JPH01202880A - ダブルヘテロウェハ及びダブルヘテロ接合型半導体レーザ装置 - Google Patents

ダブルヘテロウェハ及びダブルヘテロ接合型半導体レーザ装置

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JPH01202880A
JPH01202880A JP2648388A JP2648388A JPH01202880A JP H01202880 A JPH01202880 A JP H01202880A JP 2648388 A JP2648388 A JP 2648388A JP 2648388 A JP2648388 A JP 2648388A JP H01202880 A JPH01202880 A JP H01202880A
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lattice
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semiconductor laser
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粒来 保彦
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、In    (GaAJ)Pl−y   
 1−x   x  y 混晶をクラッド層として用いるダブルへテロ接合型半導
体レーザ装置に関する。
(従来の技術) In   (GaAIl )P混晶は、1−y    
l−X   x  y ■−v族化合物半導体の中で最も直接遷移バンドキャッ
プが大きいことから、短波長の発光素子用材料として注
目されている。最近MOCVD法(有機金属熱分解気相
成長法)による可視半導体レーザが報告されている。
一例として第4図に示すような内部狭容型レーザがある
。図中、(10)はn−GaAs基板、 (11)はn
−In   (Ga   AJ!   )   Pクラ
0.5   0.5  0..5. 0.5ツドW(S
tドープ: 5 X 1017am−j、1.0μm)
 。
(12)はIn   Ga   P活硅層(7:/F−
0,50,5 プ、 0.1 μm) 、 (13)はP−1n   
(G a o 、 5O05 AJ!   )   Pクラッド1i(Znドープ:5
0.5 0.5 x 10  cIll、  1.0 μm) 、  (
14)はP−In、50a   Pキ+yプ層(Znド
ープニア×10170.5 cm−3,0,05a m) 、 (15)はn−Ga
As電流狭用度(Stドープ: 2 X 1 G 18
cm−3,1,0μm) 。
(16)はP−GaAsコンタクト層(Znドープ:3
 X 1 G ”an−3,3,0u m) 、  (
17>(1g)はオーミック電極である。
このような多元混晶にょるヘテロ構造の作製に際しては
、基板結晶とエピタキシャル層との格子整合が重要であ
る。この場合GaAsと1 nGaP、InGaAJP
との格子整合が必要となる。
GaAs基板の格子定数:aoとGaAs基板にエピタ
キシャル成長して、歪んだ1 n l−。
(Ga1−x Aix)y Pの基板と垂直方向の格子
定数:aとのずれを格子不整合率:Δa / a Oと
して、Δa/ao = [(a−ao ) /ao ]
 X100(%)と定義すると、一般に良好な可視半導
体レーザを作製するためにはΔa/ag −±0.1%
以内に制御することが必要である。
上記の構造をMOCVD法を用いて形成する場合、In
   GaXP層の成長については、Ga−x Asと格子整合する組成(X40.5)となるような気
相組成に流量制御した原料ガスを供給することによって
格子整合性の良好なヘテロ成長が可能である。このとき
のガス流量条件は例えば次のようにして決めることがで
きる。P(リン)及びfn(インジウム)の供給量を一
定としてGa(ガリウム)の供給量を変化させたとき、
Gaの供給量、即ち気相組成Xgと格子不整合率Δa/
aQの関係は第5図のようになる。この図がらΔa /
 a Oが0%となる気相組成XgOを得ることができ
る。In    (Ga   Al)yPの1−2  
  1−x   x 場合も同様にして格子整合する流量条件が求められる。
しかしこのようにして作製したダブルへテロウェハのX
線ロッキングカーブを調べてみると?i6図のような形
状を示した、最も強度の強いGaAs基板のピークと、
この右裾部分にほぼ重なってnクラッド層のピークがあ
り、Pクラッド層のピークは小角度側に離れている。こ
の結果から各クラッド層の格子不整合率Δa / a 
oを、求めるとnクラッドが+0.01%、pクラッド
が−0,11%であった。このようなダブルへテロ構造
のp型。
n型クラッド層で格子不整合率が異なる現象にっいてさ
らに検討したところ、不純物のドーピン(G a lっ
/lx’I yPの格子不整合率がマイナス側にずれる
、即ちp−In   (Ga1−y  、    1−
x AI2x)yPの格子定数がアンドープあるいはnドー
プのそれより小さくなる傾向が−あることがわかった。
Znドーピングによる格子不整合のずれは、1x101
8程度のドーピングでマイナス側へ約0.1〜0.15
%であった。
以上のようにIn   (Ga   A、g  )  
Pl−y      l−x ダブルへテロ接合型レーザでは、不純物のドーピングに
よって、格子定数が変わり、punクラッドの一方で格
子不整合率が0%で整合しても他方はずれてしまう。結
晶成長及びウェハ市内でのバラツキを考慮すると最大0
.2%以上ずれる可能性がある。格子不整合率は、ミス
フィツト転位等結晶欠陥発生の原因となる。又、GaA
s基板と格子整合した活性層を挟んで片側に大きい格子
不整合が有ることで活性層に応力が加わり特性の劣化を
引き起こすことが考えられる。
(発明が解決しようとする課題) 以上述べたようにIn   (Qa t−21−x Alり、Pをクラッド層とするダブルへテロ接合型レー
ザでは不純物のドーピング、特にZnのドーピングによ
ってpクラッド層の格子定数が変わり、一方のクラッド
層で格子整合がとれた場合でも他方はずれてしまうとい
う問題があった。
この発明は上記不純物ドーピングによる格子不整合を改
善したダブルへテロ接合型レーザを提供するものである
。・ [発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明の骨子は、’ Z nをドーピングしたp−I
n     (Ga 1−2   1−x ”、x )V Pクラッド層の格
子定数がnドープあるいはアンドープのIn     
(Ga t−y    1−31 AJx) 、 Pに対して小
さくなることに注目し、nクラッド層の格子不整合率を
予めプラス側にずらして形成するという簡便な方法によ
ってpクラッド層の格子不整合を低減するものである。
(作 用) MOCVD法によってダブルへテロ構造を形成する際、
n型In   (Ga   AJ  )  PL−y 
   1−x   x  x クラッド層の格子不整合率を+0.05%以上にずらし
て形成することにより、p−クラッド層成長時にZnド
ーピングによって生じる格子不整合率の0.1〜0.1
5%程度のマイナス側へのずれを補償する。これにより
、一方のクラッド層が格子整合した場合でも他方は0.
1%程度、結晶成長のばらつき等によっては0.2%以
上の格子不整合になっていたものがp、n全クラッド層
共に+0.15以内に制御することが可能となる。
(実施例) 以下にこの発明の実施例について図面を参照して説明す
る。第1図はこの発明の一実施例に係わる半導体レーザ
を作製する行程断面図である。
このレーザは以下のようにして作製される。
先ず、n−GaAs基板10(Siドープ:2×10′
18cII+″″3)の上にM OCV D法によりn
−In    (Ga   A4   )   Pクラ
ッド層0.5   0.3  0.7 0.511(S
t ドープ: 5 X 10 ’cm−3)  1.0
μm。
アンドープIn   Ga   P活性層12 (0,
10,50,5 μm )  、  p + I  n O+5    
  0.3  A I D、?  )  o、5(Ga Pクラッド層13(Znドープ: 5 X 10 ’c
m−3)Ga   Pキャップ層 1.0μm1p−”0.5   0.514(Znドー
プニア X 10 ’cm−3) 0.05μm、 。
n−GaAs電流狭窄層15(Siドープ:2 X 1
018cm−”)  LOu mを連続的ニ形成する(
第1図(a) ) 、このときI n o、s  (G
 a t、aAJ!   )   Pは第2図に示す気
相組成Xgと0.7   0.5 格子不整合率ΔB / a Oとの関係から、Ino、
5(Qa、3Ax   )   Pの格子不整合率Δa
O,70,5 /aOが+0.05から+0.1%の範囲となるような
気相組成XglからXg2の間の条件で行う。
次に一般的なフォトリソグラフィー行程でn−GaAs
電流狭窄Jiffl15を幅7μmのストライプ状に除
去する(第1図(b))。そして再度MOCVD法によ
りp−QaAsコンタクト層を成長する。電流狭窄層形
成までの第一の結晶成長条件は、サセプタ温度Tg−8
00℃、成長圧力Pg−257orr+総流量F=10
4/m1n、V/ I[I−500+  p−G a 
A 8 :lンタクトを成長する第二の結晶成長条件は
、Tg−700℃。
Pg−50Torr、F−104!/win、 V/I
II −300である。
作製したダブルへテロウェハのX線回折スペクトルを調
べたところ第3図のようなプロファイルが得られた、格
子不整合率はnクラッド層が+ 0.055%、pクラ
ッド層が−0,06%であった。
このウェハから試作したレーザ素子はウェハの周辺部に
至るまで良好な特性を示し、スクリーニング試験でも目
立りた劣化は見られなかった。又聞−の条件で成長した
数回の成長でも両クラッド共に+0.15以内の格子不
整合率に制御されていた。
[発明の効果] この発明により、ダブルへテロ構造を形成する際nクラ
ッド層の格子不整合率をプラス側にずらしておくことに
よって、pクラッド層の格子不整合を低減することがで
き、p、n’両クラッド層共に+0 、196以内の格
子不整合率に制御されたダブルヘテロ接合レーザを得る
ことが可能となり、高信頓の短波長レーザを歩留りよく
作製できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の詳細な説明するための半導体レーザ
の作製行程断面図、第2図はIno、5(Ga   A
J!   )   Pに於ける気相組成と0.3  0
.7 0.5 格子不整合率の関係を示す図、第3図は本発明の実施例
で作製したダブルへテロウニ/%のX線ロッキングカー
ブを示す図、第4図は従来技術による半導体レーザの断
面図、第5図はIno4Ga   Pに於ける気相組成
と格子不整合率との0.5 関係を示す図、第6図は従来技術によるダブルへテロ接
合レーザのX線ロッキングカーブを示す図である。 10 ”・n −G a A s基板(Siドープ:2
x1018cm−3)、 (Ga   AJ   ) 11°””   ’ nO,50,30,70,5Pク
ラッド層(stドープ: 5 X 1017cm−3)
、Ga   P活性層、 12 ・・・アンドープInO,50,5(Ga   
AJ2   ) 13°”p−”0.5    0.3   0.7  
0.5Pクラッド層(Znドープ: 5 X 10 ’
an−3)、1 4 ・・・p −1n    G a
o、5  0.5Pキャップ層 (Znドープ: 7 X 1017cm−3)、15 
・・n −G a A s電流狭窄層(Siドープ:2
 X 10 ”am−3)、 16・・・p−GaAsコンタクト層 17.18・・・オーミック電極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)活性層をn型及びp型In_1_−_y(Ga_
    1_−_xAl_x)_yP(0≦x≦1、0≦y≦1
    )クラッド層で挟んでなる、GaAs基板上に形成され
    たダブルヘテロ接合型半導体レーザ装置に置いて、前記
    基板と垂直方向におけるn型クラッド層の格子定数:a
    とGaAs基板の格子定数:a_0との比a/a_0を
    1.0005≦a/a_0≦1.001とすることを特
    徴とするダブルヘテロ接合型半導体レーザ装置。
  2. (2)前記p型クラッド層のアクセプタ不純物をZnと
    することを特徴とする請求項1記載のダブルヘテロ接合
    型半導体レーザ装置。
JP2648388A 1988-02-09 1988-02-09 ダブルヘテロウェハ及びダブルヘテロ接合型半導体レーザ装置 Expired - Lifetime JP2645055B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5189680A (en) * 1991-04-16 1993-02-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Visible light laser diode
JP2001308463A (ja) * 2000-04-27 2001-11-02 Sony Corp 化合物半導体装置およびその製造方法ならびに半導体発光装置およびその製造方法
CN1322643C (zh) * 2003-07-22 2007-06-20 夏普株式会社 半导体激光器及其生产方法
JP2007258641A (ja) * 2006-03-27 2007-10-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ素子及びその製造方法

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