JPH06306616A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH06306616A JPH06306616A JP11793393A JP11793393A JPH06306616A JP H06306616 A JPH06306616 A JP H06306616A JP 11793393 A JP11793393 A JP 11793393A JP 11793393 A JP11793393 A JP 11793393A JP H06306616 A JPH06306616 A JP H06306616A
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- JP
- Japan
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- growth
- diffraction grating
- layer
- laser
- semiconductor device
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】通常の半導体多層膜成膜プロセスに新たに工程
を増加させることなく、またエピタキシャル成長を中断
することなく回折格子を作製できる。 【構成】第２のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５の成
長時にのみ干渉光を照射することにより、第２のｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層１０５と第３のｐ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１０６の界面に、周期０．３４５μｍの凹凸
を作製した。
を増加させることなく、またエピタキシャル成長を中断
することなく回折格子を作製できる。 【構成】第２のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５の成
長時にのみ干渉光を照射することにより、第２のｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層１０５と第３のｐ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１０６の界面に、周期０．３４５μｍの凹凸
を作製した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ等の半導
体素子の製造方法に関するものである。
体素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信用の半導体レーザのモードの単一
化及び光電子集積回路中の端面のない半導体レーザ発振
のために、素子構造中に回折格子を有する分布帰還型レ
ーザ及び分布反射型レーザが利用されている。これらに
用いられる短周期の回折格子は通常のフォトマスクを用
いてのフォトリソグラフィープロセスでは作成すること
ができない。このためＡｒレーザやＨｅ−Ｃｄレーザを
光源に二光束干渉露光法により作製されるフォトレジス
トのレリーフ型回折格子を用いて、成長基板上もしくは
成長エピタキシャル膜上に回折格子を形成している。
化及び光電子集積回路中の端面のない半導体レーザ発振
のために、素子構造中に回折格子を有する分布帰還型レ
ーザ及び分布反射型レーザが利用されている。これらに
用いられる短周期の回折格子は通常のフォトマスクを用
いてのフォトリソグラフィープロセスでは作成すること
ができない。このためＡｒレーザやＨｅ−Ｃｄレーザを
光源に二光束干渉露光法により作製されるフォトレジス
トのレリーフ型回折格子を用いて、成長基板上もしくは
成長エピタキシャル膜上に回折格子を形成している。
【０００３】実際にクラッド層に回折格子を持つ分布帰
還型レーザの作製プロセスの従来例を図３に示す。通常
のエピタキシャル成長法により回折格子を作製する層ま
でのエピタキシャル成長（第１の成長層２０２）を行っ
たＧａＡｓ基板２０１は、一旦成長を中断し大気中に取
り出される。そして成長表面上にフォトレジスト２０３
を塗布し、二光束干渉露光法（干渉光２０４）によりレ
ジストのレリーフ型回折格子２０５が作製される。この
回折格子をマスクに用い、ウェットエッチング（エッチ
ング液２０６）により成長層に回折格子２０７を形成す
る。その後、再度エピタキシャル成長装置により残りの
層（第２の成長層２０８）を成長し、素子構造を完成さ
せる。
還型レーザの作製プロセスの従来例を図３に示す。通常
のエピタキシャル成長法により回折格子を作製する層ま
でのエピタキシャル成長（第１の成長層２０２）を行っ
たＧａＡｓ基板２０１は、一旦成長を中断し大気中に取
り出される。そして成長表面上にフォトレジスト２０３
を塗布し、二光束干渉露光法（干渉光２０４）によりレ
ジストのレリーフ型回折格子２０５が作製される。この
回折格子をマスクに用い、ウェットエッチング（エッチ
ング液２０６）により成長層に回折格子２０７を形成す
る。その後、再度エピタキシャル成長装置により残りの
層（第２の成長層２０８）を成長し、素子構造を完成さ
せる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の作製方法ではエピタキシャル成長を行う表面上にフ
ォトリソグラフィー及びウェットエッチングのプロセス
を行うため工程数の増加による汚れの付着、傷や表面粗
れの発生という問題があった。
来の作製方法ではエピタキシャル成長を行う表面上にフ
ォトリソグラフィー及びウェットエッチングのプロセス
を行うため工程数の増加による汚れの付着、傷や表面粗
れの発生という問題があった。
【０００５】また、エピタキシャル多層構造中に回折格
子を設ける場合には、上記問題点に加えてエピタキシャ
ル成長の中断及び大気中への取り出しによる多層膜界面
の劣化という問題もあった。
子を設ける場合には、上記問題点に加えてエピタキシャ
ル成長の中断及び大気中への取り出しによる多層膜界面
の劣化という問題もあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はエピタキシャル
成長による多層膜半導体素子の作製において、成長表面
上の少なくとも一部分にレーザ干渉光を成長中に照射す
ることを特徴とする半導体素子の製造方法を提供するも
のである。
成長による多層膜半導体素子の作製において、成長表面
上の少なくとも一部分にレーザ干渉光を成長中に照射す
ることを特徴とする半導体素子の製造方法を提供するも
のである。
【０００７】本発明方法で作製される半導体素子は、Ｇ
ａＡｓ等の３−５族またはＺｎＳｅ等の２−６族化合物
半導体を基板とした素子が適切であり、これらの素子を
作製する際の原料源は少なくとも１種類以上のガスで供
給することが好ましい。本発明でレーザ光は、成長する
素子表面上の少なくとも一部に、成膜中に照射するもの
である。このようにすることで、照射部と非照射部での
素子の成長速度に差が生じ、適切な条件で処理すること
により所定の周期、凹凸を有する回折格子をもつクラッ
ド層を形成しうる。
ａＡｓ等の３−５族またはＺｎＳｅ等の２−６族化合物
半導体を基板とした素子が適切であり、これらの素子を
作製する際の原料源は少なくとも１種類以上のガスで供
給することが好ましい。本発明でレーザ光は、成長する
素子表面上の少なくとも一部に、成膜中に照射するもの
である。このようにすることで、照射部と非照射部での
素子の成長速度に差が生じ、適切な条件で処理すること
により所定の周期、凹凸を有する回折格子をもつクラッ
ド層を形成しうる。
【０００８】
【実施例】以下、実施例に基づいて説明する。本発明の
半導体素子の作製方法に用いるエピタキシャル成膜装置
を図２に示す。本装置は干渉光の発生部と成膜装置から
構成される。
半導体素子の作製方法に用いるエピタキシャル成膜装置
を図２に示す。本装置は干渉光の発生部と成膜装置から
構成される。
【０００９】干渉光の光源にはＡｒレーザ１を用い、干
渉光の照射、非照射切り換え用シャッター２をレーザ光
路中に設置する。レーザ光はビームスプリッタ６により
光路を二分され、各々ビーム拡大レンズ７、８を通過
し、ビーム径を広げられた後、コリメータレンズ９、１
０により平行光とされる。これらのレーザ光が成膜装置
に設けられた入射ポート１１、１２より入射し成長基板
１３表面で干渉し、成長表面に干渉縞をつくる。図中３
〜５レーザ光を反射導光するミラーで、１４は基板ホル
ダ、１５は成長室、１６は高真空排気系、１７〜２０は
ガスソースセル、２１〜２５は原料ガスボンベである。
渉光の照射、非照射切り換え用シャッター２をレーザ光
路中に設置する。レーザ光はビームスプリッタ６により
光路を二分され、各々ビーム拡大レンズ７、８を通過
し、ビーム径を広げられた後、コリメータレンズ９、１
０により平行光とされる。これらのレーザ光が成膜装置
に設けられた入射ポート１１、１２より入射し成長基板
１３表面で干渉し、成長表面に干渉縞をつくる。図中３
〜５レーザ光を反射導光するミラーで、１４は基板ホル
ダ、１５は成長室、１６は高真空排気系、１７〜２０は
ガスソースセル、２１〜２５は原料ガスボンベである。
【００１０】この干渉縞の周期は、光源に用いるレーザ
光の波長と入射角により以下の式で決定される。干渉縞
の周期Λ（μｍ）は、Λ＝λ／（ｓｉｎθ1 ＋ｓｉｎθ
2 ）で表される。本実施例では光源にλ＝０．４８８μ
ｍのＡｒレーザ光を用い、入射角をθ1 ＝θ2 ＝４５゜
として、Λ＝０．３４５μｍの干渉縞を成長表面に照射
している。
光の波長と入射角により以下の式で決定される。干渉縞
の周期Λ（μｍ）は、Λ＝λ／（ｓｉｎθ1 ＋ｓｉｎθ
2 ）で表される。本実施例では光源にλ＝０．４８８μ
ｍのＡｒレーザ光を用い、入射角をθ1 ＝θ2 ＝４５゜
として、Λ＝０．３４５μｍの干渉縞を成長表面に照射
している。
【００１１】本実施例に用いている成膜装置は分子線源
にガスを使用するガスソース分子線エピタキシー（ＧＳ
ＭＢＥ）装置を用いている。本実施例では原料ガスに、
トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニ
ウム（ＴＭＡｌ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）を使用してい
る。また、ドーパントガスとしてジエチルジンク（ＤＥ
Ｚｎ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いている。
にガスを使用するガスソース分子線エピタキシー（ＧＳ
ＭＢＥ）装置を用いている。本実施例では原料ガスに、
トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニ
ウム（ＴＭＡｌ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）を使用してい
る。また、ドーパントガスとしてジエチルジンク（ＤＥ
Ｚｎ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いている。
【００１２】本例の素子は５００℃の基板温度で成膜し
た。ＧＳＭＢＥでの成膜において、成長表面にレーザ光
等を照射することにより、成長速度が大きく増加する。
従って成長表面に干渉縞を照射することにより干渉縞の
レーザ光が照射されている部分のみ成長速度が増加し、
非照射の部分は成長速度が変化しない。このため干渉光
を成長中に照射した層については、干渉縞の周期に依存
した凹凸が生じる。
た。ＧＳＭＢＥでの成膜において、成長表面にレーザ光
等を照射することにより、成長速度が大きく増加する。
従って成長表面に干渉縞を照射することにより干渉縞の
レーザ光が照射されている部分のみ成長速度が増加し、
非照射の部分は成長速度が変化しない。このため干渉光
を成長中に照射した層については、干渉縞の周期に依存
した凹凸が生じる。
【００１３】図１に本実施例で作製した半導体素子の１
種である分布帰還型レーザの構造を示す。この素子はｎ
型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層１０２／ｐ−ＧａＡｓ活性層１０３／第１のｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層１０４／第２のｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層１０５／第３のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１
０６／ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０７の６層のエピタキ
シャル膜が構成されている。
種である分布帰還型レーザの構造を示す。この素子はｎ
型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層１０２／ｐ−ＧａＡｓ活性層１０３／第１のｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層１０４／第２のｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層１０５／第３のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１
０６／ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０７の６層のエピタキ
シャル膜が構成されている。
【００１４】第２のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５
の成長時にのみ干渉光を照射することにより、第２のｐ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５と第３のｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層１０６の界面に、周期０．３４５μｍの
凹凸を作製している。この時の第２のｐ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１０５における照射部及び非照射部の成長速
度は各々０．７５μｍ／ｈ、０．５５μｍ／ｈである。
従って厚さ０．７５μｍの第２のｐ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層１０５に対し、深さ０．２０μｍの回折格子が得
られた。その後、第３のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１
０６及びｐ−ＧａＡｓキャップ層１０７を成膜し、クラ
ッド層に回折格子を持つ分布帰還型レーザを一回の多層
膜成膜プロセスで作製することができた。
の成長時にのみ干渉光を照射することにより、第２のｐ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５と第３のｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層１０６の界面に、周期０．３４５μｍの
凹凸を作製している。この時の第２のｐ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１０５における照射部及び非照射部の成長速
度は各々０．７５μｍ／ｈ、０．５５μｍ／ｈである。
従って厚さ０．７５μｍの第２のｐ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層１０５に対し、深さ０．２０μｍの回折格子が得
られた。その後、第３のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１
０６及びｐ−ＧａＡｓキャップ層１０７を成膜し、クラ
ッド層に回折格子を持つ分布帰還型レーザを一回の多層
膜成膜プロセスで作製することができた。
【００１５】
【発明の効果】以上、詳細に示したように本発明によ
り、通常の半導体多層膜成膜プロセスに、新たに工程を
増加させることなく、回折格子を作製することが可能と
なるという効果がある。これによりプロセスの簡便化及
び素子特性の向上が可能となる。また、エピタキシャル
成長を中断することなく、任意の境界部分に回折格子を
作製することが可能となるという効果も有する。また本
方法で作製した回折格子は従来の方法で作製したものよ
りより急峻性が良好なため、回折効率が向上し素子特性
が向上するという効果もある。
り、通常の半導体多層膜成膜プロセスに、新たに工程を
増加させることなく、回折格子を作製することが可能と
なるという効果がある。これによりプロセスの簡便化及
び素子特性の向上が可能となる。また、エピタキシャル
成長を中断することなく、任意の境界部分に回折格子を
作製することが可能となるという効果も有する。また本
方法で作製した回折格子は従来の方法で作製したものよ
りより急峻性が良好なため、回折効率が向上し素子特性
が向上するという効果もある。
【図１】本発明の実施例で作製した半導体素子の側断面
図である。
図である。
【図２】本発明に用いられる成膜装置の概略を示す基本
構成図である。
構成図である。
【図３】従来方法による半導体素子の作製プロセスを半
導体素子の側断面を用いて説明する流れ図である。
導体素子の側断面を用いて説明する流れ図である。
１：光源用Ａｒレーザ ２：シャッター ３：ミラー ４：ミラー ５：ミラー ６：ビームスプリッタ ７：ビーム拡大レンズ ８：ビーム拡大レンズ ９：コリメータレンズ １０：コリメータレンズ １１：ビーム入射ポート １２：ビーム入射ポート １３：成長基板 １４：基板ホルダ １５：成長室 １６：高真空排気系 １７：ガスソースセル １８：ガスソースセル １９：ガスソースセル ２０：ガスソースセル ２１：原料ガスボンベ ２２：原料ガスボンベ ２３：原料ガスボンベ ２４：原料ガスボンベ ２５：原料ガスボンベ １０１：ＧａＡｓ基板 １０２：ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １０３：ｐ−ＧａＡｓ活性層 １０４：第１のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １０５：第２のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １０６：第３のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １０７：ｐ−ＧａＡｓキャップ層 ２０１：ＧａＡｓ基板 ２０２：第１の成長層 ２０３：フォトレジスト ２０４：干渉光 ２０５：フォトレジスト製レリーフ型回折格子 ２０６：エッチング液 ２０７：回折格子 ２０８：第２の成長層
Claims (1)
- 【請求項１】エピタキシャル成長による多層膜半導体素
子の作製において、成長表面上の少なくとも一部分にレ
ーザ干渉光を成長中に照射することを特徴とする半導体
素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11793393A JPH06306616A (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11793393A JPH06306616A (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06306616A true JPH06306616A (ja) | 1994-11-01 |
Family
ID=14723806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11793393A Pending JPH06306616A (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06306616A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007515689A (ja) * | 2003-12-23 | 2007-06-14 | オリバ ジョビン イボン エス． アー． エス． | 交互の多層スタックを持つ２次元回折格子ネットワーク、その製法そしてそれらのネットワークを備える分光器 |
| JP2014529877A (ja) * | 2011-08-05 | 2014-11-13 | 蘇州大学 | 量子ドット半導体材料の製造装置及び製造方法 |
-
1993
- 1993-04-21 JP JP11793393A patent/JPH06306616A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007515689A (ja) * | 2003-12-23 | 2007-06-14 | オリバ ジョビン イボン エス． アー． エス． | 交互の多層スタックを持つ２次元回折格子ネットワーク、その製法そしてそれらのネットワークを備える分光器 |
| JP2014529877A (ja) * | 2011-08-05 | 2014-11-13 | 蘇州大学 | 量子ドット半導体材料の製造装置及び製造方法 |
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