JPS63311785A - 半導体集積素子の製造方法 - Google Patents
半導体集積素子の製造方法Info
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- JPS63311785A JPS63311785A JP14767987A JP14767987A JPS63311785A JP S63311785 A JPS63311785 A JP S63311785A JP 14767987 A JP14767987 A JP 14767987A JP 14767987 A JP14767987 A JP 14767987A JP S63311785 A JPS63311785 A JP S63311785A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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、半導体レーザ、光変調や光検出器等を集積し
た半導体集積素子の製造方法に関する。
た半導体集積素子の製造方法に関する。
(従来の技術)
同一基板上に複数の半導体素子を集積した半導体集積素
子は個々の素子を組合わせて用いる場合に比べて素子の
制御が容易であることに加えて、新しい機能を引出せる
可能性がある。特に、半導体レーザは一般に温度によっ
て光出力が大きく変動するため、実用上は光出力の一部
を光検出器でモニタして、このモニタ出力が常に一定と
なるように負帰還をかけ、レーザの注入電流を制御する
必要がある。従って、半導体レーザを使用する場合はモ
ニタ用光検出器はほぼ不可欠であり、従来、レーザと光
検出器とを同一半導体基板上に集積した素子が幾つか提
案されてきた。
子は個々の素子を組合わせて用いる場合に比べて素子の
制御が容易であることに加えて、新しい機能を引出せる
可能性がある。特に、半導体レーザは一般に温度によっ
て光出力が大きく変動するため、実用上は光出力の一部
を光検出器でモニタして、このモニタ出力が常に一定と
なるように負帰還をかけ、レーザの注入電流を制御する
必要がある。従って、半導体レーザを使用する場合はモ
ニタ用光検出器はほぼ不可欠であり、従来、レーザと光
検出器とを同一半導体基板上に集積した素子が幾つか提
案されてきた。
一方、半絶縁性化合物半導体(以後、高抵抗半導体と呼
ぶ)は半導体レーザの電流阻止層として、またこれら集
積素子の電気的分離層として有望と考えられている。こ
のような集積素子を形成するには半導体レーザの電流阻
止部に相当する部分および素子間分離部に相当する部分
に溝を形成しておき、その部分に高抵抗半導体を5i0
2をマスクとして選択的に埋め込み成長する方法が有望
と考えられる。
ぶ)は半導体レーザの電流阻止層として、またこれら集
積素子の電気的分離層として有望と考えられている。こ
のような集積素子を形成するには半導体レーザの電流阻
止部に相当する部分および素子間分離部に相当する部分
に溝を形成しておき、その部分に高抵抗半導体を5i0
2をマスクとして選択的に埋め込み成長する方法が有望
と考えられる。
高抵抗半導体、例えば、Feドープ■−をエピタキシャ
ル成長する方法はさまざまあるが、選択埋め′込み成長
にはハライド輸送気相成長法 (HTVPE法)と有機金属気相成長法(MOCVD法
)が多く用いられている。ハライド輸送性気相成長法に
よるFeドープInP成長法は第47回応用物理学会学
術講演会予稿集(27a−G−2)709頁に詳しく記
述されている。また、MOCVD法は昭和62年レーザ
学会学術講演会第7回年次大会予稿集(30aIII
4)200頁に記されている。これら成長法では、半導
体レーザの電流阻止層を形成する手段に用いられており
、集積素子の応用は未だ報告がない。
ル成長する方法はさまざまあるが、選択埋め′込み成長
にはハライド輸送気相成長法 (HTVPE法)と有機金属気相成長法(MOCVD法
)が多く用いられている。ハライド輸送性気相成長法に
よるFeドープInP成長法は第47回応用物理学会学
術講演会予稿集(27a−G−2)709頁に詳しく記
述されている。また、MOCVD法は昭和62年レーザ
学会学術講演会第7回年次大会予稿集(30aIII
4)200頁に記されている。これら成長法では、半導
体レーザの電流阻止層を形成する手段に用いられており
、集積素子の応用は未だ報告がない。
先ず、従来のHTVPE法によるFeドープInPの選
択埋め込み工程を説明する。第1図はHTVPE法の一
つであるハイドライド気相成長装置の概略図である。基
板には5i02のパターンマスクが形成されており、こ
の5i02の窓部はエツチングによって溝が形成されて
いる。この基板を成長装置の待機室119に設置する。
択埋め込み工程を説明する。第1図はHTVPE法の一
つであるハイドライド気相成長装置の概略図である。基
板には5i02のパターンマスクが形成されており、こ
の5i02の窓部はエツチングによって溝が形成されて
いる。この基板を成長装置の待機室119に設置する。
加熱炉118によりソース領域が830°C1成長領域
が600°Cになるように加熱される。Fe/Inソー
ス115およびInソース117にはそれぞれ供給管1
11および供給管113よりキャリアガスとともにHC
Iが供給され、同時にバイパス管112よりキャリアガ
スとともにPH3が供給される。これによって、成長室
116にはFeドープInPの成長雰囲気が形成される
。基板温度が600°Cに達したとき、基板を成長室1
16に移動してこの成長雰囲気にさらし、埋め込み成長
が行なわれる。この工程は埋め込み成長特有ではなく、
通常の成長となんら変るところはない。
が600°Cになるように加熱される。Fe/Inソー
ス115およびInソース117にはそれぞれ供給管1
11および供給管113よりキャリアガスとともにHC
Iが供給され、同時にバイパス管112よりキャリアガ
スとともにPH3が供給される。これによって、成長室
116にはFeドープInPの成長雰囲気が形成される
。基板温度が600°Cに達したとき、基板を成長室1
16に移動してこの成長雰囲気にさらし、埋め込み成長
が行なわれる。この工程は埋め込み成長特有ではなく、
通常の成長となんら変るところはない。
次に、MOCVD法によるFeドープInPの選択埋め
込み工程を説明する。この方法も特に通常の成長と同様
である。溝が形成された基板をMOCVD成長装置に設
置し、基板が成長温度に達した際、Inの有機化合物、
Feの有機化合物、PH3をキャリアガスとともに基板
に供給し成長を行なう。
込み工程を説明する。この方法も特に通常の成長と同様
である。溝が形成された基板をMOCVD成長装置に設
置し、基板が成長温度に達した際、Inの有機化合物、
Feの有機化合物、PH3をキャリアガスとともに基板
に供給し成長を行なう。
(発明が解決しようとする問題点)
以降に、従来のHTVPE法とMOCVD法による選択
成長における問題点を示す。
成長における問題点を示す。
従来のHTVPE法による選択埋め込み成長では、容易
に選択埋め込み成長を行なうことができる。
に選択埋め込み成長を行なうことができる。
しかし、溝の幅、溝の形状および溝のストライプ方位に
より埋め込み成長部の成長速度が大きく異なり、基板全
体を平坦にすることが困難であった。成長後、基板が平
坦でないとその後で行なう電極等を形成するプロセスが
難しくなり、集積素子の埋め込み技術としては不向きで
あった。一方、MOCVD法による選択埋め込み成長で
は選択性、埋め込み部の平坦性に乏しいうえに、やはり
成長速度の溝幅依存性が大きく集積素子の埋め込み用に
は不向きであった。
より埋め込み成長部の成長速度が大きく異なり、基板全
体を平坦にすることが困難であった。成長後、基板が平
坦でないとその後で行なう電極等を形成するプロセスが
難しくなり、集積素子の埋め込み技術としては不向きで
あった。一方、MOCVD法による選択埋め込み成長で
は選択性、埋め込み部の平坦性に乏しいうえに、やはり
成長速度の溝幅依存性が大きく集積素子の埋め込み用に
は不向きであった。
本発明の目的は高抵抗半導体で素子分離された半導体集
積素子を容易に形成し、かつ表面が平坦になる製造方法
を提供することにある。
積素子を容易に形成し、かつ表面が平坦になる製造方法
を提供することにある。
(問題点を解決するための手段)
本発明の構成は半導体基板上に複数の半導体素子が集積
され、各素子間の分離部、或いは電流阻止部をハライド
輸送気相成長法を用いた半絶縁性のIII −V族化合
物半導体の選択埋め込み成長によって形成する方法にお
いて、該気相成長により選択成長を行なう際、基板上流
に該半絶縁性半導体の成長雰囲気とハライドガスからな
る雰囲気を混合した雰囲気を形成して成長する工程を少
なくとも備えていることを特徴とする。
され、各素子間の分離部、或いは電流阻止部をハライド
輸送気相成長法を用いた半絶縁性のIII −V族化合
物半導体の選択埋め込み成長によって形成する方法にお
いて、該気相成長により選択成長を行なう際、基板上流
に該半絶縁性半導体の成長雰囲気とハライドガスからな
る雰囲気を混合した雰囲気を形成して成長する工程を少
なくとも備えていることを特徴とする。
(作用)
本発明の詳細な説明するために次の実験を行なった。ハ
ライド輸送気相成長法(HTYPE)の一つでV族原料
を水素化ガスとして輸送するハイドライド気相成長法を
用いてFeドープInPの選択埋め込み成長の実験を行
なった。実験ではInP基板上にマスクとなる8i02
を形成し、5pm、20pm、50pm幅のストライプ
状の窓を[110]および[110]方向に形成した。
ライド輸送気相成長法(HTYPE)の一つでV族原料
を水素化ガスとして輸送するハイドライド気相成長法を
用いてFeドープInPの選択埋め込み成長の実験を行
なった。実験ではInP基板上にマスクとなる8i02
を形成し、5pm、20pm、50pm幅のストライプ
状の窓を[110]および[110]方向に形成した。
その後、0.1%ブロムメタノール溶液を用いて溝を形
成した。この基板を用いてハライドガス無添加の従来の
成長法とハライドガス添加の本発明の成長法で埋め込み
の比較実験を行なった。その結果、従来の成長法では溝
部全体を平坦にできないが、本発明の方法では平坦にで
きた。第3図は従来法と本発明とで成長膜厚と成長時間
の関係を示したものである。第3図の横軸は成長時間、
縦軸は成長層の膜厚である。本発明による方法では埋め
込み層が基板表面と同一面となった所で成長速度が著し
く低下しているのに対し、従来法ではそのような現象は
見られなかった。従来法ではストライプ幅が広いとそれ
に応じて成長速度が違う。このために幅や深さが異なる
溝が複数あると同一の成長時間でそれぞれの溝を平坦化
することはできなかった。それに対し、本発明の方法で
は成長時間を充分長くすることによってそれらの溝を平
坦に埋め込むことができる。
成した。この基板を用いてハライドガス無添加の従来の
成長法とハライドガス添加の本発明の成長法で埋め込み
の比較実験を行なった。その結果、従来の成長法では溝
部全体を平坦にできないが、本発明の方法では平坦にで
きた。第3図は従来法と本発明とで成長膜厚と成長時間
の関係を示したものである。第3図の横軸は成長時間、
縦軸は成長層の膜厚である。本発明による方法では埋め
込み層が基板表面と同一面となった所で成長速度が著し
く低下しているのに対し、従来法ではそのような現象は
見られなかった。従来法ではストライプ幅が広いとそれ
に応じて成長速度が違う。このために幅や深さが異なる
溝が複数あると同一の成長時間でそれぞれの溝を平坦化
することはできなかった。それに対し、本発明の方法で
は成長時間を充分長くすることによってそれらの溝を平
坦に埋め込むことができる。
この特徴はハイドライド気相成長法特有のものではなく
、ハライド輸送気相成長法全般に当てはまることが実験
で分かっている。しかし、MOCVD法ではこの現象は
見つからなかった。
、ハライド輸送気相成長法全般に当てはまることが実験
で分かっている。しかし、MOCVD法ではこの現象は
見つからなかった。
(実施例)
第1図は本発明の一実施例を説明するために用いたハイ
ドライド気相成長装置の概略図である。製作した半導体
レーザ・光検出器集積素子の構造を第2図に示した。ま
ず、通常の結晶成長方法(本実施例では液晶成長法)に
よりDH結晶を得た。このDH結晶は周期240nmの
回折格子を有するn−InP基板201上に、n−In
GaAsP光ガイド層(λg=1.3pm)202゜I
nGaAsP活性層(λ、: 1.55pm)203.
p−InPクラッド層204、p−InGaAsPキャ
ップ層(λ、= 1.2pm)205が積層された構造
である。次に、5i02膜206に同図の様なパターン
を形成し、この膜をエツチングマスクとしてレーザの電
流阻止部207と結合部208のキャップ層、クラッド
層及び活性層を除去した。結合部208の幅は20pm
、電流阻止部207の幅は5pmとした。次に、このD
H結晶を気相成長装置の待機室119に設置し、加熱炉
118によりソースの置かれた領域を830°C1成長
温度を600°Cになるよう加熱した。この時、供給管
114にキャリアガスにPH325cc/minを加え
て流した。
ドライド気相成長装置の概略図である。製作した半導体
レーザ・光検出器集積素子の構造を第2図に示した。ま
ず、通常の結晶成長方法(本実施例では液晶成長法)に
よりDH結晶を得た。このDH結晶は周期240nmの
回折格子を有するn−InP基板201上に、n−In
GaAsP光ガイド層(λg=1.3pm)202゜I
nGaAsP活性層(λ、: 1.55pm)203.
p−InPクラッド層204、p−InGaAsPキャ
ップ層(λ、= 1.2pm)205が積層された構造
である。次に、5i02膜206に同図の様なパターン
を形成し、この膜をエツチングマスクとしてレーザの電
流阻止部207と結合部208のキャップ層、クラッド
層及び活性層を除去した。結合部208の幅は20pm
、電流阻止部207の幅は5pmとした。次に、このD
H結晶を気相成長装置の待機室119に設置し、加熱炉
118によりソースの置かれた領域を830°C1成長
温度を600°Cになるよう加熱した。この時、供給管
114にキャリアガスにPH325cc/minを加え
て流した。
一方、Feを20mo1%添加したFe/Inソース1
15に供給管111よりHCIを30dmin含むキャ
リアガス、Inソース117に供給管113によりHC
Iを7cc/min含むキャリアガスを流した。バイパ
ス管112にはキャリアガスにPH315cc/min
を供給し、同時にHCl2cc/minを供給した。こ
の結果、成長室116にはFeドープInPの成長雰囲
気とハライドガスであるHCIの混合雰囲気が形成され
る。成長温度が600°Cに達したとき、DH結晶を成
長室116に移動させ、FeドープInPの選択成長を
行なった。成長後、DH結晶を待機室119に移動し、
降温した。
15に供給管111よりHCIを30dmin含むキャ
リアガス、Inソース117に供給管113によりHC
Iを7cc/min含むキャリアガスを流した。バイパ
ス管112にはキャリアガスにPH315cc/min
を供給し、同時にHCl2cc/minを供給した。こ
の結果、成長室116にはFeドープInPの成長雰囲
気とハライドガスであるHCIの混合雰囲気が形成され
る。成長温度が600°Cに達したとき、DH結晶を成
長室116に移動させ、FeドープInPの選択成長を
行なった。成長後、DH結晶を待機室119に移動し、
降温した。
埋め込み成長されたDH結晶の平坦性を精密段差針で測
定した。その結果、電流阻止部は基板表面より0.21
pm、結合部は0.06pm Lか飛び出ているにすぎ
ないことが分かった。この実験では成長時間は5m1n
以上であれば全体が平坦に埋め込まれ、それ以上時間を
かけて成長しても殆ど突出成長が起こらないことが分か
った。
定した。その結果、電流阻止部は基板表面より0.21
pm、結合部は0.06pm Lか飛び出ているにすぎ
ないことが分かった。この実験では成長時間は5m1n
以上であれば全体が平坦に埋め込まれ、それ以上時間を
かけて成長しても殆ど突出成長が起こらないことが分か
った。
上記実施例では、気相成長法にハイドライド気相成長法
を用いたが、他のハライド輸送気相成長法、例えばクロ
ライド気相成長法でも良い。
を用いたが、他のハライド輸送気相成長法、例えばクロ
ライド気相成長法でも良い。
上記実施例では、ハライドガスとしてHCIを用いたが
、このガスに限定されず臭素ガス、三塩化燐ガスでも良
い。
、このガスに限定されず臭素ガス、三塩化燐ガスでも良
い。
上記実施例においては、高抵抗半導体を得るための不純
物としてFeを用いたが、この不純物に限定されないの
は明らかである。
物としてFeを用いたが、この不純物に限定されないの
は明らかである。
上記実施例では、半導体レーザと光検出器との集積素子
を製作したが、この集積に限定されず、多数の集積素子
でも良い。
を製作したが、この集積に限定されず、多数の集積素子
でも良い。
上記実施例ではInGaAsP/InP半導体材料が用
いられたが、InGaAsP/GaAs半導体材料でも
良い。
いられたが、InGaAsP/GaAs半導体材料でも
良い。
(発明の効果)
本発明の製造方法によれば素子間分離層が高抵抗半導体
で形成された半導体集積素子が得られる。幅や深さの異
なる埋め込み溝が存在していても、それらを気にするこ
となく平坦に埋め込める。各素子間は高抵抗層で分離さ
れるので、その間の抵抗は極めて大きく、各素子を独立
に制御できる。
で形成された半導体集積素子が得られる。幅や深さの異
なる埋め込み溝が存在していても、それらを気にするこ
となく平坦に埋め込める。各素子間は高抵抗層で分離さ
れるので、その間の抵抗は極めて大きく、各素子を独立
に制御できる。
第1図は、気相成長装置の概略図であり、第2図は一実
施例を説明するのに用いた半導体集積素子の構造図であ
り、第3図は埋め込み層の成長時間と成長層厚の関係図
である。 111.113,114・・・供給管、 112
00.バイパス管、115・−・Fe/Inソース、
116−・・成長室、117・・・Inソース
、 iis・・・加熱炉、119、・、待機
室、 201・・・基板、202・・・光
ガイド層、 203・・・活性層、204・・
・クラッド層、 205・・・キャップ層、ノ
と−)( 第3図 成長時間
施例を説明するのに用いた半導体集積素子の構造図であ
り、第3図は埋め込み層の成長時間と成長層厚の関係図
である。 111.113,114・・・供給管、 112
00.バイパス管、115・−・Fe/Inソース、
116−・・成長室、117・・・Inソース
、 iis・・・加熱炉、119、・、待機
室、 201・・・基板、202・・・光
ガイド層、 203・・・活性層、204・・
・クラッド層、 205・・・キャップ層、ノ
と−)( 第3図 成長時間
Claims (1)
- 半導体基板上に複数の半導体素子が集積され、各素子間
の分離部、或いは電流阻止部をハライド輸送気相成長法
を用いた半絶縁性のIII−V族化合物半導体の選択埋め
込み成長によって形成する方法において、該気相成長に
より選択成長を行なう際、基板上流に該半絶縁性半導体
の成長雰囲気とハライドガスからなる雰囲気を混合した
雰囲気を形成して成長する工程を少なくとも備えている
ことを特徴とする半導体集積素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62147679A JPH0691023B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 半導体集積素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62147679A JPH0691023B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 半導体集積素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63311785A true JPS63311785A (ja) | 1988-12-20 |
JPH0691023B2 JPH0691023B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=15435826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62147679A Expired - Lifetime JPH0691023B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 半導体集積素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0691023B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018098264A (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-21 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5861623A (ja) * | 1981-10-08 | 1983-04-12 | Nec Corp | 3−5族化合物混晶半導体の気相成長方法 |
JPS61216495A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-26 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-06-12 JP JP62147679A patent/JPH0691023B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5861623A (ja) * | 1981-10-08 | 1983-04-12 | Nec Corp | 3−5族化合物混晶半導体の気相成長方法 |
JPS61216495A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-26 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018098264A (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-21 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0691023B2 (ja) | 1994-11-14 |
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