JPH0266502A - 半導体光導波路の製造方法 - Google Patents
半導体光導波路の製造方法Info
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- JPH0266502A JPH0266502A JP21911288A JP21911288A JPH0266502A JP H0266502 A JPH0266502 A JP H0266502A JP 21911288 A JP21911288 A JP 21911288A JP 21911288 A JP21911288 A JP 21911288A JP H0266502 A JPH0266502 A JP H0266502A
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Landscapes
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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〕
本発明は半導体光導波路の製造方法に関する。
従来、アプライド・ブイジックス・レター、１９８７年
第５０巻、１６２８頁に記載され、第２図（ａ）〜（ｃ
）に示すような半導体光導波路の製造方法であった。す
なわち、第２図（ａ）に示したＧａＡｓ基板２０１上に
、第２図（ｂ）１．：示すように有機金属気相成長法（
以下、ＭＯＣＶＤ法と略す）により、第１クラッド層２
０２、活性層２０３、第２クラッド層２０４を形成した
後レジストをマスクとした普通のフォトリソグラフィー
工程で、第２図（ｃ）に示すように、活性層に平行方向
に横方向等価屈折率差を設けるため、第２クラッド層２
０４をリブ型にエツチングしていた。リブ型直下の活性
層２０３付近の光導波路領域２０５を通じて光を導波し
ていた。また、ＭＯＣＶＤ法の工程における成長温度は
６２５℃であった。
第５０巻、１６２８頁に記載され、第２図（ａ）〜（ｃ
）に示すような半導体光導波路の製造方法であった。す
なわち、第２図（ａ）に示したＧａＡｓ基板２０１上に
、第２図（ｂ）１．：示すように有機金属気相成長法（
以下、ＭＯＣＶＤ法と略す）により、第１クラッド層２
０２、活性層２０３、第２クラッド層２０４を形成した
後レジストをマスクとした普通のフォトリソグラフィー
工程で、第２図（ｃ）に示すように、活性層に平行方向
に横方向等価屈折率差を設けるため、第２クラッド層２
０４をリブ型にエツチングしていた。リブ型直下の活性
層２０３付近の光導波路領域２０５を通じて光を導波し
ていた。また、ＭＯＣＶＤ法の工程における成長温度は
６２５℃であった。
しかし従来の半導体光導波路の製造方法では、成長温度
が高いため、半導体基板、クラッド層、活性層の各界面
より不純物や主となる構成原子の相互拡散が発生し、結
晶性劣化による吸収損失、散乱損失が大きいという問題
点を有していた。
が高いため、半導体基板、クラッド層、活性層の各界面
より不純物や主となる構成原子の相互拡散が発生し、結
晶性劣化による吸収損失、散乱損失が大きいという問題
点を有していた。
又、半導体基板上全面に半導体光導波路層が形成されて
いたため、単品素子としての半導体導波路しか作製でき
なかった。
いたため、単品素子としての半導体導波路しか作製でき
なかった。
そこで本発明は、このような課題を解決するため、半導
体光導波路の製造方法において成長温度を低下せしめ、
結晶性の向上をはかり、吸収損失、散乱損失を低減し導
波路特性を向上させること、更には、複数の半導体光導
波路を集積化することを目的としている。
体光導波路の製造方法において成長温度を低下せしめ、
結晶性の向上をはかり、吸収損失、散乱損失を低減し導
波路特性を向上させること、更には、複数の半導体光導
波路を集積化することを目的としている。
上記問題点を解決するために、本発明の半導体光導波路
の製造方法は、半導体基板上に選択的に半導体光導波路
を製造する方法において、前記半導体基板上の一部にマ
スクを形成する手段と、前記マスクの形成された半導体
基板上に半導体光導波路活性層をエピタキシャル成長す
る手段と、前記エピタキシャル成長中に光照射する手段
を含むことを特徴とする。
の製造方法は、半導体基板上に選択的に半導体光導波路
を製造する方法において、前記半導体基板上の一部にマ
スクを形成する手段と、前記マスクの形成された半導体
基板上に半導体光導波路活性層をエピタキシャル成長す
る手段と、前記エピタキシャル成長中に光照射する手段
を含むことを特徴とする。
本発明の上記の構成によれば、エピタキシャル成長中に
光照射を行なうことにより、マスク上では堆積物が形成
される前に、光エネルギーを吸着分子が吸収し、ガス雰
囲気中に再度蒸発してしまいマスク上には堆積が起こら
ない。マスクに覆われていない半導体基板表面において
は、光照射によって、低温においても、良好な特性を有
する結晶層、すなわち導波特性の良い半導体光導波路を
形成することができる。また照射する光の波長を適当に
選べば、ＡｌｌＧａＡｓ、ＡＩ ＩｎＰ等の混晶薄膜の
形成の際にも、マスク上の吸着分子を再蒸発させること
ができ、任意の組成を持つ混晶薄膜光導波路の選択的成
長が可能となる。
光照射を行なうことにより、マスク上では堆積物が形成
される前に、光エネルギーを吸着分子が吸収し、ガス雰
囲気中に再度蒸発してしまいマスク上には堆積が起こら
ない。マスクに覆われていない半導体基板表面において
は、光照射によって、低温においても、良好な特性を有
する結晶層、すなわち導波特性の良い半導体光導波路を
形成することができる。また照射する光の波長を適当に
選べば、ＡｌｌＧａＡｓ、ＡＩ ＩｎＰ等の混晶薄膜の
形成の際にも、マスク上の吸着分子を再蒸発させること
ができ、任意の組成を持つ混晶薄膜光導波路の選択的成
長が可能となる。
Ｃ実 施 例〕
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の第１の実施例であり、半導体光導波路の製
造工程断面図である。まずＧａＡＳ基板１０１上に熱Ｃ
ＶＤにより５ｉ０２１０６を形成し、普通のフォトリソ
グラフィー工程により光導波を形成する領域の５ＩＯ２
１０６を除去しＧａＡｓ基板１０１表面を露出させ、第
１図（ａ）されるようにバターニングする。次に、第１
図（ｂ）に示すように、この基板上に光照射を用いたＭ
ＯＣＶＤ法により選択エピタキシャル成長をおこない、
第１クラッド層１０２、活性層１０３、第２クラッド層
１０４を形成する。第１クラッド層１０２は、３０ の
ＧａＡｓ層と５０のＡｆｆ ｏ、ｒ Ｇａｏ９Ａｓ層を
交互に積層した超格子構造で、全層厚は８μｍとした。
図は本発明の第１の実施例であり、半導体光導波路の製
造工程断面図である。まずＧａＡＳ基板１０１上に熱Ｃ
ＶＤにより５ｉ０２１０６を形成し、普通のフォトリソ
グラフィー工程により光導波を形成する領域の５ＩＯ２
１０６を除去しＧａＡｓ基板１０１表面を露出させ、第
１図（ａ）されるようにバターニングする。次に、第１
図（ｂ）に示すように、この基板上に光照射を用いたＭ
ＯＣＶＤ法により選択エピタキシャル成長をおこない、
第１クラッド層１０２、活性層１０３、第２クラッド層
１０４を形成する。第１クラッド層１０２は、３０ の
ＧａＡｓ層と５０のＡｆｆ ｏ、ｒ Ｇａｏ９Ａｓ層を
交互に積層した超格子構造で、全層厚は８μｍとした。
活性層１０３はＧａＡｓ層であり層厚２μｍ、第２クラ
ッド層１０４は、第１クラッド層１０２と同様の超格子
構造で、層厚２．５μｍとした。光照射１０７を、エピ
タキシャル成長中に基板前面に行なうことにより、５ｉ
０２１０６上には堆積物は何も付着せず、第１クラッド
層１０２、活性＠１０３、第２クラッド層１０４の結晶
性は成長温度が５５０℃と低いにもかかわらず光を照射
しない場合に比べて一段と良好となる。次にレジストを
マスクとした普通のフォトリソグラフィー工程により第
１図（ｃ）に示すように、第２クラッド層１０４をリブ
型に形成し、光導波路領域１０５を確保する。
ッド層１０４は、第１クラッド層１０２と同様の超格子
構造で、層厚２．５μｍとした。光照射１０７を、エピ
タキシャル成長中に基板前面に行なうことにより、５ｉ
０２１０６上には堆積物は何も付着せず、第１クラッド
層１０２、活性＠１０３、第２クラッド層１０４の結晶
性は成長温度が５５０℃と低いにもかかわらず光を照射
しない場合に比べて一段と良好となる。次にレジストを
マスクとした普通のフォトリソグラフィー工程により第
１図（ｃ）に示すように、第２クラッド層１０４をリブ
型に形成し、光導波路領域１０５を確保する。
上記製造方法により形成した光導波路は波長１゜５２μ
ｍの光に対して単一モードとなり伝送損失は０．１ｄＢ
／ａｍと十分小さな値であった。
ｍの光に対して単一モードとなり伝送損失は０．１ｄＢ
／ａｍと十分小さな値であった。
第３図に、本発明の半導体光導波路の製造に用いたＭＯ
ＣＶＤ装置の基本構成図を示す。原料ガスのトリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ
） 、アルシン（ＡｓＨｓ）は原料ガス導入管３０１よ
り反応管３０２に供給され、排ガス管３０３により排気
される。反応管３０２は二重構造になっており、水素ガ
ス導入管３１０より水素を導入し、窓への堆積物の付着
を防止する。ＧａＡｓ基板３０４は、高周波コイル３０
５によりサセプタ３０６を誘導加熱することにより加熱
されるが、反応管３０２内部からの汚染を防ぐために冷
却水を冷却水管３０７に流す。
ＣＶＤ装置の基本構成図を示す。原料ガスのトリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ
） 、アルシン（ＡｓＨｓ）は原料ガス導入管３０１よ
り反応管３０２に供給され、排ガス管３０３により排気
される。反応管３０２は二重構造になっており、水素ガ
ス導入管３１０より水素を導入し、窓への堆積物の付着
を防止する。ＧａＡｓ基板３０４は、高周波コイル３０
５によりサセプタ３０６を誘導加熱することにより加熱
されるが、反応管３０２内部からの汚染を防ぐために冷
却水を冷却水管３０７に流す。
エキシマレーザ本体３０８から発振したエキシマレーザ
は光学系３０９を通して平行ビームとなりにａＡｓ基板
３０４に照射される。ＧａＡｓ基板３０４の表面には、
５ｉ０２がパターン状に形成されており、第１図（ａ）
に示したように、ＧａＡｓの面が露出した部分にだけＧ
ａＡｓ５Ａ、Ｑ ＧａＡｓ結晶薄膜の成長が可能であっ
た。この場合の反応管内圧力は５０Ｔｏ ｒ ｒ、基板
温度は５５０℃、Ｖ／ｍ比は１００、成長速度は３μｍ
／ｈｒ、であった。
は光学系３０９を通して平行ビームとなりにａＡｓ基板
３０４に照射される。ＧａＡｓ基板３０４の表面には、
５ｉ０２がパターン状に形成されており、第１図（ａ）
に示したように、ＧａＡｓの面が露出した部分にだけＧ
ａＡｓ５Ａ、Ｑ ＧａＡｓ結晶薄膜の成長が可能であっ
た。この場合の反応管内圧力は５０Ｔｏ ｒ ｒ、基板
温度は５５０℃、Ｖ／ｍ比は１００、成長速度は３μｍ
／ｈｒ、であった。
第４図は本発明の第２の実施例であり、集積化半導体光
導波路の製造工程断面図である。まず第１の実施例と同
様の方法によりＧａＡｓ基板４０１上に選択エピタキシ
ャル成長のマスクである５ｉ０２４０６でおおわれてい
ない部分に、ＭＯＣＶＤ法等により、第１図（ａ）のご
とく、第１クラッド層４０２、活性層４０３、第２クラ
ッド層４０４で構成される第１の半導体光導波路を形成
する。ここで第１クラッド層４０２、活性層４０３、第
２クラッド層４０４は第１の実施例と同じ（ＡＪ７ Ｇ
ａＡｓ、ＧａＡｓ系化合物半導体で構成されている。次
に第４図（ｂ）のごとく、普通のフォトリソグラフィー
工程によりマスクをパターニングしなおす。次に第４図
（ｃ）のごとく、光照射を用いた選択エピタキシヤル工
程により第２の半導体光導波路を形成する。第１クラッ
ド層４０７は、層厚１．４μｍのＺｎＳ層、活性層４゜
８は、５０ のＺｎ５ｅ層と５０ のＺｎＳ層を交互に
積層した超格子構造で、全層厚は０．８μｍとした。第
２クラッド層４０９は、厚さ０． ２μｍの５ｉ０２で
あり熱ＣＶＤで積層した後、普通のフォトリソグラフィ
ー工程で第４図（Ｃ）のごとき形状にした。第２の半導
体光導波路を形成する時もＭＯＣＶＤ法を用い、原料ガ
スとしてジメチルジンク（ＤＭＺｎ） 、ジメチルセレ
ニウム（ＤＭＳ ｅ） 、硫化水素（Ｈ２Ｓ）を使用し
た。
導波路の製造工程断面図である。まず第１の実施例と同
様の方法によりＧａＡｓ基板４０１上に選択エピタキシ
ャル成長のマスクである５ｉ０２４０６でおおわれてい
ない部分に、ＭＯＣＶＤ法等により、第１図（ａ）のご
とく、第１クラッド層４０２、活性層４０３、第２クラ
ッド層４０４で構成される第１の半導体光導波路を形成
する。ここで第１クラッド層４０２、活性層４０３、第
２クラッド層４０４は第１の実施例と同じ（ＡＪ７ Ｇ
ａＡｓ、ＧａＡｓ系化合物半導体で構成されている。次
に第４図（ｂ）のごとく、普通のフォトリソグラフィー
工程によりマスクをパターニングしなおす。次に第４図
（ｃ）のごとく、光照射を用いた選択エピタキシヤル工
程により第２の半導体光導波路を形成する。第１クラッ
ド層４０７は、層厚１．４μｍのＺｎＳ層、活性層４゜
８は、５０ のＺｎ５ｅ層と５０ のＺｎＳ層を交互に
積層した超格子構造で、全層厚は０．８μｍとした。第
２クラッド層４０９は、厚さ０． ２μｍの５ｉ０２で
あり熱ＣＶＤで積層した後、普通のフォトリソグラフィ
ー工程で第４図（Ｃ）のごとき形状にした。第２の半導
体光導波路を形成する時もＭＯＣＶＤ法を用い、原料ガ
スとしてジメチルジンク（ＤＭＺｎ） 、ジメチルセレ
ニウム（ＤＭＳ ｅ） 、硫化水素（Ｈ２Ｓ）を使用し
た。
反応管圧力４０Ｔｏ ｒ ｒ、成長温度２８０℃であっ
た。この光導波路は、波長０．６３３μｍの光に対して
単一モードとなり伝送損失は、０．５ｃｍ”’以下と十
分少さな値であった。このように本発明の半導体光導波
路の製造方法を用いることにより、ｆＭ成材料の異なる
光導波路を集積化することができる。
た。この光導波路は、波長０．６３３μｍの光に対して
単一モードとなり伝送損失は、０．５ｃｍ”’以下と十
分少さな値であった。このように本発明の半導体光導波
路の製造方法を用いることにより、ｆＭ成材料の異なる
光導波路を集積化することができる。
上記の実施例において、エピタキシャル成長法にＭＯＣ
ＶＤ法を用いたが、有機金属を原料とする分子線エピタ
キシー法を用いてもよいし、マスクに５ｉ０２を用いた
が、ＳｉＮｘ等の他の誘電体薄膜やアモルフィスシリコ
ン等の非晶質半導体薄膜を用いてもよいし、光にエキシ
マレーザを用いたが、水銀ランプ等の他の光源を用いて
もよい。
ＶＤ法を用いたが、有機金属を原料とする分子線エピタ
キシー法を用いてもよいし、マスクに５ｉ０２を用いた
が、ＳｉＮｘ等の他の誘電体薄膜やアモルフィスシリコ
ン等の非晶質半導体薄膜を用いてもよいし、光にエキシ
マレーザを用いたが、水銀ランプ等の他の光源を用いて
もよい。
また、上記実施例では半導体光導波路材料として、Ｇａ
ＡｓＳＡｇＧａＡｓ、Ｚｎ５ｅ、ＺｎＳを使用したが、
他の■−ｖ族、■−■族化合物半導体や、その混晶を用
いてもよいことは自明である。
ＡｓＳＡｇＧａＡｓ、Ｚｎ５ｅ、ＺｎＳを使用したが、
他の■−ｖ族、■−■族化合物半導体や、その混晶を用
いてもよいことは自明である。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、光照射選択成長プロ
セスを用いることにより、従来より低温で結晶性のよい
化合物半導体薄膜を製造でき、すなわち、伝送損失の小
さな半導体光導波路を製造することができ、更に構成原
料の異なる、すなわち導波波長の異なる半導体光導波路
を集積化することができ、更にマスクの形状を反映して
セルファラインで形成できるため、工程が簡略化でき微
細加工も可能となだめ集積度を上げられる等多大な効果
を有する。
セスを用いることにより、従来より低温で結晶性のよい
化合物半導体薄膜を製造でき、すなわち、伝送損失の小
さな半導体光導波路を製造することができ、更に構成原
料の異なる、すなわち導波波長の異なる半導体光導波路
を集積化することができ、更にマスクの形状を反映して
セルファラインで形成できるため、工程が簡略化でき微
細加工も可能となだめ集積度を上げられる等多大な効果
を有する。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導体光導波路の製造
工程断面図であり、第２図（ａ）〜（ｃ）は従来の半導
体光導波路の製造工程断面図であり、第３図は本発明の
半導体光導波路の製造方法にががるＭＯＣＶＤ装置の要
部断面図であり、第４図（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導
体光導波路の製造工程断面図である。 １０１、 ２０１．４０１ ・ ・ ・１０２、 ２
０２．４０２・ ・ ・ １．０３，２０３，４０３・ ・ ・ １０４、 ２０４．４０４ ・ ・ ・１０５、 ２０
５・ ・ ・ ・ ・ ・ ・１０６、 ４０６
φ ・ ・ 畳 拳 ・ ・１０７奉・・
・−・・・惨・・ ４０７ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
４０８・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・Ｇ
ａＡｓ基板 第１クラッド層 活性層 第２クラッド層 先導波頭域 ｉ０２ 光照射 第１クラッド層 活性層 ４０９ φ ・ ・第２クラッド層 以 上
工程断面図であり、第２図（ａ）〜（ｃ）は従来の半導
体光導波路の製造工程断面図であり、第３図は本発明の
半導体光導波路の製造方法にががるＭＯＣＶＤ装置の要
部断面図であり、第４図（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導
体光導波路の製造工程断面図である。 １０１、 ２０１．４０１ ・ ・ ・１０２、 ２
０２．４０２・ ・ ・ １．０３，２０３，４０３・ ・ ・ １０４、 ２０４．４０４ ・ ・ ・１０５、 ２０
５・ ・ ・ ・ ・ ・ ・１０６、 ４０６
φ ・ ・ 畳 拳 ・ ・１０７奉・・
・−・・・惨・・ ４０７ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
４０８・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・Ｇ
ａＡｓ基板 第１クラッド層 活性層 第２クラッド層 先導波頭域 ｉ０２ 光照射 第１クラッド層 活性層 ４０９ φ ・ ・第２クラッド層 以 上
Claims (1)
- 半導体基板上に選択的に半導体光導波路を製造する方法
において、前記半導体基板上の一部にマスクを形成する
手段と、前記マスクの形成された半導体基板上に半導体
光導波路活性層をエピタキシャル成長する手段と、前記
エピタキシャル成長中に光照射する手段を含むことを特
徴とする半導体光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21911288A JPH0266502A (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 半導体光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21911288A JPH0266502A (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 半導体光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0266502A true JPH0266502A (ja) | 1990-03-06 |
Family
ID=16730438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21911288A Pending JPH0266502A (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 半導体光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0266502A (ja) |
-
1988
- 1988-09-01 JP JP21911288A patent/JPH0266502A/ja active Pending
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