JPS61179525A - 気相成長方法 - Google Patents
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- JPS61179525A JPS61179525A JP1874385A JP1874385A JPS61179525A JP S61179525 A JPS61179525 A JP S61179525A JP 1874385 A JP1874385 A JP 1874385A JP 1874385 A JP1874385 A JP 1874385A JP S61179525 A JPS61179525 A JP S61179525A
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、回折格子を有するＧａＩｎＡＳＰｌ上にＩｎ
Ｐ層をエピタキシャル成長させる気相成長方法に関する
。
Ｐ層をエピタキシャル成長させる気相成長方法に関する
。
回折格子を有する光デバイスの一つであるＤＦＢ（分布
帰還型）レーザは、従来のファブリペロ−型のレーザが
両へき開面をミラーとして用いるのに対し、回折格子で
の光の回折による帰還を利用している。このため、発振
波長は回折格子の周期と実効屈折率により決まり、温度
変動による発振波長の変化率も１［人／度］以下と小さ
い。
帰還型）レーザは、従来のファブリペロ−型のレーザが
両へき開面をミラーとして用いるのに対し、回折格子で
の光の回折による帰還を利用している。このため、発振
波長は回折格子の周期と実効屈折率により決まり、温度
変動による発振波長の変化率も１［人／度］以下と小さ
い。
従って、ツープリベロー型レーザより制御性及び安定性
とも浸れており、ＤＦＢレーザは今後の半導体レーザ、
特に単一モード発振を要求される半導体レーザの主流を
なすものとして注目されている。
とも浸れており、ＤＦＢレーザは今後の半導体レーザ、
特に単一モード発振を要求される半導体レーザの主流を
なすものとして注目されている。
ＤＦＢレーザは発振波長に応じた周期の回折格子を含ん
でおり、回折格子上にこの回折格子を保存したまま結晶
成長させることが必要である。−例として、Ｇａ Ｉ
ｎＡｓＰ混晶とＩｎＰ結晶との、ペテロ接合ＤＦＢレー
ザについて説明すると、組？ 成１，３［μ７７１］帯レーザの場合、回折格子の周期
は１次の回折光を利用する場合２０００ ［人］程度で
ある。
でおり、回折格子上にこの回折格子を保存したまま結晶
成長させることが必要である。−例として、Ｇａ Ｉ
ｎＡｓＰ混晶とＩｎＰ結晶との、ペテロ接合ＤＦＢレー
ザについて説明すると、組？ 成１，３［μ７７１］帯レーザの場合、回折格子の周期
は１次の回折光を利用する場合２０００ ［人］程度で
ある。
ＤＦ８レーザの構造としては、Ｍ７図（ａ）に示す如＜
ｒｎｐ基板７１上に回折格子７１ａを設けたものと、同
図（ｂ）に示す如＜Ｇａ Ｉ ｎＡｓ２層７５上に回折
格子７５ａを設けたものとがある。第７図（ｂ）に示す
構造についてその製造方性層７３．Ｐ−１ｎＰバッフ７
層７４及びＰ−ＧａＩｎＡＳＰ光ガイド層７５を順次成
長させ、光ガイド層７５の表面に回折格子７５ａを設け
る。
ｒｎｐ基板７１上に回折格子７１ａを設けたものと、同
図（ｂ）に示す如＜Ｇａ Ｉ ｎＡｓ２層７５上に回折
格子７５ａを設けたものとがある。第７図（ｂ）に示す
構造についてその製造方性層７３．Ｐ−１ｎＰバッフ７
層７４及びＰ−ＧａＩｎＡＳＰ光ガイド層７５を順次成
長させ、光ガイド層７５の表面に回折格子７５ａを設け
る。
次いで、Ｐ−１ｎＰクラッド層７８及びＰ−ＧａＩｎＡ
ＳＰコンタクト層７つを成長させる。その後、電極を取
着することによって、ＤＦ８レーザが完成することにな
る。
ＳＰコンタクト層７つを成長させる。その後、電極を取
着することによって、ＤＦ８レーザが完成することにな
る。
しかしながら、この種の方法にあっては次のよ形したり
、消失することがある。そして、回折格、子の変形や消
失は、レーザの発掘閾値の低下等の特性劣化を招く大き
な要因となる。
、消失することがある。そして、回折格、子の変形や消
失は、レーザの発掘閾値の低下等の特性劣化を招く大き
な要因となる。
、ＩｎＰ層上に設けた回折格子の消失を防ぐ方法として
は、ＬＰＥ （液相エピタキシャル）法の場合、ＧａＡ
Ｓカバー或いはＧａＡＳＰカバーを回折格子付ウェハに
覆うことにより行われている。 ゛しかじ、気
相成長を２つ以上の成長室を持ったシステムで行う場合
、ウェハを成長室間゛で移動しなければならないので、
上記のカバーを用いることは系を複雑にし、しかも回折
格子と云う微細な凹凸表面上に活性層を成長しなければ
ならないので、モホロジーや結晶品質の低下を招き易い
。他の方法では、回折格子を設けたＩｎＰ層を表面に露
出した状態で、水素雰囲気中にホスフィンを混合したガ
ス流で保持しているものもある。この方法によれば、２
次の回折格子（周期４５００人、深さ１５００人）の場
合、６２０ ［℃］、９０分の熱処理では、回折格子を
保存するために最低限１０“３気圧のボスフィンが必要
であるとされている。しかし、回折格子の前処理等によ
る表面の酸化膜等の状態が異なり、再現性に乏しいと云
う欠目がある。
は、ＬＰＥ （液相エピタキシャル）法の場合、ＧａＡ
Ｓカバー或いはＧａＡＳＰカバーを回折格子付ウェハに
覆うことにより行われている。 ゛しかじ、気
相成長を２つ以上の成長室を持ったシステムで行う場合
、ウェハを成長室間゛で移動しなければならないので、
上記のカバーを用いることは系を複雑にし、しかも回折
格子と云う微細な凹凸表面上に活性層を成長しなければ
ならないので、モホロジーや結晶品質の低下を招き易い
。他の方法では、回折格子を設けたＩｎＰ層を表面に露
出した状態で、水素雰囲気中にホスフィンを混合したガ
ス流で保持しているものもある。この方法によれば、２
次の回折格子（周期４５００人、深さ１５００人）の場
合、６２０ ［℃］、９０分の熱処理では、回折格子を
保存するために最低限１０“３気圧のボスフィンが必要
であるとされている。しかし、回折格子の前処理等によ
る表面の酸化膜等の状態が異なり、再現性に乏しいと云
う欠目がある。
また、Ｇａ Ｉ ｎＡｓＰ層上に設けた回折格子の消失
を防ぐ方法としても、ＩｎＰ層の場合と同様にＧａＡＳ
カバー、ＧａＡＳＰカバー或いはＩｎＰカバーを用いる
ものや、水素ベースのホスフィン、アルシン雰囲気中で
燐圧、砒素圧を加える方法がある。しかし・、ＩｎＰ層
の回折格子に比べ、ＧａＩｎＡＳＰ層の回折格子は熱変
形を抑えることが極めて困難である。
を防ぐ方法としても、ＩｎＰ層の場合と同様にＧａＡＳ
カバー、ＧａＡＳＰカバー或いはＩｎＰカバーを用いる
ものや、水素ベースのホスフィン、アルシン雰囲気中で
燐圧、砒素圧を加える方法がある。しかし・、ＩｎＰ層
の回折格子に比べ、ＧａＩｎＡＳＰ層の回折格子は熱変
形を抑えることが極めて困難である。
本発明の目的は、回折格子を有するＧａｌｎＡｓＰ層上
に、回折格子の変形を招くことなくＵｎＰ層をエピタキ
シャル成長させることができ、ＤＦＢレーザの製造等に
好適する気相成長方法を提供することにある。
に、回折格子の変形を招くことなくＵｎＰ層をエピタキ
シャル成長させることができ、ＤＦＢレーザの製造等に
好適する気相成長方法を提供することにある。
本発明の骨子は、回折格子の熱変形を生じないような温
度で回折格子を埋込む程度の薄いＩｎＰ層を成長させ、
それに続き昇温して可びＩｎＰＩｉｌを制御性の良い条
件で成長させることにある。
度で回折格子を埋込む程度の薄いＩｎＰ層を成長させ、
それに続き昇温して可びＩｎＰＩｉｌを制御性の良い条
件で成長させることにある。
即ち本発明は、回折格子を有するＧａＩｎＡＳＰ層上に
ＩｎＰ層を気相成長させるための気相成長方法において
、前記Ｇａ Ｉ ｎＡｓＰ層を最上層に有するウェハを
成長温度に昇温するまでの間、該ウェハを前記回折格子
が熱変形を起こさず且つ回折格子上にＩｎＰ層が堆積し
得る４００〜５００ ［”Ｃ］の温度で水素雰囲気中に
保持したのち、上記ウェハ保持温度と同じ温度で少なく
とも 〔発げ回折格子を埋めるのに必要な膜厚の第
１のＩｎＰ 以１〔発明の効果〕
（ｂ）本発明によれば、Ｇａ
ｆｎＡｓＰ層上の回折格 矢視Ａ予力＜ＩｎＰ層で
埋まるまでは低い温度でＩｎＰを シス等成長させ
ているので、この間に回折格子が変形す ゛／Ｄ反
２ることはない。そして、回折格子が一旦１ｎＰで
れてい埋込まれたのらは通常の成長条件（上記成長温
度 ３４がより高い温度、良質の結晶が得られ、成
長速度が 供され速い条件）でＩｎＰ層を成長させ
ても、回折格子 室３３した場合、発振閾値低下等
の素子特性の向上をは 上室かり得る。
である□の実施例
〕 、本発明の詳細を図示の実施例によって読図（ａ）〜（
Ｃ）は本発明の一実施例方法したハイドライド気相成長
装置の概略構成もので、第６図（ａ）は縦断面図、第６
図は横断面図、第６図（Ｃ）は同図（ａ）の−へ断面拡
大図である。図中３０は石英ガからなる反応管であり、
この反応管３０内室は仕切り板３１により上下対称に仕
切らる。反応管３０の右端部近傍には排気口設けられて
いる。また、３５は気相成長にる試料、３６は試料３５
を上室３２及び下問で滑らかに移動するための操作棒、
３７゜抵抗加熱炉である。なお、加熱炉３７によされる
領域（原料メタル等が収容される領高温領域、加熱炉３
８により加熱される領料が収容される領域）を低温領域
とする。
ＩｎＰ層を気相成長させるための気相成長方法において
、前記Ｇａ Ｉ ｎＡｓＰ層を最上層に有するウェハを
成長温度に昇温するまでの間、該ウェハを前記回折格子
が熱変形を起こさず且つ回折格子上にＩｎＰ層が堆積し
得る４００〜５００ ［”Ｃ］の温度で水素雰囲気中に
保持したのち、上記ウェハ保持温度と同じ温度で少なく
とも 〔発げ回折格子を埋めるのに必要な膜厚の第
１のＩｎＰ 以１〔発明の効果〕
（ｂ）本発明によれば、Ｇａ
ｆｎＡｓＰ層上の回折格 矢視Ａ予力＜ＩｎＰ層で
埋まるまでは低い温度でＩｎＰを シス等成長させ
ているので、この間に回折格子が変形す ゛／Ｄ反
２ることはない。そして、回折格子が一旦１ｎＰで
れてい埋込まれたのらは通常の成長条件（上記成長温
度 ３４がより高い温度、良質の結晶が得られ、成
長速度が 供され速い条件）でＩｎＰ層を成長させ
ても、回折格子 室３３した場合、発振閾値低下等
の素子特性の向上をは 上室かり得る。
である□の実施例
〕 、本発明の詳細を図示の実施例によって読図（ａ）〜（
Ｃ）は本発明の一実施例方法したハイドライド気相成長
装置の概略構成もので、第６図（ａ）は縦断面図、第６
図は横断面図、第６図（Ｃ）は同図（ａ）の−へ断面拡
大図である。図中３０は石英ガからなる反応管であり、
この反応管３０内室は仕切り板３１により上下対称に仕
切らる。反応管３０の右端部近傍には排気口設けられて
いる。また、３５は気相成長にる試料、３６は試料３５
を上室３２及び下問で滑らかに移動するための操作棒、
３７゜抵抗加熱炉である。なお、加熱炉３７によされる
領域（原料メタル等が収容される領高温領域、加熱炉３
８により加熱される領料が収容される領域）を低温領域
とする。
３２の左方（ガス導入側）には、■族原料ガリウムメタ
ル４１及びインジウムメタル４２が収容されている。反
応管３０の左端部には、上記メタル４１．４２に塩化水
素ガスを流すためのキャリアガス導入パイプ４３．４４
がそれぞれ接続されている。また、上室３２にはＶ族原
料となるホスブイン、アルシン及びＮ型ドーピングガス
の硫化水素を流すための導入パイプ４５及びＰ型ドーピ
ングガスのジエチル亜鉛を流すための導−１バイブ４６
カ接続されて（る まｔ 下室３３も上記４１．〜，４
６に対応してガリウムメタ−’５１．インジウムメタル
５２、塩化水素ガスの導入バイブ５３．５４、ホスフィ
ン、アルシン及＝、− イ１びＮ型ドーピングガスの硫化水素を流す導入パイ；
ブ５５、Ｐ型ドーピングガスのジエチル亜鉛を流□す導
入バイブ５６が設けられている。
ル４１及びインジウムメタル４２が収容されている。反
応管３０の左端部には、上記メタル４１．４２に塩化水
素ガスを流すためのキャリアガス導入パイプ４３．４４
がそれぞれ接続されている。また、上室３２にはＶ族原
料となるホスブイン、アルシン及びＮ型ドーピングガス
の硫化水素を流すための導入パイプ４５及びＰ型ドーピ
ングガスのジエチル亜鉛を流すための導−１バイブ４６
カ接続されて（る まｔ 下室３３も上記４１．〜，４
６に対応してガリウムメタ−’５１．インジウムメタル
５２、塩化水素ガスの導入バイブ５３．５４、ホスフィ
ン、アルシン及＝、− イ１びＮ型ドーピングガスの硫化水素を流す導入パイ；
ブ５５、Ｐ型ドーピングガスのジエチル亜鉛を流□す導
入バイブ５６が設けられている。
この装置でＩｎＰ層を成長させる場合は、インジウムメ
タル（４２，５２＞に水素で希釈した９「％ｊの塩化水
素を流し、ｖｍＷ４料導入パイプ（４５，５５）がら水
素で希釈した１０［％］のホスフィンガスを流す。そし
て、インジウムメタル（４２，５２＞と反応した塩化イ
ンジウムと熱分解したホスフィンとの化学反応により、
ＩｎＰ層を成長させる。ＧａＩｎＡＳＰ層を成長させる
場合も、ＩｎＰ層を成長させる場合と同様に、ガリウム
メタル（４１，５１）及びインジウムメタル（４２，５
２）にそれぞれ独立に塩化水素ガスを流し、Ｖ族原料導
入パイプ（４５，５５）から。
タル（４２，５２＞に水素で希釈した９「％ｊの塩化水
素を流し、ｖｍＷ４料導入パイプ（４５，５５）がら水
素で希釈した１０［％］のホスフィンガスを流す。そし
て、インジウムメタル（４２，５２＞と反応した塩化イ
ンジウムと熱分解したホスフィンとの化学反応により、
ＩｎＰ層を成長させる。ＧａＩｎＡＳＰ層を成長させる
場合も、ＩｎＰ層を成長させる場合と同様に、ガリウム
メタル（４１，５１）及びインジウムメタル（４２，５
２）にそれぞれ独立に塩化水素ガスを流し、Ｖ族原料導
入パイプ（４５，５５）から。
水素で希釈した１０［％］のホスフィンガスとアルシン
ガスとを流す。ＩｎＰ層の成長及び ＧａＩｎＡＳＰ層
の成長共に、水素キャリアガスを用い、総流量１．５
［Ｅ／分］とした。
ガスとを流す。ＩｎＰ層の成長及び ＧａＩｎＡＳＰ層
の成長共に、水素キャリアガスを用い、総流量１．５
［Ｅ／分］とした。
次に、上記装置を用いたＤＦＢレーザの製造方７につ
第１
、示す
一ブのＩｎＰ基板で、（１００）面から９しＯＴ
蚤
イＪヤリア
１ｊのＩｎＰ基板１１を前記反応管３０内の操作棒３６
の先端の基板ホルダーに装着し、炉の温度を高温領域８
２０［”Ｃ］、低温領域６７０［’Ｃコに昇温する。Ｉ
ｎＰ基板１１からの燐の蒸発を抑えるために、基板１１
の置かれている低温領域の温オ庫が３５０ ［℃］を越
えると同時にホスフィンガ１及を１５［ｃｃ／分］を流
す。そして、第１図（ａ）に示す如く基板１１の上に、
Ｎ−１ｎＰクラッド層１２〈キャリア濃度〜７Ｘ １０
１７ｃｍ’ 、 ｌ！厚３〜５μｒｒＬ）、アンドープ
のＧａ Ｉ ｎＡｓＰ活性層１３（キャリア濃度〜１
Ｘ １０” ｃｍ” 、組成１．３１１ｍ、膜厚０．１
１ｍ）、Ｐ−１ｎＰバッファ層１４（キャリア濃度〜７
Ｘ１０１７ｃｍ″３．膜厚０，０５μ７ｙＬ） 、Ｐ−
Ｇａ Ｉ ｎＡｓＰ光ガイド層１５（キャリア濃度〜７
Ｘ１０ｃｍ’、組成１．１〜１．２ａｍ、Ｉｌｌ厚Ｑ、
２μｍ＞及びＰ−ＩｎＰ保護層１６（キャリア濃度７
Ｘ １０” ｃｍ−” 。
の先端の基板ホルダーに装着し、炉の温度を高温領域８
２０［”Ｃ］、低温領域６７０［’Ｃコに昇温する。Ｉ
ｎＰ基板１１からの燐の蒸発を抑えるために、基板１１
の置かれている低温領域の温オ庫が３５０ ［℃］を越
えると同時にホスフィンガ１及を１５［ｃｃ／分］を流
す。そして、第１図（ａ）に示す如く基板１１の上に、
Ｎ−１ｎＰクラッド層１２〈キャリア濃度〜７Ｘ １０
１７ｃｍ’ 、 ｌ！厚３〜５μｒｒＬ）、アンドープ
のＧａ Ｉ ｎＡｓＰ活性層１３（キャリア濃度〜１
Ｘ １０” ｃｍ” 、組成１．３１１ｍ、膜厚０．１
１ｍ）、Ｐ−１ｎＰバッファ層１４（キャリア濃度〜７
Ｘ１０１７ｃｍ″３．膜厚０，０５μ７ｙＬ） 、Ｐ−
Ｇａ Ｉ ｎＡｓＰ光ガイド層１５（キャリア濃度〜７
Ｘ１０ｃｍ’、組成１．１〜１．２ａｍ、Ｉｌｌ厚Ｑ、
２μｍ＞及びＰ−ＩｎＰ保護層１６（キャリア濃度７
Ｘ １０” ｃｍ−” 。
−１ｎＰ保護層１６を塩酸による湿式エツチングにより
除去し、Ｇａ１ｎＡｓＰ光ガイド層１５の清浄な面を露
出させる。その後、第１図（ｂ）に示す如くこの光ガイ
ド層１５の清浄な表面上に周れ、第１図（Ｃ）に示す如
く回折格子１５ａを有するＧａ Ｉ ｎＡｓＰ光ガイド
層１５上にＰ−Ｉｒ１μｍ、膜厚０．５μＴｒＬ）を成
長させる。これ以降は、Ｎ−１ｎＰ基板１１の下面及び
コンタクト層１９の上面に電極を形成することによって
、ＤＦＢレーザが完成することになる。
除去し、Ｇａ１ｎＡｓＰ光ガイド層１５の清浄な面を露
出させる。その後、第１図（ｂ）に示す如くこの光ガイ
ド層１５の清浄な表面上に周れ、第１図（Ｃ）に示す如
く回折格子１５ａを有するＧａ Ｉ ｎＡｓＰ光ガイド
層１５上にＰ−Ｉｒ１μｍ、膜厚０．５μＴｒＬ）を成
長させる。これ以降は、Ｎ−１ｎＰ基板１１の下面及び
コンタクト層１９の上面に電極を形成することによって
、ＤＦＢレーザが完成することになる。
ここで、回折格子１５ａ上へのＩｎＰ結晶成長について
、詳しく説明する。
、詳しく説明する。
本発明者等は、ＧａｌｎＡｓＰ層（組成１．１５〜１．
１８μｍ）上に設けた回折格子（周期２０００人、深さ
３００〜６００人）を、燐圧も砒素圧もかけずに水素雰
囲気中で熱処理して、熱処理温度と回折格子の変形度合
いとの関係を調べた。水素キャリアガスの総流量は１．
５［ｆｆ／分］に固定し、、熱処理時間は０〜１００分
の間に選んだ。熱処理前の回折格子の深さ、熱処理後の
回折格子の深さを、それぞれｄ、、ｄ、とじ、回折格子
の熱変形の度合いΔを％単位で格子上に結晶成長させる
のに要する最小時間のを越えると砒素、燐の蒸発のため
に表面が荒れる。
１８μｍ）上に設けた回折格子（周期２０００人、深さ
３００〜６００人）を、燐圧も砒素圧もかけずに水素雰
囲気中で熱処理して、熱処理温度と回折格子の変形度合
いとの関係を調べた。水素キャリアガスの総流量は１．
５［ｆｆ／分］に固定し、、熱処理時間は０〜１００分
の間に選んだ。熱処理前の回折格子の深さ、熱処理後の
回折格子の深さを、それぞれｄ、、ｄ、とじ、回折格子
の熱変形の度合いΔを％単位で格子上に結晶成長させる
のに要する最小時間のを越えると砒素、燐の蒸発のため
に表面が荒れる。
そして、熱処理温度６００［℃］では２０分以上で表面
の荒れが顕著となり、熱処理温度６５０［’Ｃ］以上で
は１０分で既に表面が荒れることが判明した。組成の異
なるＧａ Ｉ ｎＡＳＰ層（１，１５〜１．３μｍ）上
に形成した周期”、２’ＯＯＯ［人コ、４０００ ［大
コの回折格子ニラ１いて熱処理時間を４０分に固定して
５００ ［℃］ 。
の荒れが顕著となり、熱処理温度６５０［’Ｃ］以上で
は１０分で既に表面が荒れることが判明した。組成の異
なるＧａ Ｉ ｎＡＳＰ層（１，１５〜１．３μｍ）上
に形成した周期”、２’ＯＯＯ［人コ、４０００ ［大
コの回折格子ニラ１いて熱処理時間を４０分に固定して
５００ ［℃］ 。
が第４図（ａ）（ｂ）である。（ａ）が回折格子の周期
が２０００ ［人コ、（ｂ）が周期４０００ ’
［大コの場合を示している。この図から長波長の組成を
持つＧａ１ｎＡＳＰの方が回折格子が保存し易いことが
判る。また、回折格子の周期が大きい方が保存し易いこ
とが判る。
が２０００ ［人コ、（ｂ）が周期４０００ ’
［大コの場合を示している。この図から長波長の組成を
持つＧａ１ｎＡＳＰの方が回折格子が保存し易いことが
判る。また、回折格子の周期が大きい方が保存し易いこ
とが判る。
本実施例方法では、上記の実験結果を利用して、５００
［’Ｃ］に昇温し、炉の温度プロファイルが定常にな
った約３０分後に試料を保持している至（例えば上室３
２）とは異なる成長室（例えば下室３３）にＩｎＰの成
長ガスを流す。即ち、インジウムメタル５２に塩化水素
（９％水素希釈）を１７［ＯＣ／／分］、Ｖ族原料導入
バイブ５５からホ組成が定常になる約１０分後、試料を
ＩｎＰ成長、ガスを流している成長室（王宮３３）に移
動する、と同時に、それまで試料を水素雰囲気中で待機
していた至〈上室３２）にボスフィンを７５［ＣＣ／分
１流し、多めにして速やかに室（上室３２）中にホスフ
ィンが充満するようにする。この状態で、第２図（ａ）
に示す如＜Ｐ−１ｎＰ薄膜層（第１のＩｎＰ層）１７を
回折格子１５ａ上に０．１［μｍ］程度成長させる。こ
れにより、ＱａｌｎＡｓＰ層１５上の回折格子１５ａは
ＩｎＰ薄膜層１７で埋込まれることになる。なお、上記
ＩｎＰ薄膜層１７の成長時間は、上記のエピタキシャル
条件で約２分で十分である。
［’Ｃ］に昇温し、炉の温度プロファイルが定常にな
った約３０分後に試料を保持している至（例えば上室３
２）とは異なる成長室（例えば下室３３）にＩｎＰの成
長ガスを流す。即ち、インジウムメタル５２に塩化水素
（９％水素希釈）を１７［ＯＣ／／分］、Ｖ族原料導入
バイブ５５からホ組成が定常になる約１０分後、試料を
ＩｎＰ成長、ガスを流している成長室（王宮３３）に移
動する、と同時に、それまで試料を水素雰囲気中で待機
していた至〈上室３２）にボスフィンを７５［ＣＣ／分
１流し、多めにして速やかに室（上室３２）中にホスフ
ィンが充満するようにする。この状態で、第２図（ａ）
に示す如＜Ｐ−１ｎＰ薄膜層（第１のＩｎＰ層）１７を
回折格子１５ａ上に０．１［μｍ］程度成長させる。こ
れにより、ＱａｌｎＡｓＰ層１５上の回折格子１５ａは
ＩｎＰ薄膜層１７で埋込まれることになる。なお、上記
ＩｎＰ薄膜層１７の成長時間は、上記のエピタキシャル
条件で約２分で十分である。
次いで、上記試料を予めホスフィンを流しておいた至（
上室３２）に移動し、ホスフィン流量を１５［ｃｃ／分
］に絞り、炉を高温領域８２０ ｆ’ｃ］低温領域６７
０［℃］に更に昇温を開始し、温度が安定する約２０分
後に、試料をホスフィン中で待機していた室（上室３２
）とは異なる成長室ジエチル亜鉛（２００ｐｐｍ水素希
釈）を３０Ｅｃｃ、薩分１流す。成長ガスの組成が定常
になる約１０゛分後、試料をＩｎＰ成長ガスを流してい
る成長室；す （王宮３３）に移動し、第２図（ｂ）に示す如くＰ−ｌ
ｎＰ層（第２のＩｎＰ層）１８を成長する。
上室３２）に移動し、ホスフィン流量を１５［ｃｃ／分
］に絞り、炉を高温領域８２０ ｆ’ｃ］低温領域６７
０［℃］に更に昇温を開始し、温度が安定する約２０分
後に、試料をホスフィン中で待機していた室（上室３２
）とは異なる成長室ジエチル亜鉛（２００ｐｐｍ水素希
釈）を３０Ｅｃｃ、薩分１流す。成長ガスの組成が定常
になる約１０゛分後、試料をＩｎＰ成長ガスを流してい
る成長室；す （王宮３３）に移動し、第２図（ｂ）に示す如くＰ−ｌ
ｎＰ層（第２のＩｎＰ層）１８を成長する。
この成長条件では、ｌｎＰの成長速度は０．１２［μｍ
／分］である。
／分］である。
ここで、Ｐ−ＩｎＰ層を２回に分けて成長させるうちで
、第１のＩｎＰ層１７は回折格子１５ａを完全に覆い熱
変形を防ぐ目的で成長させるのであり、その膜厚は回折
格子１５ａが埋まる程度であれば十分である。但し、成
長温度は回折格子１５ａの熱変形の起こらない程度で行
う必要があるが、低温になるにつれてＩｎＰ層の成長速
度が小さくなり表面も荒れてくる。ＩｎＰ層の成長はイ
ンジウムメタルと塩化水素との反応を利用しており、こ
の反応を起こさせるために、炉の高温領域は７００ ［
’Ｃ］より下げることは困難であるから、ＩｎＰ層の成
長温度を下げることは炉の高温領域と低温領域との温度
差を大きくすることを意味する。５２０［℃］以下で成
長させたＩｎＰ層り表面は荒れるカ 口折格子１５ａ上
に〜０１μｍ１のＩｎＰ簿膜１７を成長した後に、７０
［℃］でＩｎＰ層１８を１．５ ［μｍ］成バ・長させ
れば表面モホロジーは良好で結晶性も問題ない。第１回
目のＩｎＰ層１７の成長温度は□’４００［℃］以上で
可能であり、成長ガス、即ち一インジウムメタルに流す
塩化水素、ホスフィン流山を各々１０００ ［１）Ｉ］
ｍ ］としたときのＩｎＰ層の成長速度は成長温度に対
して第５図のようになる。第２回目に成長させるＩｎＰ
層１８は結晶性の良い、且つ膜厚制御性・再現性の良好
な条件で行うことが重要である。
、第１のＩｎＰ層１７は回折格子１５ａを完全に覆い熱
変形を防ぐ目的で成長させるのであり、その膜厚は回折
格子１５ａが埋まる程度であれば十分である。但し、成
長温度は回折格子１５ａの熱変形の起こらない程度で行
う必要があるが、低温になるにつれてＩｎＰ層の成長速
度が小さくなり表面も荒れてくる。ＩｎＰ層の成長はイ
ンジウムメタルと塩化水素との反応を利用しており、こ
の反応を起こさせるために、炉の高温領域は７００ ［
’Ｃ］より下げることは困難であるから、ＩｎＰ層の成
長温度を下げることは炉の高温領域と低温領域との温度
差を大きくすることを意味する。５２０［℃］以下で成
長させたＩｎＰ層り表面は荒れるカ 口折格子１５ａ上
に〜０１μｍ１のＩｎＰ簿膜１７を成長した後に、７０
［℃］でＩｎＰ層１８を１．５ ［μｍ］成バ・長させ
れば表面モホロジーは良好で結晶性も問題ない。第１回
目のＩｎＰ層１７の成長温度は□’４００［℃］以上で
可能であり、成長ガス、即ち一インジウムメタルに流す
塩化水素、ホスフィン流山を各々１０００ ［１）Ｉ］
ｍ ］としたときのＩｎＰ層の成長速度は成長温度に対
して第５図のようになる。第２回目に成長させるＩｎＰ
層１８は結晶性の良い、且つ膜厚制御性・再現性の良好
な条件で行うことが重要である。
このように、Ｇａ１ｎＡｓＰ光ガイド層１５上に設けた
回折格子１５ａを水素雰囲気中５００［’Ｃ］で保持し
ておき、成長温度を２段階に分けて成長する方法をとる
と、回折格子界面をきれいに埋込むことができる。これ
に対し、ＧａＩｎＡＳＰ層にホスフィン、アルシンをそ
れぞれ５０００［ｐｐｎ］流しておき、４０分保持した
後、５００〜６００ ｃ’ｃ：でＩｎＰ層を成長させる
と、熱変形により回折格子が再現性良く保存されないの
みならず、回折格子界面付近にＩｎＰクラッド層。
回折格子１５ａを水素雰囲気中５００［’Ｃ］で保持し
ておき、成長温度を２段階に分けて成長する方法をとる
と、回折格子界面をきれいに埋込むことができる。これ
に対し、ＧａＩｎＡＳＰ層にホスフィン、アルシンをそ
れぞれ５０００［ｐｐｎ］流しておき、４０分保持した
後、５００〜６００ ｃ’ｃ：でＩｎＰ層を成長させる
と、熱変形により回折格子が再現性良く保存されないの
みならず、回折格子界面付近にＩｎＰクラッド層。
Ｇａ Ｉ ｎＡｓＰ光ガイド層のいずれとも異なる組構
造で閾値電流密度が６［ＫＡ／ｃｍ２］と高く室閾値電
流密度も２〜３［ＫＡ／ＣＩｌ＋２］の良好なものが得
られた。
造で閾値電流密度が６［ＫＡ／ｃｍ２］と高く室閾値電
流密度も２〜３［ＫＡ／ＣＩｌ＋２］の良好なものが得
られた。
１ かくして本実施例方法によれば、回折格子１５１ａ
を有するＧａ ｌ ｎＡｓＰ光ガイド層１５上に１、ｎ
Ｐクラッド層１７．１８を良好に形成すること嚇でき、
且つ回折格子１５ａの熱変形を防止することができる。
を有するＧａ ｌ ｎＡｓＰ光ガイド層１５上に１、ｎ
Ｐクラッド層１７．１８を良好に形成すること嚇でき、
且つ回折格子１５ａの熱変形を防止することができる。
このため、ＤＦＢレーザの発振閾値の低下をはかり得、
素子特性の著しい向上をはかり得る。また、回折格子の
再現性が良いことから、チップ間及びウェハ間の特性の
バラツキを小さくできる等の利点もある。
素子特性の著しい向上をはかり得る。また、回折格子の
再現性が良いことから、チップ間及びウェハ間の特性の
バラツキを小さくできる等の利点もある。
なお、本発明は上述した実施例方法に限定されるもので
はない。例えば、前記第１のｌｎＰ層を成長させる際の
成長温度は５００ ［”Ｃ］に限るものではなく、４０
０〜５００［’Ｃ］の範囲で適宜選択すればよい。同様
に、第２のＩｎＰＩｌを成長させる際の成長温度も適宜
変更可能である。また、前記気相成長装置の構造は前記
第６図に同等限定されるものではなく、仕様に応じて適
宜変更可能である。さらに、Ｑａ ＩｎＡＳＰ層に設け
た回折格子上のｌｎＰ層のハイドライド気相成長に限ら
ず、気相成長一般、例えば有機金屈熱分解気相成第１図
乃至第６図はそれぞれ本発明の一実旙例方法を説明する
ためのもので第１図（ａ）〜（Ｃ）はＤＦＢレーザの製
造工程を示す断面図、第２図（ａ）（ｂ）は第１及び第
２のｌｎＰ層の製造工程を示す断面図、第３図は熱処理
温度と回折格子Ｔｏ保保存会いとの関係を示す特性図、
第４図（ａ）−！ＨＨ（ｂ ＞はＧａ Ｉ ｎＡｓＰの
組成と回折格子の保存（ａ）〜（Ｃ）は該実施例方法に
使用したハイドライド気相成長装置の概略構成を示す断
面図、第７図（ａ＞（ｂ）は従来のＤＦ８レーザの構造
を示す断面図ひある。
はない。例えば、前記第１のｌｎＰ層を成長させる際の
成長温度は５００ ［”Ｃ］に限るものではなく、４０
０〜５００［’Ｃ］の範囲で適宜選択すればよい。同様
に、第２のＩｎＰＩｌを成長させる際の成長温度も適宜
変更可能である。また、前記気相成長装置の構造は前記
第６図に同等限定されるものではなく、仕様に応じて適
宜変更可能である。さらに、Ｑａ ＩｎＡＳＰ層に設け
た回折格子上のｌｎＰ層のハイドライド気相成長に限ら
ず、気相成長一般、例えば有機金屈熱分解気相成第１図
乃至第６図はそれぞれ本発明の一実旙例方法を説明する
ためのもので第１図（ａ）〜（Ｃ）はＤＦＢレーザの製
造工程を示す断面図、第２図（ａ）（ｂ）は第１及び第
２のｌｎＰ層の製造工程を示す断面図、第３図は熱処理
温度と回折格子Ｔｏ保保存会いとの関係を示す特性図、
第４図（ａ）−！ＨＨ（ｂ ＞はＧａ Ｉ ｎＡｓＰの
組成と回折格子の保存（ａ）〜（Ｃ）は該実施例方法に
使用したハイドライド気相成長装置の概略構成を示す断
面図、第７図（ａ＞（ｂ）は従来のＤＦ８レーザの構造
を示す断面図ひある。
１１−Ｎ −Ｉ ｎ Ｐ基板、１２・Ｎ−１ｎＰクラッ
ド層、１３−Ｇａ Ｉ ｎＡｓＰ活性層、１４ ・Ｐ−
ＩｎＰバッフ１層、１５・Ｐ−Ｇａ Ｉ ｎＡｓＰ光ガ
イド層、１５ａ・・・回折格子、１６・・・Ｐ−１ｎＰ
保護層、１７−Ｐ−１ｎＰｍ膜層（第１のｌｎＰ層）
、１ Ｂ・Ｐ−１ｎＰ層（第２のｌｎＰ層）、１９−Ｐ
−ＧａＩｎＡＳＦ）コンタクト層、３０−・・反応管、
３２．３３・・・反応至、３５・・・試料、３６・・・
操作棒、３７．３８・・・抵抗加熱炉、４１．５１・・
・ガリウムメタル、４２．５２・・・インジウムメタル
、４３．４４，４５．４６．５３．５４．５５゜５６・
・・ガス導入パイプ。
ド層、１３−Ｇａ Ｉ ｎＡｓＰ活性層、１４ ・Ｐ−
ＩｎＰバッフ１層、１５・Ｐ−Ｇａ Ｉ ｎＡｓＰ光ガ
イド層、１５ａ・・・回折格子、１６・・・Ｐ−１ｎＰ
保護層、１７−Ｐ−１ｎＰｍ膜層（第１のｌｎＰ層）
、１ Ｂ・Ｐ−１ｎＰ層（第２のｌｎＰ層）、１９−Ｐ
−ＧａＩｎＡＳＦ）コンタクト層、３０−・・反応管、
３２．３３・・・反応至、３５・・・試料、３６・・・
操作棒、３７．３８・・・抵抗加熱炉、４１．５１・・
・ガリウムメタル、４２．５２・・・インジウムメタル
、４３．４４，４５．４６．５３．５４．５５゜５６・
・・ガス導入パイプ。
出願人 工業技術院長 等々力 連
鎖 １ 図
第２図
第３図
第４図
（ａ） （ｂ）
第５図
第６図
（ａ）
第７図
（ａ） （ｂ）
°ｎａ
Claims (4)
- （１）回折格子を有するＧａＩｎＡＳＰ層上にＩｎＰ層
を気相成長させる方法において、前記ＧａＩｎＡＳＰ層
を最上層に有するウェハを成長温度に昇温するまでの間
、該ウェハを前記回折格子が熱変形を起こさず且つ回折
格子上にＩｎＰ層が堆積し得る４００〜５００［℃］の
温度で水素雰囲気中に保持する工程と、次いで上記ウェ
ハ保持温度と同じ温度で少なくとも回折格子を埋めるの
に必要な膜厚の第１のＩｎＰ層をエピタキシャル成長す
る工程と、次いで前記ウェハを上記成長温度より高い温
度に昇温してその温度でさらに第２のＩｎＰ層をエピタ
キシャル成長する工程とを含むことを特徴とする気相成
長方法。 - （２）前記第２のＩｎＰ層の成長温度を、６００〜７０
０［℃］に設定したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の気相成長方法。 - （３）前記回折格子は、ＤＦＢレーザの光ガイド層に形
成されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の気相成長方法。 - （４）前記第１及び第２のＩｎＰ層を成長する手段とし
て、ハイドライド気相成長装置を用いたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1874385A JPS61179525A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1874385A JPS61179525A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61179525A true JPS61179525A (ja) | 1986-08-12 |
| JPH058568B2 JPH058568B2 (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=11980134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1874385A Granted JPS61179525A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61179525A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6376338B2 (en) * | 1998-05-13 | 2002-04-23 | Fujitsu Limited | Manufacturing method of a semiconductor device having a diffraction grating |
| JP2013191589A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2016219667A (ja) * | 2015-05-22 | 2016-12-22 | 住友電気工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-02-04 JP JP1874385A patent/JPS61179525A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6376338B2 (en) * | 1998-05-13 | 2002-04-23 | Fujitsu Limited | Manufacturing method of a semiconductor device having a diffraction grating |
| JP2013191589A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2016219667A (ja) * | 2015-05-22 | 2016-12-22 | 住友電気工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH058568B2 (ja) | 1993-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |