JPH07221027A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH07221027A
JPH07221027A JP857194A JP857194A JPH07221027A JP H07221027 A JPH07221027 A JP H07221027A JP 857194 A JP857194 A JP 857194A JP 857194 A JP857194 A JP 857194A JP H07221027 A JPH07221027 A JP H07221027A
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JP
Japan
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compound semiconductor
semiconductor layer
quantum
crystal growth
semiconductor device
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Application number
JP857194A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Honda
由明 本多
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form a steep hetero interface on a quantum fine line structure or a quantum box structure. CONSTITUTION:Temperature distribution is formed by generating a holographic interference pattern on a first compound semiconductor layer 4 by light in the crystal growing chamber of a crystal growing device, and a quantum fine line structure is formed by the first compound semiconductor layer 4 by changing the mole ratio of the elements that compose the first compound semiconductor layer 4. Then, an Al GaAs clad layer 7, which is a second compound semiconductor layer, is crystal-grown without taking out the semiconductor device from the crystal growing chamber. The structure provided with the buried quantum fine line structure that has a steep hetero interface is formed in the series of crystal growing processes in the crystal growing chamber without oxidizing the quantum fine line structure nor making physico-chemical damages due to etching and ion implantation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、量子細線構造または量
子箱構造等の量子構造を有する化合物半導体層を形成し
た半導体装置の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a compound semiconductor layer having a quantum structure such as a quantum wire structure or a quantum box structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】化合物半導体を用いた量子細線構造また
は量子箱構造を有する半導体装置は、半導体レーザの活
性層に応用した場合、現在実現されている量子井戸構造
に比べ、低しきい値電流化、しきい値電流の温度依存性
低減化、緩和振動周波数の向上、狭スペクトル線幅化等
の非常に大きい特性改善が期待できる。また、電子デバ
イスに応用した場合、従来の電子デバイスの高速化のみ
ならず、電子波干渉デバイスまたは単一電子デバイスと
いったメゾスコピック領域のデバイスへの応用が期待で
きる。以下に、現在までに報告されている化合物半導体
を用いた量子細線構造または量子箱構造を有する半導体
装置の製造方法の例を示す。
2. Description of the Related Art A semiconductor device having a quantum wire structure or a quantum box structure using a compound semiconductor, when applied to an active layer of a semiconductor laser, has a lower threshold current than a currently realized quantum well structure. It is expected that the temperature dependence of the threshold current will be reduced, the relaxation oscillation frequency will be improved, and the spectral line width will be narrowed. In addition, when applied to electronic devices, not only speedup of conventional electronic devices but also application to devices in the mesoscopic region such as an electron wave interference device or a single electronic device can be expected. An example of a method of manufacturing a semiconductor device having a quantum wire structure or a quantum box structure using a compound semiconductor, which has been reported so far, will be shown below.

【0003】第1の方法は、化合物半導体層を結晶成長
させ、結晶成長装置から大気中に取り出し量子細線構造
または量子箱構造をエッチングにより形成した後、再結
晶成長させて量子細線構造または量子箱構造を埋め込む
方法である。
The first method is to grow a compound semiconductor layer in a crystal, take it out of a crystal growth apparatus into the atmosphere, form a quantum wire structure or a quantum box structure by etching, and then recrystallize it to grow a quantum wire structure or a quantum box structure. This is a method of embedding the structure.

【0004】第2の方法は、化合物半導体層を結晶成長
させ、結晶成長装置から大気中に取り出し量子細線構造
または量子箱構造を形成する領域に絶縁膜(SiO2または
SiN等)のパターンを形成して、絶縁膜を形成していな
い箇所に選択的に結晶成長させた後、結晶成長条件を変
えて埋め込み結晶成長させる方法、または大気中で絶縁
膜をエッチング除去した後、埋め込み再結晶成長を行う
方法である。
In the second method, a compound semiconductor layer is crystal-grown and taken out from the crystal growth apparatus into the atmosphere to form an insulating film (SiO2 or SiO2) in a region where a quantum wire structure or a quantum box structure is formed.
SiN, etc. pattern is formed, and the crystal is selectively grown on the part where the insulation film is not formed, and then the crystal growth conditions are changed to perform the embedded crystal growth, or the insulation film is removed by etching in the air. After that, it is a method of performing buried recrystallization growth.

【0005】第3の方法は、基板上の量子細線構造また
は量子箱構造を形成する領域に予め凹凸を形成した後、
結晶成長させる方法である。
The third method is to form irregularities in a region where a quantum wire structure or a quantum box structure is formed on a substrate in advance, and then,
This is a method of growing crystals.

【0006】第4の方法は、量子井戸構造を成長させて
おき、集束イオン注入装置を用いてイオン注入を行い、
量子井戸構造を局所的に破壊した後、熱処理を加えるこ
とにより破壊した箇所を液晶化し、量子細線構造または
量子箱構造を形成する方法である。
The fourth method is to grow a quantum well structure and perform ion implantation using a focused ion implantation apparatus.
This is a method of locally destroying the quantum well structure and then subjecting it to a liquid crystal by applying heat treatment to form a quantum wire structure or a quantum box structure.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上に示した第1及び
第2の方法では、量子細線構造または量子箱構造を形成
する途中で一度大気に曝すため、量子細線構造または量
子箱構造の側壁が酸化され界面が崩れる。これにより理
想的な量子効果が現れないという問題点があった。ま
た、第3及び第4の方法では、量子細線構造または量子
箱構造の側壁が大気に曝される恐れはないが量子構造の
界面がぼやけて急峻にならず、やはり、理想的な量子効
果が現れないという問題点があった。
In the first and second methods described above, since the quantum wire structure or quantum box structure is exposed to the atmosphere once during the formation, the side wall of the quantum wire structure or quantum box structure is It is oxidized and the interface collapses. As a result, there is a problem that the ideal quantum effect does not appear. Further, in the third and fourth methods, there is no fear that the side wall of the quantum wire structure or the quantum box structure is exposed to the atmosphere, but the interface of the quantum structure is not blurred and steep, and the ideal quantum effect is obtained. There was a problem that it did not appear.

【0008】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、量子細線構造または量子箱構
造等の量子構造に、理想的な量子効果を有する急峻なヘ
テロ界面を形成することができる半導体装置の製造方法
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems.
An object of the invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of forming a steep hetero interface having an ideal quantum effect in a quantum wire structure, a quantum box structure, or another quantum structure.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の半導体装置の製造方法は、量子細線
構造または量子箱構造を有する第1化合物半導体層と、
その第1化合物半導体層上に形成された第2化合物半導
体層とを有する半導体装置の製造方法において、結晶成
長装置の結晶成長室内で前記第1化合物半導体層に光若
しくは粒子線によるホログラフィックな干渉パターンま
たは表面電磁波を発生させて温度分布を形成し、前記第
1化合物半導体層を構成する元素のモル比を変化させて
前記第1化合物半導体層を量子細線構造または量子箱構
造とした後、前記半導体装置を前記結晶成長室外に取り
出さずに前記第2化合物半導体層を結晶成長させること
を特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to a first aspect of the present invention comprises a first compound semiconductor layer having a quantum wire structure or a quantum box structure,
In a method of manufacturing a semiconductor device having a second compound semiconductor layer formed on the first compound semiconductor layer, holographic interference of light or particle beams with the first compound semiconductor layer in a crystal growth chamber of a crystal growth apparatus. A pattern or surface electromagnetic wave is generated to form a temperature distribution, and the molar ratio of the elements forming the first compound semiconductor layer is changed to form the first compound semiconductor layer into a quantum wire structure or a quantum box structure. It is characterized in that the second compound semiconductor layer is crystal-grown without taking the semiconductor device out of the crystal growth chamber.

【0010】また、請求項2記載の半導体装置の製造方
法は、量子細線構造または量子箱構造を有する第1化合
物半導体層と、その第1化合物半導体層上に形成された
第2化合物半導体層とを有する半導体装置の製造方法に
おいて、結晶成長装置の結晶成長室内で前記第1化合物
半導体層の形成位置に光若しくは粒子線によるホログラ
フィックな干渉パターンまたは表面電磁波を発生させて
温度分布を形成し、前記第1化合物半導体層を構成する
元素のモル比を変化させながら結晶成長させて量子細線
構造または量子箱構造を有する前記第1化合物半導体層
を形成した後、前記半導体装置を前記結晶成長室外に取
り出さずに第2化合物半導体を結晶成長させる工程を有
することを特徴とするものである。
According to a second aspect of the method of manufacturing a semiconductor device, a first compound semiconductor layer having a quantum wire structure or a quantum box structure, and a second compound semiconductor layer formed on the first compound semiconductor layer. In the method for manufacturing a semiconductor device having: a temperature distribution is formed by generating a holographic interference pattern or a surface electromagnetic wave by light or a particle beam at a formation position of the first compound semiconductor layer in a crystal growth chamber of a crystal growth device, After the crystal growth is performed while changing the molar ratio of the elements forming the first compound semiconductor layer to form the first compound semiconductor layer having the quantum wire structure or the quantum box structure, the semiconductor device is placed outside the crystal growth chamber. The present invention is characterized by including a step of crystal-growing the second compound semiconductor without taking it out.

【0011】さらに、請求項3記載の半導体装置の製造
方法は、有機金属を用いた化合物半導体層を結晶成長さ
せた半導体装置の製造方法であって、結晶成長室内で前
記化合物半導体層に光若しくは粒子線によるホログラフ
ィックな干渉パターンまたは表面電磁波による温度分布
を形成し、前記化合物半導体層を構成する元素のモル比
を変化させることを特徴とするものである。
Furthermore, a method of manufacturing a semiconductor device according to a third aspect is a method of manufacturing a semiconductor device in which a compound semiconductor layer using an organic metal is crystal-grown, wherein the compound semiconductor layer is exposed to light or light in a crystal growth chamber. It is characterized by forming a holographic interference pattern by a particle beam or a temperature distribution by a surface electromagnetic wave to change the molar ratio of the elements constituting the compound semiconductor layer.

【0012】[0012]

【作用】本発明の半導体装置の製造方法は、有機金属を
用いた化合物半導体結晶を成長させる結晶成長室内で、
半導体基板上に第1化合物半導体層を成長させた後、結
晶成長室内に半導体基板を配置したままで、その第1化
合物半導体層上に光または粒子線を用いたホログラフィ
ックな干渉パターンまたは表面電磁波を発生させ、第1
化合物半導体層上に周期的な温度分布を形成して量子細
線構造または量子箱構造を形成した後、結晶成長室内に
半導体基板を配置したままで、量子細線構造または量子
箱構造上に第2化合物半導体層を成長させることを特徴
とするものである。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is performed in a crystal growth chamber in which a compound semiconductor crystal using an organic metal is grown.
After growing the first compound semiconductor layer on the semiconductor substrate, the holographic interference pattern or surface electromagnetic wave using light or particle beam on the first compound semiconductor layer with the semiconductor substrate kept in the crystal growth chamber. Causes the first
After forming the quantum wire structure or the quantum box structure by forming a periodic temperature distribution on the compound semiconductor layer, the second compound is formed on the quantum wire structure or the quantum box structure with the semiconductor substrate being placed in the crystal growth chamber. It is characterized by growing a semiconductor layer.

【0013】Inx Ga1-x As量子細線構造を形成する場合
を例にとると、第1化合物半導体層上に周期的な温度分
布を形成すれば、第1化合物半導体層に含まれる有機金
属、トリメチルインジウム(TMI )、トリメチルガリウ
ム(TMG )はそれぞれ固有の温度により熱分解され、イ
ンジウム、ガリウムとなり砒素と結合してInGaAs結晶と
なるが、インジウム、ガリウムの分解効率の温度特性は
異なるので、第1化合物半導体層でインジウムとガリウ
ムのモル比を周期的に変化させることができる。これに
より、第1化合物半導体層にInx Ga1-x As、Iny Ga1-y
Asといったモル比の異なる部分を周期的に形成した構造
(量子細線構造または量子箱構造)を形成することがで
きる。また、既に形成した第1化合物半導体層に量子細
線構造または量子箱構造を持たせることができるだけで
なく、半導体基板上に周期的な温度分布を形成した状態
で、量子細線構造または量子箱構造を有する第1化合物
半導体層を成長させることもできる。
Taking the case of forming an In x Ga 1-x As quantum wire structure as an example, if a periodic temperature distribution is formed on the first compound semiconductor layer, the organic metal contained in the first compound semiconductor layer is formed. , Trimethylindium (TMI), and trimethylgallium (TMG) are thermally decomposed at their own temperatures to form indium and gallium, which combine with arsenic to form InGaAs crystals. The molar ratio of indium and gallium can be periodically changed in the first compound semiconductor layer. As a result, In x Ga 1-x As, In y Ga 1-y is formed in the first compound semiconductor layer.
A structure (quantum wire structure or quantum box structure) in which portions with different molar ratios such as As are periodically formed can be formed. In addition, the already formed first compound semiconductor layer can have not only a quantum wire structure or a quantum box structure but also a quantum wire structure or a quantum box structure with a periodic temperature distribution formed on the semiconductor substrate. It is also possible to grow the first compound semiconductor layer that it has.

【0014】また、量子細線構造または量子箱構造の形
成工程と第2化合物半導体層の形成工程とを結晶成長室
内で連続して行うことにより、量子細線構造または量子
箱構造の界面、またはそれらの量子構造と第2化合物半
導体層との界面の酸化を防止することができ、急峻なヘ
テロ界面を形成することができる。
Further, the quantum wire structure or the quantum box structure forming step and the second compound semiconductor layer forming step are continuously performed in the crystal growth chamber, whereby the interface of the quantum wire structure or the quantum box structure, or those interfaces. Oxidation of the interface between the quantum structure and the second compound semiconductor layer can be prevented, and a steep hetero interface can be formed.

【0015】[0015]

【実施例】図1及び図2に量子細線構造を用いた半導体
レーザの一実施例を示す。図1は半導体レーザの構造を
示す斜視図で、GaAs基板1上にGaAsバッファ層2、AlGa
Asクラッド層3、第1化合物半導体層4を構成するInx
Ga1-x As量子細線型活性層5及びIny Ga1-y As型バリア
層6、第2化合物半導体層であるAlGaAsクラッド層7、
GaAsコンタクト層8を順次結晶成長させた構造を示した
もので、図2は半導体レーザのInx Ga1-x As量子細線構
造を示す斜視図である。半導体レーザに高密度の電子と
正孔を発生させると誘導放出という光の増幅現象がInx
Ga1-x As量子細線型活性層5に生じるので、このInx Ga
1-x As量子細線型活性層5に垂直に反射面を設ければ光
は反射面間を往復する間に増幅されレーザ光線を放出す
るようになるのである。
EXAMPLE FIGS. 1 and 2 show an example of a semiconductor laser using a quantum wire structure. FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a semiconductor laser, in which a GaAs buffer layer 2, AlGa
In x forming the As clad layer 3 and the first compound semiconductor layer 4
Ga 1-x As quantum wire type active layer 5, In y Ga 1-y As type barrier layer 6, AlGaAs cladding layer 7 which is the second compound semiconductor layer,
FIG. 2 shows a structure in which the GaAs contact layer 8 is sequentially crystal-grown. FIG. 2 is a perspective view showing an In x Ga 1-x As quantum wire structure of a semiconductor laser. When high density electrons and holes are generated in a semiconductor laser, a light amplification phenomenon called stimulated emission occurs in In x.
Since Ga 1-x As occurs in the quantum wire type active layer 5, this In x Ga
If a reflection surface is provided perpendicularly to the 1-x As quantum wire type active layer 5, the light is amplified while it travels back and forth between the reflection surfaces to emit a laser beam.

【0016】図3は本発明の半導体装置の製造方法に用
いる結晶成長装置の概略図である。結晶成長装置として
は、通常の有機金属気相成長(MOVPE )装置若しくは有
機金属分子線エピタキシー(MOMBE )装置を利用し、結
晶成長室9内の試料台10上に配置された半導体基板1
1上にレーザ12を用いてホログラフィー干渉パターン
を形成できる光学系13を組み込んだ装置である。図3
に示すように、光学系13は、例えば、レーザ光線を放
射するレーザ12、レーザ光線を集束させるレンズ14
a,14b、余分なレーザ光線を除去するピンホール1
5、レーザ光線を2つのビームに分離するビームスプリ
ッタ16、レーザ光線の照射位置を変化させるためのミ
ラー17a,17b、結晶成長室9に穿設された開口9
a上に固着されレーザ光線を透過させるビューポート1
8とで構成される。
FIG. 3 is a schematic view of a crystal growth apparatus used in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention. As the crystal growth apparatus, a normal metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) apparatus or a metal organic molecular beam epitaxy (MOMBE) apparatus is used, and the semiconductor substrate 1 placed on the sample stage 10 in the crystal growth chamber 9 is used.
1 is an apparatus in which an optical system 13 capable of forming a holographic interference pattern by using a laser 12 is incorporated. Figure 3
As shown in FIG. 1, the optical system 13 includes, for example, a laser 12 that emits a laser beam and a lens 14 that focuses the laser beam.
a, 14b, pinhole 1 for removing excess laser beam
5, a beam splitter 16 for separating the laser beam into two beams, mirrors 17a and 17b for changing the irradiation position of the laser beam, and an opening 9 formed in the crystal growth chamber 9.
Viewport 1 fixed on a and transmitting laser light
8 and.

【0017】次に、図4に本発明における結晶成長機構
を示す。(a)はホログラフィー干渉パターンの光強度
と半導体基板上の位置の関係を示した線図である。この
ようにホログラフィー干渉パターンを半導体基板上に周
期的に形成することによって半導体基板上に光強度分布
に応じた温度分布を形成することができる。
Next, FIG. 4 shows a crystal growth mechanism in the present invention. (A) is a diagram showing the relationship between the light intensity of the holographic interference pattern and the position on the semiconductor substrate. By thus periodically forming the holographic interference pattern on the semiconductor substrate, a temperature distribution according to the light intensity distribution can be formed on the semiconductor substrate.

【0018】図4(b)はホログラフィー干渉パターン
の光強度に対応した化合物半導体層を構成する III族元
素のモル比と半導体基板の位置の関係を示した線図で、
モル比が異なる部分が光強度の周期に対応して交互に形
成されることを示している。本実施例においては、図1
及び図2に示したように、 III族元素のモル比が異なる
Inx Ga1-x As量子細線型活性層5、Iny Ga1-y As型バリ
ア層6が交互に形成されることになる。
FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the molar ratio of the group III element composing the compound semiconductor layer corresponding to the light intensity of the holographic interference pattern and the position of the semiconductor substrate.
It is shown that portions having different molar ratios are alternately formed corresponding to the period of light intensity. In this embodiment, FIG.
And, as shown in FIG. 2, the molar ratio of the group III elements is different.
The In x Ga 1-x As quantum wire type active layers 5 and the In y Ga 1-y As type barrier layers 6 are alternately formed.

【0019】ホログラフィー干渉パターンを照射しない
場合、Inx Ga1-x As量子細線型活性層5とIny Ga1-y As
型バリア層6とは同じ材料の層であるが、ホログラフィ
ー干渉パターンの第1化合物半導体層4上への照射によ
って半導体基板上に光強度の分布、所謂、温度分布が形
成されると、 III族原料である有機金属、トリメチルイ
ンジウム(TMI )、トリメチルガリウム(TMG )はそれ
ぞれ固有の温度により熱分解され、インジウム、ガリウ
ムとなり砒素と結合してInGaAs結晶となるのであるが、
インジウム、ガリウムの分解効率は光強度に応じた温度
分布の形成により変調され、Inx Ga1-x As、Iny Ga1-y
Asといった異なる化合物半導体層が成長する。ここで、
インジウム、ガリウムの分解効率の温度特性は異なるた
め、光強度に対応した温度分布を形成することにより、
インジウムとガリウムのモル比を変化させることが可能
で、それによってその化合物半導体材料の屈折率を大き
く変化させることができるので、光を局所的に照射する
ことによって量子閉じ込め効果の制御も可能である。一
方、ホログラフィー干渉パターンによって交互に形成さ
れるInx Ga1-x As、Iny Ga1-y Asの周期Λh は、レーザ
の波長λ、半導体基板上に照射される角度θ(鉛直方向
からのレーザ光線の入射角度、図3参照)により決定さ
れ次式のように表される。
In the case of not irradiating the holographic interference pattern, the In x Ga 1-x As quantum wire type active layer 5 and the In y Ga 1-y As
The type barrier layer 6 is a layer made of the same material, but when the holographic interference pattern is applied to the first compound semiconductor layer 4 to form a light intensity distribution, a so-called temperature distribution, on the semiconductor substrate, a group III group is formed. Raw materials such as organic metal, trimethylindium (TMI), and trimethylgallium (TMG) are thermally decomposed at their own temperatures, and become indium and gallium, which are combined with arsenic to form an InGaAs crystal.
The decomposition efficiency of indium and gallium is modulated by the formation of the temperature distribution according to the light intensity, and In x Ga 1-x As, In y Ga 1-y
Different compound semiconductor layers such as As grow. here,
Since the temperature characteristics of decomposition efficiency of indium and gallium are different, by forming a temperature distribution corresponding to the light intensity,
Since it is possible to change the molar ratio of indium and gallium, which can greatly change the refractive index of the compound semiconductor material, it is possible to control the quantum confinement effect by locally irradiating light. . On the other hand, the period Λh of In x Ga 1-x As and In y Ga 1-y As alternately formed by the holographic interference pattern is the wavelength λ of the laser and the angle θ of irradiation on the semiconductor substrate (from the vertical direction). It is determined by the incident angle of the laser beam (see FIG. 3) and is expressed by the following equation.

【0020】[0020]

【数1】 [Equation 1]

【0021】短波長のレーザ光線を用いること、角度θ
を小さくすることで、より短い周期の量子細線構造を形
成することもできる。
Using a laser beam of short wavelength, angle θ
It is also possible to form a quantum wire structure with a shorter period by reducing

【0022】図5及び図6に本発明の半導体装置の製造
方法を用いて量子箱構造を形成した半導体レーザの異な
る実施例を示す。図5は半導体レーザの構造を示す斜視
図、図6は半導体レーザの量子箱構造を示す斜視図であ
る。図5に示す半導体レーザは、GaAs基板19上にGaAs
バッファ層20、AlGaAsクラッド層21、第1化合物半
導体層22を構成するInx Ga1-x As量子箱型活性層23
及びIny Ga1-y Asバリア層24、AlGaAsクラッド層2
5、GaAsコンタクト層26を順次結晶成長させたもので
ある。
5 and 6 show different embodiments of a semiconductor laser having a quantum box structure formed by using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 5 is a perspective view showing the structure of the semiconductor laser, and FIG. 6 is a perspective view showing the quantum box structure of the semiconductor laser. The semiconductor laser shown in FIG. 5 has GaAs on a GaAs substrate 19.
In x Ga 1-x As quantum box type active layer 23 constituting the buffer layer 20, the AlGaAs cladding layer 21, and the first compound semiconductor layer 22.
And In y Ga 1-y As barrier layer 24, AlGaAs cladding layer 2
5. The GaAs contact layer 26 is sequentially grown.

【0023】結晶成長装置は図3に示したものと同様で
ある。通常の有機金属気相成長(MOVPE )装置若しくは
有機金属分子線エピタキシー(MOMBE )装置を利用し、
半導体基板上にレーザ光線を用いてホログラフィー干渉
パターンを形成できる光学系を組み込んだ装置である。
ここで先に示した量子細線構造を構成する場合との相違
点は、s偏光のレーザ光線を用いることで量子箱構造を
形成している点である。ホログラフィー干渉の周期Λh
に対して、それに直交して発生する表面電磁波の周期Λ
r は、Inx Ga1-x As活性層材料の誘電率の実数部、虚数
部をそれぞれε 1 、ε2 とすると以下のように示され
る。(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.32(1993)1308)。
The crystal growth apparatus is the same as that shown in FIG.
is there. Ordinary metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) equipment or
Using metalorganic molecular beam epitaxy (MOMBE) equipment,
Holographic interference with a laser beam on a semiconductor substrate.
This is a device incorporating an optical system capable of forming a pattern.
Differences from the case of constructing the quantum wire structure shown above
The point has a quantum box structure by using an s-polarized laser beam.
It is the point that is formed. Holographic interference period Λh
, The period Λ of the surface electromagnetic wave generated orthogonally to
r is InxGa1-xAs real part of dielectric constant of active layer material, imaginary number
Ε for each 1, Ε2Will be shown as follows
It (Jpn.J.Appl.Phys.Vol.32 (1993) 1308).

【0024】[0024]

【数2】 [Equation 2]

【0025】上式のように、表面電磁波の周期Λr は波
長λによって決定され、短波長のレーザを用いること
で、より短い周期の量子細線構造を形成することができ
る。
As in the above equation, the period Λ r of the surface electromagnetic wave is determined by the wavelength λ, and the quantum wire structure with a shorter period can be formed by using a laser with a short wavelength.

【0026】なお、以上の実施例では III−V族化合物
半導体を用いた例としてGaAs半導体基板上へInGaAs量子
構造を形成する実施例について説明したが、本発明は実
施例に示した材料に限定されるものではなく、AlGaAs、
InGaAsP 、InGaP 等の材料、または、ZnSe等のII−VI
族化合物半導体材料を用いた場合にも適用することがで
きる。また、実施例ではホログラフィックな干渉パター
ンまたは表面電磁波を光によって発生させたが、電子
線、X線等の粒子線によって発生させるように構成して
もよい。
In the above embodiments, an example of forming an InGaAs quantum structure on a GaAs semiconductor substrate was described as an example using a III-V group compound semiconductor, but the present invention is limited to the materials shown in the examples. Not AlGaAs,
Materials such as InGaAsP and InGaP, or II-VI such as ZnSe
It can also be applied when a group compound semiconductor material is used. Further, in the embodiment, the holographic interference pattern or the surface electromagnetic wave is generated by light, but it may be configured to be generated by a particle beam such as an electron beam or X-ray.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1または
請求項2記載の半導体装置の製造方法によれば、量子細
線構造または量子箱構造を大気に曝して酸化させること
なく、また、エッチングやイオン注入といった物理化学
的なダメージを与えることなく、結晶成長室内の一連の
結晶成長工程で量子細線構造または量子箱構造を埋め込
んだ構造を形成することができるので急峻なヘテロ界面
を形成することができる。
As described above, according to the method of manufacturing the semiconductor device of the first or second aspect, the quantum wire structure or the quantum box structure is not exposed to the atmosphere to be oxidized, and etching is performed. It is possible to form a structure with a quantum wire structure or a quantum box structure embedded in a series of crystal growth steps in a crystal growth chamber without causing physicochemical damage such as ion implantation or ion implantation. You can

【0028】また、請求項3記載の半導体装置の製造方
法によれば、結晶成長させた化合物半導体層を大気に曝
して酸化させることなく、また、エッチングやイオン注
入といった物理化学的なダメージを与えることなく、結
晶成長室内の一連の結晶成長工程で急峻なヘテロ界面を
有する化合物半導体層を埋め込んだ構造を形成すること
ができる。
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the third aspect, the compound semiconductor layer on which the crystal is grown is not exposed to the atmosphere to be oxidized, and physicochemical damage such as etching and ion implantation is given. It is possible to form a structure in which a compound semiconductor layer having a steep hetero interface is embedded by a series of crystal growth steps in the crystal growth chamber without the need.

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

【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法を用いて形
成した半導体レーザの一実施例を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a semiconductor laser formed by using a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】図1に示した半導体レーザのInx Ga1-x As量子
細線構造を示す斜視図である。
2 is a perspective view showing an In x Ga 1-x As quantum wire structure of the semiconductor laser shown in FIG. 1. FIG.

【図3】本発明に係る半導体装置の製造方法に用いる結
晶成長装置の一実施例の概略構成を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an example of a crystal growth apparatus used in a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図4】本発明に係る半導体装置の製造方法の結晶成長
機構を説明する線図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a crystal growth mechanism of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図5】本発明に係る半導体装置の製造方法を用いて形
成した半導体レーザの異なる実施例を示す斜視図であ
る。
FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment of a semiconductor laser formed by using the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図6】図5に示した半導体レーザのInx Ga1-x As量子
箱構造を示す斜視図である。
6 is a perspective view showing an In x Ga 1-x As quantum box structure of the semiconductor laser shown in FIG.

【符号の説明】 4 第1化合物半導体層 7 AlGaAsクラッド層(第2化合物半導体層) 9 結晶成長室[Explanation of Codes] 4 First Compound Semiconductor Layer 7 AlGaAs Clad Layer (Second Compound Semiconductor Layer) 9 Crystal Growth Chamber

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 量子細線構造または量子箱構造を有する
第1化合物半導体層と、その第1化合物半導体層上に形
成された第2化合物半導体層とを有する半導体装置の製
造方法において、結晶成長装置の結晶成長室内で前記第
1化合物半導体層に光若しくは粒子線によるホログラフ
ィックな干渉パターンまたは表面電磁波を発生させて温
度分布を形成し、前記第1化合物半導体層を構成する元
素のモル比を変化させて前記第1化合物半導体層を量子
細線構造または量子箱構造とした後、前記半導体装置を
前記結晶成長室外に取り出さずに前記第2化合物半導体
層を結晶成長させることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first compound semiconductor layer having a quantum wire structure or a quantum box structure; and a second compound semiconductor layer formed on the first compound semiconductor layer. In the crystal growth chamber, a holographic interference pattern by light or particle beams or a surface electromagnetic wave is generated in the first compound semiconductor layer to form a temperature distribution, and the molar ratio of the elements forming the first compound semiconductor layer is changed. After the first compound semiconductor layer has a quantum wire structure or a quantum box structure, the second compound semiconductor layer is crystal-grown without taking the semiconductor device out of the crystal growth chamber. Production method.
【請求項2】 量子細線構造または量子箱構造を有する
第1化合物半導体層と、その第1化合物半導体層上に形
成された第2化合物半導体層とを有する半導体装置の製
造方法において、結晶成長装置の結晶成長室内で前記第
1化合物半導体層の形成位置に光若しくは粒子線による
ホログラフィックな干渉パターンまたは表面電磁波を発
生させて温度分布を形成し、前記第1化合物半導体層を
構成する元素のモル比を変化させながら結晶成長させて
量子細線構造または量子箱構造を有する前記第1化合物
半導体層を形成した後、前記半導体装置を前記結晶成長
室外に取り出さずに第2化合物半導体を結晶成長させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first compound semiconductor layer having a quantum wire structure or a quantum box structure; and a second compound semiconductor layer formed on the first compound semiconductor layer. In the crystal growth chamber of the first compound semiconductor layer, a holographic interference pattern by light or a particle beam or a surface electromagnetic wave is generated at the formation position of the first compound semiconductor layer to form a temperature distribution, and the moles of elements constituting the first compound semiconductor layer are formed. Crystal growth is performed while changing the ratio to form the first compound semiconductor layer having a quantum wire structure or a quantum box structure, and then a second compound semiconductor is crystal grown without taking the semiconductor device out of the crystal growth chamber. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項3】 有機金属を用いた化合物半導体層を結晶
成長させた半導体装置の製造方法であって、結晶成長室
内で前記化合物半導体層に光若しくは粒子線によるホロ
グラフィックな干渉パターンまたは表面電磁波による温
度分布を形成し、前記化合物半導体層を構成する元素の
モル比を変化させる工程を有することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
3. A method for manufacturing a semiconductor device in which a compound semiconductor layer using an organic metal is crystal-grown, wherein the compound semiconductor layer is holographically interfering with light or a particle beam in the crystal growth chamber, or by a surface electromagnetic wave. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a temperature distribution and changing the molar ratio of the elements forming the compound semiconductor layer.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2741315A4 (en) * 2011-08-05 2015-03-04 Univ Soochow Manufacturing apparatus and manufacturing method for quantum dot material
JP2017208543A (en) * 2016-05-13 2017-11-24 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH Semiconductor chip manufacturing method and semiconductor chip
US10388823B2 (en) 2016-05-13 2019-08-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip
US10637211B2 (en) 2016-05-13 2020-04-28 Osram Oled Gmbh Light-emitting semiconductor chip and method for producing a semiconductor light-emitting chip

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5613058B2 (en) * 1975-06-24 1981-03-26
JPS63222968A (en) * 1987-03-05 1988-09-16 テイプケ・マニユフアクチヤリング・カンパニ−・インコ−ポレ−テツド Cart

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5613058B2 (en) * 1975-06-24 1981-03-26
JPS63222968A (en) * 1987-03-05 1988-09-16 テイプケ・マニユフアクチヤリング・カンパニ−・インコ−ポレ−テツド Cart

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2741315A4 (en) * 2011-08-05 2015-03-04 Univ Soochow Manufacturing apparatus and manufacturing method for quantum dot material
JP2017208543A (en) * 2016-05-13 2017-11-24 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH Semiconductor chip manufacturing method and semiconductor chip
US10388823B2 (en) 2016-05-13 2019-08-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip
US10396106B2 (en) 2016-05-13 2019-08-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method for producing a semiconductor chip and semiconductor chip
US10637211B2 (en) 2016-05-13 2020-04-28 Osram Oled Gmbh Light-emitting semiconductor chip and method for producing a semiconductor light-emitting chip
US10693033B2 (en) 2016-05-13 2020-06-23 Osram Oled Gmbh Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip
US11004876B2 (en) 2016-05-13 2021-05-11 Osram Oled Gmbh Method for producing a semiconductor chip and semiconductor chip

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