[Claims] 多層アニール誘導無秩序化

【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一基板上に異なるバンドギャップを有する多層の量子井戸混合（ＱＷＩ）領域を生成する方法であって、
ａ）前記基板の表面の第１領域を、ＱＷＩ開始材料を利用してパターニングし、
ｂ）前記基板に第１の熱処理サイクルを行い、前記第１領域に第１のバンドギャップを生じさせ、
ｃ）前記基板の前記表面の、前記第１領域と異なる第２領域を、ＱＷＩ開始材料を利用してパターニングし、
ｄ）前記基板に第２の熱処理サイクルを行い、前記第２領域に第２のバンドギャップを生じさせ、累積バンドギャップを前記第１領域に生成し、前記累積バンドギャップでは前記第１および第２熱処理サイクルの結果が累積されている、
方法。
【請求項２】
請求項１に記載された方法であって、
ｅ）前記第１および第２領域とは異なる前記表面の第３領域において、前記基板表面をＱＷＩ開始材料でパターニングし、
ｆ）第３の熱処理サイクルを前記基板表面で行い、
（ｉ）第３領域に第３のバンドギャップを生じさせ、
（ｉｉ）第２領域に累積バンドギャップを生じさせ、前記第２領域の累積バンドギャップでは前記第２および第３熱処理サイクルの結果が累積されており、
（ｉｉｉ）前記第１領域に累積バンドギャップを生じさせ、前記第１領域の累積バンドギャップでは第１、第２および第３熱処理サイクルの結果が累積されている、
方法。
【請求項３】
請求項２に記載された方法であって、
ｇ）あらかじめＱＷＩ開始材料で覆われた前記表面の領域とは異なる、前記基板表面のその他の領域において、前記基板の前記表面をＱＷＩ開始材料でパターニングし、
ｈ）連続熱処理サイクルを行って前記その他の領域にバンドギャップを生じさせ、直前に行われたパターニング工程に先立ちＱＷＩ開始材料で予め覆われた他の領域に累積バンドギャップを生じさせ、それぞれの累積バンドギャップでは、対応する領域に対して行われる全熱処理サイクルの結果が累積されている
方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載された方法であって、
ＱＷＩ開始材料で覆われていない前記基板の隣接する領域を、ＱＷＩ開始材料で覆う、方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載された方法であって、熱処理サイクルの少なくとも一つは高速熱アニールサイクルを含む、方法。
【請求項６】
請求項５に記載された方法であって、熱処理サイクルの全ては高速熱アニールサイクルを含む、方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載された方法であって、前記基板の領域をＱＷＩ開始材料でパターニングする方法は、
フォトレジストを前記基板上に付着し、
前記フォトレジストに、ＱＷＩ開始材料で覆われた前記基板の領域と同一の広がりを持つ窓を形成し、
前記ＱＷＩ開始材料を前記基板上に付着し
前記フォトレジストを前記基板からリフトオフする、
方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載された方法であって、前記ＱＷＩ開始材料は高不純物材料を含む、方法。
【請求項９】
請求項８に記載された方法であって、前記高不純物は、硫黄、亜鉛、シリコン、フッ素、銅、ゲルマニウム、スズおよびセレンのうち１つあるいは複数を含む、方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載された方法であって、
前記高不純物材料は、硫黄、亜鉛、シリコン、フッ素、銅、ゲルマニウム、スズおよびセレンのうち１つあるいは複数を含む不純物を添加したシリカを含む、
方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れかに記載された方法であって、
前記ＱＷＩ開始材料はスパッタ付着されている、方法。
【請求項１２】
請求項４に記載された方法であって、前記ＱＷＩ抑制材料はＰＥＣＶＤシリカ層を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れかに記載された方法であって、
ある領域の前記ＱＷＩ開始材料は、前記第一熱処理サイクルを行った後、後続熱処理サイクルを行う前に、前記ＱＷＩ開始材料は、前記基板から除去される、
方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１２の何れかに記載された方法であって、
ある領域上の前記ＱＷＩ開始材料は、前記後続熱処理サイクルのための前記基板上に保持される、
方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載された方法であって、
ある領域上の前記ＱＷＩ開始材料は、全ての後続熱処理サイクルのための前記基板上に保持される、方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れかに記載された方法であって、
ＩｎＰ／ＡｌＩｎＧａＡｓ基板上で利用される、方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れかに記載された方法であって、前記熱処理サイクルのそれぞれの継続時間は、実質的に同一である、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載された方法であって、前記熱処理サイクルのそれぞれは、異なる温度で行われる、方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１８の何れかに記載され、それぞれの熱処理サイクルに要するパラメーターを決定する方法であって、
連続熱処理の結果得られる累積バンドギャップの生成方法が、対称的か非対照的かを決定し、
前記方法が対称的である場合は、
複数の累積バンドギャップＢＧ1～ＢＧNのそれぞれに対し必要な熱処理条件を、熱処理のシーケンスＡN～Ａ1の間の少なくとも一つのサンプルの連続使用によって決定し、
ここで、ＡNは、Ａ1はＢＧN-1からＢＧNを得るための前記熱処理、Ａ2はＢＧN-2からＢＧN-1を得るための前記熱処理というように、ＢＧ0からＢＧ1を得るための前記熱処理であり、
前記方法が非対称的である場合は、
複数の累積バンドギャップＢＧ1～ＢＧNのそれぞれに対し必要な熱処理条件を、それぞれのバンドギャップに対してＡ1～Ａnの順で行う熱処理シーケンスの一部または全工程で、複数のサンプルを使用して決定する、
方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載された方法であって、
（ｉ）最小累積バンドギャップＢＧ1をＮ番目の領域に得るために適した熱処理条件ＡNを設定し、
（ｉｉ）第１のサンプルに熱処理サイクルを行ってバンドギャップＢＧ1を得、
（ｉｉｉ）累積バンドギャップＢＧ2をＮ－１番目の領域に得るために適した熱処理条件ＡN-1を設定し、
（ｉｖ）前記第１のサンプルに、工程（ｉｉ）の後に熱処理サイクルＡN-1を行ってバンドギャップＢＧ2を得、
（ｖ）第２のサンプルに熱処理サイクルＡN-1を行い、さらにＡNを行って、バンドギャップＢＧ2´を得、
（ｖｉ）処理が対称的であるか、すなわちＢＧ2とＢＧ2´が等しいかを定め、等しい場合は工程（ｖｉｉ）から（ｖｉｉｉ）を行い、等しくない場合は工程（ｉｘ）を行い、
（ｖｉｉ）累積バンドギャップＢＧ3をＮ得るために適した熱処理条件ＡN-2を設定し、
（ｖｉｉｉ）前記第１のサンプルに、工程（ｉｖ）の後に熱処理サイクルＡN-2を行ってバンドギャップＢＧ3を得て、
（ｉｘ）前記累積バンドギャップＢＧn～ＢＧ1のそれぞれを得る累積熱処理サイクルＡ1～Ａnを、それぞれの累積バンドギャップのサンプルに対して設定する、
方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載された方法であって、
さらなる累積バンドギャップを得るために適した熱処理条件を設定するために、および前記累積バンドギャップのそれぞれに対して工程（ｉｘ）を完遂するべく前記第一および後続のサンプルに対する熱処理サイクルを行うために、
工程（ｖｉｉ）と（ｖｉｉｉ）とを反復して行う、
方法。
【請求項２２】
請求項１乃至２１の何れかの方法を利用して製造された半導体光デバイス。
【請求項２３】
実質的に添付図面を参照してここに説明された方法。

1. A method for producing multiple quantum well intermixed (QWI) regions having different bandgaps on a single substrate, comprising the steps of: a) patterning the surface of the substrate with QWI-initiating material in first regions of the surface; b) conducting a first thermal processing cycle on the substrate to generate a first bandgap shift in the first regions; c) patterning the surface of the substrate with QWI-initiating material in second regions of the surface, distinct from said first regions; and d) conducting a second thermal processing cycle on the substrate to generate a second bandgap shift in the second regions, and to generate a cumulative bandgap shift in the first regions, the cumulative bandgap shift being the cumulative result of said first and second thermal processing cycles.

2. The method of claim 1 further including the steps of: e) patterning the surface of the substrate with QWI-initiating material in third regions of the surface, distinct from said first regions and said second regions; and conducing a third thermal processing cycle on the substrate to: (i) generate a third bandgap shift in the third regions, (ii) generate a cumulative bandgap shift in the second regions, the cumulative bandgap shift in the second regions being the cumulative result of the second and third thermal processing cycles; and (iii) generate a further cumulative bandgap shift in the first regions, the cumulative bandgap shift in the first regions being the cumulative result of the first, second and third thermal processing cycles.

3. The method of claim 2 further including the steps of: g) patterning the surface of the substrate with QWI-initiating material in other regions of the surface, distinct from all regions of the surface previously covered with QWI-initiating material; h) conducting a subsequent thermal processing cycle to generate a bandgap shift in the other regions, and to generate cumulative bandgap shifts in all regions previously covered with QWI-initiating material prior to the most recent patterning step, the cumulative bandgap shifts each being the cumulative result of all thermal processing cycles to which the respective region has been exposed since being first covered with the QWI-initiating material.

4. The method of any preceding claim further including the step of covering adjacent regions of the substrate not covered with QWI-initiating material with QWIW hibiting material.

5. The method of any preceding claim in which at least one of the thermal processing cycles comprises a rapid thermal anneal cycle.

6. The method of claim 5 in which all of the thermal processing cycles comprise rapid thermal anneal cycles.

7. The method of any preceding claim in which the steps of patterning regions of the substrate with QWI-initiating material comprises the steps of: depositing photoresist on the substrate; forming windows in the photoresist coextensive with the region of the substrate to be covered with QWI-initiating material; depositing the QWI-initiating material onto the substrate; and lifting the photoresist off the substrate. 8. The method of any preceding claim in which the QWI-initiating material comprises an impurity rich material.

9. The method of claim 8 in which the impurity comprises one or more of sulphur, zinc, silicon, fluorine, copper, germanium, tin and selenium.

10. The method of claim 8 or claim 9 in which the impurity-rich material comprises silica doped with one or more of the impurities sulphur, zinc, silicon, fluorine, copper, germanium, tin and selenium.

11. The method of any preceding claim in which the QWI-initiating material is sputter deposited.

12. The method of claim 4 in which the QWI-inhibiting material comprises a PECVD-silica layer.

13. The method of any preceding claim in which the QWI-initiating material from a given region is removed from the substrate after the first thermal processing cycle to which it is exposed and prior to a subsequent thermal processing cycle.

14. The method of any one of claims 1 to 12 in which the QWI-initiating material on a given region is retained on the substrate for subsequent thermal processing cycles.

15. The method of claim 14 in which the QWI-initiating material on a given region is retained on the substrate for all subsequent thermal processing cycles.

16. The method of any preceding claim used on an InP/AlInGaAs substrate.

17. The method of any preceding claim in which each of the thermal processing cycles is performed for substantially the same length of time.

18. The method of claim 17 in which each of the thermal processing cycles is performed at different temperatures.

19. A method for determining required parameters for each of the thermal processing cycles of the method of any preceding claim, comprising the steps of: determining whether the process for generating cumulative bandgap shifts resulting from successive thermal processing cycles is symmetric or asymmetric; if the process is symmetric, then determining the thermal process conditions required for each one of a plurality of cumulative bandgap shifts BGI to BGN by successive use of at least one sample through a thermal process sequence AN to Ai, where A1 is the thermal process required to obtain BGN from BGN_1; A2 is the thermal process required to obtain BGN_I from Bon 2; etc.; through to AN being the thermal process required to obtain BGl from BGo; and if the process is asymmetric, then determining the thermal process conditions required for each one of the plurality of cumulative bandgap shifts BGl to BGN by use of a plurality of samples through a partial or complete thermal process sequence in the order Ai to AN for each one of the bandgap shifts required.

20. The method of claim 19, further comprising the steps of: (i) establishing thermal processing conditions AN suitable for obtaining the smallest cumulative bandgap shift BGI of the Nth region; (ii) performing a thermal processing cycle on a first sample using AN to obtain bandgap shift BGz; (iii) establishing thermal processing conditions AN-1 suitable for obtaining the cumulative bandgap shift BG2 of the N-lth region; (iv) performing a thermal processing cycle on said first sample, after step (ii), using AN-1 to obtain bandgap shift BG2; (v) performing thermal processing cycles AN-, then AN on a second sample to obtain bandgap shift BGz'; (vi) establishing whether the anneal process is symmetric, i.e. if BG2 = BG2', and if so perfonning steps (vii) to (viii), otherwise performing step (ix); (vii) establishing thermal processing conditions AN-2 suitable for obtaining the cumulative bandgap shift BG3; (viii) performing a thermal processing cycle on said first sample, after step (iv), using AN-2 to obtain bandgap shift BG3; (ix) establishing cumulative thermal processing cycles A1 to AN for each one of the cumulative bandgap shifts BGN to BG1 on separate samples for each one of the cumulative bandgap shifts required.

21. The method of claim 20 further including the steps of: re-iterating steps (vii) and (viii) in respect of establishing thermal processing conditions suitable for obtaining further cumulative bandgap shifts and in respect of perfonning thennal processing cycles on the first and subsequent samples in order to complete step (ix) for each one of the cumulative bandgap shifts required.

22. A semiconductor optical device manufactured using the process of any one of claims 1 to 21. 23. A method substantially as described herein with reference to the accompanying drawings.

「特表2007-518254およびWO2005057638より引用」