JPH0193496A - 液相結晶成長装置 - 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〕 この発明は、液相結晶成長装置に係り、特に液相エピタ
キシャル成長に用いるボートに関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は、例えば工学図書編「光通信素子工学」に示さ
れた典型的な液相成長におけるスライドボートの断面図
である。この図において、１はスライドボート本体、２
はメルト溜本体で、複数のメルト溜、この例では３つの
メルト溜２ａ、２ｂ、２Ｃが仕切壁６により形成されて
いる。そして、これらの各メルト溜２ａ〜２Ｃには下ク
ラッド層メルト３ａ、活性層メルト３ｂ、上クラッド層
メルト３Ｃがそれぞれ収納されている。４は前記メルト
溜本体２の押し棒、５は液相結晶成長される基板である
。

第７図は、第６図のスライドボート本体１を用いて結晶
成長する際のスライド方向の炉内温度分布を示したもの
である。

第８図は基板５の拡大図を示したもので、５ａは基板５
上に形成されたリッジである。

第９図は基板５上にダブルへテロ構造を第６図のスライ
ドボート本体１を用いて成長したウェハの断面図を示し
たもので、５ｂは前記リッジ５ａがメルトバックされ丸
みを帯びたリッジ、７ａは前記下クラッド層メルト３ａ
によって成長された下クラッド層、７ｂは前記活性層メ
ルト３ｂによフて成長された活性層、７ｃは前記上クラ
ッド層メルト３Ｃによって成長された上クラッド層であ
る。

次に動作について説明する。第６図に示すようなスライ
ドボート本体１を用いて、薄い活性層７ｂを有するダブ
ルへテロ接合を結晶成長する際、第７図に示すように、
メルトに対して基板５側の炉内温度を上げることは活性
層薄膜化の上で有効な方法である。このような条件下で
、第８図に示すようなりッジ５ａや回折格子といったよ
うな段差を有する基板５上に第９図のようにダブルへテ
ロ接合を結晶成長させる場合、第６図の一連のメルト溜
２ａ、２ｂ、２ｃ中の各メルト３ａ、３ｂ、３ｃを第５
図に示すような温度プログラムにしたがって、ある程度
の過飽和度をつけ、順次スライドさせることによって、
下クラッド層７ａ。

活性層７ｂ、上クラッド層７ｃを多層成長する。

下クラッド層７ａおよび上クラッド層７Ｃの厚さは活性
層７ｂの厚みに比べて十分厚く、成長時間も長いので゛
、成長速度は成長開始までの過飽和度と、第５図の温度
プログラム中の冷却速度によって決定される場合が多い
。

一方、活性層７ｂは下クラッド層７ａおよび上クラッド
層７Ｃに比べ十分に薄く、成長時間も１秒から５秒程度
であるため、成長速度は成長開始までの過飽和度でほと
んど決定されてしまう。

下クラッド層７ａ成長後の活性層７ｂの過飽和度は冷却
時間が長いために、かなり大きくなっており、この過飽
和状態で基板５に活性層メルト３ｂを接触させても活性
層７ｂを０．０７μｍ以下程度に薄膜化することは極め
て困難であるが、炉内温度分布の傾斜により基板５側の
温度を高く調節しているため、活性層メルト３ｂをスラ
イドし、基板５に接触させたとき、基板５との界面付近
のメルトは基板温度によって温度上昇し、過飽和度が小
さくなる。したがって、容易に活性層７ｂを薄膜化でき
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のスライドボートを用いて薄い活性層７ｂを成長す
る方法は、以上のようなメカニズムで行われるため、下
クラッドＦ１７ａを成長する際にも下クラッド層メルト
３ａの基板界面付近の過飽和度も同様、瞬間的に小さく
なる。そのため基板５の材料が下クラッド層メルト３ａ
中に溶は込むメルトバックという現象を生ずる。特に第
８図に示すような、基板５上に形成された角ばったりツ
ジ５ａは極度にメルトバックされるので、第９図に示す
ような丸みを帯びるリッジ５ｂに変形されてしまい、目
的とするレーザ特性を得ることが困難となるなどの問題
点があった。

また、メルト中に蒸気圧の高い材料などが存在する場合
、それがソータ中にメルト溜２ａ〜２Ｃの仕切壁６とス
ライドボート本体１の隙間から隣接するメルト溜に移動
し、隣のメルトを極度に汚染するなどの問題点もあった
。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、薄膜成長およびメルトバックを自由に制御
できるとともに、隣接するメルト溜からのメルトによる
汚染を防止できるような液相結晶成長装置を得ることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る液相結晶成長装置は、各種のメルトが収
容される複数のメルト溜を個々に独立して移動でき、か
つ前記側々のメルト溜の設定位置を自在に調整できるよ
うに各メルト溜をボート本体上に配置したものである。

〔作用〕

この発明においては、成長前の個々のメルト溜の位置設
定により各メルトの過飽和度が調整され、基板のメルト
バックおよび薄膜の成長層厚の制御等が可能となる。ま
た、個々のメルト部間にある程度の隙間をもたせて位置
設定することにより、隣接するメルトを汚染したりする
ことがなくなる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面について説明する。

第１図はこの発明の液相結晶成長装置の構成を示す断面
図で、第２図は、第１図のスライドボートを用いて゛結
晶成長する際のスライド方向の炉内温度分布を示したも
のである。

第１図において、第６図と同一符号は同じものを示し、
２０ａは下クラッド層厚用メルト溜、２０ｂは活性層専
用メルト溜、２０ｃは上クラッド層厚用メルト溜であり
、各メルト溜２０ａ。

２０ｂ、２０ｃはスライドボート本体１上にそれぞれ独
立して移動でき、かつ設定位置を自在に調整できるよう
に配置されている。４ａは前記下クラッド層厚用メルト
溜２０ａに取り付けられた押し棒、４ｂは前記上クラッ
ド層厚用メルト溜２０Ｃに取り付けられた押し棒である
。

第３図は基板５上にダブルへテロ接合を第１図に示した
スライドボート本体１を用いて成長したウェハの断面図
を示すものである。

第３図に示すように、リッジ５ａが形成された基板５上
にダブルへテロ接合を成長する際、リッジ５ａの形状を
保持したまま活性層７ｂを薄膜成長するために、第２図
に示した温度分布の炉内で、第１図に示すような配列で
、成長前のメルトをセットする。

以上のような状態のもとで、第５図に示した温度プログ
ラムに従って成長を行う。下クラッド層７ａは、下クラ
ッド層メルト３ａによって成長されるが、この下クラッ
ド層メルト３ａは第１図に示すように、基板５に対し高
温側に位置しているため、押し棒４ａを押し、下クラッ
ド層メルト３ａを基板５上に接触させたとき、下クラッ
ド層メルト３ａの基板５との界面付近は低い基板温度に
よって急冷され、過飽和度が大きくなる。したがって、
基板５を構成する材料の下クラッド層メルト３ａ中への
溶は出しが抑えられるわけである。

次に成長する活性層７ｂは基板５に対して低温側に活性
層メルト３ｂがセットされているため、従来例で説明し
たように基板５に接触する際、基板５との界面付近は、
瞬間的な温度上昇に伴い過飽和度が小さくなり薄膜成長
が可能となる。このような方法によって第３図に示した
ようなリッジ５ａの形状が成長後でも保持され、かつ薄
い活性層７ｂを持つダブルへテロ構造の半導体レーザ装
置を得ることができる。

なお、上記実施例では基板５上の段差としてリッジ５ａ
を設けたものを示したが、回折格子のような微細な形状
のものでもよい。

また、上記実施例では膜厚およびメルトバック制御の方
法について説明したが、第４図に示すように、各メルト
溜２０ａ、２０ｂ、２Ｏｃ間に適当な隙間をあけて成長
前のソータを行えば、高温、かつ長時間にわたるソータ
中に蒸気圧の高い材料が隙間より拡散しながら離脱して
いくため、直接隣接するメルトを汚染することもない。

さらに、上記実施例ではスライドボート本体１の場合に
ついて説明したが、ブツシュアウトボートであってもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、各メルト溜を個々に独
立して移動でき、かつ個々のメルト溜の設定位置を自在
に調整できるように各メルト溜をボート本体上に配置し
たので、成長層の膜厚制御、基板のメルトバック制御が
容易であるとともに、隣接するメルト同士の材料混入を
防止できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すスライドボートの断
面図、第２図は炉内の温度分布を示す図、第３図はこの
発明によって形成された半導体レーザ装置を示す断面図
、第４図はこの発明の他の実施例を示すスライドボート
の断面図、第５図は結晶成長の温度プログラムを示す図
、第６図は従来のスライドボートの断面図、第７図は炉
内の温度分布を示す図、第８図は半導体レーザ装置のウ
ェハを示す断面図、第９図は従来の方法によって形成さ
れた半導体レーザ装置を示す断面図である。 図において、１はスライドボート本体、３ａは下クラッ
ド層メルト、３ｂは活性層メルト、３ｃは一ヒクラッド
層メルト、５は基板、６は仕切壁、７ａは下クラッド層
、７ｂは活性層、７Ｃは上クラッド層、２０ａ〜２０ｃ
はメルト溜である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄　　　　（外２名）（−ＰＩ　
＃ 門　健 第５図 □　時間 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ボート本体に基板が固定され、前記ボート本体上に配
   置された各種のメルトがそれぞれ収容された複数のメル
   ト溜を移動することにより、前記各メルト溜内のメルト
   を前記基板に順次接触せしめて結晶成長層を形成する液
   相結晶成長装置において、前記各メルト溜を個々に独立
   して移動でき、かつ前記個々のメルト溜の設定位置を自
   在に調整できるように前記各メルト溜を前記ボート本体
   上に配置したことを特徴とする液相結晶成長装置。