JPS6131392A - Vapor phase crystal growth device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prepare a diffraction grating having distribution of growth layer thickness in a growth surface variable with a period of an order of wavelength of light with a small man-hour and maintaining the quality of the crystal at a high level by providing an optical system wherein coherent light emitted from a light source is demultiplexed and multiplexed on a substrate. CONSTITUTION:A susceptor supporting bed 52 is provided in a crystal growth chamber 51, and a substrate 54 is placed on a susceptor 53 placed on the bed. An ArF laser 58 is used as coherent light source and the laser output is made to a parallel pencil of rays 61 by the combination of lenses 59 and 60, which is separated by a semi-transparent mirror 64 to a luminous flux A62 and B63. The luminous flux A62 is allowed to reach the surface of the substrate 54 by a plane mirror 67, and the luminous flux B63 is allowed to reach the surface of the substrate 54 by plane mirrors 65, 66. Both luminous fluxes 62, 63 interfere on the surface of the substrate 54 generating a distribution in the intensity of light irradiating the substrate with a period determined by the wavelength of the light source and angle of incidence of each luminous flux 62, 63. A distribution of film thickness to be grown is resulted corresponding to the distribution of the light intensity. Therefore, a wavy diffraction grating having a fixed period is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光を用いて基板上に選択成長をおこさせる気
相結晶成長装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a vapor phase crystal growth apparatus that uses light to cause selective growth on a substrate.

（従来技術とその問題点） 単一軸モードで発振する半導体レーザ、或いは光回路の
波長分散素子等は、光導波路上に回折格子をもった構造
が多く用いられる。回折格子は、光導波路上光導波層或
いは、その近くの層の厚さを、導波路中の波長程度の大
きさの周期で、周期的に変えることにより形成する。回
折格子の形成法としては、フォトリングラフィ法、電子
ビーム露光法などが従来性なわれている。第５図に従来
法による単一軸モード発振レーザの例を示す。(Prior art and its problems) Semiconductor lasers that oscillate in a single-axis mode or wavelength dispersion elements for optical circuits often have a structure that has a diffraction grating on an optical waveguide. A diffraction grating is formed by periodically changing the thickness of an optical waveguide layer on an optical waveguide or a layer near the optical waveguide layer with a period approximately equal to the wavelength in the waveguide. Conventional methods for forming diffraction gratings include photolithography, electron beam exposure, and the like. FIG. 5 shows an example of a conventional single-axis mode oscillation laser.

（アメ・イー・イー・イー・ジャーナル・オブ・ファン
タム・エレクトロニクス（ＩＥＥＢ　　Ｊ。(Am. E. E. E. Journal of Phantom Electronics (IEEE J.

Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）ＱＥ−１２
巻、１９７６年、５９７ページ）これは分布帰還型レー
ザ（ＤＦＢレーザ）と呼ばれるものである。第５図（ａ
）はＤＦＢレーザの構造図で、第５図←）〜（ｅ）は、
従来法によるＤＦＢレーザの製作法である。Quantum Electronics) QE-12
(Vol. 1976, p. 597) This is called a distributed feedback laser (DFB laser). Figure 5 (a
) is a structural diagram of a DFB laser, and Figure 5←) to (e) are
This is a conventional method for manufacturing a DFB laser.

第５図争）〜（ｅ）は断面図で示す。まず第５図Φ）の
如く、ｎ型ＧａＡｓ基板３１の上にｎ型Ａｚ０３Ｇａ０
７Ａｓ３２、ｐ型ＧａＡｓ　３３、ｐ型Ａ　ｔ　（１２
Ｇ　ａ　Ｏ，７Ａ　ｓ　３４、ｐ型ＡｔＯ，０７Ｇａ　
（１，ｇ３Ａｓ　３５を順次成長させる。続いて、第５
図（Ｃ）の如く、ｐ型ＡｔＯ，０７Ｇ　ａ　（１，ｇ　
３　Ａ　Ｓ３５上にフォト・レジスト４３を塗布し、１
つのレーザ光源（例えばＨｅ−Ｃｄレーザ）よシ発射さ
れた光を分波した２光束洸束Ａ４４、光束Ｂ４５ヲレシ
スト４２上で干渉してレジスト４３を露光させる。する
と、レジスト４３は周期的に感光し、第５図（Ｃ）のよ
うに感光部４６、非感光部４７とが牛するため、現像後
は感光部４６のみを除去し、非感光部４７による周期的
格子パターンを残すことができる。然るのち、このレジ
ストパターンを選択エツチング用のマスクとして適当な
エツチング液（例えばＨ３ＰＯ４，Ｈ２０□、０２Ｈ４
（ＯＨ）２混合液一体積比はこの順で１：１：８）によ
り、ｐ型Ａｔ６．ｇ７Ｇ　ａ　ｇ、ｇ３ＡＳ層３５の表
面をエツチングすると、波状の回折格子パターン４２が
形成される。この様子を示す図が第５図（ｄ）である。Figures 5) to (e) are shown in cross-sectional views. First, as shown in FIG. 5 Φ), an n-type Az03Ga0
7As32, p-type GaAs 33, p-type At (12
Ga O, 7A s 34, p-type AtO, 07Ga
(1,g3As 35 is grown sequentially.Subsequently, the fifth
As shown in Figure (C), p-type AtO,07G a (1,g
3A Apply photoresist 43 on S35 and 1
Two light beams A44 and B45, which are separated from the light emitted from two laser light sources (for example, a He-Cd laser), interfere with each other on the resist 42 to expose the resist 43. Then, the resist 43 is periodically exposed to light, and as shown in FIG. A periodic lattice pattern can be left behind. After that, this resist pattern is used as a mask for selective etching using an appropriate etching solution (for example, H3PO4, H20□, 02H4).
(OH)2 mixed solution volume ratio is 1:1:8), p-type At6. When the surface of the g7G a g,g3AS layer 35 is etched, a wavy diffraction grating pattern 42 is formed. A diagram showing this situation is shown in FIG. 5(d).

次に第５図（ｅ）の如く、レジスト４３をとり除き、波
状回折格子パターン４２の上にｐ型Ａ　ｔ。、３０　ａ
　０．７　Ａ　８層３６およびｐ　−Ｇａ　Ａｓ　３７
を順次成長する。以上述べたが如く成長せしめた積層構
造を第５図（ａ）に示すが如くストライプ状メサ構造と
し、所定部にストライプ状窓を開けたＳ　ｉ　Ｏ２膜３
８の上にｐ型用電極３９を形成し、ストライプ状に電流
が流れるようにする。またｎ型オーミック性電極４０が
基板３１に形成されている。光出力４１は矢印のように
とシ出され、発振波長は回折格子４２により決まる。Next, as shown in FIG. 5(e), the resist 43 is removed and p-type At is deposited on the wavy diffraction grating pattern 42. , 30 a.
0.7 A 8 layer 36 and p-GaAs 37
grow sequentially. The laminated structure grown as described above is formed into a striped mesa structure as shown in FIG.
A p-type electrode 39 is formed on top of the p-type electrode 39 so that a current flows in a striped pattern. Further, an n-type ohmic electrode 40 is formed on the substrate 31. The optical output 41 is emitted as shown by the arrow, and the oscillation wavelength is determined by the diffraction grating 42.

以上述べた従来例では、フォトレジストを用いて回折格
子形成用の選択エツチングマスクを形成した。別のマス
ク形成法としては、電子ビーム露光用のレジストを用い
て、電子ビーム露光によシ回折格子形成用マスクを得る
ことも知られている。In the conventional example described above, a selective etching mask for forming a diffraction grating is formed using a photoresist. As another mask forming method, it is also known to use a resist for electron beam exposure to obtain a mask for forming a diffraction grating by electron beam exposure.

一方、Ｓ　ｉ　、ＧａＡｓ　、　ＩｎＰ　、ＡｊＧａＡ
ｓ　、Ｇａ　ＩｎＰＡｓ　。On the other hand, S i , GaAs, InP, AjGaA
s, GaInPAs.

ＡｔＧａＩｎＰ、Ｚｎ５ｅ、ＺｎＳ等、半導体の広い分
野で、気相の原料から基板上への成長、つ壕り、気相結
晶成長が行なわれている。通常は基板を加熱し、基板上
または基板付近で原料気体の分解・合成反応を生ぜしむ
ることにより、基板上に所望の半導体層を得る。さらに
基板上に光を照射することにより、光で原料気体の分解
・合成反応を生せしめ、成長温度の低下をはかることが
行なわれている。この光を利用した気相結晶成長装置の
一例を第６図に示す。図中番号１１で示した石英製成長
室の中に石英製のサセプター支持台１２１に配置し、そ
の上におかれたカーボン製サセプター１３の上に基板１
４をおく。原料ガスは矢印１５のごとく成長室１１に導
入され、廃ガスは矢印１６の如く排出される。基板１４
は電熱線２１により加熱される。一方ＡｒＦレーザ１７
より得られる光は凹レンズ１８と凸レンズ１９０組み合
わせにより平行光束２０として、基板１４の表面に照射
される。例えばジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）およびセレン
化水素（Ｈ２Ｓ　ｅ　）を用いたＺｎ５ｅの成長におい
て、エキシマレーザ（例えばＡｒＰレーザ、Ｋ１′Ｆレ
ーザ）の照射によシ成長速度が増加するということが刈
られている（１９８３年秋応用物理学会講演会講演番号
２８ａ−Ｎ−１２）。基板加熱のみで光を用いない気相
成長法の場合においても、第６図に示した光を用い７を
気相成長の場合でも、従来技術では基板上に微細な厚さ
および組成の変化をつけることが出来ないという欠点を
有している。BACKGROUND ART In a wide range of semiconductor fields, such as AtGaInP, Zn5e, and ZnS, growth, trenching, and vapor phase crystal growth from vapor phase raw materials on substrates are performed. Usually, a desired semiconductor layer is obtained on the substrate by heating the substrate and causing a decomposition/synthesis reaction of raw material gases on or near the substrate. Furthermore, by irradiating light onto the substrate, the light causes a decomposition/synthesis reaction of the raw material gas, thereby lowering the growth temperature. An example of a vapor phase crystal growth apparatus using this light is shown in FIG. A substrate 1 is placed on a quartz susceptor support 121 in a quartz growth chamber indicated by number 11 in the figure, and a carbon susceptor 13 is placed on top of the quartz susceptor support 121.
Put 4. Raw material gas is introduced into the growth chamber 11 as shown by arrow 15, and waste gas is discharged as shown by arrow 16. Substrate 14
is heated by a heating wire 21. On the other hand, ArF laser 17
The light thus obtained is irradiated onto the surface of the substrate 14 as a parallel light beam 20 by a combination of a concave lens 18 and a convex lens 190. For example, in the growth of Zn5e using dimethylzinc (DMZn) and hydrogen selenide (H2S e ), it has been shown that irradiation with an excimer laser (e.g., ArP laser, K1'F laser) increases the growth rate. (Lecture number 28a-N-12 of the 1983 Fall 1983 Japan Society of Applied Physics Conference). In the case of vapor phase epitaxy that only heats the substrate but does not use light, or in the case of vapor phase epitaxy using light as shown in Fig. 6, it is difficult to make minute changes in thickness and composition on the substrate with conventional techniques. It has the disadvantage that it cannot be attached.

前述の格子構造を半導体層に形成する場合、第６図に示
した装置は、結晶成長時に行なうことができず、格子構
造を形成したい層を成長後、成長を一時中断し、この装
置より取り出してフォトリソグラフィ法や電子ビーム露
光法等の適用により格子構造を形成したのちに再び装置
内でこの格子構造の埋めこみ成長を続けるという方法を
とっていた。しかしながら、このような方法では成長を
２回にわけて行わねばならないので工数が大であること
、また成長中に大気にさらして大気環境中で格子構造形
成プロセスを行うため続いて成長する結晶の質を悪くす
るなどによる欠点があった。When forming the above-mentioned lattice structure in a semiconductor layer, the apparatus shown in FIG. 6 cannot be used during crystal growth. The method used was to form a lattice structure by applying photolithography, electron beam exposure, etc., and then embed the lattice structure again in the apparatus and continue growing. However, this method requires a large amount of man-hours because the growth must be performed in two steps, and the process of forming a lattice structure in the atmosphere by exposing it to the atmosphere during growth makes it difficult for the subsequently grown crystal to grow. There were drawbacks such as poor quality.

（発明の目的） 本発明は、このような従来の欠点を除去せしめて、光の
波長の大きさ程度の周期で成長面内の成長層厚さの分布
を結晶の品質を高く保ったままかつ少ない工数で得るこ
とを可能とした装置を提供することにある。(Objective of the Invention) The present invention eliminates such conventional drawbacks, and changes the distribution of the growth layer thickness within the growth plane with a period of about the wavelength of light while maintaining high crystal quality. The object of the present invention is to provide a device that can be obtained with fewer man-hours.

（発明の構成） 本発明は、結晶成長室と試料支持台と、コヒーレント光
発生光源と光源から発生するコヒーレント光を分波し、
結晶成長を生ぜしむる基板上で該分岐されたコヒーレン
ト光を合波する光学系とを少なくとも備えた構成となっ
ている。(Structure of the Invention) The present invention includes a crystal growth chamber, a sample support, a coherent light generating light source, and a coherent light generated from the light source.
The structure includes at least an optical system that combines the branched coherent lights on a substrate that causes crystal growth.

（構成の詳細な説明） 本発明は、上述の構成をとることにより従来技術の問題
点を解決した。(Detailed Description of Configuration) The present invention solves the problems of the prior art by adopting the above-described configuration.

第６図に示したような光を用いた気相結晶成長装置では
結晶成長速度が照射光の強度に依存する。In a vapor phase crystal growth apparatus using light as shown in FIG. 6, the crystal growth rate depends on the intensity of the irradiated light.

従来技術として公知のＺｎ５ｅの成長の例で示したよう
に、ＤＭＺｎとＨ２Ｓ　ｅを原料とした成長の場合、Ａ
ｒＦレーザを照射すると、そのレーザ光強度を増すに従
ってＺｎ５ｅの成長速度が増加する。これは原料として
用いられるＤＭＺｎやＨ２８ｅがＡｒＦレーザ光（波長
１９３ｎｍ）を吸収することにより分解が促進されＺｎ
５ｅの合成速度が増すためである。As shown in the example of the growth of Zn5e, which is known as the prior art, in the case of growth using DMZn and H2Se as raw materials, A
When rF laser is irradiated, the growth rate of Zn5e increases as the intensity of the laser beam increases. This is because DMZn and H28e used as raw materials absorb ArF laser light (wavelength 193 nm), which accelerates the decomposition of Zn.
This is because the synthesis rate of 5e increases.

この現象はその他の有機金属、トリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧａ　）　）リメチルアルミニウム（ＴＭＡｔ）、ト
リエチルガリウム（ＴＥＧａ）、）リエチルアルミニウ
ム（ＴＥＡｔ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、
トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）、ジエチル亜鉛（Ｄ
ＥＺｎ）などを含むアルキル金属で一般にみられる。又
、Ｈ２Ｓｅのほかにも硫化水素（Ｈ２Ｓ）、アルシン（
Ａ　ｓＨ３）、フォスフイン（ＰＨ３）、シラン（Ｓｉ
Ｈ４）などを含む水素化物一般でもみられる。また、照
射する光源としては、上記原料ガスに吸収される割合の
高い紫外光を発生するレーザが好ましくＡｒＦレーザや
ＫｒＦレーザ（波長２４８ｎｍ）なのエキシマレーザが
好適であるが、ＡｒレーザやＨｅ　−Ｃｄ　　レーザも
この目的に適うものである。光照射した気相結晶成長を
、半導体レーザ材料としてよく用いられるＧａＡｓの成
長に適用した例を次に示す。第２図は、照射光強度に対
する成長速度の依存性を示したものである。This phenomenon is similar to other organometallic materials, trimethylgallium (T
MGa ) ) Limethylaluminum (TMAt), Triethylgallium (TEGa), ) Liethylaluminum (TEAt), Trimethylindium (TMIn),
Triethylindium (TEIn), diethylzinc (D
Commonly found in alkyl metals, including EZn). In addition to H2Se, hydrogen sulfide (H2S) and arsine (
A sH3), phosphine (PH3), silane (Si
It is also seen in general hydrides, including H4). As the light source for irradiation, a laser that generates ultraviolet light that is highly absorbed by the raw material gas is preferable, and excimer lasers such as ArF laser and KrF laser (wavelength 248 nm) are preferable, but Ar laser and He-Cd laser are preferable. Lasers are also suitable for this purpose. An example in which light-irradiated vapor phase crystal growth is applied to the growth of GaAs, which is often used as a semiconductor laser material, will be shown below. FIG. 2 shows the dependence of the growth rate on the irradiation light intensity.

原料ガスとしてはＴ　Ｍ　Ｇ　ａおよびＡ　ｓ　Ｈ３を
用いた。TMG a and As H3 were used as raw material gases.

横軸に照射光強度をＷ／−で、縦軸に成長速度をμｍ／
ｈで示す。光照射のないときの成長速度が１．１５μｍ
／ｈで、３Ｗ／−の光を照射したときの成長速度が２．
３５μｍ／ｈでおり、光のないときの約２倍となった。The horizontal axis shows the irradiation light intensity in W/-, and the vertical axis shows the growth rate in μm/
Indicated by h. Growth rate without light irradiation is 1.15μm
/h, the growth rate when irradiated with 3W/- light was 2.
The speed was 35 μm/h, which was about twice as fast as when there was no light.

ところで本発明の構成をとれば基板上に照射光の回折縞
が得られ、光の波長の大きさ程度の周期的強度分布が形
成される。このような条件下でＧａＡｓの結晶成長を行
なうと、第２図に示した関係に従って、光の波長の大き
さ程度の周期でＧａＡｓの成長層に厚さの周期的格子構
造が生ずる。このように本発明の構成をとることにより
、多層膜連続成長中に途中で成長を中断し、大気環境中
で格子構造を成長する必要がなくなり、続いて成長する
結晶の品質劣化を防ぎ、かつ工数も甚だしく低減される
。By the way, if the configuration of the present invention is adopted, diffraction fringes of the irradiated light are obtained on the substrate, and a periodic intensity distribution of approximately the size of the wavelength of the light is formed. When GaAs crystals are grown under such conditions, a periodic lattice structure is formed in the grown GaAs layer with a period approximately equal to the wavelength of light, according to the relationship shown in FIG. By adopting the configuration of the present invention as described above, it is no longer necessary to interrupt the growth during continuous multilayer film growth and grow the lattice structure in an atmospheric environment, thereby preventing quality deterioration of the subsequently grown crystal. The number of man-hours is also significantly reduced.

（実施例） 以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。第１図は本発明の実施例を示す模式図である。石
英製の結晶成長室５１中に石英製のサセプタ支持台５２
が配置され、その上におかれたカーボン製サセプタ５３
の上に基板５４がおかれている。基板は電熱線５５で加
熱される。気相の原料ガスは矢印５６の如く成長室５１
に導入され、酸ガスは矢印５７の如くとり出される。コ
ヒーレント光源としてＡｒＦレーザ５８を用い、レーザ
出力は凹レンズ５９と凸レンズ６０の組み合わせにより
平行光線束６１とし、これを半透鏡６４により光束Ａ（
図中６２）と光束Ｂ（図中６３）とにわける。光束Ａは
平面鏡６７により基板５４の表面に到着し、光束Ｂは２
つの平面鏡６５．６６により、基板５４の表面に到達す
る。(Example) Examples of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention. A susceptor support stand 52 made of quartz is placed in a crystal growth chamber 51 made of quartz.
is arranged, and a carbon susceptor 53 placed on it
A substrate 54 is placed on top of the board. The substrate is heated with a heating wire 55. The raw material gas in the gas phase is transferred to the growth chamber 51 as indicated by an arrow 56.
and the acid gas is taken out as shown by arrow 57. An ArF laser 58 is used as a coherent light source, and the laser output is converted into a parallel beam 61 by a combination of a concave lens 59 and a convex lens 60, which is converted into a beam A (
It is divided into a beam B (62) in the figure and a luminous flux B (63 in the figure). The light flux A reaches the surface of the substrate 54 by the plane mirror 67, and the light flux B reaches the surface of the substrate 54 by the plane mirror 67.
The surface of the substrate 54 is reached by two plane mirrors 65,66.

光束Ａと光束Ｂは基板表面で干渉し、光源波長と光束Ａ
、Ｂそれぞれの入射角により決定される周期で、基板照
射光強度に分布をもつ。Luminous flux A and luminous flux B interfere on the substrate surface, and the light source wavelength and luminous flux A
, B has a distribution in the intensity of the irradiated light on the substrate with a period determined by the incident angle of each of them.

このとき、入射光束の光軸を共通に含む面は、基板の表
面と垂直になるようにする。At this time, a plane that commonly includes the optical axis of the incident light beam is perpendicular to the surface of the substrate.

１９３ｎｍで発振するＡｒ＋レーザを光源として用いる
と、光束Ａ、Ｂの入射角を６７°としたとき、２４７０
にの周期（４）で光強度分布を生ずる。When an Ar+ laser that oscillates at 193 nm is used as a light source, when the incident angle of light beams A and B is 67°, 2470
A light intensity distribution is generated with a period (4) of .

気相原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、お
よびアルシン（ＡｓＨ３）ｅ使い、本実施例を用いてＧ
ａＡｓ基板上にＧａＡｓｆ成長させると、前述の基板照
射光強度の分布に対応して、ＧａＡＳ成長膜厚に分布が
生ずる。第３図（ａ）に入射光線束Ａ、Ｂの光軸を含む
面で切った断面における基板照射光強度の分布を示す。G
When GaAsf is grown on an aAs substrate, a distribution occurs in the thickness of the GaAs grown film corresponding to the above-mentioned distribution of the intensity of light irradiated on the substrate. FIG. 3(a) shows the distribution of the substrate irradiation light intensity in a cross section taken along a plane including the optical axes of the incident light beams A and B.

第３図か）には同じ面内での成長膜厚分布を示す。Figure 3) shows the thickness distribution of the grown film within the same plane.

横軸は基板上の位置をμｍで示し、それぞれに対応して
第３図（ａ）の縦軸は、２光束の干渉の結果生じた基板
上の照射光強度を相対目盛で、第３図（ｂ）の縦軸は成
長層の膜厚をμｍで示す。かくて本発明を適用した実施
例によシ一定の周期をもつ波状の回折格子が得られ、そ
の波の高低差も約０．５μｍであり、適当に成長条件を
選べば、高低差０〜０．５μｍ或いはそれ以上とするこ
とのできることがわかった。さらに、この実施例を適用
して、従来技術により実現されていた構造のＤＰＢレー
ザの製作法について述べる。製作する構造は第５図（ａ
）に示したものとする。製作法は第４因に断面図で示す
。これは従来技術による製作法第５図い）〜（ｅ）に対
応する。第５図と対応する番号は第４図でも同じ番号を
用いる。第４図に示した多層構造の成長には原料ガスと
して’Ｉ’ＭＧａ、　’１’ＭＡｔおよびＡ　ｓ　Ｈ３
を用いた。第１図に示した装置内で第４図（ａ）に示す
が如く、まずｎ型ＧａＡｓ基板３１上にｎ型Ａｔｇ４０
　ａ　Ｏ，７Ａ　ｓ　３２、ｐ型ＧａＡｓ３３、ｐ型Ａ
　ｔｇ、２　（Ｊ　ａ　（１，６Ａ　ｓを順次成長する
。このときレーザ光は照射しないか、又は第１図中光束
Ａ６２、又は光束Ｂ６３の一方のみを基板上に照射する
。続いて第４図の）に示すが如く、同一コヒーレント光
源から発生分波された光束Ａ４８、光束Ｂ４９（第１図
中ではそれぞれ光束Ａ６２、光束Ｂ６３に対応する）１
に同時に基板上に照射しつつｐ−Ａｔ６．０７　Ｇａ　
Ｏ，９３Ａｓ層３５を成長する。この時基板上には一定
周期の光干渉パターンによる明暗が形成されるため、既
に述べたように結晶成長速度の違いによりｐ−Ａｔ０．
０７Ｇａ　Ｏ，９３ＡＳ層３５０表面には波状の回折格
子４２が形成される。The horizontal axis indicates the position on the substrate in μm, and the vertical axis in FIG. The vertical axis in (b) indicates the thickness of the grown layer in μm. In this way, according to the embodiment to which the present invention is applied, a wavy diffraction grating with a constant period is obtained, and the height difference of the waves is also about 0.5 μm, and if growth conditions are appropriately selected, the height difference is 0 to 0. It has been found that the thickness can be set to 0.5 μm or more. Furthermore, by applying this embodiment, a method of manufacturing a DPB laser having a structure realized by conventional technology will be described. The structure to be manufactured is shown in Figure 5 (a
). The manufacturing method is shown in a cross-sectional view in the fourth factor. This corresponds to the manufacturing method in FIGS. 5(a) to (e) according to the prior art. The same numbers as in FIG. 5 are used in FIG. 4 as well. For the growth of the multilayer structure shown in FIG. 4, 'I'MGa, '1'MAt and As H3 are used as source gas
was used. As shown in FIG. 4(a) in the apparatus shown in FIG.
a O,7A s 32, p-type GaAs33, p-type A
tg. As shown in ) in the figure, a beam A48 and a beam B49 (corresponding to the beam A62 and beam B63, respectively in FIG. 1) generated and split from the same coherent light source1
p-At6.07 Ga while simultaneously irradiating onto the substrate.
An O,93As layer 35 is grown. At this time, brightness and darkness are formed on the substrate due to a light interference pattern with a constant period, so that p-At0.
A wavy diffraction grating 42 is formed on the surface of the 07Ga O,93AS layer 350.

第５図（ａ）に示したＧａＡｓを活性層とするレーザの
発振しうる波長が半導体内で２５００Ｘ付近の値となる
ので、回折格子の周期Ａの値としてこれに近い値を選ぶ
。光束Ａ４８、光束Ｂ４９の入射角をともに６７°とす
ると、周期Ａは２４７０Ｘとなる。Since the wavelength at which the laser having an active layer of GaAs shown in FIG. 5(a) can oscillate is around 2500X in a semiconductor, a value close to this is selected as the value of the period A of the diffraction grating. When the incident angles of the light beam A48 and the light beam B49 are both 67 degrees, the period A is 2470X.

さらに照射光を除くか或いは光束Ａ１光束Ｂの一方のみ
を残して、第４図（Ｃ）に示すが如くｐ−Ａｔｇ、３Ｇ
ａ　６．７Ａｓ　３６、ｐ−ＧａＡｓ３７　　ｆ順次成
長する。その後は従来法と同様のプロセスを経て第５図
（ａ）に示す構造が得られる。従って、素子構造として
は従来法によるものと、はぼ同様のものが得られ、その
動作特性は従来法によるものの特長を保存し、かつ、い
くつかの利点を有する。まず、製作に要する時間の大幅
な短縮である。本発明による装置を用いれば１回の連続
成長ですべての層構造が得られるため、従来要した２回
成長および特別なパターン形成工程が要らず、結晶成長
工程に要する時間は３分の１となった。また、回折格子
形成の際、成長を中断し大気にψすことがなくなったた
め、界面の品質がよくなフ、得られたＤ　Ｉ”　Ｂレー
ザ素子の発振閾値の低減や、長寿命化が結果として得ら
れた。特に本素子例のようにアルミニウムを含む化合物
の場合、この事は著しい。Further, by removing the irradiation light or leaving only one of the luminous flux A1 and luminous flux B, p-Atg, 3G, as shown in FIG. 4(C).
a 6.7As 36, p-GaAs 37 f sequentially grown. Thereafter, the structure shown in FIG. 5(a) is obtained through the same process as in the conventional method. Therefore, the element structure is almost the same as that obtained by the conventional method, and its operating characteristics retain the features of the conventional method and have several advantages. First, the time required for production is significantly reduced. Using the apparatus of the present invention, the entire layer structure can be obtained in one continuous growth process, eliminating the need for two-step growth and a special pattern forming process, which were previously required, and reducing the time required for the crystal growth process to one-third. became. In addition, when forming the diffraction grating, the growth is no longer interrupted and exposed to the atmosphere, which improves the quality of the interface, resulting in a lower oscillation threshold and longer life of the resulting DI"B laser element. This is particularly noticeable in the case of compounds containing aluminum, such as in this device example.

以上詳細にわたり、ＧａＡｓ或いはＡｔＧａＡｓ系化合
物の成長装置に本発明を適用した例について述べたが、
本発明の効果は、他の半導体Ｓｉ、Ｇｅ。In the above, an example in which the present invention is applied to a growth apparatus for GaAs or AtGaAs-based compounds has been described in detail.
The effects of the present invention apply to other semiconductors such as Si and Ge.

ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＡｔＧａＩｎＰ、
Ｚｎ５ｅ。InP, GaAs, GaInPAs, AtGaInP,
Zn5e.

ＺｎＳ、その他■族、ｍ−ｖ族、ｎ−■族、Ｆ／−Ｍ族
化合物の成長装置にも及ぶことはいうまでもない。Needless to say, the present invention also applies to growth apparatuses for ZnS, other group 1, m-v group, n-2 group, and F/-M group compounds.

またコヒーレント光源としてもＫｒＦレーザ、Ａｒレー
ザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザなどの他の光源でも本発明の効果
が得られることはいうまでもない。It goes without saying that the effects of the present invention can also be obtained using other coherent light sources such as KrF laser, Ar laser, and He-Cd laser.

（発明の効果） 本発明を適用することにより、光の波長の大きさ程度の
周期で成長面内の成長層厚さの分布を結晶の品質を高く
保ったまま、かつ従来よりも少ない工数で得ることを可
能とした装置が実現できる。(Effects of the Invention) By applying the present invention, the distribution of the growth layer thickness within the growth plane can be adjusted at a period comparable to the wavelength of light while maintaining high crystal quality and with less man-hours than before. It is possible to realize a device that makes it possible to obtain the desired results.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は照射光強
度と成長速度の関係を示す図、第３図（ａ）０））は照
射光強度と成長膜厚の関係を示す図、第４図（ａ）　、
　（ｂ）　、　（Ｃ）は本発明の装置を用いて多層構造
を作製した際の工程図、第５図（ａ）〜（ｅ）は半導体
レーザの製作工程図、第６図は従来装置の概略図を示す
。５１は結晶成長塞、５３はサセプタ、５８は倶、弁環
よ内原　看・ハ・− ７２　図 照射光強度 （Ｗ／ｃｍ２） ７３　図 基板上位置〔Ｐｍ〕 基板上位置（ｐｍ） （ｈ） 第４図Figure 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, Figure 2 is a diagram showing the relationship between irradiation light intensity and growth rate, and Figure 3 (a) 0)) is a diagram showing the relationship between irradiation light intensity and growth film thickness. The figure shown in Fig. 4(a),
(b) and (C) are process diagrams for fabricating a multilayer structure using the apparatus of the present invention, Figures 5 (a) to (e) are process diagrams for manufacturing a semiconductor laser, and Figure 6 is a process diagram of the conventional apparatus. A schematic diagram is shown. 51 is the crystal growth block, 53 is the susceptor, 58 is the valve ring, etc. 72 Fig. Irradiation light intensity (W/cm2) 73 Fig. Position on the substrate [Pm] Position on the substrate (pm) (h) Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 結晶成長室と、この結晶成長室内に設置された試料支持
台と、コヒーレント光を発生する光源と、光源からのコ
ヒーレント光を分波し、前記試料支持台上に設置された
試料上で前記分波されたコヒーレント光を合波する光学
系とを少なくとも備えていることを特徴とする気相結晶
成長装置。A crystal growth chamber, a sample support set in the crystal growth chamber, a light source that generates coherent light, and a light source that demultiplexes the coherent light from the light source and performs the demultiplexing on the sample installed on the sample support. 1. A vapor phase crystal growth apparatus comprising at least an optical system that combines waved coherent light.