実施例 第１図に、本発明の実施において、ＭＯＣＶＤ処理に使
用するレーザー支援薄膜成長室１０の略図を示す。成長
室１０は、底に透明な石英窓１３を有する石英管であり
、成長室１０の中には、黒鉛サスセプタ１２がつり下げ
られており、その上に基板１４が支持され、石英支持リ
ングで保持されている。サスセプタ１２は、ライン１９
でＲＦ制御器１７に接続された外部ＲＦコイル１６によ
って誘導加熱される。ＲＦ制御器１７は、ライン２１で
コンピュータ２９へ接続されており、そのプログラム制
御のもとで、基板ｊ４の成長面における温度環境を選択
的に変化させることができる。成長室１０の底の近くに
設けられたカス入口１８，２０，２２．２４は、それぞ
れ、トリメチルアルミニウム 八ｓＨ，、および１１２（キャリヤ・ガスとして）の原
料ガスの入口になっている。また、これらの原料ガスは
、ドーパントたとえばＨｚＳｅを含んでいてもよい。こ
れらの原料ガスの流量、容積、および組成は、ガス供給
源１８’．２０’，２２′，２４’に対する制御ライン
１８＾，　２０＾，２２＾，２４八を通じてコンピュー
タ２９のプログラム制御のもとで一定に保たれる。これ
らのガスは、入口１８，２０，２２．２４に近い領域３
０で混り合い、第１図の矢印で示すように、直ちに室１
０の中を上方へ流れ、最後に出口ボーＩ−３２から出て
いく。この混合ガスの上昇流により、室１０の下半分の
壁面に堆積するのが防止される。

従来のＭＯＣＶＤ法における成長条件は、実測され、先
行技術文献に詳細に記載されている。混合ガスは、室を
通って」一方へ進み、ガスの一部が基板１４の主成長面
に接触すると、反応体ガス化合物から金属原子が凝縮し
、すなわち分解ｊ７て、たとえばコンピュータ２９で供
給源１８′を遮１１　した場合はＧａＡｓとして、また
は全供給源１８“−　２４′を使用した場合にはＧａ＾
１＾Ｓとして、エピタキシャル成長により、成長面の上
に薄膜が堆積する。

このＭＯＣＶＤ装置の構造は、石英窓１３を通し、レー
ザー２７からの持続波またはパルス波の静÷（＾二５１
４．５　ｎｍ　、ＴＥＮ．、）レーザービーム２６を光
学的に障害なく通過させることができる。レーザービー
ム２６は、対物レンズ１５によって基板１４の成長面の
上に集束される。ビーム２６は．光化学分解または光熱
分解またはその両方を生じさせることができるものであ
れば、他の形式の光エネルギー発生源、たとえばマスク
付き水銀ランプ光源またはキセノン・ランプ光源、また
はＣＯ２またはエキシマ−・レーザービームでもよいこ
とは明らかであろう。あふれ照射源、すなわちランプ光
源または大きな胴部を有するビーム光源の場合には、所
定のパターンを有するマスク２７＾を通して、あふれ照
射源で、基板１４の成長面を選択的に露光して、それら
の領域における光化学反応または光熱反応を利用して光
支援エピタキシャル成長させることができる。この場合
には、対物レンズ１５は必要でないであろう。

レーザービーム２６は、１．０　ｍｍのスポットサイズ
に集束させることができ、ＧａＡｓ層およびＧａＡ１３
５層の成長の際に基板１４の中央に置かれる。レーザー
ビーム２６は、ガルバノメーター制御式旋回ミラーで例
示した走査装置２８によって走査される。

レーザービーム２６の強さの不均一を空間的に平均化す
るために、たとえば旋回ミラー２８でレーザースポット
をわずかに揺動させてもよい。旋回ミラー２８の代わり
に、回転多面鏡を使用することもできる。ミラー２８を
θだけ回転させてＸ方向に走査し、２平面内で横に移動
させてＺ方向に走査すれば、ｘ−Ｚ平面内で直交走査が
できる。ミラー２８の代わりに、２個のガルバノメータ
ー制御式旋回ミラーを用いて、Ｘ−ｚ平面内で直交走査
を行うことも可能である，　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｓｃａｎ
ｎｉｎｇ　Ｉｎｃ．は、このような走査装置を製造して
いる。また、走査装置２８は、高リフレッシュ速度を有
するｘ−Ｚラスク走査装置でもよい。最後に、成長面上
の走査を容易にするために、２個以上のビームを基板表
面上に集束させ、基板表面を横切って走査させてもよい
。多重ビーム源またはビームスリッタを使用し、て多重
ビームを作り、多重ビーム走査を行って、基板１４の異
なる表面領域を同じ強さのビームまたは異なる強さのビ
ームで同時に露光することもできる。上記のビーム式走
査装置では、すべて、走査装置のリフレッシュ速度を、
成長面で起きている成長プロセスと同じにしなければな
らない。

リフレッシュ速度は、基板１４の成長面の完全掃引を毎
秒数回、詳細には、ＭＯＣＶＤ成長室１０について、毎
秒５回以上である。

レーザー２７および走査装置２８は、コンピュータ２９
によるプログラム制御のもとで使用され、ビームの強さ
とビームのＯＮおよびＯＦＦ状態を、レーザー２７への
制御ライン２５を通して修正することができる。基板１
４の成長面上のビームスポットのＸ−Ｚパターンすなわ
ち走査経路は、走査装置２８への制御ライン２３を通し
て制御される。

第１図の挿入図は、基板成長面上のビーム２６の焦点を
含む基板１４の一領域を拡大したものである。

図示のように、最初、基板１４の上にＧａＡｓまたはＧ
ａＡｌＡｓの予備層１４＾を堆積させた後、ＧａＡｓも
しくはＧａＡｌＡｓの薄膜３４を堆積させることができ
る。

第１図の挿入図に示すように、ＧａＡｌＡｓ薄膜の場合
、もし適当な強さのレーザービーム２６に、サスセプタ
１２の適切な基板温度および適切なＴＭ＾ガス輸送比［
ＴＭ＾］　／　［ＴＭＡ］＋［ＴＭにコが伴えば、レー
ザービーム２６が集束された薄膜３４の照射領域は、よ
り厚い領域３４＾で示すように、隣接する非照射領域よ
りも高い膜成長速度または高いΔｌ含量またはその両方
を有するであろう。この結果、もし適当な条件が存在す
れば、レーザービーム２６で照射された領域３４＾では
、基板１４において原料ガスの反応速度が増すために、
ＧａＡｌＡｓ膜３４の成長速度が加速されるであろう。

第２Ａ図と第２Ｂ図は、ＧａＡｌＡｓ膜の分布の実測か
ら得られた全体外形に基づいた、照射領域３４＾の直交
する方向の高さの分布をそれぞれ示す。

この特定の膜３４はＣａｏ、６＾１．、、八ｓであり、
使用したレーザーパワーは１．５Ｗであり、ビームの強
さは約１５０１１１／Ｃｌ１１２であり、成長中の基板
温度Ｔｓは５８０°Ｃであった。第２Ａ図および第２Ｂ
図で注目すべきことは、レーザービーム２６で照射され
た膜３４の成長促進領域３４＾では、成長の高さが著し
いことである。第２Ａ図は、走査ビームに垂直なＸ方向
の分布であり、第２Ｂ図は、走査ビームに平行なＸ方向
の゛分布である。また、注目すべきことは、領域３４＾
の平たんな上面３［ｔが、一定の成長条件（ビーム強さ
、ガス流量比、原料ガスの濃度、ガス流量、基板温度）
における表面成長の飽和点、すなわち一定のガス条件に
おいて成長面で利用可能な原料成分分子の最大量を示し
ていることである。また、第２Ｂ図の走査ビームに平行
な方向の領域３４＾の成長面は、掃引−停止一道方向運
動のため、第２Ａ図の垂直方向の凹形成長面３７に比べ
て、その分布がより丸い成長面すなわち凸形の成長面を
有している。

第３図は、基板１４の成長面のＧａＡｌＡｓの成長速度
の増大の度合を、ＴＭ＾ガス流量比の関数として表した
グラフである。成長速度の増大を膜厚の比として表しで
あるから、膜３４＾の厚さの増加量は、ＴＭ＾流量比の
＾１のパーセントによる膜厚のパーセント増大になる。

第３図から明らかなように、ビームが存在しているとき
、ＴＭ＾ゼロから非常に小さい比へ流量比が少し変化す
ると、Ｇａ＾１＾Ｓ膜３４＾の膜長４＾が著しく増加す
る。この場合のデータは、ビームの強さが４０　Ｈ／ｃ
Ｉｓ２、基板温度Ｔｓが約５８０°Ｃ、レーザーパワー
が２．５　Ｗ、ビーム２６の波長が５１４．５ｎｍ　、
レーザースポットの半径が１．５１であった。第３図か
ら、ビーム２６で成長面を照射しているとき、ＴＭ＾流
量比を０から約０．０３へ増すと、成長速度は、Ｔｓ・
５８０°Ｃで、７５％以上も増加することがわかる。Ｔ
Ｍ＾流量比を約０．０３から０．２へ変化させると、成
長速度の増加の割合はゆっくり低下する。

第４図は、レーザー照射がある場合と無い場合のＧａＡ
ｌＡｓの＾１モル分率すなわち＾Ｉ含量の増加の度合い
を、ＴＭ＾ガス流量比の関数として表したグラフである
。この場合のデータは、ビームの強さが４０１’ｌ／ａ
ｍ２、基板温度Ｔｓが約５８０’Ｃ、レーザーパワーが
２．５　Ｗ　、ビーム２６の波長が５１４．５ｎｍであ
り、レーザースポットの半径は１，５１であった。この
グラフから、ＧａＡｌＡｓ膜の堆積中にレーザーを照射
しない場合（曲線３６）と、レーザーを照射した場合（
曲線３８）とを対比すると、約６％のＴＭＡを陰むガス
流のとき、Δ１モル分率は４％から８％へ増加すること
がわかる。ＧａＡｌＡｓ膜のエネルギー・バンドギャッ
プは、レーザービーム２６の強さの分布に似ている空間
依存性により、４　＋ｎｍの範囲にわたり、１．４７５
　ｅＶから１．５２　ｅＶへ増加することがわかった。

出願時にデータが完全でなかったので、第４図の曲線３
６の部分３６＾は、ＴＭΔガス流量比とへｌ含量の別の
試験の予備データに基づく推測である。

さらに、ＯＮ（曲線３８）ビーム状態とＯＦＦ　（曲線
３６）ビーム状態との間の異なるレーザービームの強さ
の差に基づくデータは、レーザービーム強さが異なる場
合、曲線３８に似た一群の曲線が正しいことを証明して
おり、ＴＭ＾流量比が一定であれば、ビームの強さを一
本調子に強めると、３１モル・パーセントは一本調子で
増加するであろう。いずれにせよ、曲線３６と曲線３８
は、ビームの光学的強さがゼロのとき、成長面における
化学量子論的Ｇａ八１＾Ｓの３１モル・パーセン１−含
量は約４％であることを示しており、これに対しビーム
の光学的強さが５０　Ｗ／ｅ＋ｎ、のとき、化学量子的
ＧａＡｌＡｓの３１モル・バーセンｌ−含量は約８％で
あることを明らかに示している。したがって、ＴＭ＾流
量比すなわちガス流のＴＭ＾パーセントおよびビームス
ポット・サイズが一定であれば、たとえば４０〜１５０
Ｗ／ｃｍ２の範囲の適切なビーム強さを選択することで
、成長したＧａＡｌＡｓ内の異なる＾１含量レベルの４
％の範囲を越える＾１含呈を生じさせることができる。

逆に、ＴＭ＾流量またはビームの強さが一定であれば、
流量比を変化させることで、所望の＾１含量を生じさせ
ることもできるし、あるいはビームの光学的強さと流量
の両方と選択的に変化させることで、所望のΔ１重合金
生じさせることもできる。後に述べた選択的変化につい
ては、ＴＭ八ペパーセントなわちＴＭＡ比と、ビーム２
６の光学的強さすなわちビームの強さを一本調子でに増
加させなり、減少させたりことで、成長面の選択した領
域内の＾１モル含量を増加させ、あるいは減少させて、
成長したＧａＡｌＡｓ膜の光学的性質を変えることがで
きる。

したがって、レーザービーム２６を効果的に使用し、Ｔ
Ｍ＾流量比のＴＭ＾パーセントを観察しながら制御する
ことによって、堆積したＧａＡｌＡｓ膜の幾何学的寸法
（たとえば、膜厚）およびエピタキシャル成長速度に、
立体的パターンを付けることができる。さらに、レーザ
ービーム２６を成長面を横切って走査するとき、ビーム
の光学的強さを変化させることによって、Ｇａ式１＾５
ＪｌｉのＡ１モル含１を効果的に変えることができる。

第５図において、実線曲線４０．４２は、それぞれ、ビ
ームパワーが１．２　Ｗ　、スポットサイズが１．ＯＩ
、ビームの強さか１５０　Ｗ／ｃｍ２の場合について、
基板１４の照射部分のＧａＡｓおよびＧａＡｌＡｓの成
長速度を、基板温度Ｔｓの関数として示したものである
。注目すべき重要な点は、６１０°Ｃ以下の基板温度Ｔ
ｓで、レーザービームによりＧａＡｌＡｓ膜の成長が促
進されることと、５６５°Ｃ以下の基板温度で、ＧａＡ
ｓ膜の成長速度が増加することである。ＧａＡｓの成長
の場合、＾ｓ１１．およびＴＭＧの分圧は、それぞれ０
．０１　ａｔ鰺と８．５ｘｌＯ−’　ａｔ帥であった。

＾１−Ｇａ＋−＾ｓ（ｘ〜０．４）の成長の場合は、２
．５×１０−’ａｔｍの分圧が生じるように、ＴＭＡを
加えた。１１２の全流量は、約４１／ｍであった。ＭＯ
ＣＶＤ装置は、大気圧において使用した。第５図に示す
ように、成長速度は、その最大値が６８０°Ｃで約０．
２μｍ／ｈであり、それより高い基板温度でも低い基板
温度でも一本調子で減少している。６８０°Ｃ以上の基
板温度では、基板１４から上流に、たとえば第１図の室
１０内の領域３０に、（ＧａＡｓ）ｎの微粒子が生成す
る。

この微粒子の生成によって、室１０内のガス流の原料分
子の濃度が減少するので、成長速度が低下する。より高
い温度では、成長速度は拡散により制限される、すなわ
ち基板１４への原料分子または原子の到達速度で制限さ
れる６６８０°Ｃ以下の基板温度では、微粒子の生成は
観察されず、堆積は原料分子の反応速度で制限される。

レーザー照射は、このように分子運動が制限される状況
においてのみ、ＭＯＣＶＤ成長プロセスに影響を及ぼず
のでちる。

第５図において、点線で示した曲線４４．４６は、それ
ぞれ、ＧａＡｓ　ｒ！ＡとＧａＡｌＡｓ膜について、照
射堆積速度と非照射堆積速度の比で表した成長速度の増
大を示す。基板温度を約６００°Ｃ以下に下げると、成
長速度の増大は大きくなり、その成長速度は、拡散制限
成長速度にほぼ維持される。最も重要なことは、ＧａΔ
１＾Ｓ成長の場合の最大基板温度すなわち約６１０°Ｃ
は、ＧａＡｓの場合の最大温度すなわち約５６５°Ｃよ
りも高いことである。また、エレクトロルミネセンス・
スペクトル測定と光電分光（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ
　５ｐｅｃｔｏｓｃｏｐｙ）測定は、基板温度が約５６
５°Ｃ〜６１０°Ｃの範囲であれば、レーザー照射によ
り、にａＡｓ膜内の＾１含量が増加することを示してい
る。したがって、レーザービーム２６を効果的に使用し
、基板温度を観察しながら特定の温度範囲内に制御し、
３１組成すなわち含量とエピタキシー・プロセスの堆積
速度を制御することによって、エネルギー・バンドギャ
ップと結晶層の厚さに、立体的パターンをつけることが
できる。ＭＯＣＶＤプロセスがレーザービーム２６によ
って変わるメカニズムは、主として光化学反応によるも
のであり、レーザービーム２６による基板１４の局部温
度上昇は、４０°Ｃ以下と推定される。

レーザービーム２６を使用する処理プロセスを用い、標
準ダブルへテロ構造のダイオード構造の活性領域内にレ
ーザーで増大させた＾ｌ含量を加えることによって、多
重波長ＬＥＤバーを作った。

第６図に、このダイオード構造５０を示す。エピタキシ
ャル成長のとき、本発明の方法を用いて、成長面の領域
を異なるレーザービーム強度で選択的に照射して、へ１
含量を選択的に変えて、異なる波長で発光するモノリシ
ックＬＥＤバーを作った。

第６図には、ダイオード構造５０と、活性領域５８にＧ
ａＡｌＡｓの異なるバンドギャップ物質を有する横方向
（Ｘ方向）領域を個別にアクセスするために設けた選択
的金属被覆パターンが示しである。

ダイオード構造５０の活性領域５８のバンドギャップは
、エピタキシャル成長の際、成長面をＸ方向に３ｍ輪の
ビームスポットで露光することによって制御した。スポ
ットのガウス形強度分布は、その中心が位置（ａ）にあ
り、その略中点が位置（ｂ）にあり、位置（ｃ）がビー
ム強度分布断面の外にあるような分布であった。

プロセスについて述べると、サスセプタ１２の上にｎ−
ＧａＡｓ基板を置いた。最初に、１μ論のＧａＡｓバ・
ンファ層５４と２μ川の八１゜４Ｇａｏ、６＾Ｓクラ・
ンド層５６のｎ型Ｓｅドープ層を、通常のＭＯＣＶＤ成
長温度Ｔｓである８００°Ｃでエピタキシャル成長させ
た。

次に、基板温度Ｔｓを５８０°Ｃまで下げた。＾１．（
：ａＩ−ｗ＾ｓ（ｘ〜０．０４）に適した混合ガス（Ｔ
ＭＧ、４．３ｘｌＯ−’ａｔＩＩ；　ＴＭ＾、３．１ｘ
ｌＯ−５ａｔｍ　；＾ｓＨ３，０，０１ａｒｍ　；残余
。

１１□）を室１０に導入した。＾ｒ＋レーザービーム（
５１４，５ｎｅｍ、　ＴＥＭｏｏ）は、約２．４−のパ
ワーを有し、スポットサイズは３１１１であった。活性
領域５８を約１００　ｎｍの厚さまで成長させた後、温
゛度Ｔｓを上昇させて８００°Ｃまで戻し、ＩＩＩ＃ｌ
の＾ｌｏ、４ｃａｏ、ｓ＾Ｓ層６０と０．２　ｐｍのＧ
ａＡｓキャップ層６２のｐ型Ｍ、ドープ層を堆積させた
。ＭＯＣＶＤ反応室からダイオード構造５０を取り出し
、周知のやり方で、薄く金属被覆した。次に、２０ミル
の中心に９ミルの開口を有するチタン・マスクを用い、
キャップ層６２上のｐ型金属被覆を堆積させて、ストラ
イプ６４のパターンを形成した。基板５２の底も６６で
示すように金属被覆しである。ストライプ６４のパター
ンに垂直に、２０ミル幅のバーを切り離して、電気的に
絶縁された９×２０ミルのセクションから成るバーを作
った。各セクションは独立に動作させることができ、異
なる放射波長を有している。

第７図は、３１１１ｍのシングル・レーザースポットに
ついて、３個の異なるバー・セクションの活性層の断面
のＳＥＮ　（走査型電子顕微鏡）像を示す。レーザース
ポットの中心位置（ａ）では、活性領域５８の厚さは１
０５　ｎｍで、＾ＩｘＧａ＋　−ＸＡＳ　（ｘ　□０．
０８）の組成を有する。スポットの中心から約２錆−離
れ、レーザービームの強さとその断面が減少している位
置（ｂ）では、活性領域５８の厚さは８５ｎｍに過ぎず
、＾Ｉ　Ｘ　Ｇ　ａ　１−１１＾ｓくｘ＝０．０６で、
中間の＾１組成を表す）の組成を有する。レーザースポ
ットの中心（ａ）から４論糟離れ、レーザースポットの
外側にあるダイオード構造５０の非照射領域内の位置（
Ｃ）では、活性領域５８の厚さは６５　ｎｍであり、八
１ｘＧａｌ−ｘ＾ｓ　（ｘ−０，０４）の組成を有する
。位置（ｃ）から位置（ａ）へ成長速度の増加は、はぼ
８０％であり、Δ１モル含量パーセントは４％から最大
の８％へ増加した。したがって、第３図〜第５図のデー
タから裏づけられるように、スポット径が３ｍｍで、パ
ワーが２．４　Ｈのレーザービームは、成長速度を約８
０％増加させ、そしてエピタキシャル成長膜のＡ１組成
ずなわち含量を４％から８％へ増加させる。

第８図は、第７図の３つの位置（ａ）、　（ｂ）、　（
ｅ）から放射される自然エレンＩ・ロルミネセンス・ス
ペク１ヘルを示す。曲線７０は、照射されたレーザース
ポットの中心で、構造５０から放射される発光スペクト
ルである。発光最大値すなわち発光ピークは、放射波長
８１５　ｎｍにあり、＾ｌ　ｇ　Ｇ　ａ　１−　ｍ＾ｓ
（Ｘは約Ｏ，ＯＳ）に対応する。曲線７２は、スボッ１
−の中心から２ＩＩ１ｍ離れた位置（ｂ）における発光
スペクトルである。この発光スペクトルは、８２８　ｒ
＋ｍの中間放射波長を示し、Δ１ｘＧａ＋−ｘ＾ｓ（Ｘ
は約０．０６）に対応する。曲線７４は、レーザースポ
ットの中心から４１１ＩＩｍはなれた位１Ｗ（ｃ）から
得られるもので、ｆ１４５０の発光スペクトルの波長に
関する基準値に対応し、観測した発光ピークは８４２　
ｎｍにあり、＾１．ｃ：ａｎ−＾ｓ（Ｘは約０．０４）
に対応する。発光スペクトルの短波長側は減衰されるが
、これは多分構造５０の内部吸収のせいである。しかし
、５ｉｐ−ｉ−ｎ　検出器で測定したところ、３つのセ
クションの積分放射強度は、はぼ等しかった。したがっ
て、位置（ａ）におけるレーザー支援エピタキシーのス
ベクＩ−ルは、より急しゅんなピークを有１−１位置（
ｃｌにおけるレーザー無支援エピタキシーのスベクＩ・
ルより大きな最大放射強度を有する。（ａ）８１５　ｎ
ｍ、（ｂ）　８２８　ｎｍ、　（ｃ）　８４２　ｎｍの
放射極大点は、それぞれ、約８％、６％、４％のＡ１組
成に対応し、したがって、Ｇａ＾ＩＡｓ活性領域５４の
バンドギャップは、中心位置（ａ）では、位Ｉｔ　（ｂ
）　、（Ｃ）よりも大きいことがわかる。

第９図は、エレクトロルミネセンスによる測定エネルギ
ー・バンドギャップを、構造５０上の位置の関数として
示したものである。各データ点すなわち曲線７６は、構
造５０を横切って個々にアドレスされる異なるセクショ
ンからの発光スペクトルを示す。放射エネルギーの空間
的変化は、レーザービーム２６の強度分布に対応する。

バンドギャップは４１の範囲にわたり１　、４７５ｅＶ
から１゜５２　ｅＶまで増大している。エネルギー・バ
ンドギャップの従属性（ｄｅｐｅｎｄａｎｃｅ）は、レ
ーザービーム２６のガウス形分布に似ており、ビームス
ポットとバンドギャップ・スペクトルは共に約３１ｍ１
Ｉｉのスポット・サイズを示す。

第７図〜第９図のデータから、三元Ｇａ＾１＾Ｓ内のΔ
１含量の従属性は、レーザー照射で制御可能であること
、そしてレーザービームで基板１４を横方向に走査する
ときビームの光学的パワーを変化させることにより、＾
１含量を用いて、成長した物質のバンドギャップを、走
査ビーム２６の方向に有効に変えうろことがわかるであ
ろう。この効果は、バンドギャップ／屈折率傾斜構造を
製造するとき、そのまま使用することができ、エピタキ
シャル成長のとき、ＭＯＣＶＤ反応室内のガス流の組成
、詳しくは葎＾流量比を変える必要がない。

基本的な例は、各レーザーがかなり異なる波長で発光す
るスト・ライブ形レーザー・アレイである。

また、ある領域内のＡ１組成をほぼ一定に保ち、しかし
その横の領域から領域へその組成を変化させることによ
って、各サブアレイが異なる波長（その活性領域のΔ１
含量で決まる）で発光するモノリシック・ダイオード・
レーザー・アレイを製造することもできる。同じ効果に
基づく多重波長レーザーアレイは、多くの用途、たとえ
ば波長多重化連続同調可能分光器源や独特な形の多重波
長検出器に使用することができる。

第１０図は、本発明の原理に従って製作することができ
るアレイ・レーザー８０の一実施例を示す。

アレイ・レーザー８０は異なる波長でレーザー光を放射
する３個の独立したエミッタ８１八、８１Ｂ、８１Ｃを
有している。アレイ・レーザー８０は、基板８２の上に
、第１図に示したＭＯＣＶＤ反応室を使用して、複数の
層、すなわちｎ−ＧＩＬｌ−ｘΔ１．Ａｓクラッド層８
４、比較的薄い通常のダブルへテロ構造の（Ｄ）Ｉ）活
性層またはＧａＡｓまたはｃａｔ−ｙΔ１ア＾ｓ（ｙは
非常に小さく、ｘ＞ｙ　）の単一量子井戸またはＧａＡ
ｓまたはＧａｐ−、＾Ｉ、Ａｓ量子井戸層とΔ１＾Ｓも
しくはＧａ１−ｙ′＾１２′＾ｓ（ｘ、ｙ’　＞ｙ）の
対応する障壁層とが交互になっている多重量子井戸構造
または独立した閉じ込め空洞内の独立した単一もしくは
多重量子井戸構造から成るアンドープ、またはｐ型ドー
プ、またはｎ型ドープ活性領域８６、ｐ−Ｇａｐ−ｚ＾
１□＾ｓ（ｘ　。

ｚ、ｙ’＞ｙ）のクラッド層８８、およびｐ＋ＧａＡｓ
のキャップ層９０を堆積させたものである。

図示した特定の実施例では、活性領域８６は単一量子井
戸層であり、厚さが６　ｎｍで、ＧａＡｓまたはＧａ１
−ｙ＾１．＾Ｓで構成することができる。活性領域８６
の成長中、レーザービーム２６を構造の縦方向に走査し
て、より厚い縦方向のＧａＡｓ領域８６Ｂ、８６Ｃを形
成した。縦方向領域８６＾では、レーザービーム２６の
照射を行っていない。ビームの強さを変化させることに
よって（ＧａＡｓもしくはＧａ１−、八し＾Ｓの場合）
、またはＴＮ＾流量比を変化させることによって（ｃａ
ｔ−ｙ＾１２＾Ｓの場合）、または両方を変化させるこ
とによって、領域の厚さを変化させると同時に、モル分
率を増加させること（Ｇａ、、Ａｌｙ＾Ｓの場合）がで
きる。この場合、縦方向領域８６Ｃに沿って走査すると
き、より大きな成長速度の増加を得るために、つまり、
より厚い活性領域たとえばＧａＡｓもしくはＧａｐ−、
Δ１２＾Ｓの場合には、へｌ含量の増加を得るために、
縦方向領域８６Ｂの場合よりも強いビーム２６を照射し
た。領域８６の成長のとき、デュアル・ビーム式走査装
置を使用して、この領域８６Ｂ、８６Ｃの光支援ＭＯＣ
ＶＤ処理を行うことができる。

キャップ層９０の堆積が完了した後、構造の全表面にわ
たって参照番号８５で示した深さまで、ｐ型亜鉛拡散８
３が施される。この拡散により、良好なオーム接触が得
られ、レーザー光放出エミッタ８１を通る直列抵抗が減
少する。次に、第１０図に示すように、たとえば陽子ボ
ンバード（高エネルギーの陽子の流れを衝突させること
）により、８７八、８７Ｂ、８７Ｃ，８７Ｄの所で、亜
鉛鉱＃１８３の深さを超えるまで、電気絶縁障壁を選択
的に形成して、レーザー光放出エミッタ８１のため電流
ボンピング・チャンネルを形成する。レーザー光放出エ
ミッタ８１間の陽子ボンバード８７Ｂ、８７Ｃは、これ
らのソースの間を、電気的に隔離する点で重要である。

最後に、基板コンタクＩ・９２と、独立したエミッタ８
１Ａ、８１Ｂ。

８１Ｃのそれぞれのコンタクト９４＾、９４８．９４Ｃ
を金属被覆で構成して、レーザー８０ができ上がる。

アレイ・レーザー８０の実例として、活性領域８６に使
用した、量子サイズ効果を呈するＧａ１−、＾１２＾Ｓ
層の場合を取り上げると、高ビーム強度とより大きなＴ
Ｍ＾流量比によって生じたより厚い領域８８Ｃは、約１
．５１５　ｅＶのバンドギャップＥｇ、約１０５１ｍの
厚さ、および８１６　ｎｍの動作波長を有する約８％の
＾１合金にすることができる。低ビーム強度とより小さ
いＴＭ八液流量比よって生じたより薄い領域８６Ｂは、
約１．４９２　ｅＶのバンドギャップＥｇ、約８５　ｎ
ｏ＋の厚さ、および８２８　ｒ＋ｎ＋の動作波長を有す
る約６％の＾１合金にすることができる。また、ビーム
照射が行われないために平たんな領域８６＾は、約１．
４７４　　ｅＶのバンドギャップＥ、、約６５　ｎｎの
厚さ、８４２ｎｍの動作波長を有する約４％の　＾１合
金にすることができる。

第１１図〜第１３図は、単一エミッタ１０１を有する窓
レーザー１００を示す。この窓レーザー１００は、たと
えば、基板１０２の上に、第１図に示したＭＯＣＶＤ反
応室を使用して、複数の層、すなわちｎ−ｃａｌ−。

＾１．＾Ｓのクラッド層１０４、比較的薄い通常のダブ
ルへテロ構造（ＤＩりの活性層またはＧａＡｓもしくは
Ｇａ　、　−、＾し八ｓ（ｙは非常に小さく、ｘ＞ｙ　
）の単一量子井戸またはＧａＡｓもしくはＧａ１−、＾
し＾Ｓの井戸層と＾ＩＡｓもしくはｃａｔ−ｙ’ＡＩ、
′＾ｓ　（Ｘ　＋　ｙ　′＞ｙ）の対応する障壁層とが
交互になっている多重量子井戸構造または独立した閉じ
込め空洞内の独立した単一もしくは多重量子井戸構造か
ら成るアンドープ、またはｐ型ドープ、またはｎ型ドー
プ活性領域１０６、ｐ−Ｇａｐ−、へ１．八ｓ（ｘ、ｚ
　、ｙ’　＞ｙ　）のクラッド層１０８、およびｐ　＋
ＧａＡｓのキャップ層１１０を堆積させたものである。

たとえば、Ｇａ１−。

＾し＾Ｓからなる活性領域８６を取り上げると、活性領
域８６の成長の際、レーザービーム２６を構造の縦方向
に、ス１ヘライブ１１２のパターンと同じパターンで走
査し、Ｇａ１−ｙ′Δ１２′へｓ（ｙ’＞ｙ）の成長促
進領域１０６Δを形成した。この領域１０６＾は、ビー
ム２６の照射を受けない残りの部分よりも厚い。実例と
して、層１０６の非照射領域は、８　ｎｍ厚に、照射領
域１０６Δを１２０ｍ厚にすることができる。そして、
ｙは０．０４に、ｙ′は０．０８にすることができる。

キャップ層１】０の堆積が完了した後、第１２図および
第１３図に示すように、ストライブ１１２の領域を除く
領域１１４に、クラッド層１０８内のある深さまで、陽
子ボンバードが施されて、電流ボンピング・ヂャンネル
１１６が形成される。最後に、基板コンタクト１１８と
、キャップ層コンタクト（図示せず）を金属被覆で構成
して、レーザー１００ができ上がる。

第１２図および第１３図は、それぞれ、レーザー１００
の窓領域の１つと、活性ボンピング領域の断面を示す。

第１２図かられかるように、活性層１０６のエミッタ１
０１の領域は、伝ぱする放射にとっては透明にみえる程
度の薄さである。放射の透過が起きる理由は、これらの
窓領域内の活性層１０６が非常に薄く、量子サイズ効果
のためにバンド構造が変化し、エミッタ空洞のより厚い
領域１０６＾内で発生し伝ぱする放射が吸収されないか
らである。

また、領域１０６＾と比較して、領域１０６内のエネル
ギー・バンドギャップが増大するので、領域１０６八に
キャリヤが横方向に閉じ込められる。

第１４図は、縦軸、すなわち光学的空洞に沿った別の窓
レーザー構造を示す。この窓レーザー１２０は、たとえ
ば、基板１２２の上に、第１図に示したＭＯＣＶＤ反応
室を使用して、複数の層、すなわちｎ−Ｇａ　１−　ｘ
＾１８ΔＳのクラッド層１２４、比較的薄い通常のダブ
ルへテロ構造の（ＤＩ＋）活性層またはＧａＡｓもしく
はＧａ１−１’Δｌ、八ｓ（ｙは非常に小さく、ｘ＞ｙ
）の単一量子井戸またはＧａＡｓもしくは　Ｇａ１−、
八１゜＾Ｓの井戸層と＾１＾Ｓもしくはｃａｔ−ｙ’　
　Δ１．′＾Ｓ（ｘ、、ｙ′＞ｙ）の対応する障壁層と
が交互になっている多重量子井戸構造または独立した閉
じ込め空洞内の独立した単一もしくは多重量子井戸構造
から成るアンドープ、またはｐ型ドープ、またはｎ型ド
ープ活性領域１２６、ｐ−Ｇａ１−ｔ＾１．＾ｓ（ｘ　
、　ｚ　。

ｙ’＞ｙ）のクラッド層１２８、およびｐ”ＧａＡｓの
キャップ層１３０を堆積させたものである。最後に、周
知のように、金属被覆で、基板コンタク１〜１３４と、
キャップ層コンタクｌ−１３２を構成して、レーザー１
２０ができ上がる。

実例として、Ｇａ、−、ＡしΔＳから成る活性領域１２
６念取り上げると、この領域の成長の際に、レーザー構
造の縦方向すなわちＺ方向に、領域１２３を含むが領域
１２５を含まないパターンで、レーザービーム２６が走
査される。この場合、ビーム２６は、領域１２５の上を
走査するときはＯＦＦ状態に変調され、照射すべき他の
領域１２３の境界にくると、ＯＮ状態になる。また、領
域１２３の点へのより低い値から、領域１２３の点Ｂま
で一定に保たれる高い値まで、その強さを変えることに
よりビーム２６の強さを変調してもよいし、あるいは、
一定の強度に設定し、点へと点Ｂの間で走査させてもよ
い。このビームの強さの変化に対応して、　Ｇａ１−１
’＾しΔＳ層の成長速度に変化が生じるほか、領域１２
３にエピタキシャル成長した層１２６の＾１モル含量が
増加するであろう。この場合、＾ｉモル含量は、Ｇａ１
−ｙ′＾！、′＾ｓ（ｙ’＞ｙ）まで次第に増加する。

層の厚さの実例として、層１２６の非照射領域１２６＾
の厚さを２Ｏｎ−にし、照射領域１２６Ｂの厚さを２４
　ｎｍにすることができる。ｙは、０．０４に、ｙ′は
、０．０８にすることができる。

領域１２６Ｃは、点＾と点Ｂの間で、活性領域１２６八
と透明窓領域１２６Ｃとを点へで滑らかに結合する領域
を形成する。これらの結合領域１２６Ｃは、次第に厚さ
が増し、それに対応して屈折率が変化する。この領域１
２６ＣにおけるＧａ１−１’′＾し’Ａｓへの変化によ
って、屈折率が十分に変化するので、領域１２６Ｃは、
活性領域１２６＾内で発生し伝ぱする放射のための透明
導波管として機能する。領域１２３における透明導波管
効果は、二次元的または三次元的に生じさせることがで
きる。二次元の場合には、領域１２３におけるビーム２
６の走査は窓領域の指定された区域の端から端まで横方
向に、すなわち領域１２３の上をＸ方向に実施され、ビ
ームの強さの変化は、前に説明したいずれかのやり方で
実施される。三次元の場合には、窓領域の指定された区
域の端から端まで横方向に、すなわちＸ方向に実施され
、ビームの強さの変化は前に説明したいずれかのやり方
で実施され、それらに加えて、より大きな厚さと、より
高い＾１モル含量の領域、たとえばｃａｔ−ｙ’電１″
＾ｓ（ｙ”＞ｙ’＞ｙ）の領域を形成するため、ビーム
の強さが周期的に前の値より高めらる。この様子は、第
１５図のアレイ・レーザー１２０′に示しである。アレ
イ・レーザー１２０′は、多重エミッタ構造であること
と、ｎ　−Ｇａ　Ｉ　−Ｘ　’へ１Ｘ′ΔＳの光導波管
層１２４′とｐ−にａ、−ｔ’＾！８′＾Ｓの光導波管
層１２６′から成る階段状光学的空洞を有することを除
いて、第１４図のレーザー１２０と同じ構造である。こ
こで、ｘ　、　ｚ　＞　ｘ　’　、　ｚ　’　＞　３”
　＞ｙである。さらに第１５図には、拡散領域１２９の
形の電流閉じ込め手段が示しである。

第１５図において、光導波管層１２４′のエピタキシャ
ル成長の後、ビーム２６を領域１２３を横切ってＸ方向
に変調させると同時に、ビーム２６を領域１２３のＺ方
向に縦に掃引することにより、修正された活性領域１２
６が形成される。その結果、第１５図に示すように、領
域１２６に＾１含量の周期的変化が生じる。すなわち、
領域１２３内に、明るい無彩色スケールで示したＧａ１
−ｙ’Δ１．′＾Ｓの透明な光導波管領域１２６Ｂが横
方向に形成される。この領域１２６Ｂは暗い無彩色スケ
ールで示したＧａ１−、“＾しΔＳのより大きな屈折率
の物質領域１２６Ｄで取り囲まれている。さらに、透明
光導波管領域１２６Ｂは、より大きな屈折率の物質層１
２４′と１２６′で取り囲まれているので、領域１２６
Ｂは三次元の透明導波管である。

実例として、領域１２６Ｂは、ＧａＱ、９６＾１０．０
４八Ｓ、領域１２６Ｄは、ｃａｏ、ｉｚ＾ｌｏ、ｏａ＾
Ｓ、層１２４′と層１２６′は、Ｇａｏ、、ｏ＾１０．
３０＾Ｓ、層１２４と１２６は、Ｇａｏ　、　＋　ｓ＾
１゜８５＾Ｓの構成にすることができる。また、領域１
２６Ｄの厚さは、たとえば約２４１１１１、領域１２６
Ｂの厚さは、約２０　ｎｍにすることができる。領域１
２６Ｂと領域１２６Ｄのエネルギー・バンドギャップの
差は、活性層１２６の量子サイズ効果によってでなく、
４％〜８％の＾ｌ含量の変化によって左右される。

領域１２３について述べた三次元成長技術は、活性領域
１２６＾にも同様に適用される。この場合、領域１２５
を通るＸ方向の横の変調により、領域１２６＾のへ１モ
ル分率が領域１２６Ｂのそれに比べて小さいこと、すな
わちｙ’　＞ｙであることを除いて、領域１２３につい
て第１５図に示した構成と同様な修正された＾１含量が
生じるであろう。

第１６図は、アレイ・レーザー１４０のさらに別の実施
例を示す。成長の際の修正された現場＾１含量の変化に
よる屈折率導波特性は、アレイ・レーザー１４０の活性
層ではなく、クラッド層に与えられる。アレイ・レーザ
ー１４０は、たとえば、基板１４２の上に、第１図に示
したＭＯＣＶＤ反応室を使用して、複数の層、すなわち
ｎ−Ｇａ１−、＾１８＾Ｓのクラッド層１４４、比較的
薄い通常のダブルへテロ構造の（ＤＨ）活性層またはＧ
ａＡｓもしくはＧａ１−、＾１２＾Ｓ（ｙは非常に小さ
く、ｘ＞ｙ）の単一量子井戸または（：ａＡｓもしくは
Ｇａ１−、＾１２＾Ｓの井戸層と＾１＾ＳもしくはＧａ
１−ｙ’＾し′＾ｓ（ｘ、ｙ’＞ｙ）の対応する障壁層
とが交互になっている多重量子井戸構造または独立した
閉じ込め空洞内の独立した単一もしくは多重量子井戸構
造から成るアンドープ、またはｐ型ドープ、またはｎ型
ドープ活性領域１４６、ｐ−Ｇａ１−、Ａ１．Ａｓ（ｘ
、ｚ、ｙ’　＞ｙ）のクラッド層１４８、およびｐ＋Ｇ
ａＡｓのキャップ層１５０を堆積させたものである。最
後に、周知のように、金属被覆で基板コンタクト１５４
とキャップ層１５２を構成して、レーザー１４０ができ
上がる。また、第１６図には、拡散領域１４３の形で電
流閉じ込め手段が示しである。

方を、構造の端から端までＸ方向に変化させると同時に
、ビームを構造の全長にわたってＺ方向に縦に掃引する
ことによって、修正されたクラッド領域１４８が形成さ
れる。その結果、第１６図に示すように、領域１４８内
に、＾１含量の周期的変化が生じる。領域１４８には、
明るい無彩色スケールで示したＧａ、−、、’ＡＩ、′
ΔＳの領域１４８＾が横方向に形成される。この領域１
４８八は、ビーム走査の際のより強いビーム強さののた
めに、八ｌ　ｉｉがより高く、そして暗い無彩色スケー
ルで示し７”Ｌ？　Ｇａ１−、、′’＾ＩＴ″ΔＳから
成る領域１４８Ｂで取り囲まれている。ここで、ｘ、ｚ
＞ｚ″＞ｚ’＞、ｙ’＞ｙである。

領域１４８八と１４８Ｂは構造の全長にわたーって７方
向に縦に伸びている。隣接する領域１４日＾よりも高い
へ１含量を有する領域１４８Ｂは、より大きな屈折率特
性を有するので、領域１４８八はエミッタ１４１で示し
た活性領域１４６内を伝ぱする放射のため光導波管とし
て機能する。実例として、光導波管領域１４８＾は、Ｇ
ａＱ、６０ＡＩ０．４０ＡＳ、領域１４８Ｂは、ｃａｏ
、＊。

＾１０．６０Ａｓ、領域１４８の残部分１４８Ｃとクラ
ッド層１４４は、Ｇａ０　、４゜＾１０．６゜＾Ｓの組
成にすることができる。

第１０図〜　第１６図の実施例の説明に関して、実際に
は、個々のレーザー構造をビーム２６で個別に走査する
のではなく、コンピュータ制御のもとでウェーハ全体ま
たは基板１４全体にわたってビーム２６の走査が行われ
ることは理解されるであろう。

コンピュータは、基板１４の成長面にわたって端から端
まで高速度でビーム２６を走査するとき、ビーム２６の
強さ、ドウエル時間、ＯＮおよびＯＦＦ状態を変化させ
るようにプログラムされている。したがって、ビームは
、−列に並んだ複数のレーザー構造を生み出すパターン
をなぞるようにプログラムされている。並んだ複数のレ
ーザーｔＲｍは、その後、さいの目に切り分けられ、個
々のレーザー素子はさらに処理される。

また、第１０図〜第１６図の実施例において、幾何学的
形状修正と化学量論的修正を、三元Ｇａ＾１ΔＳの場合
について説明したが、二元ＧａＡｓの場合にも、同様に
適用することができ、層の厚さの幾何学的寸法修正およ
び層の領域の厚さの変化を生じさせ、」１記の諸図面に
ついて述べた効果と同じ効果を生じさせることができる
。

上記の実施例は、すべて、ＧａＡｓおよび（：ａＡＩＡ
ｓ型半導体について説明したが、他のＩ−Ｖ族合金、た
とえばＩｎＧａＰ、　ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡＩＡｓＰ
、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡＩＡｓＰ、　Ｇａ＾ＩＳ
ｂを用いることもできる。、また本発明の実施に、他の
合金型たとえばｎ−ｆＶ族の材料（たとえば、Ｚｎ５ｅ
／Ｚｎ５Ｓｅ）を用いることもできる。さらに各実施例
において指摘したように、活性層は、単一活性層でもよ
いし、単一量子井戸構造もしくは多重量子井戸構造から
なる活性領域でもよい。ＭＯＣＶＤ法の特定のどの成長
方式においても、ビーム２６を用いて、（１）照射した
層または領域の成長を促進させたり、（２）レーザービ
ームの照射を通して化学量論的合金成分のモル分率を増
加させ、堆積した物質の現場バンドギャップを大きくす
ることにより、成長した薄膜内に異なるバンドギャップ
特性を有するより厚い領域を遷択的に生じさせたり、（
３）成長面を横切ってレーザービームを走査するとき、
レーザービームの光学的強さを変えて、堆積した物質の
現場バンドギャップを変化させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施に使用するレーザー支援ＭＯＣ
ＶＤ反応室を示す略図、 第２Ａ図と第２Ｂ図は、成長の際に、レーザービームで
照射したＧａＡ　ＩＡｓ薄膜の成長促進領域の直交する
方向の薄膜の厚さを示す輪郭図、第３図は、ＧａＡｌＡ
ｓの成長速度の増加を、異なるガス流量比の関数として
表したグラフ、第４図は、照射領域と非照射領域におけ
る成長薄膜のＡｔモル分率を、異なるガス流量比の関数
として表したグラフ、 第５図は、ＧａＡｓ　　とＧａＡ　ＩＡｓの成長速度と
、レーザーで生じた成長速度の速度を、基板温度の関数
として表したグラフ、 第６図は、本発明の方法に従って製造した多重波長ＬＥ
Ｄアレイのの略図、 第７図は、第６図に示したしＥＤ　　アレイの３つの領
域（ａｌ、　（ｂｌ、　（Ｃ１の断面の結晶構造を表す
電子顕微鏡写真、 第８図は、第７図に示したＬＥＤ　　アレイの３つの断
面のエレクトロルミネッセンス・スペクトルを示すグラ
フ、 第９図は、第６図に示した多重波長ＬＥＤ　　アレイの
エレクトロルミネセンス・ピークの光子エネルギーの空
間分布を示すグラフ、 第１０図は、多重波長エミッタを有するアレイ・レーザ
ーの側面図、 第１１図は、本発明の方法に従って製造した、量子サイ
ズ効果に基づく透明窓領域をもつ活性領域を備えた窓レ
ーザーの斜視図、 第１２図は、第１１図の１２−１２断面図、第１３図は
、第１１図の１３−１３断面図、第１４図は、本発明の
方法に従って製造した透明窓領域を有する窓レーザーの
略側面図、第１５図は、第１４図に示したレーザーの修
正構造を有するアレイ・レーザーの略側面図、第１６図
は、本発明の実施例によってクラッド層内に形成された
導波管領域を有するアレイ・レーザーの略側面図である
。 符号の説明 １０・・・ＭＯＣＶＤ反応室、　　　１２・・・黒鉛サ
セプタ、１３・・・透明な石英窓、　　　１４・・・基
板、１４＾＝ＧａＡｓまたはＧａＡｌＡｓの予備層、１
５・・・対物レンズ、　　　　１６・・・外部ＲＦコイ
ル、１７・・・ＲＦ制御器、　　　１９．２１・・・ラ
イン、１８．２０，２２．２４・・・ガス入口、２３・
・・制御ライン、　　　　２９・・・コンピュータ、１
８＾、２０＾、２２Ａ、２４＾・・・制御ライン、１８
’、２０’、２２’、２４　’・・・ガス・ソース、２
５・・・制御ライン、　　　２６・・・レーザービーム
、２７・・・レーザー、　　　　２７＾・・・マスク、
２８・・・走査装置、　　　　２９・・・コンピュータ
、３０・・・混合領域、　　　　３２・・・出口、３４
・・・ＧａＡ１またはＧａ八へ八Ｓ膜、３４＾・・・成
長増進領域、　　３４Ｂ・・・平たんな上面、３５・・
・凸面、　　　　　　３７・・・凹形成長面、４０・・
・ＧａＡｓ成長速度曲線、 ４２・・・ＧａＡ　ｌΔＳの成長速度曲線、４４・・・
ＧａＡｓの成長速度増加曲線、４６・・・ＧａＡｌＡｓ
の成長速度増加曲線、５０・・・ダイオード構造、　５
２・・・基板、５４・・・ＧａＡｓバッファ層、　５６
・・・クラッド層、５８・・・活性領域、　　　　６０
・・・クラッド層、６２・・・ＧａＡｓキャップ層、　
６４・・・ストライプ、＝　４９− ７０・・・レーザースポット中心の発光スペクトル、７
２・・・レーザースポット中心から２　ｍｍ離れた位置
の発光スペクトル、 ７４・・・レーザースポット中心から４１離れた位置の
発光スペクトル、 ７６・・・異なるセクションからの発光スペクトル、８
０・・・アレイ・レーザー、 ８１Δ、８１Ｂ、８１Ｃ・・・異なる波長で放射するエ
ミッタ、８２・・・基板、　　　　　　８３・・・ｐ型
亜鉛拡散、８４・・・クラッド層、　　　８５・・・亜
鉛拡散の深さ、８６・・・活性領域、　　　　８６Ａ・
・・非照射領域、８６Ｂ、８６Ｃ・・・照射領域、 ８７＾、８７Ｂ、８７Ｃ，８７Ｄ・・・電気絶縁障壁、
８８・・・クラッド層、　　　９０・・・キャップ層、
９２・・・基板コンタクト、 ９４＾、９４Ｂ、９４Ｃ・・・エミッタ・コンタクト、
１００・・・窓レーザー、　　１０１・・・単一エミッ
タ、１０２・・・基板、　　　　　１０４・・・クラッ
ド層、１０６・・・活性領域、　　　１０６＾・・・照
射領域、１０８・・・クラッド層、　　１１０・・・キ
ャップ層、１１２・・・ストライプ、　　１１４・・・
陽子ボンバード、１１６・・・電流ボンピング・コンタ
クト、１１８・・・基板コンタクト、１２０・・・窓レ
ーザー、１２０′・・・アレイ・レーザー、１２２・・
・基板、１２３・・・レーザーがＯＮ状態の領域、１２
４・・・クラッド層、　　１２４′・・・光導波管層、
１２５・・・レーザーがＯＦＦ状態の領域、１２６・・
・活性領域、　　　１２６′・・・光導波管層、１２６
＾・・・非照射領域、　　１２６Ｂ・・・照射領域、１
２６Ｃ・・・透明窓領域、　　１２８・・・クラッド層
、１２９′・・・拡散領域、　　　１３０・・・キャッ
プ層、１３２・・・キャップ層コンタクト、 １３４・・・基板コンタクト、１４０・・・アレイ・レ
ーザー、１４１・・・エミッタ、　　　１４２・・・基
板、１４３・・・拡散領域、　　　１４４・・・クラッ
ド層、１４６・・・活性領域、　　　１４８・・・クラ
ッド層、１４８＾・・・光導波管領域、１４８Ｂ・・・
高い＾１含有領域、１４８Ｃ・・・残りの領域、　　１
５０・・・キャップ層、１５２・・・キャップ層コンタ
クト、 １５４・・・基板コンタクト。 Ｚ方向（走査ビームに直角）□ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　６ 拮板温度　Ｔｓ（ＯＣ） ＦＩＧ、　５ シ１ ＦＩＧ、　　１０ 放射波長入（ｎｍ） 堅曜監２比デ◇Ｌｆん島ω北ル°゛°°２ＦＩＧ、　９

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）化合物薄膜を堆積させるための光支援ＭＯＣＶＤ
   法であって、 反応室を有する化学的気相成長装置を準備すること、 前記反応室に堆積成分を有する反応体ガスを導入するこ
   と、 前記反応室の中に基板を支持し、その上に前記堆積成分
   を受け取って化合物膜を形成するように、その主成長面
   を位置決めすること、 前記反応室の中に集束された照射源を導入して前記成長
   面上のスポットに向けること、 前記成長面を横切つて直交する方向に前記照射源スポッ
   トを走査すること、 前記走査工程において前記照射源スポットの強度または
   ドウェル時間を変化させ ることによって、前記成長面の選択した領域内の前記成
   分堆積の化学量論的パラメータおよび幾何学的寸法パラ
   メータを選択的に変化させること、 の工程から成る光支援ＭＯＣＶＤ法。
2. （２）複数の半導体層を有し、その中の立体的に離れた
   光学的空洞内に一連の多重レーザー光放出エレメントが
   配置された半導体アレイ・レーザーであって、 前記複数の半導体層は、レーザー光放出状態のもとで光
   波を発生し伝ぱする活性領域と、前記光学的空洞を構成
   する領域よりも高いバンドギャップと低い屈折率を有す
   る領域を生じさせ、その領域が前記光学的空洞の屈折率
   導波管になるように、前記半導体層の成長の際に前記立
   体的に離れた光空洞の横に隣接して、それらの間に挟ま
   れた領域内に形成された光学的支援手段を有しているこ
   とを特徴とする半導体アレイ・レーザー。