JPH0538871U - Melt box for liquid phase growth - Google Patents

Melt box for liquid phase growth

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JPH0538871U
JPH0538871U JP8883091U JP8883091U JPH0538871U JP H0538871 U JPH0538871 U JP H0538871U JP 8883091 U JP8883091 U JP 8883091U JP 8883091 U JP8883091 U JP 8883091U JP H0538871 U JPH0538871 U JP H0538871U
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JP
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liquid phase
melt
solution
growth
semiconductor substrate
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JP8883091U
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Japanese (ja)
Inventor
洋志 有元
孝志 坪田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成長速度の速い活性層厚を薄く、しかも制御
性良く形成する液相成長用メルトボックスを提供する。 【構成】 スライドボード上に半導体基板を載置し、該
スライドボードを移動させて前記半導体基板と溶液を接
触させて液相成長エピタキシャル成長を行わせる液相成
長用メルトボックスにおいて、バッチメルト導入部24
と、スライドボード22の移動方向においてバッチメル
ト導入部24の幅より小さい幅が形成される半導体基板
21と溶液の接触開口部25を有する薄膜成長用溶液溜
まりを設ける。
(57) [Summary] [Purpose] To provide a melt box for liquid phase growth in which an active layer having a high growth rate can be formed with a small thickness and with good controllability. In the melt box for liquid phase growth in which a semiconductor substrate is placed on a slide board and the slide board is moved to bring the solution into contact with the semiconductor substrate to perform liquid phase growth epitaxial growth, a batch melt introduction part 24
Then, a thin film growth solution reservoir having a contact opening 25 for contacting the semiconductor substrate 21 with a width smaller than the width of the batch melt introduction part 24 in the moving direction of the slide board 22 is provided.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、半導体レーザ素子の製造装置に係り、特にそれに用いる液相エピタ キシャル成長で用いられる液相成長用メルトボックスに関するものである。 The present invention relates to a semiconductor laser device manufacturing apparatus, and more particularly to a melt box for liquid phase growth used in liquid phase epitaxial growth used therein.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

従来、このような分野の技術としては、例えば「半導体レーザ入門」中島 尚 男著,発行 秋葉出版,P.58〜59に記載されるものがあった。 図4は係る典型的なスライドボードによる液相成長のための液相成長用メルト ボックスの断面図である。ここでは、AlGaAs系の液相エピタキシャル成長 を例に挙げて説明しているが、InGaAsP系でも本質的に同じことである。 Conventional techniques in this field include, for example, "Introduction to Semiconductor Lasers" by Nao Nakajima, published by Akiha Shuppan, P. 58-59. FIG. 4 is a cross-sectional view of a melt box for liquid phase growth for liquid phase growth using such a typical slide board. Here, the description is made by taking the liquid phase epitaxial growth of AlGaAs system as an example, but the same applies to InGaAsP system.

【0003】 この図において、1はInP基板であり、スライドボード2上に固定されてお り、スライドボード2と共に移動する。3はGa,As,P等が過飽和に溶け込 んだIn溶液4(メルト)を溜めておくカーボンメルトボックスであり、このメ ルトボックス3の溶液溜まりは同じ幅で下まで突き抜けており、直接スライドボ ード2に接触している。そのスライドボード2はメルトボックス3のボード本体 5に固定されている。この下を、プッシュロッド8の外部からの操作により、左 右に滑動できるようになっている。なお、6は熱電対、7は石英管である。In this figure, reference numeral 1 denotes an InP substrate, which is fixed on the slide board 2 and moves together with the slide board 2. 3 is a carbon melt box for storing an In solution 4 (melt) in which Ga, As, P, etc. are supersaturated and melted, and the solution pool of this melt box 3 penetrates to the bottom with the same width. It is in contact with slide board 2. The slide board 2 is fixed to the board body 5 of the melt box 3. The lower part can be slid to the left and right by operating the push rod 8 from the outside. In addition, 6 is a thermocouple and 7 is a quartz tube.

【0004】 InP基板1は、各溶液I,II,III ,IVの順に接触し、InP基板1上に所 望のエピタキシャル成長層が形成される。例えば、基板として、p−InP基板 、Iにp−InPメルト、IIにInGaAsP−メルト(λg=1.55μm) ,III にn−InPメルト、IVにn−InGaAsP−メルト(λg=1.3μ m)を用いれば、接触時間を適当にコントロールすることによって、図5に示す ように、InP基板11、p−InPクラッド層12、InGaAsP活性層1 3、n−InPクラッド層14、n−InGaAsPキャップ層15を順次液相 成長させてなるDH(Double−Hetero)構造を得ることができる。The InP substrate 1 is contacted with the solutions I, II, III and IV in this order, and a desired epitaxial growth layer is formed on the InP substrate 1. For example, as a substrate, a p-InP substrate, I to p-InP melt, II to InGaAsP-melt (λg = 1.55 μm), III to n-InP melt, and IV to n-InGaAsP-melt (λg = 1.3 μm) 5), by appropriately controlling the contact time, as shown in FIG. 5, the InP substrate 11, the p-InP clad layer 12, the InGaAsP active layer 13, the n-InP clad layer 14, the n-InGaAsP are formed. It is possible to obtain a DH (Double-Hetero) structure in which the cap layer 15 is sequentially grown in liquid phase.

【0005】 この時に、特に厚さの制御性を要求されるのが、InGaAsP活性層13で 、0.1μm程度の厚さである。InGaAsP系の特に長波の活性層は、エピ タキシャル成長速度が速く、基板と溶液の下を通過〔ν=20(mm/sec) 程度〕させることにより、接触時間を短くし、薄いエピタキシャル成長層を形成 する。この活性層厚の制御が特に良好な特性を持つ半導体レーザの作成に重要で ある。At this time, a thickness controllability of the InGaAsP active layer 13 is about 0.1 μm. The InGaAsP-based active layer with a particularly long wave has a high epitaxial growth rate, and the contact time is shortened by passing it through the substrate and under the solution [about ν = 20 (mm / sec)] to form a thin epitaxial growth layer. To do. This control of the active layer thickness is important for producing a semiconductor laser having particularly good characteristics.

【0006】[0006]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかしながら、上記従来の装置では、特にInGaAsP系の発振波長λgが 長波である(λg≧1.4μm)活性層の成長レートが速く、またスライドボー ドの移動速度にも上限があるため、活性層を薄く(厚さ≦0.1μm)、かつ、 制御性良く形成するのが難しいという問題点があった。 However, in the above conventional device, the growth rate of the active layer having a long wavelength of InGaAsP-based oscillation wavelength λg (λg ≧ 1.4 μm) is high, and the moving speed of the slide board has an upper limit. There is a problem that it is difficult to form a thin film (thickness ≤ 0.1 μm) with good controllability.

【0007】 本考案は、以上述べた液相成長における問題点を除去し、成長速度の速い活性 層厚を薄く、しかも制御性良く形成することができる液相成長用メルトボックス を提供することを目的とする。The present invention eliminates the above-mentioned problems in liquid phase growth, and provides a melt box for liquid phase growth capable of forming a thin active layer having a high growth rate and good controllability. To aim.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本考案は、上記目的を達成するために、スライドボード上に半導体基板を載置 し、該スライドボードを移動させて前記半導体基板と溶液を接触させて液相成長 エピタキシャル成長を行わせる液相成長用メルトボックスにおいて、バッチメル ト導入部と、前記スライドボードの移動方向において前記バッチメルト導入部の 幅より小さい幅が形成される前記半導体基板と溶液の接触開口部を有する薄膜成 長用溶液溜まりを設けるようにしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention is to mount a semiconductor substrate on a slide board and move the slide board to bring the solution into contact with the semiconductor substrate for liquid phase growth for liquid phase growth. In the melt box, a batch melt introducing part and a solution reservoir for thin film growth having a contact opening for contacting the semiconductor substrate with a width smaller than the width of the batch melt introducing part in the moving direction of the slide board should be provided. It is the one.

【0009】[0009]

【作用】[Action]

本考案によれば、上記したように、バッチメルト導入部と、スライドボードの 移動方向において、前記バッチメルト導入部の幅より小さい幅が形成される半導 体基板と溶液の接触開口部を有する薄膜成長用溶液溜まりを設けるようにしたの で、その接触開口部のメルトのウエハへの接触時間を実効的に短くすることがで き、活性層厚を薄く、しかも制御性良く形成することができる。 According to the present invention, as described above, a thin film growth having a contact opening for a solution and a semiconductor substrate having a width smaller than the width of the batch melt introducing section in the moving direction of the batch melt introducing section and the slide board. Since the solution reservoir is provided, the contact time of the melt at the contact opening with the wafer can be effectively shortened, and the active layer can be thinly formed with good controllability.

【0010】[0010]

【実施例】【Example】

以下、本考案の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。 図1は本考案の実施例を示す液相成長用メルトボックスの断面図、図2は本考 案の実施例を示すソースインゴットの製造を示す図である。 これらの図に示すように、溶液は室温では固体であるので、通常、図2に示す ような構造の装置を用いて、適切な温度で一定時間ソークし、バッチメルトと呼 ばれるソースインゴットを作成する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a melt box for liquid phase growth showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing manufacturing of a source ingot showing an embodiment of the present invention. As shown in these figures, since the solution is a solid at room temperature, it is usually soaked at a suitable temperature for a certain period of time using a device having a structure as shown in FIG. 2 to form a source ingot called a batch melt. ..

【0011】 この点について、説明すると、まず、純粋なInとInP結晶とを混入(ステ ップ)して、ソーク・溶解を行う(ステップ)。次に、スライドボード22 を移動して型入れ(ステップ)する。次いで、冷却を行い(ステップ)、型 出し(ステップ)することにより、InP過飽和溶液用ソースインゴット20 (バッチメルト)を得る。そのソースインゴット20をメルトボックス中に入れ 、再度基板上へのエピタキシャル成長時にソークし、過飽和溶液にする。従って 溶液溜まりの寸法は、バッチメルトより大きくする必要があり、これが通常のメ ルトボックスでは、その幅の下限を決定する。Explaining this point, first, pure In and InP crystals are mixed (step), and soak / melting is performed (step). Next, the slide board 22 is moved to mold (step). Then, by cooling (step) and performing molding (step), a source ingot 20 for InP supersaturated solution (batch melt) is obtained. The source ingot 20 is put in a melt box, and soaked during epitaxial growth on the substrate again to make a supersaturated solution. Therefore, the size of the puddle needs to be larger than the batch melt, which, in a typical melt box, determines the lower limit of its width.

【0012】 本考案によれば、液相成長用メルトボックス24は、薄膜成長用溶液溜まりと して、バッチメルト導入部25と、スライドボード22の移動方向においてその バッチメルト導入部25の幅より小さい幅が形成される半導体基板21と溶液の 接触開口部26を設ける。 これにより、半導体基板21と溶液と接触部分の面積は、バッチメルトの寸法 に制限されることなく、メルトの粘性、InP単結晶と溶液のぬれの度合い等の 物理的特性を考慮して許す範囲でいくらでも小さくすることができる。According to the present invention, the liquid phase growth melt box 24 serves as a thin film growth solution reservoir and has a width smaller than the width of the batch melt introduction part 25 and the batch melt introduction part 25 in the moving direction of the slide board 22. A contact opening 26 for contacting the semiconductor substrate 21 and the solution is formed. As a result, the area of the contact portion between the semiconductor substrate 21 and the solution is not limited by the size of the batch melt, but within a range that is allowed in consideration of physical properties such as melt viscosity and the degree of wetting between the InP single crystal and the solution. You can make it as small as you want.

【0013】 以下、詳細に説明する。 薄膜成長が予定される第2層である活性層を得るために、図1に示すように、 バッチメルト導入部25と、スライドボード22の移動方向において、そのバッ チメルト導入部25の幅より小さい幅が形成される半導体基板21と溶液の接触 開口部26を設ける。A detailed description will be given below. In order to obtain an active layer, which is the second layer for thin film growth, a width smaller than the width of the batch melt introduction part 25 and the width of the batch melt introduction part 25 in the moving direction of the slide board 22, as shown in FIG. An opening 26 for contacting the solution with the semiconductor substrate 21 on which is formed is provided.

【0014】 そこで、半導体レーザ素子を作製する場合、第1層(p−InPクラッド層) を形成するために、石英プッシュロッド23をプッシュすることにより、スライ ドボード22を移動させて、まず、p−InP溶液31を半導体基板21に接触 させて、図3に示すように、InP基板41上にp−InPクラッド層42を形 成する。次いで、第2層(InGaAsP活性層)を形成するために、InGa AsP(λg=1.55μm)溶液32を半導体基板21に接触させて、薄いI nGaAsP活性層43を形成する。次いで、第3層(n−InPクラッド層) を形成するために、n−InP溶液33を半導体基板21に接触させて、n−I nPクラッド層44を形成する。次いで、第4層(n−InGaAsPキャップ 層)を形成するために、n−InGaAsP(λg=1.2μm)溶液34を半 導体基板21に接触させて、n−InGaAsPキャップ層45を形成する。Therefore, when manufacturing a semiconductor laser device, in order to form the first layer (p-InP clad layer), the quartz push rod 23 is pushed to move the slide board 22, and first, the p-type InP cladding layer is formed. The -InP solution 31 is brought into contact with the semiconductor substrate 21 to form the p-InP clad layer 42 on the InP substrate 41, as shown in FIG. Next, in order to form the second layer (InGaAsP active layer), an InGaAsP (λg = 1.55 μm) solution 32 is brought into contact with the semiconductor substrate 21 to form a thin InGaAsP active layer 43. Next, in order to form the third layer (n-InP clad layer), the n-InP solution 33 is brought into contact with the semiconductor substrate 21 to form the n-InP clad layer 44. Next, in order to form a fourth layer (n-InGaAsP cap layer), an n-InGaAsP (λg = 1.2 μm) solution 34 is brought into contact with the semiconductor substrate 21 to form an n-InGaAsP cap layer 45.

【0015】 ここで、第1層、第3層、第4層の積層過程は従来のものと同様であるが、活 性層部分だけが異なっている。つまり、第1層(p−InPクラッド層),第3 層(n−InPクラッド層),第4層(n−GaAsPキャップ層)は数十秒〜 数分の積層時間が必要なため、通過はせず、しばらくの時間、溶液下に停留した 後、次の層に移動させる。第2層はInGaAsP活性層であり、薄膜形成が必 要なため、InGaAsP(λg=1.55μm)溶液の溶液部分をある程度の 速度で通過させる。これはステップ・クーリング法もしくはスーパー・クーリン グ法を用いてエピタキシャル成長する際にしばしば用いられる。この際、長い発 振波長の組成のInGaAsP層を成長させる場合には、前にも述べたように、 成長レートが速いため、薄いエピタキシャル成長層を形成するためには接触時間 を大変短くする必要がある。Here, the lamination process of the first layer, the third layer, and the fourth layer is the same as the conventional one, but only the active layer portion is different. In other words, the first layer (p-InP clad layer), the third layer (n-InP clad layer), and the fourth layer (n-GaAsP cap layer) require a lamination time of several tens of seconds to several minutes, so Do not do so, stay in the solution for a while, and move to the next layer. The second layer is an InGaAsP active layer, and it is necessary to form a thin film. Therefore, the solution portion of the InGaAsP (λg = 1.55 μm) solution is passed at a certain speed. This is often used in epitaxial growth using the step cooling method or the super cooling method. At this time, when growing an InGaAsP layer having a composition with a long oscillation wavelength, the growth rate is high as described above, and therefore the contact time must be very short in order to form a thin epitaxial growth layer. is there.

【0016】 また、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、本考案の趣旨に基づき 種々の変形が可能であり、それらを本考案の範囲から排除するものではない。Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.

【0017】[0017]

【考案の効果】[Effect of the device]

以上、詳細に説明したように、考案によれば、従来のバッチメルトを用いて、 かつ、半導体基板と溶液の接触時間を短くできる。 したがって、その下を適切な速度で通過させることにより、より薄いDH構造 の形成が可能になる。これは、特にエピタキシャル成長レートの速いInGaA sP系の長波(λg≧1.4μm)の半導体レーザ素子の活性層の積層及び選択 成長を用いたDHの埋め込み(VIPS−LD等)に有効である。また、現在2 相溶液法等のエピタキシャル成長レートの遅い方法で活性層を作成している半導 体レーザ(λg=1.55LD等)もステップ・クーリング法に切り替えること が可能で、より急峻なヘテロ結合界面を形成することができるようになる。 As described above in detail, according to the invention, the conventional batch melt can be used and the contact time between the semiconductor substrate and the solution can be shortened. Thus, passing below it at an appropriate rate allows the formation of thinner DH structures. This is particularly effective for stacking an active layer of an InGaA sP-based long-wave (λg ≧ 1.4 μm) semiconductor laser device having a high epitaxial growth rate and DH embedding (VIPS-LD or the like) using selective growth. In addition, the semiconductor lasers (λg = 1.55LD, etc.) whose active layers are currently formed by a method with a slow epitaxial growth rate, such as the two-phase solution method, can also be switched to the step cooling method, resulting in a steeper hetero It becomes possible to form a bonding interface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案の実施例を示す液相成長用メルトボック
スの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a melt box for liquid phase growth showing an embodiment of the present invention.

【図2】本考案の実施例を示す本考案の実施例を示すソ
ースインゴットの製造を示す図である。
FIG. 2 is a view showing manufacturing of a source ingot showing an embodiment of the present invention.

【図3】本考案を適用して得られる半導体レーザ素子の
構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a semiconductor laser device obtained by applying the present invention.

【図4】従来の液相成長用メルトボックスの断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional melt box for liquid phase growth.

【図5】従来技術によって得られる半導体レーザ素子の
構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a semiconductor laser device obtained by a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 InP過飽和溶液用ソースインゴット(バッチ
メルト) 21 半導体基板 22 スライドボード 23 石英プッシュロッド 24 液相成長用メルトボックス 25 バッチメルト導入部 26 接触開口部 31 p−InP溶液 32 InGaAsP溶液 33 n−InP溶液 34 n−InGaAsP溶液 41 InP基板 42 p−InPクラッド層 43 薄いInGaAsP活性層 44 n−InPクラッド層 45 n−InGaAsPキャップ層
20 Source Ingot (Batch Melt) for InP Supersaturated Solution 21 Semiconductor Substrate 22 Slide Board 23 Quartz Push Rod 24 Melt Box for Liquid Phase Growth 25 Batch Melt Introduction Portion 26 Contact Opening Portion 31 p-InP Solution 32 InGaAsP Solution 33 n-InP Solution 34 n -InGaAsP solution 41 InP substrate 42 p-InP clad layer 43 Thin InGaAsP active layer 44 n-InP clad layer 45 n-InGaAsP cap layer

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 スライドボード上に半導体基板を載置
し、該スライドボードを移動させて前記半導体基板と溶
液を接触させて液相成長エピタキシャル成長を行わせる
液相成長用メルトボックスにおいて、 (a)バッチメルト導入部と、 (b)前記スライドボードの移動方向において前記バッ
チメルト導入部の幅より小さい幅が形成される前記半導
体基板と溶液の接触開口部を有する薄膜成長用溶液溜ま
りを具備することを特徴とする液相成長用メルトボック
ス。
1. A melt box for liquid phase growth in which a semiconductor substrate is placed on a slide board, and the slide board is moved to bring the solution into contact with the semiconductor substrate to perform liquid phase epitaxial growth. A batch melt introducing part; and (b) a thin film growth solution reservoir having a contact opening for contacting the solution with the semiconductor substrate, which has a width smaller than the width of the batch melt introducing part in the moving direction of the slide board. Melt box for liquid phase growth.
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