JPH02144910A - エピタキシャル成長中またはその後の化合物薄膜の光誘導蒸発による熱パターン化方法 - Google Patents
エピタキシャル成長中またはその後の化合物薄膜の光誘導蒸発による熱パターン化方法Info
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- JPH02144910A JPH02144910A JP1257636A JP25763689A JPH02144910A JP H02144910 A JPH02144910 A JP H02144910A JP 1257636 A JP1257636 A JP 1257636A JP 25763689 A JP25763689 A JP 25763689A JP H02144910 A JPH02144910 A JP H02144910A
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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）
本発明は一般的には薄膜の蒸着に関し、詳細には、エピ
タキシャル成長中またはその中断中に半導体デバイスの
幾何学的構造を内部において変化または修正する方法に
関し、さらに詳細には、単一元素膜（Ｓｉ、 Ｇｅ等）
または二元、三元および他の化合物半導体薄膜、例えば
、ｎ−ｖｔまたは■■化合物（ＺｅＳｅ、 ＧａＡｓ等
）または合金（ＡＮＸＧａ、−、Ａｓ）から、蒸気相エ
ピタクシ（Ｖ Ｐ Ｅ）、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶ
Ｄ）または分子ビーム・エピタクシ（ＭＢＥ）において
、それらのエピタキシャル成長後または成長中に、表面
結晶材料のパターン化または選択された容積を放射支援
蒸発、脱着または気化（以後、光誘導蒸発エンハンスメ
ントと呼ぶ）する方法に関する。
タキシャル成長中またはその中断中に半導体デバイスの
幾何学的構造を内部において変化または修正する方法に
関し、さらに詳細には、単一元素膜（Ｓｉ、 Ｇｅ等）
または二元、三元および他の化合物半導体薄膜、例えば
、ｎ−ｖｔまたは■■化合物（ＺｅＳｅ、 ＧａＡｓ等
）または合金（ＡＮＸＧａ、−、Ａｓ）から、蒸気相エ
ピタクシ（Ｖ Ｐ Ｅ）、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶ
Ｄ）または分子ビーム・エピタクシ（ＭＢＥ）において
、それらのエピタキシャル成長後または成長中に、表面
結晶材料のパターン化または選択された容積を放射支援
蒸発、脱着または気化（以後、光誘導蒸発エンハンスメ
ントと呼ぶ）する方法に関する。
（従来技術）
本発明においても引例されている１９８８年４月４日に
出願された米国特許出願１１ｈ ０７／１７７．５６３
において、化合物半導体膜に対する内部的な化学量論的
および幾何学的光誘導変態が開示されている。この発明
においては成長面にレーザビームを走査またはマスクを
介して照射し、ＭＯＣＶＤにおけるエピタキシャル析出
の成長速度を高める方法が開示されている。成長面の選
択された領域において走査またはマスク照射される場合
に、ビーム強度、ビーム径、ビーム・ドエル時間または
回転レーザの場合は波長の変化等の変数はその成長面の
膜析出中に成長速度もしくは化学量論的含有量を選択的
に高める。このように条件を変化させることによって、
半導体デバイスの製造時に膜の電気的特性（バンド・ギ
ャップまたは量子寸法効果等）および光学的特性（屈折
率または導波管等）の変更に有用な厚みと化学量論的含
有量を変化させることができる。
出願された米国特許出願１１ｈ ０７／１７７．５６３
において、化合物半導体膜に対する内部的な化学量論的
および幾何学的光誘導変態が開示されている。この発明
においては成長面にレーザビームを走査またはマスクを
介して照射し、ＭＯＣＶＤにおけるエピタキシャル析出
の成長速度を高める方法が開示されている。成長面の選
択された領域において走査またはマスク照射される場合
に、ビーム強度、ビーム径、ビーム・ドエル時間または
回転レーザの場合は波長の変化等の変数はその成長面の
膜析出中に成長速度もしくは化学量論的含有量を選択的
に高める。このように条件を変化させることによって、
半導体デバイスの製造時に膜の電気的特性（バンド・ギ
ャップまたは量子寸法効果等）および光学的特性（屈折
率または導波管等）の変更に有用な厚みと化学量論的含
有量を変化させることができる。
米国特許出願ＮＩＬ ０７／１７７．５６３に示される
ように、成長速度の変化はビーム強度、出力密度、基板
温度またはそれらの組み合わせを介して成長表面温度を
変化させることによって達成される。その米国特許出願
の第５図は基板温度Ｔｓの関数としてＧａＡｓおよびＡ
Ｉ ＧａＡｓの成長速度と光誘導成長速度エンハンス
メントを示しているが、同図から明らかなように、異な
った成長表面位置に置ける基板温度の変化はマスクを介
しての照射またはドエル時間と関係する走査による異な
ったレーザビーム強度の照射によってもたらされ、従っ
て、異なった成長速度エンハンスメントは異なった成長
表面位置において得られ、それらの位置において異なっ
た膜厚または化学量論的含有量が得られる。
ように、成長速度の変化はビーム強度、出力密度、基板
温度またはそれらの組み合わせを介して成長表面温度を
変化させることによって達成される。その米国特許出願
の第５図は基板温度Ｔｓの関数としてＧａＡｓおよびＡ
Ｉ ＧａＡｓの成長速度と光誘導成長速度エンハンス
メントを示しているが、同図から明らかなように、異な
った成長表面位置に置ける基板温度の変化はマスクを介
しての照射またはドエル時間と関係する走査による異な
ったレーザビーム強度の照射によってもたらされ、従っ
て、異なった成長速度エンハンスメントは異なった成長
表面位置において得られ、それらの位置において異なっ
た膜厚または化学量論的含有量が得られる。
同出願の第５図において、Ａ Ｉ ＧａＡｓのレーザに
よってエンハンスメントされる成長は基板温度Ｔｓが６
１０℃以下において増加し、ＧａＡｓのそれは基板温度
が５６５℃以下において増加する。
よってエンハンスメントされる成長は基板温度Ｔｓが６
１０℃以下において増加し、ＧａＡｓのそれは基板温度
が５６５℃以下において増加する。
その出願の過程は成長中の成長系を提供するものであり
、異なった成長速度エンハンスメントは操作の異なった
温度によって膜析出中に選択された成長表面位置におい
て生じ、従って、同一膜において異なった膜厚を有する
異なった位置を生じさせることができる。この特殊な例
はその出願の第５図のデータに示されているが、同図に
おいて、成長面のある位置は操作温度が低い為に基板温
度以上の温度でレーザを照射できず成長速度エンハンス
メントが小さく、これと比較して、他の成長面で操作温
度が高く、選択された成長面において基板温度に加えて
レーザの照射が存在するので成長速度エンハンスメント
が大きい。従って、最初に述べた位置の膜厚は可能な限
りの化学量論的変化があっても次ぎに述べた位置に比べ
て薄くなる。
、異なった成長速度エンハンスメントは操作の異なった
温度によって膜析出中に選択された成長表面位置におい
て生じ、従って、同一膜において異なった膜厚を有する
異なった位置を生じさせることができる。この特殊な例
はその出願の第５図のデータに示されているが、同図に
おいて、成長面のある位置は操作温度が低い為に基板温
度以上の温度でレーザを照射できず成長速度エンハンス
メントが小さく、これと比較して、他の成長面で操作温
度が高く、選択された成長面において基板温度に加えて
レーザの照射が存在するので成長速度エンハンスメント
が大きい。従って、最初に述べた位置の膜厚は可能な限
りの化学量論的変化があっても次ぎに述べた位置に比べ
て薄くなる。
エピタキシャル成長膜の異なった領域における成長速度
エンハンスメントの選択可変条件は、膜の幾何学的形状
、バンド・ギャップ、屈折率および他の電気的、光学的
特性を変化させることによって、米国特許出願１１ｈ
０７／１７７．５６３の第５図の成長速度エンハンスメ
ントに対して示される基板温度よりも高い基板速度で十
分な光学強度を得ることを可能とする。この効果は温度
に対する蒸発速度の指数関数的依存関係によって可能で
あり、成長速度に対する付随的な制限効果となる。
エンハンスメントの選択可変条件は、膜の幾何学的形状
、バンド・ギャップ、屈折率および他の電気的、光学的
特性を変化させることによって、米国特許出願１１ｈ
０７／１７７．５６３の第５図の成長速度エンハンスメ
ントに対して示される基板温度よりも高い基板速度で十
分な光学強度を得ることを可能とする。この効果は温度
に対する蒸発速度の指数関数的依存関係によって可能で
あり、成長速度に対する付随的な制限効果となる。
この発明の主な目的は析出成分の蒸発速度が、有効成長
速度減少させる為に膜の成長中にまたは成長後において
非常に高められ、いずれの場合においても、膜の他の領
域と比べて膜厚を減少させるような脱着系を提供するこ
とである。この脱着系はここではｒ光誘導蒸発エンハン
スメント」と呼ばれる。
速度減少させる為に膜の成長中にまたは成長後において
非常に高められ、いずれの場合においても、膜の他の領
域と比べて膜厚を減少させるような脱着系を提供するこ
とである。この脱着系はここではｒ光誘導蒸発エンハン
スメント」と呼ばれる。
（発明の概要）
本発明によれば、析出膜の選択された領域の１部または
全ての除去または薄膜化は、化学蒸着反応装置すなわち
ＭＯＣＶＤ中の基板またはサポートの成長表面上スポッ
トすなわち照射領域に向かう放射エネルギー源を用いる
ことによって達成される。ガウス・プロフィルのスポッ
ト強度変数すなわち成長表面の選択された領域における
エネルギー源の強度変数は、適切なビーム強度、出力お
よび装置温度を与えることによって、成長後の成長表面
の選択された位置における結晶析出の蒸発を選択的に高
め、あるいは成長中の選択された位置における結晶析出
の成長速度を選択的に減少させる。エネルギー源からの
強い放射は、表面の光子エネルギー、結晶の単分子結合
力およびガス雰囲気の存在に基づく光化学的な要因が最
小限付加されるが、原理的には熱蒸発によって表面結晶
から連続的な原子または結合原子の単一層を脱着すなわ
ち蒸発させる。この発明の重要な特徴は、成長表面から
肌着された原子は凝集されることはなく、均一かつ体系
的に原子層として除去され、「単一層剥離」として特徴
ずけられ、滑らかに侵食された分子的にも連続した１つ
の形態を取ることである。
全ての除去または薄膜化は、化学蒸着反応装置すなわち
ＭＯＣＶＤ中の基板またはサポートの成長表面上スポッ
トすなわち照射領域に向かう放射エネルギー源を用いる
ことによって達成される。ガウス・プロフィルのスポッ
ト強度変数すなわち成長表面の選択された領域における
エネルギー源の強度変数は、適切なビーム強度、出力お
よび装置温度を与えることによって、成長後の成長表面
の選択された位置における結晶析出の蒸発を選択的に高
め、あるいは成長中の選択された位置における結晶析出
の成長速度を選択的に減少させる。エネルギー源からの
強い放射は、表面の光子エネルギー、結晶の単分子結合
力およびガス雰囲気の存在に基づく光化学的な要因が最
小限付加されるが、原理的には熱蒸発によって表面結晶
から連続的な原子または結合原子の単一層を脱着すなわ
ち蒸発させる。この発明の重要な特徴は、成長表面から
肌着された原子は凝集されることはなく、均一かつ体系
的に原子層として除去され、「単一層剥離」として特徴
ずけられ、滑らかに侵食された分子的にも連続した１つ
の形態を取ることである。
原理的には、パターン化が可能な負の成長過程は正の成
長過程と対の関係にあり、成長反応器の機能的能力によ
ってのみ制限される三次元の結晶構造における半導体層
の選択された薄膜化領域を提供する。選択された単調に
増減される膜厚はビームの照射が一定期間固定され、成
長面の照射はパターン化されたマスクを介して行なわれ
、あるいはビーム・スポットまたは多ビーム・スポット
が変調され成長面に走査されることによって得られる。
長過程と対の関係にあり、成長反応器の機能的能力によ
ってのみ制限される三次元の結晶構造における半導体層
の選択された薄膜化領域を提供する。選択された単調に
増減される膜厚はビームの照射が一定期間固定され、成
長面の照射はパターン化されたマスクを介して行なわれ
、あるいはビーム・スポットまたは多ビーム・スポット
が変調され成長面に走査されることによって得られる。
本発明によって生じる膜厚の変化は半導体デバイスの１
つ以上の半導体層に生じる異なった幾何学的形状および
電気的、光学的特性の領域を有するそのような半導体デ
バイスを製造する時に有用である。特に、光誘導蒸発エ
ンハンスメントによる精密な制御は再生可能な制御であ
り、所定の領域部において半導体デバイスの半導体層ま
たは膜を薄膜化し、半導体デバイスに対する薄層の量子
寸法効果、例えばすでに選択された個々の操作波長を有
するエミッタの多波長レーザ・アレイを正確よ変化させ
る。
つ以上の半導体層に生じる異なった幾何学的形状および
電気的、光学的特性の領域を有するそのような半導体デ
バイスを製造する時に有用である。特に、光誘導蒸発エ
ンハンスメントによる精密な制御は再生可能な制御であ
り、所定の領域部において半導体デバイスの半導体層ま
たは膜を薄膜化し、半導体デバイスに対する薄層の量子
寸法効果、例えばすでに選択された個々の操作波長を有
するエミッタの多波長レーザ・アレイを正確よ変化させ
る。
（実施例）
第一図について説明する。同図はこの発明におけるＭＯ
ＣＶＤ法を実施するレーザ支援成長チャンバ１１から成
るＭＯＣＶＤ装置ＩＯの概略図を示す。チャンバ１１は
底部に透明窓１３を有する石英管から成り、その内部に
おいて石英支持リングで基板すなわち担体１４を保持す
る黒鉛支持台１２を懸垂している。基板１４に下側に露
出された面は成長面と呼ばれる。支持台１２は回線１９
を経てＲＦ制御装置１７に接続される外部ＲＦコイル１
６で誘導加熱され、そのＲＦ制御装置１７は回線２１を
経てコンピュータ２１に接続され、プログラム制御によ
って基板１４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。
ＣＶＤ法を実施するレーザ支援成長チャンバ１１から成
るＭＯＣＶＤ装置ＩＯの概略図を示す。チャンバ１１は
底部に透明窓１３を有する石英管から成り、その内部に
おいて石英支持リングで基板すなわち担体１４を保持す
る黒鉛支持台１２を懸垂している。基板１４に下側に露
出された面は成長面と呼ばれる。支持台１２は回線１９
を経てＲＦ制御装置１７に接続される外部ＲＦコイル１
６で誘導加熱され、そのＲＦ制御装置１７は回線２１を
経てコンピュータ２１に接続され、プログラム制御によ
って基板１４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。
ガス注入口１８．２０．２１および２４はチャンバ１１
の底面近くに設けられ、それぞれトリメチル−アルミニ
ウム（ＴＭＡ） 、）リメチルーガリウム（ＴＭＧ）、
ＡｓＨ３等のガス源およびキャリアガスとしてのＨ２を
注入される。これらのガス源はまたＨｔＳｅ等のドーパ
ントを含むことがある。これらのガス源の流速、容積お
よび組成はコンピュータ２９が制御回線１８Ａ、２１Ａ
、２２Ａおよび２４Ａを経てガス源１８′、２０′、２
２′および２４′をプログラム制御することによって一
定に保持される。これらのガスは、３０における注入口
１８乃至２４の近傍で混合され、第一図の矢印で示すよ
うに、チャンバ１０内において上方に流れ、出口３２か
ら排出される。ガス混合物がこうして上昇することによ
ってチャンバ１１の下半分の壁への付着を防止すること
ができる。ガス混合物がチャンバ内で上昇を始めると、
ガスの−部は基板１４の主成長面と接触し、その成長面
において金属原子が反応ガス化合物から凝縮すなわち分
解され、エピタキシャル析出膜が形成される。
の底面近くに設けられ、それぞれトリメチル−アルミニ
ウム（ＴＭＡ） 、）リメチルーガリウム（ＴＭＧ）、
ＡｓＨ３等のガス源およびキャリアガスとしてのＨ２を
注入される。これらのガス源はまたＨｔＳｅ等のドーパ
ントを含むことがある。これらのガス源の流速、容積お
よび組成はコンピュータ２９が制御回線１８Ａ、２１Ａ
、２２Ａおよび２４Ａを経てガス源１８′、２０′、２
２′および２４′をプログラム制御することによって一
定に保持される。これらのガスは、３０における注入口
１８乃至２４の近傍で混合され、第一図の矢印で示すよ
うに、チャンバ１０内において上方に流れ、出口３２か
ら排出される。ガス混合物がこうして上昇することによ
ってチャンバ１１の下半分の壁への付着を防止すること
ができる。ガス混合物がチャンバ内で上昇を始めると、
ガスの−部は基板１４の主成長面と接触し、その成長面
において金属原子が反応ガス化合物から凝縮すなわち分
解され、エピタキシャル析出膜が形成される。
この膜の析出物は、例えば、ガス源１８がコンピュータ
２９によって閉鎖されている場合にはＧａＡｓであり、
またコンピュータ２９によって全てのガス源１８乃至２
４が開放されている場合にはＧａ八へＡｓである。
２９によって閉鎖されている場合にはＧａＡｓであり、
またコンピュータ２９によって全てのガス源１８乃至２
４が開放されている場合にはＧａ八へＡｓである。
このＭＯＣＶＤ装置の設計は光学的な機構を取り入れて
おり、エネルギー源２７から発生する連Ｖｔ液（ＣＷ）
あるいはパルスの放射ビーム２６．２６Ａ、２６Ｂは石
英管１３を経て、対物レンズ１５によって基板１４の成
長面に集中される。ビーム２６は光熱蒸発をもたらす一
種以上の光エネルギー源、例えば、光輝度水銀あるいは
キセノンランプ源、炭酸ガスレーザ、Ａｒ＋レーザ、Ｔ
ＡＧレーザ、エクサイマレーザ、光出力固体レーザ（例
えば、３ＱｍＷ−５Ｗ）等から成る。従って、発生源２
７は高出力ビーム２６を生じるレーザ、混成レーザおよ
び光輝度ランプから成る。固体レーザの場合、単一エミ
ッタにおいて、小径のスポット径に集束させて強度を増
すかあるいは一相に固定された混成レーザ・アレイの複
数エミッタの遠視野における付加的な出力を生かすこと
によって出力を増すことができる。
おり、エネルギー源２７から発生する連Ｖｔ液（ＣＷ）
あるいはパルスの放射ビーム２６．２６Ａ、２６Ｂは石
英管１３を経て、対物レンズ１５によって基板１４の成
長面に集中される。ビーム２６は光熱蒸発をもたらす一
種以上の光エネルギー源、例えば、光輝度水銀あるいは
キセノンランプ源、炭酸ガスレーザ、Ａｒ＋レーザ、Ｔ
ＡＧレーザ、エクサイマレーザ、光出力固体レーザ（例
えば、３ＱｍＷ−５Ｗ）等から成る。従って、発生源２
７は高出力ビーム２６を生じるレーザ、混成レーザおよ
び光輝度ランプから成る。固体レーザの場合、単一エミ
ッタにおいて、小径のスポット径に集束させて強度を増
すかあるいは一相に固定された混成レーザ・アレイの複
数エミッタの遠視野における付加的な出力を生かすこと
によって出力を増すことができる。
大きなウェストを有するランプ源あるいはレーザビーム
源の場合、基板１４の成長面は選択的に成長面の領域を
照射され、その領域に光支援蒸発をもたらす所定のパタ
ーンを有するマスク３１を介して高輝度の照射に晒され
る。また、ランプ源はピーク電力の出力を得る為に急速
パルス源であるのが好ましい。
源の場合、基板１４の成長面は選択的に成長面の領域を
照射され、その領域に光支援蒸発をもたらす所定のパタ
ーンを有するマスク３１を介して高輝度の照射に晒され
る。また、ランプ源はピーク電力の出力を得る為に急速
パルス源であるのが好ましい。
発生源が２７がレーザである場合、例えば、レーザビー
ム２６はＧａＡｓ、 ＧａＡ Ｉ ＡｓＮを成長させ
る過程において、基板の成長面に１．ＯＮスポット径で
集束される。レーザビーム２６は検流計で制御される回
転鏡として図示されているスキャナ２８を介して走査さ
れる。レーザスポットは、例えば、検流計で制御される
回転鏡２８によってわずかに振動され、ビームの一般的
にはガウス・プロフィルとして示される光学的強度プロ
フィルの不均一性を空間的に平均化する。鏡２８は多角
形の回転体であっても良い。鏡２８は角度θだけ回転し
てビームをＸ方向に走査し、２面においては横方向に移
動してビームをＸ方向に走査する。これによってＸ−２
面における直交ビーム走査を得ることができる。鏡２８
の代わりに二つの検流計で制御される回転鏡を用いても
Ｘ−２面における直交ビーム走査を得ることができる。
ム２６はＧａＡｓ、 ＧａＡ Ｉ ＡｓＮを成長させ
る過程において、基板の成長面に１．ＯＮスポット径で
集束される。レーザビーム２６は検流計で制御される回
転鏡として図示されているスキャナ２８を介して走査さ
れる。レーザスポットは、例えば、検流計で制御される
回転鏡２８によってわずかに振動され、ビームの一般的
にはガウス・プロフィルとして示される光学的強度プロ
フィルの不均一性を空間的に平均化する。鏡２８は多角
形の回転体であっても良い。鏡２８は角度θだけ回転し
てビームをＸ方向に走査し、２面においては横方向に移
動してビームをＸ方向に走査する。これによってＸ−２
面における直交ビーム走査を得ることができる。鏡２８
の代わりに二つの検流計で制御される回転鏡を用いても
Ｘ−２面における直交ビーム走査を得ることができる。
さらにスキャナ２８は迅速再生率を有するＸ−Ｚマスク
・スキャナ装置を用いても良い。レーザ２７およびスキ
ャナ２８にコンピュータ２９を介してプログラム制御さ
れ、ビーム強度およびビームのオン・オフ状態はエネル
ギー源に接続される制御回線２５を介して変調され、Ｘ
−Ｚパターンすなわち基板１４の成長面へのビーム・ス
ポットの走査経路はスキャナ２８に接続され制御回線２
３を介して制御される。
・スキャナ装置を用いても良い。レーザ２７およびスキ
ャナ２８にコンピュータ２９を介してプログラム制御さ
れ、ビーム強度およびビームのオン・オフ状態はエネル
ギー源に接続される制御回線２５を介して変調され、Ｘ
−Ｚパターンすなわち基板１４の成長面へのビーム・ス
ポットの走査経路はスキャナ２８に接続され制御回線２
３を介して制御される。
第一図の差し込み図は基板成長面へのビーム２６の集束
点を含むような基板１４のある領域を拡大した図である
。その差し込み図に示すように、基板１４はＧａＡｓあ
るいはＧａＡ ｌ１Ａｓの下地Ｊ’ＷＩ ４ＡとＧａＡ
ｓあるいはＧａＡ Ｉ Ａｓの膜３４の析出物から成る
。その差し込み図において、ＧａＡｓの析出膜の場合、
支持台１２の基板温度とＴＭＡガスの輸送比率［ＴＭＡ
］ ／ （［ＴＭＡ］ ＋ ［ＴＭＧ］ ）が適切であ
ると共にビーム２６の強度と出力密度も適切であるなら
、集束ビーム２６の膜３４に対する照射領域は隣接する
非照射領域よりも膜成長速度が小さくなる。すなわち膜
３４の成長後に脱離効果および蒸発が生じ、これは膜３
４の薄い領域３４Ａによって表わされる。従って、条件
が適切であれば、ビーム２６．２６Ａおよび２６Ｂに照
射される領域３４では、どんな場合でも、その領域にお
いて成長速度が減少するかあるいはＧａＡｓの蒸発が生
じる。特に、膜３４の成長後においては、ガス雰囲気、
ガス輸送比率および基板温度が適切であると共にビーム
２６の強度と出力密度も適切であるなら、薄い領域３４
Ａによって表わされるように、膜３４の照射領域は薄く
なる。すなわち既に成長した結晶材料の単分子層が除去
される。
点を含むような基板１４のある領域を拡大した図である
。その差し込み図に示すように、基板１４はＧａＡｓあ
るいはＧａＡ ｌ１Ａｓの下地Ｊ’ＷＩ ４ＡとＧａＡ
ｓあるいはＧａＡ Ｉ Ａｓの膜３４の析出物から成る
。その差し込み図において、ＧａＡｓの析出膜の場合、
支持台１２の基板温度とＴＭＡガスの輸送比率［ＴＭＡ
］ ／ （［ＴＭＡ］ ＋ ［ＴＭＧ］ ）が適切であ
ると共にビーム２６の強度と出力密度も適切であるなら
、集束ビーム２６の膜３４に対する照射領域は隣接する
非照射領域よりも膜成長速度が小さくなる。すなわち膜
３４の成長後に脱離効果および蒸発が生じ、これは膜３
４の薄い領域３４Ａによって表わされる。従って、条件
が適切であれば、ビーム２６．２６Ａおよび２６Ｂに照
射される領域３４では、どんな場合でも、その領域にお
いて成長速度が減少するかあるいはＧａＡｓの蒸発が生
じる。特に、膜３４の成長後においては、ガス雰囲気、
ガス輸送比率および基板温度が適切であると共にビーム
２６の強度と出力密度も適切であるなら、薄い領域３４
Ａによって表わされるように、膜３４の照射領域は薄く
なる。すなわち既に成長した結晶材料の単分子層が除去
される。
成長面の走査を容易にする為に、一つ以上のビームが基
板面に集束され走査される。多ビーム走査は複数のビー
ム源あるいは多ビームを生じるビーム分離器によってな
され、基板１４の異なった面が同一あるいは異なった強
度および同一あるいは異なったドエル時間で同一の照射
量を得る。多ビーム源の例を第２図に示すが、同図にお
いて固体レーザ装置１０′は二元ビームであり、第１図
で開示されている装置１０と同一の構成要素から成り、
同一の番号で示され、第一図におけるそれらの記述は第
２図においても適用できる。装置１０′は基本的にはス
キャナ２８Ａの配置以外は装置１０を同じである。その
スキャナ２８Ａは、例えば、鏡面多角形２６Ｃ（二つの
走査ビームの個別強度を得る為に、一方が他方よりも大
きい二つの多角形で示されるが、その二つの多角形は光
学的操作で代行されても良い）に向かう各ビーム２６Ａ
および２６Ｂを照射する二つのエミッタ２７Ａおよび２
７Ｂを有する半導体レーザ・アレイ２７Ａから構成され
る。第２図において、レーザ・アレイ２７Ａは二つのエ
ミッタを有しているが、さらに多くのエミッタを有する
レーザ・アレイを設け、基板１４の成長面へ同時走査を
なすビームを照射しても良い。ダイオード・レーザを用
いる利点は、それが小型であり、チャンバ１１に簡単に
配置できることである。回転数の制御すなわちスキャナ
２８Ａの移動量の増加はレーザ・アレイ２７Ａのエミッ
タ２７Ａおよび２７Ｂの変調と関連してスキャナ制御装
置２８Ｂを介しコンピュータ２９によってなされる。こ
こで、コンピュータ２９はケーブル２３を介して制御装
置２８Ｂに接続され、回線２５を介してレーザ・アレイ
２７Ａに接続される。制御装置２８Ｂは基板１４のＸ方
向にビーム２６Ａおよび２６Ｂを走査させる為に多角形
２６Ｇの回転数を増すスキャナ・モータを有し、またＸ
方向において左右に走査多角形２６Ｃを移動させる割り
出し機構を有する。ここで、ビーム２６Ａおよび２６Ｂ
はスキャナ２８Ａの多面鏡によって屈折され、レンズ１
５を介して集束され、成長面にビーム・スポットを形成
し、そして基板１４の成長面のＸ方向に走査される。ス
キャナ２８Ａはまた第２図の平面に対して表裏の方向す
なわちＸ方向に迅速に割り出される。コンピュータ２９
は、レーザ・アレイ２７Ａの強度および出力を変調させ
、必要量の光熱蒸発を発生させて成長面に十分な蒸発効
果を与え、同時に回転数および走査多角形２６ＣのＸ方
向の割り出しを制御して各表面位置に所定のビーム・ド
エル時間を与える様にプログラム化されている。従って
、このような回転走査は、回転を増すかあるいはその回
転を保持しながら所定のドエル時間に基づいてなされ、
その結果、繰り返し走査が膜成長期間中に基板１４の全
成長面に渡って実行される。第３図は、スキャナ２８あ
るいは２８Ａにおいて膜３４の選択領域の光誘導蒸発エ
ンハンスメント操作例の概略図である。第３図において
、ビーム２６．２６Ａおよび２６Ｂ（図示せず）は加速
され、選択された位？１ｆ３４Ｂにおいて所定のドエル
時間でけＸ方向に連続走査され、ＧａＡｓの表面単分子
層の光誘導蒸発エンハンスメントを実行し、例えば、基
板１４のＸ方向において膜３４に連続的な薄膜領域３４
Ａを形成する。領域３４Ａは薄膜化の所定深さを得るに
十分なビームのドエル時間だけ走査されることによって
、あるいは全基板表面に連続的に繰り返し走査がなされ
、各位置３４Ｂにおけるビームのオン・タイムが薄膜化
の所定深さが得られるまで保持されることによって形成
される。第４図は、マスク３１の開口を介する２６で示
されるビームあるいはランプ照射に関し、ＧａＡｓ単分
子層の光誘導蒸発を、例えば、位置３４Ｂにおいて発生
させる操作例の概略図である。ビームのドエル時間は、
領域３４Ａに示すように、光誘導蒸発エンハンスメント
を介して、薄膜化の所定深さを生じるに十分である。開
口のないマスクが３１において用いられることもあり、
そのマスクは照射の遮蔽位置の内外にゆっくりと動かさ
れ、その左右に移動するマスクによって生じる蒸発勾配
および照射時間に基づいて、膜厚さが単調に増減する。
板面に集束され走査される。多ビーム走査は複数のビー
ム源あるいは多ビームを生じるビーム分離器によってな
され、基板１４の異なった面が同一あるいは異なった強
度および同一あるいは異なったドエル時間で同一の照射
量を得る。多ビーム源の例を第２図に示すが、同図にお
いて固体レーザ装置１０′は二元ビームであり、第１図
で開示されている装置１０と同一の構成要素から成り、
同一の番号で示され、第一図におけるそれらの記述は第
２図においても適用できる。装置１０′は基本的にはス
キャナ２８Ａの配置以外は装置１０を同じである。その
スキャナ２８Ａは、例えば、鏡面多角形２６Ｃ（二つの
走査ビームの個別強度を得る為に、一方が他方よりも大
きい二つの多角形で示されるが、その二つの多角形は光
学的操作で代行されても良い）に向かう各ビーム２６Ａ
および２６Ｂを照射する二つのエミッタ２７Ａおよび２
７Ｂを有する半導体レーザ・アレイ２７Ａから構成され
る。第２図において、レーザ・アレイ２７Ａは二つのエ
ミッタを有しているが、さらに多くのエミッタを有する
レーザ・アレイを設け、基板１４の成長面へ同時走査を
なすビームを照射しても良い。ダイオード・レーザを用
いる利点は、それが小型であり、チャンバ１１に簡単に
配置できることである。回転数の制御すなわちスキャナ
２８Ａの移動量の増加はレーザ・アレイ２７Ａのエミッ
タ２７Ａおよび２７Ｂの変調と関連してスキャナ制御装
置２８Ｂを介しコンピュータ２９によってなされる。こ
こで、コンピュータ２９はケーブル２３を介して制御装
置２８Ｂに接続され、回線２５を介してレーザ・アレイ
２７Ａに接続される。制御装置２８Ｂは基板１４のＸ方
向にビーム２６Ａおよび２６Ｂを走査させる為に多角形
２６Ｇの回転数を増すスキャナ・モータを有し、またＸ
方向において左右に走査多角形２６Ｃを移動させる割り
出し機構を有する。ここで、ビーム２６Ａおよび２６Ｂ
はスキャナ２８Ａの多面鏡によって屈折され、レンズ１
５を介して集束され、成長面にビーム・スポットを形成
し、そして基板１４の成長面のＸ方向に走査される。ス
キャナ２８Ａはまた第２図の平面に対して表裏の方向す
なわちＸ方向に迅速に割り出される。コンピュータ２９
は、レーザ・アレイ２７Ａの強度および出力を変調させ
、必要量の光熱蒸発を発生させて成長面に十分な蒸発効
果を与え、同時に回転数および走査多角形２６ＣのＸ方
向の割り出しを制御して各表面位置に所定のビーム・ド
エル時間を与える様にプログラム化されている。従って
、このような回転走査は、回転を増すかあるいはその回
転を保持しながら所定のドエル時間に基づいてなされ、
その結果、繰り返し走査が膜成長期間中に基板１４の全
成長面に渡って実行される。第３図は、スキャナ２８あ
るいは２８Ａにおいて膜３４の選択領域の光誘導蒸発エ
ンハンスメント操作例の概略図である。第３図において
、ビーム２６．２６Ａおよび２６Ｂ（図示せず）は加速
され、選択された位？１ｆ３４Ｂにおいて所定のドエル
時間でけＸ方向に連続走査され、ＧａＡｓの表面単分子
層の光誘導蒸発エンハンスメントを実行し、例えば、基
板１４のＸ方向において膜３４に連続的な薄膜領域３４
Ａを形成する。領域３４Ａは薄膜化の所定深さを得るに
十分なビームのドエル時間だけ走査されることによって
、あるいは全基板表面に連続的に繰り返し走査がなされ
、各位置３４Ｂにおけるビームのオン・タイムが薄膜化
の所定深さが得られるまで保持されることによって形成
される。第４図は、マスク３１の開口を介する２６で示
されるビームあるいはランプ照射に関し、ＧａＡｓ単分
子層の光誘導蒸発を、例えば、位置３４Ｂにおいて発生
させる操作例の概略図である。ビームのドエル時間は、
領域３４Ａに示すように、光誘導蒸発エンハンスメント
を介して、薄膜化の所定深さを生じるに十分である。開
口のないマスクが３１において用いられることもあり、
そのマスクは照射の遮蔽位置の内外にゆっくりと動かさ
れ、その左右に移動するマスクによって生じる蒸発勾配
および照射時間に基づいて、膜厚さが単調に増減する。
これは第１１図に示されるように単調な傾斜表面を製造
する一つの特殊な技術である。
する一つの特殊な技術である。
前記ビーム型スキャナの全ての場合において、スキャナ
の再生率は成長面において生じる成長率と同じ早さであ
り、その成長率はＭＯＣＶＤ装置１０に関して数秒であ
り、通常の基板ウェハの成長面の一秒当たりの完全な掃
引の約五倍の時間を必要とする。基板温度Ｔ、を含むエ
ネルギー源２７による処理温度の変化が小さくて成長面
における表面蒸発の変化が大きいので、蒸発エンハンス
トメン法の処理速度は緩慢である。エピタキシャル成長
後の領域に置ける選択的光熱蒸発に関する実験によって
、出力約５Ｗで３鶴に集束されるレーザビームによって
生じる８２８℃以上の温度、特に１ｏｏｏ℃以上の温度
において、ＧａＡｓの蒸発速度は１人／秒、すなわち４
秒度ごとに表面スポットにおいて材料の電子単一層が除
去される。蒸発速度は、例えば、基板（Ｔ３ ） 、ビ
ーム・スボフ）（ＴＬ）の操作温度および特定材料（Ｇ
ａＡｓあるいはＡ Ｉ ＧａＡｓ）等に基づいて１人／
秒から１０人／秒に変化することがある。１例として、
ＡｆｆｉＧａＡｓの操作温度は、Ａ Ｉ ＧａＡｓ中の
Ａｌ含有量が蒸発速度を緩慢にさせ、従ってＧａＡｓが
Ａ Ｉ！ ＧａＡｓより高い蒸発圧を有するので、Ｇａ
Ａｓの操作温度より高くなる。蒸発速度を高くするには
、まず結晶を歪ませる膜における急熱勾配、次に材料の
溶融そしてアブレーション、（これらは全て好ましい条
件ではない）によって結晶の損傷が生じる点に達する高
温度が必要である。例えば、ＧａＡｓの蒸発温度はＡ５
Ｈ３およびＨ２の混合気において９５０℃（真空では６
８０℃）であり、ＧａＡｓは約１２４０℃で溶融する。
の再生率は成長面において生じる成長率と同じ早さであ
り、その成長率はＭＯＣＶＤ装置１０に関して数秒であ
り、通常の基板ウェハの成長面の一秒当たりの完全な掃
引の約五倍の時間を必要とする。基板温度Ｔ、を含むエ
ネルギー源２７による処理温度の変化が小さくて成長面
における表面蒸発の変化が大きいので、蒸発エンハンス
トメン法の処理速度は緩慢である。エピタキシャル成長
後の領域に置ける選択的光熱蒸発に関する実験によって
、出力約５Ｗで３鶴に集束されるレーザビームによって
生じる８２８℃以上の温度、特に１ｏｏｏ℃以上の温度
において、ＧａＡｓの蒸発速度は１人／秒、すなわち４
秒度ごとに表面スポットにおいて材料の電子単一層が除
去される。蒸発速度は、例えば、基板（Ｔ３ ） 、ビ
ーム・スボフ）（ＴＬ）の操作温度および特定材料（Ｇ
ａＡｓあるいはＡ Ｉ ＧａＡｓ）等に基づいて１人／
秒から１０人／秒に変化することがある。１例として、
ＡｆｆｉＧａＡｓの操作温度は、Ａ Ｉ ＧａＡｓ中の
Ａｌ含有量が蒸発速度を緩慢にさせ、従ってＧａＡｓが
Ａ Ｉ！ ＧａＡｓより高い蒸発圧を有するので、Ｇａ
Ａｓの操作温度より高くなる。蒸発速度を高くするには
、まず結晶を歪ませる膜における急熱勾配、次に材料の
溶融そしてアブレーション、（これらは全て好ましい条
件ではない）によって結晶の損傷が生じる点に達する高
温度が必要である。例えば、ＧａＡｓの蒸発温度はＡ５
Ｈ３およびＨ２の混合気において９５０℃（真空では６
８０℃）であり、ＧａＡｓは約１２４０℃で溶融する。
例えば、９０人から１００人厚さを完全に除去するには
、出力約５Ｗの３鰭径ＹＡＧレーザビームによるＧａＡ
ｓスポットが約１．５分のドエル時間照射される必要が
あり、その時、基板の誘導加熱とビーム強度による結合
温度は１０５０℃になる。しかし、これらの特殊な条件
下での蒸発エンハンスメントの範囲を更に詳細に確認す
るに十分なデータはまだ得られていない。いずれにせよ
、高いレーザ出力による基板／ビーム・スポット温度差
が大きくなれば、蒸発エンハンスメント速度も大きくな
る。
、出力約５Ｗの３鰭径ＹＡＧレーザビームによるＧａＡ
ｓスポットが約１．５分のドエル時間照射される必要が
あり、その時、基板の誘導加熱とビーム強度による結合
温度は１０５０℃になる。しかし、これらの特殊な条件
下での蒸発エンハンスメントの範囲を更に詳細に確認す
るに十分なデータはまだ得られていない。いずれにせよ
、高いレーザ出力による基板／ビーム・スポット温度差
が大きくなれば、蒸発エンハンスメント速度も大きくな
る。
蒸発エンハンスメントの過程において、環境ガス混合物
はチャンバ１１に流れ、蒸発通過の副産物を除去し、蒸
発機構の平衡状態を維持する。例えば、ＧａＡｓの場合
、膜成長の完了後、ＴＭＧ源は遮断され、Ａ ｓ Ｉｆ
３およびＨ２源は光誘導蒸発エンハンスメントが′ｍ
続中は開放されている。
はチャンバ１１に流れ、蒸発通過の副産物を除去し、蒸
発機構の平衡状態を維持する。例えば、ＧａＡｓの場合
、膜成長の完了後、ＴＭＧ源は遮断され、Ａ ｓ Ｉｆ
３およびＨ２源は光誘導蒸発エンハンスメントが′ｍ
続中は開放されている。
以上はＧａＡｓおよびＧａＡ ＩＡｓ系の半導体に関連
して述べられたが、他のｍ−ｖ合金、例えば、ＩｎＧａ
Ｐ、 ＩｎＧａＡｓＰ 、、ＧａＡｊ！ＡａＰ ５Ｉｎ
ＧａＡ＃Ｐ 。
して述べられたが、他のｍ−ｖ合金、例えば、ＩｎＧａ
Ｐ、 ＩｎＧａＡｓＰ 、、ＧａＡｊ！ＡａＰ ５Ｉｎ
ＧａＡ＃Ｐ 。
ＩｎＧａＡ １２ ＡｓおよびＧａＡ Ｉ Ｓｂも本発
明の実施に用いることができ、他のＺｎ５ｅ ｓ Ｚｎ
ＳＳｅおよびＣｄＳ等のＩＩ−Ｖ１合金系も本発明の実
施に用いることができる。また、■族材料で最も重要な
ＳｔおよびＧｅも本発明の実施において用いることがで
きる。
明の実施に用いることができ、他のＺｎ５ｅ ｓ Ｚｎ
ＳＳｅおよびＣｄＳ等のＩＩ−Ｖ１合金系も本発明の実
施に用いることができる。また、■族材料で最も重要な
ＳｔおよびＧｅも本発明の実施において用いることがで
きる。
光誘導蒸発エンハンストメン法の原理となる機構は成長
面での熱吸収である。実験によってまだ最終的に確認は
していないが、レーザビーム源によるさらに理論的な光
熱過程を得る為には、ＵＶ（紫外’ａ＞よりも波長の短
い放射が望ましい。それは、高いピーク電力が得られる
短波長放射源から放射される高い光子エネルギーが光化
学過程をもたらすからである。この過程は表面において
単分子レベルで化学結合の破壊を生じさせ、十分な熱が
かけられると、本発明の目的ではないが、表面アブレー
ションが生じる。アブレージぢン効果は好ましくないが
、それは、そのアブレーションの過程が周囲材料に侵食
してその材料の緩慢な空間的変化をもたらすよりも、そ
の周囲材料と境界を生じる一部の材料を除去するからで
ある。
面での熱吸収である。実験によってまだ最終的に確認は
していないが、レーザビーム源によるさらに理論的な光
熱過程を得る為には、ＵＶ（紫外’ａ＞よりも波長の短
い放射が望ましい。それは、高いピーク電力が得られる
短波長放射源から放射される高い光子エネルギーが光化
学過程をもたらすからである。この過程は表面において
単分子レベルで化学結合の破壊を生じさせ、十分な熱が
かけられると、本発明の目的ではないが、表面アブレー
ションが生じる。アブレージぢン効果は好ましくないが
、それは、そのアブレーションの過程が周囲材料に侵食
してその材料の緩慢な空間的変化をもたらすよりも、そ
の周囲材料と境界を生じる一部の材料を除去するからで
ある。
また、長波長から短波長に変えることによって成長面へ
の熱吸収が急激に増加し、その熱吸収は波長が短くなる
につれて増加を続ける。本発明によるエンハンストメン
法の長所は以下の点にある。
の熱吸収が急激に増加し、その熱吸収は波長が短くなる
につれて増加を続ける。本発明によるエンハンストメン
法の長所は以下の点にある。
すなわち、より長い波長を用いて膜中への熱浸透深さを
増し、膜厚さ（例えば、数人から２μｍ）に対して漸進
的な熱勾配を与え、従って、その熱勾配は熱膨張差に関
する結晶損傷を生じない。このように本発明の実施にお
いては、損傷を誘発せずに十分なエネルギー吸収を膜に
与えるようにし−ザ源の波長を適切に選択することに考
慮が払われている。膜におけるこの吸収の増加と漸進的
な熱勾配によって膜の選択された領域での部分加熱に関
して非常に穏やかな蒸発過程が得られる。短波長を用い
ると、熱は主に表面において吸収され、膜厚の方向に大
きな熱勾配が生じる。このような熱勾配は主としてアブ
レーションおよび光化学過程においては適切である。実
験によって、Ａｒ＋レーザ（λ＝０．５μｍ）およびＹ
ＡＧレーザ（λ＝１．６μｍ）源は蒸発エンハンスメン
トに適当であるが、その内、もし出力レベル（例えば、
５Ｗ−５０Ｗ）が十分であれば、長波長のＹＡＧレーザ
がより好ましいことが判明している。その十分な出力レ
ベルはエネルギー源２７から二つのレーザビーム２６、
実験においては＾ｒ゛レーザおよびＹＡＧの組み合わせ
によって得られる。
増し、膜厚さ（例えば、数人から２μｍ）に対して漸進
的な熱勾配を与え、従って、その熱勾配は熱膨張差に関
する結晶損傷を生じない。このように本発明の実施にお
いては、損傷を誘発せずに十分なエネルギー吸収を膜に
与えるようにし−ザ源の波長を適切に選択することに考
慮が払われている。膜におけるこの吸収の増加と漸進的
な熱勾配によって膜の選択された領域での部分加熱に関
して非常に穏やかな蒸発過程が得られる。短波長を用い
ると、熱は主に表面において吸収され、膜厚の方向に大
きな熱勾配が生じる。このような熱勾配は主としてアブ
レーションおよび光化学過程においては適切である。実
験によって、Ａｒ＋レーザ（λ＝０．５μｍ）およびＹ
ＡＧレーザ（λ＝１．６μｍ）源は蒸発エンハンスメン
トに適当であるが、その内、もし出力レベル（例えば、
５Ｗ−５０Ｗ）が十分であれば、長波長のＹＡＧレーザ
がより好ましいことが判明している。その十分な出力レ
ベルはエネルギー源２７から二つのレーザビーム２６、
実験においては＾ｒ゛レーザおよびＹＡＧの組み合わせ
によって得られる。
エネルギー源の波長の考察とは別に、特定の表面位置す
なわちスポットにおけるレーザ強度、出力密度すなわち
流動性およびドエル時間を考察する。析出膜からの蒸発
量はある位置におけるドエル時間と膜表面に吸収される
光学出力の関数である。またレーザ・スポット径の焦点
の影響もある。
なわちスポットにおけるレーザ強度、出力密度すなわち
流動性およびドエル時間を考察する。析出膜からの蒸発
量はある位置におけるドエル時間と膜表面に吸収される
光学出力の関数である。またレーザ・スポット径の焦点
の影響もある。
本実験におけるスポット径は３５μｍから４璽嘗である
。レーザビームは小さいスポット径に集束され、そのス
ポット径の二乗と蒸発速度がスポット強度／温度に関し
て指数関数的に変化するにつれてそのスポット径の面積
も変化しくＴ、にｏｊ ｉｍａ等の文献）、従ってスポ
ット径の変化が小さいと蒸発速度エンハンスメントの変
化が大きくなる。こうして、成長面におけるビーム・ス
ポット径が例えば１０％減少すると、蒸発エンハンスメ
ントは例えば４０％増加する。ここで以下のことが容易
に判明する。すなわち米国特許出願１１ｈ ０７／１７
７゜５６３の第５図に関して、成長速度エンハンスメン
ト曲線は、同図においてＧａＡｓおよびＡ ｌ１ＧａＡ
ｓは点線で示されているが、約７００℃以下の基板温度
に対して前述の成長速度エンハンスメント系を示してい
る。本発明においては約８００℃以上の基板温度Ｔｓに
まで拡張された成長速度エンハンスメント曲線を含む蒸
発エンハンスメント系を扱っているが、その曲線は、第
５図に示される正エンハンスメント・モードの曲線とは
逆にＧａＡｓに対して約８２５５℃において急激に減少
する。すなわち、負のエンハンスメント・モードを示し
、もし成長が同時に生じていなければ膜蒸発を促進する
ように機能し、もし膜成長が生じていれば確定した成長
速度を減少させるように機能し、その結果、成長速度が
小さくなる。これは以下の式で表わされる。 ＧＲ＝Ｄ
（Ｔ） −Ｅ（Ｔ）および上記の式において、ＧＲは成
長速度（μｍ／５ｉｎ）、ＯＲＥは成長速度エンハンス
メント、Ｄ （Ｔ）は所定条件における膜の単位時間当
たりの全析出速度そしてＥ （Ｔ）は同所定条件におけ
る単位時間当たりの蒸発速度である。成長速度エンハン
スメントを示すＧＲＥは、レーザビーム照射（ＩＬＬは
照射を示す略号）によってエンハンスメントされる析出
速度と蒸発速度の差と、レーザビーム照射（ＮＯＮＩＬ
Ｌは非照射を示す略号）によってエンハンスメントされ
ない析出速度と蒸発速度の差の比率である。ここで注意
すべきことは、上記の定義において、成長速度は析出速
度と蒸発速度の差で表わされるということである。成長
速度ＧＲは、米国特許出願隘０７／１７７．５６３の第
５図において示されるように、Ｅ （Ｔ）が実質的に零
で、Ｄ （Ｔ）が運動学的に制限される約６１０℃以下
の領域において操作されるなら、最適条件でエンハンス
メントされる。しかし、８００℃以上で操作されると、
表面に対する反応物の供給速度が制限されるので、Ｄ
（Ｔ）はもはや増加せず、そしてＥ （Ｔ）が指数関数
的に増加する。この条件においては、Ｅ （Ｔ）が大き
な因子すなわちＥ （Ｔ）＝Ｄ（Ｔ）に近付くにつれて
成長速度ＧＲは低下し始め、照射が表面温度を上昇させ
、その結果、ＧＲＥは１以下になる。もし、照射におい
て、析出速度が零あるいは蒸発速度以下であるなら、Ｇ
ＲＥは負のエンハンスメントになるだろう。成長表面の
照射スポットから除去される単分子層の副産物はこの装
置に流れる環境ガスによって取り除かれる。膜成長中、
この副産物は支持台頭域１５から流出される熱分解ガス
によって除去され、あるいは成長後の場合は、雰囲気ガ
スであるＡｓＨｚ／Ｈ２を反応チャンバ１１に連続的に
流すことで除去する。雰囲気ガス中のＡｓの流れは、蒸
発エンハンスメントの過程において、膜表面から蒸発す
る八、に対するＡ、源として機能し、その蒸発速度はＧ
ａのそれよりも大きく、蒸発過程における平衡を保たせ
、すなわちＡｓによって表面を安定化させている。そし
て最終的にはＧａの液適を残すことなく ＧａＡｓの同
時蒸発をもたらし、Ｇａ（！：Ａｓの成分は雰囲気ガス
ＡｓＨ３／Ｈｚの流れによって取り除かれる。ＩｎＧａ
ＰあるいはＩｎＳｂの蒸発エンハンスメントの場合は、
例えば、雰囲気ガスはそれぞれ気体状燐化水素あるいは
Ｈ，Ｓｂが選ばれる。■−■化合物膜、例えばＺｎ５ｅ
およびＣｄＳの蒸発エンハンスメントの場合は、雰囲気
ガスはそれぞれＨ２ＳｅおよびＨ，Ｓが選ばれる。いず
れの場合においても、雰囲気ガスの温度は蒸発過程が同
時に行なわれるかあるいは各蒸発種の最終蒸発効果が等
しくなり、すなわち、蒸発過程における平衡が持続され
るように調整される。雰囲気ガスに関連して蒸発エンハ
ンスメントの方法を述べてきたが、そのエンハンスメン
ト過程の均一性がそれほど重要でなければ、不活性ガス
の環境がなくても、その過程の操作が可能である。第９
図は第１図のＭＯＣＶＤ装置において成長した後の単一
半導体膜４０を示す。
。レーザビームは小さいスポット径に集束され、そのス
ポット径の二乗と蒸発速度がスポット強度／温度に関し
て指数関数的に変化するにつれてそのスポット径の面積
も変化しくＴ、にｏｊ ｉｍａ等の文献）、従ってスポ
ット径の変化が小さいと蒸発速度エンハンスメントの変
化が大きくなる。こうして、成長面におけるビーム・ス
ポット径が例えば１０％減少すると、蒸発エンハンスメ
ントは例えば４０％増加する。ここで以下のことが容易
に判明する。すなわち米国特許出願１１ｈ ０７／１７
７゜５６３の第５図に関して、成長速度エンハンスメン
ト曲線は、同図においてＧａＡｓおよびＡ ｌ１ＧａＡ
ｓは点線で示されているが、約７００℃以下の基板温度
に対して前述の成長速度エンハンスメント系を示してい
る。本発明においては約８００℃以上の基板温度Ｔｓに
まで拡張された成長速度エンハンスメント曲線を含む蒸
発エンハンスメント系を扱っているが、その曲線は、第
５図に示される正エンハンスメント・モードの曲線とは
逆にＧａＡｓに対して約８２５５℃において急激に減少
する。すなわち、負のエンハンスメント・モードを示し
、もし成長が同時に生じていなければ膜蒸発を促進する
ように機能し、もし膜成長が生じていれば確定した成長
速度を減少させるように機能し、その結果、成長速度が
小さくなる。これは以下の式で表わされる。 ＧＲ＝Ｄ
（Ｔ） −Ｅ（Ｔ）および上記の式において、ＧＲは成
長速度（μｍ／５ｉｎ）、ＯＲＥは成長速度エンハンス
メント、Ｄ （Ｔ）は所定条件における膜の単位時間当
たりの全析出速度そしてＥ （Ｔ）は同所定条件におけ
る単位時間当たりの蒸発速度である。成長速度エンハン
スメントを示すＧＲＥは、レーザビーム照射（ＩＬＬは
照射を示す略号）によってエンハンスメントされる析出
速度と蒸発速度の差と、レーザビーム照射（ＮＯＮＩＬ
Ｌは非照射を示す略号）によってエンハンスメントされ
ない析出速度と蒸発速度の差の比率である。ここで注意
すべきことは、上記の定義において、成長速度は析出速
度と蒸発速度の差で表わされるということである。成長
速度ＧＲは、米国特許出願隘０７／１７７．５６３の第
５図において示されるように、Ｅ （Ｔ）が実質的に零
で、Ｄ （Ｔ）が運動学的に制限される約６１０℃以下
の領域において操作されるなら、最適条件でエンハンス
メントされる。しかし、８００℃以上で操作されると、
表面に対する反応物の供給速度が制限されるので、Ｄ
（Ｔ）はもはや増加せず、そしてＥ （Ｔ）が指数関数
的に増加する。この条件においては、Ｅ （Ｔ）が大き
な因子すなわちＥ （Ｔ）＝Ｄ（Ｔ）に近付くにつれて
成長速度ＧＲは低下し始め、照射が表面温度を上昇させ
、その結果、ＧＲＥは１以下になる。もし、照射におい
て、析出速度が零あるいは蒸発速度以下であるなら、Ｇ
ＲＥは負のエンハンスメントになるだろう。成長表面の
照射スポットから除去される単分子層の副産物はこの装
置に流れる環境ガスによって取り除かれる。膜成長中、
この副産物は支持台頭域１５から流出される熱分解ガス
によって除去され、あるいは成長後の場合は、雰囲気ガ
スであるＡｓＨｚ／Ｈ２を反応チャンバ１１に連続的に
流すことで除去する。雰囲気ガス中のＡｓの流れは、蒸
発エンハンスメントの過程において、膜表面から蒸発す
る八、に対するＡ、源として機能し、その蒸発速度はＧ
ａのそれよりも大きく、蒸発過程における平衡を保たせ
、すなわちＡｓによって表面を安定化させている。そし
て最終的にはＧａの液適を残すことなく ＧａＡｓの同
時蒸発をもたらし、Ｇａ（！：Ａｓの成分は雰囲気ガス
ＡｓＨ３／Ｈｚの流れによって取り除かれる。ＩｎＧａ
ＰあるいはＩｎＳｂの蒸発エンハンスメントの場合は、
例えば、雰囲気ガスはそれぞれ気体状燐化水素あるいは
Ｈ，Ｓｂが選ばれる。■−■化合物膜、例えばＺｎ５ｅ
およびＣｄＳの蒸発エンハンスメントの場合は、雰囲気
ガスはそれぞれＨ２ＳｅおよびＨ，Ｓが選ばれる。いず
れの場合においても、雰囲気ガスの温度は蒸発過程が同
時に行なわれるかあるいは各蒸発種の最終蒸発効果が等
しくなり、すなわち、蒸発過程における平衡が持続され
るように調整される。雰囲気ガスに関連して蒸発エンハ
ンスメントの方法を述べてきたが、そのエンハンスメン
ト過程の均一性がそれほど重要でなければ、不活性ガス
の環境がなくても、その過程の操作が可能である。第９
図は第１図のＭＯＣＶＤ装置において成長した後の単一
半導体膜４０を示す。
ガウス形の強度プロフィルを有するビーム２６が膜４０
の表面に集束される。−例として、膜表面のビーム・ス
ポットは２あるいは３重置径である。
の表面に集束される。−例として、膜表面のビーム・ス
ポットは２あるいは３重置径である。
そのビームはスキャナ２８によって直線方向に振動され
、膜表面上に楕円形の照射スポットを生じ、それは同一
の楕円形の強度プロフィルを有する。
、膜表面上に楕円形の照射スポットを生じ、それは同一
の楕円形の強度プロフィルを有する。
ビームは膜４０の楕円形溝４２を形成して静止している
かあるいは、例えば第９図の平面から直線方向に走査さ
れ、膜表面に矩形トラフ４２を形成する。ドエル時間お
よび所定量の材料除去に基づいて、所定深さのプロフィ
ル４２が膜４０の表面に生じる。矢印４４は蒸発エンハ
ンスメント過程においで膜４０の表面から蒸発する材料
の副産物を表わしている。ビーム２６の矩形プロフィル
に沿って強度が変化するので、蒸発プロフィルは傾斜端
４８を有する凹形底部４６から成る薄膜化領域４２を形
成する同一のプロフィルに対応する。
かあるいは、例えば第９図の平面から直線方向に走査さ
れ、膜表面に矩形トラフ４２を形成する。ドエル時間お
よび所定量の材料除去に基づいて、所定深さのプロフィ
ル４２が膜４０の表面に生じる。矢印４４は蒸発エンハ
ンスメント過程においで膜４０の表面から蒸発する材料
の副産物を表わしている。ビーム２６の矩形プロフィル
に沿って強度が変化するので、蒸発プロフィルは傾斜端
４８を有する凹形底部４６から成る薄膜化領域４２を形
成する同一のプロフィルに対応する。
従って、本発明の方法においては、プロフィルに対応す
るビーム２６を与えるかあるいは高次の振動またはマス
キング技術等でビーム・プロフィルを修正することによ
って、所定の傾斜端を有する単調な増減厚さのプロフィ
ルを有する薄膜化領域を生じる。特殊な例として、膜４
０は基本厚みが１００人であり、そしてガウス形ビーム
２６を介して光誘導蒸発エンハンスメントによって領域
４８から中心４６に渡って連続的に厚みが変化し、最終
的に中心厚みが８０人になるような薄膜化領域４２を有
する単一量子ウェルである。その薄い量子ウェルはその
寸法効果と一致する大きなエネルギーバンド・ギャップ
を示す。そのエネルギーバンド・ギャップは膜４０の横
方向に空間的にパターン化されているので、後述する例
１に示されるように、領域４２の３龍範囲において放射
エネルギーを変化させ、そしてそれに応じて操作の波長
を変化させる複数のレーザ・エミッタを用いることがで
きる。その例１は光誘導蒸発エンハンスメントの前記方
法の特殊な例である。この特殊な例は本発明に目的に沿
ったエピタキシャル成長後の光誘導蒸発エンハンスメン
トを利用する方法を明確にするのが目的であり、選択さ
れた各半導体化合物および放射源が選択された方法に対
するパラメータ、例えば成長速度エンハンスメント温度
、過圧力、ガス成分比および基板温度等の初期決定を必
要とするので、本発明をここに述べる特殊な形態のエン
ハンスメントに限定するべきではない。
るビーム２６を与えるかあるいは高次の振動またはマス
キング技術等でビーム・プロフィルを修正することによ
って、所定の傾斜端を有する単調な増減厚さのプロフィ
ルを有する薄膜化領域を生じる。特殊な例として、膜４
０は基本厚みが１００人であり、そしてガウス形ビーム
２６を介して光誘導蒸発エンハンスメントによって領域
４８から中心４６に渡って連続的に厚みが変化し、最終
的に中心厚みが８０人になるような薄膜化領域４２を有
する単一量子ウェルである。その薄い量子ウェルはその
寸法効果と一致する大きなエネルギーバンド・ギャップ
を示す。そのエネルギーバンド・ギャップは膜４０の横
方向に空間的にパターン化されているので、後述する例
１に示されるように、領域４２の３龍範囲において放射
エネルギーを変化させ、そしてそれに応じて操作の波長
を変化させる複数のレーザ・エミッタを用いることがで
きる。その例１は光誘導蒸発エンハンスメントの前記方
法の特殊な例である。この特殊な例は本発明に目的に沿
ったエピタキシャル成長後の光誘導蒸発エンハンスメン
トを利用する方法を明確にするのが目的であり、選択さ
れた各半導体化合物および放射源が選択された方法に対
するパラメータ、例えば成長速度エンハンスメント温度
、過圧力、ガス成分比および基板温度等の初期決定を必
要とするので、本発明をここに述べる特殊な形態のエン
ハンスメントに限定するべきではない。
（例１）
本発明において、ＧａＡｓのパターン蒸発は混成Ａｒ”
およびＮｄ：ＹＡＧレーザビームを用い、第１図に示さ
れるタイプのＭＯＣＶＤ反応装置においてＧａＡｓ −
Ａ Ｉ ＧａＡｓヘテロ構造の表面を部分的に加熱する
ことによってなされる。光誘導蒸発エンハンスメントは
埋設層、特にＧａＡｓ −Ａｊ２ＧａＡｓヘテ口構造に
おける量子ウェル（ＱＷ）活性層に適用される。量子ウ
ェルの薄膜化はその量子サイズ効果を高め、量子ウェル
のエネルギーバンド・ギャップを空間的にパターン化す
る。結晶のレーザ加熱部で形成されるレーザ・ダイオー
ドの放射波長は蒸発エンハンスメントによるエネルギー
バンド・ギャップのプロフィルと関連がある。ここで実
施されているように、光誘導エンハンスメントイは結晶
の品質を劣化させず、高品質の多波長レーザ・ダイオー
ド・バーの製作を可能とする。
およびＮｄ：ＹＡＧレーザビームを用い、第１図に示さ
れるタイプのＭＯＣＶＤ反応装置においてＧａＡｓ −
Ａ Ｉ ＧａＡｓヘテロ構造の表面を部分的に加熱する
ことによってなされる。光誘導蒸発エンハンスメントは
埋設層、特にＧａＡｓ −Ａｊ２ＧａＡｓヘテ口構造に
おける量子ウェル（ＱＷ）活性層に適用される。量子ウ
ェルの薄膜化はその量子サイズ効果を高め、量子ウェル
のエネルギーバンド・ギャップを空間的にパターン化す
る。結晶のレーザ加熱部で形成されるレーザ・ダイオー
ドの放射波長は蒸発エンハンスメントによるエネルギー
バンド・ギャップのプロフィルと関連がある。ここで実
施されているように、光誘導エンハンスメントイは結晶
の品質を劣化させず、高品質の多波長レーザ・ダイオー
ド・バーの製作を可能とする。
ＧａＡｓ −Ａ ｌｌ ＧａＡｓヘテロ構造の成長は第
１図の大気正逆チムニ・チャンバ１１においてなされる
。
１図の大気正逆チムニ・チャンバ１１においてなされる
。
チャンバ１１において、ＧａＡｓ基板は下向きに、黒鉛
支持台１２の重量によって石英カップ・ホルダ１５のリ
ップに保持される。支持台１２は外部ＲＦコイル１６に
よって温度、Ｔｓまで誘導加熱される。前述したように
、双対ガス注入口１８−２４はチャンバ１１の底部にお
いて光学窓平ら部１３の近傍に配置される。窓１３Ｃは
−Ａｒ“およびＮｄ ： ＹＡＧレーザビームが通過す
る。Ａｒ”レーザはＴ Ｅ Ｍ ｏ ｏモード、２．４
Ｗ出力、単線５１４．５ｎｍの条件において操作される
。Ｎｄ：ＹＡＧレーザは５．ＯＷ出力の多モード・ビー
ムである。レーザは試料表面に一致するように調整され
、ヘテロ構造表面温度の最大上昇を得る。前述したよう
に、光誘導蒸発エンハンスメントは純粋な熱過程であり
、実験結果は可視光線と赤外線の結合に帰することはな
い。同様の効果は光熱源としてＮｄ：ＹＡＧレーザある
いはＡｒ４ レーザをそれぞれ単独に用いても観察され
る。光誘導蒸発エンハンスメントの効果を評価し、潜在
的に有用な装置を示す為に、そのエンハンスメント過程
は、量子ウェルに対してなされ、その構造が公知である
分離閉じ込め複式へテロ構造レーザを用いる。分離閉じ
込め複式へテロ構造レーザの導波管領域の透過電子顕微
鏡（ＴＥＭ）による断面は第５図の３ ａｍ径レーザビ
ームに関する四つの異なった位置すなわち試料のレーザ
・スポット脱着領域に沿う四つの位置に示される。スポ
ット中心を基準とする量子ウェルの厚さおよび距離はそ
れぞれ以下の通りである。
支持台１２の重量によって石英カップ・ホルダ１５のリ
ップに保持される。支持台１２は外部ＲＦコイル１６に
よって温度、Ｔｓまで誘導加熱される。前述したように
、双対ガス注入口１８−２４はチャンバ１１の底部にお
いて光学窓平ら部１３の近傍に配置される。窓１３Ｃは
−Ａｒ“およびＮｄ ： ＹＡＧレーザビームが通過す
る。Ａｒ”レーザはＴ Ｅ Ｍ ｏ ｏモード、２．４
Ｗ出力、単線５１４．５ｎｍの条件において操作される
。Ｎｄ：ＹＡＧレーザは５．ＯＷ出力の多モード・ビー
ムである。レーザは試料表面に一致するように調整され
、ヘテロ構造表面温度の最大上昇を得る。前述したよう
に、光誘導蒸発エンハンスメントは純粋な熱過程であり
、実験結果は可視光線と赤外線の結合に帰することはな
い。同様の効果は光熱源としてＮｄ：ＹＡＧレーザある
いはＡｒ４ レーザをそれぞれ単独に用いても観察され
る。光誘導蒸発エンハンスメントの効果を評価し、潜在
的に有用な装置を示す為に、そのエンハンスメント過程
は、量子ウェルに対してなされ、その構造が公知である
分離閉じ込め複式へテロ構造レーザを用いる。分離閉じ
込め複式へテロ構造レーザの導波管領域の透過電子顕微
鏡（ＴＥＭ）による断面は第５図の３ ａｍ径レーザビ
ームに関する四つの異なった位置すなわち試料のレーザ
・スポット脱着領域に沿う四つの位置に示される。スポ
ット中心を基準とする量子ウェルの厚さおよび距離はそ
れぞれ以下の通りである。
（ａ）？、４ｎｍ；０．１ｍ、 （ｂ）８．５ｎｍ；
０．７ｍ。
０．７ｍ。
（ｃ）１１．３ｎｍ； １．３ｍおよび１３．６ｎｍＨ
２，７ｍ。
２，７ｍ。
上記のＴＥＭにおいてはコーナ入射であり、ミクロＭｉ
織の垂直バンドはフレネル・フリンジである。
織の垂直バンドはフレネル・フリンジである。
第５図に示される結晶層は全てＭＯＣＶＤ中にて最高温
度８００℃において成長される。これらの層は成長の順
序で、ＳｅドープＧａＡｓバッファ層（０，３μｍ厚）
、Ｓｅドープ＾ｌ ｏ、 ｓ ｃａｂ、 ｚ Ａｓ下
部閉じ込め層（１，０，ｃｒｍ厚）、非ドープＡ ｊ！
６．４ Ｇａｏ、 ｂ導波層（０，６，１７１１１厚
）およびＧａＡｓ１子ウエル（１３，６ｎｍ厚）から成
る。
度８００℃において成長される。これらの層は成長の順
序で、ＳｅドープＧａＡｓバッファ層（０，３μｍ厚）
、Ｓｅドープ＾ｌ ｏ、 ｓ ｃａｂ、 ｚ Ａｓ下
部閉じ込め層（１，０，ｃｒｍ厚）、非ドープＡ ｊ！
６．４ Ｇａｏ、 ｂ導波層（０，６，１７１１１厚
）およびＧａＡｓ１子ウエル（１３，６ｎｍ厚）から成
る。
ＧａＡｓ量子ウェルの成長後、１％水素化ヒ素／水素混
合ガスが反応チャンバ１１に導入される。基板温度Ｔｒ
は８２５℃に上昇し混成レーザビームが成長表面に集束
される。レーザ・スポットは検流計によって制御される
回転鏡２８によってわずか振動され光学的強度の不均一
さを空間的に平均化させる。９０秒間、ＧａＡｓはレー
ザ加熱スポットの範囲内において大きなエンハンスメン
ト速度でその表面から蒸発される。約２００℃の温度上
昇、すなわち８２５℃から約１０３０℃に至る温度上昇
がこのスポットにおいて生じる。量子ウェル膜のごく少
量の薄膜化がレーザ・スポットに隣接したＧａＡｓ表面
域で生じるが、それは重要ではなく容易に確認できない
。
合ガスが反応チャンバ１１に導入される。基板温度Ｔｒ
は８２５℃に上昇し混成レーザビームが成長表面に集束
される。レーザ・スポットは検流計によって制御される
回転鏡２８によってわずか振動され光学的強度の不均一
さを空間的に平均化させる。９０秒間、ＧａＡｓはレー
ザ加熱スポットの範囲内において大きなエンハンスメン
ト速度でその表面から蒸発される。約２００℃の温度上
昇、すなわち８２５℃から約１０３０℃に至る温度上昇
がこのスポットにおいて生じる。量子ウェル膜のごく少
量の薄膜化がレーザ・スポットに隣接したＧａＡｓ表面
域で生じるが、それは重要ではなく容易に確認できない
。
９０秒を経過した後、基板温度Ｔｓは８００℃に戻り、
成長が再び始まる。残余析出層は他のＡ Ｉｌ ｏ、
ａ Ｇａｏ、 ｂ Ａｓ導波層（０，６μｍ厚）、閉じ
込め層（０，９μｍ厚）上のＭｇドープＡ ｉｔ ６．
＊ Ｇａ０． ｚＡｓおよびＭｇドープＧａＡｓギャ
ップ層から成る。
成長が再び始まる。残余析出層は他のＡ Ｉｌ ｏ、
ａ Ｇａｏ、 ｂ Ａｓ導波層（０，６μｍ厚）、閉じ
込め層（０，９μｍ厚）上のＭｇドープＡ ｉｔ ６．
＊ Ｇａ０． ｚＡｓおよびＭｇドープＧａＡｓギャ
ップ層から成る。
第５図において、測定結果は６．２ｎｍのＧａＡｓはす
でにレーザ・スポットで照射されたＧａＡｓ表面の中心
近傍において四秒間に１単分子層の比率で蒸発されるこ
とを開示している。前述したように、このスポットの温
度は約１０３０℃と概略的に推定される。勿論、有効Ａ
ｓ過圧力の差はこの推定に影響を与えない。さらに測定
結果はＧａＡｓ１子ウェル厚みが漸進的に増加しくｂ）
スポット中心から０．７１膳離れた位置で８．５ｎｍ、
（Ｃ）スポット中心から１．３龍離れた位置で１１．３
ｎｍ、（ｄ）スポット中心から２．７龍離れた位置で１
３．６ｎｍになることを示している。１３．６ｎｍ！子
ウェルはフィールド値である。第６図におけるＴＭＡの
倍率はほとんど一定であり、導波管の寸法を大きくする
と、その結果上として量子ウェルの厚みが増す。ウェル
のさらに完全な写真は以下に述べる電子発光データによ
って獲られる。ＴＥＭによって調べられた試料は光誘導
蒸発点において結晶の品質が損なわれていないことを示
している。
でにレーザ・スポットで照射されたＧａＡｓ表面の中心
近傍において四秒間に１単分子層の比率で蒸発されるこ
とを開示している。前述したように、このスポットの温
度は約１０３０℃と概略的に推定される。勿論、有効Ａ
ｓ過圧力の差はこの推定に影響を与えない。さらに測定
結果はＧａＡｓ１子ウェル厚みが漸進的に増加しくｂ）
スポット中心から０．７１膳離れた位置で８．５ｎｍ、
（Ｃ）スポット中心から１．３龍離れた位置で１１．３
ｎｍ、（ｄ）スポット中心から２．７龍離れた位置で１
３．６ｎｍになることを示している。１３．６ｎｍ！子
ウェルはフィールド値である。第６図におけるＴＭＡの
倍率はほとんど一定であり、導波管の寸法を大きくする
と、その結果上として量子ウェルの厚みが増す。ウェル
のさらに完全な写真は以下に述べる電子発光データによ
って獲られる。ＴＥＭによって調べられた試料は光誘導
蒸発点において結晶の品質が損なわれていないことを示
している。
第６図において、第５図のウェハ上の四点から得られる
室温光ルミネセンスのスペクトルはエネルギーバンドの
振動を示している。低出力固定針゛レーザビームは試料
を励起するのに用いられ、各スペクトルは１００μ爾範
囲での平均値を表わしている。スポット中心からの距離
および放射の最大値はそれぞれ以下の通りである。（ａ
）０．１龍： ７９２ｎｍ、 （ｂ） ０．９鶴：
８０５ｎｍ、 （ｃ）１．１ｍ； ８１９ｎｍおよび
（ｄ） ５．０ｍ ； ８３１ｎｍ。
室温光ルミネセンスのスペクトルはエネルギーバンドの
振動を示している。低出力固定針゛レーザビームは試料
を励起するのに用いられ、各スペクトルは１００μ爾範
囲での平均値を表わしている。スポット中心からの距離
および放射の最大値はそれぞれ以下の通りである。（ａ
）０．１龍： ７９２ｎｍ、 （ｂ） ０．９鶴：
８０５ｎｍ、 （ｃ）１．１ｍ； ８１９ｎｍおよび
（ｄ） ５．０ｍ ； ８３１ｎｍ。
光子エネルギーの増加はレーザ蒸発エンハンスメントＧ
ａＡｓ量子ウェルのエンハンスメントされた量子寸法効
果に対応する。
ａＡｓ量子ウェルのエンハンスメントされた量子寸法効
果に対応する。
第６図の曲線（ａ）はレーザ・スポットの中心近傍のス
ペクトルである。放射最大値７９２ｎｍは概略前記第５
図の７．４ ｎｍＧａＡｓ量子ウェルに対応する。第６
図の薄い線で描かれた曲線（ｂ）および（ｃ）ｃａＡｓ
！子ウェルの勾配部のスペクトルである。ＰＬの強度は
全く一定であり、結晶の品質には問題がない。第６図の
曲線（ｄ）においては、視野のＰＬスペクトルはレーザ
・スポットの外側でスポット中心から５ ｗの距離にお
いて示されている。放射ピークである８３２ｎｍは最初
に成長した１ ３．６ ｎｏｒ厚の量子ウェルと一致す
る。
ペクトルである。放射最大値７９２ｎｍは概略前記第５
図の７．４ ｎｍＧａＡｓ量子ウェルに対応する。第６
図の薄い線で描かれた曲線（ｂ）および（ｃ）ｃａＡｓ
！子ウェルの勾配部のスペクトルである。ＰＬの強度は
全く一定であり、結晶の品質には問題がない。第６図の
曲線（ｄ）においては、視野のＰＬスペクトルはレーザ
・スポットの外側でスポット中心から５ ｗの距離にお
いて示されている。放射ピークである８３２ｎｍは最初
に成長した１ ３．６ ｎｏｒ厚の量子ウェルと一致す
る。
ＰＬテストがおこなわれた後、そのウェハから得られる
いくつかのバーが従来の方法で、いくつかの広域レーザ
を照射される。口長さのバーが切断されると、各広域レ
ーザがレーザ・ファセットと直交する薄いのこぎりの切
り口によって電気的に絶縁される。各広域レーザは幅が
２５０ｎｍで長さが３５０ｎｍである。ウェハ・バーに
沿う位置の関数として限界電流および放射波長が第７図
に示される。蒸発および脱着領域の大きさは試料上のレ
ーザビームのスポット径に対応する。レーザ・スポット
の限界電流密度がわずかに減少すると量子ウェルのレー
ザ構造が最適化される。レーザ波長の減少は量子ウェル
厚さの減少に対応する。
いくつかのバーが従来の方法で、いくつかの広域レーザ
を照射される。口長さのバーが切断されると、各広域レ
ーザがレーザ・ファセットと直交する薄いのこぎりの切
り口によって電気的に絶縁される。各広域レーザは幅が
２５０ｎｍで長さが３５０ｎｍである。ウェハ・バーに
沿う位置の関数として限界電流および放射波長が第７図
に示される。蒸発および脱着領域の大きさは試料上のレ
ーザビームのスポット径に対応する。レーザ・スポット
の限界電流密度がわずかに減少すると量子ウェルのレー
ザ構造が最適化される。レーザ波長の減少は量子ウェル
厚さの減少に対応する。
第６図のＰＬデータと同様に、放射波長は照射スポット
の領域外においては８３０ｎｍであり、照射スポットの
領域の中心においては７９２ｎｍに減少する。異なった
レーザ・デバイスの傾斜活性領域はそれらの間で異なっ
た中間波長のレーザを放射する。限界電流密度はスポッ
トの外側における５ ００ Ａ／ａＪからスポットの中
心に置ける４Ｂ０Ａ／ｃｄに変化する。活性領域として
Ａ Ｉ ＧａＡｓ′１子ウェルを含むいくつかのウェハ
を用いての実験によって、光誘導蒸発エンハンスメント
過程限界電流を増加させずむしろその構造および成長の
条件はまだ十分に最適化されず、限界電流密度は３００
Ａ／−である。８つ以上の個々にアドレス可能な波長が
１つのウェハ・バーの半分から得られることは重要であ
る。波長シフトの形状は期待強度プロフィルを合理的に
表わしている。最近のデータによって、熱拡散はスポッ
ト径が５０μｍ以下でなければ優位に生じない。限界値
をシフトさせることで、最適量子ウェル寸法は１３．６
以下であり、そこでは結晶品質の顕著な劣化が生じない
ことが示された。実際、蒸発過程は９０秒のパージ照射
がもっとも好ましい。これらのレーザ・デバイスから得
られる強度／電流曲線は鮮明なターン・オンと一定の傾
斜を有している。
の領域外においては８３０ｎｍであり、照射スポットの
領域の中心においては７９２ｎｍに減少する。異なった
レーザ・デバイスの傾斜活性領域はそれらの間で異なっ
た中間波長のレーザを放射する。限界電流密度はスポッ
トの外側における５ ００ Ａ／ａＪからスポットの中
心に置ける４Ｂ０Ａ／ｃｄに変化する。活性領域として
Ａ Ｉ ＧａＡｓ′１子ウェルを含むいくつかのウェハ
を用いての実験によって、光誘導蒸発エンハンスメント
過程限界電流を増加させずむしろその構造および成長の
条件はまだ十分に最適化されず、限界電流密度は３００
Ａ／−である。８つ以上の個々にアドレス可能な波長が
１つのウェハ・バーの半分から得られることは重要であ
る。波長シフトの形状は期待強度プロフィルを合理的に
表わしている。最近のデータによって、熱拡散はスポッ
ト径が５０μｍ以下でなければ優位に生じない。限界値
をシフトさせることで、最適量子ウェル寸法は１３．６
以下であり、そこでは結晶品質の顕著な劣化が生じない
ことが示された。実際、蒸発過程は９０秒のパージ照射
がもっとも好ましい。これらのレーザ・デバイスから得
られる強度／電流曲線は鮮明なターン・オンと一定の傾
斜を有している。
ウェハ・バーに沿って作成されたレーザ・デバイスの四
つの放射スペクトルが第８図に示される。
つの放射スペクトルが第８図に示される。
このデータは各デバイスに対して３００ｍＡの電流が付
加され、パルス励起されている。ＣＷ操作は電流の制限
あるいは放熱が必要である。第８図のデータは限界電流
を変化するように修正されている。プロフィル（ａ）、
（ｂ）によって表わされるデバイスは１組のモード
で操作される。しかし、傾斜領域から作成されるレーザ
・デバイスは第７図の勾配から予期されるように中心波
長が置き換わる２組のモードで操作される。それらのデ
バイスはスリットに直角に配列され、１組のモードは空
間的に濾過される。個々にアドレス可能なレーザを広域
にスペクトル分離でき、それはこれらのデバイスを波長
多重通信源に応用できる可能性を示している。
加され、パルス励起されている。ＣＷ操作は電流の制限
あるいは放熱が必要である。第８図のデータは限界電流
を変化するように修正されている。プロフィル（ａ）、
（ｂ）によって表わされるデバイスは１組のモード
で操作される。しかし、傾斜領域から作成されるレーザ
・デバイスは第７図の勾配から予期されるように中心波
長が置き換わる２組のモードで操作される。それらのデ
バイスはスリットに直角に配列され、１組のモードは空
間的に濾過される。個々にアドレス可能なレーザを広域
にスペクトル分離でき、それはこれらのデバイスを波長
多重通信源に応用できる可能性を示している。
本発明を利用して種々のさらに可能性のある幾何学的形
状および構造形状が考案され、第１０乃至１６図に示さ
れる。
状および構造形状が考案され、第１０乃至１６図に示さ
れる。
第１０．１１図はビーム・プロフィルが膜中に薄膜化領
域を与え、その薄膜プロフィルが表面線状変化あるいは
表面急峻変化を有するように修正される実施例を示して
いる。これは第１図のレンズ位置において特殊な光学を
使用するかあるいはビーム２６を用いて強度プロフィル
、ドエル時間、または両方の組み合わせを直線的に変化
させることによって達成される。第９Ａ、９Ｂにおいて
、下地層またはサポート５２上に析出された膜５０が示
されている。膜５０の領域５４はチャンバ１１において
蒸発エンハンスメントによって除去され、矢印は単分子
層および半導体材料成分の蒸発を示している。両図にお
いて、蒸発は下地サポート５２にも及んでいるように示
されているが、蒸発エツチングによって膜５０の領域に
限定することができる。第９Ａ図におけるＶ字形の直線
勾配はビームの集束を強めドエル時間を変化させて走査
することによって得られる。第９Ｂ図において、ビーム
は概略均一な強度断面の広域に集束される直線源として
形成される。これはビーム端をマスキングするかあるい
は公知の光学を利用するかによって達成される。この膜
５０における薄膜プロフィルは、固定ビーム、７字形溝
、垂直壁トラフ、直線走査の条件が与えられると、円形
のデイバットあるいはウェルの形状になる。第９図に示
される構造は、半導体デバイスにおいて非常に有用であ
り、デバイス操作に有用な半導体構造に電流あるいは光
学導波管特性を付与する。
域を与え、その薄膜プロフィルが表面線状変化あるいは
表面急峻変化を有するように修正される実施例を示して
いる。これは第１図のレンズ位置において特殊な光学を
使用するかあるいはビーム２６を用いて強度プロフィル
、ドエル時間、または両方の組み合わせを直線的に変化
させることによって達成される。第９Ａ、９Ｂにおいて
、下地層またはサポート５２上に析出された膜５０が示
されている。膜５０の領域５４はチャンバ１１において
蒸発エンハンスメントによって除去され、矢印は単分子
層および半導体材料成分の蒸発を示している。両図にお
いて、蒸発は下地サポート５２にも及んでいるように示
されているが、蒸発エツチングによって膜５０の領域に
限定することができる。第９Ａ図におけるＶ字形の直線
勾配はビームの集束を強めドエル時間を変化させて走査
することによって得られる。第９Ｂ図において、ビーム
は概略均一な強度断面の広域に集束される直線源として
形成される。これはビーム端をマスキングするかあるい
は公知の光学を利用するかによって達成される。この膜
５０における薄膜プロフィルは、固定ビーム、７字形溝
、垂直壁トラフ、直線走査の条件が与えられると、円形
のデイバットあるいはウェルの形状になる。第９図に示
される構造は、半導体デバイスにおいて非常に有用であ
り、デバイス操作に有用な半導体構造に電流あるいは光
学導波管特性を付与する。
第１ＯＡ、１０図はそれぞれ第９Ａ、９Ｂ図に示される
幾何学的プロフィルと対称をなすプロフィルを示す、下
地層またはサポート６２上に析出された膜６２が示され
る。表面６４．６４Ａ、６６Ａおよび６６上の膜６０は
チャンバ１１における蒸発エンハンスメントによって除
去され、矢印は単分子層および材料成分の蒸発を示して
いる。
幾何学的プロフィルと対称をなすプロフィルを示す、下
地層またはサポート６２上に析出された膜６２が示され
る。表面６４．６４Ａ、６６Ａおよび６６上の膜６０は
チャンバ１１における蒸発エンハンスメントによって除
去され、矢印は単分子層および材料成分の蒸発を示して
いる。
両図において、蒸発は元の膜６０の小さい部分だけを残
して下地サポート６２に及んでいるように示されている
が、その蒸発を蒸発エツチングによって膜６０の領域に
限定できる。第１０Ａ図の６４Ａ、６６ＡにおけるＶ字
形の直線勾配はビームの集束を強めるかドエル時間を変
化させることによって得られる。領域６４．６６は膜表
面を固定ビームあるいは繰り返し走査ビームによって得
られる。領域６４．６６はまた概略均一な強度を有する
広域に集束される直線ビーム源によっても得ることがで
きる。これはビームの端領域をマスキングするかあるい
は公知の光学を利用することによって達成される。これ
によって得られる膜６０中の薄膜プロフィルは、固定ビ
ーム、Ｖ字形の矩形メサ、垂直壁メサおよび直線走査ビ
ームの条件が付与されると、円形デインプルあるいはメ
サの形状になる。
して下地サポート６２に及んでいるように示されている
が、その蒸発を蒸発エツチングによって膜６０の領域に
限定できる。第１０Ａ図の６４Ａ、６６ＡにおけるＶ字
形の直線勾配はビームの集束を強めるかドエル時間を変
化させることによって得られる。領域６４．６６は膜表
面を固定ビームあるいは繰り返し走査ビームによって得
られる。領域６４．６６はまた概略均一な強度を有する
広域に集束される直線ビーム源によっても得ることがで
きる。これはビームの端領域をマスキングするかあるい
は公知の光学を利用することによって達成される。これ
によって得られる膜６０中の薄膜プロフィルは、固定ビ
ーム、Ｖ字形の矩形メサ、垂直壁メサおよび直線走査ビ
ームの条件が付与されると、円形デインプルあるいはメ
サの形状になる。
第１１図における膜７０の構造はその直線状プロフィル
に関して前述した通りである。半導体デバイスにおける
この単調に傾斜したプロフィルの重要性は、例えば、多
エミッタを有する直線状レーザ・アレイの製造に必要で
あり、膜７０はその膜に量子寸法効果の単調な変化を与
え、例１に示されたように異なった波長の操作が可能な
複数のレーザ・エミッタに有用である。
に関して前述した通りである。半導体デバイスにおける
この単調に傾斜したプロフィルの重要性は、例えば、多
エミッタを有する直線状レーザ・アレイの製造に必要で
あり、膜７０はその膜に量子寸法効果の単調な変化を与
え、例１に示されたように異なった波長の操作が可能な
複数のレーザ・エミッタに有用である。
膜７０の直線状プロフィルは、特殊な光学を用いて、す
なわち単調に強度、ドエル時間または両者を同時に変化
させながら膜表面にビームを操作させることによって達
成される。また、この直線状傾斜プロフィルは、概略均
一な強度の固定直線源７２を用いて、照射中に矢印７６
の方向にマスク７４をゆっくりと移動させて、第１１図
に示すように膜７０の左端から始まるビームの単調に増
加する熱勾配を有する照射を膜に付与することによって
も得られる。
なわち単調に強度、ドエル時間または両者を同時に変化
させながら膜表面にビームを操作させることによって達
成される。また、この直線状傾斜プロフィルは、概略均
一な強度の固定直線源７２を用いて、照射中に矢印７６
の方向にマスク７４をゆっくりと移動させて、第１１図
に示すように膜７０の左端から始まるビームの単調に増
加する熱勾配を有する照射を膜に付与することによって
も得られる。
第１２．１３および１４図は本発明の実施における他の
プロフィルを示し、薄膜領域はビーム強度プロフィルの
形状を呈する。１例として、横方向に急傾斜した凹型の
薄い領域を有する第１３図の膜８６と比較して、第１２
図の膜８０は横方向に緩傾斜した凹型の形状を有する。
プロフィルを示し、薄膜領域はビーム強度プロフィルの
形状を呈する。１例として、横方向に急傾斜した凹型の
薄い領域を有する第１３図の膜８６と比較して、第１２
図の膜８０は横方向に緩傾斜した凹型の形状を有する。
プロフィル８２と８８の傾斜勾配は対応する強度プロフ
ィルを有する様に修正されたビーム・プロフィルによっ
て達成される。
ィルを有する様に修正されたビーム・プロフィルによっ
て達成される。
第１４図は第１２図と逆の形状を示し膜は横方向に緩傾
斜した凸型の形状を有し、それはドエル時間あるいは時
間または強度の最大値と最小値間で直線的周期を有する
強度変数を変化させながら、集束されるビームを強める
ことによって得られる。
斜した凸型の形状を有し、それはドエル時間あるいは時
間または強度の最大値と最小値間で直線的周期を有する
強度変数を変化させながら、集束されるビームを強める
ことによって得られる。
従って、膜９０は時間あるいは強度の最小値がビームの
走査中に維持されると、プロフィル９２の中ｔｃｐｃこ
おいてもっとも厚くなる。
走査中に維持されると、プロフィル９２の中ｔｃｐｃこ
おいてもっとも厚くなる。
本発明は上記の記述に基づいているが、以下の記述もま
た本出願の発明性を十分に理解する上において助けにな
る。
た本出願の発明性を十分に理解する上において助けにな
る。
エピタキシャル成長中またはその後の化合物半導体から
成る膜中の選択された領域を侵食薄膜化する熱パターン
化方法であって、 前記化合物半導体から成る構成要素の初期熱蒸発に必要
とされるよりも高い温度を保持し、前記温度が前記膜を
取り巻く雰囲気によって部分的に決定されるような段階
と、 前記膜の前記領域を十分な流動性を有するビームで放射
し、前記選択された領域の温度を前記選択された領域中
の前記化合物半導体の熱蒸発が生じる温度以上に熱的に
上昇させる段階と、および、前記ビーム放射を前記選択
された領域において十分な期間連続的にあるいは繰り返
して行い、その領域にある前記化合物半導体を所定深さ
まで蒸発させる段階とによって構成される個とを特徴と
する熱パターン方法。
成る膜中の選択された領域を侵食薄膜化する熱パターン
化方法であって、 前記化合物半導体から成る構成要素の初期熱蒸発に必要
とされるよりも高い温度を保持し、前記温度が前記膜を
取り巻く雰囲気によって部分的に決定されるような段階
と、 前記膜の前記領域を十分な流動性を有するビームで放射
し、前記選択された領域の温度を前記選択された領域中
の前記化合物半導体の熱蒸発が生じる温度以上に熱的に
上昇させる段階と、および、前記ビーム放射を前記選択
された領域において十分な期間連続的にあるいは繰り返
して行い、その領域にある前記化合物半導体を所定深さ
まで蒸発させる段階とによって構成される個とを特徴と
する熱パターン方法。
前記ビームの強度プロフィルを前記選択された領域の所
定の幾何学的薄膜化形状と一致させる段階を含む前記の
熱パターン化方法。
定の幾何学的薄膜化形状と一致させる段階を含む前記の
熱パターン化方法。
前記プロフィルが概略ガウス曲線であるような前記熱パ
ターン化方法。
ターン化方法。
前記ビーム・プロフィルが概略均一強度の直線源である
ような前記熱パターン化方法。
ような前記熱パターン化方法。
前記化合物半導体がｍ−ｖ化合物であり、前記雰囲気ガ
スが”ｚ ＋ ＰＨ３またはＨ，Ｓｂであるような前記
熱パターン化方法。
スが”ｚ ＋ ＰＨ３またはＨ，Ｓｂであるような前記
熱パターン化方法。
放射の段階が前記化合物半導体のエピタキシャル析出の
段階中に行なわれるような前記薄膜製造方法。
段階中に行なわれるような前記薄膜製造方法。
放射の段階が前記化合物半導体のエピタキシャル析出の
段階後に行なわれるような前記薄膜製造方法。
段階後に行なわれるような前記薄膜製造方法。
少なくとも前記層の１つが前記の方法に従って前記デバ
イスの成長中に処理されるような複数の半導体層から成
る半導体デバイス。
イスの成長中に処理されるような複数の半導体層から成
る半導体デバイス。
結論として、新規のレーザ・パターン化技［が示され、
それは化合物半導体を薄膜化し、内部において結晶のエ
ネルギーバンド・ギャップを空間的に修正する。このよ
うなデバイスすなわち同一の効果に基づく多波長レーザ
は波長の多重化を含む通信、回転可能な分光源および特
殊な形態の多波長検出器に応用される。本発明は少ずか
の特殊な実施例と関連して記述されたが、当業者にとっ
て、多くの代替え、変形および変更は前記の記述を考慮
すれば明らかになる。例えば、電子またはイオンビーム
源の利用はここでは議論されていないが、それらを代替
え源として成長表面は必要な熱レベルを供給し、この発
明の光誘導エンハンスメントを行なうことはこの発明の
範囲にある。しかし、熱源としてこれらのビームのいず
れかを用いる過程は、電子ビームが真空を必要としさら
にイオンビームの利用は装置の圧力を数ミリバール以下
に減少させる必要があるので、膜成長後の利用に制限さ
れる。また、この方法はＭＢＥ中においてＭＢＥチャン
バの外側から成長表面にビームを照射することによって
行なわれる。従って、本発明は添付した請求の範囲の精
神と範囲に含まれる全ての代替え、変形および変更を包
含するものである。
それは化合物半導体を薄膜化し、内部において結晶のエ
ネルギーバンド・ギャップを空間的に修正する。このよ
うなデバイスすなわち同一の効果に基づく多波長レーザ
は波長の多重化を含む通信、回転可能な分光源および特
殊な形態の多波長検出器に応用される。本発明は少ずか
の特殊な実施例と関連して記述されたが、当業者にとっ
て、多くの代替え、変形および変更は前記の記述を考慮
すれば明らかになる。例えば、電子またはイオンビーム
源の利用はここでは議論されていないが、それらを代替
え源として成長表面は必要な熱レベルを供給し、この発
明の光誘導エンハンスメントを行なうことはこの発明の
範囲にある。しかし、熱源としてこれらのビームのいず
れかを用いる過程は、電子ビームが真空を必要としさら
にイオンビームの利用は装置の圧力を数ミリバール以下
に減少させる必要があるので、膜成長後の利用に制限さ
れる。また、この方法はＭＢＥ中においてＭＢＥチャン
バの外側から成長表面にビームを照射することによって
行なわれる。従って、本発明は添付した請求の範囲の精
神と範囲に含まれる全ての代替え、変形および変更を包
含するものである。
第１図は発明の実施に用いられるＭＯＣＶＤ反応装置の
概略図である。 第２図は本発明の実施に用いられる他のＭＯＣＶＤ反応
装置の概略図である。 第３図は変調後成長表面に走査され選択的に光誘導蒸発
をもたらすレーザビームの概略図である。 第４図は成長表面の照射がパターン化マスクを介して行
なわれ選択的に光誘導蒸発をもたらすビーム照射である
。 第５図は例１における本発明の方法を例示する導波管領
域のウェハ成長へテロ結晶構造のＴＥＭ顕微鏡写真であ
る。 第６図は例１のレーザ・パターン化ウェハに沿う４点か
らの光ルミネセンス（ＰＬ）スペクトルである。 第７図は例１のウェハに沿う位置の関数としてレーザ波
長および限界電流密度のグラフィック図である。 第８図は第５図に示されるヘテロ構造形状のウェハから
のバーに沿う４つのレーザ・デバイスの放射スペクトル
である。 第９図は膜の選択的薄膜化の幾何学的形状が本発明の光
誘導エンハンスメントを利用することによって達成され
るような析出または析出後の膜層の概略図である。 第９Ａ、９Ｂ図は放射プロフィルの変化によって形成さ
れる膜の選択された領域におけるＦｉ膜化の幾何学的形
状の概略図である。 第１０Ａ、１０Ｂ図は膜の選択された領域において第９
Ａ、９Ｂ図に示されるプロフィルとは逆の薄膜化の幾何
学的形状を示す概略図である。 第１１図は本発明の示唆による膜の選択された領域にお
ける薄膜化の幾何学的形状を示す他の概略図である。 第１２図は本発明の示唆による膜の選択された領域にお
ける薄膜化の幾何学的形状を示すさらに他の概略図であ
る。 第１３図は膜の選択された領域において第１２図に示さ
れるのと同様の幾何学的形状で異なったプロフィルを薄
膜化の幾何学的形状の概略図である。 第１４図は膜の選択された領域において第１２図とは逆
の幾何学的形状を有する薄膜化の幾何学的形状の概略図
である。 １０−Ｍ ＯＣＶ Ｄ装置 １１−チャンバ １２−支持台 １３−透明窓 １４一基板 ２６−レーザビーム ２８−・−スキャナ ３１−マスク ３４− 膜 １４２、 ＦＩＧ、 ４ １４・− ルミネセンス・エネルギー 波長λ（ｎｍ） 放射エネルギー ｈν（ｅＶ） 放射波長λ（ｎｍ） ＦＩＧ、 ８ バー位置 ｄ （ｎｍ） ＦＩＧ、 ７ ＦＩＧ、 ９ ＦＩＧ、９Ａ ＦＩＧ、９Ｂ ＦＩＧ。 ０Ａ
概略図である。 第２図は本発明の実施に用いられる他のＭＯＣＶＤ反応
装置の概略図である。 第３図は変調後成長表面に走査され選択的に光誘導蒸発
をもたらすレーザビームの概略図である。 第４図は成長表面の照射がパターン化マスクを介して行
なわれ選択的に光誘導蒸発をもたらすビーム照射である
。 第５図は例１における本発明の方法を例示する導波管領
域のウェハ成長へテロ結晶構造のＴＥＭ顕微鏡写真であ
る。 第６図は例１のレーザ・パターン化ウェハに沿う４点か
らの光ルミネセンス（ＰＬ）スペクトルである。 第７図は例１のウェハに沿う位置の関数としてレーザ波
長および限界電流密度のグラフィック図である。 第８図は第５図に示されるヘテロ構造形状のウェハから
のバーに沿う４つのレーザ・デバイスの放射スペクトル
である。 第９図は膜の選択的薄膜化の幾何学的形状が本発明の光
誘導エンハンスメントを利用することによって達成され
るような析出または析出後の膜層の概略図である。 第９Ａ、９Ｂ図は放射プロフィルの変化によって形成さ
れる膜の選択された領域におけるＦｉ膜化の幾何学的形
状の概略図である。 第１０Ａ、１０Ｂ図は膜の選択された領域において第９
Ａ、９Ｂ図に示されるプロフィルとは逆の薄膜化の幾何
学的形状を示す概略図である。 第１１図は本発明の示唆による膜の選択された領域にお
ける薄膜化の幾何学的形状を示す他の概略図である。 第１２図は本発明の示唆による膜の選択された領域にお
ける薄膜化の幾何学的形状を示すさらに他の概略図であ
る。 第１３図は膜の選択された領域において第１２図に示さ
れるのと同様の幾何学的形状で異なったプロフィルを薄
膜化の幾何学的形状の概略図である。 第１４図は膜の選択された領域において第１２図とは逆
の幾何学的形状を有する薄膜化の幾何学的形状の概略図
である。 １０−Ｍ ＯＣＶ Ｄ装置 １１−チャンバ １２−支持台 １３−透明窓 １４一基板 ２６−レーザビーム ２８−・−スキャナ ３１−マスク ３４− 膜 １４２、 ＦＩＧ、 ４ １４・− ルミネセンス・エネルギー 波長λ（ｎｍ） 放射エネルギー ｈν（ｅＶ） 放射波長λ（ｎｍ） ＦＩＧ、 ８ バー位置 ｄ （ｎｍ） ＦＩＧ、 ７ ＦＩＧ、 ９ ＦＩＧ、９Ａ ＦＩＧ、９Ｂ ＦＩＧ。 ０Ａ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 エピタキシャル成長中またはその後の化合物半導体から
成る膜中の選択された領域を侵食薄膜化する熱パターン
化方法であって、 前記化合物半導体から成る構成要素の初期熱蒸発に必要
とされるよりも高い温度を保持し、前記湿度が前記膜を
取り巻く雰囲気によって部分的に決定されるような段階
と、 前記膜の前記領域を十分な流動性を有するビームで放射
し、前記選択された領域の温度を前記選択された領域中
の前記化合物半導体の熱蒸発が生じる温度以上に熱的に
上昇させる段階と、および前記ビーム放射を前記選択さ
れた領域において十分な期間連続的にあるいは繰り返し
て行い、その領域にある前記化合物半導体を所定深さま
で蒸発させる段階とによって構成されることを特徴とす
る熱パターン化方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US257498 | 1988-10-13 | ||
| US07/257,498 US4962057A (en) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | Method of in situ photo induced evaporation enhancement of compound thin films during or after epitaxial growth |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02144910A true JPH02144910A (ja) | 1990-06-04 |
| JP2957607B2 JP2957607B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=22976545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1257636A Expired - Fee Related JP2957607B2 (ja) | 1988-10-13 | 1989-10-02 | エピタキシャル成長中またはその後の化合物薄膜の光誘導蒸発による熱パターン化方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4962057A (ja) |
| EP (1) | EP0364259B1 (ja) |
| JP (1) | JP2957607B2 (ja) |
| DE (1) | DE68929069T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5273932A (en) * | 1988-08-15 | 1993-12-28 | Nippon Telegraph & Telephone Corp. | Method for forming semiconductor thin films where an argon laser is used to suppress crystal growth |
| CA2008379C (en) * | 1989-01-24 | 1993-08-31 | Hajime Sakiyama | Semiconductor lasers |
| US5436192A (en) * | 1989-03-24 | 1995-07-25 | Xerox Corporation | Method of fabricating semiconductor structures via photo induced evaporation enhancement during in situ epitaxial growth |
| US5563094A (en) * | 1989-03-24 | 1996-10-08 | Xerox Corporation | Buried reverse bias junction configurations in semiconductor structures employing photo induced evaporation enhancement during in situ epitaxial growth and device structures utilizing the same |
| US5362973A (en) * | 1990-06-25 | 1994-11-08 | Xerox Corporation | Quantum fabricated via photo induced evaporation enhancement during in situ epitaxial growth |
| US5147680A (en) * | 1990-11-13 | 1992-09-15 | Paul Slysh | Laser assisted masking process |
| US5114877A (en) * | 1991-01-08 | 1992-05-19 | Xerox Corporation | Method of fabricating quantum wire semiconductor laser via photo induced evaporation enhancement during in situ epitaxial growth |
| US5138625A (en) * | 1991-01-08 | 1992-08-11 | Xerox Corporation | Quantum wire semiconductor laser |
| US5175740A (en) * | 1991-07-24 | 1992-12-29 | Gte Laboratories Incorporated | Semiconductor laser and method of fabricating same |
| US5204523A (en) * | 1991-08-19 | 1993-04-20 | Xerox Corporation | Method for spot position control in an optical output device employing a variable wavelength light source and an optical beam deflecting element |
| US5322986A (en) * | 1992-04-06 | 1994-06-21 | Eastman Kodak Company | Methods for preparing polymer stripe waveguides and polymer stripe waveguides prepared thereby |
| US5264108A (en) * | 1992-09-08 | 1993-11-23 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Laser patterning of laminated structures for electroplating |
| JPH07105340B2 (ja) * | 1992-10-06 | 1995-11-13 | 名古屋大学長 | 完全無欠陥表面を作成する方法 |
| US5461412A (en) * | 1993-07-23 | 1995-10-24 | Xerox Corporation | Method and apparatus for actively correcting curvature in the scan of an optical output device |
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| JP4241051B2 (ja) * | 2003-01-08 | 2009-03-18 | シャープ株式会社 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法および半導体発光素子の製造方法 |
| US6818249B2 (en) * | 2003-03-03 | 2004-11-16 | Micron Technology, Inc. | Reactors, systems with reaction chambers, and methods for depositing materials onto micro-device workpieces |
| US7282239B2 (en) * | 2003-09-18 | 2007-10-16 | Micron Technology, Inc. | Systems and methods for depositing material onto microfeature workpieces in reaction chambers |
| US7581511B2 (en) | 2003-10-10 | 2009-09-01 | Micron Technology, Inc. | Apparatus and methods for manufacturing microfeatures on workpieces using plasma vapor processes |
| US8133554B2 (en) | 2004-05-06 | 2012-03-13 | Micron Technology, Inc. | Methods for depositing material onto microfeature workpieces in reaction chambers and systems for depositing materials onto microfeature workpieces |
| US7699932B2 (en) | 2004-06-02 | 2010-04-20 | Micron Technology, Inc. | Reactors, systems and methods for depositing thin films onto microfeature workpieces |
| JP4849829B2 (ja) * | 2005-05-15 | 2012-01-11 | 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント | センタ装置 |
| EP2426702A4 (en) * | 2009-05-01 | 2014-03-26 | Univ Tokyo | CHEMICAL COMPOUND SEMICONDUCTOR DEPOSITION METHOD AND DEVICE THEREOF |
| KR102016927B1 (ko) * | 2017-11-01 | 2019-10-21 | 한국기초과학지원연구원 | 원자층 연마 방법 및 이를 위한 연마 장치 |
| US20220238337A1 (en) * | 2021-01-22 | 2022-07-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Laser-Assisted Epitaxy and Etching for Manufacturing Integrated Circuits |
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|---|---|---|---|---|
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| US4044222A (en) * | 1976-01-16 | 1977-08-23 | Western Electric Company, Inc. | Method of forming tapered apertures in thin films with an energy beam |
| JPS5679449A (en) * | 1979-11-30 | 1981-06-30 | Mitsubishi Electric Corp | Production of semiconductor device |
| US4388517A (en) * | 1980-09-22 | 1983-06-14 | Texas Instruments Incorporated | Sublimation patterning process |
| GB2102202A (en) * | 1981-07-17 | 1983-01-26 | Westinghouse Brake & Signal | Semiconductor device passivation |
| JPS59169125A (ja) * | 1983-03-16 | 1984-09-25 | Ushio Inc | 半導体ウエハ−の加熱方法 |
| JPS6014441A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置作製方法 |
| JPS6053915A (ja) * | 1983-09-05 | 1985-03-28 | Olympus Optical Co Ltd | 倒立型光学顕微鏡 |
| US4645687A (en) * | 1983-11-10 | 1987-02-24 | At&T Laboratories | Deposition of III-V semiconductor materials |
| US4624736A (en) * | 1984-07-24 | 1986-11-25 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Laser/plasma chemical processing of substrates |
| JPH0712102B2 (ja) * | 1985-06-14 | 1995-02-08 | 株式会社日立製作所 | 半導体レ−ザ装置 |
| GB8516984D0 (en) * | 1985-07-04 | 1985-08-07 | British Telecomm | Etching method |
| JPS62140485A (ja) * | 1985-12-16 | 1987-06-24 | Hitachi Ltd | 半導体構造体およびその製造方法 |
| JPS62262433A (ja) * | 1986-05-09 | 1987-11-14 | Hitachi Ltd | 表面処理方法 |
| JPS6353254A (ja) * | 1986-08-21 | 1988-03-07 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | 乾式付着方法 |
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| JPH073909B2 (ja) * | 1987-09-08 | 1995-01-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
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-
1988
- 1988-10-13 US US07/257,498 patent/US4962057A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-10-02 JP JP1257636A patent/JP2957607B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-10-12 EP EP89310434A patent/EP0364259B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-10-12 DE DE68929069T patent/DE68929069T2/de not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US4962057A (en) | 1990-10-09 |
| DE68929069T2 (de) | 2000-02-10 |
| EP0364259B1 (en) | 1999-09-08 |
| EP0364259A3 (en) | 1990-10-24 |
| EP0364259A2 (en) | 1990-04-18 |
| DE68929069D1 (de) | 1999-10-14 |
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